2023/11/25 更新

写真a

タカハシ ヤスフミ
高橋 康史
TAKAHASHI Yasufumi
所属
大学院工学研究科 電子工学専攻 情報デバイス工学 教授
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
工学部 電気電子情報工学科
職名
教授

学位 1

  1. 博士(学術) ( 2009年3月 ) 

研究分野 1

  1. ナノテク・材料 / 分析化学  / 走査型プローブ顕微鏡

経歴 8

  1. 名古屋大学   大学院工学研究科 電子工学専攻   教授

    2021年12月 - 現在

  2. 金沢大学   ナノ生命科学研究所   教授

    2020年10月 - 現在

  3. 金沢大学   ナノ生命科学研究所   准教授

    2017年10月 - 2020年9月

  4. 金沢大学   理工学研究域   准教授

    2015年10月 - 2017年9月

  5. 東北大学   原子分子材料科学高等研究機構   助教

    2013年4月 - 2015年9月

  6. 東北大学 原子分子材料科学高等研究機構 デバイス・システム   助手

    2011年10月 - 2013年3月

  7. Imperial College London   JSPS海外特別研究員

    2010年4月 - 2011年9月

  8. 東北大学   環境科学研究科   JSPS特別研究員

    2008年4月 - 2010年3月

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学歴 2

  1. 東北大学   環境科学研究科博士課程後期

    2006年4月 - 2009年3月

  2. 東北大学   環境科学研究科博士課程前期

    2004年4月 - 2006年3月

所属学協会 5

  1. 電気化学会

  2. 日本生物物理学会

  3. 日本化学会

  4. 日本分析化学会

  5. 応用物理学会

受賞 20

  1. 2022堀場雅夫賞

    2022年10月   触媒活性サイトの実空間イメージングに資する 電気化学セル顕微鏡の開発

  2. 第16回わかしゃち奨励賞

    2022年1月   愛知県経済産業局産業部産業科学技術課   ウィルスの取り込み過程の可視化に資する新奇プローブ顕微鏡の開発

    高橋康史

  3. 中谷賞奨励賞

    2020年1月   公益財団法人中谷医工計測技術振興財団  

  4. 第1回バイオインダストリー奨励賞

    2017年10月   超解像度ケミカルイメージングを実現する電気化学顕微鏡の開発

    高橋 康史

  5. 若手優秀発表賞

    2017年6月   日本細胞生物学会   非標識・非侵襲でのナノスケールの形状観察を実現する走査型イオンコンダクタンス顕微鏡の開発と応用

    高橋 康史

  6. 第2回若手研究者奨励賞

    2016年12月   金沢大学先端科学・イノベーション推進機構協力会  

    高橋 康史

  7. 文部科学大臣賞若手科学者賞

    2016年4月   ナノ電気化学顕微鏡の創製と固液界面計測に関する研究

    高橋 康史

  8. 進歩賞・佐野賞

    2016年3月   電気化学会  

  9. 進歩賞・佐野賞

    2016年3月   電気化学会   ナノスケールの固液界面計測を実現するナノ電気化学顕微鏡の創成

    高橋 康史

  10. 奨励賞

    2015年9月   日本分析化学会  

    高橋 康史

  11. 若手奨励賞

    2015年9月   日本生物物理学会   ナノスケールの形状・化学物質濃度プロファイルを可視化するナノ電気化学顕微鏡の創成

    高橋 康史

  12. ナノプローブ奨励賞

    2015年5月   JSPS167委員会  

  13. 講演奨励賞

    2015年5月   日本化学会  

    高橋 康史

  14. ナノプローブ奨励賞

    2015年5月   JSPS167委員会  

    高橋 康史

  15. 第37回内藤コンファレンスポスター賞

    2014年7月  

    高橋 康史

  16. 第19回青葉工学研究奨励賞

    2013年12月  

    高橋 康史

  17. R&D Encouragement Award

    2013年11月   NF Foundation  

    高橋 康史

  18. 総長賞

    2009年3月   東北大学  

  19. 総長賞

    2009年3月   東北大学  

    高橋 康史

  20. 講演奨励賞

    2004年5月   応用物理学会  

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論文 137

  1. In situ visualization of LbL-assembled film nanoscale morphology using scanning ion conductance microscopy

    Kota Honda, Kentaro Yoshida, Katsuhiko Sato, Hiroki Ida, Yasufumi Takahashi

    Electrochimica Acta   469 巻   頁: 143152 - 143152   2023年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.electacta.2023.143152

  2. Electrochemical imaging correlated to hydrogen evolution reaction on transition metal dichalcogenide, WS2

    Akichika Kumatani, Hiroto Ogawa, Takahiko Endo, Yu Kobayashi, Jana Lustikova, Hiroki Ida, Yasufumi Takahashi, Tomokazu Matsue, Yasumitsu Miyata, Hitoshi Shiku

    Journal of Vacuum Science & Technology B     2023年9月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1116/6.0002706

  3. Nanopipette Fabrication Guidelines for SICM Nanoscale Imaging. 国際誌

    Yasufumi Takahashi, Yuya Sasaki, Takeshi Yoshida, Kota Honda, Yuanshu Zhou, Takafumi Miyamoto, Tomoko Motoo, Hiroki Higashi, Andrew Shevchuk, Yuri Korchev, Hiroki Ida, Rikinari Hanayama, Takeshi Fukuma

    Analytical chemistry   95 巻 ( 34 ) 頁: 12664 - 12672   2023年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Scanning ion conductance microscopy (SICM) is a promising tool for visualizing the dynamics of nanoscale cell surface topography. However, there are still no guidelines for fabricating nanopipettes with ideal shape consisting of small apertures and thin glass walls. Therefore, most of the SICM imaging has been at a standstill at the submicron scale. In this study, we established a simple and highly reproducible method for the fabrication of nanopipettes with sub-20 nm apertures. To validate the improvement in the spatial resolution, we performed time-lapse imaging of the formation and disappearance of endocytic pits as a model of nanoscale time-lapse topographic imaging. We have also successfully imaged the localization of the hot spot and the released extracellular vesicles. The nanopipette fabrication guidelines for the SICM nanoscale topographic imaging can be an essential tool for understanding cell-cell communication.

    DOI: 10.1021/acs.analchem.3c01010

    PubMed

  4. Highly sensitive glucose electrochemical sensor using sugar‐lectin interactions

    Kyoko Sugiyama, Fumiya Sato, Sachiko Komatsu, Toshio Kamijo, Kentaro Yoshida, Yusuke Kawabe, Hiromi Nishikawa, Tsutomu Fujimura, Yasufumi Takahashi, Katsuhiko Sato

    Electrochemical Science Advances     2023年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1002/elsa.202300015

  5. Electrodeposited Gold Probe for Electrochemical Scanning Tunneling Microscopy

    Yuzu Kobayashi, Yasuyuki Yokota, Yasufumi Takahashi, Jun Takeya, Yousoo Kim

    The Journal of Physical Chemistry C   127 巻 ( 28 ) 頁: 13929 - 13935   2023年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acs.jpcc.3c02690

  6. 1T/1H-SnS2 Sheets for Electrochemical CO2 Reduction to Formate. 国際誌

    Yusuke Kawabe, Yoshikazu Ito, Yuta Hori, Suresh Kukunuri, Fumiya Shiokawa, Tomohiko Nishiuchi, Samuel Jeong, Kosuke Katagiri, Zeyu Xi, Zhikai Li, Yasuteru Shigeta, Yasufumi Takahashi

    ACS nano   17 巻 ( 12 ) 頁: 11318 - 11326   2023年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Understanding the catalytic mechanism of highly active two-dimensional electrocatalysts is crucial to their rational design. Herein, we reveal the element dependence of the reactivity of two-dimensional metal dichalcogenide sheets for electrocatalytic CO2 reduction. We found that tin(IV) disulfide (SnS2) and molybdenum(IV) disulfide (MoS2) sheets exhibited Faradaic efficiencies of 63.3% and ∼0%, respectively, for formic acid. Scanning electrochemical cell microscopy and theoretical calculations were used to identify the catalytically active sites of SnS2 as terraces and edges. Owing to the effective utilization of the entire surface area, SnS2 can effectively accelerate catalytic reactions. This finding provides a direction for material research in two-dimensional electrocatalysts for energy-efficient chemical production from electrochemical CO2 reduction, as well as for other energy devices.

    DOI: 10.1021/acsnano.2c12627

    PubMed

  7. Topographical evaluation of human mesenchymal stem cells during osteogenic differentiation using scanning ion conductance microscopy 査読有り

    Kota Nozawa, Xuyang Zhang, Takuo Nakamura, Yuji Nashimoto, Yasufumi Takahashi, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku

    Electrochimica Acta     2023年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.electacta.2023.142192

  8. Surface morphology live-cell imaging reveals how macropinocytosis inhibitors affect membrane dynamics

    Ida Hiroki, Taira Noriko, Azuma Koichi, Kumatani Akichika, Akishiba Misao, Futaki Shiroh, Takahashi Yasufumi, Shiku Hitoshi

    ELECTROCHIMICA ACTA   441 巻   頁: 141783 - 141783   2023年2月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.electacta.2022.141783

    Web of Science

  9. Correlative Analysis of Ion-Concentration Profile and Surface Nanoscale Topography Changes Using Operando Scanning Ion Conductance Microscopy 査読有り 国際誌

    Takahashi Y., Takamatsu D., Korchev Y., Fukuma T.

    JACS Au   3 巻 ( 4 ) 頁: 1089 - 1099   2023年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:JACS Au  

    Although various spectroscopic methods have been developed to capture ion-concentration profile changes, it is still difficult to visualize the ion-concentration profile and surface topographical changes simultaneously during the charging/discharging of lithium-ion batteries (LIBs). To tackle this issue, we have developed an operando scanning ion conductance microscopy (SICM) method that can directly visualize an ion-concentration profile and surface topography using a SICM nanopipette while controlling the sample potential or current with a potentiostat for characterizing the polarization state during charging/discharging. Using operando SICM on the negative electrode (anode) of LIBs, we have characterized ion-concentration profile changes and the reversible volume changes related to the phase transition during cyclic voltammetry (CV) and charge/discharge of the graphite anode. Operando SICM is a versatile technique that is likely to be of major value for evaluating the correlation between the electrolyte concentration profile and nanoscale surface topography changes.

    DOI: 10.1021/jacsau.2c00677

    Web of Science

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    PubMed

  10. Vancomycin sensing using a phenylboronic acid-modified nanopore pipette

    Fumiya Sato, Haruka Nakano, Toshio Kamijo, Kazuhiro Watanabe, Tsutomu Fujimura, Yasufumi Takahashi, Katsuhiko Sato

    Electroanalysis     2023年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Nanopore sensing measures the changes in charge and physical state around the nanopores as changes in ionic current. In this study, we performed vancomycin (VCM) sensing with nanopores modified via Au−S bonds with dithiobis(4-butyrylamino-m-phenylboronic acid) (DTBA-PBA), a derivative of phenylboronic acid (PBA) bearing a thiol. First, we modified a 3-mm-diameter Au electrode with a DTBA-PBA self-assembled monolayer (SAM) to confirm the VCM response of the PBA interface by cyclic voltammetry. DTBA-PBA was then immobilized in the same manner on a nanopore pipette coated with an Au layer. We measured the VCM concentration from the change in ion current using the nanopore pipette. A VCM concentration-dependent ionic current response was observed in the range of 0.01–1 mM. Many kinds of pharmaceuticals can bind to PBA; therefore, this method could be used for quick, easy, in situ quantification of not only VCM but also other pharmaceuticals with serious side effects.

    DOI: 10.1002/elan.202300173

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  11. A noncanonical endocytic pathway is involved in the internalization of 3 mu m polystyrene beads into HeLa cells 国際誌

    Hirose Hisaaki, Maekawa Masashi, Ida Hiroki, Kuriyama Masashi, Takahashi Yasufumi, Futaki Shiroh

    BIOMATERIALS SCIENCE   10 巻 ( 24 ) 頁: 7093 - 7102   2022年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/d2bm01353c

    Web of Science

    PubMed

  12. Autotuning of Vibrational Strong Coupling for Site-Selective Reactions. 国際誌

    Kenji Hirai, Hiroto Ishikawa, Yasufumi Takahashi, James Andell Hutchison, Hiroshi Uji-I

    Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)   28 巻 ( 47 ) 頁: e202201260   2022年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Site-selective chemistry opens new paths for the synthesis of technologically important molecules. When a reactant is placed inside a Fabry-Perot (FP) cavity, energy exchange between molecular vibrations and resonant cavity photons results in vibrational strong coupling (VSC). VSC has recently been implicated in modified chemical reactivity at specific reactive sites. However, as a reaction proceeds inside an FP cavity, the refractive index of the reaction solution changes, detuning the cavity mode away from the vibrational mode and weakening the VSC effect. Here we overcome this issue, developing actuatable FP cavities to allow automated tuning of cavity mode energy to maintain maximized VSC during a reaction. As an example, the site-selective reaction of the aldehyde over the ketone in 4-acetylbenzaldehyde is achieved by automated cavity tuning to maintain optimal VSC of the ketone carbonyl stretch during the reaction. A nearly 50% improvement in site-selective reactivity is observed compared to an FP cavity with static mirrors, demonstrating the utility of actuatable FP cavities as microreactors for organic chemistry.

    DOI: 10.1002/chem.202201260

    PubMed

  13. In Vitro/ in Vivo Electrochemical Detection of Pt(II) Species 国際誌

    Vaneev A.N., Gorelkin P.V., Krasnovskaya O.O., Akasov R.A., Spector D.V., Lopatukhina E.V., Timoshenko R.V., Garanina A.S., Zhang Y., Salikhov S.V., Edwards C.R.W., Klyachko N.L., Takahashi Y., Majouga A.G., Korchev Y.E., Erofeev A.S.

    Analytical Chemistry   94 巻 ( 12 ) 頁: 4901 - 4905   2022年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    The biodistribution of chemotherapy compounds within tumor tissue is one of the main challenges in the development of antineoplastic drugs, and techniques for simple, inexpensive, sensitive, and selective detection of various analytes in tumors are of great importance. In this paper we propose the use of platinized carbon nanoelectrodes (PtNEs) for the electrochemical detection of platinum-based drugs in various biological models, including single cells and tumor spheroids in vitro and inside solid tumors in vivo. We have demonstrated the quantitative direct detection of Pt(II) in breast adenocarcinoma MCF-7 cells treated with cisplatin and a cisplatin-based DNP prodrug. To realize the potential of this technique in advanced tumor models, we measured Pt(II) in 3D tumor spheroids in vitro and in tumor-bearing mice in vivo. The concentration gradient of Pt(II) species correlated with the distance from the sample surface in MCF-7 tumor spheroids. We then performed the detection of Pt(II) species in tumor-bearing mice treated intravenously with cisplatin and DNP. We found that there was deeper penetration of DNP in comparison to cisplatin. This research demonstrates a minimally invasive, real-time electrochemical technique for the study of platinum-based drugs.

    DOI: 10.1021/acs.analchem.2c00136

    Web of Science

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    PubMed

  14. Alkaline Phosphatase-based Electrochemical Analysis for Point-of-Care Testing

    Kanno Y., Zhou Y., Fukuma T., Takahashi Y.

    Electroanalysis   34 巻 ( 2 ) 頁: 161 - 167   2022年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Electroanalysis  

    Point-of-care testing (POCT) devices have evolved to provide beneficial information about an individual's health whenever needed. Enzyme-based analytical devices have facilitated the highly selective detection of numerous biological molecules and ions. Enzymes are commonly used as the tags of recognition components, such as antibodies, to generate and amplify detection signals. Particularly, alkaline phosphatase (ALP) is one of the most widely used enzymes because of its high turnover number and low cost. Rapid response time and the incorporation of many sensors fabricated by micro/nano processing technologies are the advantages in using electrochemical devices as analytical tools. Therefore, ALP-based electrochemical devices have potential applications for more practical POCT platforms. This review summarizes recent research progress of ALP-based electrochemical devices for POCT. In addition to ALP substrates, the application of ALP-based immunosensors, aptasensors, and DNAzyme sensors are discussed.

    DOI: 10.1002/elan.202100294

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  15. Direct Electrochemical Visualization of the Orthogonal Charge Separation in Anatase Nanotube Photoanodes for Water Splitting

    Makarova M.V., Amano F., Nomura S., Tateishi C., Fukuma T., Takahashi Y., Korchev Y.E.

    ACS Catalysis   12 巻 ( 2 ) 頁: 1201 - 1208   2022年1月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACS Catalysis  

    Photoelectrochemical (PEC) water splitting is an important and rapidly developing technology that produces H2 as a renewable resource, but local surface investigations remain a major challenge. Using scanning electrochemical cell microscopy (SECCM), the PEC catalytic effects of anatase TiO2-nanotube arrays grown on Ti felt are explored. The SECCM imaging is performed both perpendicular and parallel to the nanotube growth direction. In contrast to bulk cyclic voltammetry measurements, SECCM measures only the upper region of the nanotubes that remain in contact with the electrolyte, which provides a better understanding of the phenomena connected to the longitudinal charge transport. Despite the presence of regions with higher and lower photocurrent, the PEC reactivities of the nanotube tops and walls are roughly comparable with each other. The data support the model of orthogonal electron-hole separation. This model facilitates the photogenerated hole diffusion over the short distance to the electrolyte interface due to the sufficient transport of photoexcited electrons along the long axial direction of TiO2 nanotubes and is often applied to one-dimensional systems. Observed results were additionally supported by the nanotube decoration with photoelectrochemically deposited PbO2 particles.

    DOI: 10.1021/acscatal.1c04910

    Web of Science

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  16. Characterization of the Depth of Discharge-Dependent Charge Transfer Resistance of a Single LiFePO<inf>4</inf>Particle 国際誌

    Yamamoto T., Ando T., Kawabe Y., Fukuma T., Enomoto H., Nishijima Y., Matsui Y., Kanamura K., Takahashi Y.

    Analytical Chemistry   93 巻 ( 43 ) 頁: 14448 - 14453   2021年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    The discharged state affects the charge transfer resistance of lithium-ion secondary batteries (LIBs), which is referred to as the depth of discharge (DOD). To understand the intrinsic charge/discharge property of LIBs, the DOD-dependent charge transfer resistance at the solid-liquid interface is required. However, in a general composite electrode, the conductive additive and organic polymeric binder are unevenly distributed, resulting in a complicated electron conduction/ion conduction path. As a result, estimating the DOD-dependent rate-determining factor of LIBs is difficult. In contrast, in micro/nanoscale electrochemical measurements, the primary or secondary particle is evaluated without using a conductive additive and providing an ideal mass transport condition. To control the DOD state of a single LiFePO4active material and evaluate the DOD-dependent charge transfer kinetic parameters, we use scanning electrochemical cell microscopy (SECCM), which uses a micropipette to form an electrochemical cell on a sample surface. The difference in charge transfer resistance at the solid-liquid interface depending on the DOD state and electrolyte solution could be confirmed using SECCM.

    DOI: 10.1021/acs.analchem.1c02851

    Web of Science

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  17. Scanning electrochemical microscopy for biosurface imaging

    Zhou Y., Takahashi Y., Fukuma T., Matsue T.

    Current Opinion in Electrochemistry   29 巻   頁: 100739 - 100739   2021年10月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Current Opinion in Electrochemistry  

    Scanning electrochemical microscopy (SECM) is a powerful technique that can provide chemical identity, quantification, and spatiotemporal information on biosurfaces. The ability of SECM for noninvasive and high-resolution electrochemical imaging has made it valuable for the study of cell phenotypes and functions. This review focuses on the latest advances of SECM technique for the biosurface imaging. The SECM measurements of different biomarkers, including oxygen consumption rate and enzyme activity of cell aggregates, redox state of cardiomyocytes, and bacterial metabolic activity, are introduced. The applicability of SECM on membrane permeability measurements, neurotransmitter measurements, and intracellular measurements is discussed.

    DOI: 10.1016/j.coelec.2021.100739

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  18. Topography and Permeability Analyses of Vasculature-on-a-Chip Using Scanning Probe Microscopies 国際誌

    Nashimoto Y., Abe M., Fujii R., Taira N., Ida H., Takahashi Y., Ino K., Ramon-Azcon J., Shiku H.

    Advanced Healthcare Materials   10 巻 ( 21 ) 頁: e2101186   2021年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Advanced Healthcare Materials  

    Microphysiological systems (MPS) or organs-on-chips (OoC) can emulate the physiological functions of organs in vitro and are effective tools for determining human drug responses in preclinical studies. However, the analysis of MPS has relied heavily on optical tools, resulting in difficulties in real-time and high spatial resolution imaging of the target cell functions. In this study, the role of scanning probe microscopy (SPM) as an analytical tool for MPS is evaluated. An access hole is made in a typical MPS system with stacked microchannels to insert SPM probes into the system. For the first study, a simple vascular model composed of only endothelial cells is prepared for SPM analysis. Changes in permeability and local chemical flux are quantitatively evaluated during the construction of the vascular system. The morphological changes in the endothelial cells after flow stimulation are imaged at the single-cell level for topographical analysis. Finally, the possibility of adapting the permeability and topographical analysis using SPM for the intestinal vascular system is further evaluated. It is believed that this study will pave the way for an in situ permeability assay and structural analysis of MPS using SPM.

    DOI: 10.1002/adhm.202101186

    Web of Science

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    PubMed

  19. Geometric model of 3D curved graphene with chemical dopants

    Dechant A., Ohto T., Ito Y., Makarova M.V., Kawabe Y., Agari T., Kumai H., Takahashi Y., Naito H., Kotani M.

    Carbon   182 巻   頁: 223 - 232   2021年6月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Carbon  

    Geometric structures of carbon networks are key in designing their material properties. In particular, optimization of curved structures through the introduction of topological defects and doping of heteroatoms in the lattice is crucial to the design of carbon-based, non-noble-metal-free catalysts. A simple and practical mathematical model based on discrete geometric analysis is proposed to describe the geometric features of carbon networks and their relationships to their material properties. This model can pre-screen candidates for novel material design, and these candidates can be further examined by the density functional theory (DFT). Inspired by observations regarding the preferential doping of heteroatoms at local curved sites, the important characteristics of the candidate material were experimentally realized, and its enhanced catalytic activity facilitated by chemical dopants was confirmed in the designed carbon network.

    DOI: 10.1016/j.carbon.2021.06.004

    Web of Science

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  20. Nanoscale characterization of the site‐specific degradation of electric double‐layer capacitor using scanning electrochemical cell microscopy

    Yusuke Kawabe, Yosuke Miyakoshi, Rui Tang, Takeshi Fukuma, Hirotomo Nishihara, Yasufumi Takahashi

    Electrochemical Science Advances   2 巻 ( 3 )   2021年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1002/elsa.202100053

    その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1002/elsa.202100053

  21. Nanoscale Reactivity Mapping of a Single-Crystal Boron-Doped Diamond Particle 国際誌

    Ando T., Asai K., Macpherson J., Einaga Y., Fukuma T., Takahashi Y.

    Analytical Chemistry   93 巻 ( 14 ) 頁: 5831 - 5838   2021年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    Boron-doped diamond (BDD) is most often grown by chemical vapor deposition (CVD) in polycrystalline form, where the electrochemical response is averaged over the whole surface. Deconvoluting the impact of crystal orientation, surface termination, and boron-doped concentration on the electrochemical response is extremely challenging. To tackle this problem, we use CVD to grow isolated single-crystal microparticles of BDD with the crystal facets (100, square-shaped) and (111, triangle-shaped) exposed and combine with hopping mode scanning electrochemical cell microscopy (HM-SECCM) for electrochemical interrogation of the individual crystal faces (planar and nonplanar). Measurements are made on both hydrogen- (H-) and oxygen (O-)-terminated single-crystal facets with two different redox mediators, [Ru(NH3)6]3+/2+ and Fe(CN)64-/3-. Extraction of the half-wave potential from linear sweep and cyclic voltammetric experiments at all measurement (pixel) points shows unequivocally that electron transfer is faster at the H-terminated (111) surface than at the H-terminated (100) face, attributed to boron dopant differences. The most dramatic differences were seen for [Ru(NH3)6]3+/2+ when comparing the O-terminated (100) surface to the H-terminated (100) face. Removal of the H-surface conductivity layer and a potential-dependent density of states were thought to be responsible for the behavior observed. Finally, a bimodal distribution in the electrochemical activity on the as-grown H-terminated polycrystalline BDD electrode is attributed to the dominance of differently doped (100) and (111) facets in the material.

    DOI: 10.1021/acs.analchem.1c00053

    Web of Science

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  22. Mapping mechanical properties of living cells at nanoscale using intrinsic nanopipette-sample force interactions 国際誌

    Kolmogorov V.S., Erofeev A.S., Woodcock E., Efremov Y.M., Iakovlev A.P., Savin N.A., Alova A.V., Lavrushkina S.V., Kireev I.I., Prelovskaya A.O., Sviderskaya E.V., Scaini D., Klyachko N.L., Timashev P.S., Takahashi Y., Salikhov S.V., Parkhomenko Y.N., Majouga A.G., Edwards C.R.W., Novak P., Korchev Y.E., Gorelkin P.V.

    Nanoscale   13 巻 ( 13 ) 頁: 6558 - 6568   2021年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nanoscale  

    Mechanical properties of living cells determined by cytoskeletal elements play a crucial role in a wide range of biological functions. However, low-stress mapping of mechanical properties with nanoscale resolution but with a minimal effect on the fragile structure of cells remains difficult. Scanning Ion-Conductance Microscopy (SICM) for quantitative nanomechanical mapping (QNM) is based on intrinsic force interactions between nanopipettes and samples and has been previously suggested as a promising alternative to conventional techniques. In this work, we have provided an alternative estimation of intrinsic force and stress and demonstrated the possibility to perform qualitative and quantitative analysis of cell nanomechanical properties of a variety of living cells. Force estimation on decane droplets with well-known elastic properties, similar to living cells, revealed that the forces applied using a nanopipette are much smaller than in the case using atomic force microscopy. We have shown that we can perform nanoscale topography and QNM using a scanning procedure with no detectable effect on live cells, allowing long-term QNM as well as detection of nanomechanical properties under drug-induced alterations of actin filaments and microtubulin.

    DOI: 10.1039/d0nr08349f

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  23. Nanoscale Visualization of Morphological Alteration of Live-Cell Membranes by the Interaction with Oligoarginine Cell-Penetrating Peptides 国際誌

    Ida H., Takahashi Y., Kumatani A., Shiku H., Murayama T., Hirose H., Futaki S., Matsue T.

    Analytical Chemistry   93 巻 ( 13 ) 頁: 5383 - 5393   2021年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    The interactions between the cell membrane and biomolecules remain poorly understood. For example, arginine-rich cell-penetrating peptides (CPPs), including octaarginines (R8), are internalized by interactions with cell membranes. However, during the internalization process, the exact membrane dynamics introduced by these CPPs are still unknown. Here, we visualize arginine-rich CPPs and cell-membrane interaction-induced morphological changes using a system that combines scanning ion-conductance microscopy and spinning-disk confocal microscopy, using fluorescently labeled R8. This system allows time-dependent, nanoscale visualization of structural dynamics in live-cell membranes. Various types of membrane remodeling caused by arginine-rich CPPs are thus observed. The induction of membrane ruffling and the cup closure are observed as a process of endocytic uptake of the peptide. Alternatively suggested is the concave structural formation accompanied by direct peptide translocation through cell membranes. Studies using R8 without fluorescent labeling also demonstrate a non-negligible effect of the fluorescent moiety on membrane structural alteration.

    DOI: 10.1021/acs.analchem.0c04097

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  24. Micropipet-Based Navigation in a Microvascular Model for Imaging Endothelial Cell Topography Using Scanning Ion Conductance Microscopy 国際誌

    Taira N., Nashimoto Y., Ino K., Ida H., Imaizumi T., Kumatani A., Takahashi Y., Shiku H.

    Analytical Chemistry   93 巻 ( 11 ) 頁: 4902 - 4908   2021年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    Scanning ion conductance microscopy (SICM) has enabled cell surface topography at a high resolution with low invasiveness. However, SICM has not been applied to the observation of cell surfaces in hydrogels, which can serve as scaffolds for three-dimensional cell culture. In this study, we applied SICM for imaging a cell surface in a microvascular lumen reconstructed in a hydrogel. To achieve this goal, we developed a micropipet navigation technique using ionic current to detect the position of a microvascular lumen. Combining this navigation technique with SICM, endothelial cells in a microvascular model and blebs were visualized successfully at the single-cell level. To the best of our knowledge, this is the first report on visualizing cell surfaces in hydrogels using a SICM. This technique will be useful for furthering our understanding of the mechanism of intravascular diseases.

    DOI: 10.1021/acs.analchem.0c05174

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  25. 単結晶ホウ素ドープダイヤモンドの電気化学イメージング

    河邉 佑典, 安藤 智洋, 浅井 開, 富崎 真衣, 栄長 泰明, 福間 剛士, 高橋 康史

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2021.1 巻 ( 0 ) 頁: 1370 - 1370   2021年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2021.1.0_1370

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  26. Acceleration of electrochemical CO<inf>2</inf> reduction to formate at the Sn/ reduced graphene oxide interface

    Tsujiguchi T., Kawabe Y., Jeong S., Ohto T., Kukunuri S., Kuramochi H., Takahashi Y., Nishiuchi T., Masuda H., Wakisaka M., Hu K., Elumalai G., Fujita J.I., Ito Y.

    ACS Catalysis   11 巻 ( 6 ) 頁: 3310 - 3318   2021年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACS Catalysis  

    Electrochemical CO2 reduction is a key technology to recycle CO2 as a renewable resource, but adsorbing CO2 on the catalyst surface is challenging. We explored the effects of reduced graphene oxide (rGO) in Sn/rGO composites and found that the CO2 adsorption ability of Sn/rGO was almost 4-times higher than that of bare Sn catalysts. Density functional theory calculations revealed that the oxidized functional groups of rGO offered adsorption sites for CO2 toward the adjacent Sn surface and that CO2-rich conditions near the surface facilitated the production of formate via COOH* formation while suppressing CO* formation. Scanning electrochemical cell microscopy directly indicated that CO2 reduction was accelerated at the interface, together with the kinetic suppression of undesirable and competitive hydrogen evolution at the interface. Thus, the synergism of Sn/rGO ensures a substantial/rapid supply of CO2 from the functional groups to the Sn surface, thereby enhancing the Faradaic efficiency 1.8-times compared with that obtained with bare Sn catalysts.

    DOI: 10.1021/acscatal.0c04887

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  27. Microelectrode-based transient amperometry of O<inf>2</inf>adsorption and desorption on a SrTiO<inf>3</inf>photocatalyst excited under water 国際誌

    Kosaka T., Ando T., Hisatomi T., Nishiyama H., Zhou Y., Domen K., Takahashi Y., Onishi H.

    Physical Chemistry Chemical Physics   23 巻 ( 35 ) 頁: 19386 - 19393   2021年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Physical Chemistry Chemical Physics  

    Oxygen evolution at water-solid interfaces is a key reaction for sustainable energy production. Although some intermediate states have been detected in transient absorption spectroscopy, the O2evolution kinetics after the multi-step, four-electron oxidation of water remain unknown. In this study, transient amperometry with a microelectrode was applied tooperandoO2detection over Al-doped SrTiO3particles doubly loaded with RhCrOxand CoOycocatalysts, an efficient photocatalyst for the overall water-splitting reaction. Electrochemical O2detection at intervals of 0.1 s unexpectedly indicated instantaneous O2adsorption and desorption in addition to steady, photocatalytic O2evolution on the photocatalyst modified under intense light irradiation. We hypothesized that electrons excited in the conduction band were transferred to O2in water thorough Ti cations neighboring an oxygen anion vacancy on the modified Al-doped SrTiO3. The negatively charged O2was then bound to the Ti cations. It was neutralized and released when shaded through electron back-transfer to the conduction band. The hypothesized mechanism for O2adsorption and desorption was compared with the photoinduced O2desorption known to occur on anion vacancies of TiO2(110). The microelectrode-based transient amperometry demonstrated in this paper will be applied to many other phenomena at liquid-solid interfaces.

    DOI: 10.1039/d1cp03264j

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  28. Electrochemical Quantitative Evaluation of the Surface Charge of a Poly(1-Vinylimidazole) Multilayer Film and Application to Nanopore pH Sensor

    Sato K., Sato F., Kumano M., Kamijo T., Sato T., Zhou Y., Korchev Y., Fukuma T., Fujimura T., Takahashi Y.

    Electroanalysis   33 巻 ( 6 ) 頁: 1633 - 1638   2021年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Electroanalysis  

    Nanopore pH sensing is based on the interaction between the surface charge of the nanopore and ions passing through the nanopore. The nanopore surface charge can be derived from the acid-base dissociation equilibrium of the modified polyelectrolyte. Various polyelectrolytes have been selected based on the acid dissociation constant of the monomer units, and various techniques have been applied to modify nanopores. However, they have been developed without clear guidelines for characterizing the surface modification status or surface charge. One reason has been the difficulty in accurately estimating the surface charge of nanopores in solution. Thus, in this study, the dissociation constant (pKaapp) of the surface charge of a modified polyelectrolyte nanopore was quantitatively estimated via electrochemical measurements. Previously, the modification status of nanopores has been evaluated using the ion current response. In addition, we monitored in real-time the polyelectrolyte modification status using a quartz crystal microbalance (QCM). Some polyelectrolytes were difficult to immobilize directly on the nanopore surface, and those polymers could be effectively modified by the layer-by-layer (LbL) technique. Therefore, we produced a guideline for the fabrication of a nanopore sensor for pH measurements under physiological conditions by quantitative evaluation of the pKaapp via electrochemical methods, the monitoring of the modification status by QCM, and the development of an effective modification method via the LbL technique.

    DOI: 10.1002/elan.202100041

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  29. ナノピペットを利用したナノスケールの電気化学イメージング技術の開発と応用

    高橋 康史

    日本表面真空学会学術講演会要旨集   2021 巻 ( 0 ) 頁: 1Da05   2021年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 日本表面真空学会  

    <p>触媒や蓄電池の開発において表面の反応性をマイクロ・ナノスケールで構造とともに可視化することは、結晶方位や粒界の反応性を理解するうえで、非常に重要である。そこで、ナノピペットをプローブに用いて、局所的に電気化学セルを形成し、ナノピペットを走査することで試料表面の反応性を可視化する走査型電気化学セル顕微鏡を開発した。この技術を用いて、水素発生反応の触媒や、リチウムイオン2次電池の評価を行った。</p>

    DOI: 10.14886/jvss.2021.0_1da05

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  30. Transient Kinetics of O<inf>2</inf>Evolution in Photocatalytic Water-Splitting Reaction

    Kosaka T., Teduka Y., Ogura T., Zhou Y., Hisatomi T., Nishiyama H., Domen K., Takahashi Y., Onishi H.

    ACS Catalysis   10 巻 ( 22 ) 頁: 13159 - 13164   2020年11月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACS Catalysis  

    Water splitting to produce H2 and O2 is a fundamental reaction for artificial photosynthesis on semiconductor photocatalysts. The mechanism of the multistepped reaction, especially four-electron oxidation to O2, has not yet been understood. Although some intermediate states have been detected in transient spectroscopy, O2 evolution kinetics remain unknown at the end of consecutive reaction steps. We apply operando O2 detection with a microelectrode to determine the absolute evolution rate on a highly efficient SrTiO3 photocatalyst film casted on a glass plate. The evolution rate was determined with a time resolution of 0.1 s, which was improved by 1000 times compared with that in widely used gas-chromatographic detection. The observed rate did not respond instantaneously to excitation light irradiation. When light was turned on, the photocatalyst film was inactive for evolution and light-activated in seconds. It was proposed that the first absorbed photons were consumed to fill trap states on SrTiO3 surface and then the latter photons drove steady O2 evolution. When excitation light stopped, the O2 evolution rate exponentially decayed in seconds. The microelectrode method demonstrated herein will be useful for understanding many other reaction kinetics at liquid-solid interfaces.

    DOI: 10.1021/acscatal.0c04115

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  31. Nanoscale kinetic imaging of lithium ion secondary battery materials using scanning electrochemical cell microscopy 査読有り 国際誌

    Takahashi Y., Yamashita T., Takamatsu D., Kumatani A., Fukuma T.

    Chemical Communications   56 巻 ( 65 ) 頁: 9324 - 9327   2020年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Chemical Communications  

    To visualize the electrochemical reactivity and obtain the diffusion coefficient of the anode of lithium-ion batteries, we used scanning electrochemical cell microscopy (SECCM) in a glovebox. SECCM provided the facet-dependent diffusion coefficient on a Li4Ti5O12 (LTO) thin-film electrode and detected the metastable crystal phase of LixFePO4. This journal is

    DOI: 10.1039/d0cc02865g

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  32. In Vitro and in Vivo Electrochemical Measurement of Reactive Oxygen Species after Treatment with Anticancer Drugs 査読有り 国際誌

    Vaneev A.N., Gorelkin P.V., Garanina A.S., Lopatukhina H.V., Vodopyanov S.S., Alova A.V., Ryabaya O.O., Akasov R.A., Zhang Y., Novak P., Salikhov S.V., Abakumov M.A., Takahashi Y., Edwards C.R.W., Klyachko N.L., Majouga A.G., Korchev Y.E., Erofeev A.S.

    Analytical Chemistry   92 巻 ( 12 ) 頁: 8010 - 8014   2020年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    In vivo monitoring of reactive oxygen species (ROS) in tumors during treatment with anticancer therapy is important for understanding the mechanism of action and in the design of new anticancer drugs. In this work, a platinized nanoelectrode is placed into a single cell for detection of the ROS signal, and drug-induced ROS production is then recorded. The main advantages of this method are the short incubation time with the drug and its high sensitivity which allows the detection of low intracellular ROS concentrations. We have shown that our new method can measure the ROS response to chemotherapy in tumor-bearing mice in real-time. ROS levels were measured in vivo inside the tumor at different depths in response to doxorubicin. This work provides an effective new approach for the measurement of intracellular ROS by platinized nanoelectrodes.

    DOI: 10.1021/acs.analchem.0c01256

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  33. Confinement of Hydrogen Molecules at Graphene-Metal Interface by Electrochemical Hydrogen Evolution Reaction 査読有り

    Yasuda S., Tamura K., Terasawa T.O., Yano M., Nakajima H., Morimoto T., Okazaki T., Agari R., Takahashi Y., Kato M., Yagi I., Asaoka H.

    Journal of Physical Chemistry C   124 巻 ( 9 ) 頁: 5300 - 5307   2020年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Physical Chemistry C  

    Confinement of hydrogen molecules at graphene-substrate interface has presented significant importance from the viewpoints of development of fundamental understanding of two-dimensional material interface and energy storage system. In this study, we investigate H2 confinement at a graphene-Au interface by combining selective proton permeability of graphene and the electrochemical hydrogen evolution reaction (electrochemical HER) method. After HER on a graphene/Au electrode in protonic acidic solution, scanning tunneling microscopy finds that H2 nanobubble structures can be produced between graphene and the Au surface. Defect dependence of the bubble formation suggests that intrinsic defects in graphene, which have high hydrogen permeation barrier but are permeable for protons, are involved in the fundamental mechanism of bubble formation. Strain analysis by Raman spectroscopy also shows that atomic size roughness on the graphene/Au surface originating from the HER-induced strain relaxation of graphene plays significant role in formation of the nucleation site and H2 storage capacity. The result presented herein would provide further understanding of molecular confinement at graphene-based interface and development of novel energy material.

    DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c00995

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  34. High-Resolution Electrochemical Mapping of the Hydrogen Evolution Reaction on Transition-Metal Dichalcogenide Nanosheets 査読有り

    Takahashi Y., Kobayashi Y., Wang Z., Ito Y., Ota M., Ida H., Kumatani A., Miyazawa K., Fujita T., Shiku H., Korchev Y.E., Miyata Y., Fukuma T., Chen M., Matsue T.

    Angewandte Chemie - International Edition   59 巻 ( 9 ) 頁: 3601 - 3608   2020年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Angewandte Chemie - International Edition  

    High-resolution scanning electrochemical cell microscopy (SECCM) is used to image and quantitatively analyze the hydrogen evolution reaction (HER) catalytically active sites of 1H-MoS2 nanosheets, MoS2, and WS2 heteronanosheets. Using a 20 nm radius nanopipette and hopping mode scanning, the resolution of SECCM was beyond the optical microscopy limit and visualized a small triangular MoS2 nanosheet with a side length of ca. 130 nm. The electrochemical cell provides local cyclic voltammograms with a nanoscale spatial resolution for visualizing HER active sites as electrochemical images. The HER activity difference of edge, terrace, and heterojunction of MoS2 and WS2 were revealed. The SECCM imaging directly visualized the relationship of HER activity and number of MoS2 nanosheet layers and unveiled the heterogeneous aging state of MoS2 nanosheets. SECCM can be used for improving local HER activities by producing sulfur vacancies using electrochemical reaction at the selected region.

    DOI: 10.1002/anie.201912863

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  35. High-Speed SICM for the Visualization of Nanoscale Dynamic Structural Changes in Hippocampal Neurons 査読有り 国際誌

    Takahashi Y., Zhou Y., Miyamoto T., Higashi H., Nakamichi N., Takeda Y., Kato Y., Korchev Y., Fukuma T.

    Analytical Chemistry   92 巻 ( 2 ) 頁: 2159 - 2167   2020年1月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    Dynamic reassembly of the cytoskeleton and structural changes represented by dendritic spines, cargo transport, and synapse formation are closely related to memory. However, the visualization of the nanoscale topography is challenging because of the diffraction limit of optical microscopy. Scanning ion conductance microscopy (SICM) is an effective tool for visualizing the nanoscale topography changes of the cell surface without labeling. The temporal resolution of SICM is a critical issue of live-cell time-lapse imaging. Here, we developed a new scanning method, automation region of interest (AR)-mode SICM, to select the next imaging region by predicting the location of a cell, thus improving the scanning speed of time-lapse imaging. The newly developed algorithm reduced the scanning time by half. The time-lapse images provided not only novel information about nanoscale structural changes but also quantitative information on the dendritic spine and synaptic bouton volume changes and formation process of the neural network that are closely related to memory. Furthermore, translocation of plasmalemmal precursor vesicles (ppvs), for which fluorescent labeling has not been established, were also visualized along with the rearrangement of the cytoskeleton at the growth cone.

    DOI: 10.1021/acs.analchem.9b04775

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  36. 触媒活性サイトの電気化学イメージングに資する走査型電気化学セル顕微鏡の開発と応用

    高橋 康史, 伊藤 良一, 熊谷 明哉, 井田 大貴, 宮田 耕充, 末永 智一, 福間 剛士

    電気化学   88 巻 ( 3 ) 頁: 229 - 234   2020年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 電気化学会  

    <p></p>

    DOI: 10.5796/denkikagaku.20-FE0022

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  37. High-resolution label-free 3D mapping of extracellular pH of single living cells. 査読有り 国際誌

    Zhang Y, Takahashi Y, Hong SP, Liu F, Bednarska J, Goff PS, Novak P, Shevchuk A, Gopal S, Barozzi I, Magnani L, Sakai H, Suguru Y, Fujii T, Erofeev A, Gorelkin P, Majouga A, Weiss DJ, Edwards C, Ivanov AP, Klenerman D, Sviderskaya EV, Edel JB, Korchev Y

    Nature communications   10 巻 ( 1 ) 頁: 5610 - 5610   2019年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nature Communications  

    Dynamic mapping of extracellular pH (pHe) at the single-cell level is critical for understanding the role of H+ in cellular and subcellular processes, with particular importance in cancer. While several pHe sensing techniques have been developed, accessing this information at the single-cell level requires improvement in sensitivity, spatial and temporal resolution. We report on a zwitterionic label-free pH nanoprobe that addresses these long-standing challenges. The probe has a sensitivity > 0.01 units, 2 ms response time, and 50 nm spatial resolution. The platform was integrated into a double-barrel nanoprobe combining pH sensing with feedback-controlled distance dependance via Scanning Ion Conductance Microscopy. This allows for the simultaneous 3D topographical imaging and pHe monitoring of living cancer cells. These classes of nanoprobes were used for real-time high spatiotemporal resolution pHe mapping at the subcellular level and revealed tumour heterogeneity of the peri-cellular environments of melanoma and breast cancer cells.

    DOI: 10.1038/s41467-019-13535-1

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  38. Scanning Electrochemical Cell Microscopy for Analysis of Solid Electrolyte Interface on Negative Electrodes in Lithium-Ion Batteries

    Akichika Kumatani, Yuto Sato, Yasufumi Takahashi, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue

    ECS Meeting Abstracts   {MA}2019-01 巻 ( 47 ) 頁: 2267 - 2267   2019年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    <jats:p> Lithium-ion battery is one of the most popular secondary batteries for practical applications such as mobile phones and electrical cars because of their high energy density and good cyclability. For further improvement of their total performance with highly efficient cyclability, it is necessary to be in precise control of lithium-ion transport at the interface between electrolyte and electrodes. There is a major issue for efficient ion transport due to solid electrolyte interface (SEI) on negative composite electrodes such as graphite and/or silicon with some binders and electrical additives. The SEI is in general formed by decomposition of electrolyte. However, the SEI formation process or SEI itself is not still clear how the decomposition process proceeds due to the surface structure, binders or dispersion of active materials. Here, in this work we have used a scanning electrochemical microscopy (SECCM) with a single barrel nanopipette inside glove-box for analyzing local electrochemical reaction for SEI formation. A 50 nm radius nanopipette was filled with organic electrolyte (1.0 M LiPF<jats:sub>6</jats:sub> in ethylene carbonate:diethyl carbonate = 1:1 in vol. %) with a Li reference electrode. When the pipette was approached to the sample surface, a meniscus was created. Then, through the meniscus as a nanoscale electrochemical simulator, cyclic voltammogram was measured to introduce the SEI in localized area. The location SEI formed and their created potential were mapped by scanning the pipette on the sample. Further, on the particular structure such as basal and edge of graphite, the decomposition process was also analyzed for investigation of material structures for SEI formation. Those information would be particularly important to understand their mechanism and to control SEI formation. </jats:p>

    DOI: 10.1149/ma2019-01/47/2267

  39. Visualization of Inhomogeneuous Reactivity on Battery Material Using Scanning Electrochemical Cell Microscopy

    Takahashi Yasufumi, Inomata Hirotaka, Daiko Takamatsu, Akichika Kumatani, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue

    ECS Meeting Abstracts   {MA}2019-01 巻 ( 47 ) 頁: 2259 - 2259   2019年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    <jats:p> To understand the metal oxide coating effect on battery performance, the following two techniques are required: 1) constructing a flat thin-film electrode surface to realize a well-defined interface and 2) analyzing the electrode/electrolyte interface reaction with nanoscale resolution. We previously studied flat LiCoO<jats:sub>2</jats:sub> thin-film electrodes using<jats:italic> in situ</jats:italic> surface-sensitive X-ray absorption spectroscopy (XAS) and reported that Co reduction at the LiCoO<jats:sub>2</jats:sub> surface resulting from electrolyte contact caused the initial degradation. We also showed that the ZrO<jats:sub>2</jats:sub> layer successfully prevented physical contact between LiCoO<jats:sub>2</jats:sub> and the electrolyte. And it confirmed that a thicker ZrO<jats:sub>2</jats:sub> layer (above 2 nm) increased the diffusion resistance of the lithium ions in the ZrO<jats:sub>2</jats:sub> layer. However, since XAS lacks in-plane resolution and provides only averaged information, it is impossible to analyze the ZrO<jats:sub>2</jats:sub> morphology in detail. Recently, Taguchi et al. investigated a thin Li-Zr-layer (ca. 2 nm) on a LiCoO<jats:sub>2</jats:sub> composite electrode by transmission electron microscopy (TEM). They suggested that this thin layer could improve the durability.<jats:sup /> However, it is difficult to analyze the electrochemical properties using TEM. To evaluate the intrinsic mechanism of the metal oxide coating effect, it is necessary to develop a novel <jats:italic>in-situ</jats:italic> method that can analyze the surface morphology with high spatial resolution and simultaneously determine the local electrochemical properties. </jats:p>
    <jats:p>Scanning electrochemical microscopy (SECM) is a powerful technique for linking the surface morphology of a sample to its electrochemical properties. For the battery materials, the SECM feedback mode is effective in monitoring solid electrolyte interphase formation. To directly and quantitatively investigate spatially resolved ionic processes, mercury-capped platinum ultramicroelectrodes were developed and employed for Li<jats:sup>+</jats:sup> imaging based on Li stripping. However, it is difficult to visualize the Li<jats:sup>+</jats:sup> flux in battery materials at the sub-micrometer scale by SECM. Scanning electrochemical cell microscopy (SECCM), which uses a nanopipette as a probe and forms a local electrochemical cell, is effective in characterizing surface reactivity. We recently applied SECCM for visualization of electrochemical activities on a lithium-ion battery cathode material at sub-micrometer resolution. The SECCM was applied to collect or provide Li in specified area confined by the nanopipette. Further, it collection visualized the electrochemical properties by scanning the nanopipette as an image. There are some strong advantages in SECCM for battery material research such as its high spatial resolution, small capacitive current, and isolated electrochemical cell. </jats:p>
    <jats:p>In this report, we applied SECCM to characterize a ZrO<jats:sub>2</jats:sub>-coated LiCoO<jats:sub>2</jats:sub> thin-film electrode prepared by pulsed laser deposition. Local cyclic voltammetry (CV) and galvanostatic charge/discharge were performed to characterize the cycle durability and rate performance of ZrO<jats:sub>2</jats:sub>-coated LiCoO<jats:sub>2</jats:sub> thin-film electrodes and to reveal the relationship between the ZrO<jats:sub>2</jats:sub> morphology and thickness. </jats:p>

    DOI: 10.1149/ma2019-01/47/2259

  40. ナノ電気化学セルを用いたリチウムイオン電池負極の規定構造領域におけるSEI形成過程の検証

    熊谷 明哉, 佐藤 悠人, 高橋 康史, 珠玖 仁, 末永 智一

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2019.1 巻 ( 0 ) 頁: 1521 - 1521   2019年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2019.1.0_1521

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  41. 単層/二層WS<sub>2</sub>における水素発生反応のナノスケール電気化学イメージング

    小川 寛人, 熊谷 明哉, 遠藤 尚彦, 小林 佑, 井田 大貴, 高橋 康史, 末永 智一, 宮田 耕充, 珠玖 仁

    応用物理学会学術講演会講演予稿集   2019.1 巻 ( 0 ) 頁: 3620 - 3620   2019年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 応用物理学会  

    DOI: 10.11470/jsapmeeting.2019.1.0_3620

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  42. Scanning electrochemical cell microscopy for visualization and local electrochemical activities of lithium-ion (de) intercalation process in lithium-ion batteries electrodes

    Akichika Kumatani, Akichika Kumatani, Yasufumi Takahashi, Yasufumi Takahashi, Chiho Miura, Hiroki Ida, Hirotaka Inomata, Hitoshi Shiku, Hirokazu Munakata, Kiyoshi Kanamura, Tomokazu Matsue

    Surface and Interface Analysis   51 巻 ( 1 ) 頁: 27 - 30   2019年1月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Surface and Interface Analysis  

    © 2018 John Wiley &amp; Sons, Ltd. Scanning electrochemical cell microscopy with a single barrel micro-/nano-pipette (SECCM) was applied to lithium iron phosphate (LiFePO4) composite positive electrodes and an isolated LiFePO4 secondary particle for lithium-ion batteries. To analyze lithium-ion (Li+) charge or discharge process on the electrodes using local probe, a pipette filled with LiCl electrolyte solution and Ag/AgCl quasi-reference counter electrode (QRCE) was used. Both the local electrochemical activities of LiFePO4 on the composite electrodes and a single particle were revealed by SECCM as in-situ direct measurement of current response-related Li+ transport from mapping and cyclic voltammogram at confined area by the pipette. The mapping has visualized Li+ deintercalation process from LiFePO4 at +0.65 V (applied between the sample-QRCE). We show that the SECCM system is a strong analytical tool for a characterization of local Li+ behavior of active electrode materials in lithium-ion batteries.

    DOI: 10.1002/sia.6538

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  43. Chemical Dopants on Edge of Holey Graphene Accelerate Electrochemical Hydrogen Evolution Reaction

    Akichika Kumatani, Chiho Miura, Hirotaka Kuramochi, Tatsuhiko Ohto, Mitsuru Wakisaka, Yuki Nagata, Hiroki Ida, Yasufumi Takahashi, Kailong Hu, Samuel Jeong, Jun ichi Fujita, Tomokazu Matsue, Yoshikazu Ito

    Advanced Science   6 巻 ( 10 ) 頁: 1900119   2019年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Advanced Science  

    © 2019 The Authors. Published by WILEY-VCH Verlag GmbH &amp; Co. KGaA, Weinheim Carbon-based metal-free catalysts for the hydrogen evolution reaction (HER) are essential for the development of a sustainable hydrogen society. Identification of the active sites in heterogeneous catalysis is key for the rational design of low-cost and efficient catalysts. Here, by fabricating holey graphene with chemically dopants, the atomic-level mechanism for accelerating HER by chemical dopants is unveiled, through elemental mapping with atomistic characterizations, scanning electrochemical cell microscopy (SECCM), and density functional theory (DFT) calculations. It is found that the synergetic effects of two important factors—edge structure of graphene and nitrogen/phosphorous codoping—enhance HER activity. SECCM evidences that graphene edges with chemical dopants are electrochemically very active. Indeed, DFT calculation suggests that the pyridinic nitrogen atom could be the catalytically active sites. The HER activity is enhanced due to phosphorus dopants, because phosphorus dopants promote the charge accumulations on the catalytically active nitrogen atoms. These findings pave a path for engineering the edge structure of graphene in graphene-based catalysts.

    DOI: 10.1002/advs.201900119

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  44. Bioimaging by a Scanning Probe Microscope Using Microelectrodes and Nanopipettes

    Takahashi Yasufumi

    BUNSEKI KAGAKU   68 巻 ( 1 ) 頁: 33 - 41   2019年1月

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    記述言語:日本語  

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  45. 微小電極とナノピペットを利用した走査型プローブ顕微鏡によるバイオイメージング

    高橋康史

    分析化学   68 巻 ( 1 ) 頁: 33‐41(J‐STAGE) - 41   2019年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Bunseki Kagaku  

    Scanning probe microscopy is an effective tool for nanoscale imaging and characterization at a solid-liquid interface. Scanning electrochemical microscopy (SECM) and the scanning ion conductance microscopy (SICM) using microelectrodes and nanopipettes as probes are applied to cell surface chemical and topographical imaging, respectively. In this review, we introduce our recent study concerning the development of nanoscale electrodes and a system for high-resolution of SECM, electrochemical imaging of membrane proteins, electrochemical evaluation of differentiation state of embryonic stem cells, hybrid system of SECM and SICM, neurotransmitters measurement, high-speed SICM, and chemical field effect transistor.

    DOI: 10.2116/bunsekikagaku.68.33

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  46. 走査型プローブ顕微鏡を用いた化学物質のその場計測法 査読有り

    高橋 康史, 周 縁殊, 福間 剛士

    日本薬理学雑誌   153 巻 ( 6 ) 頁: 267 - 272   2019年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 日本薬理学会  

    &lt;p&gt;マイクロスケールの微小電極を利用し,細胞が放出・消費する化学物質の濃度プロファイルを2次元の電流イメージとして取得する走査型電気化学顕微鏡(SECM)は,非染色・非侵襲計測が可能であり,細胞の代謝物や細胞により消費される酸素などの計測に大変有効である.我々は,このSECMの解像度の向上と単一細胞計測への応用を行った.具体的には,ナノスケールの電極の簡便・迅速な作製手法の開発と,細胞表面のナノスケールの凹凸を非接触・非標識で計測可能な走査型イオンコンダクタンス顕微鏡(SICM)の融合技術の開発を行うことで,SECMの解像度の飛躍的向上とともに,化学物質の濃度プロファイルと細胞表面形状の同時イメージングを実現した.本手法を用いて,ラット副腎褐色細胞腫(PC12)細胞からの神経伝達物質の放出を計測することに成功した.さらに,ナノスケールの電極の開発により,細胞内に電極を挿入することが可能となり,細胞内の活性酸素種(ROS)の計測にも成功した.&lt;/p&gt;

    DOI: 10.1254/fpj.153.267

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  47. 走査型プローブ顕微鏡による1次繊毛の非標識イメージング

    高橋 康史, 周 縁殊, 斎藤 将樹, 福間 剛士

    日本薬理学会年会要旨集   92 巻 ( 0 ) 頁: 1-S09-3 - S09-3   2019年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 日本薬理学会  

    <p>Primary cilia are hair-like sensory organelles whose dimensions and location vary with cell type and culture condition. Herein, we employed scanning ion conductance microscopy (SICM) to visualize the topography of primary cilia from different cell types. By combining SICM with fluorescence imaging, we successfully distinguished between surface cilia that project outward from the cell surface and subsurface cilia that are trapped below it. The nanoscale structure of the ciliary pocket, which cannot be easily identified using a confocal fluorescence microscope, was observed in SICM images. Furthermore, we developed a topographic reconstruction method using current-distance profiles to evaluate the relationship between set point and topographic image and found that a low set point is important for detecting the true topography of a primary cilium using hopping mode SICM.</p>

    DOI: 10.1254/jpssuppl.92.0_1-s09-3

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  48. 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた細胞外微小環境のナノスケールイメージング

    高橋 康史, 周 縁殊, 藤井 拓人, 酒井 秀紀, 福間 剛士

    日本薬理学会年会要旨集   92 巻 ( 0 ) 頁: 2-S14-3 - S14-3   2019年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 日本薬理学会  

    <p>Local metabolite and ionic strength are important factors for maintaining the functions of living cells. We have developed micro-nanoscale electrode and electrochemical sensor based scanning probe microscopy to measure the spatial electrochemical metabolite and ion concentration profile near the sample surface with nanoscale resolution. Scanning electrochemical microscopy (SECM) uses an ultramicroelectrode as a probe for detecting electroactive chemical species (oxygen, ATP, and reactive oxygen species (ROS), and neurotransmitter). SECM has been recognized as an effective tool for investigating micrometer-scale local chemical flux. Miniaturization of the electrode is an important factor for improving SECM resolution.<sup> </sup>Electrode–sample distance control is also an important factor for measuring fast chemical flux and improving SECM resolution. Distance control by ion current feedback is a promising way for the non-contact investigation of soft materials, SECM–scanning ion-conductance microscopy (SICM) has been used in a hybrid system to improve SECM resolution by controlling the electrode probe and sample distance in solutions without direct contact. SICM is also useful for detecting the ion concentration profile and charge measurement in a solution. We measured the 3D chemical and ion current using SECM–SICM. In this presentation, we report the SICM topography images of gastric surface mucous cell lines (GSM06), which produce periodic acid-schiff and concanavalin A positive glycoproteins. To visualize the damage process of the mucosal layer, we added ethanol to GSM06 cells and imaged the topography change using SICM. We also performed topography and electrochemical simultaneous imaging using SICM-SECM to identify the mucosal layer without labelling.</p>

    DOI: 10.1254/jpssuppl.92.0_2-s14-3

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  49. 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡による一次繊毛の非標識イメージング 査読有り

    周 縁殊, 斎藤 将樹, 福間 剛士, 高橋 康史

    日本薬理学雑誌   154 巻 ( 4 ) 頁: 192 - 196   2019年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 日本薬理学会  

    &lt;p&gt;一次繊毛は,中心小体由来の基底小体と微小管ベースの軸糸からなる非運動性繊毛である.近年,繊毛病の発症とのつながりにより一次繊毛の構造と機能が注目されつつある.走査型イオンコンダクタンス顕微鏡(SICM)は細胞を生きたままで表面の形状や機能をナノスケールでマッピングすることが可能である.さらに,形状計測に関しては,蛍光画像のように測定対象物をラベル化する必要がない.著者らは,SICMを用いてヒト網膜色素上皮細胞株(RPE-1細胞)とイヌ腎臓尿細管上皮細胞株(MDCK細胞)の一次繊毛の構造をナノスケールで比較した.さらに,高解像度なSICMの形状イメージングにより,蛍光標識が困難なシリアポケットの可視化にも成功した.&lt;/p&gt;

    DOI: 10.1254/fpj.154.192

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  50. 走査型プローブ顕微鏡 45.原子間力顕微鏡 ii.走査型イオンコンダクタンス顕微鏡―生細胞の形状と機能をナノスケールで可視化

    高橋康史

    実験医学   36 巻 ( 20 ) 頁: 3470‐3471   2018年12月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  51. Visualization of inhomogeneous current distribution on ZrO<sub>2</sub>-coated LiCoO<sub>2</sub> thin-film electrodes using scanning electrochemical cell microscopy. 査読有り

    Inomata H, Takahashi Y, Takamatsu D, Kumatani A, Ida H, Shiku H, Matsue T

    Chemical communications (Cambridge, England)   55 巻 ( 4 ) 頁: 545 - 548   2018年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Chemical Communications  

    Cathode surface coating with metal-oxide thin layers has been intensively studied to improve the cycle durability of lithium-ion batteries. A comprehensive understanding of the metal-oxide morphology and the local electrochemical properties is essential for figuring out the metal-oxide coating effect. In this study, scanning electrochemical cell microscopy (SECCM) is used to analyze the surface morphology with high spatial resolution, together with the local electrochemical properties.

    DOI: 10.1039/c8cc08916g

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  52. Quantitative Real-Time Monitoring of Antibody-Induced Internalization of Epidermal Growth Factor Receptor on Single Living Mammalian Cells Using Scanning Electrochemical Microscopy

    Yoshiharu Matsumae, Yoshiharu Matsumae, Yasufumi Takahashi, Yasufumi Takahashi, Yasufumi Takahashi, Yasufumi Takahashi, Hitoshi Shiku, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue

    ChemElectroChem   5 巻 ( 20 ) 頁: 3096 - 3101   2018年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ChemElectroChem  

    © 2018 Wiley-VCH Verlag GmbH &amp; Co. KGaA, Weinheim An antibody-induced internalization of epidermal growth factor receptor (EGFR) was quantitatively monitored using scanning electrochemical microscopy (SECM) at the single-cell level. The antibody Cetuximab is used for cancer treatment because of its capability to bind and internalize EGFR, which is one of the key membrane proteins associated with many cancers. To monitor antibody-induced EGFR internalization, Cetuximab was simply labelled with enzymes and the resulting enzymatic products were then electrochemically detected by using a microelectrode. By optimizing experimental parameters, such as immunostaining condition, enzyme type, and buffer solution, we were able to successfully monitor the EGFR internalization by using SECM, from which we found a decrease in current responses from a single living cell by 20 % in the first 60 min, suggesting different internalization pathways from inherent ligand-induced internalization.

    DOI: 10.1002/celc.201800563

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  53. 超解像度ケミカルイメージングを実現する電気化学顕微鏡の開発

    高橋康史

    バイオサイエンスとインダストリー   76 巻 ( 4 ) 頁: 332‐333   2018年7月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  54. ナノ電気化学顕微鏡の創成と単一細胞評価への応用

    高橋康史

    中谷医工計測技術振興財団年報   ( 31 ) 頁: 109‐114   2018年3月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  55. 酸化還元反応の差異による半導体・金属カーボンナノチューブの検出

    熊谷明哉, 熊谷明哉, 志村実優, 高橋康史, 高橋康史, 三浦千穂, 岡田健, 岡田健, 井田大貴, 珠玖仁, 寒川誠二, 寒川誠二, 末永智一

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)   65th 巻   頁: ROMBUNNO.17p‐P5‐4   2018年3月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  56. 電気化学イメージングによる金属/半導体カーボンナノチューブの酸化還元反応の検証

    志村実優, 熊谷明哉, 熊谷明哉, 岡田健, 三浦千穂, 井田大貴, 寒川誠二, 寒川誠二, 珠玖仁, 高橋康史, 高橋康史, 末永智一

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)   85th 巻   頁: ROMBUNNO.1J12   2018年2月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  57. Nanoscale Imaging of Primary Cilia with Scanning Ion Conductance Microscopy 査読有り

    Zhou Y., Saito M., Miyamoto T., Novak P., Shevchuk A.I., Korchev Y.E., Fukuma T., Takahashi Y.

    Analytical Chemistry   90 巻 ( 4 ) 頁: 2891 - 2895   2018年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    Primary cilia are hair-like sensory organelles whose dimensions and location vary with cell type and culture condition. Herein, we employed scanning ion conductance microscopy (SICM) to visualize the topography of primary cilia from different cell types. By combining SICM with fluorescence imaging, we successfully distinguished between surface cilia that project outward from the cell surface and subsurface cilia that are trapped below it. The nanoscale structure of the ciliary pocket, which cannot be easily identified using a confocal fluorescence microscope, was observed in SICM images. Furthermore, we developed a topographic reconstruction method using current-distance profiles to evaluate the relationship between set point and topographic image and found that a low set point is important for detecting the true topography of a primary cilium using hopping mode SICM.

    DOI: 10.1021/acs.analchem.7b05112

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  58. Erratum to: An approach to the research on ion and water properties in the interphase between the plasma membrane and bulk extracellular solution (J Physiol Sci, (2017), 67, (439–445), 10.1007/s12576-017-0530-3) 査読有り

    Hibino H., Takai M., Noguchi H., Sawamura S., Takahashi Y., Sakai H., Shiku H.

    Journal of Physiological Sciences   68 巻 ( 1 ) 頁: 101 - 101   2018年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Physiological Sciences  

    The article An approach to the research on ion and water properties in the interphase between the plasma membrane and bulk extracellular solution, written by Hiroshi Hibino, Madoka Takai, Hidenori Noguchi, Seishiro Sawamura, Yasufumi Takahashi, Hideki Sakai and Hitoshi Shiku, was originally published Online First without open access. After publication in volume 67, issue 4, pages 439–445 the author decided to opt for Open Choice and to make the article an open access publication. Therefore, the copyright of the article has been changed to © The Author(s) 2017 and the article is forthwith distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), which permits use, duplication, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons license, and indicate if changes were made.

    DOI: 10.1007/s12576-017-0572-6

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  59. 走査型プローブ顕微鏡による生細胞の超解像度ケミカルイメージング

    高橋 康史

    日本物理学会講演概要集   73.1 巻 ( 0 ) 頁: 3049 - 3049   2018年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本物理学会  

    DOI: 10.11316/jpsgaiyo.73.1.0_3049

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  60. 細胞多様性解明に資する光技術―見て,動かす I.見る,観る,視る 走査型プローブ顕微鏡よる生細胞の超解像イメージング

    高橋康史

    生体の科学   68 巻 ( 5 ) 頁: 382‐383 - 383   2017年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:株式会社医学書院  

    DOI: 10.11477/mf.2425200655

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  61. Development of carbon-based nanoelectrodes for biosensing and electrochemical imaging 査読有り

    Takahashi Y., Zhou Y., Fukuma T.

    Current Opinion in Electrochemistry   5 巻 ( 1 ) 頁: 121 - 125   2017年10月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Current Opinion in Electrochemistry  

    Carbon nanoelectrodes are emerging as a powerful tool for local electrochemical measurements. In addition to the advantages of carbon electrodes, i.e., their electrochemical catalytic property, high current density, low ohmic drop, low capacitive current, wide potential window, and minimal electrode fouling, nanoscale spatial resolution opens up new possibilities for single synapse and intracellular measurements as well as for high sensitive chemical measurements. In this review, we present the recent progress made in the applications of carbon nanoelectrodes, mainly in electrochemical sensing and electrochemical imaging.

    DOI: 10.1016/j.coelec.2017.07.014

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  62. 3D electrochemical and ion current imaging using scanning electrochemical-scanning ion conductance microscopy 査読有り

    Takahashi Y., Ida H., Matsumae Y., Komaki H., Zhou Y., Kumatani A., Kanzaki M., Shiku H., Matsue T.

    Physical Chemistry Chemical Physics   19 巻 ( 39 ) 頁: 26728 - 26733   2017年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Physical Chemistry Chemical Physics  

    Local cell-membrane permeability and ionic strength are important factors for maintaining the functions of cells. Here, we measured the spatial electrochemical and ion concentration profile near the sample surface with nanoscale resolution using scanning electrochemical microscopy (SECM) combined with scanning ion-conductance microscopy (SICM). The ion current feedback system is an effective way to control probe-sample distance without contact and monitor the kinetic effect of mediator regeneration and the chemical concentration profile. For demonstrating 3D electrochemical and ion concentration mapping, we evaluated the reaction rate of electrochemical mediator regeneration on an unbiased conductor and visualized inhomogeneous permeability and the ion concentration 3D profile on a single fixed adipocyte cell surface.

    DOI: 10.1039/c7cp05157c

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  63. An approach to the research on ion and water properties in the interphase between the plasma membrane and bulk extracellular solution 査読有り

    Hibino H., Takai M., Noguchi H., Sawamura S., Takahashi Y., Sakai H., Shiku H.

    Journal of Physiological Sciences   67 巻 ( 4 ) 頁: 439 - 445   2017年7月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Journal of Physiological Sciences  

    In vivo, cells are immersed in an extracellular solution that contains a variety of bioactive substances including ions and water. Classical electrophysiological analyses of epithelial cells in the stomach and small intestine have revealed that within a distance of several hundred micrometers above their apical plasma membrane, lies an extracellular layer that shows ion concentration gradients undetectable in the bulk phase. This “unstirred layer”, which contains stagnant solutes, may also exist between the bulk extracellular solution and membranes of other cells in an organism and may show different properties. On the other hand, an earlier study using a bacterial planar membrane indicated that H+ released from a transporter migrates in the horizontal direction along the membrane surface much faster than it diffuses vertically toward the extracellular space. This result implies that between the membrane surface and unstirred layer, there is a “nanointerface” that has unique ionic dynamics. Advanced technologies have revealed that the nanointerface on artificial membranes possibly harbors a highly ordered assembly of water molecules. In general, hydrogen bonds are involved in formation of the ordered water structure and can mediate rapid transfer of H+ between neighboring molecules. This description may match the phenomenon on the bacterial membrane. A recent study has suggested that water molecules in the nanointerface regulate the gating of K+ channels. Here, the region comprising the unstirred layer and nanointerface is defined as the interphase between the plasma membrane and bulk extracellular solution (iMES). This article briefly describes the physicochemical properties of ions and water in the iMES and their physiological significance. We also describe the methodologies that are currently used or will be applicable to the interphase research.

    DOI: 10.1007/s12576-017-0530-3

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  64. High Speed Scanning Ion Conductance Microscopy for Quantitative Analysis of Nanoscale Dynamics of Microvilli 査読有り

    Ida H., Takahashi Y., Kumatani A., Shiku H., Matsue T.

    Analytical Chemistry   89 巻 ( 11 ) 頁: 6016 - 6021   2017年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    Observation of nanoscale structure dynamics on cell surfaces is essential to understanding cell functions. Hopping-mode scanning ion conductance microscopy (SICM) was used to visualize the topography of fragile convoluted nanoscale structures on cell surfaces under noninvasive conditions. However, conventional hopping mode SICM does not have sufficient temporal resolution to observe cell-surface dynamics in situ because of the additional time required for performing vertical probe movements of the nanopipette. Here, we introduce a new scanning algorithm for high speed SICM measurements using low capacitance and high-resonance-frequency piezo stages. As a result, a topographic image is taken within 18 s with a 64 × 64 pixel resolution at 10 × 10 μm. The high speed SICM is applied to the characterization of microvilli dynamics on surfaces, which shows clear structural changes after the epidermal growth factor stimulation.

    DOI: 10.1021/acs.analchem.7b00584

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  65. Loosening of Lipid Packing Promotes Oligoarginine Entry into Cells 査読有り

    Murayama T., Masuda T., Afonin S., Kawano K., Takatani-Nakase T., Ida H., Takahashi Y., Fukuma T., Ulrich A.S., Futaki S.

    Angewandte Chemie - International Edition   56 巻 ( 26 ) 頁: 7644 - 7647   2017年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Angewandte Chemie - International Edition  

    Despite extensive use of arginine-rich cell-penetrating peptides (CPPs)—including octaarginine (R8)—as intracellular delivery vectors, mechanisms for their internalization are still under debate. Lipid packing in live cell membranes was characterized using a polarity-sensitive dye (di-4-ANEPPDHQ), and evaluated in terms of generalized polarization. Treatment with membrane curvature-inducing peptides led to significant loosening of the lipid packing, resulting in an enhanced R8 penetration. Pyrenebutyrate (PyB) is known to facilitate R8 membrane translocation by working as a hydrophobic counteranion. Interestingly, PyB also actively induced membrane curvature and perturbed lipid packing. R8 is known to directly cross cell membranes at elevated concentrations. The sites of R8 influx were found to have looser lipid packing than surrounding areas. Lipid packing loosening is proposed as a key factor that governs the membrane translocation of CPPs.

    DOI: 10.1002/anie.201703578

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  66. 超高解像度電気化学顕微鏡の創成と応用

    松岡 涼, 青柳 重夫, 松本 尚志, 松平 昌昭, 高橋 康史, 熊谷 明哉, 井田 大貴, 棟方 裕一, 飯田 克彦, 珠玖 仁, 金村 聖志, 末永 智一

    電気化学および工業物理化学   85 巻 ( 6 ) 頁: 319 - 326   2017年6月

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    記述言語:中国語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:電気化学会  

    We developed three modes of high resolution scanning probe microscope system based on electrochemical principles, scanning ion conductance microscopy (SICM), scanning electrochemical microscopy-scanning ion conductance microscopy (SECM-SICM), and scanning electrochemical cell microscopy (SECCM). Firstly, a developed SICM system was constructed with a nanopipette filled with electrolyte solution as a probe. High resolution topographic images of NanoCulture®Plate with hexagonal chambers with 2 μm-width banks, electrodeposited PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophane)) film, and fixed human squamous cell carcinoma were captured by the SICM. Second, SECM-SICM was performed with a double-barrel carbon nanoprobe. The one barrel of the nanoprobe was filled with carbon and used for SECM apparatus, the other barrel was filled with electrolyte for SICM configurations. Using the SECM-SICM system, simultaneous topographic and electrochemical images of micro-band electrodes with 10 μm-width line and space, and a cathode site of corrosion in the aluminum die gusto with submicron spatial resolution were obtained. Thirdly, the SECCM featuring a nanopipette probe filled with LiCl electrolyte was applied for obtaining topographies and images of current activity of a LiFePO4 electrode.

    DOI: 10.5796/electrochemistry.85.319

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  67. Continuous collection and simultaneous detection of picoliter volume of nucleic acid samples using a mille-feuille probe 査読有り

    Ito H., Tanaka M., Zhou Y., Nashimoto Y., Takahashi Y., Ino K., Matsue T., Shiku H.

    Analytical and Bioanalytical Chemistry   409 巻 ( 4 ) 頁: 961 - 969   2017年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical and Bioanalytical Chemistry  

    Investigation of the positional heterogeneity of messenger RNA (mRNA) expression in tissues requires a technology that facilitates analysis of mRNA expression in the selected single cells. We developed a mille-feuille probe (MP) that allows the lamination of the aqueous and organic phases in a nanopipette under voltage control. The MP was used for continuous collection of different nucleic acid samples and sequential evaluation of gene expression with mRNA barcoding tags. First, we found that the aqueous phases could be laminated into five individual layers and separated by the plugs of the organic phases in a nanopipette when the salt (THATPBCl) concentration in the organic phase was 100 mM. Second, the aspiration rate of the MP was stabilized and the velocity of the aqueous phase in the MP was lowered at higher THATPBCl concentrations in the organic phase. This was because the force during ingression of the aqueous phase into the organic - phase-filled nanopipette induced an electro-osmotic flow between the inside wall of the nanopipette and THATPBCl in the organic phase. Third, inclusion of mRNA barcoding tags in the MP facilitated complementary DNA construction and sequential analysis of gene expression. This technique has potential to be applicable to RNA sequencing from different cell samples across the life sciences. [Figure not available: see fulltext.]

    DOI: 10.1007/s00216-016-0006-y

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  68. Scanning Probe Microscopy for Nanoscale Electrochemical Imaging 査読有り

    Takahashi Y., Kumatani A., Shiku H., Matsue T.

    Analytical Chemistry   89 巻 ( 1 ) 頁: 342 - 357   2017年1月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    DOI: 10.1021/acs.analchem.6b04355

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  69. 走査型プローブ顕微鏡とイオン伝導計測技術の融合によるイオン伝導パスの可視化技術の創成

    高橋康史

    旭硝子財団助成成果報告書(Web)   2017 巻   頁: ROMBUNNO.11 (WEB ONLY) - 7   2017年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:旭硝子財団  

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  70. Cell sheet fabrication using RGD peptide-coupled alginate hydrogels fabricated by an electrodeposition method 査読有り

    Fumisato Ozawa, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue

    Chemistry Letters   46 巻 ( 4 ) 頁: 605 - 608   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Chemical Society of Japan  

    A novel and simple method for constructing cell sheets is described in which culture surfaces were modified with RGD peptide-coupled alginate hydrogels using an electrodeposition method. Cells were cultured on the hydrogels to form a contiguous cell sheet-like structure. Then, the hydrogels were dissolved by addition of an EDTA solution and the cell sheets rapidly detached from the surface. This is the first report of the fabrication of cell sheets on RGD peptide-coupled alginate hydrogels using an electrodeposition method. We believe the technique is useful for cell sheet engineering.

    DOI: 10.1246/cl.170003

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  71. 高解像度走査型電気化学顕微鏡の開発 査読有り

    高橋 康史

    化学と工業   69 巻 ( 9 ) 頁: 777 - 779   2016年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:日本化学会 = Chemical Society of Japan  

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  72. Development of high-resolution scanning electrochemical microscopy for nanoscale topography and electrochemical simultaneous imaging 査読有り

    Takahashi Y.

    Electrochemistry   84 巻 ( 9 ) 頁: 662 - 666   2016年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Electrochemistry  

    This article reviews our recent progress in the development of high-resolution scanning electrochemical microscopy (SECM) and its application to biological samples. SECM uses an ultramicroelectrode (UME) as a probe and a scanning mechanical stage for controlling the probe position. To improve the resolution of SECM, we have developed a fabrication method for pyrolytic carbon nanoelectrodes and a current feedback system for probe-sample distance control. The current feedback system effectively provides high-quality electrochemical and noncontact topography images because the current signal depends on the probe-sample distance. High-resolution SECM has overcome the limit of microscale imaging resolution and enabled the imaging of local regions within cells. In this study, we address four topics: nanoelectrode fabrication, current feedback probe-sample distance control systems, membrane protein imaging, and neurotransmitter detection.

    DOI: 10.5796/electrochemistry.84.662

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  73. Evaluation of mRNA Localization Using Double Barrel Scanning Ion Conductance Microscopy 査読有り

    Nashimoto Y., Takahashi Y., Zhou Y., Ito H., Ida H., Ino K., Matsue T., Shiku H.

    ACS Nano   10 巻 ( 7 ) 頁: 6915 - 6922   2016年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACS Nano  

    Information regarding spatial mRNA localization in single cells is necessary for a better understanding of cellular functions in tissues. Here, we report a method for evaluating localization of mRNA in single cells using double-barrel scanning ion conductance microscopy (SICM). Two barrels in a nanopipette were filled with aqueous and organic electrolyte solutions and used for SICM and as an electrochemical syringe, respectively. We confirmed that the organic phase barrel could be used to collect cytosol from living cells, which is a minute but sufficient amount to assess cellular status using qPCR analysis. The water phase barrel could be used for SICM to image topography with subcellular resolution, which could be used to determine positions for analyzing mRNA expression. This system was able to evaluate mRNA localization in single cells. After puncturing the cellular membrane in a minimally invasive manner, using SICM imaging as a guide, we collected a small amount cytosol from different positions within a single cell and showed that mRNA expression depends on cellular position. In this study, we show that SICM imaging can be utilized for the analysis of mRNA localization in single cells. In addition, we fully automated the pipet movement in the XYZ-directions during the puncturing processes, making it applicable as a high-throughput system for collecting cytosol and analyzing mRNA localization.

    DOI: 10.1021/acsnano.6b02753

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  74. Liquid-junction-free system for substitutional stripping voltammetry using a closed bipolar electrode system 査読有り

    Takano S., Inoue K.Y., Ikegawa M., Takahashi Y., Ino K., Shiku H., Matsue T.

    Electrochemistry Communications   66 巻   頁: 34 - 37   2016年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Electrochemistry Communications  

    A liquid-junction-free electrochemical system has been developed for substitutional stripping voltammetry (SSV). SSV is a type of stripping analysis that changes the redox current to metal deposition. Generally, SSV requires a liquid junction to maintain electrical conductivity between separated cells. In this report, a closed bipolar electrode system (cBPES) was used to perform SSV without a liquid junction. In this system, electrical conductivity between separated cells was maintained using driving electrodes inserted into each cell. We demonstrated quantification of p-aminophenol (pAP) using a liquid-junction-free system for SSV. We investigated the effect of electrode area ratio on the BPE and the concentration ratio of redox species present in each cell. Then, we calibrated the pAP. A linear relationship between pAP concentration and SSV electrical charge was successfully obtained using our liquid-junction-free system, based on cBPES. This novel analytical system is a promising method for the fabrication of a compact SSV sensor for highly sensitive detections.

    DOI: 10.1016/j.elecom.2016.02.014

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  75. Redox cycling-based electrochemical reporter gene assay for single cells using a scanning electrochemical microscope-microwell system

    Ida H., Ino K., Suzuki J., Takahashi Y., Shiku H., Matsue T.

    Electrochemistry   84 巻 ( 5 ) 頁: 308 - 311   2016年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Electrochemistry  

    Single-cell analyses are important for providing new insights into cellular biology. Here we report an electrochemical reporter gene assay for single cells using a scanning electrochemical microscope (SECM)-microwell system. Each microwell trapped a single cell that synthesized a reporter protein, secreted alkaline phosphatase (SEAP). The SEAP catalyzed the hydrolysis of p-aminophenyl phosphate to p-aminophenol (PAP). A disk electrode in the SECM was positioned above the microwell and monitored the oxidation currents of PAP derived from SEAP. In addition, ring electrodes were prepared on the microwell device to induce redox cycling between the ring and disk electrodes, thus amplifying the electrochemical signals from the reporter protein. The redox cycling-based electrochemical reporter gene assay is useful for single-cell analyses.

    DOI: 10.5796/electrochemistry.84.308

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  76. Spearhead Nanometric Field-Effect Transistor Sensors for Single-Cell Analysis 査読有り

    Zhang Y., Clausmeyer J., Babakinejad B., López Córdoba A., Ali T., Shevchuk A., Takahashi Y., Novak P., Edwards C., Lab M., Gopal S., Chiappini C., Anand U., Magnani L., Coombes R.C., Gorelik J., Matsue T., Schuhmann W., Klenerman D., Sviderskaya E.V., Korchev Y.

    ACS Nano   10 巻 ( 3 ) 頁: 3214 - 3221   2016年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACS Nano  

    Nanometric field-effect-transistor (FET) sensors are made on the tip of spear-shaped dual carbon nanoelectrodes derived from carbon deposition inside double-barrel nanopipettes. The easy fabrication route allows deposition of semiconductors or conducting polymers to comprise the transistor channel. A channel from electrodeposited poly pyrrole (PPy) exhibits high sensitivity toward pH changes. This property is exploited by immobilizing hexokinase on PPy nano-FETs to give rise to a selective ATP biosensor. Extracellular pH and ATP gradients are key biochemical constituents in the microenvironment of living cells; we monitor their real-time changes in relation to cancer cells and cardiomyocytes. The highly localized detection is possible because of the high aspect ratio and the spear-like design of the nano-FET probes. The accurately positioned nano-FET sensors can detect concentration gradients in three-dimensional space, identify biochemical properties of a single living cell, and after cell membrane penetration perform intracellular measurements.

    DOI: 10.1021/acsnano.5b05211

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  77. Chemical concentration profile imaging using scanning electrochemical microscopy and scanning ion conductance microscopy hybrid system

    Takahashi Yasufumi, Ida Hiroki, Zhou Yuanshu, Shiku Hitoshi, Matsue Tomokazu

    JOURNAL OF PHARMACOLOGICAL SCIENCES   130 巻 ( 3 ) 頁: S32 - S32   2016年3月

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  78. Localized Gene Expression Analysis during Sprouting Angiogenesis in Mouse Embryoid Bodies Using a Double Barrel Carbon Probe 査読有り

    Ito H., Nashimoto Y., Zhou Y., Takahashi Y., Ino K., Shiku H., Matsue T.

    Analytical Chemistry   88 巻 ( 1 ) 頁: 610 - 613   2016年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    The mouse embryonic stem (ES) cell-derived angiogenesis model is widely used as a 3D model, reproducing cell-cell interactions in the living body. Previously, many methods to analyze localized cellular function, including in situ hybridization and laser capture microdissection, have been reported. In this study, we achieved a collection of localized cells from the angiogenesis model in hydrogel. The gene expression profiles of the endothelial cells derived from mouse ES cells were evaluated. First, we collected localized cells from the live tissue model embedded in hydrogel using the double barrel carbon probe (DBCP) and quantified mRNA expression. Second, we found that vascular marker genes were expressed at a much higher level in sprouting vessels than in the central core of the embryoid body because the cells in sprouting vessels might significantly differentiate into endothelial linages, including tip/stalk cells. Third, the gene expression levels tended to be different between the top and middle regions in the sprouting vessel due to the difference in the degree of differentiation in these regions. At the top region of the vessel, both the tip and stalk cells were present. The cells in the middle region became more mature. Collectively, these results show that DBCP is very useful for analyzing localized gene expression in cells collected from 3D live tissues embedded in hydrogel. This technique can be applied to comprehensive gene expression analyses in the medical field.

    DOI: 10.1021/acs.analchem.5b04338

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  79. ナノスケールの形状・化学物質濃度プロファイルを可視化するナノ電気化学顕微鏡の創生

    高橋 康史

    生物物理   56 巻 ( 3 ) 頁: 179 - 180   2016年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本生物物理学会 = The Biophysical Society on Japan  

    DOI: 10.2142/biophys.56.179

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  80. ナノ電気化学セル顕微鏡を用いた電極表面の局所電気化学測定

    熊谷 明哉, 高橋 康史, 三浦 千穂, 渡邊 徹弥, 猪又 宏貴, 棟方 裕一, 珠玖 仁, 金村 聖志, 末永 智一

    表面科学   37 巻 ( 10 ) 頁: 494 - 498   2016年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:公益社団法人 日本表面科学会  

    &lt;p&gt;Scanning electrochemical cell microscopy with a single barrel nanopipette (nanoSECCM), which is one of scanning electrochemical microscope (SECM) families, is a powerful tool for analyzing electrochemical activities (e.g. redox reaction and lithium-ion (de) intercalation processes) at localized area. A glass nano-pipette is used as a probe of nanoSECCM filled with electrolyte and a reference electrode. As the pipette is in proximity of sample surface, a meniscus is created. Through the meniscus, electrochemical activities can be obtained at localized area on the sample. Further, as the pipette scans the sample surface, electrochemical activities can be also visualized. Our experiments demonstrate that nanoSECCM is applicable to investigation of current response related to lithium-ion transport, redox cycling on various types of electrodes.&lt;/p&gt;

    DOI: 10.1380/jsssj.37.494

    CiNii Research

  81. Electrochemical Imaging of Dopamine Release from Three-Dimensional-Cultured PC12 Cells Using Large-Scale Integration-Based Amperometric Sensors 査読有り

    Abe H., Ino K., Li C.Z., Kanno Y., Inoue K.Y., Suda A., Kunikata R., Matsudaira M., Takahashi Y., Shiku H., Matsue T.

    Analytical Chemistry   87 巻 ( 12 ) 頁: 6364 - 6370   2015年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    In the present study, we used a large-scale integration (LSI)-based amperometric sensor array system, designated Bio-LSI, to image dopamine release from three-dimensional (3D)-cultured PC12 cells (PC12 spheroids). The Bio-LSI device consists of 400 sensor electrodes with a pitch of 250 μm for rapid electrochemical imaging of large areas. PC12 spheroids were stimulated with K<sup>+</sup> to release dopamine. Poststimulation dopamine release from the PC12 spheroids was electrochemically imaged using the Bio-LSI device. Bio-LSI clearly showed the effects of the dopaminergic drugs l-3,4-dihydroxyphenylalanine (l-DOPA) and reserpine on K<sup>+</sup>-stimulated dopamine release from PC12 spheroids. Our results demonstrate that dopamine release from PC12 spheroids can be monitored using the device, suggesting that the Bio-LSI is a promising tool for use in evaluating 3D-cultured dopaminergic cells and the effects of dopaminergic drugs. To the best of our knowledge, this report is the first to describe electrochemical imaging of dopamine release by PC12 spheroids using LSI-based amperometric sensors.

    DOI: 10.1021/acs.analchem.5b01307

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  82. エネルギーデバイスの最前線 電気化学セル顕微鏡を用いた電池材料表面における充放電特性のナノスケール画像化技術 査読有り

    高橋康史, 熊谷明哉, 猪又宏貴, 珠玖仁, 末永智一

    エネルギーデバイス   2 巻 ( 4 ) 頁: 66 - 69   2015年4月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:技術情報協会 = Technical Information Institute Co., Ltd.  

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  83. Improving the Electrochemical Imaging Sensitivity of Scanning Electrochemical Microscopy-Scanning Ion Conductance Microscopy by Using Electrochemical Pt Deposition 査読有り

    Şen M., Takahashi Y., Matsumae Y., Horiguchi Y., Kumatani A., Ino K., Shiku H., Matsue T.

    Analytical Chemistry   87 巻 ( 6 ) 頁: 3484 - 3489   2015年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    We fabricated a platinum-based double barrel probe for scanning electrochemical microscopy-scanning ion conductance microscopy (SECM-SICM) by electrodepositing platinum onto the carbon nanoelectrode of the double barrel probe. The deposition conditions were optimized to attain highly sensitive electrochemical measurements and imaging. Simultaneous SECM-SICM imaging of electrochemical features and noncontact topography by using the optimized probe afforded high-resolution images of epidermal growth factor receptors (EGFR) on the membrane surface of the A431 cells. (Figure Presented).

    DOI: 10.1021/acs.analchem.5b00027

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  84. Nanoscale imaging of an unlabeled secretory protein in living cells using scanning ion conductance microscopy 査読有り

    Nashimoto Y., Takahashi Y., Ida H., Matsumae Y., Ino K., Shiku H., Matsue T.

    Analytical Chemistry   87 巻 ( 5 ) 頁: 2542 - 2545   2015年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    Scanning ion conductance microscopy (SICM) was applied to evaluate an unlabeled secretory protein in living cells. The target protein, von Willebrand factor (vWF), was released from human endothelial cells by adding phorbol-12-myristate-13-acetate (PMA). We confirmed that SICM could be used to clearly visualize the complex network of vWF and to detect strings with widths as low as 60 nm without any artifact. By acquiring the sequential SICM images of living cells, the protrusion and strings formation were observed. We also detected the opening and closing motions of a small pore (∼500 nm), which is difficult to visualize with fluorescence methods. The results clearly demonstrate that SICM is a powerful tool to examine the changes in living cells during exocytosis.

    DOI: 10.1021/ac5046388

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  85. Scanning electrochemical microscopy for imaging single cells and biomolecules 査読有り

    Takahashi Y., Shiku H., Matsue T.

    Nanobiosensors and Nanobioanalyses     頁: 335 - 352   2015年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:論文集(書籍)内論文   出版者・発行元:Nanobiosensors and Nanobioanalyses  

    This article presents an overview of the recent progress in scanning electrochemical microscopy (SECM) for imaging single cells and biomolecules. SECM is a technique for characterizing the local electrochemical nature of various materials by scanning a probe microelectrode. The probe current reflects the electrochemical processes occurring in the small space surrounded by the probe and the substrate. The spatial resolution of SECM is inferior to conventional scanning probe microscopes such as scanning tunneling microscopy (STM) and atomic force microscopy (AFM), since the fabrication of the probe microelectrodes with nanometer sizes is quite difficult. However, recent progress in the fabrication of nanometer-scale electrodes and the development of electrode-sample distance control systems has greatly enhanced the capacity of SECM systems to solve problems in cell biology. The topics reviewed include the following: enzyme activity evaluation, electrochemical enzyme-linked immunosorbent assays, membrane permeability evaluation, respiratory activity measurements, reporter gene assays, membrane protein imaging, and neurotransmitter detection.

    DOI: 10.1007/978-4-431-55190-4_16

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  86. Lsi-based amperometric device for electrochemical imaging of drug effect on dopamine release from three-dimensional cultured pc12 cells 査読有り

    Abe H., Ino K., Li C., Kanno Y., Inoue K., Suda A., Kunikata R., Matsudaira M., Takahashi Y., Shiku H., Matsue T.

    MicroTAS 2015 - 19th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences     頁: 1598 - 1600   2015年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:MicroTAS 2015 - 19th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences  

    We report a large-scale integration (LSI) based amperometric chip device containing 400 sensors with a pitch of 250 μm and its applications for biological analysis of dopamine release from three-dimensional (3D) cultured cells using rat pheochromocytoma (PC12) cells as a neural cell model. The 3D cultured PC12 cells (PC12 spheroids) were stimulated with a high K+ solution to induce dopamine release. We showed clearly drug effects of dopaminergic drugs L-3,4-dihydroxyphenylalanine, (L-DOPA) and reserpine on dopamine release from PC12 spheroids. Our results indicate that the device is a useful tool for evaluating the effects of dopaminergic drugs.

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  87. 生細胞表面のナノスケールの形状観察を実現する走査型イオンコンダクタンス顕微鏡の開発 査読有り

    井田大貴, 高橋康史, 高橋康史, 高橋康史, 珠玖仁, 末永智一, 末永智一

    表面科学   36 巻 ( 6 ) 頁: 313-318 (J-STAGE)   2015年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1380/jsssj.36.313

    J-GLOBAL

  88. Nanoscale visualization of redox activity at lithium-ion battery cathodes 査読有り

    Takahashi Y., Kumatani A., Munakata H., Inomata H., Ito K., Ino K., Shiku H., Unwin P.R., Korchev Y.E., Kanamura K., Matsue T.

    Nature Communications   5 巻   頁: 5450   2014年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nature Communications  

    Intercalation and deintercalation of lithium ions at electrode surfaces are central to the operation of lithium-ion batteries. Yet, on the most important composite cathode surfaces, this is a rather complex process involving spatially heterogeneous reactions that have proved difficult to resolve with existing techniques. Here we report a scanning electrochemical cell microscope based approach to define a mobile electrochemical cell that is used to quantitatively visualize electrochemical phenomena at the battery cathode material LiFePO 4, with resolution of ∼100 €‰nm. The technique measures electrode topography and different electrochemical properties simultaneously, and the information can be combined with complementary microscopic techniques to reveal new perspectives on structure and activity. These electrodes exhibit highly spatially heterogeneous electrochemistry at the nanoscale, both within secondary particles and at individual primary nanoparticles, which is highly dependent on the local structure and composition.

    DOI: 10.1038/ncomms6450

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  89. Electrochemical monitoring of intracellular enzyme activity of single living mammalian cells by using a double-mediator system 査読有り

    Matsumae Y., Takahashi Y., Ino K., Shiku H., Matsue T.

    Analytica Chimica Acta   842 巻   頁: 20 - 26   2014年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytica Chimica Acta  

    We evaluated the intracellular NAD(P)H:quinone oxidoreductase (NQO) activity of single HeLa cells by using the menadione-ferrocyanide double-mediator system combined with scanning electrochemical microscopy (SECM). The double-mediator system was used to amplify the current response from the intracellular NQO activity and to reduce menadione-induced cell damage. The electron shuttle between the electrode and menadione was mediated by the ferrocyanide/ferricyanide redox couple. Generation of ferrocyanide was observed immediately after the addition of a lower concentration (10. μM) of menadione. The ferrocyanide generation rate was constant for 120. min. At a higher menadione concentration (100. μM), the ferrocyanide generation rate decreased within 30. min because of the cytotoxic effect of menadione. We also investigated the relationship between intracellular reactive oxygen species or glutathione levels and exposure to different menadione concentrations to determine the optimal condition for SECM with minimal invasiveness. The present study clearly demonstrates that SECM is useful for the analysis of intracellular enzymatic activities in single cells with a double-mediator system. © 2014 Elsevier B.V.

    DOI: 10.1016/j.aca.2014.06.047

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  90. Erratum: Multifunctional nanoprobes for nanoscale chemical imaging and localized chemical delivery at surfaces and interfaces (Angewandte Chemie - International Edition (2011) (50) DOI: 10.1002/anie.201102796)

    Takahashi Y., Shevchuk A.I., Novak P., Zhang Y., Ebejer N., Macpherson J.V., Unwin P.R., Pollard A.J., Roy D., Clifford C.A., Shiku H., Matsue T., Klenerman D., Korchev Y.E.

    Angewandte Chemie - International Edition   53 巻 ( 28 )   2014年7月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Angewandte Chemie - International Edition  

    DOI: 10.1002/anie.201404979

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  91. Nanoscale cell surface topography imaging using scanning ion conductance microscopy 査読有り

    Takahashi Y., Ito K., Wang X., Matsumae Y., Komaki H., Kumatani A., Ino K., Shiku H., Matsue T.

    Electrochemistry   82 巻 ( 5 ) 頁: 331 - 334   2014年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Electrochemistry  

    Nanoscale cell surface topography was visualized using a scanning ion conductance microscope (SICM), where a nanopipette was used as the scanning probe to detect ionic current as feedback signal. SICM was an effective tool for noncontact topographical imaging of live cells, because measurements were performed under physiological conditions. This breakthrough technique opens up a wealth of possible new experiments in membrane and cell biology. © The Electrochemical Society of Japan, All rights reserved.

    DOI: 10.5796/electrochemistry.82.331

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  92. Densified electrochemical sensors based on local redox cycling between vertically separated electrodes in substrate generation/chip collection and extended feedback modes 査読有り

    Ino K., Kanno Y., Nishijo T., Komaki H., Yamada Y., Yoshida S., Takahashi Y., Shiku H., Matsue T.

    Analytical Chemistry   86 巻 ( 8 ) 頁: 4016 - 4023   2014年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    A new local redox cycling-based electrochemical (LRC-EC) device integrated with many electrochemical sensors has been developed into a small chip device. The LRC-EC chip device was successfully applied for detection of alkaline phosphatase and horseradish peroxidase activity in substrate generation/chip collection (SG/CC) and extended feedback modes, respectively. The new imaging approach with extended feedback mode was particularly effective for sharpening of the image, because this mode uses feedback signals and minimizes the undesired influence of diffusion. The LRC-EC chip device is considered to be a useful tool for bioanalysis. © 2014 American Chemical Society.

    DOI: 10.1021/ac500435d

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  93. SU-8-based flexible amperometric device with IDA electrodes to regenerate redox species in small spaces 査読有り

    Kanno Y., Goto T., Ino K., Inoue K.Y., Takahashi Y., Shiku H., Matsue T.

    Analytical Sciences   30 巻 ( 2 ) 頁: 305 - 309   2014年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Sciences  

    A flexible sensor based on SU-8 photoresist was fabricated and its electrochemical performance was investigated using cyclic voltammetry. The device consisted of interdigitated array (IDA) electrodes on an SU-8 layer. It exhibited a clear electrochemical response during redox cycling of ferrocenemethanol at the IDA electrodes. Since the device was flexible, it could be inserted into a narrow bent space to monitor electrochemical responses. The observed electrochemical behavior was found to be consistent with that predicted by simulations based on redox compound diffusion. © 2014 The Japan Society For Analytical Chemistry.

    DOI: 10.2116/analsci.30.305

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  94. Isolation and quantification of messenger RNA from tissue models by using a double-barrel carbon probe 査読有り

    Nashimoto Y., Takahashi Y., Takano R., Miyashita K., Yamada S., Ino K., Shiku H., Matsue T.

    Analytical and Bioanalytical Chemistry   406 巻 ( 1 ) 頁: 275 - 282   2014年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical and Bioanalytical Chemistry  

    In this study, we introduce the double-barrel carbon probe (DBCP)-a simple, affordable microring electrode-which enables the collection and analysis of single cells independent of cellular positioning. The target cells were punctured by utilizing an electric pulse between the two electrodes in DBCP, and the cellular lysates were collected by manual aspiration using the DBCP. The mRNA in the collected lysate was evaluated quantitatively using real-time PCR. The histograms of single-cell relative gene expression normalized to GAPDH were fit to a theoretical lognormal distribution. In the tissue culture model, we focused on angiogenesis to prove that multiple gene expression analysis was available. Finally, we applied DBCP for the embryonic stem (ES) cell-derived cardiomyocytes to substantiate the capability of the probe to collect cells, even from highvolume samples such as spheroids. Thismethod achieves high sensitivity for mRNA at the single-cell level and is applicable in the analysis of various biological samples independent of cellular positioning. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2013.

    DOI: 10.1007/s00216-013-7430-z

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  95. Electrochemical nanoprobes for single-cell analysis 査読有り

    Actis P., Tokar S., Clausmeyer J., Babakinejad B., Mikhaleva S., Cornut R., Takahashi Y., López Córdoba A., Novak P., Shevchuck A.I., Dougan J.A., Kazarian S.G., Gorelkin P.V., Erofeev A.S., Yaminsky I.V., Unwin P.R., Schuhmann W., Klenerman D., Rusakov D.A., Sviderskaya E.V., Korchev Y.E.

    ACS Nano   8 巻 ( 1 ) 頁: 875 - 884   2014年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACS Nano  

    The measurement of key molecules in individual cells with minimal disruption to the biological milieu is the next frontier in single-cell analyses. Nanoscale devices are ideal analytical tools because of their small size and their potential for high spatial and temporal resolution recordings. Here, we report the fabrication of disk-shaped carbon nanoelectrodes whose radius can be precisely tuned within the range 5-200 nm. The functionalization of the nanoelectrode with platinum allowed the monitoring of oxygen consumption outside and inside a brain slice. Furthermore, we show that nanoelectrodes of this type can be used to impale individual cells to perform electrochemical measurements within the cell with minimal disruption to cell function. These nanoelectrodes can be fabricated combined with scanning ion conductance microscopy probes, which should allow high resolution electrochemical mapping of species on or in living cells. © 2013 American Chemical Society.

    DOI: 10.1021/nn405612q

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  96. 1P292 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡の単一細胞ナノバイオプシーへの応用と細胞内mRNA局在性の評価(26. 計測,ポスター,第52回日本生物物理学会年会(2014年度))

    Nashimoto Yuji, Takahashi Yasufumi, Ino Kosuke, Inoue Y Kumi, Shiku Hitoshi, Matsue Tomokazu

    生物物理   54 巻 ( 1 ) 頁: S189   2014年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.54.S189_4

  97. 2P303 Development of Nano Electrochemical Mircoscope for living cell imaging(27. Bioimaging,Poster,The 52nd Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan(BSJ2014))

    Takahashi Yasufumi, Mustafa Sen, Matsumae Yoshiharu, Ino Kosuke, Shiku Hitoshi, Matsue Tomokazu

    生物物理   54 巻 ( 1 ) 頁: S245   2014年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.54.S245_3

  98. Nanoscale visualisation of redox activity and Li+ (de)intercalation dynamics at LiFePO4 battery cathodes 査読有り

    Yasufumi Takahashi, Akichika Kumatani, Hirokazu Munakata, Hirotaka Inomata, Komachi Ito, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku, Patrick R. Unwin, Yuri E. Korchev, Kiyoshi Kanamura, Tomokazu Matsue

    Nature Commun   ( 5 ) 頁: 6450 - 6450   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  99. Droplet array on local redox cycling-based electrochemical (LRC-EC) chip device 査読有り

    Ino K., Goto T., Kanno Y., Inoue K., Takahashi Y., Shiku H., Matsue T.

    Lab on a Chip   14 巻 ( 4 ) 頁: 787 - 794   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Lab on a Chip  

    We have previously reported a local redox cycling-based electrochemical (LRC-EC) system for the incorporation of many electrochemical sensors into a small chip device. In the present study, a new type of LRC-EC chip device was fabricated for the detection of a droplet array. To detect electrochemically redox compounds in droplets, Pt pseudo-reference/counter electrodes were incorporated into the individual sensors of the LRC-EC chip device. Cyclic voltammetry for the LRC-EC chip device with internal Pt pseudo-reference electrodes indicated well-defined voltammograms based on redox cycling for the individual sensor points. The device was successfully applied to the addressable detection of alkaline phosphatase (ALP) activity of HeLa cells in single droplets on the sensor points. Therefore, the LRC-EC chip device is considered to be a useful device for the bioanalysis of droplet systems. © 2014 The Royal Society of Chemistry.

    DOI: 10.1039/c3lc51156a

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  100. 3P105 膜受容体内在化のリアルタイムモニタリング : 走査型電気化学顕微鏡(SECM)による低侵襲・定量的・単一細胞レベルでの測定(03. 膜蛋白質,ポスター,第52回日本生物物理学会年会(2014年度))

    Matsumae Yoshiharu, Takahashi Yasufumi, Ino Kosuke, Shiku Hitoshi, Matsue Tomokazu

    生物物理   54 巻 ( 1 ) 頁: S266   2014年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.54.S266_3

  101. Local delivery of molecules from a nanopipette for quantitative receptor mapping on live cells 査読有り

    Babakinejad B., Jönsson P., López Córdoba A., Actis P., Novak P., Takahashi Y., Shevchuk A., Anand U., Anand P., Drews A., Ferrer-Montiel A., Klenerman D., Korchev Y.E.

    Analytical Chemistry   85 巻 ( 19 ) 頁: 9333 - 9342   2013年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    Using nanopipettes to locally deliver molecules to the surface of living cells could potentially open up studies of biological processes down to the level of single molecules. However, in order to achieve precise and quantitative local delivery it is essential to be able to determine the amount and distribution of the molecules being delivered. In this work, we investigate how the size of the nanopipette, the magnitude of the applied pressure or voltage, which drives the delivery, and the distance to the underlying surface influences the number and spatial distribution of the delivered molecules. Analytical expressions describing the delivery are derived and compared with the results from finite element simulations and experiments on delivery from a 100 nm nanopipette in bulk solution and to the surface of sensory neurons. We then developed a setup for rapid and quantitative delivery to multiple subcellular areas, delivering the molecule capsaicin to stimulate opening of Transient Receptor Potential Vanilloid subfamily member 1 (TRPV1) channels, membrane receptors involved in pain sensation. Overall, precise and quantitative delivery of molecules from nanopipettes has been demonstrated, opening up many applications in biology such as locally stimulating and mapping receptors on the surface of live cells. © 2013 American Chemical Society.

    DOI: 10.1021/ac4021769

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  102. Electrochemical device with interdigitated ring array electrodes for investigating the relationship between cardiomyocyte differentiation from embryonic stem cells and alkaline phosphatase activity 査読有り

    Ino K., Nishijo T., Kanno Y., Ozawa F., Arai T., Takahashi Y., Shiku H., Matsue T.

    Electrochemistry   81 巻 ( 9 ) 頁: 682 - 687   2013年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Electrochemistry  

    A local redox cycling-based electrochemical (LRC-EC) chip device was used to investigate the relationship between cardiomyocyte differentiation from embryonic stem (ES) cells and alkaline phosphatase (ALP) activity. In the LRC-EC chip device, ring-type interdigitated array electrodes were incorporated at n × n measurement points with only 2n bonding pads for external connection. Microwells were also fabricated at each measurement point to trap cell aggregates. To differentiate ES cells into cardiomyocytes, ES cells were three-dimensionally cultured to form simple and cystic embryoid bodies (EBs). ALP activity of these EBs was then detected using the LRC-EC chip device. The electrochemical responses for ALP activity decreased concurrently with the differentiation of ES cells into cardiomyocytes, indicating that an LRC-EC chip device is useful for evaluating cell differentiation. © 2013 The Electrochemical Society of Japan, All rights reserved.

    DOI: 10.5796/electrochemistry.81.682

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  103. Fabrication, characterization, and functionalization of dual carbon electrodes as probes for scanning electrochemical microscopy (SECM) 査読有り

    McKelvey K., Nadappuram B.P., Actis P., Takahashi Y., Korchev Y.E., Matsue T., Robinson C., Unwin P.R.

    Analytical Chemistry   85 巻 ( 15 ) 頁: 7519 - 7526   2013年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    Dual carbon electrodes (DCEs) are quickly, easily, and cheaply fabricated by depositing pyrolytic carbon into a quartz theta nanopipet. The size of DCEs can be controlled by adjusting the pulling parameters used to make the nanopipet. When operated in generation/collection (G/C) mode, the small separation between the electrodes leads to reasonable collection efficiencies of ca. 30%. A three-dimensional finite element method (FEM) simulation is developed to predict the current response of these electrodes as a means of estimating the probe geometry. Voltammetric measurements at individual electrodes combined with generation/collection measurements provide a reasonable guide to the electrode size. DCEs are employed in a scanning electrochemical microscopy (SECM) configuration, and their use for both approach curves and imaging is considered. G/C approach curve measurements are shown to be particularly sensitive to the nature of the substrate, with insulating surfaces leading to enhanced collection efficiencies, whereas conducting surfaces lead to a decrease of collection efficiency. As a proof-of-concept, DCEs are further used to locally generate an artificial electron acceptor and to follow the flux of this species and its reduced form during photosynthesis at isolated thylakoid membranes. In addition, 2-dimensional images of a single thylakoid membrane are reported and analyzed to demonstrate the high sensitivity of G/C measurements to localized surface processes. It is finally shown that individual nanometer-size electrodes can be functionalized through the selective deposition of platinum on one of the two electrodes in a DCE while leaving the other one unmodified. This provides an indication of the future versatility of this type of probe for nanoscale measurements and imaging. © 2013 American Chemical Society.

    DOI: 10.1021/ac401476z

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  104. Carbon-Ag/AgCl probes for detection of cell activity in droplets 査読有り

    Ino K., Ono K., Arai T., Takahashi Y., Shiku H., Matsue T.

    Analytical Chemistry   85 巻 ( 8 ) 頁: 3832 - 3835   2013年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    In this study, we fabricated a probe consisting of a carbon nanoelectrode and an Ag/AgCl reference electrode for detecting the activity of cells in single droplets. HeLa cells were confined into a single droplet, and the alkaline phosphatase (ALP) activity of the cells was electrochemically measured using the probe inserted into the droplet. The ALP of the confined cells catalyzed the hydrolysis of p-aminophenyl phosphate (PAPP) to yield p-aminophenol (PAP) that gave electrochemical responses. Since the tip of the carbon-Ag/AgCl probe is very small, it is useful for electrochemical analysis of cells using droplets. © 2013 American Chemical Society.

    DOI: 10.1021/ac303569t

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  105. Electrodeposition of alginate gels for construction of vascular-like structures 査読有り

    Ozawa F., Ino K., Takahashi Y., Shiku H., Matsue T.

    Journal of Bioscience and Bioengineering   115 巻 ( 4 ) 頁: 459 - 461   2013年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Bioscience and Bioengineering  

    In this study, tubular hydrogel structures were constructed via electrodeposition using alginate gels. Electrolysis of water in alginate solutions with calcium carbonate particles induced gel aggregation around Pt wire electrodes, forming tubular alginate gel structures. The simple method is a promising approach for construction of multi-layer tubular hydrogel structures for tissue engineering. © 2012 The Society for Biotechnology, Japan.

    DOI: 10.1016/j.jbiosc.2012.10.014

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  106. Alginate gel microwell arrays using electrodeposition for three-dimensional cell culture 査読有り

    Ozawa F., Ino K., Arai T., Ramón-Azcón J., Takahashi Y., Shiku H., Matsue T.

    Lab on a Chip   13 巻 ( 15 ) 頁: 3128 - 3135   2013年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Lab on a Chip  

    In this study, we developed a novel method for fabricating microwell arrays constructed from alginate gels, and the alginate gel microwells were used for three-dimensional (3D) cell culture. The alginate gel microwells were fabricated on a patterned ITO electrode using alginate gel electrodeposition. Embryonic stem (ES) cells or hepatocellular carcinoma cells (HepG2) were cultured in the alginate gel microwells containing 3T3 cells. During the culture, embryoid bodies (EBs) or HepG2 spheroids were successfully fabricated in the alginate gel microwells. The oxygen consumption of the EBs indicated that they were successfully cultured. Liver-specific gene expressions of the HepG2 spheroids apparently increased by performing 3D co-culture in the microwell arrays with 3T3 cells. These results show that the alginate gel microwells are a useful 3D culture system. © 2013 The Royal Society of Chemistry.

    DOI: 10.1039/c3lc50455g

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  107. 1P298 走査型電気化学-イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた神経伝達物質の放出サイトのマッピング(27. バイオイメージング,ポスター,日本生物物理学会年会第51回(2013年度))

    Takahashi Yasufumi, Wang Xiongwe, Ino Kosuke, Shiku Hitoshi, Matsue Tomoakazu

    生物物理   53 巻 ( 1 ) 頁: S155   2013年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.53.S155_3

  108. 1P265 ダブルバレルカーボンプローブを用いた組織モデルからのmRNA回収と定量評価(21A. ゲノム生物学:ゲノム解析,ポスター,日本生物物理学会年会第51回(2013年度))

    Nashimoto Yuji, Takahashi Yasufumi, Takano Ryosuke, Miyashita Kosuke, Yamada Shukuyo, Ino Kosuke, Shiku Hitoshi, Matsue Tomokazu

    生物物理   53 巻 ( 1 ) 頁: S149   2013年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.53.S149_6

  109. Evaluation of the differentiation status of single embryonic stem cells using scanning electrochemical microscopy 査読有り

    Matsumae Y., Arai T., Takahashi Y., Ino K., Shiku H., Matsue T.

    Chemical Communications   49 巻 ( 58 ) 頁: 6498 - 6500   2013年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Chemical Communications  

    The differentiation status of single live embryonic stem (ES) cells was quantitatively evaluated by monitoring the activity of alkaline phosphatase (ALP), an undifferentiation marker of ES cells, using scanning electrochemical microscopy (SECM). © 2013 The Royal Society of Chemistry.

    DOI: 10.1039/c3cc43126f

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  110. Bio Sensing and Imaging by Using Mirco/Nano Electrode System

    高橋康史, 珠玖仁, 末永智一

    表面科学   34 巻 ( 9 ) 頁: 488-493 (J-STAGE) - 493   2013年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:The Surface Science Society of Japan  

    The micro/nanoelectrode has unique characteristics, which are not expected for conventional electrodes, such as the capability to perform localized measurements, low double layer charging currents, low ohmic drops, and fast mass transport. Scanning electrochemical microscopy (SECM) with a micro/nanoelectrode for detecting electroactive chemical species and is an effective tool for the investigation of the localized chemical properties of sample surfaces and interfaces. Because SECM has high temporal resolution under physiological conditions, it is particularly well suited for quantitative measurements of chemicals like neurotransmitters, nitric oxide, reactive oxygen species, and oxygen, which are released/consumed by living cells. This article presents an overview of the recent progress of SECM.

    DOI: 10.1380/jsssj.34.488

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  111. Development of a novel combined scanning electrochemical microscope (SECM) and scanning ion-conductance microscope (SICM) probe for soft sample imaging

    Pollard A.J., Faruqui N., Shaw M., Clifford C.A., Takahashi Y., Korchev Y.E., Ebejer N., Macpherson J.V., Unwin P.R., Roy D.

    Materials Research Society Symposium Proceedings   1422 巻   頁: 13 - 18   2012年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Materials Research Society Symposium Proceedings  

    By incorporating a localized heating system within a scanning ion-conductance microscopy (SICM) system, we have performed stable 'hopping-mode' (HPICM) imaging for live cells maintained at temperatures ranging up to human body temperature. This allows the accurate study of cell volume and morphology variation versus temperature over extended periods of time. The integration of SICM with scanning electrochemical microscopy (SECM) provides the simultaneous mapping of electrochemical and topographic information for soft samples, such as live cells. This combined technique overcomes the limitations of resolution and topographical artifacts typically associated with SECM. However, previously reported SECM-SICM probe production required expensive and time-consuming focused ion beam (FIB) methods and produced pipettes that are typically hundreds of nanometers in diameter. We report a simple and rapid production method for SECM-SICM double-barrel probes with apertures down to 20 nm in diameter. The characterization of these SECM-SICM probes using scanning electron microscopy (SEM) imaging, cyclic voltammetry (CV) and Raman spectroscopy is also detailed. These SECM-SICM probes were subsequently used to study the morphology and electrochemical activity of several samples, ranging from hard metallic/insulating samples to live cells. © 2012 Materials Research Society.

    DOI: 10.1557/opl.2012.489

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  112. Novel electrochemical methodology for activity estimation of alkaline phosphatase based on solubility difference 査読有り

    Ino K., Kanno Y., Arai T., Inoue K.Y., Takahashi Y., Shiku H., Matsue T.

    Analytical Chemistry   84 巻 ( 18 ) 頁: 7593 - 7598   2012年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    We propose a novel electrochemical detection system for alkaline phosphatase (ALP) activity using the difference in water and oil solubilities between the substrate, ferrocene ethyl phosphate ester (FcEtOPO32-), and the enzymatic product, ferroceneethanol (FcEtOH). In this system, water droplets containing ALP and FcEtOPO32- were placed on a Pt disk microelectrode and surrounded by a mineral oil. By the ALP-catalyzed reaction, FcEtOPO32- was converted to FcEtOH, which was then transferred to the mineral oil from the water droplets with FcEtOPO32- remaining in the water droplets. After partitioning FcEtOH from the water droplets, FcEtOPO32- was detected at the Pt disk microelectrode to estimate the ALP activity. Using this novel system, the ALP activity of embryoid bodies was successfully detected. We believe that the present system will be widely applicable to ALP-based bioassays. © 2012 American Chemical Society.

    DOI: 10.1021/ac301429n

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  113. Topographical and electrochemical nanoscale imaging of living cells using voltage-switching mode scanning electrochemical microscopy 査読有り

    Takahashi Y., Shevchuk A.I., Novak P., Babakinejad B., Macpherson J., Unwin P.R., Shiku H., Gorelik J., Klenerman D., Korchev Y.E., Matsue T.

    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America   109 巻 ( 29 ) 頁: 11540 - 11545   2012年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  

    We describe voltage-switching mode scanning electrochemical microscopy (VSM-SECM), in which a single SECM tip electrode was used to acquire high-quality topographical and electrochemical images of living cells simultaneously. This was achieved by switching the applied voltage so as to change the faradaic current from a hindered diffusion feedback signal (for distance control and topographical imaging) to the electrochemical flux measurement of interest. This imaging method is robust, and a single nanoscale SECM electrode, which is simple to produce, is used for both topography and activity measurements. In order to minimize the delay at voltage switching, we used pyrolytic carbon nanoelectrodes with 6.5-100 nm radii that rapidly reached a steady-state current, typically in less than 20 ms for the largest electrodes and faster for smaller electrodes. In addition, these carbon nanoelectrodes are suitable for convoluted cell topography imaging because the RG value (ratio of overall probe diameter to active electrode diameter) is typically in the range of 1.5-3.0. We first evaluated the resolution of constant-current mode topography imaging using carbon nanoelectrodes. Next, we performed VSM-SECM measurements to visualize membrane proteins on A431 cells and to detect neurotransmitters from a PC12 cells. We also combined VSM-SECM with surface confocal microscopy to allow simultaneous fluorescence and topographical imaging. VSM-SECM opens up new opportunities in nanoscale chemical mapping at interfaces, and should find wide application in the physical and biological sciences.

    DOI: 10.1073/pnas.1203570109

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  114. 使える解析テクニック!具体例で説明する電気化学測定法 マイクロ電極(3)応用計測事例:電気化学顕微鏡(SECM)‐走査型イオンコンダクタンス顕微鏡(SICM)複合システムの開発

    高橋康史, 珠玖仁, 末永智一

    電気化学および工業物理化学   80 巻 ( 4 ) 頁: 271 - 275   2012年4月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:The Electrochemical Society of Japan  

    DOI: 10.5796/electrochemistry.80.271

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  115. Local redox-cycling-based electrochemical chip device with deep microwells for evaluation of embryoid bodies 査読有り

    Ino K., Nishijo T., Arai T., Kanno Y., Takahashi Y., Shiku H., Matsue T.

    Angewandte Chemie - International Edition   51 巻 ( 27 ) 頁: 6648 - 6652   2012年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Angewandte Chemie - International Edition  

    Monitoring cellular activity: A local redox-cycling-based electrochemical chip device (see picture) has been used to entrap three-dimensional culture cells and evaluate their activity. Deep microwells were incorporated into the chip device for the trapping of embryoid bodies. This chip device is useful for the evaluation of 3D organ tissues. Copyright © 2012 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

    DOI: 10.1002/anie.201201602

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  116. Electrochemical detection for dynamic analyses of a redox component in droplets using a local redox cycling-based electrochemical (LRC-EC) chip device 査読有り

    Ino K., Kanno Y., Nishijo T., Goto T., Arai T., Takahashi Y., Shiku H., Matsue T.

    Chemical Communications   48 巻 ( 68 ) 頁: 8505 - 8507   2012年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Chemical Communications  

    This report describes the electrochemical detection of a redox component in droplets using a local redox cycling-based electrochemical (LRC-EC) chip device consisting of 256 sensors. The time-course analyses showed that the redox compound in the droplet was dynamically changed during droplet evaporation or mass transfer through a water/oil interface. © The Royal Society of Chemistry 2012.

    DOI: 10.1039/c2cc34264b

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  117. Influence of tip size on single yeast cell imaging using scanning electrochemical microscopy 査読有り

    Nagamine K., Takahashi Y., Ino K., Shiku H., Matsue T.

    Electroanalysis   23 巻 ( 5 ) 頁: 1168 - 1174   2011年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Electroanalysis  

    The influence of the tip reaction on the substrate generation/tip collection mode SECM imaging of a single yeast cell was investigated by using various sizes of probe electrodes in μm-nm scales because the tip reaction would disturb the concentration profile of intracellular enzyme reactant formed around the cell. GC mode measurements of a single yeast cell were performed using a dual mediator system with lipophilic menadione and hydrophilic ferricyanide. We found downscaling of the tip size enabled quantitative SECM imaging of a single cell in GC mode without disturbing the concentration profile of the mediator formed around the cell by the tip reaction. © 2011 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

    DOI: 10.1002/elan.201000595

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  118. Realizing the biological and biomedical potential of nanoscale imaging using a pipette probe 査読有り

    Shevchuk A., Novak P., Takahashi Y., Clarke R., Miragoli M., Babakinejad B., Gorelik J., Korchev Y., Klenerman D.

    Nanomedicine   6 巻 ( 3 ) 頁: 565 - 575   2011年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nanomedicine  

    Cells naturally operate on the nanoscale level, with molecules combining together to form complex molecular machines, which can work together to enable normal cell function or go wrong as in the case of many diseases. Visualizing these key processes on the nanoscale has been difficult and two main approaches have been used to date; nanometer resolution imaging of fixed cells using electron microscopy, or imaging live cells using optical or fluorescence microscopy, with a resolution of a few hundred nanometers. Scanning probe microscopy has the potential to allow live cells to be imaged at nanoscale resolution and a noncontact method based on the use of a nanopipette probe has been developed over the last 10 years that allows both topographic and functional imaging. The rapid progress in this area of research over the last 4 years is reviewed in this article, which shows that imaging of complex cellular structures and tissues is now possible and that these methods are now sufficiently mature to provide new insights into important diseases. © 2011 Future Medicine Ltd.

    DOI: 10.2217/NNM.10.154

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  119. Multifunctional nanoprobes for nanoscale chemical imaging and localized chemical delivery at surfaces and interfaces 査読有り

    Takahashi Y., Shevchuk A.I., Novak P., Zhang Y., Ebejer N., MacPherson J.V., Unwin P.R., Pollard A.J., Roy D., Clifford C.A., Shiku H., Matsue T., Klenerman D., Korchev Y.E.

    Angewandte Chemie - International Edition   50 巻 ( 41 ) 頁: 9638 - 9642   2011年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Angewandte Chemie - International Edition  

    Double take: Double-barrel carbon nanoprobes with integrated distance control for simultaneous nanoscale electrochemical and ion conductance microscopy can be fabricated with a wide range of probe sizes in less than two minutes. The nanoprobes allow simultaneous noncontact topographical (left image) and electrochemical imaging (right) of living neurons, as well as localized K+ delivery and simultaneous neurotransmitter detection. Copyright © 2011 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

    DOI: 10.1002/anie.201102796

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  120. Electrochemical detection of receptor-mediated endocytosis by scanning electrochemical microscopy 査読有り

    Takahashi Y., Miyamoto T., Shiku H., Ino K., Yasukawa T., Asano R., Kumagai I., Matsue T.

    Physical Chemistry Chemical Physics   13 巻 ( 37 ) 頁: 16569 - 16573   2011年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Physical Chemistry Chemical Physics  

    We report a scanning electrochemical microscopy (SECM)-based receptor-mediated endocytosis detection method. Epidermal growth factor receptor (EGFR), which is one of the key membrane proteins associated with cancer, was used as a model for receptor-mediated endocytosis. EGFR molecules on the outer cell membrane were detected by SECM by using alkaline phosphatase (ALP) as a labeling enzyme. Since SECM detected the ALP activity on the outer membrane, the procedure helped discriminate the EGFR on the outer membrane from the intracellular EGFR involved in endocytosis. SECM showed a marked decrease in the current responses generated due to ALP activity by 93% on addition of the epidermal growth factor, indicating clearly that EGF triggered the endocytosis, which led to the withdrawal of most EGFRs from the outer membrane. © 2011 The Owner Societies.

    DOI: 10.1039/c1cp21886g

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  121. Reporter gene expression at single-cell level characterized with real-time RT-PCR, chemiluminescence, fluorescence, and electrochemical imaging 査読有り

    Shiku H., Okazaki D., Suzuki J., Takahashi Y., Murata T., Akita H., Harashima H., Ino K., Matsue T.

    FEBS Letters   584 巻 ( 18 ) 頁: 4000 - 4008   2010年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:FEBS Letters  

    mRNA from single cells was quantified using real-time RT-PCR after recording the address and reporter protein activity with chemiluminescence, fluorescence, and electrochemical techniques, using luciferase, green fluorescent protein, and secreted alkaline phosphatase. mRNA copy number ranging from below 103 to 107 in single cells showed a lognormal distribution for both externally introduced reporter genes and internally expressed genes. The fluctuation in the gene expression decreased with the increase of the number of cells picked but did not decrease with the increase of mRNA copy number per cell. We found that the correlation coefficients for mRNA and protein expression in logarithmic plot at single-cell level were much lower than 1.00. © 2010 Federation of European Biochemical Societies.

    DOI: 10.1016/j.febslet.2010.08.008

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  122. Simultaneous noncontact topography and electrochemical imaging by SECM/SICM featuring ion current feedback regulation 査読有り

    Takahashi Y., Shevchuk A., Novak P., Murakami Y., Shiku H., Korchev Y., Matsue T.

    Journal of the American Chemical Society   132 巻 ( 29 ) 頁: 10118 - 10126   2010年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of the American Chemical Society  

    We described a hybrid system of scanning electrochemical microscopy (SECM) and scanning ion conductance microscopy (SICM) with ion current feedback nanopositioning control for simultaneous imaging of noncontact topography and spatial distribution of electrochemical species. A nanopipette/nanoring electrode probe provided submicrometer resolution of the electrochemical measurement on surfaces with complex topology. The SECM/SICM probe had an aperture radius of 220 nm. The inner and outer radii of the SECM Au nanoring electrode were 330 and 550 nm, respectively. Characterization of the probe was performed with scanning electron microscopy (SEM), cyclic voltammetry (CV), and approach curve measurements. SECM/SICM was applied to simultaneous imaging of topography and electrochemical responses of enzymes (horse radish peroxidase (HRP) and glucose oxidase (GOD)) and single live cells (A6 cells, superior cervical ganglion (SCG) cells, and cardiac myocytes). The measurements revealed the distribution of activity of the enzyme spots on uneven surfaces with submicrometer resolution. SECM/SICM acquired high resolution topographic images of cells together with the map of electrochemical signals. This combined technique was also applied to the evaluation of the permeation property of electroactive species through cellular membranes. © 2010 American Chemical Society.

    DOI: 10.1021/ja1029478

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  123. Topographic imaging of convoluted surface of live cells by scanning ion conductance microscopy in a standing approach mode 査読有り

    Takahashi Y., Murakami Y., Nagamine K., Shiku H., Aoyagi S., Yasukawa T., Kanzaki M., Matsue T.

    Physical Chemistry Chemical Physics   12 巻 ( 34 ) 頁: 10012 - 10017   2010年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Physical Chemistry Chemical Physics  

    Scanning ion conductance microscopy (SICM) using a nanopipette as a probe and ionic current as a feedback signal was introduced as a novel technique to study live cells in a physiological environment. To avoid contact between the pipette tip and cells during the conventional lateral scanning mode, we adopted a standing approach (STA) mode in which the probe was moved vertically to first approach and then retracted from the cell surface at each measurement point on an XY plane. The STA mode ensured non-contact imaging of the topography of live cells and for a wide range of uneven substrates (500 × 300 µm to 5 × 5 µm). We also used a field-programmable gate array (FPGA) board to enhance feedback distance regulation. FPGA dramatically increased the feedback speed and decreased the imaging time (450 s per image) with enhanced accuracy and quality of live cell images. To evaluate the potential of the STA mode for SICM, we carried out imaging of a convoluted surface of live cell in various scan ranges and estimated the spatial resolutions of these images. © the Owner Societies.

    DOI: 10.1039/c002607g

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  124. Electrochemical characterization of enzyme and immunoglobulin G patterned using microcontact printing 査読有り

    Shiku H., Kumagai A., Luo H.Q., Takahashi Y., Yasukawa T., Yamada H., Matsue T.

    Electrochemistry   78 巻 ( 2 ) 頁: 122 - 125   2010年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Electrochemistry  

    Microcontact printing (μCP) with various proteins has been widely applied to biosensors and cell biology research. However, the mechanism of protein patterning in the μCP process is not clear in detail We have electrochemically estimated enzyme concentration on glass slide patterned with μCP technique. We also estimated the enzyme concentration at the surface of poly(dimethylsiloxane) (PDMS), which corresponded to the enzyme activity at the PDMS stamp just before μCP. Our result suggested that it was possible to transfer enzyme monolayer from PDMS to glass surfaces with 100% efficiency with μCP. Immunoglobulin G (IgG) patterned with μCP was also characterized by tagging with enzyme labeled anti-IgG. Scanning electrochemical microscopy (SECM) image was obtained to visualize line and space pattern of IgG monolayer.

    DOI: 10.5796/electrochemistry.78.122

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  125. Transfected single-cell imaging by scanning electrochemical optical microscopy with shear force feedback regulation 査読有り

    Takahashi Y., Shiku H., Murata T., Yasukawa T., Matsue T.

    Analytical Chemistry   81 巻 ( 23 ) 頁: 9674 - 9681   2009年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    Gene-transfected single HeLa cells were characterized using a scanning electrochemical/optical microscope (SECM/OM) system with shear-force-based probe-sample distance regulation to simultaneously capture electrochemical, fluorescent, and topographic images. The outer and inner states of single living cells were obtained as electrochemical and fluorescent signals, respectively, by using an optical fiber-nanoelectrode probe. A focused ion beam (FIB) was used to mill the optical aperture and the ring electrode at the probe apex (the inner and outer radii of the ring electrode were 37 and 112 nm, respectively). To apply an appropriate shear force between the probe tip and the living cell surface, we optimized the amplitude of oscillation of the tuning fork to which the probe was attached. Field-programmable gate arrays (FPGA) were adopted to drastically increase the feedback speed of the tip-sample distance regulation, shorten the scanning time for imaging, and enhance the accuracy and quality of the living cell images. In employing these improvements, we simultaneously measured the cellular expression activity of both secreted alkaline phosphatase outside and GFP inside by using the SECM/OM with shear force distance regulation. © 2009 American Chemical Society.

    DOI: 10.1021/ac901796r

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  126. Three dimensional microelectrode array device integrating multi-channel microfluidics to realize manipulation and characterization of enzyme-immobilized polystyrene beads 査読有り

    Kunikata R., Takahashi Y., Koide M., Itayama T., Yasukawa T., Shiku H., Matsue T.

    Sensors and Actuators, B: Chemical   141 巻 ( 1 ) 頁: 256 - 262   2009年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Sensors and Actuators, B: Chemical  

    We microfabricated a novel device consisting of a 4 × 4 array microchamber sandwiched with the two microband electrode array. This device allows dielectrophoretic (DEP) manipulation of microbeads to introduce into and release out a certain address of the V-shaped microchamber, by applying AC voltage (10 Vpp, 10 kHz) on the basis of DEP forces. The design and the position of the two electrodes (row and column electrodes) at each microchamber were optimized by simulation based on a finite element method. More importantly, electrochemical generation-collection measurement was possible to evaluate enzymatic activity. After microbeads immobilized with glucose oxidase (GOD) was entrapped in the V-shaped microchamber with DEP, a measuring solution containing 3 mM ferrocenemethanol (FcCH2OH) and 0.1 M glucose was introduced. The medium in the V-shaped microwell was immediately exchanged into the measuring solution whereas microbeads stayed within the microwell without applying DEP voltage, because the flow within the microchamber was isolated from that of the main channel. Then the potential of the row and column electrodes were set at 0.5 and 0.1 V vs Ag/AgCl. The GOD activity can be monitored as the decrease in the [FcCH2OH]+ reduction current. © 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.snb.2009.05.028

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  127. Electrochemical detection of epidermal growth factor receptors on a single living cell surface by scanning electrochemical microscopy 査読有り

    Takahashi Y., Miyamoto T., Shiku H., Asano R., Yasukawa T., Kumagai I., Matsue T.

    Analytical Chemistry   81 巻 ( 7 ) 頁: 2785 - 2790   2009年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    A membrane protein on the surface of a single living mammalian cell was imaged by scanning electrochemical microscopy (SECM). The epidermal growth factor receptor (EGFR) is one of the key membrane proteins associated with cancer. It elicits a wide range of cell-type-specific responses, leading to cell proliferation, differentiation, apoptosis, and migration. To estimate EGFR expression levels by SECM, EGFR was labeled with alkaline phosphatase (ALP) via an antibody. The oxidation current of PAP (p-aminophenol) produced by the ALP-catalyzed reaction was monitored to estimate the density of cell surface EGFR. EGFR measurement by SECM has three advantages. First, a single adhesion cell can be measured without peeling it from the culture dish; second, it is possible to optimize labeling antibody concentrations by using living cells because detection of faradaic current is suitable for quantitative estimation in situ; and third, SECM measurements afford information on the expression state at the cell membrane at the single-cell level. In this study, we optimized the concentration of labeling antibody for EGFR at the cell surface and confirmed distinct differences in EGFR expression levels among three types of cells. SECM measurements were compatible with the results of flow cytometry. © 2009 American Chemical Society.

    DOI: 10.1021/ac900195m

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  128. A microfluidic dual capillary probe to collect messenger RNA from adherent cells and spheroids 査読有り

    Shiku H., Yamakawa T., Nashimoto Y., Takahashi Y., Torisawa Y.s., Yasukawa T., Ito-Sasaki T., Yokoo M., Abe H., Kambara H., Matsue T.

    Analytical Biochemistry   385 巻 ( 1 ) 頁: 138 - 142   2009年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Biochemistry  

    Collection of bioanalytes from single cells is still a challenging technology despite the recent progress in many integrated microfluidic devices. A microfluidic dual capillary probe was prepared from a theta (θ)-shaped glass capillary to analyze messenger RNA (mRNA) from adherent cells and spheroids. The cell lysis buffer solution was introduced from the injection aperture, and the cell-lysed solution from the aspiration aperture was collected for further mRNA analysis based on reverse transcription real-time PCR. The cell lysis buffer can be introduced at any targeted cells and never spilled out of the targeted area by using the microfluidic dual capillary probe because laminar flow was locally formed near the probe under the optimized injection/aspiration flow rates. This method realizes the sensitivity of mRNA at the single cell level and the identification of the cell types on the basis of the relative gene expression profiles. © 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.ab.2008.10.039

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  129. Electrochemical gene-function analysis for single cells with addressable microelectrode/microwell arrays 査読有り

    Lin Z., Takahashi Y., Murata T., Takeda M., Ino K., Shiku H., Matsue T.

    Angewandte Chemie - International Edition   48 巻 ( 11 ) 頁: 2044 - 2046   2009年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Angewandte Chemie - International Edition  

    (Graph Presented) To each his own: An addressable electrochemical device consisting of orthogonally arranged rows and columns of electrodes has been constructed to monitor protein expression in genetically engineered cells at the single-cell level. The response based on redox cycling reflected the different expression levels of the enzyme from individual HeLa cells transfected with a plasmid vector including secreted alkaline phosphatase. © 2009 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.

    DOI: 10.1002/anie.200805743

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  130. Entrapment and measurement of a biologically functionalized microbead with a microwell electrode 査読有り

    Ching-Yu Chang, Yasufumi Takahashi, Tatsuya Murata, Hitoshi Shiku, Hsien-Chang Chang, Tomokazu Matsue

    LAB ON A CHIP   9 巻 ( 9 ) 頁: 1185 - 1192   2009年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ROYAL SOC CHEMISTRY  

    A chip with integrated electrophoretic and electrochemical systems was developed to manipulate either an individual microbead or a cell inside a microwell electrode (MWE) for electrochemical measurement. The optimal MWE geometry (30 mm diameter and 25 mm depth) was designed to accommodate the micro particles according to the simulated results. A chip device was sequentially built from a slide patterned with Pt electrodes, an adhesive tape defined with a flow channel (200 mm in width and 25 mm in height), and an indium tin oxide (ITO) cover. The MWE not only generated an active electrophoretic force to trap the particle but also provided a low flow velocity area (LFVA) to stabilize the trapped bead or cell in a continuous flow. Scanning electrochemical microscopy (SECM) theory was employed to explain the electrochemical behaviors of the MWE. An enhanced current was confirmed as the redox recycling effect on the conductive ITO cover. The catalytic reaction of an individual alkaline phosphatase coated microbead (ALP-bead) was electrochemically detected with the MWE after being trapped. The ALP on the trapped ALP-bead catalyzed the hydrolysis of p-aminophenylphosphate (PAPP) to p-aminophenol ( PAP), and then a decaying amperogram (+0.3 V vs. Ag/AgCl) due to a tiny PAP quantity around the MWE was observed.

    DOI: 10.1039/b817705h

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  131. An addressable microelectrode array for electrochemical detection 査読有り

    Lin Z., Takahashi Y., Kitagawa Y., Umemura T., Shiku H., Matsue T.

    Analytical Chemistry   80 巻 ( 17 ) 頁: 6830 - 6833   2008年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    Column and row electrodes on two different glass substrates were orthogonally arranged in order to assemble an addressable microelectrode device for the purpose of comprehensive electrochemical detection. Amperometric signal at the individual crossing point of the column and row electrodes was detected separately on the basis of redox cycling of localized electroactive species occurring between the electrodes. The addressable microelectrode device was simple and could be easily assembled; however, it comprised as many as 10 x 10 addressable detection points on a single chip. The basic electrochemical performance of the device was investigated by using the ferricyanide/ ferrocyanide redox couple. Electrochemical responses at 100 individual points could be collected within 22 s. The present device was successfully used for imaging the spots of alkaline phosphatase on the array substrate. The results indicate that the device can be applied to comprehensive and high-throughput detection and imaging of biochemical species. © 2008 American Chemical Society.

    DOI: 10.1021/ac801389d

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  132. 立体格子電極ウェルアレイデバイスによる微粒子の捕捉と電気化学検出

    梅村 太三, 珠玖 仁, 高橋 康史, 伊野 浩介, 末永 智一

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2008 巻   頁: 950 - 950   2008年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2008f.0.950.0

  133. Microcontact printed diaphorase monolayer on glass characterized by atomic force microscopy and scanning electrochemical microscopy 査読有り

    Luo H.Q., Shiku H., Kumagai A., Takahashi Y., Yasukawa T., Matsue T.

    Electrochemistry Communications   9 巻 ( 11 ) 頁: 2703 - 2708   2007年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Electrochemistry Communications  

    Micropatterns of diaphorase (Dp) were fabricated on glass substrates by the microcontact printing (μCP) method and characterized with atomic force microscopy (AFM) and scanning electrochemical microscopy (SECM). AFM images of the printed samples revealed that the mean height of the Dp patterns was 3-5 nm, indicating the formation of a monolayer pattern. The Dp molecules on the surface organized themselves into two-dimensional arrays. We used two kinds of inking solutions: Dp-phosphate buffer solution (PBS) (pH 7.0) and Dp-PBS (pH 7.0) with glutaraldehyde (GA, 1% v/v) as a cross-linking reagent. Although the AFM imaging showed high-quality Dp monolayer patterns in both cases, SECM measurements indicated that the enzymatic activity of Dp was almost lost when Dp-PBS with GA was used as the inking solution, whereas clear enzymatic activity was found when Dp-PBS was used. © 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.elecom.2007.08.024

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  134. Measurement of gene expression from single adherent cells and spheroids collected using fast electrical lysis 査読有り

    Nashimoto Y., Takahashi Y., Yamakawa T., Torisawa Y.S., Yasukawa T., Ito-Sasaki T., Yokoo M., Abe H., Shiku H., Kambara H., Matsue T.

    Analytical Chemistry   79 巻 ( 17 ) 頁: 6823 - 6830   2007年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Analytical Chemistry  

    The cytosol of a single adherent cell was collected by the electrical cell lysis method with a Pt-ring capillary probe, and the cellular messenger RNA (mRNA) was analyzed at a single-cell level. The ring electrode probe was positioned 20 μm above the cultured cells that formed a monolayer on an indium-tin oxide (ITO) electrode, and an electric pulse with a magnitude of 40 V was applied for 10 μs between the probe and the ITO electrodes in an isotonic sucrose solution. Immediately after the electric pulse, less than 1 μL of the lysed solution was collected using a microinjector followed by RNA purification and first strand cDNA synthesis. Real-time PCR was performed to quantify the copy numbers of mRNA encoding glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) expression inside the single cell. The average copy numbers of GAPDH mRNA collected by the electrical cell lysis method were found to be comparable to those obtained by a simple capillary suction method. Although single-cell analysis has already been demonstrated, we have shown for the first time that the fast electrical cell lysis can be used for quantitative mRNA analysis at the single-cell level. This electrical cell lysis method was further applied for the analysis of mRNA obtained from single spheroids - the aggregated cellular masses formed during the three-dimensional culture - as a model system to isolate small cellular clusters from tissues and organs. © 2007 American Chemical Society.

    DOI: 10.1021/ac071050q

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  135. Dual - Capillary micro - Fluidic probe to collect mRNA from a single adherent cells 査読有り

    H. Shiku, T. Yamakawa, Y. Nashimoto, Y. Takahashi, Y. Torisawa, T. Yasukawa, T. Ito-Sasaki, M. Yokoo, H. Abe, H. Kambara, T. Matsue

    PROGRESS ON POST-GENOME TECHNOLOGIES     頁: 61 - 64   2007年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:PHOENIX PUBL & MEDIA NETWORK  

    We have applied the microfluidic probe (MFP) to collect mRNA from single adherent cells. The probe prepared from a theta (theta-shaped capillary can be positioned at any target single adherent cell. The cell lysis buffer was introduced from the injection aperture, and the cell-lysed solution was recovered from the aspiration aperture for further mRNA analysis based on reverse transcription (RT) real-time PCR. This method achieves not only sensitivity at the single cell level but identifies the differences in cell types based on the relative gene expression profiles. The collection efficiency for mRNA was quantitatively evaluated using real-time PCR.

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  136. Topographic, electrochemical, and optical images captured using standing approach mode scanning electrochemical/optical microscopy. 査読有り

    Takahashi Y, Hirano Y, Yasukawa T, Shiku H, Yamada H, Matsue T

    Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids   22 巻 ( 25 ) 頁: 10299 - 10306   2006年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Langmuir  

    We developed a high-resolution scanning electrochemical microscope (SECM) for the characterization of various biological materials. Electrode probes were fabricated by Ti/Pt sputtering followed by parylene C-vapor deposition polymerization on the pulled optical fiber or glass capillary. The effective electrode radius estimated from the cyclic voltammogram of ferrocyanide was found to be 35 nm. The optical aperture size was less than 170 nm, which was confirmed from the cross section of the near-field scanning optical microscope (NSOM) image of the quantum dot (QD) particles with diameters in the range of 10-15 nm. The feedback mechanism controlling the probe-sample distance was improved by vertically moving the probe by 0.1 -3 μm to reduce the damage to the samples. This feedback mode, defined as "standing approach (STA) mode" (Yamada, H.; Fukumoto, H.; Yokoyama, T.; Koike, T. Anal. Chem. 2005, 77, 1785-1790), has allowed the simultaneous electrochemical and topographic imaging of the axons and cell body of a single PC12 cell under physiological conditions for the first time. STA-mode feedback imaging functions better than tip-sample regulation by the conventionally available AFM. For example, polystyrene beads (diameter ∼ 6 μm) was imaged using the STA-mode SECM, whereas imaging was not possible using a conventional AFM instrument. © 2006 American Chemical Society.

    DOI: 10.1021/la0611763

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  137. 「固液界面科学の将来展望」タンパク質のパターニングと界面現象の解析

    高橋康史, 珠玖仁, 安川智之, 末永智一

    表面科学   27 巻 ( 10 ) 頁: 613 - 616   2006年10月

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.1380/jsssj.27.613

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書籍等出版物 5

  1. Local Electrochemical Characterization Using Scanning Electrochemical Cell Microscopy

    Makarova M.V., Takahashi Y.

    Bioanalytical Reviews  2022年 

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    Scanning electrochemical cell microscopy (SECCM) is a unique tool for nanoscale electrochemical imaging for characterizing sample reactivity. It uses a mobile meniscus state electrochemical cell between the nanopipette and the sample. The chapter describes the method setup and principles as well as its reported applications in materials sciences. SECCM was successfully used to image various types of reactions such as hydrogen/oxygen evolution, oxygen/CO2 reduction, corrosion, photocatalysis, and charge/discharge processes in battery materials. The studied objects included carbon phases: diamond and graphite with their derivatives; polymers; transitional metal dichalcogenides; metals; Li complex oxides. SECCM demonstrated site-dependent electrochemical activity, particularly, the role of defects and grain boundaries. Combination of SECCM with EBSD provided the information about the correlation between electrochemical reactivity and terminating facet in multiple kinds of 3D materials. Moreover, SECCM can be used not only to image but also to build new patterned on-surface (sub)microstructures by loading the precursors into the pipette or by site-dependent electrooxidation/reduction of the surface. Thus, the advantages and goals of SECCM for various applications are described in the chapter.

    DOI: 10.1007/11663_2021_12

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  2. 生きてるものは全部観る! イメージングの選び方・使い方100+

    高橋 康史( 担当: 分担執筆 ,  範囲: 45.原子間力顕微鏡 ⅱ.走査型イオンコンダクタンス顕微鏡―生細胞の形状と機能をナノスケールで可視化)

    羊土社  2018年12月 

  3. Ion conductance probe microscopy-molecular resolution

    Zhou Y., Fukuma T., Takahashi Y.

    Encyclopedia of Interfacial Chemistry: Surface Science and Electrochemistry  2018年1月  ( ISBN:9780128097397

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    記述言語:日本語

    Scanning ion-conductance microscopy (SICM) is a nanopipette-based technique that has been widely used in noncontact topography imaging, particularly for imaging cell surfaces. Recent studies have considerably improved the spatiotemporal resolution of SICM based on miniaturization of the probe and development of new scanning mode. In addition, SICM can provide nanoscale functional information of sample surface alone or combined with other techniques. In this article, we focus on these functional imaging and sensing applications of SICM. First, we highlight the combination of SICM with electrochemical sensing. For example, when SICM is combined with scanning electrochemical microscopy, the surface topography and chemical activity can be imaged simultaneously. Second, we introduce SICM for surface-charge mapping and other nanopore-based platforms. The ion current rectification effect that is dependent on the interaction of transported ions with the surface charge of both nanopipette itself and substrate have been used for these applications. When SICM is combined with chemical modified nanopipettes, ion channels, proteins, as well as intracellular pH and glucose can be detected with high spatial resolution. Finally, we discuss SICM probes used for the nanoscale extraction of intracellular molecules from single living cells. The extracted samples can be used to access cell functions by molecular biology techniques.

    DOI: 10.1016/B978-0-12-409547-2.13510-3

    Scopus

  4. Nanobiosensors and Nanobioanalyses

    Mun'delanji C. Vestergaard, Kagan Kerman, I-Ming Hsing, Eiichi Tamiya

    Springer  2015年3月  ( ISBN:4431551891

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    総ページ数:379  

    ASIN

  5. バイオ電気化学の実際―バイオセンサ・バイオ電池の実用展開 (CMCテクニカルライブラリー 456 バイオテクノロジーシリーズ)

    池田篤治

    シーエムシー出版  2013年4月  ( ISBN:4781307159

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    総ページ数:314  

    ASIN

MISC 35

  1. Alkaline Phosphatase-based Electrochemical Analysis for Point-of-Care Testing

    Kanno Y., Zhou Y., Fukuma T., Takahashi Y.  

    Electroanalysis34 巻 ( 2 ) 頁: 161 - 167   2022年2月

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    掲載種別:書評論文,書評,文献紹介等   出版者・発行元:Electroanalysis  

    Point-of-care testing (POCT) devices have evolved to provide beneficial information about an individual's health whenever needed. Enzyme-based analytical devices have facilitated the highly selective detection of numerous biological molecules and ions. Enzymes are commonly used as the tags of recognition components, such as antibodies, to generate and amplify detection signals. Particularly, alkaline phosphatase (ALP) is one of the most widely used enzymes because of its high turnover number and low cost. Rapid response time and the incorporation of many sensors fabricated by micro/nano processing technologies are the advantages in using electrochemical devices as analytical tools. Therefore, ALP-based electrochemical devices have potential applications for more practical POCT platforms. This review summarizes recent research progress of ALP-based electrochemical devices for POCT. In addition to ALP substrates, the application of ALP-based immunosensors, aptasensors, and DNAzyme sensors are discussed.

    DOI: 10.1002/elan.202100294

    Web of Science

    Scopus

  2. 高速走査型イオンコンダクタンス顕微鏡による細胞表面の微小構造動態の非侵襲測定

    井田大貴, 高橋康史, 珠玖仁, 末永智一  

    第1回細胞生物若手の会   2015年6月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

  3. CMOS型電気化学デバイスを用いた神経細胞塊から放出される神経伝達物質のイメージング

    阿部博弥, 伊野浩介, LI Chen‐Zhong, 菅野祐介, 井上久美, 國方亮太, 須田篤史, 松平昌昭, 高橋康史, 珠玖仁, 末永智一  

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)82nd 巻   頁: ROMBUNNO.PS31   2015年3月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  4. マウス胚様体血管新生モデルにおける局所遺伝子解析

    伊藤秀矩, 梨本裕司, 高橋康史, 伊野浩介, 珠玖仁, 末永智一  

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)82nd 巻   頁: ROMBUNNO.1M02   2015年3月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  5. ナノ電気化学セル顕微鏡:有機ゲルピペットの電池材料評価への応用

    熊谷明哉, 高橋康史, 猪又宏貴, 白木将, 山本邦子, 春田正和, 伊野浩介, 珠玖仁, 一杉太郎, 末永智一  

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)82nd 巻   頁: ROMBUNNO.PBT03   2015年3月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  6. 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いたセネッセンス細胞の表面形状測定

    井田大貴, 高橋康史, 松前義治, 伊野浩介, 珠玖仁, 末永智一  

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)82nd 巻   頁: ROMBUNNO.3M02   2015年3月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  7. ナノ電気化学セル顕微鏡:有機ゲルピペットを用いた局所電気化学測定条件の検討

    熊谷明哉, 高橋康史, 猪又宏貴, 白木将, 山本邦子, 春田正和, 伊野浩介, 珠玖仁, 一杉太郎, 末永智一  

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)62nd 巻   頁: ROMBUNNO.14A-D9-4   2015年2月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  8. SICM-Based Nanodelivery System for Local TRPV1 Stimulation

    Ainara Lopez-Cordoba, Peter Joensson, Babak Babakinejad, Paolo Actis, Pavel Novak, Takahashi Yasufumi, Andrew Shevchuck, Uma Anand, Praveen Anand, Anna Drews, Antonio Ferrer-Montiel, David Klenerman, Yuri Korchev  

    BIOPHYSICAL JOURNAL108 巻 ( 2 ) 頁: 332A - 332A   2015年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Web of Science

  9. ナノスケール形状の非侵襲測定を可能にする高速走査型イオンコンダクタンス顕微鏡

    井田大貴, 高橋康史, 高橋康史, 高橋康史, 珠玖仁, 末永智一, 末永智一  

    日本生化学会大会(Web)88th 巻   頁: 4T19L-08(3P0896) (WEB ONLY)   2015年

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  10. LiFePO<sub>4</sub>正極薄膜材料表面のイオン電流応答における結晶粒・粒界の影響

    熊谷明哉, 高橋康史, 猪又宏貴, 白木将, 山本邦子, 春田正和, 伊野浩介, 珠玖仁, 一杉太郎, 末永智一  

    電池討論会講演要旨集55th 巻   頁: 252   2014年11月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  11. 界面イオン伝導顕微鏡を利用した充放電特性の局所イメージング

    高橋康史, 熊谷明哉, 猪俣宏貴, 棟方裕一, 伊野浩介, 珠玖仁, 金村聖志, 末永智一  

    電池討論会講演要旨集55th 巻   頁: 251   2014年11月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  12. マウスES細胞の神経細胞分化誘導系における呼吸活性と網羅的遺伝子解析

    珠玖仁, 新井俊陽, ZHOU Y, 高橋康史, 伊野浩介, 井上久美, 末永智一  

    電気化学秋季大会講演要旨集2014 巻   頁: 202   2014年9月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  13. 界面イオン伝導顕微鏡を利用した充放電特性のリアルタイムイメージング

    高橋康史, 熊谷明哉, 猪俣宏貴, 棟方裕一, 伊野浩介, 珠玖仁, 金村聖志, 末永智一  

    電気化学秋季大会講演要旨集2014 巻   頁: 245   2014年9月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  14. 液絡構造を排した変換ストリッピングデバイスによる高感度エンドトキシン検出法の開発

    高野真一朗, 井上(安田)久美, 高橋康史, 伊野浩介, 珠玖仁, 末永智一  

    電気化学秋季大会講演要旨集2014 巻   頁: 225   2014年9月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  15. ES細胞を用いた血管新生モデルの構築と局所遺伝子解析

    伊藤秀矩, 梨本裕司, 高橋康史, 伊野浩介, 珠玖仁, 末永智一  

    化学系学協会東北大会プログラムおよび講演予稿集2014 巻   頁: 90   2014年9月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  16. ナノ電気化学顕微鏡を用いたケミカルマッピング

    高橋康史  

    化学系学協会東北大会プログラムおよび講演予稿集2014 巻   頁: 72   2014年9月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  17. 界面イオン伝導顕微鏡を用いたLiイオン電池電極表面におけるLi挿入脱離特性のマッピング

    猪又宏貴, 熊谷明哉, 高橋康史, 棟方裕一, 珠玖仁, 金村聖志, 末永智一  

    化学系学協会東北大会プログラムおよび講演予稿集2014 巻   頁: 206   2014年9月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  18. 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いたクラスリンピットの連続イメージング

    井田大貴, 松前義治, 高橋康史, 伊野浩介, 珠玖仁, 末永智一  

    化学系学協会東北大会プログラムおよび講演予稿集2014 巻   頁: 91   2014年9月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  19. 神経細胞から分泌されるシグナル物質の解析に向けた電気化学デバイスの開発

    阿部博弥, 菅野祐介, 伊野浩介, 高橋康史, 井上(安田)久美, 珠玖仁, LI Chenzhong, 末永智一  

    化学系学協会東北大会プログラムおよび講演予稿集2014 巻   頁: 90   2014年9月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  20. 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた単一細胞ナノバイオプシー技術の開発と細胞内mRNA局在性の評価

    梨本裕司, 高橋康史, 伊野浩介, 井上(安田)久美, 珠玖仁, 末永智一  

    日本分析化学会年会講演要旨集63rd 巻   頁: 26   2014年9月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  21. 界面イオン伝導顕微鏡による正極薄膜材料表面におけるLiイオン挿入・脱離機構の可視化

    熊谷明哉, 高橋康史, 猪又宏貴, 白木将, 山本邦子, 春田正和, 伊野浩介, 珠玖仁, 一杉太郎, 末永智一  

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)75th 巻   頁: ROMBUNNO.19A-A8-1   2014年9月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  22. マイクロガラスピペットによるmicroRNA回収・分析法

    宮下紘介, 梨本裕司, 高橋康史, 伊野浩介, 珠玖仁, 末永智一  

    化学とマイクロ・ナノシステム学会研究会講演要旨集29th 巻   頁: 78   2014年5月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  23. 微小ガラスプローブを用いたヒト培養細胞のmicroRNA回収および定量

    宮下紘介, 梨本裕司, 高橋康史, 伊野浩介, 珠玖仁, 末永智一  

    分析化学討論会講演要旨集74th 巻   頁: 36   2014年5月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  24. 高感度バイオセンシングに向けた液絡不要の変換ストリッピングデバイスの開発

    高野 真一朗, 井上(安田) 久美, 高橋 康史  

    Proceedings of the Chemical Sensor Symposium56 巻   頁: 10 - 12   2014年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:電気化学会化学センサ研究会  

  25. Development of Carbon Nano-Heater: Stimulation of Sensory Neurons for Functional Study of Heat Sensitive Channels (vol 104, pg 519a, 2013)

    Babak Babakinejad, Takahashi Yasufumi, Takahashi Yasufumi, Yuri Korchev, Paolo Actis  

    BIOPHYSICAL JOURNAL104 巻 ( 8 ) 頁: 1834 - 1834   2013年4月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:CELL PRESS  

    DOI: 10.1016/j.bpj.2013.03.006

    Web of Science

  26. Quantitative Characterization of Local Chemical Delivery through Nanopipette

    Babak Babakinejad, Takahashi Yasufumi, Peter Joensson, Pavel Novak, Andriy Shevchuk, Uma Anand, David Klenerman, Yuri Korchev  

    BIOPHYSICAL JOURNAL102 巻 ( 3 ) 頁: 313A - 313A   2012年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Web of Science

  27. 走査型電気化学/イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた生体試料の高解像度イメージング

    末永 智一, 高橋 康史, 伊野 浩介, 珠玖 仁, KORCHEV Y. E., MACPHERSON J. V., UNWIN P. R., KLENERMAN D.  

    ポーラログラフィー57 巻 ( 3 ) 頁: 232 - 232   2011年11月

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    記述言語:日本語  

    CiNii Books

  28. 超多点電気化学測定システムの構築

    梅村 太三, 高橋 康史, 伊野 浩介  

    Proceedings of the Chemical Sensor Symposium47 巻   頁: 109 - 111   2009年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:電気化学会化学センサ研究会  

  29. 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた細胞膜表面観察と局所電気浸透流インジェクションへの応用

    高橋康史, 村上有美, 安川智之, 珠玖仁, 神崎展, 末永智一  

    電気化学会大会講演要旨集75th 巻   頁: 435   2008年3月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

  30. 複合酵素による走査型電気化学顕微鏡の電流シグナルの増幅と細胞膜タンパク質検出への応用

    高橋康史, 宮本健史, 安川智之, 珠玖仁, 浅野竜太郎, 熊谷泉, 末永智一  

    分析化学討論会講演要旨集69th 巻   2008年

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  31. 単一細胞由来mRNA回収マイクロプローブの開発

    珠玖仁, 梨本裕司, 高橋康史, 安川智之, 阿部宏之, 末永智一  

    日本化学会講演予稿集87th 巻 ( 2 )   2007年

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  32. 多機能ナノ電気化学顕微鏡を用いた単一生細胞表面の膜タンパク質局所イメージング

    高橋康史, 宮本健史, 安川智之, 珠玖仁, 浅野竜太郎, 熊谷泉, 末永智一  

    電気化学秋季大会講演要旨集2007 巻   2007年

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  33. 高感度ナノ電気化学顕微鏡を用いた細胞膜タンパク質のイメージング

    高橋康史, 宮本健史, 安川智之, 珠玖仁, 浅野竜太郎, 熊谷泉, 末永智一  

    応用物理学会学術講演会講演予稿集68th 巻 ( 3 )   2007年

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  34. シアフォース電気化学/近接場光顕微鏡によるリアルタイム生体イメージング

    高橋康史, 平野悠, 安川智之, 珠玖仁, 末永智一  

    電気化学会大会講演要旨集73rd 巻   2006年

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  35. シアフォース電気化学・近接場光学顕微鏡の開発とバイオイメージングへの応用

    高橋康史, 平野悠, 安川智之, 珠玖仁, 末永智一  

    化学とマイクロ・ナノシステム研究会講演要旨集13th 巻   2006年

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講演・口頭発表等 161

  1. 走査型プローブ顕微鏡を用いた生細胞の動的イメージング 招待有り

    髙橋康史

    JST CREST 統合1細胞解析のための革新的技術基盤 非標識神経伝達物質イメージセンサによる細胞活動可視化システム構築と脳機能の時空間解析 2020 CREST 合同ミーティング in 中伊豆  2020年1月30日 

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    開催年月日: 2020年1月

    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

  2. Nanoscale Electrochemical Imaging using Scanning Probe Microscopy 招待有り

    Yasufumi Takahashi

    1st WPI NanoLSI-iCeMS Joint Symposium on Nanoimaging and Advanced Materials for Life Science  2020年1月23日 

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    開催年月日: 2020年1月

    記述言語:英語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

  3. Visualization of Inhomogeneous Reactivity Using Scanning Electrochemical Cell Microscopy 招待有り

    Yasufumi Takahashi

    Electrochemistry Gordon Research Conference  2020年1月10日 

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    開催年月日: 2020年1月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  4. Live cell functional imaging using scanning probe microscopy 招待有り 国際会議

    高橋 康史

    3rd NanoLSI Symposium at UBC in Vancouver  2019年8月8日 

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    記述言語:英語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

  5. ナノスケールの神経細胞の形状イメージングを 実現する走査型イオンコンダクタンス顕微鏡の開発

    高橋 康史

    第77回分析化学討論会  2017年5月27日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  6. ナノスケールの固液界面計測を実現する電気化学顕微鏡の創成 招待有り

    高橋 康史

    電気化学会第83回大会  2016年3月30日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    添付ファイル: takahashi 受賞講演3.pdf

  7. シナプスの形状変化を捉える走査型イオンコンダクタンス顕微鏡の開発

    Yasufumi Takahashi, Takafumi Miyamoto, Zhou Yuanshu, Takeshi Fukuma

    第84回電気化学会大会  2017年3月27日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  8. ケミカルマッピングを実現する ナノ電気化学顕微鏡の創成

    高橋 康史

    日本化学会第98回春季大会(2018)コラボレイション企画 JST さきがけ「統合1細胞解析のための革新的技術基盤」領域-1期生(平成26年度採択)- 第2回研究成果報告会:革新的なバイオイメージングと1細胞解析技術開発  2018年3月22日 

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    記述言語:日本語  

  9. グラフェンエッジにおける電気化学活性のナノスケール電気化学イメージング

    熊谷明哉, 熊谷明哉, 三浦千穂, 高橋康史, 高橋康史, 井田大貴, 珠玖仁, 末永智一

    日本分析化学会年会講演要旨集  2018年8月29日 

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    記述言語:日本語  

  10. グラファイト/グラフェンのエッジ領域における電気化学活性の可視化

    熊谷明哉, 高橋康史, 三浦千穂, 珠玖仁, 末永智一, 末永智一

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)  2016年3月3日 

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    記述言語:日本語  

  11. エンドサイトーシスを直接可視化する 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡の開発

    高橋 康史, 宮本 貴史, 井田 大貴, 東 宏樹, 周 縁殊, 福間 剛士

    【応用物理学会】2019春季講演会  2019年3月12日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  12. Visualization of Nanoscale Inhomogeneous Current Distribution on ZrO2-Coated LiCoO2 Thin-Film Electrodes using SECCM 招待有り 国際会議

    高橋 康史

    9th Workshop on Scanning Electrochemical Microscopy (SECM)  2017年8月15日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  13. Visualization of Nanoscale Inhomogeneous Current Distribution on ZrO2-Coated LiCoO2 Thin-Film Electrodes using SECCM 招待有り 国際会議

    高橋 康史

    2018 IEEE International Conference on “Nanomaterials: Applications & Properties”  2018年9月13日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  14. SnS<sub>2</sub>二次元薄膜における水素発生反応のナノスケール電気化学イメージング

    小川寛人, 熊谷明哉, 熊谷明哉, 上野啓司, 井田大貴, 高橋康史, 末永智一, 珠玖仁

    日本分析化学会年会講演要旨集  2018年8月29日 

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    記述言語:日本語  

  15. Single cell analysis using scanning probe microscopy 招待有り 国際会議

    高橋 康史

    Single cell biology meets diagnostics workshop  2019年3月4日 

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    記述言語:英語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(公募)  

  16. SECM‐SICMを用いた酵素反応検出

    中村拓生, 伊野浩介, 梨本裕司, 梨本裕司, 熊谷明哉, 高橋康史, 高橋康史, 末永智一, 珠玖仁

    日本分析化学会年会講演要旨集  2018年8月29日 

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    記述言語:日本語  

  17. Nanoscale Live Cell Chemical and Topographical Imaging using Scanning Probe microscopy 招待有り 国際会議

    高橋 康史

    MPFI-JST workshop  2018年10月30日 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

  18. Nanoscale imaging of extracellular microenvironment using scanning ion conductance microscopy 招待有り

    高橋 康史

    第92回日本薬理学会年会  2019年3月15日 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  19. Nanoscale Electrochemical Reactivity Imaging on Boron-Doped Diamond Using Scanning Electrochemical Cell Microscopy 招待有り 国際会議

    高橋 康史

    International Symposium on Diamond Electrochemistry (Final Symposium of JST-ACCEL project “Fundamentals and Applications of Diamond Electrodes”)  2019年3月6日 

     詳細を見る

    記述言語:英語  

  20. Nanoscale electrochemical imaging by scanning probe microscopy 招待有り 国際会議

    高橋 康史

    International Workshop: New Electroanalytical Techniques and Their Emerging Applications (IWNET-2017)  2017年9月26日 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  21. Multifunctional Scanning Ion Conductance Microscopy for Single Cell Analysis 招待有り 国際会議

    高橋 康史

    Meeting of the German Society for Biochemistry and Molecular Biology  2017年9月23日 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  22. Live Cell Nanoscale Topography and Chemical Imaging by Using Scanning Ion Conductance Microscopy and Scanning Electrochemical Microscopy 招待有り

    高橋 康史

    23rd iCeMS International Symposium “Emerging Science for Unlocking Cell's Secrets”  2017年5月30日 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  23. Live Cell Imaging using Scanning Probe Microscopy 招待有り

    高橋 康史

    新潟大学世界展開力強化事業(G-MedEx)留学生向け特別講演  2016年7月28日 

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    記述言語:英語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

  24. ナノプローブを用いた1細胞mRNAの局所回収及び発現量解析

    周縁殊, 梨本裕司, 高橋康史, 高橋康史, 福間剛士, 珠玖仁, 末永智一, 末永智一

    日本分析化学会年会講演要旨集  2016年8月31日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  25. 走査型プローブ顕微鏡を用いた局所電気化学計測 招待有り

    高橋 康史

    2017年 電気化学会北陸支部秋季大会プログラム  2017年11月2日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  26. 走査型プローブ顕微鏡を用いたコモンスペにおけるケミカルセシグ

    高橋 康史

    第10回生体界面研究会  2019年2月28日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  27. 走査型プローブ顕微鏡を用いた 生細胞の動的イメージング 招待有り

    高橋康史

    セミナー(産業技術総合研究所)  2019年12月6日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

  28. 走査型プローブ顕微鏡を用いた 単一細胞の電気化学イメージング 招待有り

    高橋 康史

    第92回日本生化学会  2019年9月18日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  29. 走査型プローブ顕微鏡を用いた ライブセル超解像度イメージング 招待有り

    高橋 康史

    2018年電気化学秋季大会  2018年9月25日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  30. 走査型プローブ顕微鏡を利用した電気化学計測 招待有り

    高橋 康史

    環境微生物系合同大会  2017年8月29日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  31. 走査型プローブ顕微鏡による細胞表面でのケミカルセンシング 招待有り

    高橋康史, 井田大貴, 周縁殊, 藤井拓人, 酒井秀紀, 珠玖仁, 福間剛士

    第95回日本生理学会大会  2018年3月29日 

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    記述言語:日本語  

  32. 走査型プローブ顕微鏡によるエンドサイトーシスの直接可視化

    高橋康史, 東宏樹, 井田大貴, 周縁殊, 福間剛士

    第71回細胞生物学会  2019年6月25日 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  33. 走査型プローブ顕微鏡による1次繊毛の非標識イメージング 招待有り

    高橋 康史

    第92回日本薬理学会年会  2019年3月14日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  34. 走査型プローブ顕微鏡による 生細胞の超解像度ケミカルイメージング 招待有り

    高橋 康史

    日本物理学会第73回年次大会  2018年3月24日 

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    記述言語:日本語  

  35. 走査型プローブ顕微鏡とイオン伝導計測技術の融合によるイオン伝導パスの可視化技術の創成

    高橋康史

    旭硝子財団研究助成成果発表会  2017年7月 

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    記述言語:日本語  

  36. 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた負極材料の形状とイオン濃度プロファイルの可視化

    高橋 康史, 高松 大効, 周 縁殊, 福間 剛士

    2019年 電気化学秋季大会  2019年9月6日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  37. 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた神経細胞のナノスケールイメージング

    高橋 康史, 宮本貴史, 周縁殊, 福間剛士

    日本生物物理学会第55回年会  2017年9月19日 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

  38. 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いたリチウムイオン二次電池電極表面の形状観察

    小笠原航汰, 熊谷明哉, 高橋康史, 猪又宏貴, 井田大貴, 高松大郊, 山際清史, 久保田圭, 珠玖仁, 駒場慎一, 末永智一, 末永智一

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)  2016年3月23日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  39. 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いたエンドサイトーシスの観察

    宮本貴史, ZHOU Yuanshu, ZHOU Yuanshu, 東宏樹, 福間剛士, 福間剛士, 高橋康史, 高橋康史

    電気化学秋季大会講演要旨集(CD‐ROM)  2018年9月11日 

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    記述言語:日本語  

  40. 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡によるタンパク質薄膜表面の電荷評価

    今井俊輔, LI Fei, YANG Peng, 井田大貴, 熊谷明哉, 高橋康史, 高橋康史, 伊野浩介, 珠玖仁, 末永智一

    化学とマイクロ・ナノシステム学会研究会講演要旨集  2017年10月4日 

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    記述言語:日本語  

  41. 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡によるタンパク質薄膜表面のナノスケール電荷マッピング

    今井俊輔, LI Fei, YANG Peng, 井田大貴, 熊谷明哉, 熊谷明哉, 高橋康史, 高橋康史, 伊野浩介, 珠玖仁, 末永智一

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)  2018年2月23日 

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    記述言語:日本語  

  42. 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡によるタンパク質薄膜の電荷マッピング

    今井俊輔, LI Fei, YANG Peng, 井田大貴, 熊谷明哉, 熊谷明哉, 高橋康史, 高橋康史, 伊野浩介, 珠玖仁, 末永智一

    電気化学会東北支部セミコンファレンス講演論文集  2017年 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  43. 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡(SICM)を用いた細胞表面上エクソソーム計測

    東宏樹, 吉田孟史, 吉田孟史, ZHOU Yuanshu, ZHOU Yuanshu, 宮本貴史, 華山力成, 華山力成, 福間剛士, 福間剛士, 高橋康史, 高橋康史

    電気化学秋季大会講演要旨集(CD‐ROM)  2018年9月11日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  44. 薄膜シールド機構を備えた液中AFMの開発

    宮澤佳甫, 山村俊貴, 泉久範, 高橋康史, 高橋康史, 福間剛士, 福間剛士

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)  2017年8月25日 

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    記述言語:日本語  

  45. 細胞観察用の延伸AFM探針の開発と性能評価

    日笠山拓, 宮澤佳甫, ZHOU Yuanshu, 高橋康史, 高橋康史, 高橋康史, 福間剛士, 福間剛士

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)  2018年3月5日 

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    記述言語:日本語  

  46. Development of scanning ion conductance microscopy for time-lapse imaging of neuron

    Yasufumi Takahashi, Takafumi Miyamoto, Zhou Yuanshu, Takeshi Fukuma

    日本化学会 第97春季年会 (2017)  2017年3月17日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  47. Development of Scanning Electrochemical - Ion Conductance Microscopy for Single Cell Analysis 国際会議

    高橋 康史

    NUS-JST (PRESTO) Workshop  2016年12月9日 

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    記述言語:英語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

  48. Development of Nano Electrochemical Microscopy for Chemical Mapping 招待有り

    高橋 康史

    日本化学会第96春季年会  2016年3月25日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    添付ファイル: sample_Word_english4.pdf

  49. Development of Nano Electrochemical Microcopy for Single Cell Analysis 招待有り

    高橋 康史

    日本分析化学会第65年会  2016年9月14日 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  50. Development of multifunction scanning ion conductance microscopy for single cell analysis 国際会議

    高橋 康史

    4th Kanazawa Bio-AFM Workshop  2016年10月5日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  51. Development of High Resolution Scanning Electrochemical Microscopy for Single Cell Analysis 招待有り 国際会議

    高橋 康史

    Pittcon 2017  2017年3月8日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  52. 生細胞の超解像度機能イメージング 招待有り

    高橋 康史

    第57回日本生物物理学会年会  2019年9月26日 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  53. 生体界面のノンラベルケミカルイメージングを実現する 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡の開発 招待有り

    高橋 康史, 周 縁殊, 井田 大貴, 珠玖 仁, 酒井 秀, 末永 智一

    第93回日本生理学会大会  2016年3月23日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    添付ファイル: 抄録登録 [10044].eml

  54. 水素貯蔵合金表面におけるナノ電気化学イメージング

    安永幹生, 熊谷明哉, 熊谷明哉, 田中元基, 高橋康史, 高橋康史, 末永智一, 珠玖仁

    日本分析化学会年会講演要旨集  2018年8月29日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  55. 水素/空気二次電池用水素吸蔵合金における電気化学応答の可視化

    田中元基, 熊谷明哉, 近真起雄, 陶山博司, 西山博史, 中西真二, 珠玖仁, 高橋康史, 高橋康史, 射場英紀, 末永智一, 末永智一

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)  2017年3月17日 

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    記述言語:日本語  

  56. ライブセルの超解像度形状イメージング技術と代謝物の電気化学計測技術の開発 招待有り

    高橋康史

    第80回分析化学討論会  2020年5月23日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  57. マイクロ電極を用いた電気化学測定の実際

    青柳重夫, 松岡涼, 松平昌昭, 高橋康史, 熊谷明哉, 珠玖仁, 末永智一

    日本分析化学会年会講演要旨集  2017年8月26日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  58. ナノ電気化学顕微鏡を用いたBCC系合金における水素貯蔵過程の可視化

    熊谷明哉, 田中元基, 近真紀雄, 陶山博司, 西山博史, 中西真二, 珠玖仁, 高橋康史, 高橋康史, 射場英紀, 末永智一

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)  2017年8月25日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  59. ナノ電気化学セル顕微鏡を用いたリチウムイオン電池Si‐黒鉛複合負極の評価

    熊谷明哉, 渡邊徹弥, 高橋康史, 高橋康史, 久保田圭, 佐藤悠人, 珠玖仁, 駒場慎一, 末永智一, 末永智一

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)  2017年3月1日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  60. ナノ電気化学セル顕微鏡を用いたグラフェンの電気化学応答評価

    三浦千穂, 熊谷明哉, 熊谷明哉, 岡田健, 寒川誠二, 寒川誠二, 珠玖仁, 高橋康史, 高橋康史, 末永智一

    電気化学会東北支部セミコンファレンス講演論文集  2017年 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  61. ナノ電気化学セル顕微鏡を用いたグラフェン/グラファイト表面構造における電気化学活性の評価

    三浦千穂, 熊谷明哉, 岡田健, 寒川誠二, 寒川誠二, 珠玖仁, 高橋康史, 高橋康史, 末永智一

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)  2017年8月25日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  62. ナノ電気化学セル顕微鏡を用いたグラファイト/グラフェン表面の電気化学活性の可視化

    熊谷明哉, 高橋康史, 三浦千穂, 珠玖仁, 末永智一, 末永智一

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)  2016年3月23日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  63. ナノ電気化学セル顕微鏡を用いたMoS2の触媒活性サイトの電気化学イメージング

    高橋康史, 猪又宏貴, 王 子謙, 伊藤良一, 熊谷明哉, 珠玖 仁, 福間剛士, 陳明 偉, 末永智一

    電気化学会第83回大会  2016年3月29日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    添付ファイル: takahashi1.pdf

  64. ナノ電気化学セル顕微鏡を用いた 局所的な電気化学計測 招待有り

    高橋 康史

    平成28年度資源・素材関係学協会合同秋季大会  2016年9月13日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  65. ナノ電気化学セル顕微鏡を利用したBCC系合金表面における水素吸蔵反応分布の観察

    田中元基, 熊谷明哉, 近真紀雄, 陶山博司, 西山博史, 中西真二, 珠玖仁, 高橋康史, 高橋康史, 射場英紀, 末永智一

    電池討論会講演要旨集  2017年11月13日 

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    記述言語:日本語  

  66. ナノ電気化学セル顕微鏡の局所電気化学測定を利用したSEI被膜生成過程の解析

    渡邊徹弥, 熊谷明哉, 阿部真知子, 岡崎智子, 伊藤友一, 佐藤悠人, 井田大貴, 珠玖仁, 高橋康史, 高橋康史, 射場英紀, 末永智一

    電池討論会講演要旨集  2016年11月28日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  67. ナノ電気化学セル顕微鏡による中和型ポリアクリル酸バインダーを用いたSi‐黒鉛複合負極の特性評価

    渡邊徹弥, 熊谷明哉, 高橋康史, 山際清史, 久保田圭, 井田大貴, 珠玖仁, 駒場慎一, 末永智一, 末永智一

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)  2016年3月23日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  68. ナノ電気化学セル顕微鏡によるグラフェン/グラファイト構造における電気化学活性の局所電気化学測定と可視化

    三浦千穂, 熊谷明哉, 岡田健, 寒川誠二, 寒川誠二, 珠玖仁, 高橋康史, 高橋康史, 末永智一, 末永智一

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)  2017年3月1日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  69. ナノ電気化学セル顕微鏡によるSi‐黒鉛複合電極用架橋型ポリアクリル酸バインダーの有機電解液の分解抑制効果の検証

    JUNG S, 佐藤悠人, 熊谷明哉, 高橋康史, 高橋康史, 久保田圭, 瀧本一樹, 水田浩徳, 岡本訓明, 珠玖仁, 駒場慎一, 末永智一

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)  2017年8月25日 

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    記述言語:日本語  

  70. ナノ電気化学セル顕微鏡によるSi‐黒鉛複合負極の局所電気化学特性評価

    渡邊徹弥, 熊谷明哉, 高橋康史, 高橋康史, 久保田圭, 井田大貴, 珠玖仁, 駒場慎一, 末永智一

    電池討論会講演要旨集  2016年11月28日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  71. ナノ電気化学セル顕微鏡によるSi‐C複合電極用架橋型ポリアクリル酸バインダーの局所電気化学評価

    熊谷明哉, 佐藤悠人, 高橋康史, 高橋康史, 久保田圭, 瀧本一樹, 水田浩徳, 岡本訓明, 珠玖仁, 駒場慎一, 末永智一, 末永智一

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)  2017年3月17日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  72. ナノ電極・ナノピペットを用いた電気化学イメージング技術を用いた単一細胞計測

    高橋康史

    第12回 生体界面研究会  2020年2月17日 

  73. 走査型電気化学‐イオンコンダクタンス顕微鏡による 生細胞表面でのケミカルマッピング 招待有り

    高橋 康史, 井田 大貴, 周 縁殊, 珠玖 仁, 末永 智一

    第89回日本薬理学会年会  2016年3月9日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    添付ファイル: 学会4.pdf

  74. ケミカルマッピングを実現する ナノ電気化学顕微鏡の創成 招待有り

    高橋 康史

    日本化学会第96春季年会  2016年3月27日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    添付ファイル: 日本語4.pdf

  75. 高解像度電気化学イオンコンダクタンス顕微鏡によるアルミダイガストの腐食特性の検証

    青柳重夫, 松岡涼, 松本尚志, 松平昌昭, 高橋康史, 高橋康史, 熊谷明哉, 井田大貴, 棟方裕一, 珠玖仁, 金村聖志, 末永智一

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)  2017年3月17日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  76. 非標識・非侵襲でのナノスケールの形状観察を実現する 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡の開発と応用 招待有り

    高橋 康史

    第69回日本細胞生物学会大会  2017年6月13日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  77. 電気化学計測が可能な⾛査型プローブ顕微鏡を⽤いた機能性イメージング 招待有り

    高橋康史

    セミナー(慶應義塾大学先端生命科学研究所)  2019年12月11日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

  78. 電気化学界面・デバイスの 局所評価技術の基礎と応用 招待有り

    高橋 康史

    【応用物理学会】2019春季講演会  2019年3月9日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

  79. 電気化学イメージングによる金属/半導体カーボンナノチューブの酸化還元反応の検証

    志村実優, 熊谷明哉, 熊谷明哉, 岡田健, 三浦千穂, 井田大貴, 寒川誠二, 寒川誠二, 珠玖仁, 高橋康史, 高橋康史, 末永智一

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)  2018年2月23日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  80. 金属/半導体単層カーボンナノチューブのナノ電気化学イメージング

    志村実優, 熊谷明哉, 熊谷明哉, 岡田健, 三浦千穂, 寒川誠二, 寒川誠二, 珠玖仁, 高橋康史, 高橋康史, 末永智一

    電気化学会東北支部セミコンファレンス講演論文集  2017年 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  81. 酸化還元反応の差異による半導体・金属カーボンナノチューブの検出

    熊谷明哉, 熊谷明哉, 志村実優, 高橋康史, 高橋康史, 三浦千穂, 岡田健, 岡田健, 井田大貴, 珠玖仁, 寒川誠二, 寒川誠二, 末永智一

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)  2018年3月5日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  82. 遷移金属ダイカルコゲナイドナノシートの触媒活性イメージング

    高橋 康史, 太田 真登, 小林 佑, 熊谷 明哉, 宮田 耕充, 福間 剛士

    【応用物理学会】2019春季講演会  2019年3月12日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  83. 超高解像度電気化学顕微鏡の創成と応用

    青柳重夫, 松岡涼, 高橋康史, 珠玖仁, 末永智一

    ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会講演要旨集(Web)  2017年 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  84. 超解像度ケミカルイメージング 技術の開発 招待有り

    高橋 康史

    第2回フロンティアバイオイメージング研究会  2017年11月7日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  85. 走査型電気化学セル顕微鏡を用いたカルコゲナイド系層状物質の電気化学イメージング

    太田真登, 山下翼, 小林佑, 宮田耕充, ZHOU Yuanshu, 福間剛士, 高橋康史, 高橋康史

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)  2018年2月23日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  86. 走査型電気化学セル顕微鏡を使用した単結晶ダイヤモンドの電気化学イメージング

    安藤智洋, 浅井開, 栄長泰明, ZHOU Yuanshu, ZHOU Yuanshu, 福間剛士, 福間剛士, 高橋康史, 高橋康史

    電気化学秋季大会講演要旨集(CD‐ROM)  2018年9月11日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  87. 走査型電気化学セル顕微鏡によるリチウム電池電極の局所的な拡散係数の計測

    山下翼, 高松大郊, ZHOU Yuanshu, ZHOU Yuanshu, 福間剛士, 福間剛士, 高橋康史, 高橋康史

    電気化学秋季大会講演要旨集(CD‐ROM)  2018年9月11日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  88. 走査型電気化学セル顕微鏡によるLi<sub>4</sub>Ti<sub>5</sub>O<sub>12</sub>の充放電特性イメージング

    山下翼, 高松大郊, ZHOU Yuashu, 福間剛士, 高橋康史, 高橋康史

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)  2018年2月23日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  89. Direct visualization of nanoscale inhomogeneous reactivity of lithium-ion battery using SECCM 招待有り

    Yasufumi Takahashi

    Pacifichem 2021  2021年12月19日 

  90. ナノピペットを利用したナノスケールの電気化学イメージング技術の開発と応用 招待有り

    高橋康史

    日本表面真空学会学術講演会  2021年11月3日 

  91. ガラスナノピペットを用いた細胞のナノ構造・機能解明に資するプローブ顕微鏡の開発 招待有り

    高橋康史

    第167委員会第98回研究会  2021年7月29日 

  92. ガラスナノピペットを用いた単一オルガネラの単離と分析 招待有り

    高橋康史

    第44回日本分子生物学会年会  2021年12月3日 

  93. Nanoscale electrochemical reactivity imaging on BDD using scanning electrochemical cell microscopy 招待有り

    高橋康史

    International Conference on New Diamond and Nano Carbons (NDNC) 2020/2021  2021年6月7日 

     詳細を見る

    会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  94. Nanoscale electrochemical imaging for Visualizing the Heterogeneous Catalytic Activity 招待有り

    Yasufumi Takahashi

    ISE Annual Meeting  2021年8月13日 

  95. Labviewを使った走査型プローブ顕微鏡用プログラムの開発と応用 招待有り

    高橋康史

    第81回分析化学討論会  2021年5月22日 

  96. Electrochemical mapping of hydrogen evolution reaction site on transition metal dichalcogenide nanosheets 招待有り

    Yasufumi Takahashi

    Pacifichem 2021  2021年12月21日 

  97. Scanning Electrochemical Ion-conductance Hybrid Microscopy for Nanoscale Chemical Imaging of Live 国際会議

    Yasufumi Takahashi, Andrew I. Shevchuk, Pavel Novak, Yuri E. Korchev

    UK SPM meeting  2011年6月22日 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  98. Lithium-Ion Transport at Electrolyte/Electrode Interface Visualized By Nanoscale Meniscus Cell Microscope 国際会議

    Akichika Kumatani, Yasufumi Takahashi, Hirotaka Inomata, Hirokazu Munakata, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku, Kiyoshi Kanamura, Tomokazu Matsue

    226th Meeting of Electrochemical Society  2014年10月6日 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  99. In-situ characterization and mapping of lithium-ion transport at the electrolyte/cathode interface by high resolution ion-conductance microscopy 国際会議

    Akichika Kumatani, Yasufumi Takahashi, Hirokazu Munakata, Hirotaka Inomata, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku, Kiyoshi Kanamura, Tomokazu Matsue

    E-MRS 2013 FALL MEETING  2013年9月18日 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  100. Improving the Electrochemical Measurement Sensitivity of SECM-SICM by using Pt Electrodeposited Carbon Nanoelectrode 国際会議

    Yasufumi Takahashi, Sen Mustafa, Hiroki Ida, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue

    66th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry  2015年10月7日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    添付ファイル: ABSTRACTS_TEMPLATE.doc

  101. Improving the electrochemical Imaging sensitivity of SECM-SICM by using size adjustable Pt electrodeposited carbon nanoelectrode 国際会議

    Takahashi Yasufumi, Mustafa Sen, Matsumae Yoshiharu, Nashimoto Yuji, Ida Hiroki, Ino Kosuke, Shiku Hitoshi, Matsue Tomokazu

    Pacifichem 2015  2015年12月18日 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    添付ファイル: abstract.pdf

  102. High-resolution bioelectrochemical imaging with SECM-SICM hybrid system 国際会議

    Yasufumi Takahashi, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue

    International Association of Colloid and Interface Scientists Conference 2012  2012年5月12日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  103. Evaluation of Differentiation State of an Embryonic Stem Cell Using Scanning Electrochemical Microscopy 国際会議

    Yasufumi Takahashi, Yoshiharu Matsumae, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue

    223rd Meeting of Electrochemical Society  2013年5月13日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  104. Electrochemical and Topographical Imaging of Living Cell using SECM-SICM 国際会議

    Yasufumi Takahashi, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue

    3rd Kanazawa Bio-AFM Workshop  2012年11月5日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  105. Development of Voltage Switching Mode Scanning Electrochemical Microscopy for Topographical and Electrochemical Nanoscale Imaging of Living Cells 国際会議

    Yasufumi Takahashi, Andrew I. Shevchuk, Pavel Novak, Yoshiharu Matsumae, Babak Babakinejad, Julie V. Macpherson, Patrick R. Unwin, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku, Julia Gorelik, David Klenerman, Yuri E. Korchev, Tomokazu Matsue

    222nd Meeting of Electrochemical Society  2012年10月8日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  106. Development of Voltage Switching Mode Scanning Electrochemical Microscopy for Nanoscale Electrochemical Imaging 招待有り 国際会議

    Yasufumi Takahashi, Yoshiharu Matsumae, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku, Yuri E. Korchev, Tomokazu Matsue

    14th Topical Meeting of the International Society of Electrochemistry  2014年3月30日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  107. Development of Nanoscale Meniscus Cell Microscope for Visualizing Li+ (de)intercalation Dynamics at LiFePO4 Cathodes 国際会議

    Yasufumi Takahashi, Akichika Kumatani, Hirokazu Munakata, Hirotaka Inomata, Hitoshi Shiku, Patrick R. Unwin, Yuri E. Korchev, Kiyoshi Kanamura, Tomokazu Matsue

    65th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry  2014年9月1日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  108. Development of High Resolution Scanning Electrochemical Microscopy for Nanoscale Topographical and Electrochemical Imaging of Living Cells 国際会議

    Yasufumi Takahashi, Hitoshi Shiku, Patrick R. Unwin, Yuri E. Korchev, Tomokazu Matsue

    65th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry  2014年9月1日 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  109. Development of a Novel Combined Scanning Electrochemical Microscope (SECM) and Scanning Ion-Conductance Microscope (SICM) Probe for Soft Sample Imaging 国際会議

    Andrew J. Pollard, Nilofar Faruqui, Michael Shaw, Charles A. Clifford, Yasufumi Takahashi, Yuri E. Korchev, Neil Ebejer, Julie V. Macpherson, Patrick R. Unwin, Debdulal Roy

    2011 MRS Fall Meeting & Exhibit  2011年11月28日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  110. Characterize Cell Function using SECMSICM 国際会議

    Yasufumi Takahashi, Yoshiharu Matsumae, Hitoshi Shiku, Kosuke Ino, Yuri Korchev, Tomokazu Matsue

    221st Meeting of Electrochemical Society  2012年5月8日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  111. Topographical and Electrochemical Nanoscale Imaging of Living Cells using Nano-Scanning Electrochemical Microscopy 招待有り 国際会議

    Yasufumi Takahashi

    The Fourteenth International Symposium on Electroanalytical Chemistry  2013年8月20日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  112. 高速走査型イオンコンダクタンス顕微鏡による細胞表面構造の非侵襲定量追跡

    井田大貴, 高橋康史, 高橋康史, 熊谷明哉, 珠玖仁, 末永智一, 末永智一

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)  2016年3月3日 

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    記述言語:日本語  

  113. 高解像度走査型イオンコンダクタンス顕微鏡の開発

    青柳重夫, 松岡涼, 松平昌昭, 高橋康史, 末永智一

    Rev Polarogr  2015年10月27日 

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    記述言語:日本語  

  114. 走査型電気化学・走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた生体イメージング 招待有り

    高橋 康史

    公益社団法人日本顕微鏡学会第57回シンポジウム  2013年11月16日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  115. 細胞表面構造の定量的な動態評価を可能にする高速走査型イオンコンダクタンス顕微鏡

    井田大貴, 高橋康史, 高橋康史, 熊谷明哉, 珠玖仁, 末永智一, 末永智一

    日本細胞生物学会大会(Web)  2016年 

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    記述言語:日本語  

  116. 生細胞のナノスケールでの形状イメージングを実現する 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡の開発 招待有り

    髙橋 康史

    自然科学研究機構プロジェクト 合同シンポジウム 「脳神経情報の階層的研究」 「機能生命科学における揺らぎと決定」  2015年3月11日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  117. 局所的な電気化学計測を実現するナノ電気化学顕微鏡の開発

    高橋康史, 高橋康史, 高橋康史, 熊谷明哉, 珠玖仁, 末永智一, 末永智一

    日本分析化学会年会講演要旨集  2015年8月26日 

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    記述言語:日本語  

  118. 中和型ポリアクリル酸塩バインダーを用いたSi/C複合電極の局所特性評価

    渡邊徹弥, 熊谷明哉, 高橋康史, 山際清史, 久保田圭, 井田大貴, 珠玖仁, 駒場慎一, 末永智一, 末永智一

    電気化学会東北支部セミコンファレンス講演論文集  2015年12月4日 

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    記述言語:日本語  

  119. レドックスサイクルに基づく神経伝達物質の検出に向けた新規CMOS型デバイスの開発

    阿部博弥, 伊野浩介, LI Chen‐Zhong, LI Chen‐Zhong, 菅野佑介, 井上(安田, 久美, 國方亮太, 須田篤史, 松平昌昭, 高橋康史, 高橋康史, 珠玖仁, 末永智一, 末永智一

    化学とマイクロ・ナノシステム学会研究会講演要旨集  2015年11月26日 

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    記述言語:日本語  

  120. リチウム酸化物薄膜電極の作製とナノ電気化学セル顕微鏡による電池特性評価

    熊谷明哉, 高橋康史, 白木将, 春田正和, 猪又宏貴, 渡邊徹弥, 井田大貴, 珠玖仁, 一杉太郎, 末永智一, 末永智一

    電気化学会東北支部セミコンファレンス講演論文集  2015年12月4日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  121. ナノ電気化学顕微鏡を用いたケミカルマッピング 招待有り

    髙橋 康史

    化学系学協会東北大会  2014年9月21日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  122. ナノ電気化学セル顕微鏡を用いたリチウムイオン二次電池材料の局所充放電特性マッピング

    高橋康史, 熊谷明哉, 猪又宏貴, 棟方裕一, 伊野浩介, 珠玖仁, 金村聖志, 末永智一

    日本化学会講演予稿集  2015年3月11日 

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    記述言語:日本語  

  123. ナノ電気化学セル顕微鏡を用いたLiCoO<sub>2</sub>薄膜表面の局所電気化学測定

    熊谷明哉, 高橋康史, 高橋康史, 高橋康史, 清水亮太, 渡邊徹弥, 猪又宏貴, 白木将, 珠玖仁, 一杉太郎, 末永智一, 末永智一

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)  2015年8月31日 

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    記述言語:日本語  

  124. ナノ電気化学セル顕微鏡を用いたLiCoO<sub>2</sub>薄膜表面におけるZrO<sub>2</sub>被覆効果の検討

    猪又宏貴, 熊谷明哉, 高橋康史, 高松大郊, 伊野浩介, 珠玖仁, 末永智一

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)  2015年3月9日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  125. ナノ電気化学セル顕微鏡を用いたLiCoO<sub>2</sub>薄膜へのZrO<sub>2</sub>被覆効果に関する考察

    猪又宏貴, 熊谷明哉, 高橋康史, 高橋康史, 高橋康史, 高松大郊, 珠玖仁, 末永智一, 末永智一

    電池討論会講演要旨集  2015年11月10日 

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    記述言語:日本語  

  126. ナノ電気化学セル顕微鏡によるLi過剰Mn層状酸化物電極表面の電流応答の可視化

    小笠原航汰, 高橋康史, 熊谷明哉, 山際清史, 久保田圭, 井田大貴, 珠玖仁, 駒場慎一, 末永智一, 末永智一

    電気化学会東北支部セミコンファレンス講演論文集  2015年12月4日 

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    記述言語:日本語  

  127. ナノ電極・ナノピペットを利用した走査型プローブ顕微鏡の新展開 招待有り

    高橋 康史

    JSPSナノプローブテクノロジー第167委員会 「第76回研究会」  2014年10月23日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  128. ナノ電極・ナノピペットを利用した生体界面での局所計測

    高橋康史, 珠玖仁, 伊野浩介, 井上久美, Yuri Korchev, 末永智一

    第2 回生体界面研究  2015年2月20日 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

  129. ナノ電極・ナノピペットを利用したナノ界面計測 招待有り

    高橋 康史

    金沢大学バイオAFM先端研究センターセミナー  2015年5月13日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  130. グラフェン/グラファイト表面構造における電気化学応答の可視化

    三浦千穂, 熊谷明哉, 高橋康史, 井田大貴, 珠玖仁, 末永智一

    電気化学会東北支部セミコンファレンス講演論文集  2016年 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  131. ガラスピペット内における細胞塊の培養とエクソソームの検出

    宮下紘介, 井田大貴, 梨本裕司, ZHOU Yuanshu, 伊野浩介, 高橋康史, 珠玖仁, 末永智一, 末永智一

    電気化学秋季大会講演要旨集(CD‐ROM)  2015年9月7日 

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    記述言語:日本語  

  132. Simultaneous Noncontact Topography and Electrochemical Nanoscale Imaging by using Scanning Probe Microscope 招待有り

    高橋 康史

    熊本大学 博士課程教育リーディングプログラム グローカルな健康生命科学パイオニア養成プログラムHIGO最先端研究セミナー  2014年1月8日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  133. SICM による細胞表面のタイムラプスイメージングと局所遺伝子回収への応用

    高橋 康史

    第4 回生体界面研究会  2016年2月2日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

  134. Nanoscale Imaging of Living Cells using Nano-Scanning Electrochemical Microscopy 国際会議

    髙橋 康史

    10th International Conference on Fuild Dynamics  2013年11月25日 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  135. Development of Nano Scanning Electrochemical Cell Microscopy for Visualizing Charge/discharge Property of LiFePO4 Cathodes 招待有り 国際会議

    高橋 康史

    8th SECM workshop  2015年10月10日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(基調)  

    添付ファイル: SECM8_abstract-template3.doc

  136. Development of Nano Electrochemical Microscopy for Chemical and Biological Imaging

    高橋 康史

    Kyoto Workshop on Molecular-scale Visualization of Solid-liquid Interfaces by Novel Scanning Probe Techniques  2015年3月23日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  137. Close型バイポーラー電極システムを用いた液絡不要の変換ストリッピングボルタンメトリ法の検討

    井上久美, 高野真一朗, 池川未歩, 高橋康史, 伊野浩介, 珠玖仁, 末永智一

    Rev Polarogr  2015年10月27日 

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    記述言語:日本語  

  138. Topography Imaging of Hippocampus Spine using Scanning Ion Conductance Microscopy 国際会議

    Yasufumi Takahashi, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue

    XXIII International Symposium on Morphological Sciences  2013年9月20日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  139. 2.5次元材料における局所触媒活性の実空間イメージング

    高橋康史

    学術変⾰領域研究(A)「2.5次元物質科学︓社会変⾰に向けた物質科学のパラダイムシフト」 第3回 領域会議  2022年10月15日 

  140. 走査型電気化学セル顕微鏡を用いたオペランド電気化学イメージング 技術の開発と応用 招待有り

    キャラクタリゼーション講習会  2022年1月11日 

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    会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  141. 走査型プローブ顕微鏡による 超解像度ライブセルイメージング 招待有り

    高橋康史

    九州大学理学研究院化学部門 分析化学特別講演会  2022年7月7日 

  142. 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた 単一オルガネラ回収技術の開発 招待有り

    高橋康史

    第45回日本分子生物学会年会  2022年11月30日 

  143. 触媒活性の実空間イメージング技術の創成 招待有り

    高橋康史

    開拓プロジェクト最終シンポジウム  2022年3月4日 

  144. 触媒活性の実空間イメージングに資するプローブ顕微鏡の開発 招待有り

    高橋康史

    [ナノプローブテクノロジー167委員会]第101回研究会  2022年3月3日 

  145. 細胞の表面をナノスケールで 観察する顕微鏡の開発と応用 招待有り

    高橋康史

    GTR-ITbM-RCMS Seminar  2022年4月20日 

  146. 生細胞表面の超解像度形状イメージング技術の開発 招待有り

    高橋康史

    ITbM/GTRコンソーシアムワークショップ  2022年6月29日 

  147. 激しく変化する社会において学生に求められる能力

    名古屋大学拠点博士過程学生交流セミナー2022 

  148. 機械学習を利用した細胞の自動回収技術の開発

    高橋康史

    細胞の局所コミュニティ研究会  2022年12月20日 

  149. 単一オルガネラ分析に資する走査型プローブ顕微鏡の開発 招待有り

    高橋康史

    第31回日本バイオイメージング学会  2022年9月4日 

  150. 化学・ナノ構造カップリングの解明に資する対話型分析技術の創成

    高橋康史

    2022年度北川パネル進捗会議  2022年10月17日 

  151. ナノ電極・ナノピペットを用いた電気化学イメージング技術の新展開 招待有り

    高橋康史

    2022電気化学秋季大会  2022年9月11日 

  152. ナノピペットを用いた細胞膜表面の超解像度イメージング 招待有り

    高橋康史

    コロイド先端技術講座2021  2022年2月8日 

  153. ナノピペットを用いたライブセルイメージング・センシング 招待有り

    高橋康史

    基盤医学特論 異分野融合推進セミナー 第2回  2022年11月28日 

  154. ナノスケールの電気化学イメージング技術の創成

    さきがけ 「電子やイオン等の能動的制御と反応」領域 オンライン公開シンポジウム  2022年1月8日 

  155. ナノスケールの細胞機能評価を実現する走査型プローブ顕微鏡 招待有り

    高橋康史

    第37回マルチモーダルバイオイメージセンサ研究会  2022年12月13日 

  156. ガラスナノピペットを用いた機能性イメージング技術の創成 招待有り

    高橋康史

    表面界面スペクトロスコピー2022  2022年12月9日 

  157. ガラスナノピペットを用いたバイオイメージング 招待有り

    高橋康史

    生体内情報計測・バイオイメージングのための 先端メディカルデバイス開発の最前線  2023年2月27日 

  158. ガラスナノピペットを利用した 新奇プローブ顕微鏡の開発と応用 招待有り

    高橋康史

    FRIS/TI-FRIS Material Science Seminar 2022  2022年7月19日 

  159. Visualization of the catalytic activity on 2 D materials using scanning probe microscopy 招待有り

    高橋康史

    第64回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム  2023年3月3日 

  160. Super-resolution chemical imaging using scanning probe microscopy 招待有り

    高橋康史

    Bioinspired Engineering and Biomechanics Center (BEBC) of Xi'an Jiaotong University seminar  2022年12月21日 

  161. Development of Organelle Collection Technology Using Nanopipette 招待有り

    高橋康史

    6th NanoLSI Symposium  2022年11月14日 

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科研費 16

  1. ナノ空間を巧みに利用した革新的ナノポアケミカルセンサーの創成

    研究課題/研究課題番号:22K18939  2022年6月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

    高橋 康史

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:6500000円 ( 直接経費:5000000円 、 間接経費:1500000円 )

    細胞内でオルガネラは相互作用しながら活動しており、その理解には、細胞内の化学動態を計測する技術がもとめられている。そこで、ガラスピペットに酵素やアプタマーを修飾し、化学物質の濃度をセンサー薄膜の電荷状態の変化としてとらえる。さらに、能動的に生体分子をナノポア内に導入する手法、導入した生体分子の増幅法を確立し、細胞の代謝物をセンシング可能な革新的なケミカルセンサーを確立する。

  2. 生体膜ナノ構造の可視化と脂質網羅分析のための統合ナノ分析システム

    研究課題/研究課題番号:22K18950  2022年6月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

    川井 隆之, 高橋 康史

      詳細を見る

    担当区分:研究分担者 

    生体膜の局所的ナノ構造を可視化し,構成する分子組成を明らかにするための「統合ナノ分析システム」を世界で初めて実現し,生体膜ナノ構造に基づく未知の生命原理や疾患の分子機序を明らかにするための技術基盤を構築する。生細胞膜のナノ構造を可視化できる走査型イオン伝導顕微鏡でナノドメインを捕捉して採取し,ナノキャピラリー電気泳動-質量分析で解析する統合ナノ分析システムを開発する。これにより,ナノドメインの時空間情報と脂質分子組成などの化学情報の両面から生体膜の実態解明を目指す。

  3. 2.5次元材料における局所触媒活性の実空間イメージング

    研究課題/研究課題番号:22H05459  2022年6月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A)  学術変革領域研究(A)

    高橋 康史

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:6760000円 ( 直接経費:5200000円 、 間接経費:1560000円 )

    2次元材料の触媒活性向上に向けて、モアレ、歪、欠陥、ドーピング、ヘテロジャンクションの形成など様々な試みがなされてきた。このような構造を巧みに利用した触媒開発において、触媒能と構造の関係性の理解は喫緊の課題である。本研究では、電気化学イメージング技術である走査型電気化学セル顕微鏡(SECCM)を用いて2.5次元材料の触媒活性サイトを、実空間で電気化学的に可視化する。

  4. がん細胞の表現型と遺伝子発現状態をひもとく次世代イオンコンダクタンス顕微鏡の創成

    研究課題/研究課題番号:21H01770  2021年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    Korchev Yuri.E., ZHANG YANJUN, 高橋 康史, 周 縁殊

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    担当区分:研究分担者 

    SICM のピペット先端にセンサーを搭載し、形状とともにpHe、ROS 産生能、硬さなどの表現型を単一細胞レベルでイメージングした。その後、同一のピペットで細胞質を回収し、遺伝子発現評価を行った。pHe やROS 産生能は、癌細胞の代謝状態やミトコンドリア活性と関連し、癌の増殖と密接に関わっている。そこで、SICM のナノピペットに、グルコースオキシダーゼとポリL リシンの混合液を充填し、グルタルアルデヒドで架橋し、薄膜状のpH 感受性の膜をナノピペットの先端に有するpH プローブを独自開発した。また、ナノピペット内にカーボン電極を形成し、その表面にPt を電着させることで、電気化学的な細胞内のROS 計測も実証済みである。癌細胞の硬さは、細胞骨格と密接に関係しており、浸潤や転移のしやすさを示すバイオマーカーである。SICM では、イオン電流を利用しているため、細胞にほぼダメージを与えずに、高感度に硬さの違いを計測できる。 遺伝子発現評価に関しては、これまでの手法は細胞を破砕するため、時々刻々と変化する細胞内の遺伝子発現状態を知ることは困難であった。SICMナノピペットを用いた細胞質のサンプリングでは、微小量の細胞質を複数回回収できるため、同一の細胞のmRNAの局在や動態を評価できる。

  5. 二酸化炭素電解還元における反応中間体制御法の確立と気体フロー型電解合成セルの開発

    研究課題/研究課題番号:21H02037  2021年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    伊藤 良一, 辻口 拓也, 高橋 康史

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    担当区分:研究分担者 

    カーボンニュートラル実現に向けて、再生可能エネルギー由来の電力を用いて電気化学的に二酸化炭素を還元し、メタン、メタノール、ギ酸などの有用な化成品を合成する化学的固定化技術の開発が急務となっている。初年度はまず、二酸化炭素を原料とし、目的生成物の合成速度を高めつつ、生成物の選択性(ファラデー効率)を向上させられる電解合成用電極触媒の開発を行った。これまでの電気化学的二酸化炭素還元の研究は、二酸化炭素分子が電極表面に吸着した後の分子結合の組み換えを、触媒表面構造、pH、過電圧、電解液などを通じて精密に制御することに注力されていたが、本研究は電解合成と共に刻々と消費されていく原料である二酸化炭素分子の供給能力に着目し、二酸化炭素吸収材を電極表面に塗布することを考案した。様々な最適化の結果、ギ酸電解合成において、適切な厚みを持つ二酸化炭素吸収材を電極表面に塗布したスズ電極は、二酸化炭素吸収材を電極表面に塗布していないスズ電極と比べて、99%以上の選択性を維持したまま、合成速度の24倍高速化させることに成功した。また、第一原理計算による反応シミュレーションを行ったところ、触媒表面近傍の二酸化炭素の濃度が高い状態(多くの二酸化炭素分子が存在している状態)だと、ギ酸への中間体であるCOOH中間体への活性化エネルギーが下がり、電気化学反応を促進させることが可能であると明らかとなった。以上から、電解合成時の電極近傍の二酸化炭素の重要性と触媒設計指針を明確にすることに成功した。

  6. 電気生理学的視点からの電池材料界面計測

    研究課題/研究課題番号:20K21141  2020年7月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

    高橋 康史

      詳細を見る

    担当区分:研究代表者 

    配分額:6500000円 ( 直接経費:5000000円 、 間接経費:1500000円 )

    走査型イオンコンダクタンス顕微鏡(SICM)は、パッチクランプで利用されるガラスピペットを探針に用いる。SICMは、生細胞表面の形状情報とともに局所的なイオン電流の計測が可能であり、イオンチャネルのマッピングに有効である。本研究では、SICMを蓄電材料の計測用に改造し、SEIのイオン伝導特性のイメージングによる評価や、充放電流のイオン濃度プロファイルの変化をマッピングする。このことで、脱溶媒和に最適な添加剤の探索や、高速充放電中のイオンの偏りなど、SEIの詳細な理解と設計指針の提示に資する分析技術を確立した。

  7. ナノスケールの構造変化とシグナル伝達をリンクするプローブ顕微鏡の開発

    研究課題/研究課題番号:20H02582  2020年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    高橋 康史

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:17810000円 ( 直接経費:13700000円 、 間接経費:4110000円 )

    メンブレントラフィックや、細胞遊走などのダイナミックな動きは、細胞内シグナル伝達により調整されている。シグナル伝達の起源となる受容体の位置、感受性、刺激の強度や周期、表面形状変化との関係など、複雑な細胞機能のシームレスな理解には、局所刺激技術・表面形状イメージング技術・シグナル伝達の計測技術の3つを統合させる必要がある。そこで、走査型プローブ顕微鏡と、Forster resonance energy transfer (FRET)バイオセンサーの融合技術を開発し、エクソソームの取り込み、免疫シナプスの形成、一次繊毛の伸縮など局所刺激に伴うシグナル伝達や構造変化の関係を明らかとする。

  8. 細胞増殖因子情報伝達系の活性波による細胞集団移動制御機構

    研究課題/研究課題番号:19H00993  2019年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    松田 道行, 高橋 康史, 廣田 圭昭, 平島 剛志

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    担当区分:研究分担者 

    細胞集団運動は細胞間接着を保ったまま細胞が移動する現象で、その理解は組織発生、創傷治癒、癌細胞浸潤などを理解するうえで極めて重要である。細胞集団運動時には上皮細胞増殖因子受容体(EGFR)を介したERKマップキナーゼの活性化が先導する細胞から後方のの細胞へと連鎖反応的に誘導されるERK活性波伝播現象を発見している。2019年度の成果である目標1の研究テーマはすでに論文として発表した。目標3の細胞集団運動を制御するEGFRリガンドは何かについては研究を進めた。MDCK細胞で発現しているEGFRリガンドであるEGF, HBEGF, TGFα, EREGのノックアウト細胞株を樹立した。また、2つ、3つおよび4種類すべてをノックアウトした細胞株も樹立した。その結果、4つすべてをノックアウトして初めて、ERK活性波伝播現象が減弱することを明らかにすることができた。本研究内容を本年度に論文として発表した。目標2については、COVID-19の影響もあり中断している。目標4については観察をすすめるための全7種類EGFRリガンドプローブ、およびコントロールプローブ2種類の作成を行い、その細胞内局在を共焦点レーザ顕微鏡で明らかにした。さらに、プロテアーゼで切断されたこれらのEGFRリガンドがEGFRに結合して活性化させることを明らかにした。また、薬剤誘導性にこれらのEGFRリガンドが切断できる系を作成し終えた。発現量がほぼ同等の細胞のクローニングを終えたので、2022年度にはこれらのEGFRリガンドプローブを用いて、EGFRリガンドの伝搬様式を明らかにする予定である。

  9. 半導体光触媒による水の4電子酸化反応:高効率な逐次物質変換のメカニズム

    研究課題/研究課題番号:19H00915  2019年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    大西 洋, 小堀 康博, 高橋 康史

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    担当区分:研究分担者 

    世界最高レベルの量子収率で水を完全分解する半導体光触媒は希薄な励起光フラックスのもとで水を酸素に変換する4電子酸化反応を完了する。この反応の中間体は光触媒表面に生成して自由な水に曝されるにもかかわらず失活することなく反応を完了するのはなぜか? この問いに答えるために、化学変化の中間状態 (半導体中の電子励起状態)と最終生成物(水中に放出される溶存酸素)の生成消滅を水中でその場計測して、物質変換のメカニズムを速度論的に解析する手法を開発した。開発した手法を用いて高活性光触媒として知られるタンタル酸ナトリウムやチタン酸ストロンチウムを計測し、学術論文10報を上梓し39件の学会発表をおこなった。

  10. タンタル酸ナトリウム光触媒のダイナミズム:世界最高収率を実現するしくみの解明

    研究課題/研究課題番号:16H02250  2016年4月 - 2019年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    大西 洋, 小堀 康博, 立川 貴士, 高橋 康史, ハンガラ スドラジャト, 安 龍杰, 周 以重, 小椋 拓也, 藤原 知也, 佐藤 孝賢, 手塚 裕也, 高坂 拓夢, 一國 伸之, 笹原 亮, ヴェル クリストフ, バベル サンジャ

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    担当区分:研究分担者 

    世界最高レベルの量子収率で水を水素と酸素に全分解するタンタル酸ナトリウム(NaTaO3)光触媒を対象に、金属カチオンドーピングが量子効率を向上させるしくみを解明した。ドーピングしたアルカリ土類金属カチオン(Sr2+, Ca2+, Ba2+)がペロブスカイト型結晶格子のAサイト(Na+カチオン)とBサイト(Ta5+カチオン)を同時置換してSr(Sr1/2Ta2/3)O-NaTaO3のような固溶体を生成する。さらに微粒子表面でドーピング濃度が上がる濃度傾斜が自然発生して、伝導帯にエネルギー傾斜をつくり、光励起した電子と正孔を空間的に分離することが、量子収率の鍵となることを提案した。
    太陽光による水素燃料合成(広い意味での人工光合成)の実用化をめざした光触媒材料の探索がすすみ、波長の短い紫外光をエネルギー源とする水素製造の効率は、半導体光触媒がはじめて開発された50年前には考えられなかったほど高い水準に到達した。この高効率を維持しつつ、より波長の長い太陽光で励起できる材料の開発が世界中で進められている。しかし、収率向上の学理はいまだ解明されておらず、指針のない状況での開発は試行錯誤の連続とならざるをえない。本研究の成果として提案した金属カチオンドーピングによる効率向上のしくみは、光触媒のサイエンスを一歩前進させるとともに、現在進行中の材料開発に指針を提供する意義をもつ。

  11. ナノ電気化学セル顕微鏡による界面反応計測

    研究課題/研究課題番号:16H00885  2016年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    高橋 康史

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:5980000円 ( 直接経費:4600000円 、 間接経費:1380000円 )

    畜電池の高速充放電の実現には、電池材料の反応メカニズムの詳細な理解が求められている。放射光技術によるオペランド計測がこのような充放電過程における準安定構造の存在を証明したが、これらの影響と電池特性を結びつけるには、通常の電気化学計測法では時空間分解が課題である。これまで開発してきたナノ電気化学セル顕微鏡(NanoSECCM)は、ナノピペットを利用して電池構造をナノ空間で再現し、イオンの挿入脱離に伴う電流を測定する。本手法を用いて、これまで得ることのできなかった高速充放電中に生じる固/液界面、固/固界面での変化を理解する。本年度は、サイクル特性向上のために、コバルト酸リチウム(LCO)表面に形成したZrO2の酸化物層の被覆形態と電気化学特性の関係をSECCMにより評価した。LCO薄膜電池上に、ZrO2の酸化物層をパルスレーザーデポジション法(PLD)により形成した。ZrO2の厚みは、PLDの成膜時間により調整した。未被覆、30秒被覆、180秒ZrO2をそれぞれ製膜したでLCO薄膜電池に関して、SECCMイメージングを行った。レート特性とサイクル特性に優れたZrO2の30秒被覆の試料において、電気化学イメージングを行うと、未被覆と180秒被覆では見られなかった島状の不均一な電流イメージを得ることができた。これは、ZrO2の厚さに不均一性があり、島状に電流応答の低い部分が見られたと考えられる。このZrO2が厚い領域では、LCO表面をZrO2がしっかり保護することでサイクル特性を良好に保つことができたと考えられる。一方、ZrO2の薄い部分が存在することで、レート特性をある程度維持できていたものと考えられる。このようにこれまで可視化することができなかった酸化物層による電池表面の不均一性をSECCMにより可視化することに成功した。

  12. 界面イオン伝導顕微鏡の創成

    研究課題/研究課題番号:15H05422  2015年4月 - 2019年3月

    科学研究費助成事業  若手研究(A)

    高橋 康史

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:23790000円 ( 直接経費:18300000円 、 間接経費:5490000円 )

    蓄電池の理論容量と実容量のギャップを埋めるには、電極表面で生じる反応をその場でイメージとして計測する必要がある。そこで、独自に開発を行ってきた界面イオン伝導顕微鏡(走査型電気化学セル顕微鏡(SECCM)と改名)を用いて、実電池材料表面での反応性の不均一性の可視化と、結晶レベル(粒界や結晶面)での蓄電性能の定量評価を行う。これにより、電池の高出力化に不可欠な材料表面での反応性の不均一性形成のメカニズムの解明に取り組んだ。具体的には、SECCMの高機能・多機能化、グローブボックス内へのSECCMの配置と負極材料の評価、酸化物薄膜による正極材料表面の修飾効果を検討した。
    蓄電池の電気化学計測は、サイクリックボルタンメトリー(CV)やインピーダンス計測が一般的に用いられてきたが、本研究で開発したSECCMは、その場で反応性を電流イメージとして取得することが可能である。また、ナノスケールの電気化学セルを用いることで、容量電流の影響を劇的に抑え、これまで評価が困難であった100 V/sを超える高速CVを実現した。このSECCMの高感度化・多機能化により、各点でCVや充放電特性を取得することや、グローブボックス内での蓄電池の評価、さらに、実際に蓄電池のサイクル特性を向上させるために行われているZrO2の薄膜修飾と表面の反応性の関係を明らかにすることができた。

  13. “リチウムプローブ”によるイオン伝導度イメージング

    研究課題/研究課題番号:15K13263  2015年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    高橋 康史

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4030000円 ( 直接経費:3100000円 、 間接経費:930000円 )

    正極材料/全固体電池での界面抵抗の解明を目的としたイオン伝導度のイメージング、充放電特性、サイクル特性の評価を行う。本研究では、電気化学シグナルを利用したポジショニング技術、ナノスケールの電気化学計測に特有の高速・高感度な電気化学計測の原理、0.2 pAの低ノイズ計測を実現する独自の電気化学計測システムなど、申請者が開発したシステムをベースし、そのシステムの改良を行った。従来の大気環境だけでなくグローブボックス内での計測が可能なシステムの開発、固体電解質プローブの開発、電子伝導度・イオン伝導度同時イメージングに向けたプローブの開発、イメージングの解像度の向上を図った。

  14. 生体組織の革新的バイオイメージングに向けた電気化学デバイスの開発

    研究課題/研究課題番号:25248032  2013年5月 - 2016年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    末永 智一, 伊野 浩介, 高橋 康史, RAMON Javier, 珠玖 仁, 井上 久美

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    担当区分:研究分担者 

    本研究では、生体組織の活性を可視化できる2種のタイプの電気化学デバイスを開発した。一方のデバイスはバイオLSIであり、集積回路が組み込まれてバイオ計測に特化したチップ型デバイスである。他方は、局所的なレッドクスサイクルを利用したデバイス(LRC-EC)である.このデバイスには,電気化学応答を検出するための多数のスイッチングセンサが集積化されている。これらの電気化学デバイスを用いて、呼吸活性や細胞分泌物質の評価、細胞分化状態の可視化を実現した。

  15. ナノ電気化学顕微鏡を用いた膜輸送のリアルタイム計測

    研究課題/研究課題番号:24710140  2012年4月 - 2014年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    高橋 康史

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4940000円 ( 直接経費:3800000円 、 間接経費:1140000円 )

    生細胞の界面で生じる膜輸送のメカニズムの解明は、生物学的な知見にとどまらず、ドラックデリバリーや遺伝子導入の高効率化への付与が期待できる。本研究では、ダイナミックに起こる膜輸送を、ナノ電極(半径10-100 nm)をセンサーとして、電流値の変化として捉えた。電気化学測定は、化学物質の拡散現象を定量的に捉えるため、固液界面の物質輸送の評価に大変有効であり、ナノ電極と電極の細胞表面でのポジショニングシステムの開発より、細胞膜界面の輸送過程の定量評価およびタイムラプスイメージングを行った。

  16. 多機能ナノ電気化学顕微鏡を用いた膜タンパク質の機能解析と細胞操作への応用

    研究課題/研究課題番号:08J04808  2008年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    高橋 康史

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    膜タンパク質の発現状態は疾病と密接な関わりがあり、遺伝子あるいは環境の影響を特定するため、その場での観察可能な分析技術が求められる。そこで、細胞の活性・代謝を電気的に評価可能な走査型電気化学顕微鏡(SECM)をベースとし、プローブであるマイクロ電極に加工を施し、形状・電気化学・光学測定を同時に行う多機能ナノ電気化学顕微鏡を開発した。
    本システムは、細胞をディッシュから剥離せずに膜タンパク質を評価可能なため、細胞剥離時に生じる膜タンパク質へのダメージの影響を受けない。また、異種類の細胞パターンの同時評価が可能である。発現状態が癌の増殖・分化と密接な関わりがある上皮成長因子受容体(EGFR)について、異種類の細胞について膜タンパク質の発現量評価に成功し、これまでの報告と高い相関性が見られた。
    電気化学測定は細胞表面のセンシングに有効であり、光学測定と組み合わせることで、細胞の内外を明瞭に識別できる。そこで、光ファイバー電極を用いて、GFPの遺伝子と放出型アルカリフォスファターゼ(SEAP)を共発現させたHeLa細胞の測定を行った。HeLa細胞の細胞内に発現したGFPに起因した蛍光と、細胞外に放出されたSEAPの酵素活性に起因した酸化電流を光ファイバー電極により同時に検出することができた。さらに、シアフォース距離制御を行うことで細胞の形状測定と、電気化学測定および蛍光測定の高感度化に成功した。
    接着性の細胞は、細胞-細胞間の相互作用によりmRNAの発現状態が変化するため、選択的かつ迅速な回収技術が求められる。そこで、`中空リング電極を用いて、局所的にパルス電位(40V,10μs)を印加し、単一細胞を破砕・回収し、定量的遺伝子評価(リアルタイムPCR)を行った。基板接着に関与するインテグリンの遺伝子について、単一細胞での遺伝子発現量の定量に成功し、電場破砕による遺伝子への影響がないことを証明した。

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産業財産権 7

  1. リアクタ

    平井 健二, 高橋 康史

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    出願人:国立大学法人北海道大学

    出願番号:特願2021-007115  出願日:2021年1月

    公開番号:特開2021-178311  公開日:2021年11月

    J-GLOBAL

  2. 成膜装置一体型顕微鏡

    高橋 康史, 鯉沼 秀臣, 佐藤 利弘, 松木 伸行

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    出願人:国立大学法人金沢大学

    出願番号:特願2020-093058  出願日:2020年5月

    公開番号:特開2021-188987  公開日:2021年12月

    J-GLOBAL

  3. 走査型プローブ顕微鏡及びその制御方法

    高▼橋 康史

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    出願人:国立大学法人金沢大学

    出願番号:特願2016-188803  出願日:2016年9月

    公開番号:特開2018-054385  公開日:2018年4月

    J-GLOBAL

  4. 走査型電気化学イオンコンダクタンス顕微鏡、その探針及び探針の製造方法。

    高橋 康史, 末永 智一, 珠玖 仁, 村上 有美, 長峯 邦明, アンドリュー・シェヴチャク, ユーリ・コルチェフ

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    出願人:国立大学法人東北大学, インペリアル イノベーションズ リミテッド

    出願番号:特願2009-140602  出願日:2009年6月

    公開番号:特開2010-261923  公開日:2010年11月

    特許番号/登録番号:特許第5467473号  発行日:2014年2月

    J-GLOBAL

  5. 走査型電気化学イオンコンダクタンス顕微鏡測定法、走査型電気化学イオンコンダクタンス顕微鏡、その探針および探針の製造方法

    高橋 康史, 末永 智一, 珠玖 仁, 村上 有美, 長峯 邦明, アンドリュー・シェヴチャク, ユーリ・コルチェフ

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    出願人:国立大学法人東北大学, インペリアル イノベーションズ リミテッド

    出願番号:特願2009-140602  出願日:2009年6月

    公開番号:特開2010-261923  公開日:2010年11月

    J-GLOBAL

  6. 電気化学測定装置

    末永 智一, 林 振宇, 高橋 康史, 梅村 太三, 北川 雄介, 安川 智之, 國方 亮太, 珠玖 仁

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    出願人:国立大学法人東北大学

    出願番号:特願2008-175120  出願日:2008年7月

    公開番号:特開2010-014558  公開日:2010年1月

    特許番号/登録番号:特許第5176235号  発行日:2013年1月

    J-GLOBAL

  7. 電気化学測定装置

    末永 智一, 林 振宇, 高橋 康史, 梅村 太三, 北川 雄介, 安川 智之, 國方 亮太, 珠玖 仁

     詳細を見る

    出願人:国立大学法人東北大学

    出願番号:特願2008-175120  出願日:2008年7月

    公開番号:特開2010-014558  公開日:2010年1月

    J-GLOBAL

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メディア報道 7

  1. ナノ構造光電極の電荷分離機構を実空間で可視化 ~太陽光水分解の材料開発を促進~ インターネットメディア

    Acs Catal 2022, 12 (2), 1201-1208.  2022年1月

  2. 探針型の顕微鏡でチップ内の血管機能を可視化 ~生体模倣システムの新たな計測法を開発~ インターネットメディア

    Adv Healthc Mater 2021, e2101186.  2021年8月

  3. 生きた細胞膜での膜透過性ペプチドの取り込みをナノスケールで可視化 細胞膜で起こる様々な物質のやり取りや反応を直接観察可能に インターネットメディア

    Anal. Chem., 2021, 93 (13), 5383-5393.  2021年3月

  4. スズとグラフェンの界面を利用した二酸化炭素を高効率に還元する新しい触媒を開発 ~二酸化炭素からの化成品合成技術の加速へ~ インターネットメディア

    Acs Catal 2021, 11 (6), 3310-3318.  2021年3月

  5. ナノスケールのpHセンサーを開発し,がん細胞表面のpHイメージングに成功! インターネットメディア

    Nat Commun 2019, 10 (1), 5610.  2019年12月

  6. 水素発生触媒のナノスケールの触媒活性サイトを電気化学的にイメージングすることに成功! ~効率的な触媒開発に貢献~ インターネットメディア

    Angewandte Chemie International Edition 2020, 59 (9), 3601-3608.  2019年12月

  7. 電池材料表面の充放電特性をナノスケールで画像化!~リチウムイオン電池の高機能化に貢献~ インターネットメディア

    Nat Commun 2014, 5, 5450.  2014年11月

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