2014 Fiscal Year Research-status Report
分子プロファイル認識材料の創成による匂いクラスターのセンシング
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25420409
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
劉 傳軍 九州大学, 味覚・嗅覚センサ研究開発センター, 准教授 (70599654)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 匂いセンサ / 分子インプリント / クラスターセンシング / 分子プロファイル識別 / バイオミメティック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトの嗅覚を模倣した匂いクラスターセンシングシステムを開発するため、様々な分子インプリント(MIP)手法を用い、各クラスターに所属する匂い分子のプロファイルを認識できる吸着材料を作成し、GC/MSおよびQCMなどの分析装置を用いて吸着性能の評価とセンサシステムの構築を行った。
（１）沈殿重合によって、有機酸、アルデヒド、ケトンなどのMIPナノビーズ材料を作成した。非インプリントポリマー（NIP）ビーズと比べて、有機酸のMIPビーズは有機酸匂いに対し高い吸着量とセンシング感度を示唆した。相互作用が弱いアルデヒド匂い分子に対し、カルボキシル基を持つ類似分子をテンプレートとして作成したMIPビーズは高い応答性を得られることがわかった。また、MIPビーズ材料は大きい表面積を持つため、より低い濃度（ppmレベル）の匂いを選択的にセンシングできることがわかった。
（２）GC/MSによく使われているポリジメチルシクロキサン（PDMS）、ジビニルベンゼン（DVB）、ポリビニルアルコール（PVA）などの材料に、表面ゾルゲル法に基づくMIP手法でナノ厚さの分子鋳型フィルター層を構築し、多層構造を持つ高機能性吸着材料（Molecular Imprinted Filtering Adsorbent: MIFA）の開発を行った。従来のGC/MS材料と比べ、MIFA材料の高い選択性および吸着量を確認した。
（３）匂いクラスターセンシングシステムは特定の匂い分子を吸着できるMIP吸着剤、匂い分子を脱着するマイクロヒーター、脱着された匂い分子に応答する半導体ガスセンサで構成されたセルをアレイ化したものである。より多くの吸着剤を用いて安定した測定を行うために,８つのセンサセルを２つ並列に接続する制御システムを開発した。開発したMIFA吸着材料をシステムに導入し、匂い分子の吸着、脱着およびセンサの応答動作を確認した。
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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
異なる匂いクラスターの匂い分子に対し、様々なMIP材料を作成し、SPME-GC/MSおよびQCMによる性能評価を行った。脂肪酸類匂い分子に対し、開発したMIP材料は特に有効であることがわかった。アルデヒド類匂い分子に対し、カルボキシル基を持つ類似分子をテンプレートとしたMIP材料も有効であることがわかった。ケトン類匂い分子はポリマーとの相互作用が弱いため、MIP効果が著しくないという点は今後の課題として残って、その点では研究の達成度は不十分である。しかし、マルチQCMのセンシング結果に関するデータ分析を行い、センサによるクラスタリングに役に立つ解析手法を確立した。また、匂い吸着・分離・センシングのセルの配列を改良し、より安定、正確に測定できるシステムを構築した。上記の成果を総合して、おおむね順調に進展していると自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
新たなMIP材料を開発し、ケトン、アルコール類匂い分子のプロファイルも認識できるMIP材料を引き続き作成、評価する。様々な吸着材料を開発したセンサシステムに導入し、匂いのクラスターセンシングを行う。センサの出力結果の解析によって、糸球体上の匂いマップに類似する人工匂いマップを作成し、匂いの識別および客観的な評価を行う。
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