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2022 年度 実績報告書

ファイバー型増幅法による超高感度・迅速がん検体検査技術の創製

研究課題

研究課題/領域番号 20H04514
研究機関信州大学

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)

研究分担者 小泉 知展  信州大学, 学術研究院医学系, 教授 (20273097)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
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
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,下記の研究に取り組んだ。
1. サイトカインセンサの開発 前年度に続き,試作したバイオセンサで,インターロイキン-6 (IL-6) の感度検証を実施した。試作したファイバー状反応部は,従来の2次元反応部に比べ,8.7倍の感度であることを示した。また,センサ廃液の除去には,遠心法の採用が効果的であることを示した。
2. がんマーカー分子の高感度・迅速分析の臨床的意義の解明
健常被検者14名の血漿を採取し,そのIL-6濃度を経時的に複数回分析することで血中細胞や遊離物質の分泌,代謝,結合によるマーカー分子への影響を検証した。血漿 IL-6 濃度と白血球数の相関係数は 0.605 から 0.554 の範囲を示し,他の細胞タイプよりも高かった。また,IL-6 の平均値は経時的に 2 pg/mL 未満であることを同定し,試作したバイオセンサの検出感度は血漿サイトカイン分析に十分であることを示すことができた。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1編,学会発表4件等で報告した。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022 2020 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Direct-micro-fabrication of Hydrophobic Surface with Re-entrant Texture on Metal Produced by Femtosecond-pulsed Laser2023

    • 著者名/発表者名
      Masaki Yamaguchi and Shunichi Kato
    • 雑誌名

      Lasers in Manufacturing and Materials Processing

      巻: 9 ページ: in press

    • DOI

      10.1007/s40516-022-00198-y

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Fabrication of omniphobic surface using laser interference processing2022

    • 著者名/発表者名
      Masaki Yamaguchi and Kenji Yanagisawa
    • 学会等名
      Laser Precision Microfabrication 2022 (LPM 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] 空間増幅法を用いたバイオセンサの高感度化2022

    • 著者名/発表者名
      山口 昌樹
    • 学会等名
      第61回日本生体医工学会大会
  • [学会発表] バイオセンサの検出信号増幅に用いる空間増幅法2022

    • 著者名/発表者名
      梅 世豪,山口 昌樹
    • 学会等名
      第39回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • [学会発表] 感性とストレスの生体計測2022

    • 著者名/発表者名
      山口 昌樹
    • 学会等名
      電気学会マグネティックス/マイクロマシン・センサシステム/バイオ・マイクロシステム合同研究会
  • [備考] 信州大学山口研究室

    • URL

      http://fiber.shinshu-u.ac.jp/yamaguchi/TOP.html

  • [産業財産権] 光学ユニット,並びにレーザー加工装置2020

    • 発明者名
      山口 昌樹
    • 権利者名
      信州大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      7240774

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公開日: 2023-12-25  

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