Development of drug analysis method based on nanopore measurement

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06984
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
• Research Institution: Tohoku Medical and Pharmaceutical University
• Principal Investigator: Sato Katsuhiko 東北医科薬科大学, 薬学部, 准教授 (80400266)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 薬物モニタリング / フェニルボロン酸 / ニトロキシルラジカル / ナノポア / イオン電流

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to establish a drug sensing system based on ion current changes by chemically modifying nanopore pipettes with nanoscale tips. Ion current measurement enables real-time, high-sensitivity quantification of drugs in biological samples. We explored molecular recognition mechanisms using phenylboronic acid (PBA) and nitroxyl radical derivatives. Particularly for vancomycin, a concentration-dependent ion current response was observed in the range of 0.01-1 mM. Additionally, we modified the nanopore tip with synthetic polymers to explore applications as pH and enzyme sensors. However, challenges were found in signal reproducibility and the difficulty of modifications in such small spaces.

Free Research Field

分析化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

治療効果の最大化、副作用の回避、個別化医療の実現、薬物相互作用の管理などのために薬物モニタリングが行われる。一般的に薬剤類の血中濃度はELISA法やLC/MSで測定されるが、これらの手法は高コストであり、複雑な前処理・操作を必要とする。一方、電気化学計測は簡便な手法であり、特にイオン電流計測は、様々な薬剤に対するプローブを安価に作製できる可能性があり、微小化や簡便なリアルタイム計測が可能である。このイオン電流変化を指標としたセンシングシステムを確立できれば、医療の現場での効率的な薬物モニタリングが行が実現する。