Exploration of functions of porphyrin complex-decorated carbon nanotubes and their application to biological gas sensing

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H01829
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28030:Nanomaterials-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Katayama Mitsuhiro 大阪大学, 工学研究科, 教授 (70185817)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田畑 博史 大阪大学, 工学研究科, 助教 (00462705) ; 小松 直樹 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (30253008) ; 久保 理 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70370301) ; 森川 良忠 大阪大学, 工学研究科, 教授 (80358184)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 半導体単層カーボンナノチューブ / 生体ガスセンサー / ガスバイオロジー / ポルフィリン錯体 / 銅環状化合物

Outline of Final Research Achievements

Metal porphyrin complex decorated carbon nanotubes are promissing sensing materials for the detection of trace amounts of biological gases in exhaled breath, becasuse they can be made highly selective to specific gases by selecting the central metal ions. In this study, we developed sensing materials for highly sensitive and selective detection of NH3. First, SWNTs decorated with Co dimer porphyrin complex acheved a response more than four times larger than those with conventional Co monomar porphyrin.　Second, SWNTs surrounded with a Cu nanorectangle, a porlphyin-like molecule, showed a high selectivity for NH3 amoung various biological gases.

Free Research Field

表面科学、ナノ材料工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で検知対象に選んだNH3は疾患マーカーの一種であり、腎機能障害患者では呼気中のNH3濃度が増加することが知られています。本研究で作製したCoダイマーポルフィリン錯体担持SWNTセンサーおよびCu環状化合物修飾SWNTセンサーを用いれば、この呼気中のNH3成分を夾雑成分の影響を受けずに高感度に検知することができるようになると期待され、呼気診断用ガスセンサーの小型化につながるものと考えています。