日本东北大学COI东北基地的特别研究员岩间智纪、前助教郭媛和副教授井上久美副等人组成的研究团队利用热拉伸法，在世界上首次成功量产了“双极电化学显微镜”（BEM）的电极元件。热拉伸法是对热可塑性材料施加热量和张力，量产任意截面设计的纤维的方法。另外，还利用该方法成功制作了锥形BEM电极元件，并成功验证了将小区域作为大幅放大的光学图像可视化的放大成像原理。
用热拉伸法制作锥形电极元件的示意图（图片：东北大学提供）
实现生物分子可视化的显微镜技术可以帮助人们了解生命现象，有助于明确疾病的机理并开发治疗方法。近年来开发的BEM能利用高密度的电极基板和光信号高分辨率使分子的浓度分布可视化，但目前尚未确立稳定量产显微镜电极基板的方法，这一直是基础研究和实际应用中的一个瓶颈。
研究团队的目标是确立有助于加速BEM的研究开发和实用化的BEM电极元件的量产方法。因此着眼于热拉伸法，向热可塑性材料施加热量和张力将其拉伸并制作任意截面的电极纤维。通过拉伸内部含104个碳电极材料的模具，可以制作纤维状的BEM电极元件。其原理与金太郎糖相同，一次可以制作数百米长的纤维，通过在任意点切断，能回收2万多个BEM电极元件。此外，通过对制作的电极元件再次进行热拉伸，还成功制作出了史无前例的锥形BEM电极元件。
图2：利用热拉伸法制作的电极纤维。a是相同形状的纤维，b是制作的BEM电极元件纤维的截面，c是作为BEM电极元件使用时观察到的光信号
由此，成功地获得了将锥形小区域内的分子浓度大幅放大（放大倍数为4.7倍）的发光图像。
井上副教授表示：“实现生物分子的动态可视化技术在生命科学、医学和药学等广泛领域都存在需求。现在已经可以利用热拉伸法制作约含100个碳电极的纤维，为BEM电极基板的量产化指明了道路。今后，通过提高电极的密度，BEM有望加速生命科学研究的生物分子成像技术。”
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
