| Project/Area Number |
19J14006
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
奥山 浩人 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 多孔質膜 / 微小細孔 / レセプター / 抗原抗体反応 / バイオセンサー / 分子認識 / プラズマグラフト重合法 / 溶液透過 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、多孔質高分子膜が有するナノレベルの微小細孔空間を分子認識反応の反応場とする膜型バイオセンサを設計・開発する。我々はこれまで、膜細孔内に分子認識レセプターを集積することで高感度を達成するだけでなく、膜への溶液透過によって迅速な分子検出が可能であることを示している。一方、さらなる高感度化には膜構造の最適化が不可欠であり、本研究では実験・モデル計算両方のアプローチによりこれを実現する。さらに、実用に向け病気に対するバイオマーカーを標的とした検出システムの実証や、微小流体デバイスへの展開によって、さらに高感度かつ迅速な分子検出法を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、多孔質膜が有するサブミクロンスケールの微細孔に注目した、高感度かつ迅速なバイオセンサーの開発を目的とする。膜細孔内における高密度なレセプター導入に加え、細孔中への検体の積極的な透過を利用することによって、従来よりも感度、迅速性の点で優れたバイオセンサーの開発を目指した。
昨年度は、過去に用いてきたアビジン-ビオチン相互作用を利用したセンシング法に加え、抗原-抗体系による認識へと応用展開することに成功した。ウシ血清アルブミン(BSA)をモデル抗原として行った検出試験では、従来の酵素結合免疫吸着法(ELISA法)の1/6の時間にもかかわらず、同等以上のシグナル特性を発現させることができた。本年度は、この膜型センシングシステムのさらなる応用に向けて、実用的なバイオマーカーの検出を目指した。標的分子として、炎症マーカーとして知られるインターロイキン6を選択し、サンドイッチ型のイムノアッセイを検証した。膜型センサーの作製では、活性エステル法を用いた手法ではなく、銅フリーClick反応を利用することで、高効率に抗体を細孔内に固定することができた。化学工学モデル計算に基づき、二次抗体溶液の透過時間及び濃度の改善を行うことによって、数十分の検出時間にも関わらず、感度をpg/mlスケールまで向上させることに成功した。さらに、DNAアプタマーを検出に利用するための諸検討も行われた。本検討は電気化学インピーダンス分光法を主に用いて行われ、細孔内にアプタマーを固定する際、シグナルを増幅するための適切なアプタマー密度が存在することが示唆された。以上より、本研究では提案する膜型バイオセンサーの実用への展開に向けた実践的検討が行われ、今後本システムを在宅やベッドサイドなどで用いるための重要な知見が得られた。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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