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Single bacterial cell detection based on optical antenna formation using molecularly imprinted hybrid

Research Project

Project/Area Number 16H04137
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Functional solid state chemistry
Research InstitutionOsaka Prefecture University

Principal Investigator

Shiigi Hiroshi  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70335769)

Research Collaborator Nagaoka Tsutomu  
Nishino Tomoaki  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2016: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Keywords分子インプリンティング / 形状記憶 / 単一細胞検出 / 光アンテナ / バイオ分析 / ナノ構造体 / 暗視野顕微鏡 / 電気化学 / 人工抗体 / 光散乱 / 単一細胞 / 腸管出血性大腸菌 / 電気化学センサ / 細胞インプリンティング / 温度感応性ポリマー / 分子鋳型 / 細菌鋳型 / 金属ナノ粒子集合体 / カプセル化 / 単一細菌
Outline of Final Research Achievements

Nanometer-sized composite particles, which consisted of gold nanoparticles encapsulated by an N-isopropylacrylamide copolymer, were successfully synthesized using a one-step process. Shape complementary cavities of the O157-antigen were formed on the composite utilizing temperature-dependent affinity changes of the copolymer. The composite bound to enterohemorrhagic Escherichia coli O157 at 298 K and enhanced light-scattering intensity of the cell due to the optical properties of the gold nanoparticles. Moreover, the composite showed excellent selectivity (>15) against other types of E. coli such as O26 and O Rough. Recognition of the O157-antigen ceased upon heating to 313 K, but was restored upon cooling to 298 K. The binding ability of the composite could be switched reversibly. This technique is applicable not only for the detection of a target bacterium but also for an identification of new bacterial threats by the simple formation of the specific antigen-imprinted composite.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発したハイブリッドは分子鋳型に対応する化学構造と自発結合して細菌表面で光アンテナとして機能するため,微量細菌をワンステップで標識できる。したがって,集団食中毒が発生した際,‘その場’で‘即座’に危害要因を特定でき,早期の段階で被害拡散の抑制が達成できる。他の危害要因として考えられる細菌やウイルスなどへの展開が可能であるだけでなく,エボラ出血熱や新型インフルエンザなど,新たに生じる微生物脅威への迅速な対応が容易である特色を持つ。したがって,様々な危害要因の早期発見に基づいた被害拡散と社会混乱の抑制が期待されるなど,社会的に意義のある研究である。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (175 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (28 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Peer Reviewed: 21 results,  Open Access: 16 results,  Acknowledgement Compliant: 9 results) Presentation (141 results) (of which Int'l Joint Research: 17 results,  Invited: 11 results) Remarks (4 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Evaluation of Surface Structure of <i>Escherichia coli</i> Using Polypyrrole Matrix2019

    • Author(s)
      D. Q. Ngyuen, X. Shan, M. Saito, K. Iwamoto, Z, Chen, H. Shiigi
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 35 Issue: 7 Pages: 763-767

    • DOI

      10.2116/analsci.19P068

    • NAID

      130007676975

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • Year and Date
      2019-07-10
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      Volume: 35 Issue: 3 Pages: 235-236

    • DOI

      10.2116/analsci.highlights1903

    • NAID

      130007608420

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • Year and Date
      2019-03-10
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    • Journal Title

      ChemNanoMat

      Volume: - Issue: 5 Pages: 581-585

    • DOI

      10.1002/cnma.201800643

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      130006682662

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      Volume: 90 Issue: 6 Pages: 4098-4103

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.7b05439

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      10.5189/revpolarography.63.67

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      130007360393

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      130006777386

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      Volume: 32 Issue: 3 Pages: 281-285

    • DOI

      10.2116/analsci.32.281

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      130005131625

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      Volume: 32 Issue: 3 Pages: 301-305

    • DOI

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      130005131634

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      Volume: 62 Issue: 1 Pages: 17-24

    • DOI

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    • NAID

      130005150789

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      0034-6691, 1884-7692
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      Volume: 84 Issue: 5 Pages: 334-337

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.84.334

    • NAID

      130005150423

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
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      Volume: 163 Issue: 10 Pages: G166-G172

    • DOI

      10.1149/2.1251610jes

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    • Organizer
      第77回日本分析化学討論会
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    • Organizer
      JPCA2017 アカデミックプラザ
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      石木健吾,岡田和也 椎木 弘,長岡 勉
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      第6回 JACI/GSCシンポジウム
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      木下隆将,Nguyen Quang Dung,椎木 弘,長岡 勉
    • Organizer
      第6回 JACI/GSCシンポジウム
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      椎木 弘
    • Organizer
      平成29年度生体界面研究会
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      齊藤真希,富山智大,椎木 弘,長岡 勉
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会関西ブロック第12回若手研究発表会
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      富山智大,Le Quynh Dung,椎木 弘,長岡 勉
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      日本バイオマテリアル学会関西ブロック第12回若手研究発表会
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      木下隆将,Nguyen Quang Dung,椎木 弘,長岡 勉
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      日本バイオマテリアル学会関西ブロック第12回若手研究発表会
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      富山智大,齊藤真希,椎木 弘,長岡 勉
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      日本分析化学会第66年会
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      富山智大,齊藤真希,石木健吾,椎木 弘,長岡 勉
    • Organizer
      日本分析化学会第66年会
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  • [Presentation] Shewanella oneidensisによる金属ナノ粒子生成過程の追跡2017

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      石木健吾,椎木 弘,長岡 勉
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      日本分析化学会第66年会
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  • [Presentation] Shewanella oneidensisによる金属イオン還元機構の解析2017

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      石木健吾,椎木 弘,長岡 勉
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      日本分析化学会第66年会
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      Dung Quang Nguyen,木下隆将,中西聖嗣, 椎木 弘,長岡 勉
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      日本分析化学会第66年会
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      Dung Quang Nguyen,木下隆将,中西聖嗣, 椎木 弘,長岡 勉
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      日本分析化学会第66年会
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      木下隆将,Nguyen Quang Dung,椎木 弘,長岡 勉
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      日本分析化学会第66年会
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      椎木 弘,木下隆将,Nguyen Quang Dung,長岡 勉
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      富山智大,椎木 弘,長岡 勉
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      新領域創成研究会2017
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      齊藤真希,椎木 弘,長岡 勉
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      新領域創成研究会2017
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      齊藤真希,富山智大,石木健吾,椎木 弘,長岡 勉
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      石木健吾,岡田和也,椎木 弘,長岡 勉
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      渡邊大輔,木下隆将,D. Q. Nguyen,椎木 弘,長岡 勉
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      第3回関西電気化学研究会
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      大阪府立大学,堺
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      2016-12-10
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      第3回関西電気化学研究会
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      大阪府立大学,堺
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      2016-12-10
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    • Organizer
      第3回関西電気化学研究会
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      大阪府立大学,堺
    • Year and Date
      2016-12-10
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      村上智香,寺部政大,椎木 弘,長岡 勉,
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      第3回関西電気化学研究会
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      大阪府立大学,堺
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      2016-12-10
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    • Organizer
      第3回関西電気化学研究会
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      大阪府立大学,堺
    • Year and Date
      2016-12-10
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      X. Shan, T. Yamauchi, S. Hosoi, K. Ogawa, H. Shiigi, T. Nagaoka
    • Organizer
      第3回関西電気化学研究会
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      大阪府立大学,堺
    • Year and Date
      2016-12-10
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    • Organizer
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      コンベンションセンター,チェンマイ,タイ
    • Year and Date
      2016-12-08
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      T. Kinoshita, D. Q. Nguyen, H. Shiigi*, T. Nagaoka
    • Organizer
      Asianalysis XIII
    • Place of Presentation
      コンベンションセンター,チェンマイ,タイ
    • Year and Date
      2016-12-08
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  • [Presentation] 金属ナノ粒子をならべて薄膜をつくる2016

    • Author(s)
      椎木 弘,長岡 勉
    • Organizer
      ニューテクノフェア2016
    • Place of Presentation
      創造館,大阪
    • Year and Date
      2016-12-06
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    • Invited
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      X. Shan, T. Yamauchi, S. Hosoi, K. Ogawa, H. Shiigi, T. Nagaoka
    • Organizer
      第62回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
    • Place of Presentation
      宮古島公民館,宮古島
    • Year and Date
      2016-11-19
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      D. Nguyen, T. Kinoshita, H. Shiigi, T. Nagaoka
    • Organizer
      第62回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
    • Place of Presentation
      宮古島公民館,宮古島
    • Year and Date
      2016-11-19
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      木下隆将, Nguyen Quang Dung, 初岡 優, 椎木 弘, 長岡 勉
    • Organizer
      第62回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
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      宮古島公民館,宮古島
    • Year and Date
      2016-11-19
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      小川歌穂, 森下 綾, 椎木 弘, 長岡 勉
    • Organizer
      フローインジェクション分析講演会
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      同志社,京都
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      2016-11-05
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      細井砂太朗, Xueling Shan, 椎木 弘, 長岡 勉
    • Organizer
      フローインジェクション分析講演会
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      同志社,京都
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      2016-11-05
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    • Organizer
      フローインジェクション分析講演会
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      同志社,京都
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      2016-11-05
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    • Organizer
      フローインジェクション分析講演会
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      同志社,京都
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      2016-11-05
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      Xueling Shan, 細井砂太朗, 寺部政大, 椎木 弘, 長岡 勉
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      フローインジェクション分析講演会
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      同志社,京都
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      フローインジェクション分析講演会
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      同志社,京都
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      2016-11-05
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      木下隆将, Nguyen Quang Dung, 椎木 弘,長岡 勉
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      フローインジェクション分析講演会
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      同志社,京都
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      2016-11-05
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      木下隆将, Nguyen Quang Dung, 椎木 弘,長岡 勉
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      新領域創成研究会2016
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      物質材料研究機構,つくば
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      2016-09-20
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      森下 綾, 石木健吾, 椎木 弘, 長岡 勉
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      2016-09-14
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      木下隆将, Nguyen Quang Dung, 椎木 弘, 長岡 勉
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      日本分析化学会第65年会
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      2016-09-14
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      日本分析化学会第65年会
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      北海道大学,札幌
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      2016-09-14
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      単 学凌, 寺部政大, 山本陽二郎, 椎木 弘, 長岡 勉
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      日本分析化学会第65年会
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      北海道大学,札幌
    • Year and Date
      2016-09-14
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      木下隆将, Nguyen Quang Dung, 椎木 弘, 長岡 勉
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      日本分析化学会第65年会
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      北海道大学,札幌
    • Year and Date
      2016-09-14
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    • Inventor(s)
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    • Industrial Property Rights Holder
      長岡 勉, 椎木 弘, 山本陽二郎
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2018
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    • Inventor(s)
      長岡 勉, 椎木 弘,ら
    • Industrial Property Rights Holder
      長岡 勉, 椎木 弘,ら
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2017
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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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