| 研究課題/領域番号 |
19K05218
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| 研究機関 | 青山学院大学 |
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研究代表者 |
渡辺 剛志 青山学院大学, 理工学部, 助教 (30803506)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 電気化学発光 / グラフェン / 透明電極 / イムノアッセイ / POCT |
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| 研究実績の概要 |
2018年度までに単層グラフェン透明電極を用いて発光プローブであるルテニウムビピリジル錯体と共反応物トリプロピルアミン(TPrA)を含む溶液での電気化学発光(ECL)測定を行い、酸化インジウムスズ(ITO)電極と比較し、単層グラフェン電極がECL応用に適した特性を持つ透明電極であることが示唆されていた。
2019年度は、グラフェン電極に適した測定セルの検討として、ECL検出器の配置がECL強度に及ぼす影響について調べた。電極の裏側（基板背面）にECL検出器を配置することで集光角が増加し、表側に設置した時よりも数倍高いECL強度が観測され、透明電極を用いる利点が実証された。 また多層領域を多く含む多層グラフェン電極に比べ、単層のグラフェン電極においてより高いECL強度が観測され、単層グラフェンのもつ欠陥の少ない表面がECL分析に適することが示唆された。
2020年度は免疫分析応用に向けて、磁性ビーズを使用し単層グラフェン電極上に発光プローブを固定した状態でのECL測定を行った。2019年度に行った発光プローブを液相に存在させて測定した系で行った評価土同様に、ECL検出器の配置がECL強度に及ぼす影響について調べた。その結果、磁性ビーズを使用した系では、検出器を電極裏側に配置することによるECL強度増加効果が大きく、表側に検出器を設置した時に対して約3桁高いECL強度が観測された。これは電極表面近傍の磁性ビーズ上で生じる発光が磁性ビーズに遮られることなく検出器に到達できるためであると考えられる。透明グラフェン電極での磁性ビーズを使用した免疫分析として、代表的な腫瘍マーカーであるCEA（癌胎児性抗原）のECL免疫分析を行った。その結果、検査基準値である5 ng/mlの濃度の測定に成功し、磁性ビーズを利用した免疫分析においてグラフェン透明電極が優れた電極となることが確認された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2019年度～2020年度にかけての研究計画として挙げていた「ECLイメージングによるECL特性及び分子修飾と局所構造の相関」については、N-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)基を有するRuビピリジル錯体の合成は完了しているが、分子修飾法が確立できていないため、やや遅れている。
一方で、当初の計画とは異なるが、2020年度に透明グラフェン電極を用いて腫瘍マーカーであるCEAの免疫分析に成功したことから、「透明グラフェン電極を利用した電気化学発光免疫分析プラットフォームの構築」に向けて大きく前進したといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、グラフェン透明電極への生体分子の修飾法の確立を目指す。これまでに、単層グラフェンのもつ欠陥の少ないグラフェン電極が高いECL強度を示したことと、単層グラフェン電極に共有結合性修飾を行うと電極反応が進行しにくくなることがわかっている。これらの結果を踏まえ、単層グラフェンを2層以上積層した積層グラフェン電極の利用を進めている。2層以上にすることで共有結合性の表面修飾を最表層のグラフェンに行っても、下層のグラフェンの電気伝導性が損なわれないと考えられる。ピレン基とのπ-π相互作用やジアゾニウム塩還元による修飾法を行い、ECL分析応用に最適な修飾方法を決定する。その後、グラフェン表面に抗体を修飾した電極を用いて、免疫分析を実践する。本研究課題で得られたグラフェン透明電極での電気化学発光免疫分析に関する成果をとりまとめて学会発表おより論文発表を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
端数が出たため、次年度に必要な消耗品の購入に使用したい。
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