| Project/Area Number |
22K04963
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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 30020:Optical engineering and photon science-related
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
松岡 史晃 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任助教 (70770329)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | ラマン分光 / レーザ誘起タンパク質結晶化 / 光ピンセット / 浮遊液滴 / 治療薬物モニタリング / 振動強結合 |
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| Outline of Research at the Start |
血中の薬剤濃度を測定し、患者ごとに最適投与設計を行うことは、副作用を伴う危険性のある投薬治療を行う際に重要となる。このような液中の薬剤濃度測定は、臨床現場においてリアルタイムにその場で測定できてこそ大きな価値があるとされるが、現状は外部委託による測定が主流となっている。本研究課題では、分子の識別および定量が可能なラマン測定において、血中の低濃度小分子薬剤を測定することを目標に、光誘起結晶化によりラマン測定時に薬剤信号の雑音信号発生源となるタンパク質成分を除去する方法と、光捕捉した液滴を濃縮することでラマン信号を増幅する方法の開発を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、血清などの液体試料中の低濃度薬剤のリアルタイム検出に向け、試料中における夾雑成分の除去と、薬剤由来のラマン信号増強による検出・定量限界の改善を目的として進めていた。
初年度では本課題の核となる、夾雑成分の除去に着手した。血清中で最多となる夾雑成分であるタンパク質、中でもアルブミンを対象とし、実験モデルとして牛血清アルブミンと、リアルタイム検出の要請が高い薬品であるメトトレキサートとの混合溶液を考え、目的を達成のための基礎検討を進めていた。方法としては、高強度レーザによるタンパク質結晶化の促進現象に着目し、結晶化したタンパク質自体をレーザで捕捉し液中の薬剤濃度に影響の少ない形で除去できるかの確認を行うものであり、光学系の構築を行っていた。
一方、提案手法では高強度レーザ中にある液滴の蒸発を制御する必要性があり、今後これが大きな技術的障壁となると考えていたため、特にタンパク質結晶化のレーザ強度の強さを緩和する条件を満たすような結晶化制御手法について調査した。集団分子が2枚のミラーで構築された光共振器中にある時に、分子の振動モードと共振器光学モードが強く結合(振動強結合)した状態が形成され、選択的分子の結晶化や結晶化の加速といった操作が可能となる文献が複数あり、これに着目した。この振動強結合モデルにおいては、分子と共振器の結合強度を強く取ることが重要となることから、昨年度末から本年度にかけ、共振器中の量子力学的な雑音を制御した環境では原子-共振器結合が増強されるという理論に着目し、それを集団分子-光共振器系に拡張した。
これに並列し、タンパク質分子と共振器系の振動強結合に関する報告例などを参考に、振動強結合系を冒頭に述べた目的達成のための実験モデルへと組み込めるかの検討を始めていたが、研究代表者の転職に伴い、2024年4月より職務内容が変更となるため、中途終了した。
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