通知

通知文章2017/01/06

AIST-大阪大学先进光子学和生物传感开放创新实验室 (PhotoBIO-OIL) 在大阪大学成立
-利用先进的光子技术通过生物传感实现高精度的药物发现和诊断技术-

国立产业技术综合研究所[会长:中钵良二](以下简称“AIST”)于2017年1月6日成立“AIST-大阪大学先进光子学和生物传感开放创新实验室;PhotoBIO-OIL”与国立大学法人大阪大学[校长西尾正二郎](以下简称“大阪大学”)合作,在大阪大学吹田校区成立。产业技术研究院开放创新实验室 (OIL)PhotoBIO-OIL是AIST第四次中长期计划(FY2015-FY2031)中提倡的“桥梁建设”的新型研究组织形式,PhotoBIO-OIL是第五个项目。此外,PhotoBIO-OIL 将成为近畿地区成立的第一个组织。


测量生物分子,其数量随着体内和体外发生的各种环境变化而时刻变化生物传感科技是让我们客观地了解生命状态和环境的技术。通过以更高的灵敏度、更快速且无副作用地测量蛋白质和核酸等生物分子,可以获得以前未知的信息并控制生命和环境。药物开发和诊断技术需要新原理的创造和更高的精度,而能够以微创、高精度测量和量化各种生物样品的生物传感技术被认为尤为重要。此外,如果用于测量生物分子的设备的价格下降,则可以在以前无法利用从生物分子获得的信息的情况下使用它。因此,生物传感有望在药物发现、健康管理、药物疗效/毒性评价、环境保护等各个领域得到新的应用,为此需要生物传感技术的进一步创新。

AIST 快速测量核酸和蛋白质生物设备。例如,AIST开发的超高速基因检测系统是微流控芯片为了加速热交换和反应,它具有世界最高的性能,具有与现有PCR方法相同的优异检测灵敏度,但分析速度比传统PCR方法快10倍以上。我们还正在进行高度独特的研究和开发,包括可以排列细胞并向其中引入各种功能性分子的“细胞阵列”,以及可以在细胞内自由移动细胞器和功能性分子聚集体的“光镊子”。

 大阪大学拥有超高速,可以原样观察细胞内的生物分子拉曼显微镜以及由于光的波动性而超出衍射极限的超分辨率光学显微镜。我们还提供利用表面等离子体共振原理的紧凑型超灵敏测量和传感技术,以及利用先进信号处理技术的超紧凑型无线技术。物联网各种杰出的前沿发展包括传感技术的发展纳米光子技术

产业技术研究所和大阪大学最近在大阪大学吹田校区设立了新的产业技术研究所基地(PhotoBIO-OIL),将把大阪大学的纳米光子技术与产业技术研究所的生物器件技术相结合,阐明生物机制,并进行生物传感技术的研究和开发,以实现突破性的药物发现、药物功效和毒性评估、健康状况评估和传染病诊断。此外,PhotoBIO-OIL将与私营企业密切合作,同时推进联合研究,旨在尽快将所取得的成果产业化并社会化。

AIST/大阪大学先进光子学和生物传感开放创新实验室示意图
AIST/大阪大学先进光子学和生物传感开放创新实验室 (PhotoBIO-OIL)


主要研究是用 PhotoBIO-OIL 进行的

1) 创新细胞操作和成像技术的发展
 为了开发高精度的药物发现和诊断技术,必须高度集成自由操纵细胞功能的技术和以微创、实时和长期的方式测量细胞内生物分子的技术。因此,通过结合AIST的细胞操作技术和大阪大学的细胞成像分析技术,我们将能够高精度测量不同分子群对各种刺激的反应,包括肝细胞和神经细胞的反应。

2) 下一代光子生物传感器的开发
 微流控芯片的使用可以有效加快蛋白质和核酸等生物分子的测量速度并降低成本,但也必须实现所有功能的小型化和集成化,包括高灵敏度检测和流体控制。此次,我们将把产业技术研究所的微流控技术与大阪大学利用表面增强拉曼散射光谱和局域表面等离子体共振的紧凑型高灵敏度测量技术相结合,开发紧凑型高性能的核酸和蛋白质检测技术和设备。其结果预计将是满足快速现场诊断需求的生物传感设备的实际应用。

3) 构建用于生物传感的超灵敏物联网平台
 为了生物传感的广泛使用及其广泛的用途,例如大规模环境测量,有必要通过创新的传感器安装技术来降低成本、提高灵敏度并实施物联网。在PhotoBIO-OIL,我们将利用大阪大学的物联网低噪声信号处理技术,使用AIST的电解质测量传感器和大阪大学的有机物质传感器来创建高灵敏度、紧凑的无线原型设备,并验证其性能。预计这项技术将发展成为一种廉价的系统,可以实时远程感知健康状况、环境、食品质量等。


开幕式

 2017年1月6日星期五,我们在大阪大学吹田校区举行了“AIST-大阪大学先进光子学和生物传感开放创新实验室”(PhotoBIO-OIL)的开幕仪式。

 中钵会长致辞并说明成立目的后,大阪大学校长西尾正二郎致欢迎词,来自经济产业省、文部科学省、产业部的嘉宾致贺词,时任校长西尾与中钵会长举行了签字仪式。

 随后,在发表了产学界对实验室的期望的讲座后,被任命为实验室主任的大阪大学田宫英一教授和被任命为副实验室主任的日本产业技术研究所研究主任胁田慎一解释了PhotoBIO-OIL研究的内容和方向。

 当天,众多相关人士出席,表达了对实验室的厚望,揭牌仪式取得了圆满成功。

签约仪式照片
签约仪式
  纪念照片
纪念照

术语解释

◆开放创新实验室(OIL)
该项目是经济产业省于 2016 年启动的“开放创新竞技场”项目的一部分。AIST 以优秀的基础研究为基础,在拥有技术种子的大学和其他机构设立研究基地,大学和 AIST 集中、系统地开展研究,旨在加速技术的实际应用和“桥梁建设”,并加强旨在引导“桥梁建设”的基础研究。迄今为止,2016年4月,与名古屋大学合作成立了产研院/名古屋大学氮化物半导体先进器件开放创新实验室(GaN-OIL),2016年6月成立了产研院/东京大学先进操作数测量技术开放创新实验室(OPERANDO-OIL),同月,与东北大学合作成立了产研院/东北大学开放创新实验室。我们于2016年7月与早稻田大学共同成立了“数学先进材料建模开放创新实验室”(MathAM-OIL)和“AIST-早稻田大学生物系统大数据分析开放创新实验室”(CBBD-OIL)。[返回来源]
◆生物传感
生物体由蛋白质、核酸、糖、脂类等各种生物分子组成,通过测量生物分子及其反应产生的各种物质,我们可以了解生物体的内部和外部状况。测量生物分子和物质的生物传感技术的进步,使得测量在各种情况下难以测量的微量生物成分成为可能,其结果可用于新的疾病诊断方法、健康评估、食品质量控制等。[返回来源]
◆生物设备
使用生物技术的功能设备的总称。例如,生物传感器、微阵列和微流控芯片被广泛使用。[返回来源]
◆微流控芯片
用于分析和反应的基板,具有通过半导体微加工形成的微通道。[返回来源]
◆拉曼显微镜
使用与入射光不同波长的光进行显微观察的装置,受分子振动和旋转的影响。无需添加荧光物质等预先处理即可观察细胞内的生物分子。[返回来源]
◆物联网
通过互联网(物联网)连接事物的系统的缩写。[返回来源]
◆纳米光子技术
与小于可见光波长的空间中光子和物质之间的相互作用有关的科学和技术。传统的光学技术使用物镜将光线聚焦到微观空间,但由于光的波动性,聚焦的大小受到波长的限制。另一方面,纳米光子技术利用表面等离子体共振、非线性光学现象、量子尺寸效应等,将光子限制在100 nm或更小的空间内,并诱发与纳米材料的相互作用,实现超分辨率成像和超灵敏测量/传感。[返回来源]