生体分子複合固定ソフト界面に基づく増幅・濃縮型高感度イムノアッセイデバイスの開発

• Project Area: Molecular Soft-Interface Science
• Project/Area Number: 21106517
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 久本 秀明 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (00286642)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2010: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2009: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: イムノアッセイ / キャピラリー / 等電点電気泳動 / ELISA / マイクロチップ / マイクロTAS / 角型キャピラリー / バイオセンシング

Research Abstract

本年度は、ソフト界面形成キャピラリーを作製し、等電点電気泳動濃縮に基づくイムノアッセイを実施した。
具体的には以下の方法を試みた。洗浄した角型キャピラリー内壁にポリジメチルアクリルアミド(PDMA)膜を作製した。未反応モノマーを十分に洗浄後真空乾燥させ、ここに蛍光標識抗体・両性電解質(キャリアーアンフォライト)を含む溶液を導入した。このキャピラリーを再度真空乾燥させることで、溶液に含まれる全ての抗体・両性電解質をPDMAゲル中に吸収させ、ソフト界面形成キャピラリーとした。
このキャピラリー内に抗原溶液を導入後、酸性・塩基性電解質を両端に接触させて電圧を印加し、蛍光顕微鏡下でCCD画像を取得して濃縮挙動を評価した。その結果、固定化試薬として、Rabbit-IgG-FITC、試料としてAnti-Rabbit-IgG-RBITCを用いた場合、濃縮時間がわずか約6-7分程度であるにもかかわらず、汎用の蛍光顕微鏡用CCDカメラを検出器とするpg/mLレベルの高感度検出が可能であり、簡便・迅速・高感度なイムノアッセイが実現できることがわかった。
また、ここでは複数のキャピラリー作製・マルチデバイス化を試みた。ここではキャピラリーを並列に埋め込むPDMS流路部と、酸・塩基電解質リザーバー部を独立して作製後組み合わせてPDMSデバイスを作製した。ここに、毛細管力で試料を導入したキャピラリーをはめ込み、電圧を印加して、CCDカメラに基づく多種同時検出を実施した。ここでは予備検討として、タンパク検出用ラベル化剤および異なるpI範囲のキャリアーアンフォライトを固定したキャピラリーを3種類用意し、マルチIEFを行ったところ、それぞれのキャピラリー単独でIEFを行った場合とほぼ同じ形状・位置の濃縮ピークが得られ、マルチIEFが実際に可能であることがわかった。
今後、異なる抗体を固定したキャピラリーのパラレル化により、簡便・高感度かつ、多種同時タンパク検出が可能なマルチイムノアッセイデバイスの開発が期待される。

Research Products

• [Journal Article] Reagent-Release Capillary Array-Isoelectric Focusing Device as a Rapid Screening Device for IEF Condition Optimization (2010)
  • Author(s): Masaki Kataoka, et al.
  • Journal Title: Lab Chip Volume: 10 Pages: 3341-3347
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single-step ELISA Capillary Sensor Based on Surface-Bonded Glucose Oxidase, Antibody, and Physically-Adsorbed PEG membrane Containing Peroxidase-Labeled Antibody (2010)
  • Author(s): Terence G.Henares, et al.
  • Journal Title: Sens.Actuators B. Volume: 149 Pages: 319-324
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] REAGENTRELEASE CAPILLARY ARRAY ISOELECTRIC FOC USING DEVICE FOR RAPID SCREENING OF PROTEIN ANALYSIS CONDITIONS (2010)
  • Author(s): Masaki Kataoka, et al.
  • Journal Title: Proc.Micro-TAS Pages: 1040-1042
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DEVELOPMENT OF A NOVEL SINGLE-STEP ELISA CAPILLARY IMMUNOSENSOR FOR CAPILLARY-ASSEMBLED MICROCHIP(CAs-CHIP) (2009)
  • Author(s): Henares, et al.
  • Journal Title: Proceedings of Micro Total Analysis Systems 2 Pages: 1094-1096
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] REAGENT-RELEASE CAPILLARY-BASED ISOELECTRIC FOCUSING□RRC-Based IEF) TOWARDS SIMPLE, DISPOSABLE, SENSITIVE AND MULTIPLEXED IMMUNOASSAY ON A CAPILLARY-ASSEMBLED MICROCHIP(CAs-CHIP) (2009)
  • Author(s): Yokoyama, et al.
  • Journal Title: Proceedings of Micro Total Analysis Systems 2 Pages: 1204-1206
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Capillary-Assembled Microchip (CAs-CHIP) : Versatile System Integration Platform for the Development of Multi-Sensing Microfluidic Devices (2010)
  • Author(s): Hideaki Hisamoto
  • Organizer: Nanomaterials based biosensors and Biosystems Improving the quality and security of citizen's life Workshop : SPAIN-JAPAN (NANO JASP 2010)
  • Place of Presentation: Barcelona (Spain) (Invited Talk)
  • Year and Date: 2010-11-29
• [Presentation] 試薬放出キャピラリー等電点電気泳動に基づく高感度バイオ分析デバイスの開発～簡便・迅速・高感度イムノアッセイの開発～ (2010)
  • Author(s): 横山大輝, ら
  • Organizer: 第30回キャピラリー電気泳動シンポジウム
  • Place of Presentation: 岐阜
  • Year and Date: 2010-11-15
• [Presentation] 試薬放出キャピラリー等電点電気泳動に基づく高感度バイオ分析デバイスの開発～超高感度酵素活性検出法の開発～ (2010)
  • Author(s): 野川悠人, ら
  • Organizer: 第30回キャピラリー電気泳動シンポジウム
  • Place of Presentation: 岐阜
  • Year and Date: 2010-11-15
• [Presentation] 簡便な高感度バイオ分析に向けた試薬放出キャピラリーIEF (2010)
  • Author(s): 久本秀明
  • Organizer: 第30回キャピラリー電気泳動シンポジウム
  • Place of Presentation: 岐阜(招待講演)
  • Year and Date: 2010-11-15
• [Presentation] Bioanalytical Microdevices Based on Reagent-Release Capillary Array (2010)
  • Author(s): Hideaki Hisamoto
  • Organizer: China Japan Korea Symposium on Environmental Analytical Chemistry (CJK2010)
  • Place of Presentation: Wuhan (China)(Invited Talk)
  • Year and Date: 2010-11-02
• [Presentation] REAGENT-RELEASE CAPILLARY ARRAY-ISOELECTRIC FOCUSING DEVICE FOR RAPID SCREENING OF PROTEIN ANALYSIS CONDITIONS (2010)
  • Author(s): Masaki Kataoka, et al.
  • Organizer: The 14th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (μTAS 2010)
  • Place of Presentation: Groningen (Netherlands.)
  • Year and Date: 2010-10-05
• [Presentation] 試薬放出キャピラリー等電点電気泳動に基づく高感度バイオ分析デバイスの開発～キャピラリー内pH勾配形成の基礎検討～ (2010)
  • Author(s): 横山大輝, ら
  • Organizer: 東京コンファレンス2010
  • Place of Presentation: 幕張(千葉)
  • Year and Date: 2010-09-02
• [Presentation] 試薬放出キャピラリー等電点電気泳動に基づく高感度ベイオ分析デバイスの開発 (2010)
  • Author(s): 横山大輝, ら
  • Organizer: 第71回分析化学討論会
  • Place of Presentation: 松江(島根)
  • Year and Date: 2010-05-15
• [Presentation] REAGENT-RELEASE CAPILLARY-BASED ISOELECTRIC FOCUSING (RRC-BASED IEF) : A SIMPLE, DISPOSABLE, RAPID, AND SENSITIVE METHOD TOWARDS MULTIPLE IMMUNOASSAY ON A CAPILLARY-ASSEMBLED MICROCHIP(CAs-CHIP) (2009)
  • Author(s): Hisamoto, et al.
  • Organizer: The 13th Beijing Conference and Exhibition on Instrumental Analysis
  • Place of Presentation: Central Garden Hotel, Beijing, China
  • Year and Date: 2009-11-26
• [Presentation] 試薬放出キャピラリーを用いたキャピラリー等電点電気泳動濃縮型高感度イムノアツセイ (2009)
  • Author(s): 横山, ら
  • Organizer: 第29回キャピラリー電気泳動シンポジウム
  • Place of Presentation: 近畿大学
  • Year and Date: 2009-11-19
• [Presentation] キャピラリー-アセンブルド・マイクロチップ(45)試薬放出キャピラリーを用いたキャピラリー等電点電気泳動濃縮型高感度イムノアッセイ (2009)
  • Author(s): 横山, ら
  • Organizer: 日本分析化学会第58年会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] キャピラリー-アセンブルド・マイクロチップ(45)2酵素近接効果を利用した1ステップELISAキャピラリーの開発 (2009)
  • Author(s): 堤, ら
  • Organizer: 東京コンファレンス2009
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場
  • Year and Date: 2009-09-04
• [Presentation] Development of a single-step ELISA capillary by Enzyme Proximity-dependent Reaction (2009)
  • Author(s): Tsutsumi, et al.
  • Organizer: 2009 China-Japan-Korea Symposium on Analytical Chemistry
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場
  • Year and Date: 2009-09-01
• [Book] 「バイオチップ実用化ハンドブック」、第4章「国内外の動向」第5節「技術展望～バイオチップの将来技術～」 (2010)
  • Author(s): 久本秀明
  • Total Pages: 664
  • Publisher: 1ステップ化学センシングキャピラリーチップ
• [Book] Environmentally Harmonious Chemistry for the 21st Century, Chapter I (2010)
  • Author(s): Toshio Yao, Hideaki Hisamoto
  • Total Pages: 220
  • Publisher: Bioanalytical systems with in vivo biosensors and microfluidic devices
• [Remarks]
  • URL: http://www.chem.osakafu-u.ac.jp/ohka/ohka1/hisamoto/hisamoto-j.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.chem.osakafu-u.ac.jp/ohka/ohka1/member/staff/hisamoto/hisamoto-j.html