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ダイヤモンド電極を基盤とした生体内測定システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 17J02923
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 分析化学
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

浅井 開  慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2019年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードダイヤモンド電極 / 電気化学 / アプタマーセンサー / バイオセンシング / バイオセンサー / diamond / biosensing / FSCV / aptamer sensor / surface modification / in vivo sensing / microelectrode / ダイヤモンド / 微小電極 / 電解研磨 / boron-doped diamond
研究実績の概要

小分子や薬剤などの生体内リアルタイム測定を達成する有望な手法の一つに、電気化学アプタマーセンサーがある。特定の分子と特異的に結合する物質はアプタマーと呼ばれる。アプタマーにはDNAやペプチドなどがあるが、それらを構成する塩基やアミノ酸の配列を最適化することで、ターゲット分子とのみ強固に結合するようになる。このアプタマーの性質を利用して、電気化学的にターゲット分子を測定するセンサーが電気化学アプタマーセンサーである。電気化学の特徴である迅速性・簡便性を併せ持つことで、生体内におけるリアルタイムモニタリングを可能としうる。
本年度の研究により、電気化学アプタマーセンサーの新たな作製手法を考案した。DNAアプタマー水溶液中にダイヤモンド電極を浸すだけで、DNAが電極表面に固定化されたダイヤモンド電極を得た。DNA-ダイヤモンドの相互作用は、繰り返しの測定・超音波洗浄に耐えうるだけの強度を持つ。抗がん剤ドキソルビシンの測定において、ヒト血中における濃度域を捉えるだけの検出感度、時間分解能を与えた。なお、金電極 (Au) およびグラッシーカーボン電極 (GC) においてもDNAアプタマーの吸着現象は確認されたものの、シグナルはドキソルビシンの濃度を反映しなかったことから、本センサーはダイヤモンド電極ならでは達成できるシステムと言える。ダイヤモンド電極を用いる容易な電気化学アプタマーセンサー作製手法の一つとして本アイデアを見出した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] An electrochemical aptamer-based sensor prepared by utilizing the strong interaction between a DNA aptamer and diamond2020

    • 著者名/発表者名
      Asai Kai、Yamamoto Takashi、Nagashima Shinichi、Ogata Genki、Hibino Hiroshi、Einaga Yasuaki
    • 雑誌名

      The Analyst

      巻: 145 号: 2 ページ: 544-549

    • DOI

      10.1039/c9an01976f

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of an all-diamond microelectrode using a chromium mask2019

    • 著者名/発表者名
      Asai Kai、Einaga Yasuaki
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 55 号: 7 ページ: 897-900

    • DOI

      10.1039/c8cc08077a

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical measurement of lamotrigine using boron-doped diamond electrodes2018

    • 著者名/発表者名
      Hanawa Ai、Asai Kai、Ogata Genki、Hibino Hiroshi、Einaga Yasuaki
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 271 ページ: 35-40

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2018.03.112

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A microsensing system for the in vivo real-time detection of local drug kinetics2017

    • 著者名/発表者名
      Ogata G, et al.
    • 雑誌名

      Nature Biomedical Engineering

      巻: 1 号: 8 ページ: 654-666

    • DOI

      10.1038/s41551-017-0118-5

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Phase 1 study of sulfasalazine and cisplatin for patients with CD44v-positive gastric cancer refractory to cisplatin (EPOC1407).2017

    • 著者名/発表者名
      Shitara K, Doi T, Nagano O, Fukutani M, Hasegawa H, Nomura S, Sato A, Kuwata T, Asai K, Einaga Y, Tsuchihashi K, Suina K, Maeda Y, Saya H, Ohtsu A.
    • 雑誌名

      Gastric Cancer

      巻: 20 号: 6 ページ: 1004-1009

    • DOI

      10.1007/s10120-017-0720-y

    • NAID

      40021377421

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Development of electrochemical aptamer-based sensor for drug sensing based on diamond electrode2019

    • 著者名/発表者名
      Kai Asai, Takashi, Yamamoto, Einaga Yasuaki
    • 学会等名
      International Symposium on Diamond Electrochemistry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of electrochemical aptamer-based sensor for drug sensing based on diamond electrode2018

    • 著者名/発表者名
      Kai Asai, Einaga Yasuaki
    • 学会等名
      International Symposium on Diamond Electrode
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] 導電性ダイヤモンド電極の製造方法2018

    • 発明者名
      栄長泰明,浅井開
    • 権利者名
      栄長泰明,浅井開
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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