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Development of in vivo biosensing system based on diamond electrodes

Research Project

Project/Area Number 17J02923
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Analytical chemistry
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

浅井 開  慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsダイヤモンド電極 / 電気化学 / アプタマーセンサー / バイオセンシング / バイオセンサー / diamond / biosensing / FSCV / aptamer sensor / surface modification / in vivo sensing / microelectrode / ダイヤモンド / 微小電極 / 電解研磨 / boron-doped diamond
Outline of Annual Research Achievements

小分子や薬剤などの生体内リアルタイム測定を達成する有望な手法の一つに、電気化学アプタマーセンサーがある。特定の分子と特異的に結合する物質はアプタマーと呼ばれる。アプタマーにはDNAやペプチドなどがあるが、それらを構成する塩基やアミノ酸の配列を最適化することで、ターゲット分子とのみ強固に結合するようになる。このアプタマーの性質を利用して、電気化学的にターゲット分子を測定するセンサーが電気化学アプタマーセンサーである。電気化学の特徴である迅速性・簡便性を併せ持つことで、生体内におけるリアルタイムモニタリングを可能としうる。
本年度の研究により、電気化学アプタマーセンサーの新たな作製手法を考案した。DNAアプタマー水溶液中にダイヤモンド電極を浸すだけで、DNAが電極表面に固定化されたダイヤモンド電極を得た。DNA-ダイヤモンドの相互作用は、繰り返しの測定・超音波洗浄に耐えうるだけの強度を持つ。抗がん剤ドキソルビシンの測定において、ヒト血中における濃度域を捉えるだけの検出感度、時間分解能を与えた。なお、金電極 (Au) およびグラッシーカーボン電極 (GC) においてもDNAアプタマーの吸着現象は確認されたものの、シグナルはドキソルビシンの濃度を反映しなかったことから、本センサーはダイヤモンド電極ならでは達成できるシステムと言える。ダイヤモンド電極を用いる容易な電気化学アプタマーセンサー作製手法の一つとして本アイデアを見出した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] An electrochemical aptamer-based sensor prepared by utilizing the strong interaction between a DNA aptamer and diamond2020

    • Author(s)
      Asai Kai、Yamamoto Takashi、Nagashima Shinichi、Ogata Genki、Hibino Hiroshi、Einaga Yasuaki
    • Journal Title

      The Analyst

      Volume: 145 Issue: 2 Pages: 544-549

    • DOI

      10.1039/c9an01976f

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of an all-diamond microelectrode using a chromium mask2019

    • Author(s)
      Asai Kai、Einaga Yasuaki
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 55 Issue: 7 Pages: 897-900

    • DOI

      10.1039/c8cc08077a

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrochemical measurement of lamotrigine using boron-doped diamond electrodes2018

    • Author(s)
      Hanawa Ai、Asai Kai、Ogata Genki、Hibino Hiroshi、Einaga Yasuaki
    • Journal Title

      Electrochimica Acta

      Volume: 271 Pages: 35-40

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2018.03.112

    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A microsensing system for the in vivo real-time detection of local drug kinetics2017

    • Author(s)
      Ogata G, et al.
    • Journal Title

      Nature Biomedical Engineering

      Volume: 1 Issue: 8 Pages: 654-666

    • DOI

      10.1038/s41551-017-0118-5

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Phase 1 study of sulfasalazine and cisplatin for patients with CD44v-positive gastric cancer refractory to cisplatin (EPOC1407).2017

    • Author(s)
      Shitara K, Doi T, Nagano O, Fukutani M, Hasegawa H, Nomura S, Sato A, Kuwata T, Asai K, Einaga Y, Tsuchihashi K, Suina K, Maeda Y, Saya H, Ohtsu A.
    • Journal Title

      Gastric Cancer

      Volume: 20 Issue: 6 Pages: 1004-1009

    • DOI

      10.1007/s10120-017-0720-y

    • NAID

      40021377421

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of electrochemical aptamer-based sensor for drug sensing based on diamond electrode2019

    • Author(s)
      Kai Asai, Takashi, Yamamoto, Einaga Yasuaki
    • Organizer
      International Symposium on Diamond Electrochemistry
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of electrochemical aptamer-based sensor for drug sensing based on diamond electrode2018

    • Author(s)
      Kai Asai, Einaga Yasuaki
    • Organizer
      International Symposium on Diamond Electrode
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 導電性ダイヤモンド電極の製造方法2018

    • Inventor(s)
      栄長泰明,浅井開
    • Industrial Property Rights Holder
      栄長泰明,浅井開
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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