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極微量血液からの迅速薬物モニタリングを実現するハンディシステムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 21H03805
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分90110:生体医工学関連
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

緒方 元気  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 特任准教授 (80452829)

研究分担者 日比野 浩  大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (70314317)
栄長 泰明  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (00322066)
楠原 洋之  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (00302612)
椎木 弘  大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (70335769)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
キーワード導電性ダイヤモンド電極 / 薬物動態 / 分子インプリント / TDM / 治療薬物モニタリング / ダイヤモンド電極 / 分子インプリンティング / 抗がん剤 / ボロンドープダイヤモンド電極 / 電気化学センサ / 分子鋳型 / ドキソルビシン / パゾパニブ / 分子標的薬 / ダイヤモンドセンサ / 導電性ダイヤモンド / 電気化学
研究開始時の研究の概要

治療薬物モニタリング(Therapeutic Drug Monitoring: TDM)は、薬物の治療効果や患者QOLの飛躍的な向上が見込まれるため、近年、その活用が医療現場から大きく期待されている。しかしながら、薬の血中濃度を臨床の現場で簡便かつスピーディに測る技術が確立していないために、TDMが積極的に実施されている医療機関は非常に少ない。そこで、本研究では、血中の薬物濃度を、“極微量”の血液から“その場で瞬時に”定量する「ハンディ型の迅速薬物モニタリングシステム」の構築を目的とする。新規ポータプルシステムは、TDMを介したオーダーメイド治療を加速し、安心安全な医療の提供に貢献する。

研究成果の概要

薬物治療の有効性・安全性向上のためには、血中薬物濃度の簡便なモニタリングが求められている。電気化学的測定法は迅速測定が可能だが、同じ電位で反応する物質があると定量が困難だった。そこで、ホウ素ドープダイヤモンド (BDD) 上に分子鋳型ポリマー (MIP) を修飾したMIP-BDD電極を開発し、選択的な薬物検出を目指した。MIPは特定分子を捕捉し、混合物中での目標分子を選択的に検出できる。本研究では、抗癌剤ドキソルビシン (DOX) を鋳型分子とし、MIP-BDD電極でDOXのみが還元反応を示すことを確認した。血漿中でもDOX測定が可能であり、薬物血中濃度モニタリングへの応用が期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発した血漿中薬物測定システムは、ダイヤモンド電極にMIPを修飾したセンサーにより、従来の大型分析装置が不要で、迅速・簡便・安価に薬物を測定できる。この成果により、効果を最大化し副作用を最小限にする投薬方法の開発、過剰投与の抑制と医療費削減、臨床医学や薬物動態学の新たな分析ツールの提供が期待される。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 1件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Real-Time Measurement of Antiglaucoma Drugs in Porcine Eyes Using Boron-Doped Diamond Microelectrodes2024

    • 著者名/発表者名
      Ogata Genki、Yoneda Mao、Ogawa Risa、Hanawa Ai、Asai Kai、Yamagishi Reiko、Honjo Megumi、Aihara Makoto、Einaga Yasuaki
    • 雑誌名

      ACS Sensors

      巻: 9 号: 2 ページ: 781-788

    • DOI

      10.1021/acssensors.3c02088

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Designing Molecularly Imprinted Polymer-Modified Boron-Doped Diamond Electrodes for Highly Selective Electrochemical Drug Sensors2024

    • 著者名/発表者名
      Ishii Kanako、Ogata Genki、Yamamoto Takashi、Sun Shuyi、Shiigi Hiroshi、Einaga Yasuaki
    • 雑誌名

      ACS Sensors

      巻: 9 号: 3 ページ: 1611-1619

    • DOI

      10.1021/acssensors.4c00360

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measuring the Permittivity of Liposome and Yeast Using a 3D-printed Electrode-replaceable Measuring Cell2024

    • 著者名/発表者名
      KAGEYAMA Yuji、SUEOKA Haruna、KIMURA Akira、SATO Masaki、ITO Akira、HORIE Tetsuro、OGATA Genki、EINAGA Yasuaki、SUZUKI Hiroaki、MURAKAMI Shingo
    • 雑誌名

      Advanced Biomedical Engineering

      巻: 13 号: 0 ページ: 90-99

    • DOI

      10.14326/abe.13.90

    • ISSN
      2187-5219
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical Diagnosis of Urinary Tract Infection Using Boron-Doped Diamond Electrodes2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Ziping、Ogata Genki、Asai Kai、Yamamoto Takashi、Einaga Yasuaki
    • 雑誌名

      ACS Sensors

      巻: 8 号: 11 ページ: 4245-4252

    • DOI

      10.1021/acssensors.3c01569

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Urine protein quantification in human urine on boron-doped diamond electrodes based on the electrochemical reaction of Coomassie brilliant blue2023

    • 著者名/発表者名
      Aoki Hiroshi、Miyazaki Risa、Ohama Miho、Murata Michio、Asai Kai、Ogata Genki、Einaga Yasuaki
    • 雑誌名

      The Analyst

      巻: 148 号: 18 ページ: 4396-4405

    • DOI

      10.1039/d3an01000g

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A strategy for low-cost portable monitoring of plasma drug concentrations using a sustainable boron-doped-diamond chip2023

    • 著者名/発表者名
      Takuro Saiki et al.
    • 雑誌名

      Heliyon

      巻: 9 号: 5 ページ: e15963-e15963

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2023.e15963

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dissolved ozone sensing in water and blood based on commercial screen-printed and BDD electrodes2023

    • 著者名/発表者名
      Petani Lisa、Llupa Lea、Peng Zhen、Ogata Genki、Koker Liane、Gengenbach Ulrich、Einaga Yasuaki、Pylatiuk Christian
    • 雑誌名

      2023 IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference (BioCAS)

      巻: 1 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1109/biocas58349.2023.10388985

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] A rapid and simple electrochemical detection of the free drug concentration in human serum using boron-doped diamond electrodes2022

    • 著者名/発表者名
      Moriyama Hideto、Ogata Genki、Nashimoto Haruma、Sawamura Seishiro、Furukawa Yoshiaki、Hibino Hiroshi、Kusuhara Hiroyuki、Einaga Yasuaki
    • 雑誌名

      The Analyst

      巻: 147 号: 20 ページ: 4442-4449

    • DOI

      10.1039/d2an01037b

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical detection of triamterene in human urine using boron-doped diamond electrodes2022

    • 著者名/発表者名
      Ishii Kanako、Ogata Genki、Einaga Yasuaki
    • 雑誌名

      Biosensors and Bioelectronics

      巻: 217 ページ: 114666-114666

    • DOI

      10.1016/j.bios.2022.114666

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of boron doped diamond electrodes to electrochemical gas sensor2022

    • 著者名/発表者名
      Triana Yunita、Ogata Genki、Einaga Yasuaki
    • 雑誌名

      Current Opinion in Electrochemistry

      巻: 36 ページ: 101113-101113

    • DOI

      10.1016/j.coelec.2022.101113

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Blood Oxygen Sensor Using a Boron-Doped Diamond Electrode2022

    • 著者名/発表者名
      Triana Yunita、Ogata Genki、Tomisaki Mai、Irkham、Einaga Yasuaki
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 94 号: 9 ページ: 3948-3955

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.1c04999

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of Pharmacokinetics in the Cochlea of the Inner Ear2021

    • 著者名/発表者名
      Sawamura Seishiro、Ogata Genki、Asai Kai、Razvina Olga、Ota Takeru、Zhang Qi、Madhurantakam Sasya、Akiyama Koei、Ino Daisuke、Kanzaki Sho、Saiki Takuro、Matsumoto Yoshifumi、Moriyama Masato、Saijo Yasuo、Horii Arata、Einaga Yasuaki、Hibino Hiroshi
    • 雑誌名

      Frontiers in Pharmacology

      巻: 12 ページ: 1-11

    • DOI

      10.3389/fphar.2021.633505

    • 関連する報告書
      2021 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] ダイヤモンド電極を用いた緑内障点眼薬ブリモニジンの電気化学測定2024

    • 著者名/発表者名
      小川 梨紗、緒方 元気、山岸 麗子、本庄 惠、相原 一、栄長 泰明
    • 学会等名
      電気化学会第91回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド微小電極を用いた緑内障点眼薬のリアルタイム測定2024

    • 著者名/発表者名
      緒方 元気、米田 真央、小川 梨紗、花輪 藍、浅井 開、山岸 麗子、本庄 恵、相原 一、栄長 泰明
    • 学会等名
      第 101 回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Electrochemical Detection of NaNO2 in Human Urine Using Boron-Doped Diamond Electrode.2023

    • 著者名/発表者名
      Ziping ZHANG, Genki OGATA, Kai ASAI, Takashi YAMAMOTO, Yasuaki EINAGA
    • 学会等名
      The Nineteenth International Symposium on Electroanalytical Chemistry (19th ISEAC)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrochemical Detection of NaNO2 in Human Urine Using Boron-Doped Diamond Electrode2023

    • 著者名/発表者名
      張 子平、緒方 元気、浅井 開、山本 崇史、栄長 泰明
    • 学会等名
      2023電気化学秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Selective Electrochemical Detection of Doxorubicin Using Molecularly Imprinted Polymer-Modified Boron Doped Diamond Electrodes2023

    • 著者名/発表者名
      Kanako Ishii, Genki Ogata, Takashi Yamamoto, Shuyi Sun, Hiroshi Shiigi, Yasuaki Einaga
    • 学会等名
      The nanoBalkan International Conference (NB2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Selective Rapid Plasma Molecular-Targeted Drug Monitoring with Boron-Doped Diamond Electrode2023

    • 著者名/発表者名
      Genki Ogata, Takuro Saiki, Yasuo Saijo, Yasuaki Einaga, and Hiroshi Hibino
    • 学会等名
      The nanoBalkan International Conference (NB2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In vivo real time measurements by BOO microelectrode2023

    • 著者名/発表者名
      Genki Ogata
    • 学会等名
      The nanoBalkan International Conference (NB2023), 4th Workshop NANOTECHNOLOGIES FOR 21st CENTURY COOPERATION EVENT BETWEEN ALBANIA, JAPAN AND SPAIN
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Rapid Measurement of Plasma molecular-targeted Drug Concentration with boron-doped diamond electrode2023

    • 著者名/発表者名
      Genki Ogata, Takuro Saiki, Yasuo Saijo, Yasuaki Einaga, and Hiroshi Hibino
    • 学会等名
      2023 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイヤモンドマイクロ電極を用いた緑内障点眼薬の豚眼内リアルタイム測定2023

    • 著者名/発表者名
      緒方 元気、米田 真央、小川 梨紗、花輪 藍、浅井 開、山岸 麗子、本庄 恵、相原 一、栄長 泰明
    • 学会等名
      第97回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 分子鋳型ポリマー修飾ダイヤモンド電極によるドキソルビシンの高選択的検出2023

    • 著者名/発表者名
      石井夏奈子, 緒方元気, 山本崇史, 孫術益, 椎木弘, 栄長泰明
    • 学会等名
      電気化学会第90回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド電極を用いたヒト尿中の利尿薬トリアムテレンの検出2022

    • 著者名/発表者名
      石井夏奈子、緒方元気、栄長泰明
    • 学会等名
      2022年電気化学会第89回大会 (第70回化学センサ研究発表会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ヒト尿中の利尿薬トリアムテレンのダイヤモンド電極を用いた電気化学的検出2022

    • 著者名/発表者名
      石井夏奈子、緒方元気、栄長泰明
    • 学会等名
      第61回日本生体医工学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ナフィオン修飾ダイヤモンド電極によるドーパミンの選択的電気化学測定2022

    • 著者名/発表者名
      奈佐和樹、イルハム、緒方元気、栄長泰明
    • 学会等名
      2022年電気化学秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド電極を用いた緑内障点眼薬ブリモニジンの電気化学測定2022

    • 著者名/発表者名
      小川 梨紗、 緒方 元気、山岸 麗子、本庄 惠、相原 一、栄長 泰明
    • 学会等名
      2022年度生理研研究会 「細胞の局所コミュニティ研究会」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Rapid Measurement of Drug Concentration of Pazopanib in Human Plasma with Diamond Sensor2022

    • 著者名/発表者名
      齋木 琢郎,緒方 元気,澤村 晴志朗,ラズビナ オリガ,渡邊 航太,加藤 里都,浅井 開,松本 吉史,森山 雅人,楠原 洋之,栄長 泰明,西條 康夫,日比野 浩
    • 学会等名
      第19回日本臨床腫瘍学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] A Method Designed for Point-of-Care System Monitoring Plasma Concentration of an Anticancer Molecular Targeting Drug with Diamond Electrode2022

    • 著者名/発表者名
      齋木 琢郎,緒方 元気,澤村 晴志朗,ラズビナ オリガ,渡邊 航太,加藤 里都,浅井 開,松本 吉史,森山 雅人,楠原 洋之,栄長 泰明,西條 康夫,日比野 浩
    • 学会等名
      第 95 回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンドセンサを用いた血漿中分子標的薬パゾパニブ迅速濃度測定機の開発2021

    • 著者名/発表者名
      緒方 元気、齋木 琢郎、澤村 晴志朗、ラズビナ オリガ、渡邉 航太、加藤 理都、浅井 開、花輪 藍、松本 吉史、森山 雅人、西條 康夫、栄長 泰明、日比野 浩
    • 学会等名
      第139回 日本薬理学会近畿部会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 血漿パゾパニブ濃度の迅速・簡便測定を目指した計測システムの構築2021

    • 著者名/発表者名
      緒方 元気、齋木 琢郎、澤村 晴志朗、ラズビナ オリガ、渡邉 航太、加藤理都、浅井 開、花輪 藍、松本 吉史、森山 雅人、西條 康夫、楠原 洋之、栄長 泰明、日比野 浩
    • 学会等名
      第60回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド電極を用いた分子標的薬パゾパニブ血漿中濃度の測定2021

    • 著者名/発表者名
      緒方元気、齋木琢郎、澤村晴志朗、ラズビナ オリガ、渡邊航太、加藤理都、浅井開、松本吉史、森山雅人、西條康夫、栄長泰明、日比野浩
    • 学会等名
      2021電気化学秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド電極を用いた抗がん剤ドキソルビシンのヒト血清中遊離型測定2021

    • 著者名/発表者名
      森山 英人、緒方 元気、梨本 遥馬、古川 良明、日比野 浩、楠原 洋之、栄長 泰明
    • 学会等名
      2021電気化学秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Electrochemical detection of free drug fraction in human serum using boron-doped diamond electrodes.2021

    • 著者名/発表者名
      Hideto Moriyama, Haruma Nashimoto, Genki Ogata, Yoshiaki Furukawa, Hiroshi Hibino, Hiroyuki Kusuhara, Yasuaki Einaga.
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] Diamond electrodes : fundamentals and applications Part 12. In vivo real time measurement of drugs.2022

    • 著者名/発表者名
      Genki Ogata, Seishiro Sawamura, Kai Asai, Hiroyuki Kusuhara, Yasuaki Einaga, Hiroshi Hibino
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789811678332
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [産業財産権] 亜硝酸塩の測定方法および亜硝酸塩の測定装置2023

    • 発明者名
      張子平、緒方元気、村田道生、栄長泰明、浅井開
    • 権利者名
      張子平、緒方元気、村田道生、栄長泰明、浅井開
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] ダイヤモンド電極を用いた尿中薬物電気化学センサおよび検出対象の分析法2022

    • 発明者名
      栄長泰明、石井夏菜子、緒方元気
    • 権利者名
      栄長泰明、石井夏菜子、緒方元気
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-032039
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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