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生体分子を集積化した高性能解析系の開発

Research Project

Project/Area Number 15790030
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Physical pharmacy
Research InstitutionUniversity of Shizuoka

Principal Investigator

加藤 大  静岡県立大学, 薬学部, 講師 (30332943)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Fiscal Year 2003: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Keywordsマイクロチップ / 生体分子 / キャピラリー電気クロマトグラフィー / ゾル-ゲル反応 / ハイスループット解析 / プロテオーム解析 / 酵素反応 / 分子認識 / ゾルーゲル反応 / ハイスループットスクリーニング / モノリス構造 / ナノ構造
Research Abstract

マイクロチップや細管という微小領域の一部に生体由来の機能性物質を固定化し、その機能を利用することで優れた解析用素子を作製した。物質の固定には、高含水ゲルやリン脂質と類似した構造を有する高分子を用いた。このように生体内と類似した環境で生体物質を固定化することで、固定化された生体物資はその機能を持続的に発現した。また微小領域に固定化し、繰り返し利用が可能であることから、固定化に必要な生体物質は、汎用されている手法と比較して数100分の1以下と、極めて微量であった。
この固定化法を利用してタンパク質の消化酵素であるペプシンを固定化し、タンパク質試料の消化と分離を細管内で行い、生成したペプチド断片をオンラインで質量分析装置に導入し検出することで、タンパク質の同定が行える解析系を構築した。また薬物代謝酵素を含むラット肝臓ミクロソームを固定化した細管に、薬物と代謝阻害薬を同時に注入することで、薬物の阻害活性を簡便に測定できることを明らかとした。
またこれら解析法の開発に並行して、より生体物質の固定化に適した高含水ゲルの開発を行った。従来から使用していたアルコキシシランに加えて、天然由来の高分子であるキトサンやゼラチンを添加した高含水ゲルを調製し、固定化した生体物質の安定性を評価した。その結果、微量のゼラチンを添加することで、固定化した血清アルブミンのアミノ酸に対する親和性が増加すること明らかとなり、今後はゼラチンを添加した高含水ゲルを他の生体物質の固定化に利用していく予定である。

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (6 results) Publications (6 results)

  • [Journal Article] Monolithic bioreactor immobilizing trypsin for high-throughput analysis2005

    • Author(s)
      M.Kato, K.Inuzuka, K.Sakai-Kato, T.Toyo'oka
    • Journal Title

      Anal.Chem. 77

      Pages: 1813-1818

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] An Enzyme-immobilization Method for Integration of Biofunctions on a Microchip using a Water-soluble Amphiphilic Phospholipid Polymer Having a Reacting Group2004

    • Author(s)
      K.Sakai-Kato, M.Kato, K.Ishihara, T.Toyo'oka
    • Journal Title

      Lab Chip 4

      Pages: 4-6

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Integration of On-line Protein Digestion, Peptide Separation, and Protein Identification using Pepsin-Coated Photopolymerized Sol-Gel Columns and Capillary Electrophoresis/Mass Spectrometry2004

    • Author(s)
      M.Kato, K.Sakai-Kato, H.-M.Jin, K.Kubota, H.Miyano, T.Toyo'oka, M.T.Dulay, R.N.Zare
    • Journal Title

      Anal.Chem. 76

      Pages: 1896-1902

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Screening of inhibitors of uridine diphosphate glucuronosyltransferase using miniaturized on-line drug-metabolism system2004

    • Author(s)
      K.Sakai-Kato, M.Kato, K.Ishihara, T.Toyo'oka
    • Journal Title

      J.Chromatogr.A 1051

      Pages: 261-266

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Starch derivatives as dynamic coating additives for analysis of amino acids and peptides using poly(methyl methacrylate) microfluidic devices2004

    • Author(s)
      M.Kato, Y.Gyoten, K.Sakai-Kato, T.Nakajima, T.Toyo'oka
    • Journal Title

      Anal.Chem. 76

      Pages: 6792-6796

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Silica Sol-gel/Organic Hybrid Material for Protein Encapsulated Column of Capillary Electrochromatography2004

    • Author(s)
      M.Kato, H.Saruwatari, K.Sakai-Kato, T.Toyo'oka
    • Journal Title

      J.Chromatogr.A 1044

      Pages: 267-270

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] K.Sakai-Kato, M.Kato, T.Toyo'oka: "Creation of an on-chip enzyme reactor by encapsulating trypsin In sol-gel on a plastic microchip"Anal.Chem.. 75. 388-393 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] M.Kato, N.Matsumoto, K.Sakai-Kato, T.Toyo'oka: "Investigation of chromatographic performances and binding characteristics of BSA-encapsulated capillary column prepared by the sol-gel method"J.Pharm.Biomed.Anal.. 30. 1845-1850 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] K.Sakai-Kato, M.Kato, H.Nakakuki, T.Toyo'oka: "Investigation of structure and enantioselectivity of BSA-encapsulated sol-gel columns for capillary electrochromatography"J.Pharm.Biomed.Anal.. 31. 299-309 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] M.Kato, H.-M.Jin, K.Sakai-Kato, T.Toyo'oka, M.T.Dulay, R.N.Zare: "Determination of glutamine and serine in rat cerebrospinal fluid using capillary electrochromatography with a modified photopolymerized sol-gel monolithic column"J.Chromatogr.A. 1014. 209-215 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] M.Kato, Y.Gyoten, K.Sakai-Kato, T.Toyo'oka: "Rapid analysis of amino acids in Japanese green tea by microchip electrophoresis using plastic microchip and fluorescence detection"J.Chromatogr.A. 1013. 183-189 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] S.Oguri, H.Tanagaki, M.Hamaya, M.Kato, T.Toyo'oka: "On-line preconcentration prior to oncolumn derivatization monolith ODS capillary electrochromatography for the determination of biogenic amines"Anal.Chem.. 75. 5240-5245 (2003)

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      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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