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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Construction of basic technologies to build up liposome integrated biosensor chip for diagnosis

Research Project

Project/Area Number 25249048
Research InstitutionKyoto Institute of Technology

Principal Investigator

野田 実  京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (20294168)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 福澤 理行  京都工芸繊維大学, 情報工学・人間科学系, 准教授 (60293990)
寒川 雅之  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (70403128)
Project Period (FY) 2013-10-21 – 2017-03-31
Keywordsバイオセンサ / リポソーム / 診断チップ / 脂質
Outline of Annual Research Achievements

申請計画全般にわたり進めてきた1.バイオ分子認識分子素子としてのリポソームの物理的分子状態制御 、2.アミロイドーシスセンサ応用への挑戦、3.アレイセンサ信号情報処理用電子システム構成・作製のうち特に2、3の後半実体をまとめた。最終的に主要な観点で本科研研究が目指した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を進展できた。
2.では、1)生体膜模擬リポソーム分子種の検討・選択、として、脂質6種、それら各脂質種へコレステロール添加した混合物(より生体膜を模擬)、を各アミロイドーシスセンサに適用した。重要マーカー分子Aβでは近年モノマーよりオリゴマーが毒性発現原因物質と認識されているがDMPC/コレステロールではモノマー検出が抑制されオリゴマー検出が強くなる結果を得た。またヒト血清中多数タンパク質が脂質膜と経時的相互作用をほとんど示さない中、Aβのリポソーム脂質膜上動態(線維伸長)を同DMPC/コレステロールで検出できた。カンチレバーセンサでAβ(1-40)1 nM(AD患者血中濃度と同等以下)の高感度検出を達成した。
2.の2) リポソーム分子表面でのAβ線維伸長可視技術、3) 同測定システムでは、線維伸張ラフト形状の散乱スペクトル光学的検出技術として、イメージャシステムでターゲット標準粒子懸濁液(500-1000nm)で散乱検出できた。
3.では、統計的識別フェーズ用モジュールで多次元出力ライブラリの収集・管理、主成分・独立成分各分析、サポートベクタマシンの各識別器等を機能設計・実装した。3x3アレイ出力パターンはライブラリ構築できた。前二者分析機能は同ライブラリを用い検証した(蛍光アレイ結果で有意な識別結果獲得)。蛍光イメージング、信号処理、統計的識別、の全過程を本システム内で完結できた。信号処理以降のモジュールは線維伸長ラフト形状検出の光学系にも利用できる。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (29 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A cantilever-based biosensor for real-time monitoring of interactions between amyloid-β(1-40) and membranes comprised of phosphatidylcholine lipids with different hydrophobic acyl chains2017

    • Author(s)
      Z. Zhang, Y. Murakami, T. Taniguchi, M. Sohgawa, K. Yamashita, M. Noda
    • Journal Title

      Electroanalysis

      Volume: 29(3) Pages: 893-899

    • DOI

      10.1002/elan.201600416

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Biosensing of interaction between phospholipid membrane of liposome as model cell membrane and amyloid-beta protein in human serum by dielectric dispersion analysis2016

    • Author(s)
      T. Yoshikawa, Z. Zhang, K. Yamashita, M. Noda
    • Journal Title

      Sensors and Actuators B: Chemical

      Volume: 236(11) Pages: 1028-1035

    • DOI

      10.1016/j.snb.2016.04.185

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Real-time characterization of fibrillization process of amyloid-beta on phospholipid membrane using a new label-free detection technique based on a cantilever-based liposome biosensor2016

    • Author(s)
      Z. Zhang, M. Sohgawa, K. Yamashita, M. Noda
    • Journal Title

      Sensors and Actuators B: Chemical

      Volume: 236(11) Pages: 893-899

    • DOI

      10.1016/j.snb.2016.03.025

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Micromechanical Cantilever-Based Liposome Biosensor for Characterization of Protein-Membrane Interaction2016

    • Author(s)
      Z. Zhang, M. Sohgawa, K. Yamashita, M. Noda
    • Journal Title

      Electroanalysis

      Volume: 28(3) Pages: 620-625

    • DOI

      10.1002/elan.201500412

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Contactless Liquid Sensing Technique Using a Quartz Oscillator2016

    • Author(s)
      Tsubasa Susa, Takeru Watanabe, Masayuki Sohgawa, Takashi Abe
    • Journal Title

      Sensors and Materials

      Volume: Vol. 28, No. 4 Pages: 289-294

    • DOI

      10.18494/SAM.2016.1179

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 微量液体に対応した水晶発振回路式液体濃度センサの開発2016

    • Author(s)
      柳田祐太, 須佐翼, 寒川雅之, 安部隆
    • Journal Title

      電気学会論文誌E

      Volume: Vol.136, No.7 Pages: 319-322

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.136.319

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 水晶振動子を用いた液体分析用コンボセンサにおける形状最適化2016

    • Author(s)
      坂井了, 今井寛明, 寒川雅之, 安部隆
    • Journal Title

      電気学会論文誌E

      Volume: Vol.136, No.8 Pages: 343-347

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.136.343

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 圧電MEMSダイアフラムセンサ用ゾル・ゲルPZT薄膜の残留応力評価2017

    • Author(s)
      塩見 丈, 山下 馨, 西海 太貴, 野田 実
    • Organizer
      平成29年電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      富山大学 五福キャンパス, 富山市
    • Year and Date
      2017-03-15 – 2017-03-17
  • [Presentation] AD患者血清中におけるアミロイドβタンパク質検出に向けたリポソーム固定カンチレバーセンサにおける脂質種の検討2017

    • Author(s)
      谷口 智哉, 村上 祐樹, 西本 凌, 尾淵 浩也, 寒川 雅之, 山下 馨, 野田 実
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜 横浜市
    • Year and Date
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [Presentation] 糖鎖修飾リポソームを用いた蛍光分子封入リポソームアレイセンサによるアミロイドβの検出2017

    • Author(s)
      吉田 一晶, 今村 亮太, 村田 直樹, 島内 寿徳, 山下 馨, 福澤 理行, 野田 実
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜 横浜市
    • Year and Date
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [Presentation] リポソーム固定化水晶振動子マイクロバランス(QCM)法を用いた生体タンパク質の検出2017

    • Author(s)
      尾淵 浩也, 村上 祐樹, 西本 凌, 谷口 智哉, , 山下 馨, 野田 実
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜 横浜市
    • Year and Date
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [Presentation] 蛍光バイオセンシングシステムの開発に関する研究2016

    • Author(s)
      村田 直樹, 今村亮太, 杜 偉薇, 福澤 理行 野田 実
    • Organizer
      第6回4大学連携研究フォーラム
    • Place of Presentation
      京都薬科大学, 京都市
    • Year and Date
      2016-12-07 – 2016-12-07
  • [Presentation] リポソームナノ分子を用いたアミロイドβタンパク質の検出2016

    • Author(s)
      村上 祐樹, 谷口 智哉 , 張 子洋 , 寒川 雅之, 山下 馨, 野田 実
    • Organizer
      平成28年度日本材料学会第2回研究会
    • Place of Presentation
      京都工芸繊維大学, 京都市
    • Year and Date
      2016-11-05 – 2016-11-05
  • [Presentation] Dielectric Dispersion Analysis of Interaction with Plural Phospholipid Species of Liposome by Arrayed Cells System Using Small Open-Ended Coaxial Probe2016

    • Author(s)
      M. Kawasaki, K. Yamashita, M. Noda
    • Organizer
      IEEE Sensors 2016
    • Place of Presentation
      Orlando, USA
    • Year and Date
      2016-10-30 – 2016-11-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Highly Sensitive Amyloid-β Detection by Cantilever Microsensor Immobilized with Liposome with Incorporated Cholesterol and Phosphatidylcholine Lipid with Short Hydrophobic Acyl Chains2016

    • Author(s)
      Y. Murakami, T. Taniguchi, Z. Zhang, M. Sohgawa, K. Yamashita, M. Noda
    • Organizer
      IEEE Sensors 2016
    • Place of Presentation
      Orlando, USA
    • Year and Date
      2016-10-30 – 2016-11-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 誘電分散解析用アレイデバイス化計測システムとリポソーム-タンパク質間相互作用の評価2016

    • Author(s)
      川崎 雅大, 今村 亮太, 山下 馨, 野田 実
    • Organizer
      第33回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • Place of Presentation
      平戸文化センター, 平戸市未来創造館, 平戸市
    • Year and Date
      2016-10-24 – 2016-10-26
  • [Presentation] Improvement of senstivity for Aβ Protein on Cantilever Biosensor by Incorporating DPPC Liposome with Cholesterol2016

    • Author(s)
      Y. Murakami, T. Taniguchi, Z. Zhang, M. Sohgawa, K. Yamashita, M. Noda
    • Organizer
      MicroTAS 2016
    • Place of Presentation
      Dublin, Ireland
    • Year and Date
      2016-10-09 – 2016-10-13
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 新規リポソーム脂質種を用いた蛍光分子封入リポソームアレイセンサのアミロイドβ経時特性の評価2016

    • Author(s)
      今村 亮太, 村田 直樹, 島内 徳寿, 山下 馨, 野田 実
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ 新潟市
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] 炭素長の短い疎水基のリン脂質リポソームを用いたカンチレバーバイオセンサのAβタンパク質の検出感度向上の検討2016

    • Author(s)
      村上 祐樹, 谷口 智哉 , 張 子洋 , 寒川 雅之, 山下 馨, 野田 実
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ 新潟市
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] 低濃度Aβタンパク質検出用NiCr歪みゲージカンチレバーセンサの温度補償特性向上2016

    • Author(s)
      谷口 智哉 , 寒川 雅之, 村上 祐樹, 張 子洋 , 山下 馨, 野田 実
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ 新潟市
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] Detection of Fibrillization Process of Amyloid Beta Protein Using Arrayed Biosensor with Liposome Encapsulating Fluorescent Molecules2016

    • Author(s)
      R. Imamura, T. Shimanouti, N. Murata, K. Yamashita, M. Fukuzawa, M. Noda
    • Organizer
      The 30th European Conference on Solid-State Transducers (Eurosensors2016)
    • Place of Presentation
      Budapest Hungary
    • Year and Date
      2016-09-04 – 2016-09-07
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Vibration Modes of Piezoelectric Diaphragms for Ultrasonic Microsensors and Influence of Top Electrodes2016

    • Author(s)
      K. Yamashita,T. Nishioka, T. Nishiumi, M. Noda
    • Organizer
      The 30th European Conference on Solid-State Transducers (Eurosensors2016)
    • Place of Presentation
      Budapest Hungary
    • Year and Date
      2016-09-04 – 2016-09-07
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A High-Sensitive Detection of Several Tens of nM of Amyloid-Beta by Cantilever-Type Biosensor Immobilized DPPC Liposome Incorporated with Cholesterol2016

    • Author(s)
      Y. Murakami,Z. Zhang, T. Taniguchi, M. Sohgawa, K. Yamashita, M. Noda
    • Organizer
      The 30th European Conference on Solid-State Transducers (Eurosensors2016)
    • Place of Presentation
      Budapest Hungary
    • Year and Date
      2016-09-04 – 2016-09-07
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stress Control on Sol-Gel PZT Preparation for Highly Sensitive Diaphragm Structures of Ultrasonic Microsensors2016

    • Author(s)
      K. Yamashita, J. Shiomi, T. Nishiumi, M. Noda
    • Organizer
      2016 ISAF/ECAPD/PFM
    • Place of Presentation
      Darmstadt, Germany
    • Year and Date
      2016-08-21 – 2016-08-25
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stress Evaluation of Sol-Gel Derived PZT Films Calcined at Various Temperatures on MEMS Diaphragms and Wafers for Highly Sensitive Microsensor2016

    • Author(s)
      K. Yamashita, J. Shiomi, T. Nishiumi, M. Noda
    • Organizer
      The 8th Asia-Pacific Conference on Transducers and Micro/Nano Technologies (APCOT 2016)
    • Place of Presentation
      Kanazawa, Japan
    • Year and Date
      2016-06-26 – 2016-06-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Influence of top electrodes to vibration modes in impulse responses of MEMS piezoelectric diaphragms for ultrasonic microsensors2016

    • Author(s)
      T. Nishioka, T. Nishiumi, K. Yamashita, M. Noda
    • Organizer
      The IEEE 2016 International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai (IMFEDK 2016)
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2016-06-23 – 2016-06-24
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Enhanced sensitivity of cantilever-based liposome biosensor for detection of Aβ aggregation and fibril growth by incorporating DPPC liposome with cholesterol2016

    • Author(s)
      Z. Zhang, Y. Murakami, T. Taniguchi, M. Sohgawa, K. Yamashita, M. Noda
    • Organizer
      Biosensors 2016
    • Place of Presentation
      Gothenburg, Sweden
    • Year and Date
      2016-05-24 – 2016-05-27
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Vibration Modes in Impulse Response of Piezoelectric Diaphragms for Ultrasonic Microsensors", T. Nishiumi, K. Yamashita, H. Tanaka, M. Noda2016

    • Author(s)
      T. Nishiumi, K. Yamashita, H. Tanaka, M. Noda
    • Organizer
      The 11th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (IEEE-NEMS 2016)
    • Place of Presentation
      Matsushima, Japan
    • Year and Date
      2016-04-17 – 2016-04-20
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 京都工芸繊維大学大学院工芸科学研究科電子システム工学専攻電子機器工学講座 のホームページ

    • URL

      http://www.cis.kit.ac.jp/~led/

URL: 

Published: 2018-01-16  

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