| 研究課題/領域番号 |
20H04514
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
山口 昌樹 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (50272638)
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| 研究分担者 |
小泉 知展 信州大学, 学術研究院医学系, 教授 (20273097)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | バイオセンサ / がん / 超短パルスレーザー / 信号増幅 / サイトカイン |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，超短パルスレーザーでガラスファイバー束表面に機能的テクスチャを付与するナノ／マイクロ加工技術を用い，検出部を3次元空間化して反応面積を増大しつつ親水化することで，1 pg/mL の超高感度化と，数分以内の迅速分析を達成する革新的な増幅法の原理・製造方法を構築する。この新技術で血液採取後の血中細胞の分泌・代謝や遊離物質との結合によるマーカー分子の濃度変動を防ぎ，がんマーカーの感度・特異性を最大限に引き出すことで，超高感度の迅速検体検査技術を創製する。本年度は，考案した増幅法を適用したバイオセンサの研究に取り組んだ。
1. 空間増幅法によるタンパクの高密度実装 キャプチャー (タンパク) の数十倍程度の高密度実装を実現することで高感度化を達成した。光透過性の良く加工性の良いアクリル樹脂素材に，ハチの巣状の穴加工を施したファイバー状反応部を試作し，表面積増加率と穴の数・長さの最適化との相乗効果で十倍程度の表面積増大を達成した。
2. サイトカインセンサの開発 採取と分析を一体化した空間増幅法をもとに，小型化したバイオセンサを試作した。代表的な炎症性サイトカインである IL-6 をターゲットとし，in vitroで濃度 1 pg/mL を検出できることを実証した。バイオセンサの原理には，増幅率が不十分な場合も想定し，濃度と検出信号が反比例し低濃度で検出信号が最大となる競合法を採用した。ファイバー状反応部の端面から毛細管力で検体を吸引すると，ファイバー状反応部表面に固定した酵素標識IL-6と発光基質が溶出する仕組みを構築した。
以上により，空間増幅法を用いたバイオセンサ開発のめどをつけることができた。
また，本年度の成果は，レーザー分野，生体医工学分野を中心に国内外の雑誌論文3編，学会発表4件，著書1編等で報告した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度の目標であった空間増幅法を用いたバイオセンサ開発のめどをつけることができたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は，予定通り迅速分析の臨床的意義の解明とバイオセンサの臨床評価に取り組む。一部先行して迅速分析の臨床的意義を検討したところ，予想通り血中細胞や遊離物質の除去が極めて重要である感触を得たので，バイオセンサの構成に，これらの除去機能を高度化することを計画に盛り込む。
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