2014 Fiscal Year Annual Research Report
局所励起表面プラズモンを用いた極微量検体中ウイルスの並列検出に関する研究
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25286062
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
加野 裕 室蘭工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80322874)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森垣 憲一 神戸大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (10358179)
長谷川 秀樹 国立感染症研究所, その他部局等, その他 (30301790)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 表面プラズモン / 屈折率測定 / インフルエンザウイルス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
装置の動作速度改善に向けて，0次ベッセル光照明型表面プラズモン顕微鏡の開発を行った．空間位相変調器を用いて0次ベッセル光を生成したのち，これを偏光コンバーターでラジアル偏光に変換し，油浸対物レンズで集光する照明光学系を構築した．これによって，クレッチマン配置基板の金属表面に回折限界スポットを生成することができた．また，基板からの反射光を基板表面と光学的に共役な位置に設置したイメージセンサーで検出する光学系を構築し，基板の特定領域からの反射光強度の測定を行えるようにした．この装置を用い，金属表面に直径1マイクロメートルの透明微小球を分散させて，照明スポットを2次元走査したところ，透明微小球の像を得ることに成功し，かつ近接した微小球は明瞭に空間分解されていた．これにより，空間位相変調器を利用して0次ベッセル光を生成する照明光学系の有効性を確認することができた．
次に，集束レーザー光の走査によって脂質二分子膜を微細加工する実験については，年度途中で，フェムト秒パルスレーザーに修理不能な故障が発生したため，継続不能となった．そこで新たに，光保護基を利用して局所的に化学修飾を行う方法への転換を検討した．この方法では，基板表面に，光照射で基板表面から脱離する保護基を結合させておき，抗体を固定したい領域に光照射を行って基板表面を化学的に活性にし，抗体を結合させる．そのステップ・アンド・リピートによって，特定の抗体を所望の位置に固定する．その実現に必要な材料や光学系の検討を行い，システムの構築を行った．次年度において，パターニング特性や再現性の評価を進める．これにより当初目標の実現における障害を回避する見通しが得られた．
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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
基板に固定したモノクロナール抗体に対して特異的に結合するインフルエンザウイルスの検出については，測定システムの安定性向上に向けた取り組みによって，実験結果の再現性を高めることができた．測定システムの改良については，新たに導入した動作原理が期待通りに機能することを実験的に検証することができた．また，測定面の特定領域に特定の抗体を固定する手法については，深刻な装置故障のために当初計画の遂行を断念したものの，それに変わる手法を見い出すことができたので，研究の核心部分の進捗は概ね順調と考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
光学システムについては，引き続き，0次ベッセル光照明系の開発を行う．空間位相変調器と偏光コンバーターを用いてラジアル偏光の0次ベッセル光を生成する光学系を計測システムに組み込み，さらに天検出器を用いて，局所励起表面プラズモン屈折率センサーを構築する．カバーガラス上に成膜した金属薄膜の局所領域を0次ベッセル光で照明したときの強度反射率を天検出器で測定し，表面プラズモン励起効率を求める．これによって，局所的な屈折率変化を検出する．
基板表面への抗体配列に関しても，光保護基を利用して局所的に化学修飾を行う手法の開発を継続する．ガラス基板上の特定領域に蛍光マーカーを結合させる実験によって，結合領域の制御を行う際のパターニング特性や再現性などを詳細に調べる．さらに，クレッチマン配置に加工した基板を用い，この反応系がクレッチマン配置基板に適応可能か検証実験を行う．最終的には，この反応系を用いて，インフルエンザウイルスに対するモノクロナール抗体を位置制御しながら配列させ，インフルエンザウイルスと抗体の結合を，クレッチマン配置基板の表面に生じる局所的な屈折率変化から検出する実験を行う．
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| Causes of Carryover |
初年度において，スパッタリング成膜装置を入札によって導入したが，それによって生じた差異を次年度に繰り越した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験を行うのに必要な消耗品（超高屈折率ガラス基板，スパッタリングターゲットなど）の購入に充当する．
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