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Development of bacteria detection method using metal-coordinated nanopatricles

Research Project

Project/Area Number 18K05180
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
Research InstitutionSophia University

Principal Investigator

Hashimoto Takeshi  上智大学, 理工学部, 准教授 (20333049)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords金属ナノ粒子 / 細菌認識 / ジピコリルアミン / フェニルボロン酸 / デンドリマー / 電気化学測定 / 細菌検出 / 電気化学 / ルテニウム錯体 / 分子認識 / 金属錯体 / リン酸認識
Outline of Final Research Achievements

This research was initiated to develop metal complex-type functional nanoparticles with a novel response mechanism for selective detection and short-time collection of bacteria. The electrochemical method, which is the simplest method of quantitative measurement in instrumental analysis that directly converts chemical reactions into electrical signals, was used to achieve highly sensitive detection by applying an amplification mechanism on the surface of the nanoparticles. Our achievements include: 1) selective detection of adenosine triphosphate (ATP) or adenosine diphosphate (ADP) using a two-point recognition complex cyclodextrin probe, 2) electrochemical detection using an iron complex/cyclodextrin inclusion complex, and 3) electrochemical detection of sugars using ruthenium complex-modified gold nanoparticles.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の学術的独自性・創造性は,以下3点にある。
1)電気化学測定において,抗原や抗体など天然化合物を用いた「サンドイッチ型センサー」に対する研究報告は数多くあるが,本手法は人工の化合物のみでこれと同等以上の成果を目指すものである。2)高分子との凝集による検出法の中で,分離による検出という概念を用いている点である。3)金属錯体,電気化学,超分子分析化学,生物学,物理化学といった多くの分野の境界領域に位置し,本手法の確立により原理面・応用面ともに幅広い展開が期待できる点である。

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (110 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (15 results) (of which Peer Reviewed: 15 results,  Open Access: 13 results) Presentation (89 results) (of which Int'l Joint Research: 20 results,  Invited: 1 results) Remarks (4 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Effect of Spacer Length in Pyrene-Modified-Phenylboronic Acid Probe/CyD Complexes on Fluorescence-based Recognition of Monosaccharides in Aqueous Solution2021

    • Author(s)
      TSUCHIDO Yuji、KOJIMA Shohei、SUGITA Ko、FUJIWARA Shoji、HASHIMOTO Takeshi、HAYASHITA Takashi
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 37 Issue: 5 Pages: 721-726

    • DOI

      10.2116/analsci.20SCP08

    • NAID

      130008036603

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • Year and Date
      2021-05-10
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  • [Journal Article] Rapid Bacterial Recognition over a Wide pH Range by Boronic Acid-Based Ditopic Dendrimer Probes for Gram-Positive Bacteria2021

    • Author(s)
      Mikagi Ayame、Manita Koichi、Yoyasu Asuka、Tsuchido Yuji、Kanzawa Nobuyuki、Hashimoto Takeshi、Hayashita Takashi
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 27 Issue: 1 Pages: 256-256

    • DOI

      10.3390/molecules27010256

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  • [Journal Article] Supramolecular Zn(II)-Dipicolylamine-Azobenzene-Aminocyclodextrin-ATP Complex: Design and ATP Recognition in Water2021

    • Author(s)
      Minagawa Shohei、Fujiwara Shoji、Hashimoto Takeshi、Hayashita Takashi
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 22 Issue: 9 Pages: 4683-4683

    • DOI

      10.3390/ijms22094683

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  • [Journal Article] Fast and Sensitive Bacteria Detection by Boronic Acid Modified Fluorescent Dendrimer2021

    • Author(s)
      Mikagi Ayame、Tsurufusa Riho、Tsuchido Yuji、Hashimoto Takeshi、Hayashita Takashi
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: 21 Issue: 9 Pages: 3115-3115

    • DOI

      10.3390/s21093115

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  • [Journal Article] Electrochemical Sensing of Adenosin Triphosphate by Specific Binding to Dipicolylamine Group in Cyclodextrin Supramolecular Complex2021

    • Author(s)
      Casulli Maria Antonietta、Taurino Irene、Hashimoto Takeshi、Carrara Sandro、Hayashita Takashi
    • Journal Title

      ACS Applied Bio Materials

      Volume: 4 Issue: 4 Pages: 3041-3045

    • DOI

      10.1021/acsabm.1c00166

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  • [Journal Article] Electrochemical Assay for Extremely Selective Recognition of Fructose Based on 4‐Ferrocene‐Phenylboronic Acid Probe and β‐Cyclodextrins Supramolecular Complex2020

    • Author(s)
      Casulli Maria Antonietta、Taurino Irene、Hashimoto Takeshi、Carrara Sandro、Hayashita Takashi
    • Journal Title

      Small

      Volume: 16 Issue: 44 Pages: 2003359-2003359

    • DOI

      10.1002/smll.202003359

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    • Author(s)
      Aoki Kazusa、Osako Ryuji、Deng Jiahui、Hayashita Takashi、Hashimoto Takeshi、Suzuki Yumiko
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 10 Issue: 26 Pages: 15299-15306

    • DOI

      10.1039/d0ra01455a

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    • Author(s)
      Takeshi Hashimoto, Mio Kumai, Mariko Maeda, Koji Miyoshi, Yuji Tsuchido, Shoji Fujiwara, and Takashi Hayashita
    • Journal Title

      Front. Chem. Sci. Eng.

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 53-60

    • DOI

      10.1007/s11705-019-1851-y

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  • [Journal Article] Selective Sugar Recognition by Anthracene-Type Boronic Acid Fluorophore/Cyclodextrin Supramolecular Complex Under Physiological pH Condition2019

    • Author(s)
      Sugita Ko、Tsuchido Yuji、Kasahara Chisato、Casulli Maria Antonietta、Fujiwara Shoji、Hashimoto Takeshi、Hayashita Takashi
    • Journal Title

      Frontiers in Chemistry

      Volume: 7 Pages: 806-812

    • DOI

      10.3389/fchem.2019.00806

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  • [Journal Article] Rapid and Selective Discrimination of Gram-Positive and Gram-Negative Bacteria by Boronic Acid-Modified Poly(amidoamine) Dendrimer2019

    • Author(s)
      Tsuchido Yuji、Horiuchi Ryosuke、Hashimoto Takeshi、Ishihara Kanako、Kanzawa Nobuyuki、Hayashita Takashi
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: 91 Issue: 6 Pages: 3929-3935

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.8b04870

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  • [Journal Article] Low-Temperature Magnetism of Gold Nano Particles Contained in Electrochemical Sugar Recognition System2019

    • Author(s)
      Goto T.、Kitamoto Y.、Matsui K.、Kuroe H.、Endo A.、Hashimoto T.、Hayashita T.、Iguchi S.、Sasaki T.
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Magnetics

      Volume: 55 Issue: 2 Pages: 1-4

    • DOI

      10.1109/tmag.2018.2872134

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  • [Journal Article] Metal and Phosphate Ion Recognition Using Dipicolylamine-modified Fluorescent Silica Nanoparticles2018

    • Author(s)
      TSUCHIDO Yuji、YAMASAWA Aya、HASHIMOTO Takeshi、HAYASHITA Takashi
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 34 Issue: 10 Pages: 1125-1130

    • DOI

      10.2116/analsci.18P153

    • NAID

      130007496572

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • Year and Date
      2018-10-10
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  • [Journal Article] Development of Supramolecular and/or Metal-Complex Analytical Reagents Possessing Ion-Exchange or Molecular Recognition Function2018

    • Author(s)
      HASHIMOTO Takeshi
    • Journal Title

      Journal of Ion Exchange

      Volume: 29 Issue: 4 Pages: 176-187

    • DOI

      10.5182/jaie.29.176

    • NAID

      130007485138

    • ISSN
      0915-860X, 1884-3360
    • Year and Date
      2018-09-20
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  • [Journal Article] Design and Function of Fluorescent Silica Nanoparticles for Bacteria Detection2018

    • Author(s)
      KITAMURA Aya、KASAI Yuna、TSUCHIDO Yuji、HASHIMOTO Takeshi、HAYASHITA Takashi
    • Journal Title

      Journal of Ion Exchange

      Volume: 29 Issue: 3 Pages: 121-125

    • DOI

      10.5182/jaie.29.121

    • NAID

      130007485160

    • ISSN
      0915-860X, 1884-3360
    • Year and Date
      2018-09-20
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  • [Journal Article] Structural effects of ditopic azoprobe/cyclodextrin complexes on the selectivity of guest-induced supramolecular chirality2018

    • Author(s)
      Fujiwara Shoji、Nonaka Kentaro、Yamaguchi Mai、Hashimoto Takeshi、Hayashita Takashi
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 54 Issue: 90 Pages: 12690-12693

    • DOI

      10.1039/c8cc02242a

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  • [Presentation] Selective sugar recognition using phenylboronic acid conjugated fluorophore/cyclodextrin complexes (3412880)2021

    • Author(s)
      Takeshi Hashimoto, Maria Antonietta Casulli, Shoji Fujiwara, Yuji Tsuchido, and Takashi Hayashita
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
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  • [Presentation] Novel convenient and sensitive detection for bacteria by fluorescent labeled dendrimers with boronic acid (3419999)2021

    • Author(s)
      Ayame Mikagi, Riho Tsurufusa, Yuji Tsuchido, Takeshi Hashimoto, and Takashi Hayashita
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
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  • [Presentation] Design of dipicolylamine/quaternary dendrimer complexes and their bacteria iscrimination function (3420878)2021

    • Author(s)
      Koichi Manita, Asuka Yoyasu, Takeshi Hashimoto, and Takashi Hayashita
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
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  • [Presentation] Phosphate derivatives recognition by dipicolylamine type fluorescent probe/boronic acid modified cyclodextrin complexes in water (3579769)2021

    • Author(s)
      Masakage Masuko, Tomotake Ashino, Yu Ebisawa, Takeshi Hashimoto, and Takashi Hayashita
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
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  • [Presentation] Control of Surface Charge of Cyclodextrin Nanogels Modified with Phenylboronic Acid for Bacteria Discrimination (3582602)2021

    • Author(s)
      Yuki Iwai, Kouta Sagehashi, Takeshi Hashimoto, and Takashi Hayashita
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
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  • [Presentation] Synthesis of (beta-Diketonato)ruthenium complex with phenyl groups and electrochemical sugar recognition (3584318)2021

    • Author(s)
      Kazuho Tagami, Hiromichi Shinono, Takeshi Hashimoto, and Takashi Hayashita
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
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  • [Presentation] Detection of phosphate derivatives by boronic acid type ferrocene probe/cyclodextrin complex (3584319)2021

    • Author(s)
      Kazuhiko Yoshida, Maria Antonietta Casulli, Takeshi Hashimoto, and Takashi Hayashita
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
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  • [Presentation] Design of PAMAM Dendrimer Modified with Pyridiniumboronic Acids for Bacteria Discrimination (3587701)2021

    • Author(s)
      Yotaro Takahashi, Koichi Manita, Asuka Yoyasu, Takeshi Hashimoto, and Takashi Hayashita
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
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  • [Presentation] ジピコリルアミノ基修飾型蛍光プローブによるエンドトキシン認識 (OI-05)2021

    • Author(s)
      ○木本 洋・益子 征景・鈴木 陽太・橋本 剛・飯山 真充・早下 隆士
    • Organizer
      第35回日本イオン交換研究発表会, 西日本総合展示場, 2021年10月21日~22日(北九州)
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  • [Presentation] ベンゾキサボロール型プローブ/シクロデキストリン超分子錯体による水中での糖類の蛍光認識能の評価 (OI-06)2021

    • Author(s)
      ○鈴木 陽太・橋本 剛・早下 隆士
    • Organizer
      第35回日本イオン交換研究発表会, 西日本総合展示場, 2021年10月21日~22日(北九州)
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  • [Presentation] スペーサーを導入したアントラセン型糖認識蛍光プローブ/シクロデキストリン複合体の単糖への応答機能評価 (PI-09)2021

    • Author(s)
      ○平原 裕也・橋本 剛・早下 隆士
    • Organizer
      第35回日本イオン交換研究発表会, 西日本総合展示場, 2021年10月21日~22日(北九州)
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  • [Presentation] ジピコリルアミン型蛍光プローブ/ボロン酸修飾シクロデキストリン複合体の設計とスペーサー効果 (PI-10)2021

    • Author(s)
      ○益子 征景・芦埜 知岳・鈴木 陽太・橋本 剛・早下 隆士
    • Organizer
      第35回日本イオン交換研究発表会, 西日本総合展示場, 2021年10月21日~22日(北九州)
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  • [Presentation] ボロン酸修飾PAMAMデンドリマーを用いた細菌認識法の開発(PI-11)2021

    • Author(s)
      ○三ヶ木 彩芽・鶴房 莉帆・土戸 優志・橋本 剛・早下 隆士
    • Organizer
      第35回日本イオン交換研究発表会, 西日本総合展示場, 2021年10月21日~22日(北九州)
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  • [Presentation] Structural Effect on Phenylboronic Acid Fluorophore/Cyclodextrin Complex for Selective Sugar Recognition (I-44)2021

    • Author(s)
      Takeshi Hashimoto, Yuji Tsuchido, Shoji Fujiwara, Takashi Hayashita
    • Organizer
      Asian Conference on Analytical Sciences 2021 (ASIANALYSIS XV), National Taiwan University, October 16-18, 2021 (Taipei, Taiwan)
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  • [Presentation] ニトロ基を持つアゾベンゼン型ジピコリルアミンプローブ金属錯体/シクロデキストリン包接化合物のATP認識機能 (P3113)2021

    • Author(s)
      ○橋本 剛・皆川 昌平・石田 真幸・堤 恭平・早下 隆士
    • Organizer
      日本分析化学会第70年会, オンライン, 2021年9月22日~24日
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    • Author(s)
      ○中条 瞳・Maria Antonietta Casulli・橋本 剛・早下 隆士
    • Organizer
      日本分析化学会第70年会, オンライン, 2021年9月22日~24日
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  • [Presentation] エンドトキシン認識機能を有する新規蛍光プローブの開発 (B2002)2021

    • Author(s)
      ○木本 洋・飯山 真充・橋本 剛・早下 隆士
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      日本分析化学会第70年会, オンライン, 2021年9月22日~24日
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      ○三ヶ木 彩芽・鶴房 莉帆・土戸 優志・橋本 剛・早下 隆士
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      日本分析化学会第70年会, オンライン, 2021年9月22日~24日
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      ○篠野 裕通・橋本 剛・早下 隆士
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      ○Casulli Maria Antonietta・吉田 和彦・橋本 剛・早下 隆士
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      ○益子 征景・芦埜 知岳・海老沢 優・橋本 剛・早下 隆士
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      ○中条 瞳・橋本 剛・早下 隆士
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  • [Presentation] Development of dipicolylamine Probe Modified Cyclodextrin for ATP Sensing in Water (P73)2018

    • Author(s)
      Shoji Fujiwara, Tatsuru Yamada, Kyohhei Fujita, Takeshi Hashimoto, Takashi Hayashita
    • Organizer
      The 19th International Cyclodextrin Symposium (ICS 2018)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Design and Function of Fluorescent Probe/Cyclodextrin Complexes Possessing Metal-iminodiacetate Binding sites (P83)2018

    • Author(s)
      Maika Komatsuzaki, Shoji Fujiwara, Takeshi Hashimoto, Takashi Hayashita
    • Organizer
      The 19th International Cyclodextrin Symposium (ICS 2018)
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      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 上智大学理工学部物質生命理工学科 分析化学研究グループ WEBサイト

    • URL

      http://www.mls.sophia.ac.jp/~analysis/publications.html

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      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 上智大学理工学部物質生命理工学科 分析化学研究グループ WEBサイト

    • URL

      http://www.mls.sophia.ac.jp/~analysis/index.html

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      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 上智大学 分析化学研究グループHP 論文・学術誌一覧

    • URL

      http://www.mls.sophia.ac.jp/~analysis/publications.html

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      2018 Research-status Report
  • [Remarks] 上智大学 分析化学研究グループHP 学会発表一覧

    • URL

      http://www.mls.sophia.ac.jp/~analysis/presentations.html

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 被験物質の検出方法、検出試薬組成物、検出装置、精製水製造設備、注射用水製造設備、精製水製造方法及び注射用水製造方法2021

    • Inventor(s)
      木本 洋・飯山 真充・海老沢 優・橋本 剛・早下 隆士
    • Industrial Property Rights Holder
      木本 洋・飯山 真充・海老沢 優・橋本 剛・早下 隆士
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2021-035810
    • Filing Date
      2021
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] エンドトキシン検出方法及びエンドトキシン検出装置、精製水製造設備及び注射用水製造設備、並びに精製水製造方法及び注射用水製造方法2020

    • Inventor(s)
      木本 洋・飯山 真充・橋本 剛・早下 隆士
    • Industrial Property Rights Holder
      木本 洋・飯山 真充・橋本 剛・早下 隆士
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-112719
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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