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生物にとって快適な生存環境では、温湿度、酸素濃度、pHなどが適度に調節されているが、これを保つためには複数箇所で複数因子をリアルタイムで計測する煩雑で高価なシステムが必要となる。本研究では、対象表面に絆創膏の様に貼付できる薄膜型蛍光センサーと実用的な計測デバイスを開発することを目的としている。 平成28年度は、温度・酸素用蛍光分子候補を封入した温度・酸素用蛍光ナノシートを調製、参照蛍光ナノシートと複合させてレシオ値の時空間分解能を膜厚に対して評価すると共に湿度・pH用蛍光高分子を設計し合成することを目的とした。 平成29年度は、合成したpH用蛍光高分子を用いてpH測定用蛍光ナノシートを調製して評価を行った。具体的には、pH感受性色素が共有結合されたアニオン性ポリマーとカチオン性ポリマーを交互積層させることでpH感受性ナノシートを作製した。ガラス上に再吸着させたナノシートは、pH4.5-9.0の領域でシグモイド型の蛍光強度変化を示し、Boltzmann fittingによりpKa ＝6.83であった。センサー層の膜厚とpH変化に対する応答時間には正の相関関係(0.12 s/nm)が明らかとなった。また、20対積層ナノシートの実質応答時間は11.0 ± 4.9秒であり、先行研究の5-50倍に相当する時間分解能を示した。pH非感受性色素を内包したナノシートと一体化させることによってレシオ型ナノシートpHセンサーを構築し、作製したナノシートは、ナイロンメッシュを用いて指先や葉の表面に貼付することができた。葉柄から与えた100 mM NaClストレスによって向軸面のアポプラストpHが約6.1まで上昇する様子を、マクロ蛍光顕微鏡を用いて捉えることができた。
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