手術中に腫瘍の生化学情報をモニタリングするシステムの開発

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17300176
• Research Institution: Tokyo University of Technology
• Principal Investigator: 輕部 征夫 東京工科大学, バイオニクス学部, 教授 (50089827)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 矢野 和義 東京工科大学, バイオニクス学部, 助教授 (40262109) ; 加藤 輝 東京工科大学, バイオニクス学部, 講師 (00367195) ; 中村 秀明 東京工科大学, バイオニクス学部, 講師 (40350508) ; 苗村 潔 東京工科大学, バイオニクス学部, 講師 (90302752) ; 秋元 卓央 東京工科大学, バイオニクス学部, 講師 (90367194)
• Keywords: バイオセンサー / 腫瘍マーカー / 生体分子 / 手術 / 脳腫瘍 / SPR / グルコース / がん

Research Abstract

昨年度に引き続きSPRプローブ型バイオセンサーの高感度化及び応用のための検討を主に行った。
高感度化では屈折率分解能1×10^<-5>を目標の測定感度とした。まず、最適なセンサープローブ形状をコンピューターシュミレーションにより設計した。最適な光の入射角度を68度と求め、センサープローブを作製した。次にセンサープローブからの反射光の検出方法を検討した。目標とする測定感度を得るには、0.04nm以下の波長分解能が必要であった。現状のシステムでは0.04nmの分解能の安定な取得は困難であると考え、今年度は光源に波長670nmのレーザーダイオードを使用し、検出器からの電気信号を増幅器で増幅して測定した。
上記2つの検討を基に開発したプローブ型SPRセンサーの測定感度を評価した結果、屈折率分解能が1.3×10^<-5>となり、ほぼ目標の値が達成された。続いて作製したプローブ型SPRセンサーを用いてタンパク質の相互作用を測定した。モデルタンパク質としてウシ血清アルブミン(BSA)をセンサー表面に固定化し、抗BSA抗体を測定した結果、抗BSA抗体を50ng/mlの検出下限で測定できることがわかった。
一方、SPRプローブ型バイオセンサーの先端位置と腫瘍の画像情報を位置合わせするための器具について検討を進めた。システムの要素であるハイブリッドマーカは磁気共鳴画像法(MRI)の造影剤と光学式位置計測装置用の反射膜の2層構造となっている。臨床使用において問題となるハイブリッドマーカの固定、反射膜の血液による汚染を回避するため、MRI撮影用コイルとマーカーを一体型にした。新しい器具の形状を明確にするため、過去の脳腫瘍摘出手術の臨床データ62例から開頭範囲の大きさや水平からの角度を求めた。その結果、大きさは15cm、MRI撮影用コイルとの角度は90〜140度の範囲にあれば80%の例に対応可能であることがわかった。