2014 Fiscal Year Research-status Report
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26600059
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
高村 禅 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (20290877)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浮田 芳昭 山梨大学, 総合研究部, 助教 (40578100)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 質量分析 / BioMEMS / 微量分析 / 熱パルスイオン化 / 血液分析 / MALDI / time of flight |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ELISA等従来の臨床検査技術では測定が困難な極微量濃度域の生体マーカーを臨床的に分析するために、原理的に高感度・高解像度な質量分析法を、チップ上に実現することを目的としている。本年度の研究で得られた成果を以下にまとめる。
微小ヒーターを用いた熱パルスによるイオン生成の高効率化について
これまでに研究代表者らは微小イオン源を作製し、チップ上で熱パルスのみで、たんぱく質等の生体分子がイオン化できることを証明している。しかし、イオン化効率に関するデータは全くなかった。特にマトリックス材料は、従来のMALDI法とイオン化原理が異なるため、全く異なるものが適していると考えられる。平成２６年度は、まず、イオン化の効率を、定量的に議論できる環境を整え、種々のマトリックス材量を用い、またその塗布方法や、熱パルスの印加方法が、イオン化にどのような影響を与えるかを調べることとした。
その結果、まず第1に、試料とマトリックスの、微小ヒータ面への塗布の仕方が、重要であり、特に、まずマトリックのみを塗布し、そのあと、試料とマトリックスを混合したものを塗布する、2層構造を用い、さらに全体の厚みを1μ程度に抑えることで、飛躍的に良い結果が得られることが分った。弟２に、マトリックス材量としては、比較的揮発性が高い材料が良いことが分った。特に、2,5-ジヒドロキシアセトフェノンを用い、牛血清アルブミンを分析したところ、多価イオンや、フラグメントイオンが非常に少なく、1価のイオンが多い、良質のマススペクトルが得られることが分った。従来のMALDI（ruker社のultrafleXtremeを使用）と、同じ試料を用いて比較したところ、熱パルスイオン化の方が試料をよりソフトに、かつ効率的にイオン化できていることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成２６年度の研究項目は、熱パルスイオン化の効率に及ぼす因子の抽出と、効率化であるが、薄膜化が本質的に重要であることがわかり、従来のレーザを用いたMALDI法と比較しても、熱パルスイオン化が1～2ケタ高いイオン化効率を示すデータが得られたことは、全く予期していなかった進展であり、特筆すべきことである。 以上より、当初の計画以上の進展があったと判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
熱パルスイオン化のイオン化率に影響するファクタをより詳しく調べ、イオン化メカニズムに関する知見を得るとともに、計画通り、チップ内に集積化可能なイオン検出機の基礎検討を行う。
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| Causes of Carryover |
平成２６年度は、熱パルスイオン化について、予想をはるかに上回る大きなイオン化効率が得られることを示すデータが得られた。これは従来のMALDI法に比べても大きい。よって、計画を変更し、この現象について、早期に詳細に調べ、権利化を行うこととした。このため、オンチップのディテクタ開発については平成２７年度に行うことにしたため、その分の基板材料や試薬の購入を見送り、未使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２６年度、予想外に大きなイオン化効率がわかった、熱パルスイオン化について、その詳細や、メカニズムに関する研究を急遽追加する。また、平成２６年度にできなかった、オンチップのディテクタ開発に関する研究項目を実行するための、基板材料費や試薬代に充てる。
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