Fabrication and Application of Highly Stable Electrochemical Impedance Biosensors with Parallel Plate Electrodes

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05300
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29010:Applied physical properties-related
• Research Institution: Tokyo University of Marine Science and Technology
• Principal Investigator: OHNUKI Hitoshi 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (60223898)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: バイオセンサ / 抗原抗体反応 / 電気化学インピーダンス分光法 / 免疫センサ / 唾液

Outline of Final Research Achievements

Impedance-based biosensors are powerful measurement methods for detecting specific adsorption reactions such as antigen-antibody reactions. However, the significant variability among measurement chips has greatly hindered their practicality. In this study, we demonstrated that by applying our newly developed micro-gap parallel plate electrodes to this sensor, high reproducibility can be achieved for the measurement of salivary cortisol concentration. Furthermore, our sensor is capable of obtaining results comparable to the standard method, ELISA measurement, in approximately 10 minutes, which is significantly faster compared to the 4-5 hours required by ELISA. Through current distribution simulation analysis, we have elucidated the reasons behind the high reproducibility achieved with the micro-gap parallel plate electrodes.

Free Research Field

応用物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

健康長寿社会の実現には客観的な指標による健康管理が不可欠である．唾液は手軽に採取できる検体であり，コルチゾールをはじめとする多くのバイオマーカーを含んでいる．従って，唾液は日常的なモニタリングによる健康管理に非常に適していると言える．しかし，唾液中の多くのバイオマーカーは数nM以下という極めて低濃度であるため，血液などの高濃度検体に比して未だ十分に活用されていない．本研究で開発されたバイオセンサは，コルチゾールといった比較的小さな分子に対しても非常に高い感度を持ち，再現性にも優れていることが唾液検体において実証された．本センサの開発により，唾液による健康管理デバイスの可能性が拓かれたと考える．