磁気マーカーの高調波磁化を用いた粒径推定法の開発および磁気的免疫検査への展開
| Project/Area Number |
23K20940
|
|---|
| Project/Area Number (Other) |
21H01343 (2021-2023)
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 21030:Measurement engineering-related
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
吉田 敬 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (30380588)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
|
|---|
| Keywords | 磁性ナノ粒子 / 磁気マーカー / 高調波磁化 / 磁気的免疫検査 / 磁気マーカー（磁性ナノ粒子） / 交流磁化 / ブラウン磁気緩和 / 磁気マーマー / 磁気緩和 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
磁気マーカーの高調波磁化の粒径dHおよび周波数依存性を実験・数値解析の両面から明らかにする。この結果を基に、粒径dH = 5nmの変化を正確に表す、高精度な高調波磁化ダイナミクスのモデル化を行う。
次に、得られた高調波磁化モデルをベースに、分解能5nmの精度を持った粒径dH推定法を開発する。
最後に、この粒径dH推定という新規な手法を用いた磁気的免疫検査法を開発し、迅速・高感度・高精度なバイオ物質検査システムを実現する。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
磁気マーカーと結合したバイオ物質を定量検出する磁気的免疫検査は、迅速かつ高感度な免疫検査法として、その開発に大きな期待が寄せられている。しかし、磁気マーカーと検査対象でないタンパク質などとの非特異吸着は、検査精度低下の原因となる。本研究では、結合による流体力学径の変化を、高調波磁化信号を利用して推定するという独自な手法を立案・確立し、検査精度向上の阻害因子を磁気的に識別する手法を開発することを目的としている。本目的を達成するためには，溶液中の磁性ナノ粒子の複雑な磁化ダイナミクスを解明する必要があり、本年度の具体的な研究成果は以下の通りである。
１．磁気マーカーの高調波磁化の測定および磁気マーカーの選定
本研究では磁気マーカーの液中粒径の違いによるブラウン磁気緩和の違いを利用することが必要となる。一般に、磁気マーカーの磁化特性はブラウン磁気緩和およびネール磁気緩和によって決定する。今年度は、本研究での利用に適した、すなわち、ブラウン磁気緩和が支配的な磁気マーカーを高調波磁化の測定を行い、選定した。
２．磁気マーカーの粒径分布推定法の開発
磁気マーカーの高調波磁化信号を用いた液中粒径分布推定法を開発し、数値シミュレーションによりその有用性を確認しまた。次に、上記１によって設定した磁気マーカーサンプルを用いて液中粒径分布の推定を行った。また、その際の、最適な交流励起条件（励起磁界強度，周波数範囲）を明らかにした。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、本研究での利用に適した、ブラウン磁気緩和が支配的な磁気マーカーの選定を行い、調波磁化信号を用いた液中粒径分布推定法を開発、および、実験による磁気マーカーサンプルの液中粒径分布の推定を行った。これらの実施項目は、当初の計画通りであり、研究計画は「おおむね順調に進展している」と判断できる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
R3、４年度の成果である、磁気マーカーの高調波磁化を用いた磁気マーカーの液中粒径分布推定法を免疫検査へと展開する。具体的な研究課題および実施計画は以下の通りである。
１．免疫検査システムの設計・開発
R４年度に選定した磁気マーカーによる液中粒径分布が高精度に推定できるよう、幅広い周波数広帯域での高感度磁気信号検出が可能な免疫検査システムを設計・開発する。励起コイル，低周波用磁気センサ、高周波用ピックアップコイル磁気センサ、これらを一体化したコンパクトな免疫検査システムを設計・開発する。
２．免疫検査実験
年度の後半から終盤にかけては、上記で開発する免疫検査システムを用いて、CRP等のタンパク質の検出実験を行い、提案手法の有効性を実証するとともに、さらなる高感度・高性能化のための課題の洗い出しを行う。
|
Report
(2 results)
Research Products
(30 results)
