| 研究課題/領域番号 |
21K18164
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分20:機械力学、ロボティクスおよびその関連分野
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
尾上 弘晃 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30548681)
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| 研究分担者 |
岩瀬 英治 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70436559)
瀧ノ上 正浩 東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (20511249)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2023年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2022年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2021年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
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| キーワード | DNAゲル / 構造色センサ / 機械的メタマテリアル / 生化学センサ / DNAアプタマー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
刺激応答性ハイドロゲルとコロイド結晶を組み合わせた構造色ハイドロゲルは，ゲルの潤収縮を目視や簡便な光学システムにより色変化の情報として取得可能であり，化学物のモニタリングセンサ応用として有望である．しかしながら，検出感度が絶対的に不足していることがボトルネックとなり実用化には至っていない．そこで本研究は，機械的メタマテリアルとDNAアプタマーゲルを統合することにより，刺激応答性ゲルセンサの感度の飛躍的な向上を実現する．従来までの分子設計に基づくアプローチとは全く異なり，機械的な構造によりゲルの膨潤収縮を拘束・拡大することでハイドロゲル化学センサの高感度化を目指す．
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| 研究成果の概要 |
機械的メタマテリアルをDNAハイドロゲルおよび構造色ゲルと組み合わせることにより，高感度かつ目視で検出可能な生化学マイクロゲルセンサを実現した．刺激応答性ゲルと構造色ゲルにより，ステップ付きサンドイッチ構造を形成することで，通常の約2倍の感度での検知に成功した．また，ヒスタミンの核酸アプタマーとスケード連鎖伸長反応による膨潤可能なDNA-アクリルアミドゲルを形成し，ヒスタミンの検出に成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
刺激応答性ハイドロゲルとコロイド結晶を組み合わせた構造色ハイドロゲルは，ゲルの潤収縮を目視や簡便な光学システムにより色変化の情報として取得可能であり，化学物のモニタリングセンサ応用として，安価なヘルスケア分野でのセンサ素子や低環境負荷のモニタリングセンサの分野で有望である．本研究により，機械的構造による変位拡大機構と刺激応答性ゲルを統合することにより，刺激応答性ゲルセンサの感度の向上を実現した．これにより，従来までの分子設計に基づくゲルセンサ高感度化のアプローチとは異なり，機械的な構造によりゲルの膨潤収縮を拘束・拡大することでハイドロゲル化学センサの高感度化が可能であることを示した．
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