2020 Fiscal Year Research-status Report
Study on a biosensor for kidney function testing using enzyme-modified silk-fibroin films
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20K04506
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小池 一歩 大阪工業大学, 工学部, 教授 (40351457)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小山 政俊 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (30758636)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 拡張ゲートFET / 絹フィブロイン / 酵素固定化 / クレアチニンセンサー / 尿素センサー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
拡張ゲート電極の作製とその表面に酵素を包括固定するための絹フィブロイン薄膜の作製を行った。まず、拡張ゲート電極の基板としてイーグルガラスを採用し、その上に約300nmのTi薄膜を成膜した。そのあと、酸素雰囲気中で450℃・1h熱処理を行い、表面にTiO2を形成した。作製した電極を市販のシリコンMOSFETのゲート端子へ接続し、銀／塩化銀参照電極と拡張ゲート電極を電解液に浸し、電解液中のpH変化に対する電圧応答を調べた。pH感度が40～55mV/pHの範囲でばらつきがあったため、ネルンスト応答（59mV/pH）に近い感度が安定して得られるよう、成膜や熱処理条件を最適化する予定である。次に、拡張ゲート表面へシランカップリング処理を施した後、絹フィブロイン水溶液を用いてスピンコート法で成膜した（絹フィブロインの原料として松田養蚕場のナノフィブロインパウダーを使用）。成膜後、アルコール水溶液で不溶化処理を行ったところ、電解液に長時間浸しても膜が剥がれることはなかった。現在、ウレアーゼやクレアチニンデイミナーゼを含む絹フィブロイン膜を作製し、比色法で酵素活性を調べている最中である。
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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
拡張ゲート電極の作製および絹フィブロインの成膜を行い、拡張ゲート電極へ酵素膜を形成する準備が整いつつある。拡張ゲート電極をMOSFETへ接続してpHセンサーとして機能することも確かめたことから、おおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ガラス基板へのTi薄膜の成膜条件と表面酸化のための熱処理条件を最適化する。また、ガラス基板上に酵素（ウレアーゼやクレアチニンデイミナーゼ）を含む絹フィブロイン膜を形成し、比色法で酵素活性を調べる。ここで、高い酵素活性を得るため、絹フィブロインの成膜条件を最適化する。また、MOSFETと酵素膜を形成した拡張ゲート電極を接続して回路を構成し、電解液中に含まれる尿素やクレアチンを電気化学的に検出できることを確かめる。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍で、予定していた人件費・謝金の支出がなくなったため。翌年度の助成金を合わせて、酵素活性を評価するための試薬の購入に充てる予定である。
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