日本の女性研究者

化学

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平野 愛弓

 
アバター
研究者氏名平野 愛弓
 
ヒラノ アユミ
eメールahiranobme.tohoku.ac.jp
URLhttp://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/9ad9c084114a3140eb448b4045245cc8.html
所属東北大学
部署材料科学高等研究所 ソフトマテリアル
職名教授
学位博士(理学)(東京大学)
その他の所属東北大学

研究キーワード

 
人工細胞膜 , ナノ構造 , 神経情報伝達

研究分野

 
  • 物理学 / 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理 / 
  • 複合化学 / 分析化学 / 

経歴

 
2016年10月
 - 
現在
東北大学電気通信研究所
 
2016年10月
 - 
現在
東北大学原子分子材料科学高等研究機構
 
2008年4月
   
 
東北大学大学院医工学研究科
 
2006年10月
   
 
東北大学電気通信研究所
 
2003年9月
   
 
英国 国立医学研究所
 

学歴

 
 
 - 
1998年3月
東京大学 化学研究科 
 
 
 - 
1993年3月
東京大学 理学部 
 

委員歴

 
2017年5月
 - 
現在
表面科学会 ソフトナノテクノロジー部会  部会長
 
2013年5月
 - 
現在
JST  さきがけ、CREST領域アドバイザー
 
2012年3月
 - 
現在
日本分析化学会  ぶんせき誌編集委員
 
2007年4月
 - 
現在
日本分析化学会東北支部  在仙幹事
 
2013年5月
 - 
2017年4月
表面科学会 ソフトナノテクノロジー部会  副部会長
 

受賞

 
2005年9月
日本分析化学会 2005年度日本分析化学会奨励賞
 
2015年11月
石田實記念財団 平成27年度石田實記念財団研究奨励賞
 
2015年11月
東北大学電気通信研究所 平成27年度RIEC Award 東北大学研究者賞
 
2015年3月
日本分析化学会東北支部 2. 2014年度東北分析化学賞
 

論文

 
Mechanically stable solvent-free lipid bilayers in nano- and micro-tapered apertures for reconstitution of cell-free synthesized hERG channels
D. Tadaki, D. Yamaura, S. Araki, M. Yoshida, K. Arata, T. Ohori, K. Ishibashi, M. Kato, T. Ma, R. Miyata, Y. Tozawa, H. Yamamoto, M. Niwano A. Hirano-Iwata
Sci. Rep.   7 17736   2017年12月   [査読有り]
Reconstitution of Human Ion Channels into Solvent-Free Lipid Bilayers Enhanced by Centrifugal Forces
A. Hirano-Iwata, Y. Ishinari, M. Yoshida, S. Araki, D. Tadaki, R. Miyata, K. Ishibashi, H. Yamamoto, Y. Kimura, and M. Niwano
Biophysical Journal      2016年5月   [査読有り]
Reconstitution of Human Ether-a-go-go-Related Gene Channels in Microfabricated Silicon Chips
Azusa Oshima, Ayumi Hirano-Iwata, Hideki Mozumi, Yutaka Ishinari, Yasuo Kimura, and Michio Niwano
Analytical Chemistry   85(9) 4363-4369   2013年5月   [査読有り]
Free-Standing Lipid Bilayers in Silicon Chips-Membrane Stabilization Based on Microfabricated Apertures with a Nanometer-Scale Smoothness
Ayumi Hirano-Iwata, Kouji Aoto, Azusa Oshima, Tasuku Taira, Ryo-taro Yamaguchi, Yasuo Kimura, and Michio Niwano
Langmuir   26(3) 1949-1952   2010年2月   [査読有り]
An electrically resistive sheet of glial cells for amplifying signals of neuronal extracellular recordings
R. Matsumura, H. Yamamoto, M. Niwano, and A. Hirano-Iwata
Appl. Phys. Lett.      2016年1月   [査読有り]

Misc

 
Micro- and Nano-Technologies for Lipid Bilayer-Based Ion-Channel Functional Assay
Ayumi Hirano-Iwata, Yutaka Ishinari, Hideaki Yamamoto, and Michio Niwano
Chemistry-An Asian Journal   10 1266-1274   2015年
Stable Lipid Bilayers Based on Micro- and Nano-Fabrication as a Platform for Recording Ion-Channel Activities
Ayumi HIRANO-IWATA,Azusa OSHIMA, Hideki MOZUMI, Yasuo KIMURA, and Michio NIWANO
Analytical Sciences   28(11) 1049-1057   2012年11月
シリコン微細加工で創るイオンチャネルチップ
平野愛弓,石成 裕,木村康男,庭野道夫
表面科学      2014年
ナノ・マイクロ加工に基づく人工細胞膜センサの研究
平野愛弓,大嶋 梓,木村康男,庭野道夫
応用物理      2012年2月
Mechanically Stable Free-Standing Bilayer Lipid Membranes in Microfabricated Silicon Chips
Azusa Oshima and Ayumi Hirano-Iwata and Yasuo Kimura and Michio Niwano
Materials Research Society Symposium Proceedings   1415(mrsf11-1415) ii03-ii08   2012年1月

書籍等出版物

 
Advances in Planar Lipid Bilayers and Liposomes Vol.11
Ayumi Hirano-Iwata, Azusa Oshima, Yasuo Kimura, Michio Niwano (担当:共著)
2010年10月   
ブルーバックス「すごいぞ!身の回りの表面科学」
平野愛弓 (担当:共著, 範囲:第3章Q24, p.93-95,Q26, p.99-102)
2015年10月   
Advances in Planar Lipid Bilayers and Liposomes Vol.1
M. Sugawara, A. Hirano (担当:共著, 範囲:第8章 (Design and Application of Planar Bilayer Lipid Membranes Containing Biological Ion Channels for Chemical Sensing)221-245)
Elsevier   2005年   
先端の分析法~理工学からナノ・バイオまで
菅原正雄,平野愛弓 (担当:共著, 範囲:第3章第8節 (膜/ミセル))
エヌ・ティー・エス   2004年   
Affinity Biosensors, Techniques and Protocols
M. Sugawara, A. Hirano, Y. Umezawa (担当:共著, 範囲:Isolated Receptor Biosensors Based on Bilayer Lipid Membranes (209-222頁)を担当)
Humana Press   1998年   

講演・口頭発表等

 
Reconstitution of Ion Channel Functions in Micro-fabricated Silicon Chips
Joint Symposium of Sendai Symposium on Analytical Sciences 2015 and Tohoku Univ. –IMEC Seminar 2015   2015年11月23日   
シリコン微細加工で創る脂質二分子膜イオンチャネルチップ
第62回応用物理学会春季学術講演会   2015年3月11日   
半導体微細加工に基づく脂質二分子膜イオンチャネルチップ
神奈川R&D推進協議会イノベーション研究部会技術討論会   2015年6月1日   
半導体微細加工で創る脂質二分子膜イオンチャネルチップ
物性研・短期研究会「反応と輸送」   2015年6月24日   
微細加工シリコン基板を用いたイオンチャネル機能の再構成
電子情報通信学会ソサイエティー大会   2015年9月8日   

所属学協会

 
日本分析化学会 , 日本化学会 , 応用物理学会 , 日本表面科学会 , American Chemical Society

社会貢献活動

 
私立女子学院高等学校 「卒業生の話を聞く会」
【その他】  2014年1月9日
高1を対象の「卒業生の話を聞く会」で理系に進んだ卒業としてキャリア形成や、大学での研究内容について、わかりやすく解説した。
福島県立会津学鳳高等学校 出前授業
【その他】  2013年10月11日
バイオセンサをはじめとする医工学の最先端の研究について、高校生にわかりやすく解説することを通じて、工学の魅力、楽しさを啓発する。
群馬県立高崎女子高等学校 出前授業
【その他】  2012年11月29日
大学模擬授業を行い、女子高生の理数系教育プログラムに役立てる
宮城県立宮城第一高校学校 出前授業
【その他】  2012年11月1日
宮城県立宮城第一高校学校が主催する大学学部紹介「ミヤイチキャンパス」における学部紹介および模擬授業
群馬県立高崎高等学校 出前授業
【その他】  2010年10月15日
群馬県立高崎高校主催 大学教員による出張授業

その他

 
2014年10月   CREST「超絶縁性脂質二分子膜に基づくイオン・電子ナノチャネルの創成」
本研究では,細胞膜の基本構造となる脂質二分子膜の特徴の(1)ナノ絶縁性の流動膜であることや,(2)脂質分子の自己集合により容易に形成できることに着目し,脂質二分子膜内でのイオンおよび電子ナノチャネルの創成を目指します.チャネル形成材料としてイオンチャネルタンパク質や金属ナノ粒子,半導体ナノ粒子等を膜内に包埋することにより,脂質二分子膜中にイオンや電子が縦方向および横方向に通過できるようなナノチャネルを創成し,水溶液中で動作する高感度な種々の化学・物理センサの構築を行います.
2009年10月   さきがけ「ナノ形状設計に基づく人工神経細胞膜センサーの創製と機能発現」
生体の自己組織化薄膜である脂質二分子膜を半導体加工技術と融合し,そこに脳組織より抽出した神経伝達物質レセプターチャネルを組込むことにより,人工神経細胞膜センサーを創製する.従来の人工細胞膜はその機械的強度に問題があり,バイオセンサー開発の障害となってきた.本研究では,nmスケールで形状を制御した微細孔をトップダウン技術により作製し,その中で脂質分子の自己集合プロセスによって二分子膜を形成することにより,人工膜系最大の問題であった機械的脆弱性の問題を解決する.さらに,その膜中にレセプターチャネルを埋め込むことにより,人工的にシナプス後膜構造を構築し,脳内計測を目指したプローブ型センサーの開発や高効率薬物スクリーニング法のためのイオンチャネルアレイを構築する.また,実際の神経細胞とのシナプスを形成することにより,神経前膜機能を評価する人工後膜デバイスとしての応用についても検討する.ナノ構造と人工神経細胞膜とを融合した本デバイスは,脳機能解析のみならず,神経細胞と集積回路の接合部としての応用可能性ももつため,様々な分野での発展が期待される次世代ナノバイオデバイスとなる.
2013年4月   人工脂質二分子膜に基づくhERGチャネルアレイの構築とhigh throughput副作用評価チップへの応用
平成21年,厚生労働省は,全候補薬品に対し,心筋のhERGチャネルに対する安全性をin vitroでのチャネル電流側定によって評価することを義務付けた.このチャネルは薬物に非常に敏感で,死亡例を含む重篤な副作用を数多く引き起こしたからである.このような背景を受け,現在,イオンチャネルに対する高効率な薬物スクリーニング系への重要が高まっている.人工脂質二分子膜は,薬物スクリーニング系のプラットフォームとして期待が高いが,機械的強度が極めて低く,その発展の障害となっていた.我々は最近,ナノ構造体や半導体加工技術と脂質二分子膜形成の融合により,機械的強度の高い脂質二分子膜の構築に成功した.さらに作製したチップを低誘電率の絶縁材料で被覆することにより,電気特性の問題(ノイズ電流および過渡応答特性)を解決した.次の段階としては,この安定化脂質二分子膜にイオンチャネルを組込み,薬物スクリーニングのためのイオンチャネルチップへと展開することであるが,安定な脂質二分子膜ではチャネルの組込確率が低いという新たな課題に直面している.そこで,本研究では,安定化人工脂質二分子膜へのイオンチャネルの効率的組込法について検討し,これに基づいて,チャネル包埋二分子膜をアレイ状に並べたイオンチャネルチップを,hERGチャネルを対象に構築する.hERGチャネルアレイに基づく新薬開発のための新規な副作用評価ツールとして提案する.
2012年10月   安定化人工脂質二分子膜へのイオンチャネル包埋過程に関する基礎研究
イオンチャネルは創薬における主要ターゲットの一種であり,イオンチャネルの薬物応答を高効率に評価する方法の開発が望まれている.細胞膜構造を模した人工平面脂質二分子膜にイオンチャネルを包埋した再構成系は,化学的制御系においてチャネルへの薬物作用が評価できる特徴をもつ.本研究では,申請者が最近報告した安定化人工脂質二分子膜に効率良く生体イオンチャネルを包埋するための化学的および物理的手法の検討を行い,イオンチャネル包埋脂質二分子膜センサーを構築するための基礎とすることを目的としている.イオンチャネルはリポソームに包埋された状態で抽出されるため,イオンチャネルの包埋促進のためには,リポソームの二分子膜中への膜融合を促進する必要がある.そこで本研究では,膜融合促進ペプチドや誘電泳動などを用いて一過性の化学的および物理的摂動を二分子膜に与えることにより膜融合の促進について検討し,安定性の高い膜ならではのタンパク質組み込み法を提案する.
2008年4月   ナノポーラス構造を用いた平面脂質二分子膜の安定化とそのイオンチャンネルセンサーへの応用
平面脂質二分子膜中にレセプターイオンチャンネル蛋白質を包埋したイオンチャンネルセンサーは,神経伝達物質を高感度かつ高選択的に検出できるセンサーとして重要である.しかし,イオンチャンネル蛋白質がその機能を発現できる唯一のマトリクスである脂質二分子膜は,物理的に脆弱であり,イオンチャンネルセンサーの一般化への障害となってきた.本研究では, ポーラスシリコンやポーラスアルミナを用い,ナノメートルスケールの孔の中に平面脂質二分子膜を作成することにより,安定な脂質二分子膜の作成法を開発する.さらに,安定化された脂質二分子膜中に,ラット脳等より抽出・精製したレセプターチャンネル蛋白質を包埋することにより,物理的安定性と高感度・高選択性を兼ね備えたイオンチャンネルセンサーを開発する.