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2015 Fiscal Year Research-status Report

匂い応答性ポリマーの創成と匂いセンシング

Research Project

Project/Area Number 26420310
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

小野寺 武  九州大学, 味覚・嗅覚センサ研究開発センター, 准教授 (50336062)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords匂いセンサ / ポリマー / 抗原抗体反応 / バイオセンサ / 表面プラズモン共鳴 / 蛍光
Outline of Annual Research Achievements

H26年度に引き続き表面プラズモン共鳴(SPR)法と,蛍光測定を組み合わせたSPR励起増強蛍光分光(SPFS)装置の高感度化のため,センサ表面の改良,蛍光検出系の改良を行った.トリニトロトルエン(TNT)を評価用の対象物質として用いた.金薄膜の上に異なる厚さのSiO2層(20,35,50,75 nm)を持つセンサチップを用意し,シランカップリング剤(APTES)による自己組織化単分子膜(SAM)を形成し,TNT類似物質の固定化を行った.蛍光標識した抗TNTモノクローナル抗体を流通し,本測定装置における金属消光の影響を確認した.その結果,本測定装置においては,金薄膜から35 nm 程度の距離において,大きな蛍光強度が得られることが分かった.ポリジメチルシロキサン(PDMS) の流路と押さえ治具の再設計を行い,流路の長さを20 mmから12 mmと短くすることにより,応答値が若干向上した.また,センサ表面にTNT類似物質を固定化するため,リンカー試薬を検討したところ,分子量7万のデキストランアミンを用いたセンサチップにおいて大きな応答が得られた.
蛍光強度を増強するため,センサチップのSiO2膜上に,島状の銀薄膜(SIF)の形成を試みた.形成条件の検討においては,SIFは銀鏡反応によりスライドガラス上に形成させた.銀鏡反応で用いるグルコースの量を調節することにより銀の密度や大きさを調節することが可能であった.SIFの有無による蛍光強度観測のため,SIF未加工のチップと加工済みのチップ上にPDMS製のウェルを作り,その中に蛍光標識したTNT抗体を流入した.この結果,SIFを形成したセンサチップの方が約10倍の蛍光を検出することができた.H28年度に詳細な条件検討を行う.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

光学系にくさび形の光を採用することで駆動部のないコンパクトなSPFS測定装置を実現しており,高感度化を進めている.PDMS流路の設計やSiO2膜の条件検討について,国際会議で発表を行った.また,ポリビニルアミンを用いた匂い応答性のポリマーについては置換法に関して学会発表を行うと共に,論文で成果公表を行った.

実用的な検出感度および精度を得るため,金属消光の影響を受けない条件については,追加で検証を行う必要がある.

Strategy for Future Research Activity

光電子増倍管を含む蛍光検出系の再設計を行う.また,新しい蛍光検出系で,SiO2膜,島状の銀薄膜(SIF)の形成条件と蛍光強度の関係を明らかにし,測定系の高感度化を進める.
匂い応答性ポリマーのヘアピン状のループを形成するため,ポリマーの長さの最適化を行う.重合反応時間と膜厚の関係により,ポリマー長をコントロールする.成膜レートや制御のしやすさ,抗体,類似物質および消光剤の固定化のしやすさなどから,適したモノマー,触媒,還元剤を選択する.例えば,モノマーはこはく酸1-[2-(メタクリロイルオキシ)エチル],メタクリル酸2-ヒドロキシエチル,メタクリル酸2-アミノエチル 塩酸塩の組み合わせが考えられる.SI-ATRP開始剤を有するアルカンチオール(Bis[2-(2-bromoisobutyryloxy)undecyl] disulfide)とヒドロキシル基を末端に有するアルカンチオール(11-Mercaptoundecanol triethyleneglycol ether)等を用いて,混合SAMを形成する.この混合比を変化させ,匂い応答性ポリマーの密度の制御を行う.密度過多であれば,立体障害により,ループの形成ができなくなることが予想される.膜厚や抗体結合性の評価を行う.

Causes of Carryover

金属消光の影響の評価が遅れているため,SI-ATRPによるポリマー作製に至っていないため,次年度使用額が生じた.

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度使用額は,匂い応答性ポリマーのヘアピン状のループを形成するためのモノマー,触媒,還元剤,SI-ATRP開始剤を有するアルカンチオールとヒドロキシル基を末端に有するアルカンチオール等の試薬に使用する.

  • Research Products

    (6 results)

All 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Development of Sensor Surfaces Using Poly(N-vinyl formamide) for Sensitive Detection of 2,4,6-Trinitrotoluene by Displacement Method on a Surface Plasmon Resonance Sensor2016

    • Author(s)
      Takeshi Onodera, Ryosuke Ishii, Rui Yatabe, and Kiyoshi Toko
    • Journal Title

      Sensors and Materials

      Volume: 28 Pages: 209-218

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.18494/SAM.2016.1171

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 匂いを測るバイオセンサシステムの開発2016

    • Author(s)
      小野寺武
    • Organizer
      第31回マイクロナノ先端技術交流会「嗅覚センシングの新たな可能性について」
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2016-03-02 – 2016-03-02
    • Invited
  • [Presentation] Highly sensitive Detection of Explosives Using Surface Plasmon Resonance2016

    • Author(s)
      T. Onodera
    • Organizer
      3rd International Conference on Signal Processing & Integrated Networks (SPIN2016)
    • Place of Presentation
      Amity University, India
    • Year and Date
      2016-02-11 – 2016-02-12
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Surface Plasmon Resonance Spectroscopy Immunosensor for Low-Molecular-Weight Substances2015

    • Author(s)
      Satoshi Ito, Rui Yatabe, Takeshi Onodera, Kiyoshi Toko
    • Organizer
      International Conference on BioSensors, BioElectronics, BioMedical Devices, BioMEMS/NEMS and Applications 2015 (Bio4Apps 2015)
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      2015-12-09 – 2015-12-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 置換法によるTNT検出のためのポリN-ビニルホルムアミドを用いたSPRセンサ表面の開発2015

    • Author(s)
      小野寺 武,石井良典,矢田部 塁,都甲 潔
    • Organizer
      平成27年度電気・情報関係学会九州支部連合大会(第68回連合大会)
    • Place of Presentation
      福岡大学
    • Year and Date
      2015-09-26 – 2015-09-27
  • [Presentation] 表面プラズモン共鳴センサによる低分子化合物の高感度検出2015

    • Author(s)
      小野寺 武
    • Organizer
      第7回 生体分子相互作用解析フォーラムワークショップ「異なる原理に基づく相互作用解析の比較」
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-08-27 – 2015-08-27
    • Invited

URL: 

Published: 2017-01-06  

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