新型コロナウイルスの高感度検出に向けたフォトニックバイオチップの開発
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21K04185
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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| Research Institution | Kanto Gakuin University |
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Principal Investigator |
石坂 雄平 関東学院大学, 理工学部, 准教授 (60758598)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒川 太郎 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (40293170)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | シリコン微小リング共振器 / バイオセンサ / SARS-CoV-2 / 集積フォトニクス / シリコンフォトニクス / プラズモニクス / ウイルス |
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| Outline of Research at the Start |
フォトニックチップを用いたバイオセンサは高感度，高速，低コストという特長を有するが，新型コロナウイルス検出への有効性は未解明である．そこで，本研究課題では，金属アシスト型スロット導波路，微小リング共振器構造および新型コロナウイルスを高感度で特異的に検出可能な新規モノクローナル抗体を融合した新しいバイオセンサを提案・開発し，その有用性を実証する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属アシスト型スロット導波路に基づく微小リング共振器構造と新規抗体を融合した高感度の新型コロナウイルス・フォトニックバイオセンサチップを開発する．フォトニックチップを用いたバイオセンサは高感度，高速，低コストという特長を有するが，新型コロナウイルス検出への有効性は未解明である．そこで， 本研究では，研究代表者らが世界に先駆けて提案してきた金属アシスト型スロット導波路，微小リング共振器構造および新型コロナウイルスを高感度で特異的に 検出可能な新規モノクローナル抗体を融合した新しいバイオセンサを提案・開発し，その有用性を実証することを目的とする．本年度の研究では，ポリジメチルシロキサンを用いて形成した流路を有するシリコン微小リング共振器を作製し，ヌクレオカプシドタンパク質の検出を行った．ヌクレオカプシドはコロナウイルスを構成するタンパク質の一つであり，抗原検査のターゲットとして用いられる．効果的にターゲットを検出するために，シリコン導波路表面上にSi-tag Protein Gを修飾し，その上にIgG抗体を結合させている．予備的な実験により，ヌクレオカプシドタンパク質に対する潜在的な感度は10 pg/mLのオーダーであり，これは現在の抗原検査の感度に匹敵する．また，ポンプを用いて定量流入を行い，検知時間は10分以下でることを明らかにした．本研究により，シリコン微小リング共振器がSARS-CoV-2ヌクレオカプシドタンパク質のセンシング機構として有望であることを示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ポリジメチルシロキサンを用いて形成した流路を有するシリコン微小リング共振器を作製し，ヌクレオカプシドタンパク質の検出実験を行い，高感度なセンシング特性が得られることを示すことができたため，研究は順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
ヌクレオカプシドタンパク質の検出実験を行い，論文として取りまとめる．また，センサ感度を向上させるためのデバイス構造を探索するし，性能評価を行う．
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
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[Presentation] Yuhei Ishizaka, Yusuke Uchida, and Taro Arakawa2022
Author(s)
SARS-CoV-2 Protein Detection Using Photonic Integrated Biosensor Based on Silicon Micro-Ring Resonator
Organizer
International Congress on Pure & Applied Chemistry Kota Kinabalu 2022 (ICPAC Kota Kinabalu 2022)
Related Report
Int'l Joint Research / Invited
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