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2014 Fiscal Year Research-status Report

光アンテナによる食中毒危害要因の迅速検出法の開発

Research Project

Project/Area Number 26620072
Research InstitutionOsaka Prefecture University

Principal Investigator

椎木 弘  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70335769)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Keywordsナノ構造体 / 光アンテナ / バイオ分析
Outline of Annual Research Achievements

官能基や糖鎖や抗原など特定化学種を認識する金属ナノ粒子を標識として用いることで,バクテリアの形状および表面の化学種の分布や配置を選択的に可視化する手法と,極少量のバクテリアを迅速かつ高感度に検出する手法の開発を目的とした検討を行った。
光学顕微鏡の明視野において分解能以下のサイズを持つ金属ナノ粒子の観察は不可能であるが,特定波長での励起による金属ナノ粒子表面での集団的電子振動に基づき生じる光散乱に着目することで暗視野での光学顕微鏡観察が可能になる。金属ナノ粒子の光散乱特性は,金属種,サイズや形状に強く依存することから,優れた光散乱特性を有する金属ナノ粒子の作製を目指して検討を行った。その結果,金属ナノ粒子が高密度に集合したナノ構造体が最も優れた光散乱特性を発現することが明らかになった。これは,構造体内部において金属ナノ粒子が高密度かつ高分散状態で存在するためであり,個々の金属ナノ粒子が発現する光学特性が構造体内で高次にカップリングすることで多くの光を吸収し,増強された光を放出することに基づいている。こうして得られた金属ナノ粒子集合体に特定のバクテリア表面の化学構造に結合,あるいは化学的相互作用する分子を導入することで,バクテリアへの選択的結合を達成した。走査型電子顕微鏡,および暗視野顕微鏡によりバクテリアの形状とともに標識の吸着状態を観察することで,特定バクテリアを選択的に可視化することに成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

大腸菌O157表面に存在するO抗原に特異結合する抗体を導入したナノ構造体は,他の抗原を持つ大腸菌に比べ,3倍以上の選択結合性を示した。この構造体の分散液の色は,コンポジットの分散状態に依存しない,つまり,吸収スペクトルに波長変化が見られないことから,単一波長における定量が可能であることがわかった。そこで,この抗体導入ナノ構造体を用いて溶液中のO157の定量を行ったところ,ナノ構造体に基づく吸光度(吸収および光散乱を含む)は直線的に変化し,10 cells/mLレベルの高感度定量が可能になった。

Strategy for Future Research Activity

特徴的な光散乱特性を個々に有する金属ナノ粒子を標識として用いることで散乱光に着目した特定バクテリアの表面構造の解析と異なるバクテリア種の一括検出が容易になることから,標識法によるバクテリアの検出について,暗視野観察によるバクテリア表面の化学構造の解明および迅速検出について検討を行う。
さらに,試料溶液中のバクテリアについて,ナノ構造体に基づく吸光度(吸収および光散乱を含む)に基づいた高感度な定量についても検討する。

Causes of Carryover

バクテリア表面の化学構造の解析について,当初計画では分子修飾した探針をプローブとした走査型プローブ顕微鏡(SPM)観察により詳細な検討を行う予定であったが,SPMによる基礎検討の段階で,分子を化学修飾したナノ粒子やナノ粒子構造体をプローブとして用いることでバクテリアの表面情報が十分に得られ,さらにナノ粒子の粒径に基づいた詳細な情報の取得が達成された。したがって,本年度の当初計画にあるSPMのカンチレバーや金線などの高額消耗品の使用が当初計画より抑えられたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

精力的な成果の取得を目指し,研究補助員の雇用による研究人員の拡充と成果報告のための旅費に使用する。

  • Research Products

    (25 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (20 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Construction of nanoantennas on the bacterial outer membrane2014

    • Author(s)
      H. Shiigi, M. Fukuda, T. Tono, K. Takada, T. Okada, L. Q. Dung, Y. Hatsuoka, T. Kinoshita, M. Takai, S. Tokonami, H. Nakao, T. Nishino, Y. Yamamoto, T. Nagaoka
    • Journal Title

      Chem. Commun.

      Volume: 50 Pages: 6252-6255

    • DOI

      10.1039/c4cc01204f

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fluorescent Carbon Nanowire Made by Pyrolysis of DNA Nanofiber and Plasmon-Assisted Emission Enhancement of Its Fluorescence2014

    • Author(s)
      H. Nakao, S. Tokonami, Y. Yamamoto, H. Shiigi and Y. Takeda
    • Journal Title

      Chem. Commun.

      Volume: 50 Pages: 11887-11890

    • DOI

      10.1039/C4CC04647A

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 導電/絶縁性プラスチックを用いた微細構造の形成2015

    • Author(s)
      寺部政大,高井善朗,西野智昭,椎木 弘,長岡 勉
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学(千葉県船橋市)
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [Presentation] 金属ナノ粒子によるバクテリアへの光アンテナ形成2015

    • Author(s)
      石木健吾,西野智昭,椎木 弘,長岡 勉
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学(千葉県船橋市)
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [Presentation] 高密度金ナノ粒子集合体を標識としたバクテリアの光学的検出2015

    • Author(s)
      木下隆将,福田真帆,西野智昭,椎木 弘,長岡 勉
    • Organizer
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東海大学(神奈川県平塚市)
    • Year and Date
      2015-03-15 – 2015-03-17
  • [Presentation] 金属ナノ粒子を光アンテナとしたバクテリアの検出2015

    • Author(s)
      木下隆将,福田真帆,西野智昭,椎木 弘,長岡 勉
    • Organizer
      Bio Medical Forum 2015
    • Place of Presentation
      大阪府立大学(大阪府堺市)
    • Year and Date
      2015-01-23
  • [Presentation] 金ナノ粒子固定ビーズの電気的特性評価2014

    • Author(s)
      寺部政大, 山本陽二郎,椎木 弘,長岡 勉
    • Organizer
      第3回関西電気化学研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2014-12-13
  • [Presentation] 異化金属還元細菌を用いた金属イオンの還元機構2014

    • Author(s)
      石木健吾,西野智昭,椎木 弘,長岡 勉
    • Organizer
      第3回関西電気化学研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2014-12-13
  • [Presentation] 金ナノ粒子被覆磁性マイクロビーズを用いた電気化学的バイオ分析法の開発2014

    • Author(s)
      木下隆将,山本陽二郎,椎木 弘,長岡 勉
    • Organizer
      第3回関西電気化学研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2014-12-13
  • [Presentation] Electron Microscopic Tracking Growth Process of Tadpole-Shaped Hybrid Composed of Au NPs and Polyaniline2014

    • Author(s)
      T. Kinoshita, M. Fukuda, T. Nishino, H. Shiigi, T. Nagaoka
    • Organizer
      ICFIA19
    • Place of Presentation
      アクロス福岡(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2014-11-30 – 2014-12-05
  • [Presentation] 隙間の化学2014

    • Author(s)
      椎木 弘, 西野智昭, 床波志保, 長岡 勉
    • Organizer
      第60回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
    • Place of Presentation
      京都工芸繊維大学(京都府京都市)
    • Year and Date
      2014-11-15 – 2014-11-16
    • Invited
  • [Presentation] 金属ナノアンテナを用いたバクテリアの迅速検出法の開発2014

    • Author(s)
      木下隆将, 福田真帆, 西野智昭, 椎木 弘, 長岡 勉
    • Organizer
      第60回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
    • Place of Presentation
      京都工芸繊維大学(京都府京都市)
    • Year and Date
      2014-11-15 – 2014-11-16
  • [Presentation] 金ナノ粒子集合体による蛍光増強機構2014

    • Author(s)
      木下隆将, 西野智昭,椎木 弘,長岡 勉
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [Presentation] 金ナノ粒子をアンテナとしたバクテリア検出2014

    • Author(s)
      福田真帆, 初岡 優, L. D. Quynh, 西野智昭, 椎木 弘, 長岡 勉
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [Presentation] 金被覆マイクロビーズの表面プラズモン共鳴を利用したセンシング2014

    • Author(s)
      高井善朗, 寺部政大, 阪口仁美, 西野智昭, 山本陽二郎, 椎木 弘
    • Organizer
      日本分析化学会第63年会
    • Place of Presentation
      広島大学(広島県東広島市)
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-19
  • [Presentation] Formation of Nanoantenna on a Bacterium2014

    • Author(s)
      Y. Hastuoka, M. Fukuda, T. Kinoshita, S. Tokonami, H. Nakao, T. Nishino, H. Shiigi, T. Nagaoka
    • Organizer
      XIII European Vacuum Conference
    • Place of Presentation
      Aveiro (Portugal)
    • Year and Date
      2014-09-08 – 2014-09-12
  • [Presentation] Electron Microscopic Tracking Growth Process of Tadpole-Shaped Nanoparticles Aggregate2014

    • Author(s)
      T. Kinoshita, Y. Hastuoka, H. Nakao, T. Nishino, Y. Yamamoto, H. Shiigi, T. Nagaoka
    • Organizer
      XIII European Vacuum Conference
    • Place of Presentation
      Aveiro (Portugal)
    • Year and Date
      2014-09-08 – 2014-09-12
  • [Presentation] Electrical Properties of Two-Dimensional Gold Nanoparticle Array on Microbeads2014

    • Author(s)
      H. Shiigi, Y. Takai, T. Nishino, Y. Yamamoto, T. Nagaoka
    • Organizer
      XIII European Vacuum Conference
    • Place of Presentation
      Aveiro (Portugal)
    • Year and Date
      2014-09-08 – 2014-09-08
  • [Presentation] Formation of Nanoantenna on a Bacterial Surface2014

    • Author(s)
      H. Shiigi, M. Fukuda, T. Kinoshita, Y. Hastuoka, T. Nishino, T. Nagaoka
    • Organizer
      ECOSS30
    • Place of Presentation
      Antalya (Turkey)
    • Year and Date
      2014-08-31 – 2014-09-05
  • [Presentation] 金ナノ粒子集合体による高感度光アンテナの作製2014

    • Author(s)
      木下隆将, 西野智昭, 山本陽二郎, 椎木 弘, 長岡 勉
    • Organizer
      新領域創成研究会2014 in ひろしま
    • Place of Presentation
      サテライトキャンパス広島(広島県広島市)
    • Year and Date
      2014-08-18 – 2014-08-19
  • [Presentation] 金ナノ粒子によるバクテリア検出2014

    • Author(s)
      福田真帆, 初岡 優, L. D. Quynh, 西野智昭, 椎木 弘, 長岡 勉
    • Organizer
      新領域創成研究会2014 in ひろしま
    • Place of Presentation
      サテライトキャンパス広島(広島県広島市)
    • Year and Date
      2014-08-18 – 2014-08-19
  • [Presentation] 金ナノ粒子被覆マイクロビーズを用いた分析法の開発2014

    • Author(s)
      木下隆将, 高井善朗, 山本陽二郎, 西野智昭, 椎木 弘, 長岡 勉
    • Organizer
      JPCA2014 アカデミックプラザ
    • Place of Presentation
      ビッグサイト東京(東京都江東区)
    • Year and Date
      2014-06-04 – 2014-06-06
  • [Book] 基礎分析化学(第9章 生物学的分析)2015

    • Author(s)
      椎木 弘, 長岡 勉
    • Total Pages
      208
    • Publisher
      朝倉書店
  • [Remarks] 大阪府立大学分子認識化学研究グループHP

    • URL

      http://www.chem.osakafu-u.ac.jp/ohka/ohka12/index.html

  • [Remarks] 大阪府立大学教員活動情報

    • URL

      http://kyoindb.osakafu-u.ac.jp/html/100599_ja.html?k=%E6%A4%8E%E6%9C%A8%E5%BC%98

URL: 

Published: 2016-05-27  

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