日本東北大學COI東北基地的特別研究員岩間智紀、前助教郭媛和副教授井上久美副等人組成的研究團隊利用熱拉製伸法，在世界上首次成功量產了「雙極電化學顯微鏡」（BEM）的電極元件。熱拉製伸法是對熱可塑性材料施加熱量和張力，量產任意截面設計的纖維的方法。另外，還利用該方法成功製作了錐形BEM電極元件，併成功驗證了將小區域作爲大幅等比增大的光學影像視覺化的等比增大成像原理。
用熱拉製伸法制作錐形電極元件的示意圖（圖片：東北大學提供）
實施生物分子視覺化的顯微鏡技術可以幫助人們瞭解生命現象，有助於明確疾病的機制並開發冶癒方法。近年來開發的BEM能利用高密度的電極基底層和燈火信號高解析度使分子的濃度分佈視覺化，但目前尚未確立穩定量產顯微鏡電極基底層的方法，這一直是基礎研究和實際應用中的一個瓶頸。
研究團隊的目標是確立有助於加速BEM的研究開發和實用化的BEM電極元件的量產方法。因此着眼於熱拉製伸法，向熱可塑性材料施加熱量和張力將其拉伸並製作任意截面的電極纖維。透過拉伸内部含104個碳電極材料的模具，可以製作纖維狀的BEM電極元件。其原理與金太郎糖相同，一次可以製作數百米長的纖維，透過在任意點切斷，能回收2萬多個BEM電極元件。此外，透過對製作的電極元件再次進行熱拉製伸，還成功製作出了史無前例的錐形BEM電極元件。
圖2：利用熱拉製伸法制作的電極纖維。a是相同形狀的纖維，b是製作的BEM電極元件纖維的截面，c是作爲BEM電極元件使用時觀察到的燈火信號
由此，成功地獲得了將錐形小區域内的分子濃度大幅等比增大（等比增大倍數爲4.7倍）的發光影像。
井上副教授表示：「實施生物分子的動態視覺化技術在生命科學、醫學和藥學等廣泛領域都存在需求。現在已經可以利用熱拉製伸法制作約含100個碳電極的纖維，爲BEM電極基底層的量產化指明瞭道路。今後，透過提高電極的密度，BEM有望加速生命科學研究的生物分子成像技術。」
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
