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2021 年度 実績報告書

細孔電気抵抗法と機能性ナノバイオ界面による新奇生体微粒子解析技術の創出

研究課題

研究課題/領域番号 19K05225
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

堀口 諭吉  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (50609758)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードナノテクノロジー / 微粒子 / ウイルス / 表面化学 / バイオセンサー / ポア計測 / 人工知能 / 分析化学
研究実績の概要

細孔電気抵抗法(RPS、ポア計測)は、微小な試料から粒子を個別に計測・解析することが可能な分析手法である。ポア計測は、粒子の大きさ、形状、電荷密度などの物理的特性を細孔(ポア)の通過挙動から推定が可能であり、ポア計測とバイオセンサーの融合は、ウイルスやバクテリアなどの生体粒子の検出を目的とした効果的なツールとなりうる。本報告では、ポア計測を用いたバイオセンシングの方法論について検討した。センシング面を形成する基材として、ムール貝の粘着成分であるポリドーパミン(PD)を使用した。PDは、貴金属、金属酸化物、半導体、高分子など、ほとんどの材料に接着するため、バイオセンシング表面作製のための幅広く利用が可能である。ヒトインフルエンザA型ウイルス(H1N1亜型)を用いて、ポア膜を通過するウイルス粒子の通過挙動を電流値データとして記録することに成功した。ウイルス特異的なリガンド(6′-シアリルラクトース)を細孔表面に固定化した場合、ウイルス粒子の移動時間が大幅に延長されることが確認された。これは、ウイルス粒子がセンサー表面に捕捉された情報が通過挙動のデータとして出力されたことを示唆している。そのため、機械学習を用いることで、異なる表面上におけるウイルス粒子の通過挙動の違いを識別することができた。この結果は、シンプルで汎用性の高いPDベースのバイオセンサー表面設計が有効であり、本ポア計測システムは有望なウイルス分析手法となり得る。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Methodology to Detect Biological Particles Using a Biosensing Surface Integrated in Resistive Pulse Sensing2022

    • 著者名/発表者名
      Horiguchi Yukichi, Naono Norihiko, Sakamoto Osamu, Takeuchi Hiroaki, Yamaoka Shoji, Miyahara Yuji
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 14 ページ: 20168-20178

    • DOI

      10.1021/acsami.1c25006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] pH-responsive Adsorption and Dissociation of Sialic Acid Expressed Protein on Boronic Acid Immobilized Surface2021

    • 著者名/発表者名
      Horiguchi Yukichi、Barthelmes Kevin、Miyahara Yuji、Matsumoto Akira
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 50 ページ: 1467-1469

    • DOI

      10.1246/cl.210229

    • 査読あり
  • [学会発表] pH-Dependent Binding of Sialylated Proteins on Boronic Acid-based Surface2021

    • 著者名/発表者名
      Yukichi Horiguchi, Kevin Barthelmes, Yuji Miyahara, Akira Matsumoto
    • 学会等名
      MRM2021
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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