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近赤外発光アップコンバージョンナノ粒子に基づく低侵襲血糖値センサの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K05540
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分34020:分析化学関連
研究機関富山大学

研究代表者

遠田 浩司  富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (60212065)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード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
研究開始時の研究の概要

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。

研究成果の概要

グルコースの濃度の情報を近赤外(NIR)発光強度の情報に変換するランタノイドアップコンバージョンナノ粒子(UCNPs)に基づくセンシングフィルムを開発した。これはグルコースレセプター共重合フィルムにレセプター感受性近赤外吸収色素固定化UCNPsを包埋したもので,波長980 nmのレーザーを照射するとグルコース濃度に応じて波長800 nmの近赤外発光強度が変化する。開発したセンシングフィルムは,生理的グルコース濃度範囲で良好な近赤外発光応答を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (14件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 高分子ゲルの膨潤をシグナル増幅の原理とするオプティカルグルコースセンシングフィルムの開発2021

    • 著者名/発表者名
      遠田浩司,日下部智陽,山川翔平,菅野憲
    • 雑誌名

      Bunseki Kagaku (分析化学)

      巻: 70 ページ: 133-140

    • NAID

      130008027517

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] アントラセン蛍光団を有するビスベンゾボロキソール型グルコースレセプター2021

    • 著者名/発表者名
      小林美月,遠田浩司,菅野憲
    • 雑誌名

      Bunseki Kagaku (分析化学)

      巻: 70 ページ: 141-148

    • NAID

      130008027518

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] グルコースセンサ用レセプター感受性近赤外吸収azaBODIPY色素の開発2021

    • 著者名/発表者名
      水上泰斗,遠田浩司,菅野憲
    • 雑誌名

      Bunseki Kagaku (分析化学)

      巻: 70 ページ: 159-164

    • NAID

      130008027526

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ランタノイドアップコンバージョンナノ粒子(UCNPs)に基づく近赤外発光糖センサの開発2021

    • 著者名/発表者名
      原田大輔,草島佳紀,菅野憲,遠田浩司
    • 雑誌名

      Bunseki Kagaku (分析化学)

      巻: 70 ページ: 207-213

    • NAID

      130008027529

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 光リセット機能を有するオプティカルグルコースセンシングフィルムの開発2021

    • 著者名/発表者名
      本山 祐,菅野 憲,遠田 浩司
    • 学会等名
      日本分析化学会 第70年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ランタノイドアップコンバージョンナノ粒子(UCNPs)に基づく近赤外発光グルコースセンサの開発2021

    • 著者名/発表者名
      草島 佳紀,菅野 憲,遠田 浩司
    • 学会等名
      日本分析化学会 第70年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 皮下埋め込み型血糖値センサ用レセプター感受性近赤外吸収azaBODIPY色素の開発2021

    • 著者名/発表者名
      水上 泰斗,菅野 憲,遠田 浩司
    • 学会等名
      日本分析化学会 第70年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 生体分子を標的とした化学センサー構築のための角度依存性のない構造発色性ゲルの調製2021

    • 著者名/発表者名
      池戸 祐太朗,菅野 憲,遠田 浩司
    • 学会等名
      日本分析化学会 第70年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ランタノイドアップコンバージョンナノ粒子(UCNPs) の開発とオプティカルセンサへの応用2020

    • 著者名/発表者名
      原田大輔,菅野憲,遠田浩司
    • 学会等名
      分析化学会第69年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] フォトクロミズムによる応答 on/off 差分検出に基づくオプティカルセンサの開発2020

    • 著者名/発表者名
      本山祐,菅野 憲 ,遠田 浩司
    • 学会等名
      分析化学会第69年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 角度に依存しない構造発色性ゲルを用いた化学センサーの開発2020

    • 著者名/発表者名
      池戸佑太朗 ,菅野 憲 ,遠田 浩司
    • 学会等名
      分析化学会第69年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] グルコースセンサ用レセプター感受性近赤外吸収aza-BODIPY色素の開発2020

    • 著者名/発表者名
      水上泰斗,遠田浩司,菅野憲
    • 学会等名
      分析化学会第69年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 近赤外発光ランタノイドアップコンバージョンナノ粒子 (UCNPs) の合成とセンサへの応用2020

    • 著者名/発表者名
      草島佳紀,遠田 浩司,菅野 憲
    • 学会等名
      分析化学会第69年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] グルコースセンサー用近赤外吸収機能性色素の開発2019

    • 著者名/発表者名
      棚橋 祐斗・菅野 憲 ・遠田 浩司
    • 学会等名
      日本分析化学会第68年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ビスベンゾボロキソール型グルコースレセプターの開発2019

    • 著者名/発表者名
      小林 美月・菅野 憲 ・遠田 浩司
    • 学会等名
      日本分析化学会第68年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] フォトクロミズムによる応答差分検出に基づくpH センサの開発2019

    • 著者名/発表者名
      津田 翔平 ・菅野 憲 ・遠田 浩司
    • 学会等名
      日本分析化学会第68年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 生体分子を可視化検出する構造発色性ゲルを用いた化学センサーの開発2019

    • 著者名/発表者名
      桐山 絵美里・松本 浩平・遠田 浩司・菅野 憲
    • 学会等名
      日本分析化学会第68年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] オプティカルセンサのためのランタノイドアップコンバージョンナノ粒子(UCNPs)の開発2019

    • 著者名/発表者名
      原田 大輔・遠田 浩司・菅野 憲
    • 学会等名
      日本分析化学会第68年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] 糖センサ2021

    • 発明者名
      遠田浩司,草島佳紀,原田大輔,水上泰斗,菅野憲
    • 権利者名
      遠田浩司,草島佳紀,原田大輔,水上泰斗,菅野憲
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-030326
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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