| 研究課題/領域番号 |
20K04506
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21030:計測工学関連
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| 研究機関 | 大阪工業大学 |
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研究代表者 |
小池 一歩 大阪工業大学, 工学部, 教授 (40351457)
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| 研究分担者 |
小山 政俊 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (30758636)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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)
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| キーワード | バイオセンサー / クレアチニン / 尿素 / 絹フィブロイン / 酵素固定化 / 拡張ゲートFET / クレアチニンデイミナーゼ / 拡張ゲートＦＥＴ / クレアチニンセンサー / 尿素センサー / バイオFET |
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| 研究開始時の研究の概要 |
透析治療や腎移植が必要となる慢性腎臓病は心筋梗塞や脳卒中の発症リスクを高めるが、進行するまで症状が無いためサイレントキラーと呼ばれている。透析移行や貧血の指標として知られているクレアチニンと尿素を長時間連続モニタリングできれば、腎機能低下の早期発見につながる。
本研究ではウェアラブル化や健康指標マーカの連続モニタリングに有利な拡張ゲート電界効果トランジスター型バイオセンサーを開発する。酵素の固定化には、シランカップリング剤と絹フィブロインを用いる。被検液中のクレアチニンと尿素を長時間連続モニタリングするためのセンサーを試作し、腎機能低下の早期発見に役立つヘルスケアデバイスを提案する。
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| 研究成果の概要 |
腎機能マーカー（クレアチニン、尿素）を検出するための酵素膜を作製し、拡張ゲートFETを用いたバイオセンサーへ応用した。拡張ゲート電極への酵素の固定化には、生体適合性の高い絹フィブロインを用いた。クレアチニンセンサーと尿素センサーを試作したところ、前者はクレアチニン濃度0.01～0.3 mg/mLの範囲で、後者は尿素濃度0.1～10 mg/mLの範囲で、感度が得られた。血中クレアチニンの正常値は、男性で0.012 mg/mL以下、女性で0.01 mg/mL以下であり、血中尿素窒素の正常値は0.2 mg/mL以下である。このことから、試作したセンサーは正常値以上の濃度を測定できることが判った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
生活習慣病の代表例の一つに慢性腎臓病（CKD）がある。国内のCKD患者数は約1300万人で慢性透析患者数は約35万人と報告されている。腎機能の低下は初期段階で自覚症状が現れにくくいため、日常的に腎機能を評価できる低侵襲のバイオセンサーの実現が待たれる。本研究では、生体適合性の高い絹フィブロインを用いて腎機能マーカーである尿素とクレアチニンを検出するための酵素膜を開発し、拡張ゲートFET型バイオセンサーへ応用した。絹フィブロインを用いて酵素を固定化する方法を提案し、かつ、ウェアラブル化に有利な拡張ゲートFET型バイオセンサーへ応用できること示したことから、学術的・社会的に意義があったといえる。
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