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藻類毒素発生の早期警報スクリーニング用のグラフェン電気化学的センサの開発

Research Project

Project/Area Number 15F15712
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Modeling and technologies for environmental conservation and remediation
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

古米 弘明  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40173546)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) ZHANG WEI  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2015-10-09 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2017: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2015: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Keywords環境質定量化 / センシング技術 / 藻類毒 / 水道水源 / Microcystin-LR / Electrochemical sensor / Environmental water / Detection
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、富栄養化した湖沼における藍藻類由来の毒素であるミクロシスチン-LR(Microcystin-LR)を対象として、そのモニタリングや定量評価の手法について検討を行った。従来の液クロマトグラフによるMicrocystin-LR検出や定量分析法のような、時間がかかり、高価で、分析技能を要求する方法に代わって、新規なグラフェンフィルム(GF)複合電極バイオセンサを開発した。環境水試料中でのMicrocystin -LRに特異的なモノクローナル抗体のインキュベーション、そして、Microcystin -LRを固定化したGF電極センサの試料へ浸漬という2段階の検出反応を介して、GF電極センサの電気化学インピーダンス測定を介して濃度測定を行うものである。
開発したセンサは、Microcystin-LRの広い濃度範囲、すなわち0.05~100μg/ Lにわたって濃度と電気化学インピーダンスの間に優れた線形相関関係(R2 = 0.99)が得られた。このセンサは、世界保健機関(WHO)のMicrocystin-LR暫定ガイドライン濃度(すなわち1μg/ L)よりもはるかに低い濃度レベルで十分な感度を有しており、Microcystin-LRを特異的に検出することができる。
この感度の良さは、グラフェン膜の大きな活性表面積および高い伝導率によって達成でき、効率的な電荷移動プロセスに起因しているものと考えられる。また、特異性は、Microcystin -LRに特異的なモノクローナル抗体を試料水に十分量を添加してインキュベーションする手順を加えたことによる。センサに結合させたMicrocystinがインキュベーション試料に残存するモノクローナル抗体量に比例して共役的に結合することにより、センサの電気化学インピーダンスの変化として測定する方式である。したがって、環境水中の他の潜在的な干渉物質の影響を受けにくいセンサであり、現場での検出・測定にも応用する可能性を秘めている。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (2 results)

All 2017 Other

All Presentation (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] Developing graphene-based biosensor as an early Microcystin-LR screening tool in water2017

    • Author(s)
      Wei Zhang and Hiroaki Furumai
    • Organizer
      2nd International Conference on Advanced Materials Research and Manufacturing Technologies (AMRMT 2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] JSPS POSTDOCTORAL FELLOW : Dr. Zhang, Wei

    • URL

      http://www.recwet.t.u-tokyo.ac.jp/member/weizhang.html

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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