| 研究課題/領域番号 |
23K22777
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01507 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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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 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
加藤 大 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ付 (80533190)
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| 研究分担者 |
山本 条太郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (20585088)
佐々木 章 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (30580162)
鈴木 祥夫 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (60321907)
小椋 俊彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 上級主任研究員 (70371028)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2024年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
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| キーワード | 両連続マイクロエマルション / 電気化学 / ナノカーボン / 走査電子誘電率顕微鏡 / 蛍光相関分光法 / 両連続相マイクロエマルション / 液液固３相界面 / ナノカーボン電極 / 選択計測 / 抗酸化物質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水相と油相が界面活性剤により仕切られたマイクロエマルション構造のうち、２相が液滴にならず連続状態で３次元的に絡まった両連続相マイクロエマルション（BME）が知られている。我々はこれまでに電気化学反応の溶媒としてBMEを用い、使用する電極表面の親疎水性に応じて測定できる物質が変わることを明らかにした。本研究では、我々が開発してきた電極材料とBMEを組み合わせ形成される液液固３相界面の制御因子を明らかにし、様々な物質を選択計測する手法を創出する。これは電気化学計測法へ「選択性」を付与する基盤技術としてヘルスケア分野などの計測へ展開でき、健康長寿社会構築に大きく貢献する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、水相と油相の２相が液滴にならず連続状態である両連続相マイクロエマルション(BME)を用いた選択的な電気化学計測を実現することを目標とする。この実現に向けて、これまでに開発してきたナノカーボン薄膜電極とBMEを組み合わせ形成される液液固３相界面の制御因子を明らかにし、様々な抗酸化物質を選択計測する手法を創出する。本年度は、３相界面の制御因子としてBMEの油相が３相界面へ与える影響を調査した。脂溶性(LogP値)の異なるトルエン、ヘプタン等の５種類の有機溶媒を油相とした場合のBME形成を検討した結果、各有機溶媒でのBME形成条件を見出すことができた。得られた各BME溶媒とナノカーボン電極表面の組み合わせで形成される３相界面での、対象物質の電気化学挙動を評価した。様々なBMEからなる３相界面を構築できたため、これまでに電気化学的に測定が困難であった脂溶性抗酸化物質の検出に成功した。また、BMEを構成する油相の脂溶性が大きくなるにつれて、応答値が増加する傾向が散見されたものの、その効果はすべでの抗酸化物質で一様に起こるわけではないことを確認した。これは、対象物質と油相物質の分子サイズが同程度になることで、並進拡散の阻害が起きている可能性が示唆された。
また、超解像度顕微鏡や走査電子誘電率顕微鏡により、BME構造の可視化に挑戦した。本年度は、観察をしやすくするために、BMEのゲル化の手法を導入し、より観察しやすい試料状態を構築して観察を行った。両顕微鏡において、均一溶液とは明らかに異なる分散状態であることが徐々に確認できるようになってきた。
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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
本年度は、さまざまな油相がBME形成条件を制御することで、より脂溶性の高い抗酸化物質の電気化学計測の可能性を見出し、当初の目標をほぼ達成できたものと考えている。さらに、現在FCS計測やBME構造の可視化についても検討を進めており、おおむね順調に進展しているものと考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究では、ナノカーボン電極と両連続相マイクロエマルション(BME)からなる液液固３相界面の制御によって、選択的な電気化学計測を実現することを目標とする。この実現に向けて、次年度以降は、対象物質のバルクBME中での拡散をFCS法を駆使して調べる。FCS法で得られた拡散係数(バルク)と電気化学で得た拡散係数（３相界面）を比較し、３相界面の形成状態と制御因子(電極・BME)の相関性を調べることで、対象とする種々の抗酸化物質に最適化な電気化学計測条件を体系化する。また、BME構造の可視化についても引き続き検討を進める。
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