Development of Sensitive digital electrchemiluminescent biosensor using catalytic activity of gold nanoparticles

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02540
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: TAMIYA Eiichi 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, ラボ長 (60179893)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 齋藤 真人 大阪大学, 大学院工学研究科, 特任准教授(常勤) (80457001)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 金ナノ粒子 / 電気化学発光 / バイオセンサー / デジタルデバイス / ヘルスケア

Outline of Final Research Achievements

We newly discovered that gold nanoparticles coexist with Tris and Tricine and function as nanocatalysts that generate active oxygen from dissolved oxygen, and that they can be evaluated by luminol electrochemiluminescence. Gold nanoparticles with nano-fuller structures with different shapes were also prepared, and the effects of the increase in surface area and the difference in surface conditions could be evaluated. When we investigated using an integrated electrode array, we were able to confirm catalytic activity in a volume equivalent to 160 pL. It contains 6,000 gold nanoparticles of 50 nm, and can measure up to 10 gold nanoparticles by micronization. We were able to demonstrate digital molecular measurement using electrochemiluminescence focusing on the catalytic activity of gold nanoparticles.

Free Research Field

バイオセンサー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

金ナノ粒子の有する触媒活性に着目してこれを電気化学発光の誘発と連携させたバイオセンサーに関して発展させたもので、世界的にも初めてのオリジナルな成果である。また、電気化学発光の有意なイメージング解析や発光計測に伴う高感度な分子レベルの計測への発展を期待できるもので、作成したマイクロ電極アレイを用いた発光イメージングデバイスにより明らかにしたことは、学術的にも大変意義が高い。この成果はバイオセンサーとして種々の診断分子マーカーを超高感度（分子レベル）に測定するデバイスとして発展できるもので、医療診断、食品計測、環境計測などへの計測基盤技術として社会的な意義は大きい。