環境アレルゲンのオンサイトモニタリングを目的とした蛍光免疫計測システム

• 研究課題/領域番号: 14J06141
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 宮島 久美子 東京工業大学, 物質理工学院, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: アレルゲン / 免疫計測 / 磁性カプセル / FePt / 金ナノ粒子 / 光ファイバ

研究実績の概要

住環境にはアレルギー疾患を引き起こすアレルゲンが多種存在し、ハウスダストとともに堆積しているのみならず、居住者の日常生活動作に伴う気流の変化により空間中に浮遊・拡散している。アレルギー疾患の予防や治療のため、住環境における浮遊アレルゲンの濃度分布をモニタリングするには、気相成分の捕集から抗原の検出までを一括してオンサイトで実現することが求められる。そこで、抗原に特異的な抗体を磁気微粒子に固定化し、連続的に免疫学的測定を行うシステムを着想した。昨年度までに中空構造を有するマイクロメートルサイズの磁気微粒子を作製した。今年度は、作製した磁気微粒子表面への捕捉抗体固定化方法について検討をすすめ、Der f1に対する免疫計測への展開可能性を評価した。捕捉抗体の固定化方法として、磁気微粒子表面に金ナノ粒子（AuNP）を結合させる方法を採用した。まず、磁気微粒子にpoly(ethyleneimine) (PEI)を被覆し、その後tetrachloroauric(III) acid及び還元剤としてホルムアルデヒドを加えることによりAuNPを成長させた。水で洗浄することで成長反応を停止し、この磁気粒子と抗マウスIgG抗体を混合することで抗体を固定化した。磁気粒子と混合前後のIgG溶液について、液中のIgG量を比較したところ、粒子混合後にはIgGの顕著な減少が確認されたことから、粒子へのIgGの結合が示唆された。更に、得られた磁気微粒子をDer f1免疫計測に展開したところ、Der f1に由来するシグナル増強が確認されたことから、本粒子が連続的な免疫計測にも有効であることが示唆された。しかしながら、作製した捕捉抗体固定化粒子では抗原や検出抗体の非特異的な結合も観察されており、洗浄操作の改良等、今後更に検討が必要である。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Fiber-optic chemifluorescent immunosensor for influenza virus monitoring (2016)
  • 著者名/発表者名: Toma K, Suzuki Y, Saito M, Miyajima K, Arakawa T, Shimomura H, Mitsubayashi K
  • 雑誌名: Journal of Analytical Bio-Science 巻: 39 ページ: 271-276
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Measurement of Gaseous Formaldehyde from Food with a Fiber-Optic Biochemical Gas Sensor (Bio-Sniffer) (2016)
  • 著者名/発表者名: Toma K, Miyajima K, Sawada S, Arakawa T, Kudo H, Akiyoshi K, Mitsubayashi K
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 28 ページ: 1
  • DOI: 10.18494/SAM.2016.1288
  • ISSN: 0914-4935, 2435-0869
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chemifluorescent Optical Fiber Immunosensor for On-Site Bioaerosol Monitoring System (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Toma, Y. Suzuki, C. Kishikawa, M. Saito, K. Miyajima, T. Arakawa, H. Shimomura, K. Mitsubayashi
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 27(11) ページ: 1113-1122
  • DOI: 10.18494/SAM.2015.1148
  • ISSN: 0914-4935, 2435-0869
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Fluorometric Biochemical Gas Sensor (Biosniffer) for Acetaldehyde Vapor Based on Catalytic Reaction of Aldehyde Dehydrogenase (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Suzuki, M. Ye, K. Miyajima, T. Arakawa, S. Sawada, H. Kudo, K. Akiyoshi, K. Mitsubayashi
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 27(11) ページ: 1123-1130
  • DOI: 10.18494/SAM.2015.1149
  • ISSN: 0914-4935, 2435-0869
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Fluoroimmunoassay System for Fiber-Optic Measurement of House Dust Mite Allergen (Der f1) (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Miyajima, H. Kon, T. Arakawa, K. Shiba, K. Mitsubayashi
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 27(9) ページ: 871-880
  • DOI: 10.18494/SAM.2015.1123
  • ISSN: 0914-4935, 2435-0869
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Repetitive immunoassay with a surface acoustic wave device and a highly stable protein monolayer for on-site monitoring of airborne dust mite allergens (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Toma, D. Miki, C. Kishikawa, N. Yoshimura, K. Miyajima, T. Arakawa, H. Yatsuda, K. Mitsubayashi
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 87 (20) 号: 20 ページ: 10470-10474
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.5b02594
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Chemiluminescent imaging of transpired ethanol from the palm for evaluation of alcohol metabolism (2015)
  • 著者名/発表者名: Arakawa T, Kita K, Wang X, Miyajima K, Toma K, Mitsubayashi K
  • 雑誌名: Biosensors and Bioelectronics 巻: 67 ページ: 570-575
  • DOI: 10.1016/j.bios.2014.09.045
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Odourless Watermark (Digital Chemocode) System with Biochemical Sniff Scanner (2014)
  • 著者名/発表者名: Saito H, Goto T, Miyajima K, Munkhjargal M, Arakawa T, Mitsubayashi K
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 26 ページ: 109-119
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bioelectronic Sniffer (Biosniffer) Based on Enzyme Inhibition of Butyrylcholinesterase for Toluene Detection (2014)
  • 著者名/発表者名: Saito H, Suzuki Y, Gessei T, Miyajima K, Arakawa T, Mitsubayashi K
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 26 ページ: 121-129
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Direct analysis of airborne mite allergen (Der f1) in the residential atmosphere by chemifluorescent immunoassay using bioaerosol sampler (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyajima K, Suzuki Y, Miki D, Arai M, Arakawa T, Shimomura H, Shiba K, Mitsubayashi K
  • 雑誌名: Talanta 巻: 123 ページ: 241-246
  • DOI: 10.1016/j.talanta.2013.11.033
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] SAW Immunosensor for On-site Monitoring of Airborne Mite Allergen Der f 1 in Residential Environment (2016)
  • 著者名/発表者名: Kishikawa C, Miki D, Miyajima K, Yoshimura N, Yatsuda H, Toma K, Arakawa T, Mitsubayashi K
  • 学会等名: International Symposium on Biomedical Engineering
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-11-10
  • 国際学会
• [学会発表] A regenerable SAW ( Surface Acoustic Wave) immunosensor for repetitive measurement of dust mite allergen (2016)
  • 著者名/発表者名: Toma K, Miki D, Yoshimura N, Miyajima K, Arakawa T, Mitsubayashi K
  • 学会等名: IMCS2016
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2016-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] A surface acoustic wave (SAW) immunosensor with a regeneratable surface enabling repetitive measurement of dust mite allergens (2016)
  • 著者名/発表者名: Toma K, Miki D, Kishikawa C, Yoshimura N, Miyajima K, Arakawa T, Yatsuda H, Mitsubayashi K
  • 学会等名: Biosensors 2016
  • 発表場所: Gothenburg, Sweden
  • 年月日: 2016-05-25
  • 国際学会
• [学会発表] A chemi-fluorescence immunosensor with disposable PMMA fiber for detection of influenza viruses (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Toma, Y. Suzuki, M. Saito, K. Miyajima, T. Arakawa, H. Shimomura, K. Mitsubayashi
  • 学会等名: EUROPT(R)ODE XIII
  • 発表場所: Graz, Austria
  • 年月日: 2016-03-20
  • 国際学会
• [学会発表] 化学蛍光法によるインフルエンザウイルスの光ファイバ型免疫測定に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岸川知里，鈴木友梨香，齋藤真奈，宮島久美子， 當麻浩司，荒川貴博，下村弘冶，三林浩二
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Repetitive immunosensing with a highly stable protein monolayer and surface acoustic wave device for allergen monitoring (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Toma, D. Miki, N. Yoshimura, K. Miyajima, T. Arakawa, H. Yatsuda, K. Mitsubayashi
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] A surface acoustic wave biosensor allowing repetitive immunoassay for dust mite allergen monitoring (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Toma, D. Miki, C. Kishikawa, N. Yoshimura, K. Miyajima, T. Arakawa, H. Yatsuda, K. Mitsubayashi
  • 学会等名: Bio4Apps 2015
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2015-12-09
  • 国際学会
• [学会発表] ダニアレルゲンDer f 1の半連続on-site計測のための表面弾性波(SAW)免疫センサに関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岸川知里，三木大輔，宮島久美子，吉村直之，當麻浩司，荒川貴博，谷津田博美，三林浩二
  • 学会等名: 第27回SAS Symposium
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2015-11-12
• [学会発表] ダニアレルゲン免疫測定におけるSAWデバイスの新たな取り組み（半連続計測） (2015)
  • 著者名/発表者名: 當麻浩司，三木大輔，鈴木友梨香，岸川知里，宮島久美子，吉村直之，荒川貴博，谷津田博美，三林浩二
  • 学会等名: 弾性波素子技術第150委員会第142回研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-10-10
  • 招待講演
• [学会発表] 環境アレルゲンモニタリング用光ファイバ式免疫計測システムのための磁性マイクロカプセルの作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮島久美子，三輪勇樹，渕上輝顕，北本仁孝
  • 学会等名: 2015年電気化学会秋季大会
  • 発表場所: 埼玉
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] Repetitive immunoassay with a regeneration resistant protein and surface acoustic wave device for allergen monitoring (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Toma, D. Miki, N. Yoshimura, K. Miyajima, T. Arakawa, H. Yatsuda, K. Mitsubayashi
  • 学会等名: EuroAnalysis 2015
  • 発表場所: Bordeaux, France
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] Fabrication of porous fept micro-capsules for fiber-optic fluoroimmunoassay of environmental allergens (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Miyajima, Y. Miwa, T. Fuchigami, Y. Kitamoto
  • 学会等名: th International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies (EM-NANO 2015)
  • 発表場所: Niigata , Japan
  • 年月日: 2015-06-16
  • 国際学会
• [学会発表] Repetitive measurement of house dust mites (Der f1) with surface acoustic wave (SAW) immunosensor for on-site monitoring of indoor allergens (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Toma, D. Miki, N. Yoshimura, K. Miyajima, T. Arakawa, H. Yatsuda, K. Mitsubayashi
  • 学会等名: 4th International Conference on Bio-Sensing Technology
  • 発表場所: Lisbon, Portugal
  • 年月日: 2015-05-10
  • 国際学会
• [学会発表] Fiber-optic immunosensor for detection of airborne influenza viruses, 4th International Conference on Bio-Sensing Technology (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Toma, Y. Suzuki, M. Saito, K. Miyajima, T. Arakawa, H. Shimomura, K. Mitsubayashi
  • 学会等名: 4th International Conference on Bio-Sensing Technology
  • 発表場所: Lisbon, Portugal
  • 年月日: 2015-05-10
  • 国際学会
• [学会発表] 住環境中ダニアレルゲンのon-site計測のためのSAW免疫センサ (2015)
  • 著者名/発表者名: 三木大輔, 吉村直之, 當麻浩司, 宮島久美子, 荒川貴博, 谷津田博美, 三林浩二
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス、平塚市、神奈川
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] インフルエンザウイルスのための化学蛍光法を用いた光ファイバ型免疫測定に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木友梨香, 齋藤真奈, 下村弘治, 宮島久美子, 當麻浩司, 荒川貴博, 三林浩二
  • 学会等名: 第25回生物試料分析科学会 年次学術集会
  • 発表場所: 文京学院大学 本郷キャンパス、文京区、東京
  • 年月日: 2015-02-14 – 2015-02-15
• [学会発表] Fiber-optic Immunosensing device for house dust mite allergen in air (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyajima K, Arai M, Toma K, Arakawa T, Shimomura H, Mitsubayashi K
  • 学会等名: International Conference on Bioelectronics, Biosensors, Biomedical Devices BioMEMS/NEMS, Applications 2014
  • 発表場所: Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-19
• [学会発表] Highly sensitive fiber-optic formaldehyde gas sensor (biosniffer) for food-sample detection (2014)
  • 著者名/発表者名: Jen Chien P, Miyajima K, Munkhjargal M, Toma K, Arakawa T, Kudo H, Mitsubayashi K
  • 学会等名: International Conference on Bioelectronics, Biosensors, Biomedical Devices BioMEMS/NEMS, Applications 2014
  • 発表場所: Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-19
• [学会発表] Gaseous ethanol imaging systemfrom human breath and skin for evaluation of alcohol metabolism (2014)
  • 著者名/発表者名: Arakawa T, Kita K, Wang X, Miyajima K, Toma K, Mitsubayashi K
  • 学会等名: International Conference on Bioelectronics, Biosensors, Biomedical Devices BioMEMS/NEMS, Applications 2014
  • 発表場所: Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-19
• [学会発表] 免疫化学蛍光法による浮遊ダニアレルゲンDer f1の計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 栗原康司, 鈴木友梨香, 宮島久美子, 新井萌花, 下村弘治, 荒川貴博, 當麻浩司, 三林浩二
  • 学会等名: ’14 SAS インテリジェントシンポジウム
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス、平塚市、神奈川
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-14
• [学会発表] 多孔質中空粒子の網目状構造シェル形成に与えるシリカコートの影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三輪勇樹，渕上輝顕，宮島久美子，北本仁孝
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成26年度秋季大会（第11４回講演大会）
  • 発表場所: 大阪大学コンベンションセンター、吹田市、大阪
  • 年月日: 2014-10-29 – 2014-10-30
• [学会発表] 住環境アレルゲン動態評価のための光ファイバ式蛍光免疫計測システム (2014)
  • 著者名/発表者名: 三木大輔, 宮島久美子, 當麻浩司, 荒川貴博, 三林浩二
  • 学会等名: 第四回次世代センサ研究発表会
  • 発表場所: 東京ビッグサイト、江東区、東京
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] Fiber-optic chemifluorescent immunoassay system for measurement of mite allergen Der f1 (2014)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Y, Miyajima K, Arai M, Arakawa T, Shimomura H, Shiba K, Mitsubayashi K
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies- The IUMRS International Conference in Asia 2014
  • 発表場所: Fukuoka University, Fukuoka-City, Fukuoka
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-30
• [学会発表] 2-dimensional gaseous ethanol visualization system for noninvasive analysis of alcohol metabolism from exhaled human breath (2014)
  • 著者名/発表者名: Jen Chien P, Ye M, Miyajima K, Arakawa T, Mitsubayashi K
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies- The IUMRS International Conference in Asia 2014
  • 発表場所: Fukuoka University, Fukuoka-City, Fukuoka
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-30
• [学会発表] Biocatalysis-based chemo-mechanical actuator for autonomous drug release system for blood sugar control in Diabetes (2014)
  • 著者名/発表者名: Munkhjargal M, Sato R, Takagi H, Miyajima K, Arakawa T, Mitsubayashi K
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies- The IUMRS International Conference in Asia 2014
  • 発表場所: Fukuoka University, Fukuoka-City, Fukuoka
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-30
• [学会発表] Breath alcohol imaging with enzyme mesh after drinking (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato T, Wang X, Miyajima K, Toma K, Munkhjargal M, Arakawa T, Mitsubayashi K
  • 学会等名: Breath Analysis 2014
  • 発表場所: Filmar Hotel, Torun, Poland
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-09
• [学会発表] Fiber-optic chemifluorescent immunoassay for continuous monitoring of airborne mite allergen Der f1 (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyajima K, Suzuki Y, Miki D, Arai M, Toma K, Arakawa T, Shimomura H, Mitsubayashi K
  • 学会等名: 38th International Symposium on Environmental Analytical Chemistry
  • 発表場所: SwissTech Convention Center (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne), Lausanne/Switzerland
  • 年月日: 2014-06-17 – 2014-06-20
• [学会発表] Bioaerosol analysis of house dust mite allergen (Der f1) by fiber-optic chemifluorescent immunoassay system (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyajima K, Suzuki Y, Miki D, Arai M, Arakawa T, Shimomura H, Shiba K, Mitsubayashi K
  • 学会等名: Biosensors 2014
  • 発表場所: Melbourne Convention and Exhibition Centre, Melbourne, Australia
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-30
• [学会発表] Direct imaging system of gaseous ethanol from exhaled human breath for non-invasive analysis of alcohol metabolism (2014)
  • 著者名/発表者名: Arakawa T, Wang X, Kajiro T, Miyajima K, Yano K, Mitsubayashi K
  • 学会等名: Biosensors 2014
  • 発表場所: Melbourne Convention and Exhibition Centre, Melbourne, Australia
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-30
• [図書] クリーンテクノロジー2015年1月号「医療・健康科学のためのバイオセンシング 気相バイオ計測技術を用いた生体ガス及びアレルゲンモニタリング」 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮島久美子，三林浩二
  • 総ページ数: 80
  • 出版者: 日本工業出版株式会社