2020 Fiscal Year Annual Research Report
極限濃度色素液体ナノ粒子の創製と超高感度化学センシングデバイスへの展開
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20H02770
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
久本 秀明 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00286642)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | イオン液体 / 色素液体 / イオンセンサー / イムノアッセイ / アルカリフォスファターゼ / 塩化物イオン / ナノオプトード |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では色素分子が液状で高密度に凝縮された「色素液体」をナノ粒子化し、インクジェットプリント技術で化学センシングデバイス化する。今年度は研究項目①「イオン・酵素応答性色素液体ナノ粒子」の創製と基礎変色特性評価のため、まずイオン・酵素応答性色素液体薄膜を作製し、その応答挙動を評価した。その結果、当初の予定通り、ALPに応答する色素液体、塩化物イオンに応答する色素液体薄膜作製に成功した。特に後者では当初予定の原理に加えて高感度蛍光検出の新原理も提案できた。また、カルシウムに応答する色素液体薄膜についてはナノ構造デバイスとの組み合わせで高感度カルシウムイオン検出ができることも明らかにした。これらの成果はAnalytical Chemistry誌, Analyst誌, Scientific Reports誌等、著名ジャーナルに掲載された。
次にこれらの色素液体のナノ粒子化を試みた。ここでは色素液体のTHF溶液を水に分散する方法を試みたところ、動的光散乱にて約100-200nm程度のナノ粒子の生成が確認された。種々条件を検討し、ALPに応答するナノ粒子および塩化物イオンに応答するナノ粒子作製に成功した。
研究項目②の高感度量産型1ステップマルチ診断デバイスの開発では、その予備実験として、申請書にも記載したインクジェットプリント技術によるC反応性タンパク（CRP）検出デバイス作製を試みた。抗体固定化ナノ材料と蛍光標識抗原を使ったタンパク検出の予備実験ではCRP検出に成功し、インクジェットプリント技術でデバイス作製できることを明らかにした。これらの成果も論文化し、Frontiers in Chemistry誌、分析化学誌に掲載された。
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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
本研究は2つの研究項目からなり、いずれも初年度に着手できた。研究項目①では有用な色素液体材料を見出すことができ、また、光吸収のみではなく、エネルギー移動を利用した高感度蛍光検出の新原理も開発した。これらの材料のナノ粒子化にも一部成功した。研究項目②でもインクジェット装置で吐出した固定化用材料の固定化方法を種々検討し、材料を含む液滴の固定化技術を確立しつつある。
以上のことから、順調に進捗していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度はナノ粒子作製の条件検討を継続する。酵素応答性ナノ粒子は酵素標識抗体を用いたイムノアッセイへの応用を目指しているため、ここでは界面活性剤、ポリマー等を用いた表面コーティングによる酵素標識抗体との相互作用を詳細に調べる。また、親水性ゲルを用いた検討も行う。イオン応答性ナノ粒子の検討では多様なカチオン・アニオン応答性ナノ粒子開発を継続する。また、インクジェット装置によるデバイス作製をナノ粒子で実際に行い、その応答挙動を明らかにする。
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