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Creation of new extraction and separation technologies based on fusion of supercritical fluid and liquid

Research Project

Project/Area Number 18H01800
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

馬場 健史  九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (10432444)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Keywords超臨界流体 / 抽出 / 分離 / クロマトグラフィー
Outline of Annual Research Achievements

本年度は,超臨界流体クロマトグラフィー(SFC)に加えてUnified Chromatography(UC)についても分離挙動基礎データの取得およびデータベースの構築に取り組んだ.SFCにおいて幅広い性質の標準品化合物を用いて,各種カラムにおける分離挙動データを取得した.それぞれの化合物について,異なるカラム,移動相組成,カラム温度,BPR圧力におけるデータの収集を行った.また,分離条件,溶出時間,ピーク幅等のSFCにおける分離データのほかに,試験化合物のLogPや化学構造など化合物に関する情報を収載したデータベースを構築した.さらに,取得したSFC分離挙動データの解析をWest准教授らのグループと連携して行った.これまでにWest准教授らのグループが取得したSFCの分離挙動データと比較解析を行うことにより,将来的に計画しているSFCにおける大規模な分離挙動データベースおよび溶出予測モデル構築に向けたデータ取得方法について精査することができた.
また,超臨界流体抽出(SFE)における溶解度基礎データの取得およびデータベース構築についても引き続き取り組んだ.SFCの分離挙動基礎データ取得に使用した標準品化合物について,SFEにおける溶解度に関する情報を取得した.さらに,SFE-SFCフラクション装置を用いた新規溶解度測定システムの開発についても取り組んだ.それぞれの試験化合物について,異なる溶出溶媒組成および流量,操作圧力および温度においてデータの収集を行った.また, SFEにおける溶媒組成,溶媒量,圧力,温度,溶出量のほか,それぞれの試験化合物のLogPや化学構造など化合物に関する情報を格納したデータベースを構築した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

予定していた標準品化合物による超臨界流体クロマトグラフィー(SFC)に加え,Unified Chromatography(UC)における分離挙動データを取得できた.さらに,分離挙動データベースの構築も進めることができ,SFCにおける分離条件,溶出時間,ピーク幅等の挙動データのほかに,それぞれの化合物のLogPや化学構造などの情報についてもデータベースに収載できている.さらに,分子記述子情報に基づくプロファイリングについても実施した.また,研究協力者のフランスオルレアン大学のWest准教授らのグループと各種カラムのSFCにおけるキャラクタリゼーションについても取り組み,その成果を論文で報告した[Gros, Q., et al, J. Chromatogra. A,1639, 461923 (2021)].
また,超臨界流体抽出(SFE)における溶解度基礎データ取得についても,同様に進めることができた.さらに,SFE-SFCフラクション装置を用いた新規溶解度測定システムの開発についても取り組み,ハイスループットで溶解度の測定が可能なシステムの構築に成功した.また,それぞれの試験化合物について,SFEにおける溶媒組成,溶媒量,圧力,温度,溶出量のほか,LogPや化学構造など化合物に関する情報を格納したデータベースを構築できた.
上記のとおり,研究開発は当初の計画どおり進められている.

Strategy for Future Research Activity

今後も引き続き,超臨界流体クロマトグラフィー(SFC)およびUnified Chromatography(UC)における分離挙動基礎データの取得およびデータベースの構築に取り組む.また,超臨界流体抽出(SFE)における溶解度基礎データの取得およびデータベース構築にも取り組むとともに,Unified Extraction(UE)における溶解度データの取得についても試み,同様にデータベースの構築および溶出時間予測モデル,溶解度予測モデルの構築を試みる.
試験化合物については,バリエーションを広げ,幅広い化合物のSFCおよびUCにおける分離挙動およびSFEおよびUEにおける溶解度データの取得を試みる.なお,SFEおよびUEにおける溶解度データ取得においては,島津製作所と協力して,新たな装置開発についても取り組み,効率的にデータ取得が可能なシステムの構築を試みる.
さらに,研究協力者のフランスオルレアン大学のWest准教授らのグループと連携してSFCおよびUEにおける分離挙動データをもとに溶出時間予測モデルの構築を試みるとともに,カラムとの相互作用の様式を考察し,SFCおよびUCにおける分離メカニズムの解明についても取り組む.また,SFEおよびUEにおける溶解度データをもとに溶解度予測モデルの構築についても試みる.

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(34 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 1 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 17 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Orleans(フランス)

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  • [Journal Article] Characterization of stationary phases in supercritical fluid chromatography including exploration of shape selectivity2021

    • Author(s)
      Gros, Q., Molineau, J., Noireau, A., Duval, J., Bamba, T., Lesellier, E., West, C.
    • Journal Title

      J. Chromatogr. A

      Volume: 1639 Pages: 461923-461923

    • DOI

      10.1016/j.chroma.2021.461923

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  • [Journal Article] Cross-pharma collaboration on the development and evaluation of a new mid-scale preparative supercritical fluid chromatography instrument2020

    • Author(s)
      Biba, M., et al.
    • Journal Title

      Org. Process Res. Dev.

      Volume: 24(7) Pages: 1271-1280

    • DOI

      10.1021/acs.oprd.0c00136

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  • [Journal Article] Development of a novel comprehensive analytical method for volatile compounds using supercritical fluid chromatography/mass spectrometry with a highly cross-linked styrene divinylbenzene polymer-based column2020

    • Author(s)
      Fujito, Y., Hayakawa, Y., Bamba, T.
    • Journal Title

      J. Chromatogr. A

      Volume: 1626 Pages: 461363-461363

    • DOI

      10.1016/j.chroma.2020.461363

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  • [Journal Article] Development of a novel method for polar metabolite profiling by supercritical fluid chromatography/tandem mass spectrometry.2020

    • Author(s)
      Konya Y, Izumi Y, Bamba T*.
    • Journal Title

      J. Chromatogr. A

      Volume: 1632 Pages: 461587-461587

    • DOI

      10.1016/j.chroma.2020.461587

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  • [Journal Article] Dynamic metabolome analysis reveals the metabolic fate of medium-chain fatty acid in AML12 cells.2020

    • Author(s)
      Fushimi T, Izumi Y*, Takahashi M, Hata K, Murano Y, Bamba T.
    • Journal Title

      J. Agric. Food Chem.

      Volume: 68(43) Pages: 11997-12010

    • DOI

      10.1021/acs.jafc.0c04723

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  • [Journal Article] Identification of novel serum markers for the progression of coronary atherosclerosis in WHHLMI rabbits, an animal model of familial hypercholesterolemia2019

    • Author(s)
      Shiomi M, Takeda H, Irino Y, Kimura N, Yamada S, Kuniyoshi N, Kikumori A, Yu Y, Koike T, Yoshida M, Izumi Y, Shinohara M, Bamba T, Ishida T
    • Journal Title

      Atherosclerosis

      Volume: 284 Pages: 18-23

    • DOI

      10.1016/j.atherosclerosis.2019.02.020

    • NAID

      120006850489

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  • [Journal Article] Development of a practical online supercritical fluid extraction-supercritical fluid chromatography/mass spectrometry system with an integrated split-flow method2019

    • Author(s)
      Sakai, M., Hayakawa, Y., Funada, Y., Ando, T., Fukusaki, E., Bamba, T.
    • Journal Title

      J. Chromatogra. A

      Volume: 1592 Pages: 161-172

    • DOI

      10.1016/j.chroma.2019.01.044

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  • [Journal Article] Widely-targeted quantitative lipidomics method by supercritical fluid chromatography triple quadrupole mass spectrometry2018

    • Author(s)
      Takeda, H., Izumi, Y., Takahashi, M., Paxton, T., Tamura, S., Koike, T., Yu, Y., Kato, N., Nagase, K., Shiomi, M., Bamba, T.
    • Journal Title

      J. Lipid Res.

      Volume: 59 (7) Pages: 1283-1293

    • DOI

      10.1194/jlr.d083014

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  • [Journal Article] Dietary Intake of Curcumin Improves eIF2 Signaling and Reduces Lipid Levels in the White Adipose Tissue of Obese Mice2018

    • Author(s)
      Kobori M, Takahashi Y, Takeda H, Takahashi M, Izumi Y, Akimoto Y, Sakurai M, Oike H, Nakagawa T, Itoh M, Bamba T, Kimura T.
    • Journal Title

      Sci. Rep.

      Volume: 8 Pages: 9081-9081

    • DOI

      10.1038/s41598-018-27105-w

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A defective cortex glia plasma membrane structure underlies light-induced epilepsy in cpes mutants2018

    • Author(s)
      Kunduri G, Turner-Evans D, Konya Y, Izumi Y, Nagashima K, Lockett S, Holthuis J, Bamba T, Acharya U, Acharya J K.
    • Journal Title

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      Volume: 115 (38)

    • DOI

      10.1073/pnas.1808463115

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of wide-targeted lipidomics system by using SFC-triple quadrupole MS2021

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      Takeshi Bamba
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      第24回 創薬育薬産学官連携セミナー
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      Miho Sakai, Yoshihiro Hayakawa, Yasuhiro Funada, Takashi Ando, Eiichiro Fukusaki, Takeshi Bamba
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      66th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
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      馬場健史
    • Organizer
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    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 分析支援装置、分析支援方法、分析支援プログラムおよび分析システム2020

    • Inventor(s)
      藤戸由佳,酒井美穂,馬場健史
    • Industrial Property Rights Holder
      藤戸由佳,酒井美穂,馬場健史
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-126551
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 解析システム、解析方法及びプログラム2020

    • Inventor(s)
      馬場健史,中尾素直
    • Industrial Property Rights Holder
      馬場健史,中尾素直
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-174413
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
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URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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