| 研究課題/領域番号 |
18K14891
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| 研究機関 | 京都薬科大学 |
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研究代表者 |
小西 敦子 京都薬科大学, 薬学部, 助手 (20634330)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | センサー / ゲル / 分子インプリントポリマー / イオン液体 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、生体内微量成分の検出において、患者への負担が少なく、リアルタイムかつ簡便な測定を可能にする、現在の検出法の課題を一挙に解決する方法を開発するための基盤研究です。具体的には、電気を通しやすいイオン液体を含有したゲルに人工抗体とも呼ばれる分子インプリントポリマー（MIP）を組み込んだ、分子認識と信号変換部一体型の分子鋳型イオン液体ゲルセンサーの開発を目的として、その基盤となるコルチゾールイオン液体ゲルセンサーの確立を行っています。
平成30年度には、コルチゾールイオン液体ゲル（COR-IG）の作製を試み、調製したCOR-IGに対するコルチゾール（COR）の吸着量を評価しました。数種のイオン液体を用いてCOR-IGの作製を行ったところ、N-(2-Methoxyethyl)-N-methylpyrrolidinium tetrafluoroborateを用いた時無色透明で均一なゲルとなり、本COR-IGに関して検討を進めていくこととしました。まず、COR-IG作製における鋳型分子であるCORの除去において、ゲルの体積に影響を与えず、効率的な鋳型除去を行える溶媒を検討した結果、メタノール／1 mol L-1 塩化カリウム水溶液＝1: 1が適していることが分かりました。次に、1 mol L-1 塩化カリウム水溶液にCORを30 μmol L-1となるように溶解し、そこへCOR-IGを浸漬し、COR-IGに対するCORの吸着量を紫外可視吸光光度法により検討しました。COR-IGの作製において、CORと機能性モノマーである4-ビニルフェニルボロン酸（VPB）の比を1: 3、1: 5、1: 10として3種のCOR-IGを作製し比較しました。その結果、1: 5の比で作製したCOR-IGが最もCORの吸着量が多く、さらにこれはCOR無しで作製したノンインプリントゲル（NIG）に対するコルチゾールの吸着量と比較して有意に高い結果となりました。以上より、本COR-IGは内包する鋳型によりCORを特異的に認識しており、ゲルセンサーへの応用の可能性が見出されました。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成30年度に行った研究では、作製の容易さから親水性イオン液体を用いてCOR-IGの作製を試み、適するイオン液体の選択を行いました。ところが下記に示す理由により疎水性イオン液体を用いてさらなる検討を行いたいと考えています。平成30年度にはイオン液体の選択を行いゲルの確立を行う計画でしたが、全て終了していないことから“やや遅れいている”と判断しました。
親水性イオン液体を用いて調製したCOR-IGはCORを特異的に認識していることが示されましたが、鋳型分子除去や吸着量測定の段階で、少なからず水溶液中へイオン液体が溶出してしまっていることが予想されます。イオン液体のゲル外への溶出は、イオン液体の特徴である電気伝導性の高さや不揮発性といった特徴を失うこととなります。将来ゲルセンサーはリアルタイムな測定が可能な電位差測定法による応用を考えているため、電気伝導性の低下は電位検出が困難となる、ゲル内部の溶媒の揮発によりゲルが乾燥し長期保存が困難となる、などといった欠点に繋がります。以上のことから、用いるイオン液体としては作製に工夫が必要となりますが、親水性イオン液体より疎水性イオン液体の方がより適していると考えています。
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| 今後の研究の推進方策 |
まず疎水性イオン液体を用いたCOR-IGの調製を試みます。ゲルの調製が可能な疎水性イオン液体を代表的なイオン液体を始めとして探索を行います。疎水性イオン液体を用いた場合、水との相溶性が低いため相分離する可能性があります。その場合はドデシル硫酸ナトリウムやポリビニルアルコールを添加し相分離を防ぐ方法を検討します。
次に、作製できた疎水性イオン液体含有COR-IGに対するCORの吸着量を紫外可視吸光光度法により検討します。また、ゲルの調製が可能なイオン液体に系統的な特徴があるのか、イオン液体の構造の観点から考察したいと考えています。
さらに、平成30年度に検討を行った親水性イオン液体を用いたCOR-IGと、上述の疎水性イオン液体を用いたCOR-IGに関して、ゲルへのCORの特異性を定量的に評価します。COR-IGに対するCORやその他類似物質の結合量を紫外可視分光光度法により求め、得られたスキャッチャードプロットから結合定数を算出します。またNIGの結合定数と比較し親和性の評価を行う予定です。ゲルの吸着量の測定においては、COR-IGに対して疎水性相互作用による非特異的吸着が起こることが予想されます。その際には、分散媒としてポリエチレングリコールを少量加えることにより非特異的吸着の抑制を図ります。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
物品費として支出を予定していた費用の残額が784円となり、新たに試薬等を購入するには残額が不足するため、次年度使用に繰り越し有効に利用することとしました。
次年度は、物品費として550,784円、旅費として50,000円の計600,784円の支出を計画しています。
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