―132―Cells inside of our brain are communicating via chemicals. It is important to study the in-brain chemistry to advance our fundamental understanding of the brain and accelerate the findings of targeted therapeutics for various neurological or psychiatric disorders. Recently, leveraging the thermal drawing process, we have successfully developed multifunctional fibers, with optical, chemical, electrical, and mechanical functionalities within a thin strand of fiber. In the year of 2021, we further expanded fiber functionality with in vivo electrochemical sensing and actuation modalities. Particularly, we developed miniature pH imaging devices via the combination of multifunctional fibers with field-effect chemical sensors, which have been shown possible to visualize subtle pH changes in the deep brain region – hippocampus in rats [1]. In addition, together with Professor Kumi Inoue and student Tomoki Iwama from our university, we succeeded in using our thermally drawn multi‐electrode fibers for bipolar electrochemistry and showed the proof-of-concept study of the magnified electrochemical imaging via the tapered fibers [2]. Moreover, recently we coupled synthetic oligonucleotide receptors (aptamers) on the carbon-enhanced microelectronic fibers, which can monitor the neurochemicals with high sensitivity, specificity, and spatiotemporal resolution (manuscript submitted). Finally, not limited to sensing modalities, we recently succeeded in incorporating mechanical actuation within fibers, which enables fiber movement guided by sensing feedback (patent filed). RReeffeerreenncceess [1]Y. Guo* et al, Biosensors and Bioelectronics, 174(2021), 112870.[2]T. Iwama, Y. Guo et al., Advanced Material Technologies, 2101066 (2021), 472-489.Yuanyuan Guo (Device and Technology/Bioelectronics and biosensing) 佐藤佑介（新領域創成研究部／デバイス・テクノロジー領域） 配列設計DNAの階層的自己集合による高次構造形成 FFlleexxiibbllee ppoollyymmeerr ffiibbeerr--bbaasseedd iinn vviivvoo bbiioocchheemmiiccaall sseennssiinngg aanndd aaccttuuaattiioonn細胞は，ナノスケールから数十マイクロメートルにわたり，分子の階層的な自己集合による高次構造の形成で成り立っている．このようなモノづくりに取り組むことは，分子システム構築のための方法論の確立といった観点において工学的に重要な課題である[1]．今年度は，細胞膜のような筐体構造に着目し，数ナノメートルサイズのDNAから数十マイクロメートルの中空カプセル構造を構築することを試みた[2]． 油中水滴を自己集合のための鋳型として活用することで，DNAマイクロカプセルの形成に成功した．また，配列設計DNAの側方相分離により，カプセル表面に様々なパターンが形成され，形成パターンを制御可能なことを実証した．さらに，カプセルを酵素で分解するなどの応用例を示した． 本研究で構築したDNAマイクロカプセルは，人工細胞や分子ロボットのための新しい筐体になりうるものであり，カプセルサイズの制御により新規人工細胞小器官開発の足掛かりとなることが期待できる． 参考文献 [1] Yusuke Sato, Yuki Suzuki, Biophysics and Physicobiology 18, 116-126 (2021) [2] Yusuke Sato, Masahiro Takinoue, JACS Au 2, 159-168 (2022)
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