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カーボンナノ構造薄膜電極の創成と薬物代謝スクリーニングチップの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23350038
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 分析化学
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

丹羽 修  独立行政法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 総括研究主幹 (70392644)

研究分担者 吉岡 恭子  独立行政法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 主任研究員 (50358321)
田中 睦生  独立行政法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, グループリーダー (70344108)
加藤 大  独立行政法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 主任研究員 (80533190)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
2013年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2012年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2011年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
キーワードナノバイオテクノロジー / 電気化学 / カーボン材料 / 酵素センサ / 薬剤代謝 / 代謝 / 阻害剤 / 薬物代謝 / チトクロームP450 / カーボンナノファイバー / 酸化錫 / 酸化インジウム / スクリーニング / カーボン薄膜 / ナノ構造体 / 酵素 / UVオゾン処理 / UV/オゾンプロセス
研究概要

ナノ構造カーボン電極を利用して薬物代謝と阻害剤のスクリーニングを目的としたセンサの開発を行った。まず、カーボン薄膜に紫外線/オゾン処理を行い、表面にとげ状構造を有する電極を形成し、酵素との直接電子移動を調べた。ビリルビン酸化酵素の様な比較的小さな酵素は、酵素ー電極間に電子移動が起こったが、代謝酵素であるチトクロームP450(CYP)では、大きな効果は観測されなかった。より大きなナノ空間をもつカーボンナノファイバー電極にCYPを固定化し、薬物代謝と阻害効果を確認できた。最近では、表面ナノ構造を有するITO電極がミクロゾーム分画の精製度の低いCYPを修飾しても薬剤代謝を効率よく行うことが分かった。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (33件) (うち招待講演 11件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] High performance of DET-type bioelectrocatalysis of cytochrome C on indium tin oxide film electrode with enzyme-sized microstructure2014

    • 著者名/発表者名
      吉岡恭子, 加藤大, 鎌田智之, 丹羽修
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 82(in press)

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High performance of DET-type bioelectrocalalysis of cytochrome c on indium tin oxide film electrode with enzyme-sized microstructure2014

    • 著者名/発表者名
      吉岡恭子、加藤 大、鎌田智之、丹羽 修
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 82

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cytochrome P450 modified polycrystalline indium tin oxide film as a drug metabolizing electrochemical biosensor with a simple configuration2013

    • 著者名/発表者名
      吉岡恭子, 加藤大, 鎌田智之,丹羽修
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 85 ページ: 9996-9999

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Human cytochrome P450 3A4 and carbon nanofiber film electrode as a platform for the simple evaluation of drug metabolism and inhibition reactions2013

    • 著者名/発表者名
      Xue Qiang, 加藤大, 鎌田智之, Guo Qiaohui, You Tianyan, 丹羽修
    • 雑誌名

      Analyst

      巻: 138 ページ: 6463-6468

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved direct electrochemistry for proteins adsorbed on UV/ozone-treated carbon nanofiber electrode2013

    • 著者名/発表者名
      Xue Qiang, 加藤大, 鎌田智之, Guo Qiaohui, You Tianyan, 丹羽修
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 29 ページ: 611-618

    • NAID

      10031177783

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ナノカーボン薄膜を利用した機能性電極創成とバイオセンシング2013

    • 著者名/発表者名
      丹羽修, 加藤大, 鎌田智之, 栗田僚二, 廣野滋
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 81(1) ページ: 36-42

    • NAID

      10031131799

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Cytochrome P450 modified polycrystalline indium thin oxide film as a drug metabolizing electrochemical biosensor with a simple configuration2013

    • 著者名/発表者名
      吉岡恭子、加藤 大、鎌田智之、丹羽 修
    • 雑誌名

      Analytival Chemistry

      巻: 85 ページ: 9996-9999

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Human cytochrome P450 3A4 and carbon nanofiber modified film electrode as a platform for the simple evaluation of drug metabolism and inhibition reactions2013

    • 著者名/発表者名
      Xue Qiang、加藤 大、鎌田智之、Guo Qiaohui、You Tianyan 、丹羽 修
    • 雑誌名

      Analyst

      巻: 138 号: 21 ページ: 6463-6468

    • DOI

      10.1039/c3an01313h

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved direct electrochemistry for proteins adsorbed on UV/ozone-treated carbon nanofiber electrode2013

    • 著者名/発表者名
      Q. Xue, D. Kato, T. Kamata, Q. Guo, T. You, O. Niwa
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 印刷中

    • NAID

      10031177783

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ナノカーボン薄膜を利用した機能性電極創成とバイオセンシング2013

    • 著者名/発表者名
      丹羽修、加藤大、鎌田智之、栗田僚二、廣野滋
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 81 ページ: 36-42

    • NAID

      10031131799

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] Electron cyclotron resonance- sputtered nanocarbon film electrode compared with diamond-like carbon and glassy carbon electrodes as regards electrochemical properties and biomolecules adsorption2012

    • 著者名/発表者名
      Xue Qiang, 加藤大, 鎌田智之, 梅村茂, 廣野滋, 丹羽修
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 51

    • NAID

      210000141168

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient direct electron transfer with enzyme on a nanostructured carbon film fabricated with a maskless top-down UV/ozone process2011

    • 著者名/発表者名
      上田晃生, 加藤大, 栗田僚二, 鎌田智之, 井ノ口裕朗, 梅村茂, 廣野滋, 丹羽修
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 133 ページ: 4840-4846

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical properties and biomolecule adsorption at ECR-sputtered nanocarbon film electrode compared with DLC and GC electrodes

    • 著者名/発表者名
      Q.Xue, D.Kato, T.Kamata, S.Umemura, S.Hirono, O.Niwa
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys.

      巻: (印刷中)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] チトクロームP450酵素電極を用いた薬剤代謝モニタリング2014

    • 著者名/発表者名
      吉岡恭子、加藤 大、鎌田智之、丹羽 修
    • 学会等名
      LS-BT合同研究発表会
    • 発表場所
      産総研(つくば)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Nanocarbon materials based electrochemical enzyme biosensors2013

    • 著者名/発表者名
      丹羽修, 加藤大, 吉岡恭子, Xue Qiang, You Tianyan
    • 学会等名
      15th BECIA
    • 発表場所
      北京, 中国
    • 年月日
      2013-10-25
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カーボンファイバー修飾電極による酵素の直接電子移動と薬物代謝センシング2013

    • 著者名/発表者名
      加藤大,Xue Qiang, 鎌田智之,Guo Qiaohui, You Tianyan, 丹羽修
    • 学会等名
      2013年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      東工大(東京都)
    • 年月日
      2013-09-27
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] チトクロームP450 固定化ITO 薄膜電極を用いた薬剤代謝反応の電気化学センシング2013

    • 著者名/発表者名
      吉岡恭子, 加藤大, 鎌田智之, 丹羽修
    • 学会等名
      日本分析化学会第62年会
    • 発表場所
      近畿大学(大阪府)
    • 年月日
      2013-09-12
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Nanocarbon materials based electrodes for electrochemical biosensor application2013

    • 著者名/発表者名
      丹羽修, 加藤大, 吉岡恭子, Xue Qiang, , 田智之, Guo Qiaohui,,You Tianyan
    • 学会等名
      2012 CJK Symposium on Analytical Chemistry (Asianalysis 2013 共催)
    • 発表場所
      九州大学(福岡県)
    • 年月日
      2013-08-23
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nanocarbon based electrochemical biosensors2013

    • 著者名/発表者名
      丹羽修, 加藤大, Xue Qiang, 鎌田智之
    • 学会等名
      Tsukuba Nanotechnology Symposium 2013
    • 発表場所
      つくばTIA(茨城県)
    • 年月日
      2013-07-27
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロ流路を用いた酵素修飾薬物代謝センサの開発2013

    • 著者名/発表者名
      芝 駿介、丹羽 修、加藤 大、吉岡 恭子、栗田僚二、斉藤伸寿、安齋弘樹
    • 学会等名
      第28回化学とマイクロ・ナノシステム学会(28th CHEMINAS)
    • 発表場所
      姫路
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 薬物代謝センシングに用いるマイクロ流路デバイスの作製と評価2013

    • 著者名/発表者名
      芝 駿介、丹羽 修、加藤 大、吉岡 恭子、栗田僚二、斉藤伸寿、安齋弘樹
    • 学会等名
      第10回茨城地区分析技術交流会
    • 発表場所
      東海村 茨城量子ビームセンター
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Nanocarbon materials based electrochemical enzyme biosensors2013

    • 著者名/発表者名
      丹羽 修、加藤 大、吉岡恭子、Xue Qiang、You Tianyan
    • 学会等名
      15th BECIA, Beijing
    • 発表場所
      北京
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] チトクロームP450固定化ITO薄膜電極を用いた薬物代謝反応の電気化学センシング2013

    • 著者名/発表者名
      吉岡恭子、加藤 大、鎌田智之、丹羽 修
    • 学会等名
      日本分析化学会 第62年会
    • 発表場所
      近畿大学(大阪)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] カーボンファイバー修飾電極による酵素の直接電子移動と薬物代謝センシング2013

    • 著者名/発表者名
      加藤 大、Xue Qiang、鎌田智之、Guo Qiaohui、YouTianyan、丹羽 修
    • 学会等名
      2013年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      東工大(大岡山)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Nanocarbon materials based electrodes for electrochemical biosensor application2013

    • 著者名/発表者名
      丹羽 修、加藤 大、吉岡 恭子、Xue Qiang、鎌田智之、Guo Qiaohui
    • 学会等名
      CJK Symposium (共催:Asianalysis2013)
    • 発表場所
      九州大学医学部(福岡)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nanocarbon based electrochemical biosensors2013

    • 著者名/発表者名
      丹羽 修、加藤 大、Xue Qiang、鎌田智之
    • 学会等名
      Tsukuba Nanotechnology Symposium 2013
    • 発表場所
      つくばTIA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct electrochemistry for enzymes adsorbed on carbon nanofiber-based electrode2013

    • 著者名/発表者名
      加藤 大、Xue Qiang、鎌田智之、Guo Qiaohui、You Tianyan、丹羽 修
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Microchemistry and Microsystems (ISMM2013)
    • 発表場所
      アモイ 中国
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ナノカーボン材料を利用したバイオセンシング法の開発2013

    • 著者名/発表者名
      丹羽修、加藤大、栗田僚二、廣野滋(丹羽修)
    • 学会等名
      電気化学会第80回大会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス(仙台)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノ構造カーボン電極を用いた酵素との高効率電子移動2012

    • 著者名/発表者名
      丹羽修, 鎌田智之, 加藤大, Xue Qiang, 梅村茂, 廣野滋
    • 学会等名
      第39回炭素材料学会年会
    • 発表場所
      長野(長野県)
    • 年月日
      2012-11-30
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] カーボンナノファイバー修飾電極の形成と酵素の直接電子移動の研究2012

    • 著者名/発表者名
      Xue Qiang, 加藤大, 鎌田智之, Guo Qiaohui,,You Tianyan, 丹羽修
    • 学会等名
      日本分析化学会61回年会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県)
    • 年月日
      2012-09-20
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Top down surface nanofabricated device for soft/biointerface based biosensor2012

    • 著者名/発表者名
      丹羽修, 中元浩平, 上田晃生, 加藤大, 栗田僚二
    • 学会等名
      Softinterface mini-symposium on biomaterials science in Tsukuba
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県)
    • 年月日
      2012-03-27
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Top down surface nanofabricated device for soft/bio interface based biosensor2012

    • 著者名/発表者名
      丹羽修、中元浩平、上田晃生、加藤大、栗田僚二
    • 学会等名
      Softinterface mini-symposium on biomaterials science in Tsukuba
    • 発表場所
      筑波大学(つくば)
    • 年月日
      2012-03-19
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 酵素の直接電子移動を目的としたグラフェン修飾電極の作製2012

    • 著者名/発表者名
      井上淳司、加藤大、鎌田智之、丹羽修 (丹羽修)
    • 学会等名
      日本分析化学会第61会年会
    • 発表場所
      金沢大学(金沢)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノファイバー修飾電極の形成と酵素の直接電子移動の研究2012

    • 著者名/発表者名
      Xue Q., 加藤大、鎌田智之、Guo Q.、You T., 丹羽修(丹羽修)
    • 学会等名
      日本分析化学会第61会年会
    • 発表場所
      金沢大学(金沢)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ナノ構造カーボン電極を用いた酵素との高効率電子移動2012

    • 著者名/発表者名
      丹羽修、鎌田智之、加藤大、Xue. Q.、梅村茂、廣野滋(丹羽修)
    • 学会等名
      第39回炭素材料学会年会
    • 発表場所
      長野市生涯学習センター(長野)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Nano-structured carbon film for direct electron transfer with biomolecules2011

    • 著者名/発表者名
      丹羽修, 井ノ口裕朗, 加藤大, 上田晃生, 鎌田智之 ,廣野滋
    • 学会等名
      2011 CJK Symposium on Analytical Chemistry
    • 発表場所
      済州グランドホテル, 韓国
    • 年月日
      2011-10-31
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Nano-structured carbon film for direct electron transfer with biomiolecules2011

    • 著者名/発表者名
      丹羽修、井ノ口裕朗、加藤大、上田晃生、鎌田智之、廣野滋
    • 学会等名
      2011 China-Japan-Korea symposium on Analytical Chemistry
    • 発表場所
      済州Grand Hotel(韓国)
    • 年月日
      2011-10-31
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] UV/オゾン法によるナノ構造カーボン薄膜電極の作製と酵素との直接電子移動の検討2011

    • 著者名/発表者名
      丹羽修, 井ノ口裕朗, 上田晃生, 加藤大, 鎌田智之, 梅村茂, 廣野滋
    • 学会等名
      第52回化学センサ研究会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県)
    • 年月日
      2011-09-11
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] UV/オゾン法によるナノ構造カーボン薄膜電極の作製と酵素との直接電子移動の検討2011

    • 著者名/発表者名
      丹羽修、井ノ口裕朗、上田晃生、加藤大、鎌田智之、梅村茂、廣野滋
    • 学会等名
      第52回化学センサ研究会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟)
    • 年月日
      2011-09-11
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] nanostructured carbon film fabricated with a maskless UV/ozone etching process for direct electron transfer with enzymes2011

    • 著者名/発表者名
      丹羽修, 井ノ口裕朗, 上田晃生, 加藤大, 鎌田智之, 梅村茂, 廣野滋
    • 学会等名
      13th ISEAC
    • 発表場所
      長春, 中国
    • 年月日
      2011-08-20
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A Nanostructured Carbon Film Fabricated with a Maskless UV/Ozone Etching Process for Direct Electron Transfer with Enzymes2011

    • 著者名/発表者名
      丹羽修、井ノ口裕朗、上田晃生、加藤大、鎌田智之、梅村茂、廣野滋
    • 学会等名
      13 th ISEAC
    • 発表場所
      長春応用化学研究所(中国)
    • 年月日
      2011-08-20
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Nano-structured materials and devices for chemical and biosensing2011

    • 著者名/発表者名
      丹羽修, 井ノ口裕朗, 上田晃生, 加藤大, 鎌田智之, 梅村茂, 廣野滋
    • 学会等名
      International Symposium on Microchemistry and Microsystems 2011 (ISMM 2011)
    • 発表場所
      ソウル, 韓国
    • 年月日
      2011-06-03
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nano-structured Materials and Devices for Chemical and Biosensing2011

    • 著者名/発表者名
      丹羽修、井ノ口裕朗、加藤大、上田晃生、鎌田智之、廣野滋
    • 学会等名
      International Symposium on Microchemistry and Microsystems 2010 (ISMM 2011)
    • 発表場所
      Seoul KyoYuk MunHwa HoeKwan韓国
    • 年月日
      2011-06-03
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ナノ薄膜材料を利用したバイオセンシング法の開発2011

    • 著者名/発表者名
      丹羽修
    • 学会等名
      第24回九州分析化学若手の会春の講演会
    • 発表場所
      九州大(福岡)
    • 年月日
      2011-05-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Direct electron transfer with enzyme in nano-structured carbon film fabricated by maskless top-down process2011

    • 著者名/発表者名
      丹羽修, 井ノ口裕朗, 加藤大, 上田晃生, 鎌田智之, 廣野滋
    • 学会等名
      ICAS 2011
    • 発表場所
      京都国際会館(京都府)
    • 年月日
      2011-05-26
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct electron transfer with enzyme in nano-structured carbon film Fabricated with maskless top-down2011

    • 著者名/発表者名
      丹羽修、井ノ口裕朗、加藤大、上田晃生、鎌田智之、廣野滋
    • 学会等名
      ICAS 2011
    • 発表場所
      京都国際会館(京都)
    • 年月日
      2011-05-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/biomed-ri/ci/rg/nbd-niwa/nbd-top.html

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [産業財産権] 電気化学測定用カーボン電極,及びその製造方法2012

    • 発明者名
      鎌田智之, 加藤大, 丹羽修
    • 権利者名
      産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2012-069653
    • 出願年月日
      2012-03-27
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [産業財産権] 電気化学測定用カーボン電極及びその製造方法2012

    • 発明者名
      鎌田智之, 加藤大, 丹羽修
    • 権利者名
      産総研
    • 産業財産権番号
      2012-069653
    • 出願年月日
      2012-03-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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