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2018 年度 実施状況報告書

錯体修飾ナノ粒子を用いる細菌検出・捕集法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K05180
研究機関上智大学

研究代表者

橋本 剛  上智大学, 理工学部, 准教授 (20333049)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード金属ナノ粒子 / 細菌検出 / ジピコリルアミン / 電気化学 / ルテニウム錯体
研究実績の概要

本研究は「新規応答機構による,細菌の選択的検出または短時間捕集が可能な金属錯体型機能性ナノ粒子を開発する」ことを目的に開始された。細菌はμmオーダーの大きさであり,肉眼では見えないが,これを凝集させることにより100-1000倍にできれば,肉眼での定性的検出が可能となる。あるいは機器分析における定量測定のうち,化学反応を直接電気信号に変える最もシンプルな測定手段である電気化学的手法を用い,ナノ粒子表面での増幅機構を応用し高感度検出を行う。
2018年度の研究実績としては,1)フェニルボロン酸/デンドリマー型高分子センサーを用いた細菌検出,2)二点認識型複合体シクロデキストリンプローブによるアデノシン2リン酸の選択的検出,3)ルテニウム錯体修飾金ナノ粒子を用いた細菌の電気化学検出が主なものである。
1)についてはフェニルボロン酸の修飾率やデンドリマーの世代,表面状態(pHなど)を制御することでグラム陽性/陰性菌を選択的に凝集識別できる系を開発し,学会誌に公表した。2)についてはプローブおよびシクロデキストリンのそれぞれに分子認識部位を付けることで,弱い相互作用の多点増幅を用いることで,生理的条件下ADPに特異的に高い結合定数で応答する系を構築することができ,これを国際学会で発表した。3)については,これまで糖認識で培った系を丁寧に検証し,細菌に対する応答機構が存在すること,および金ナノ粒子の固定化について検討を行った。これらの結果は国内外の学会でポスター/口頭発表を行うことができた。

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

本研究で明らかにしたいことは,①錯体修飾金属ナノ粒子の電気化学検出機構の解明,②蛍光あるいは電気化学による細菌の高感度検出,③選択的細菌凝集能を持つナノ粒子の開発,の3点である。2018年度①については,電子ホッピングに関する知見は多少得られたが,大きな進捗は得られてはいない。②については,電気化学を用いるためのナノ粒子の固定法に加え,電極部分のデザインの検討を進めており,実用化に向けて再現性の高い系を構築することができそうである。③については,概要に示した学会誌の公表のほか,表面状態や就職率,粒子の違い(高分子かナノ粒子か),さらには粒子の固定化/ゲル化についての検討を実施することができた。

今後の研究の推進方策

現在までの進捗状況の①~③に対し,①については,電流増幅機構に関してこれまでの実験結果をまとめて論文化する予定である。②については、包接場であるシクロデキストリンに配位子であるジピコリルアミンをシンプルな形で導入することを検討する。③については、本年度は金ナノ粒子に包接場であるシクロデキストリンを直接表面修飾し、そこに分子認識能を持つ化合物と導入することで、新しい系を構築することを予定している。

次年度使用額が生じた理由

特に電極を中心とする消耗品について、余裕を残していたが、2018年度は使用予定数より少ない消耗品で実験を進めることができた。また、研究費の大半を紫外-可視分光装置に用いたが、これは本来すでに当研究室で所有している装置を用いて測定する予定であったが、予定外の部品故障により買い替えの必要が生じ、これに経費の主な部分を充てている。残額については、2019年度の研究に用いる試薬代・器具代金に充当する予定である。

  • 研究成果

    (31件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 11件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Rapid and Selective Discrimination of Gram-Positive and Gram-Negative Bacteria by Boronic Acid-Modified Poly(amidoamine) Dendrimer2019

    • 著者名/発表者名
      Tsuchido Yuji、Horiuchi Ryosuke、Hashimoto Takeshi、Ishihara Kanako、Kanzawa Nobuyuki、Hayashita Takashi
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 91 ページ: 3929~3935

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.8b04870

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Low-Temperature Magnetism of Gold Nano Particles Contained in Electrochemical Sugar Recognition System2019

    • 著者名/発表者名
      Goto T.、Kitamoto Y.、Matsui K.、Kuroe H.、Endo A.、Hashimoto T.、Hayashita T.、Iguchi S.、Sasaki T.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 55 ページ: 1~4

    • DOI

      10.1109/TMAG.2018.2872134

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural effects of ditopic azoprobe/cyclodextrin complexes on the selectivity of guest-induced supramolecular chirality2018

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara Shoji、Nonaka Kentaro、Yamaguchi Mai、Hashimoto Takeshi、Hayashita Takashi
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 54 ページ: 12690~12693

    • DOI

      10.1039/C8CC02242A

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Metal and Phosphate Ion Recognition Using Dipicolylamine-modified Fluorescent Silica Nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      TSUCHIDO Yuji、YAMASAWA Aya、HASHIMOTO Takeshi、HAYASHITA Takashi
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 34 ページ: 1125~1130

    • DOI

      10.2116/analsci.18P153

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Supramolecular and/or Metal-Complex Analytical Reagents Possessing Ion-Exchange or Molecular Recognition Function2018

    • 著者名/発表者名
      HASHIMOTO Takeshi
    • 雑誌名

      Journal of Ion Exchange

      巻: 29 ページ: 176~187

    • DOI

      10.5182/jaie.29.176

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Design and Function of Fluorescent Silica Nanoparticles for Bacteria Detection2018

    • 著者名/発表者名
      KITAMURA Aya、KASAI Yuna、TSUCHIDO Yuji、HASHIMOTO Takeshi、HAYASHITA Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Ion Exchange

      巻: 29 ページ: 121~125

    • DOI

      10.5182/jaie.29.121

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ルテニウム修飾GNP固定化電極を用いた糖の電気化学的検出 (1E1-58)2019

    • 著者名/発表者名
      吉澤 賢太郎・岸 弓乃・北本 千紘・佐藤 広基・橋本 剛
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] ボロン酸型プローブ/デンドリマー複合体による細菌認識とベタイン導入効果 (1E1-59)2019

    • 著者名/発表者名
      与安 明日香・喜多村 文・池野 知・橋本 剛・早下 隆士
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] 細菌認識能を有するボロン酸型蛍光プローブの開発 (P-04)2018

    • 著者名/発表者名
      喜多村 文・笠井 祐那・土戸 優志・橋本 剛・早下 隆士
    • 学会等名
      第31回イオン交換セミナー
  • [学会発表] ボロン酸型蛍光プローブ修飾ポリマーの開発とバイオフィルム検出 (P-14)2018

    • 著者名/発表者名
      藤澤 真友子・福島 学・土戸 優志・橋本 剛・早下 隆士
    • 学会等名
      第31回イオン交換セミナー
  • [学会発表] 金ナノ粒子複合体を用いた電気化学的糖検出センサーの開発 (P-26)2018

    • 著者名/発表者名
      北本 千紘・佐藤 広基・遠藤 明・橋本 剛・早下 隆士
    • 学会等名
      第31回イオン交換セミナー, 上智大学, 2018年11月30日 (東京) .
  • [学会発表] Development of Functional Nanoparticles for The Detection of Bacteria (2P-116)2018

    • 著者名/発表者名
      Yuji Tsuchido, Aya Kitamura, Yuna Kasai, Hiroyuki Kobayashi, Takeshi Hashimoto, Takashi Hayashita
    • 学会等名
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
  • [学会発表] ボロン酸型蛍光プローブ修飾ポリマーの設計とバイオフィルム検出 (P5-017)2018

    • 著者名/発表者名
      藤澤 真友子・福島 学・土戸 優志・橋本 剛・早下 隆士
    • 学会等名
      第8回CSJ化学フェスタ2018
  • [学会発表] Development of Functional Nanoparticles for The Detection of Bacteria (YS6)2018

    • 著者名/発表者名
      Yuji Tsuchido, Aya Kitamura, Yuna Kasai, Hiroyuki Kobayashi, Takeshi Hashimoto, Takashi Hayashita,
    • 学会等名
      2018 Fall Meeting of The Korean Society for Biomaterials
    • 国際学会
  • [学会発表] ATP-Recognition of Zinc-coordinated Dipicolylaminoazoprobe/Modified-Cyclodextrin Supramolecular Complexes (AT-1)2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Hashimoto, Shohei Minagawa, Yuji Tsuchido, Akira Endo, Takashi Hayashita, Shoji Fujiwara
    • 学会等名
      7th International Conference on Ion Exchange 2018 (ICIE2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Design and Function of Fluorescent Silica Nanoparticles for Bacteria Detection (AT-3P)2018

    • 著者名/発表者名
      Aya Kitamura, Yuna Kasai, Yuji Tsuchido, Takeshi Hashimoto, Takashi Hayashita
    • 学会等名
      7th International Conference on Ion Exchange 2018 (ICIE2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrochemical Bacteria Recognition Using Gold Nanoparticles Modified with Ruthenium Complexes and Phenylboronic Acid (AT-7P)2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Sato, Yumino Kishi, Yuji Tsuchido, Akira Endo, Takeshi Hashimoto, Takashi Hayashita
    • 学会等名
      7th International Conference on Ion Exchange 2018 (ICIE2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Phosphoric Acids Detection for Co2+-Coordinated Dipicolylamine Dendrimer Sensor (AT-11P)2018

    • 著者名/発表者名
      Masaki Ishida, Naoto Tabuchi, Anna Koshino, Yuji Tsuchido, Takeshi Hashimoto, Takashi Hayashita
    • 学会等名
      7th International Conference on Ion Exchange 2018 (ICIE2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] The Effect of Modification Ratio to Bacteria Detection Using Dendrimer/Phenylboronic Acid Complexes (AT-18P)2018

    • 著者名/発表者名
      Masaru Ikeno, Ryosuke Horiuchi, Yuji Tsuchido, Takeshi Hashimoto, Takashi Hayashita
    • 学会等名
      7th International Conference on Ion Exchange 2018 (ICIE2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] ニトロ基を持つdpa型アゾプローブ/CyDにおける金属認識と包接挙動の特異性 (P1-04)2018

    • 著者名/発表者名
      竹本 良樹・岡田 崇佑・藤原 章司・土戸 優志・橋本 剛・早下 隆士
    • 学会等名
      第35回シクロデキストリンシンポジウム
  • [学会発表] ボロン酸修飾デンドリマーを用いたグラム陽性菌の選択的認識 (A-06)2018

    • 著者名/発表者名
      土戸 優志・堀内 良介・池野 知・橋本 剛・早下 隆士
    • 学会等名
      第16回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [学会発表] アゾ基を有するデンドリマー型フェニルボロン酸による細菌認識 (1P-20)2018

    • 著者名/発表者名
      鶴房 莉帆・池野 知・土戸 優志・橋本 剛・早下 隆士
    • 学会等名
      第16回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [学会発表] 電気化学的糖認識を目的としたフェニルボロン酸とルテニウム錯体を修飾した金ナノ粒子の修飾比評価 (Y1059)2018

    • 著者名/発表者名
      北本 千紘・佐藤 広基・遠藤 明・橋本 剛・早下 隆士
    • 学会等名
      第78回分析化学討論会
  • [学会発表] ボロン酸型蛍光プローブ修飾ポリマーの設計とバイオフィルム検出 (Y1060)2018

    • 著者名/発表者名
      藤澤 真友子・福島 学・土戸 優志・橋本 剛・早下 隆士
    • 学会等名
      第78回分析化学討論会
  • [学会発表] Design and Supramolecular Chirality Function of Cyclodextrin Complexes with Ditopic Type Probe Possessing Phenylboronic Acid Recognition Sites (P52)2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiko Hattori, Kentaro Nonaka, Shoji Fujiwara, Yuji Tsuchido, Takeshi Hashimoto, Takashi Hayashita
    • 学会等名
      The 19th International Cyclodextrin Symposium (ICS 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Spacer Effect of Pyrene Phenylboronic Acid Fluorescent Probe/CyD Complexes for Saccharides Recognition in Water (P63)2018

    • 著者名/発表者名
      Shohei Kojima, Yuji Mizuta, Ko Sugita, Yuji Tsuchido, Takeshi Hashimoto, Takashi Hayashita
    • 学会等名
      The 19th International Cyclodextrin Symposium (ICS 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Phosphate Derivatives Recognition by Supramolecular Complex Sensor Based on PhenylBoronic Acid-Modified Cyclodextrin (P66)2018

    • 著者名/発表者名
      Masaki Ishida, Yuji Tsuchido, Shoji Fujiwara, Takeshi Hashimoto, Takashi Hayashita
    • 学会等名
      The 19th International Cyclodextrin Symposium (ICS 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of dipicolylamine Probe Modified Cyclodextrin for ATP Sensing in Water (P73)2018

    • 著者名/発表者名
      Shoji Fujiwara, Tatsuru Yamada, Kyohhei Fujita, Takeshi Hashimoto, Takashi Hayashita
    • 学会等名
      The 19th International Cyclodextrin Symposium (ICS 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Design and Function of Fluorescent Probe/Cyclodextrin Complexes Possessing Metal-iminodiacetate Binding sites (P83)2018

    • 著者名/発表者名
      Maika Komatsuzaki, Shoji Fujiwara, Takeshi Hashimoto, Takashi Hayashita
    • 学会等名
      The 19th International Cyclodextrin Symposium (ICS 2018)
    • 国際学会
  • [備考] 上智大学 分析化学研究グループHP 論文・学術誌一覧

    • URL

      http://www.mls.sophia.ac.jp/~analysis/publications.html

  • [備考] 上智大学 分析化学研究グループHP 学会発表一覧

    • URL

      http://www.mls.sophia.ac.jp/~analysis/presentations.html

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公開日: 2019-12-27  

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