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2017 年度 実績報告書

生体構造転写型ポリマー膜による細菌・細胞の革新的検出システム開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H03010
研究機関大阪府立大学

研究代表者

床波 志保  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60535491)

研究分担者 飯田 琢也  大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10405350)
中瀬 生彦  大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40432322)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワードバイオセンサ / 分子認識 / 細菌 / 細胞 / 分析化学
研究実績の概要

前年度に引き続き、モデル癌細胞として白血病細胞の一種であるCCRF-CEMをターゲットとして鋳型膜作製から検出までを行い高い選択性を実現した結果と、細胞鋳型膜をモデル化した理論解析で得られた知見を活用して鋳型膜の最適化を行った。これにより、細胞濃度と細胞鋳型膜実装時のQCMの周波数応答から検量線も得ることができ1000 cells/mL以下の希薄な場合においても検出可能性を示した。特に、検出対象であるCCRF-CEMを含む4種類の癌細胞混合液をサンプルとして用いた場合でも、ターゲットの有無により周波数応答に違いが見られたことから、作製した癌細胞鋳型膜が高い選択性を有していることが明らかとなった。さらに、接着性の癌細胞を用いた鋳型膜作製にも取り組んだ。その結果、正常細胞との顕著な応答の違いが見られ、接着性の細胞鋳型膜においても高い検出選択性を示すことが明らかになった。また、マイクロ流体チップ中での光誘導システムの構築により、細胞と同程度の構造を非熱的にトラップできる可能性も示し、フロー系での細胞検出システムの基礎構築に成功した。以上のことから、本手法は白血病細胞のような浮遊細胞だけでなく、様々な形態の細胞検出が可能であることが示唆され、当初想定以上の成果を得た。
また、細菌を対象とした検出においては、前年度に得ていた複数種類の混合細菌鋳型膜による大腸菌の血清型の特異認識、および食品を対象とした大腸菌群の実試料分析の成果に加えて、表面化学構造にダメージを与えた実験の理論解析を行うことで高い選択性の物理化学的機構をナノレベルで解明した成果が英国Scientific Reportsに受理・掲載された(化学分野のTOP100に選出、多数のメディアで紹介)。以上のことから、当初目標であった革新的検出システム創生のための要素技術に関するほぼ全ての項目を達成した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

【受賞】第6回女性化学者奨励賞(日本化学会)、2017堀場雅夫賞、Best Paper Award (共同受賞)
【新聞等のメディア発表】電波新聞、京都新聞、日本経済新聞、日刊工業新聞、化学工業日報、化学新聞、日本農業新聞等 計13件

  • 研究成果

    (57件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (47件) (うち国際学会 17件、 招待講演 13件) 備考 (1件) 産業財産権 (6件) (うち外国 3件)

  • [雑誌論文] Mechanism in External Field-mediated Trapping of Bacteria Sensitive to Nanoscale Surface Chemical Structure2017

    • 著者名/発表者名
      S. Tokonami*, E. Shimizu, M. Tamura, T. Iida*
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 16651

    • DOI

      10.1038/s41598-017-15086-1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Review: Novel Sensing Strategies for Active Bacterial Detection Driven by External Field2017

    • 著者名/発表者名
      S. Tokonami*, T. Iida*
    • 雑誌名

      Analytica Chimica Acta

      巻: 988 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1016/j.aca.2017.07.034

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Macroscopic assembly by optical control of zmol-level DNA hybridization2017

    • 著者名/発表者名
      T. Iida*, Y. Nishimura, M. Tamura, K. Nishida, S. Ito, S. Tokonami
    • 雑誌名

      Optical Manipulation Conference

      巻: - ページ: 102520J

    • DOI

      10.1117/12.2275108

    • 査読あり
  • [学会発表] 光マニピュレーションに基く分子認識の光誘導加速2018

    • 著者名/発表者名
      飯田琢也、床波志保
    • 学会等名
      第225回フォトポリマー講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノ粒子の光誘導集積技術の開発とバイオ分析・環境計測応用2018

    • 著者名/発表者名
      飯田琢也、床波志保
    • 学会等名
      表面科学技術研究会2018 ナノ粒子を取り巻く現状と今後の展望 -ナノ粒子応用への期待とリスク-
    • 招待講演
  • [学会発表] Overview of cell-penetrating peptides and delivery strategies for peptides2018

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase
    • 学会等名
      AsiaTIDES: Oligonucleotides & Peptide Therapeutics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cancer Cell Detection with Molecularly Imprinted Polymer Technology2018

    • 著者名/発表者名
      Ryotaro Kawaguchi, Kouji Numada, Mamoru Tamura, Ikuhiko Nakase, Takuya Iida, Shiho Tokonami
    • 学会等名
      The 10th NanoSquare Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-Pore Polymer Substrate with Condensed Bacteria for Novel Electric Device2018

    • 著者名/発表者名
      Shinya Kurita, Yushi Nishimura, Yasuyuki Yamamoto, Olaf Karthaus, Takuya Iida, Shiho Tokonami
    • 学会等名
      The 10th NanoSquare Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] Cyanobacterial Trapping by PhotothermalConvection2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yoshikawa, Sinya Kurita, Yushi Nishimura, Yasuyuki Yamamoto, Olaf Karthaus, Takuya Iida, Shiho Tokonami
    • 学会等名
      The 10th NanoSquare Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロ粒子の自己組織化による光誘導型 バイオセンサ用プラズモニック基板の開発2018

    • 著者名/発表者名
      山田研志、田村守、山本靖之、清水恵美、床波志保、飯田琢也
    • 学会等名
      第28回光物性研究会
  • [学会発表] 光誘導集積によるDNAの電気的検出の迅速化2018

    • 著者名/発表者名
      大橋かるな、山本靖之、田村守、西村勇姿、栗田慎也、床波志保、飯田琢也
    • 学会等名
      第28回光物性研究会
  • [学会発表] 圧力駆動流の下での光誘起集合現象とバイオ分析応用2018

    • 著者名/発表者名
      植田眞由、田村守、西村勇姿、小野庸一郎、嶋秀明、中瀬生彦、床波志保、飯田琢也
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] ナノ物質の電気抵抗計測の光誘導加速2018

    • 著者名/発表者名
      大橋かるな、山本靖之、田村守、西村勇姿、栗田慎也、床波志保、飯田琢也
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] マイクロ粒子の自己組織化による 光誘導型バイオセンサ用プラズモニック基板の開発2018

    • 著者名/発表者名
      山田研志、田村守、山本靖之、清水恵美、床波志保、飯田琢也
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Light-incluced Biomolecular Recognition Based on Nano Optical Manipulation2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Iida, Syoji Ito, Shiho Tokonami
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Light-induced Acceleration System (LAC-SYS) for Control of Various Biochemical Reactions2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Iida, Shiho Tokonami
    • 学会等名
      東京大学 合田研セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 生命機能光制御技術 生化学反応の光誘導加速システムとバイオ分析2017

    • 著者名/発表者名
      飯田琢也、石井実
    • 学会等名
      イノベーション・ジャパン2017
    • 招待講演
  • [学会発表] 機能性ナノ/マイクロ構造デザインと新規バイオ分析技術の創生2017

    • 著者名/発表者名
      床波志保
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会(2018) 女性化学者奨励賞受賞講演
    • 招待講演
  • [学会発表] 迅速医療診断を可能にする外場誘導型バイオセンサの開発2017

    • 著者名/発表者名
      床波志保
    • 学会等名
      「メディカル ジャパン2018」 研究成果企業化促進セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 水中細菌計測のための細菌表面構造転写技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      床波志保
    • 学会等名
      2017堀場雅夫賞受賞記念セミナー受賞講演
    • 招待講演
  • [学会発表] ポリマー材料を利用した細胞・細菌の迅速検出2017

    • 著者名/発表者名
      床波志保
    • 学会等名
      (株)日立ハイテクノロジーズ
    • 招待講演
  • [学会発表] Effective usage of biofunctional peptides for intracellular delivery of therapeutic molecules2017

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase
    • 学会等名
      Research Seminar Programme: Cardiff School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ペプチド化学を用いた細胞内薬物送達と機能制御の基盤技術開発2017

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦
    • 学会等名
      第34回 とやま賞 受賞記念講演
    • 招待講演
  • [学会発表] ペプチド・タンパク質(受容体)の基礎2017

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦
    • 学会等名
      日本ペプチド学会 市民フォーラム2017、「生命を支えるアミノ酸・ペプチド?病気と細胞受容体」
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Light-induced Acceleration System of Biochemical Reactions2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Iida, Shiho Tokonami, Ikuhiko Nakase
    • 学会等名
      The 10th NanoSquare Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation of Polymeric Micro-Space for Cancer Cell Detection2017

    • 著者名/発表者名
      Ryotaro Kawaguchi, Mamoru Tamura, Ikuhiko Nakase, Takuya Iida, Shiho Tokonami
    • 学会等名
      RSC Tokyo International Conference 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Accumulation of Living Bacteria by Using Laser Light2017

    • 著者名/発表者名
      Madoka Nishio, Shinya Kurita, Yushi Nishimura, Yasuyuki Yamamoto, Olaf Karthaus, Takuya Iida, Shiho Tokonami
    • 学会等名
      RSC Tokyo International Conference 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Light-induced molecular recognition for high performance bioanalysis2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Iida, Yushi Nishimura, Mamoru Tamura, Keisuke Nishida, Syoji Ito, Shiho Tokonami
    • 学会等名
      Europe's Analytical Chemistry Meeting (Euroanalysis 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanism in Selective Trapping of Bacteria with Imprinting Film2017

    • 著者名/発表者名
      Shiho Tokonami, Emi Shimizu, Mamoru Tamura, Takuya Iida
    • 学会等名
      Europe's Analytical Chemistry Meeting (Euroanalysis 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Rapid Bacterial Counting by Photothermal Assembling Method2017

    • 著者名/発表者名
      Yasuyuki Yamamoto, Emi Shimizu, Yushi Nishimura, Shiho Tokonami, Takuya Iida
    • 学会等名
      19th International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena(ICPPP 19)
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhanced performance of photothermal assembly by modifying the surface energy2017

    • 著者名/発表者名
      Yasuyuki Yamamoto, Shiho Tokonami, Takuya Iida
    • 学会等名
      The 6th Hsinchu Summer Course and Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] Light-induced acceleration of molecular recognition for DNA detection2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Iida, Yushi Nishimura, Mamoru Tamura, Keisuke Nishida, Syoji Ito, Shiho Tokonami
    • 学会等名
      9th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics(M&BE9)
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロ粒子の自己組織化を用いた光誘導型バイオ分析用基板の開発2017

    • 著者名/発表者名
      山田研志、山本靖之、清水恵美、田村守、床波志保、飯田琢也
    • 学会等名
      第77回分析化学討論会
  • [学会発表] ナノ粒子集合過程におけるリアルタイム電気抵抗測定の光誘導加速2017

    • 著者名/発表者名
      大橋かるな、山本靖之、栗田慎也、田村守、床波志保、飯田琢也
    • 学会等名
      第77回分析化学討論会
  • [学会発表] ナノ・マイクロ粒子の光誘起集合ダイナミクスの定量的解析2017

    • 著者名/発表者名
      山本靖之、床波志保、飯田琢也
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] マイクロ空間中の「流れ場」における生体-非生体共存系の光誘起集積化2017

    • 著者名/発表者名
      植田眞由、田村守、西村勇姿、山本陽二郎、床波志保、飯田琢也
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] 表面デザインされた複合型ナノホールアレイの光学応答2017

    • 著者名/発表者名
      田村守、山田研志、山本靖之、清水恵美、床波志保、飯田琢也
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] ハニカム電極への細菌捕捉とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      栗田慎也、西村勇姿、山本靖之、Olaf Karthaus、飯田琢也、床波志保
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] ハニカム構造を用いた光合成細菌の集積化2017

    • 著者名/発表者名
      吉川諒、栗田慎也、西村勇姿、山本靖之、Olaf Karthaus、飯田琢也、床波志保
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 光発熱集合による超迅速細菌数計測2017

    • 著者名/発表者名
      山本靖之、床波志保、飯田琢也
    • 学会等名
      第7回光科学異分野横断萌芽研究会
  • [学会発表] Macropinocytosis induction and intracellular drug delivery using exosomes modified with arginine-rich peptides2017

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Noguchi, Ayako Aoki, Tomoka Takatani-Nakase, Ikuo Fujii, Shiroh Futaki, Ikuhiko Nakase
    • 学会等名
      The Second International Symposium on Biofunctional Chemistry (ISBC) 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] アルギニンペプチド修飾によるエクソソームの効率的な細胞内移行と薬物送達2017

    • 著者名/発表者名
      野口公輔、青木絢子、中瀬朋夏、藤井郁雄、二木史朗、中瀬生彦
    • 学会等名
      膜シンポジウム2017
  • [学会発表] ヘリックス相互作用認識によるエクソソームの受容体標的と細胞内導入2017

    • 著者名/発表者名
      植野菜摘、片山未来、野口公輔、中瀬朋夏、ベイリー小林菜穂子、吉田徹彦、藤井郁雄、二木史朗、中瀬生彦
    • 学会等名
      膜シンポジウム2017
  • [学会発表] Exosomal membrane modification with arginine-rich peptides for enhanced macropinocytotic uptake of exosomes2017

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase, Kosuke Noguchi, Ayako Aoki, Tomoka Takatani-Nakase, Ikuo Fujii, Shiroh Futaki
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
  • [学会発表] エクソソームを基盤とした薬物送達技術の開発-分離分析から細胞内導入まで2017

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦
    • 学会等名
      第30回バイオメディカル分析科学シンポジウム
  • [学会発表] Exosomal Membrane Modification with Arginine-Rich Cell-Penetrating Peptides for Efficient Intracellular Delivery Based on Exosomes2017

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase, Kosuke Noguchi, Ayako Aoki, Tomoka Takatani-Nakase, Ikuo Fujii, and Shiroh Futaki
    • 学会等名
      2017 Annual Meeting-Controlled Release Society
    • 国際学会
  • [学会発表] 膜透過性アルギニンペプチド修飾型エクソソームを基盤にした細胞内導入技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦、野口公輔、青木絢子、中瀬朋夏、藤井郁雄、二木史朗
    • 学会等名
      第33回日本DDS学会学術集会
  • [学会発表] 細胞由来ナノ材料を基盤としたテーラーメイド型ホウ素薬剤の開発2017

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦
    • 学会等名
      平成27年度 異分野研究シーズ発掘・融合領域創成支援事業 完了報告会
  • [学会発表] エクソソームを基盤にした薬物送達技術の開発-膜透過性アルギニンペプチド修飾型エクソソーム-2017

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦
    • 学会等名
      第10回ナノバイオ若手ネットワーキングシンポジウム
  • [学会発表] Arginine-rich cell-penetrating peptide-modified extracellular vesicles for improved intracellular drug delivery2017

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase, Kosuke Noguchi, Ayako Aoki, Tomoka Takatani-Nakase, Ikuo Fujii, Shiroh Futaki
    • 学会等名
      International society for extracellular vesicles (ISEV) 2017
    • 国際学会
  • [備考] 大阪府立大学工学研究科 応用化学分野 床波研究室

    • URL

      http://www2.chem.osakafu-u.ac.jp/ohka/tokonami_lab/

  • [産業財産権] 微小物体の集積装置、および、それに用いられる集積容器ならびに微小物体の集積方法2017

    • 発明者名
      飯田琢也, 床波志保, 山本康之
    • 権利者名
      大阪府立大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2018/007608
    • 外国
  • [産業財産権] 電気化学デバイスおよびその製造方法2017

    • 発明者名
      床波志保, 飯田琢也
    • 権利者名
      大阪府立大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2018-035851
  • [産業財産権] ナノカプセルの集積方法および集積装置2017

    • 発明者名
      飯田琢也, 床波志保, 児島千恵
    • 権利者名
      大阪府立大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT2017-20883
    • 外国
  • [産業財産権] インピーダンス測定システムおよびインピーダンス測定方法ならびに被検出物質の検出システム2017

    • 発明者名
      飯田琢也, 床波志保, 山本靖之, 西村勇姿, 田村守
    • 権利者名
      大阪府立大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2017-95715
  • [産業財産権] 被検出物質の検出キットおよびそれを備えた検出システム、ならびに、被検出物質の検出キットの製造方法2017

    • 発明者名
      飯田琢也, 床波志保, 田村守, 山本靖之
    • 権利者名
      大阪府立大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2017-095849
  • [産業財産権] 微小物体の捕集装置および捕集キットならびに微小物体の捕集方法2017

    • 発明者名
      床波志保,飯田琢也,藤岡一志
    • 権利者名
      大阪府立大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2017-017934
    • 外国

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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