| Project/Area Number |
19K05540
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
Tohda Koji 富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (60212065)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 低侵襲血糖値センサ / グルコースレセプター / 近赤外吸収色素 / アップコンバージョンナノ粒子 / 近赤外発光応答 / オプティカル血糖センサ / コアシェル型ランタノイドナノ粒子 / ビスベンゾボロキソール型グルコースレセプター / レセプター感受性近赤外吸収色素 / 競争的錯形成反応 / 内部フィルター効果 / 発光共鳴エネルギー移動 / ウェアラブル光学センサ / ランタノイドナノ粒子 / 近赤外線発光 |
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| Outline of Research at the Start |
糖尿病患者の厳密な血糖値管理のため，長期にわたり血糖値を連続的かつ精度よく測定でき，患者の負担の少ない持続血糖測定システム(CGM)の開発が切望されてきた。現在、電気化学CGMが市販され、実用に供されているが、酵素を用いるため一週間程度でセンサ部を交換する必要がある。そこで本研究では，低侵襲的に皮下間質組織液中の血糖値を長期にわたりモニターできるウェアラブル光学センサの感度及び精度の向上を目指した，皮膚組織による光学的妨害の極めて少ない近赤外光(NIR)を発するアップコンバージョンナノ粒子(UCNPs)と合成レセプターに基づく血糖値センシングシステムを開発する。
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| Outline of Final Research Achievements |
We have developed an optical glucose sensing film based on lanthanoid-doped upconversion nanoparticles (UCNPs) that convert the information of glucose concentration into near-infrared (NIR) emission intensity. This sensing film incorporates receptor-sensitive NIR-adsorbing dye-immobilized UCNPs into a glucose receptor copolymerized film and emits NIR at 800 nm depending on the glucose concentration when irradiated with a 980 nm laser beam. The developed sensing film showed excellent NIR emission responses to glucose in the physiological concentration range.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では，糖レセプター共重合フィルム中にレセプター感受性NIR吸収素色固定化UCNPsを包埋したかたちのNIR発光グルコースセンシングフィルムを開発した。このセンシングフィルムの応答機構は我々が独自に考案したものであり，また，UCNPsをグルコースの検出原理として用いるのは本研究が初めてである。
本研究で開発したセンシングフィルムは，皮膚組織の光学的妨害の少ないNIR励起光を照射し，異なる波長のNIR発光強度を測定する全く新しい機序に基づくものである。これにより，皮下に長期間滞留可能な光学的持続血糖測定システム(CGM) の実用化に大きく貢献でき，糖尿病患者への福音という波及効果も大きい。
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