2015 Fiscal Year Annual Research Report
リポソームバイオ集積センサの診断チップ化基礎技術の構築
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25249048
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
野田 実 京都工芸繊維大学, その他部局等, 教授 (20294168)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福澤 理行 京都工芸繊維大学, その他部局等, 准教授 (60293990)
寒川 雅之 新潟大学, 自然科学系, 助教 (70403128)
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| Project Period (FY) |
2013-10-21 – 2017-03-31
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| Keywords | バイオセンサ / リポソーム / 診断チップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ⅰ．バイオ分子認識ナノ分子素子としてのリポソームの物理的分子状態制御については、１．検知部リポソーム分子集合安定化デバイス構造、２）マイクロ流路構造にて検知部に検知分子リポソーム固定を継続で進め、カンチレバーアレイ化と共に、ブリッジ回路導入、ローパスフィルタ処理にて環境温度の周期的変動成分を除去し、を昨年度の1/10に雑音低減、出力安定性、再現性を十分向上した。また多チャンネルアレイ化用に溶液混合流路を試作し、任意の割合での溶液混合に成功した。２．リポソーム単一分子センサの有効性、可能性は、当研究の他の研究項目との整合性に鑑み、従来の多分子利用を優先することとした。一方でリポソーム分子自体については、Ⅱ．１．生体膜模擬リポソーム分子の選択と調製 (H25-28)が順調で感度向上のための脂質種検討が進んだ。
Ⅱ．アミロイドーシスセンサ応用への挑戦では、バイオ工学である上記Ⅱ．１の進展があるが、電子情報技術を主に進めた。３．生体膜模擬リポソーム分子表面でのAβ線維伸長の可視像検出技術の検討、開発、４．リポソーム表面可視像測定システムの検討、試作では、繊維伸張ラフト形状の散乱スペクトルに着目した光学的検出技術の検討、検証のための光学系の構築を進めた。線維伸長モードを模したモルフォロジーと散乱スペクトルの関係を調べる機能を実装した。構築は、蛍光センサアレイをターゲットとした蛍光顕微鏡イメージャシステムとした。
Ⅲ．アレイセンサ信号情報処理用電子システムの構成・作製では、１．蛍光センサアレイ出力パターン統計的識別手法の検討 (H26-28)、２．各アレイ出力からの相互作用情報の抽出処理方法の検討として、ソフトウェアプラットフォームを構築し、複数ハードウェアに対応すると共に、信号処理・統計的識別フェーズを共通モジュールとして開発できるようにし、信号処理モジュールも開発できた。
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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
研究調書での研究計画に記載したH27年度での研究項目は全て考察検討しているが、特に電子情報技術で後半年度の対象項目にまだ十分着手できていない内容がある。しかし一方で、本年度実施計画には明文化しなかったが従前でほぼ達成できた研究項目の一層の進展が期待できる内容が非常に顕在化しており(特にアミロイドーシス応用上でのターゲット濃度検出実現の観点で、現在アミロイドベータ50 nMを検知可能：患者血中濃度より十分低)、本基盤Ａ研究の最終成果レベルをさらに向上する点も進めたいため、現実には双方とも行ってきた。
Ⅱ．アミロイドーシスセンサ応用への挑戦での３．生体膜模擬リポソーム分子表面でのAβ線維伸長の可視像検出技術の検討、開発（福澤、野田）、４．リポソーム表面可視像測定システムの検討、試作（福澤、野田）では、繊維伸張ラフト形状凝集物のリポソーム表面可視像測定システムの機能実装ができたので、今後機能性能実証へ進める。
Ⅲ．アレイセンサ信号情報処理用電子システムについては、ハードウェアの開発はほぼ終了した。ソフトウェアについては、プラットホーム化が完了したため、解析機能が極めて容易に開発できるようになった。信号処理モジュールは開発済みであり、統計識別モジュールの構築を残すのみとなった。線維伸長ラフト形状検出については、実験系の構築がほぼ終了し、散乱特性のモルフォロジー依存性を調べる準備が整った。
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| Strategy for Future Research Activity |
H27年度までに狙った各特性目標実現をさらに図っていくと同時に、研究調書で計画したH27, 28年度新規研究項目を重要度順に優先的、有機的に進める。
Ⅰ．バイオ分子認識ナノ分子素子としてのリポソームの物理的分子状態制御： １．検知部リポソーム分子集合安定化デバイス構造の検討、２）マイクロ流路構造にて検知部に検知分子リポソームをSAM共有結合インタクト固定（寒川、野田）（H28も継続）、マイクロ流路構造センサの性能が電子回路技術導入で非常に向上したので、リポソーム脂質分子種最適化(Ⅱ．1.)の進展を含めて、さらに診断チップ用リポソームセンサの実用的性能を向上させる。
Ⅱ．アミロイドーシスセンサ応用への挑戦： ３．生体膜模擬リポソーム分子表面でのAβ線維伸長の可視像検出技術の検討、開発（福澤、野田）、４．リポソーム表面可視像測定システムの検討、試作（福澤、野田）：線維伸長モードを模したモルフォロジーと散乱スペクトルの関係を調べる機能を実装したが、その機能実証のため、構築した光学系による蛍光センサアレイをターゲットとした蛍光顕微鏡ベースのイメージャシステムを駆動する。
Ⅲ．アレイセンサ信号情報処理用電子システムの構成・作製： １．蛍光センサアレイ出力パターン統計的識別手法の検討（福澤、野田）(H26-28)、２．各開発センサアレイ出力からの相互作用情報の抽出処理方法の検討（福澤、野田）(H27-28)として、さらにソフトウェアの開発を進めると共に、蛍光センサアレイ出力パターンを網羅的に収集し、識別検証実験を行う。線維伸長の光学的検出については、検出実験を進めると共に、蛍光イメージャとのシステム化を進める。
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[Presentation] A fluorescent arrayed biosensor using liposome encapsulating Calcein for discrimination of different target proteins by principal component analysis2015
Author(s)
R. Imamura, Z. Zhang, T. Yoshikawa, T. Shimanouchi, N. Murata, K. Yamashita, M. Fukuzawa, M. Noda
Organizer
The 47th International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2015), 390-391
Place of Presentation
Sapporo Convention Center, Sapporo, Japan
Year and Date
2015-09-27 – 2015-09-30
Int'l Joint Research
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[Presentation] 圧電ダイアフラム型超音波センサの撓み構造と感度2015
Author(s)
山下馨, 田中 光, 荒井 開人, 西海 太貴, 野田 実
Organizer
電気学会 フィジカルセンサ バイオ・マイクロシステム 合同研究会 PHS-15-45, BMS-15-53, , 電子情報通信学会 電子デバイス研究会 pp.5-9
Place of Presentation
東京都港区，機械振興会館
Year and Date
2015-08-03 – 2015-08-04
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