光ピックアップ型バイオセンシング技術の創成

• 研究課題/領域番号: 23685016
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 分析化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 吉川 裕之 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00314378)
• 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: 22,360千円 (直接経費: 17,200千円、間接経費: 5,160千円); 2013年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2012年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円); 2011年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
• キーワード: バイオセンサー / 集光レーザー / 酵素 / 光捕捉 / 銀ナノ粒子 / 酸化重合 / 表面増強ラマン散乱 / グルコース / レーザー / 後方散乱光 / 酸化酵素

研究概要

集光レーザーを利用した独自の光ピックアップ型バイオセンシング技術の開発に取り組み、特性や有用性を評価した。集光レーザーによるアニリン系分子の酸化重合反応によって酵素反応量に応じたナノ構造体が形成され、レーザーの後方散乱光強度が変化することを示し、この原理を用いて100 pM - 1 mMの範囲でグルコースが定量検出できることを実証した。さらに、銀ナノ粒子分散液にターゲット分子を混合し、光捕捉により基板上の任意の位置に固定化した凝集体からの表面増強ラマン散乱を測定し、1 uM から10 nMの濃度範囲でアデニン分子を定量検出することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Double-Side-Coated Nanomechanical Membrane-Type Surface Stress Sensor (MSS) for One-Chip-One- Channel Setup (2013)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa, Frederic Loizeau, Cory J. Y. Lee, Terunobu Akiyama, Kota Shiba, Sebastian Gautsch, Terunobu Nakayama, Peter Vettiger, Nico F. De Rooij, Masakazu Aono
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 29 号: 24 ページ: 7551-7556
  • DOI: 10.1021/la3046719
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two Dimensional array of Piezoresistive Nanomechanical Membrance-Type Surface Stress Sensor(MSS)with Improved Sensitivity (2012)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa, Terunobu Akiyama, Frederic Loizeau, Kota Shiba, Sebastian Gautsch, Tomonobu Nakayama, Peter Vettiger, Nico F.de Pooij, Masakazu Aono
  • 雑誌名: Sensors 巻: 12 号: 11 ページ: 15873-15887
  • DOI: 10.3390/s121115873
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-Beam Optical Biosensing Based on Enzyme-Linked Laser Nanopolymerization of o-Phenylenediamine (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Yoshikawa, Shuhei Imura, Eiichi Tamiya
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 84 号: 22 ページ: 9811-9817
  • DOI: 10.1021/ac301951w
  • 査読あり
• [学会発表] Nanomechanical Membrane-type Surface Stress Sensor (MSS) as a Practical Sensing Platform (2014)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa
  • 学会等名: TNT Japan 2014, Trends in NanoTechnology
  • 発表場所: Japan, Tokyo
  • 年月日: 2014-01-30
  • 招待講演
• [学会発表] SERS解析用金ナノ粒子固定化基板の作製と生細胞イメージング (2014)
  • 著者名/発表者名: 石橋達也，吉川裕之，民谷栄一
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス、神奈川県
• [学会発表] ペルオキシダーゼとナノ光重合を利用した抗原抗体反応のレーザー検出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井村修平，吉川裕之，民谷栄一
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス、神奈川県
• [学会発表] 光トラップによる銀ナノ粒子凝集体の作製と生体分子のSERS解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 尹航、吉川裕之、民谷栄一
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス、神奈川県
• [学会発表] Development of highly sensitive nanomechanical membrane-type surface stress sensor (MSS) (2013)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa
  • 学会等名: Award Ceremony of Tsukuba Encouragement Prize
  • 発表場所: Japan, Tsukuba
  • 年月日: 2013-11-26
  • 招待講演
• [学会発表] Nanomechanical Sensors for Medical Applications in Gas and Liquid Phases (2013)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa
  • 学会等名: Swiss-Japanese Nanoscience Workshop "150 Years Diplomatic Relations Japan-Switzerland"
  • 発表場所: Japan, Tsukuba
  • 年月日: 2013-10-09
  • 招待講演
• [学会発表] Possibilities and Challenges of Nanomechanical Sensors ～ towards Medical, Security, and Environmental Applications ～ (2013)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa
  • 学会等名: Seminar of JSAP Kansai branch
  • 発表場所: Japan, Suita
  • 年月日: 2013-10-03
  • 招待講演
• [学会発表] Nanomechanical Membrane-type Surface Stress Sensor (2013)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa
  • 学会等名: Trends in NanoTechnology (TNT) 2013
  • 発表場所: Spain, Seville
  • 年月日: 2013-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] Nanomechanical Membrane-type Surface stress Sensor (MSS)～Application to in situ measurements of photo-polymerization～ (2013)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa
  • 学会等名: Annual Meeting on Photochemistry 2013
  • 発表場所: Japan, Matsuyama
  • 年月日: 2013-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] The necessities for the development of nanomechanical sensors : hand calculation and COMSOL (2013)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa
  • 学会等名: Seminar on microfluidics analysis
  • 発表場所: Japan, Tokyo
  • 年月日: 2013-06-20
  • 招待講演
• [学会発表] Highly Sensitive Nanomechanical Sensor (MSS) (2013)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa
  • 学会等名: 15th Workshop of The Complex Electronics Function of Molecules for "Bio-compatible Electronics" (No. 181 Committee)
  • 発表場所: Japan, Tokyo
  • 年月日: 2013-03-12
  • 招待講演
• [学会発表] Comprehensive Development of Nanomechanical Sensors ; MSS (2013)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa
  • 学会等名: International Workshop on Micro- Probes and Microanalysis
  • 発表場所: China, Sanya
  • 年月日: 2013-02-02
  • 招待講演
• [学会発表] Enzymatic Biosensing based on Laser Nanopolymerization of o-Phenylenediamine (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki YOSHIKAWA, Shuhei IMURA, Eiichi TAMIYA
  • 学会等名: International Conference on Photochemistry (ICP2013)
  • 発表場所: ﾙｰｳﾞｧﾝｶﾄﾘｯｸ大学、ベルギー
• [学会発表] Single-beam optical biosensing using laser nanopolymerization and enzyme reactions (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki YOSHIKAWA, Shuhei IMURA, Eiichi TAMIYA
  • 学会等名: SPIE2013, Optics + Photonics
  • 発表場所: San Diego Convention Center、アメリカ
• [学会発表] 全反射型LSPRバイオセンサ-によるイムノセンシングの特性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉川 裕之・井村 修平・民谷 栄一
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス、京都府
• [学会発表] 集光レーザー場を利用した新規ナノバイオフォトニクス計測技術の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉川 裕之・井村 修平・尹 航・民谷栄一
  • 学会等名: 第7回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス、愛知県
• [学会発表] 金ナノ粒子固定化基盤表面におけるマウス初代心筋細胞の分光イメージング (2013)
  • 著者名/発表者名: 石橋 達也・吉川 裕之・池内 智彦・民谷 栄一
  • 学会等名: 第7回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス、愛知県
• [学会発表] ペルオキシダーゼ酵素反応により促進されるナノ光重合反応を利用した迅速・高感度バイオセンシング (2013)
  • 著者名/発表者名: 井村 修平・吉川 裕之・民谷 栄一
  • 学会等名: 第7回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス、愛知県
• [学会発表] 光トラップ銀ナノ粒子を用いた表面増強ラマン散乱分光による局所バイオ分析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 尹 航・吉川 裕之・民谷 栄一
  • 学会等名: 第7回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス、愛知県
• [学会発表] レーザー重合と酵素反応を利用したシングルビームバイオセンシング (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉川 裕之・井村 修平・民谷 栄一
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学、滋賀県
• [学会発表] 銀ナノ粒子の光捕捉を利用した表面増強ラマン散乱分光のバイオセンシング応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 尹航，吉川裕之，民谷栄一
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学、神奈川県
• [学会発表] 集光レーザービームによるナノ光重合を利用した酸化酵素反応の迅速・高感度検出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井村修平，吉川裕之，民谷栄一
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学、神奈川県
• [学会発表] 高感度リアルタイム測定を目指した全反射型LSPRバイオセンサ-の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉川 裕之，山本 英貴，民谷 栄一
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学、神奈川県
• [学会発表] Sensor Revolution - Possibilities of Nanomechanical Sensors (MSS) - (2012)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa
  • 学会等名: MANA 5th Anniversary Memorial Symposium
  • 発表場所: Japan, Tsukuba
  • 年月日: 2012-10-03
  • 招待講演
• [学会発表] Highly Sensitive Nanomechanical Membrane-type Surface Stress Sensor (MSS) (2012)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa
  • 学会等名: The Current State and Future Perspectives of Organic Sensors
  • 発表場所: Japan, Wako
  • 年月日: 2012-08-03
  • 招待講演
• [学会発表] 集光レーザーと酵素反応によるポリアニリンナノ構造の形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉川裕之・内垣健・広中孝行・民谷栄一
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス、神奈川県
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] バイオセンシングのためのレーザー誘起銀ナノ構造体形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉川裕之・広中孝行・斉藤真人・民谷栄一
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学、東京都
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 斜入射光に対する金ナノ粒子局在プラズモンバイオセンサー基板の反射スペクトル解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本英貴,吉川裕之,民谷栄一
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学、東京都
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Laser microfabrication of Plasmonic Silver Nanoparticles for Biosensing Applications (2012)
  • 著者名/発表者名: 広中孝行・吉川裕之・斉藤真人・民谷栄一
  • 学会等名: PITTCON 2012
  • 発表場所: Orange County Convention Center Orlando, FL USA
  • 年月日: 2012-03-14
• [学会発表] Global challenges and possibilities of nanomechanical sensors ; MSS (2012)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa, Terunobu Akiyama, Sebastian Gautsch, Peter Vettiger
  • 学会等名: MANA International Symposium 2012
  • 発表場所: Japan, Tsukuba
  • 年月日: 2012-02-29
  • 招待講演
• [学会発表] Incident Angle Dependence of Reflection Spectrum of Gold Nanoparticle Plasmonic Sensors (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本英貴・吉川裕之・民谷栄一
  • 学会等名: International Symposium on NanoPhotonics 2012
  • 発表場所: Friendship Hotel, Beijing, China
  • 年月日: 2012-02-13
• [学会発表] Plasmonic Silver Nanoparticles Deposited by a Focused Laser Beam for Biosensing (2012)
  • 著者名/発表者名: 広中孝行・吉川裕之・斉藤真人・民谷栄一
  • 学会等名: 2012 Taiwan-Japan Nanophotonics and Plasmonic Metamaterials Workshop
  • 発表場所: National Taiwan University, Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2012-01-11
• [学会発表] 集光レーザー場がつくる分子・ナノ粒子集合構造の分光解析とバイオ計測への展開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉川裕之
  • 学会等名: 第8回光科学若手研究会
  • 発表場所: 関西学院大学、兵庫県
• [学会発表] 全反射型ＬＳＰＲバイオセンサーの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本英貴，吉川裕之，民谷栄一
  • 学会等名: 第6回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] 可視レーザー集光ビームによるポリフェニレンジアミンナノ構造体の形成と酵素反応検出 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉川裕之・井村修平・民谷栄一
  • 学会等名: 2012年光化学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学、東京都
• [学会発表] Fabrication of Nano-Pillar Arrays for Plasmonic Biochip by Using Nanoimprint Technology with Porous Alumina Mold (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Jiang, M. Saito, H. Yoshikawa et al.
  • 学会等名: 7th Photonics Center Symposium “Nanophotonics in Asia 2012”
  • 発表場所: 金沢エクセルホテル東急、石川県
• [学会発表] Surface enhanced Raman scattering study using gold nanoparticles for non-invasive assay of embryonic stem cell (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Yoshikawa, Sathuluri R Rao, Eiichi Tamiya
  • 学会等名: International Joint Symposium on Single-Cell Analysis
  • 発表場所: 京都リサーチパーク、京都府
• [学会発表] Highly sensitive membrane-type surface stress sensor (MSS) and its applications (2011)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa, Terunobu Akiyama, Sebastian Gautsch, Peter Vettiger, Heinrich Rohrer
  • 学会等名: International Conference on Advanced Materials and Nanotechnology (ICAMN)
  • 発表場所: Nepal, Kathmandu
  • 年月日: 2011-10-22
  • 招待講演
• [学会発表] OPTICAL BIOSENSING BY A LASER DEPOSITION OF SILVER NAN OPARTICLES (2011)
  • 著者名/発表者名: 広中孝行・吉川裕之・斉藤真人・民谷栄一
  • 学会等名: Sixth Photonics Center Symposium "Nanophotonics in Asia 2011"
  • 発表場所: 志摩観光ホテルクラシック、三重県
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] レーザー誘起銀ナノ構造形成を利用した生体SERS測定用マイクロプローブの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 広中孝行・吉川裕之・斉藤真人・民谷栄一
  • 学会等名: 第5回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場、茨城県
  • 年月日: 2011-09-12
• [学会発表] 斜入射光学系を用いた金ナノ粒子LSPRバイオセンサーの高感度化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本英貴・吉川裕之・民谷栄一
  • 学会等名: 第5回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場、茨城県
  • 年月日: 2011-09-12
• [学会発表] Bioanalysis Using Nanoplasmonic Structures (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉川裕之
  • 学会等名: The 14th Asian Chemical Congress
  • 発表場所: Queen Sirikit Convention Center, Bangkok,タイ(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] "Nanomechanical Biosensors," Japan-Taiwan Joint Workshop on Nano Biomedical Engineering and Biosensing (2011)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa
  • 学会等名: 20110727
  • 発表場所: Taiwan, Taichung
  • 年月日: 2011-07-27
  • 招待講演
• [図書] NANOBIOSENSORS AND NANOBIOANALYSES, Chapter 9, Novel nanobiosensing using a focused laser beam (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki YOSHIKAWA
  • 総ページ数: 300
  • 出版者: Springer
• [図書] "Nanomechanical Sensors and Membrane-type Surface Stress Sensor (MSS) for Medical, Security and Environmental Applications," in Manipulation of Nanoscale Materials : An Introduction to Nanoarchitectonics, edited by K. Ariga (2012)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa
  • 出版者: RSC Publishing, UK
• [図書] Nanomechanical Membrane-type Surface Stress Sensor (MSS) - for Medical, Security, and Environmental Applications, in Expected Materials for the Future (2012)
  • 著者名/発表者名: Genki Yoshikawa
  • 出版者: NTS, Japan
• [備考] ホームページ
  • URL: http://y-genki.net/
• [産業財産権] センサーチップホルダー (2013)
  • 発明者名: 吉川元起、柴弘太
  • 権利者名: 独立行政法人 物質・材料研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-096690
  • 出願年月日: 2013-05-02
  • 外国
• [産業財産権] 被験物質の濃度測定方法および検出装置 (2013)
  • 発明者名: 吉川 裕之・井村 修平・民谷 栄一
  • 権利者名: 吉川 裕之・井村 修平・民谷 栄一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-218750
  • 出願年月日: 2013-10-21
• [産業財産権] 両面被覆表面応力センサー (2012)
  • 発明者名: 吉川元起、青野正和、中山知信、フレ デリックロワゾ、秋山照伸、セバスチャンガ ウチ、ピーターフェッティガー
  • 権利者名: 独立行政法人 物質・材料研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-094299
  • 出願年月日: 2012-04-17
  • 外国