| 研究課題/領域番号 |
21K04075
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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 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
桑原 敬司 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (50525574)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022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)
2024年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | バイオセンサ / バイポーラ現象 / バイポーラ電気化学 / インピーダンス / 走査測定 / 免疫反応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生化学分析分野において，高感度検出が可能な電気化学バイオセンシングに注目が集まっている。しかし，現状の測定法は多くのコスト（時間，費用，作業者の負担）を要し，多種多様な分析が常時行われる，現場の需要には対応できていない。そこで本研究では，バイポーラ現象を利用した走査型測定による多検体連続検出を試み，免疫反応の検出を通じて，「走査」を導入することの有効性および検出性能を決める要因を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
2022年度は，走査型測定装置の改良，駆動電極とバイポーラ電極の表面修飾の検出性能への影響の評価，増感材を利用した高感度化法の検討，抗原－抗体反応の走査による連続検出を実施した。
昨年度行ったノイズ低減の効果により，測定精度が向上したことから新たに走査測定開始時と停止時でインピーダンス値が異なることが明らかとなった。検討の結果，このインピーダンスの違いは装置の傾き由来することがわかったため，新たにαβ軸傾斜ステージを導入し，傾きの影響を走査距離10cmあたりインピーダンス値として0.2%（傾斜0.05‰）以下に抑制した。駆動電極の表面積の増大は生体分子の検出感度に対して強く影響しなかった。生体分子を固定する足場としてバイポーラ電極表面の修飾に使用する単分子層の厚さも同様に，生体分子検出の感度に強い影響を見せなかったが，暑さに関しては最大感度を示す測定周波数に影響した。これは，単分子層の厚さに由来する容量の変化によるものであり，表面修飾法の選択により，最大感度を示す周波数を測定に適した周波数にコントロールできることを示している。また，磁性粒子を利用した生体分子検出の増感の結果，インピーダンス応答を2倍程度（10Hz）に増加させることに成功した。さらに，抗体固定化基板を作製し，抗原としてC反応性たんぱくの走査型連続検出を試みた結果，一般に検査の基準値とされる値を含む10－1000nMの範囲で濃度に依存した応答を得ることに成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
装置の改良により測定性能の向上を行い，当初の計画よりも早く研究開始時に目指した検出感度での抗原－抗体の検出を達成した。また，増感も可能であることを明らかにした。
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| 今後の研究の推進方策 |
目標濃度での抗原抗体反応の検出には成功したが，定置測定と比較すると感度の低下がみられたことから，引き続き走査測定の高感度化に取り組む。また，測定速度の増加のため，装置や電極基板の改良および評価を行う。
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