| 研究課題/領域番号 |
15K05526
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| 研究機関 | 北見工業大学 |
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研究代表者 |
兼清 泰正 北見工業大学, 工学部, 准教授 (40435748)
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| 研究分担者 |
青木 寛 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (00392580)
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| 研究期間 (年度) |
2015-10-21 – 2018-03-31
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| キーワード | ボロン酸 / 薄膜 / グルコース / 次亜塩素酸 / 過酸化水素 |
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| 研究実績の概要 |
グルコースに対して高感度かつ高選択的に応答する色調変化型センサーを実現するため、前年度の研究により得られた過酸化水素センサーをグルコースオキシダーゼと組み合わせて用いる手法を検討した。
一定濃度のグルコースオキシダーゼと色素、および種々の濃度のグルコースを含む水溶液を調製し、そこにボロン酸含有薄膜を浸漬すると、グルコース濃度に依存した色調変化が出現した。このような現象は、グルコースオキシダーゼの作用によってグルコースが酸化される際に過酸化水素が生成し、これが薄膜中のボロン酸基と反応して、色素の吸脱着を引き起こしたものと考えられる。この手法によれば、酵素を用いない方法と比較して10～100倍の高感度でグルコースを検出できることが明らかになった。
これとは別に、次亜塩素酸に対する色調変化型センサーの開発を行った。
第三級アミノ基を含有する薄膜を作製し、種々の濃度の次亜塩素酸を含む水溶液に浸漬した後、アニオン性色素水溶液に浸漬すると、次亜塩素酸濃度の上昇と共に薄膜が着色状態から無色へと変化する現象が観測された。一方、第三級アミノ基に加えてスルホン酸基を含有する薄膜を作製し、アニオン性色素の代わりにカチオン性色素を用いて同様の実験を行ったところ、次亜塩素酸濃度の上昇につれて薄膜は無色から着色状態へ変化した。以上のような挙動は、次亜塩素酸との反応により第三級アミノ基がアルデヒド基へ変換されて薄膜の荷電状態が変化し、これに伴う色素の吸脱着が生じたことに由来するものと考えられる。
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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
前年度の成果をベースに、新たな方法論を導入することによって、本研究課題の目標の一つである高感度高選択的グルコースセンサーの開発に成功している。
また、糖以外のターゲットの一つとして、次亜塩素酸に対する新規応答メカニズムの確立に成功し、明瞭多彩な色調変化を示す次亜塩素酸センサーの開発に成功している。
以上のように当初の目標は達成されつつあり、研究はおおむね順調に進捗していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
グルコースセンサーについては、更なる高感度化と色調変化の多様化を図る。また、グルコースオキシダーゼ以外の酸化酵素を用いて、様々な物質を対象としたセンシングが可能であるか検討する。
次亜塩素酸センサーについても、高感度化と多彩化を検討する。
さらに、生体高分子に応答するセンシングシステムの開発にも取り組みたいと考えている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究分担者が長期間海外へ出張しており、相互に相手先を訪問して直接打合せを行う日程を年度内に確保できなかった。そのため、訪問に要する旅費を使用しなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
当該年度に実施できなかった打合せを次年度早々にも実施する。
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