2023 Fiscal Year Annual Research Report
Pioneering Separation and Measurement Technologies Based on Zinc Oxide Nanowires
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21H01968
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| Research Institution | Tokyo University of Pharmacy and Life Science |
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Principal Investigator |
梅村 知也 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (10312901)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安井 隆雄 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00630584)
中嶋 秀 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 准教授 (10432858)
手嶋 紀雄 愛知工業大学, 工学部, 教授 (30292501)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ナノワイヤ / レーザー脱離イオン化 / マトリックスフリー / 超薄層クロマトグラフィー / 酸化亜鉛 / MALDI / SALDI / TLC |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、酸化亜鉛ナノワイヤ特有の性質を活かして、分離や精製、濃縮など分析に不可欠な化学操作を1枚のプレート上で行うためのオンプレート型分離計測デバイスを開発し、臨床等の現場において実用可能な質量分析技術を確立することを目指している。本年度は、ガラス基板上に形成した酸化亜鉛ナノワイヤに、局所的に化学修飾を施したり、3Dプリント技術により物理的な障壁（枠や仕切り）を構築することで、基板に滴下した試料液滴の拡がり（濡れ性）や乾燥（溶媒の蒸発）を制御し、目的成分の分離・濃縮、及び妨害成分の除去に取り組んだ。具体的な成果は以下の通りである。まず、局所的な化学修飾に関しては、ナノワイヤ被覆プレート全面にホスホン酸を介してアルキル鎖を導入しておいてから、マスキングを被せてプラズマを照射し、特定の箇所だけ化学物質を剥がすことで、プレート表層にドット状の親水スポット（周辺部は疎水性）を創出した。ここに水溶液試料を滴下すると、親水部に液滴が集積して溶液の拡がりが抑制され、そこで溶媒を蒸発させることで溶質成分を一点に濃縮することに成功した。一方、3Dプリント技術によるプレート表面でのウェルの構築に関しては、適切な光硬化性樹脂の選定と樹脂から溶出する化学物質の洗浄法、さらに、ナノワイヤ被覆プレートとウェルとの接着性を向上させ液漏れを回避する方法を確立した。
また、ナノワイヤ表層での液体の輸送（TLCにおける展開溶媒の移動）に関して、円心蒸発展開法、およびディップ＆リフト法と命名した2つの新規な展開法を検討し、展開時間の短縮と分離能の改善を図った。両手法ともに展開時間を飛躍的に短縮でき、なかでも円心蒸発展開法では、わずか5 mmの展開幅において2つの色素を10秒足らずで完全に分離することに成功した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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