2018 Fiscal Year Annual Research Report
Systematic Design of Membrane-based Sensors for Disease Diagnosis
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15H02315
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
山口 猛央 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30272363)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大橋 秀伯 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任准教授 (00541179)
大柴 雄平 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (10708530)
田巻 孝敬 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80567438)
菅原 勇貴 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (10814791)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 診断膜 / 生体分子認識 / 微小細孔内 / 透過法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、生体システムの精緻で高度な制御機構から発想して、生体分子認識をトリガーとして膜細孔を開閉し出力する、新しい簡易医療診断用機能膜の開発を目的とする。研究開発当初は、標的として急性心筋梗塞の診断マーカーであるトロポニンI(cTnI)を用い、膜細孔壁から成長させた感温性ポリマー鎖にセンサー部位としてペプチドアプタマーを固定し、cTnIを多点でアプタマーが認識すると細孔内部に架橋点が形成され、刺激により細孔を開こうとしても、架橋構造により細孔が閉塞した状態を保持する膜システムを想定していた。
昨年度は、対流により積極的に検体溶液を透過させる膜透過法により、温度刺激を与えることなく、膜中への溶液透過のみで標的を効率的に認識し、膜透過性を大きく変化させることに成功した。今年度は、標的認識部位を汎用性の高い抗体とし、多孔性高分子膜が有するナノスケールの均一細孔を抗原抗体反応場として、透過法を利用した膜型センサの構築を目指した。抗原としてウシ血清アルブミン(BSA)を用い、本課題で開発した独自のプラズマグラフト重合法により、反応点となる抗BSA抗体を持つ高分子グラフト鎖を、高密度かつ均一に膜細孔表面へ化学固定することに成功した。この膜型センサは、現在主流の酵素免疫測定法(ELISA)を超える感度および高い選択性を有するにもかかわらず、測定時間をELISAの1/6の35分まで短縮できることを実証した。これは抗体を高密度かつ均一に固定した微小細孔内で、膜透過により効率よく抗原抗体反応が起こったことに加え、グラフト鎖がタンパク質の非特異的吸着抑制効果を有するため、ELISAで必要なブロッキングプロセスを省略できたためである。本膜型センサは、検査に長い時間を要するELISAの課題を解決し、急性心筋梗塞の診断などのPoint-of-care testingに向けた有効な手法になるといえる。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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