2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of analytical methods of exhaled breath condensate analysis and their application to diagnosis of respiratory disease
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19H02751
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
手嶋 紀雄 愛知工業大学, 工学部, 教授 (30292501)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川部 勤 名古屋大学, 医学系研究科(保健), 教授 (20378219)
村上 博哉 愛知工業大学, 工学部, 准教授 (40515128)
江坂 幸宏 岐阜薬科大学, 薬学部, 教授 (70244530)
中嶋 秀 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 准教授 (10432858)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 呼気凝縮液 / 流れ分析 / フローインジェクション分析 / マイクロ化学分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は(1)呼気凝縮液（EBC）中の水溶性化合物の捕捉・濃縮を指向した固相抽出用の吸着剤の評価（村上・江坂・手嶋），(2)EBC中のバイオマーカー定量を見据えた定量分析法の開発（手嶋・中嶋・江坂・村上），(3)呼気解析の有用性について討論した（川部ほか研究組織メンバー）。
(1)に関する成果：金属酸化物であるチタニアは生体試料中の超微量なリン酸化ペプチドの精製・濃縮に用いられることがあるが，吸着現象の詳細な評価は不十分である。そこで本研究では，リン酸イオンを含む各種の無機陰イオン及び有機酸の金属酸化物への吸着現象を調べた。その結果リン酸イオンが特異的に吸着し，アルカリ溶液で溶出させることができることを明らかとした。
(2)に関する成果：口腔衛生学の分野では唾液中のフッ化物イオンの定量を行うことがある。EBC分析に応用する際には，更なる高感度化が必要と考えらえる。本研究では，ランタンアリザリンコンプレキソン吸光光度法をFIAシステムに導入した定量分析法において，低濃度領域の直線性を改善することに成功した。
Point-of-careの観点から大掛かりな送液ポンプ用いないマイクロ化学分析システム（μ-TAS）の開発が注目されている。本研究では予め脱気したポリジメチルシロキサンマイクロチップを用いる自律送液が可能なμ-TASシステムを設計した。
また，肺がん患者の呼気からアルデヒドが検出されることがある。そこで飲酒由来の損傷DNA塩基の質量分析のための重水素化内標準物質の合成を行い，その安定性の評価を行った。
(3)の成果：研究代表者の手嶋は愛知地区講演会を企画した。研究分担者の川部は本講演会において「呼気解析からわかること，わかるといいと思うこと」と題する講演を行い，研究組織メンバーと呼気についての臨床検査の意義と有用性について討論を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(1)に関する状況：無機陰イオンとして，リン酸イオン，塩化物イオン，亜硝酸イオン，臭化物イオン，硝酸イオン，リン酸イオン，硫酸イオンを，有機酸として酢酸，ギ酸について，チタニアとアルミナへの吸着現象を調べた。その結果，チタニアにはリン酸イオンを除く他のイオンの95 ％以上が通過し（吸着しない），アルミナではリン酸イオンとフッ化物イオンを除き，88 ％が通過した。リン酸イオンの吸着に着目すると，チタニアには90 ％程度，アルミナには97 ％吸着することが分かった。
(2)に関する状況：ランタンアリザリンコンプレキソン吸光光度法をFIAシステムに導入しフッ化物イオンの定量分析法について検討した。本実験ではランタンアリザリンコンプレキソン，フタル酸水素カリウム，ヘキサメチレンテトラミンを含有する市販アルフッソンを用いた。アルフッソン水溶液にアセトンとフッ化物イオンを予め混合してFIAの試薬溶液として用いることにより，フッ化物イオン低濃度領域の検量線の直線性が改善することを明らかにした。
ポリジメチルシロキサン（PDMS）樹脂は空気を溶解する性質があるので，予め脱気したPDMSマイクロチップを用いることにより，送液ポンプを用いずにリザーバー内の試料・試薬溶液をマイクロチャンネルに自律的に送液することが可能となった。
2020年度にFIAを始めとする流れ分析に関する国際会議であるフローインジェクション分析国際会議（ICFIA 2020）がフランス・マルセイユで，かつ環太平洋国際化学会議（Paficifiche 2020）がアメリカ・ハワイ州・ホノルルで開催される予定であったが，いずれもコロナ禍で延期となったため，2020年度に計上していた研究費の一部を2021年度に繰越した。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)に関する方策：リン酸イオンをチタニアやアルミナから脱離回収させる検討を行ったところ，チタニアからは50 ％程度，アルミナからは70 ％程度しか回収できないことも明らかとなった。よって2021年度ではリン酸イオンの吸着がより高かったアルミナを選択し，アルミナからの回収率の向上を検討する。検討に当たっては，本年度はイオンクロマトグラフィーを用いたが，リン酸イオンによりフォーカスするため，モリブドリン酸青吸光光度法をFIAシステムに導入する。
(2)に関する方策：固相抽出（solid-phase extraction, SPE）を流れ分析に導入して，自動的な試料オンライン前処理装置の構築を目指す。流れ分析法としては，FIAの発展型であるシーケンシャルインジェクション分析（Sequential Injection Analysis, SIA）法を適用する。
(3)に関する方策：流れ分析に関する国際会議ICFIAで成果発表を行うと共に，最新の研究成果に関する情報を収集する。Pacifichemにおいて研究代表者の手嶋は，アメリカ，中国，オーストラリア，タイ，インドネシアの研究者らと共にFIAに関するシンポジウムを企画している。各国の研究者らと交流して情報収集も行う。
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