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2020 年度 実施状況報告書

腎機能低下の早期発見に役立つ「絹フィブロインを用いたバイオセンサー」の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K04506
研究機関大阪工業大学

研究代表者

小池 一歩  大阪工業大学, 工学部, 教授 (40351457)

研究分担者 小山 政俊  大阪工業大学, 工学部, 准教授 (30758636)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード拡張ゲートFET / 絹フィブロイン / 酵素固定化 / クレアチニンセンサー / 尿素センサー
研究実績の概要

拡張ゲート電極の作製とその表面に酵素を包括固定するための絹フィブロイン薄膜の作製を行った。まず、拡張ゲート電極の基板としてイーグルガラスを採用し、その上に約300nmのTi薄膜を成膜した。そのあと、酸素雰囲気中で450℃・1h熱処理を行い、表面にTiO2を形成した。作製した電極を市販のシリコンMOSFETのゲート端子へ接続し、銀/塩化銀参照電極と拡張ゲート電極を電解液に浸し、電解液中のpH変化に対する電圧応答を調べた。pH感度が40~55mV/pHの範囲でばらつきがあったため、ネルンスト応答(59mV/pH)に近い感度が安定して得られるよう、成膜や熱処理条件を最適化する予定である。次に、拡張ゲート表面へシランカップリング処理を施した後、絹フィブロイン水溶液を用いてスピンコート法で成膜した(絹フィブロインの原料として松田養蚕場のナノフィブロインパウダーを使用)。成膜後、アルコール水溶液で不溶化処理を行ったところ、電解液に長時間浸しても膜が剥がれることはなかった。現在、ウレアーゼやクレアチニンデイミナーゼを含む絹フィブロイン膜を作製し、比色法で酵素活性を調べている最中である。

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

拡張ゲート電極の作製および絹フィブロインの成膜を行い、拡張ゲート電極へ酵素膜を形成する準備が整いつつある。拡張ゲート電極をMOSFETへ接続してpHセンサーとして機能することも確かめたことから、おおむね順調に進展しているといえる。

今後の研究の推進方策

ガラス基板へのTi薄膜の成膜条件と表面酸化のための熱処理条件を最適化する。また、ガラス基板上に酵素(ウレアーゼやクレアチニンデイミナーゼ)を含む絹フィブロイン膜を形成し、比色法で酵素活性を調べる。ここで、高い酵素活性を得るため、絹フィブロインの成膜条件を最適化する。また、MOSFETと酵素膜を形成した拡張ゲート電極を接続して回路を構成し、電解液中に含まれる尿素やクレアチンを電気化学的に検出できることを確かめる。

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍で、予定していた人件費・謝金の支出がなくなったため。翌年度の助成金を合わせて、酵素活性を評価するための試薬の購入に充てる予定である。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Characteristics of an Extended Gate Field-Effect Transistor for Glucose Sensing Using an Enzyme-Containing Silk Fibroin Membrane as the Bio-Chemical Component2020

    • 著者名/発表者名
      Koike Kazuto, Sasaki Taihou, Hiraki Kenta, Ike Kodai, Hirofuji Yuichi, Yano Mitsuaki
    • 雑誌名

      Biosensors

      巻: 10 ページ: 57~57

    • DOI

      10.3390/bios10060057

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] シランカップリング材の分子量が表面処理層の化学吸着率におよぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      中村 充,橋口千聖,寺尾俊輝、真鍋 圭,小池一歩,矢野満明,平井智康,藤井秀司,中村吉伸
    • 雑誌名

      日本接着学会誌

      巻: 56 ページ: 472~479

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hole capture-coefficient of intrinsic nonradiative recombination centers that commonly exist in bulk, epitaial, and proton-irradiated ZnO2020

    • 著者名/発表者名
      Shigefusa F. Chichibu, Akira Uedono, Kazunobu Kojima, Kazuto Koike, Mitsuaki Yano, Shun-ichi Gonda, Shoji Ishibashi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 127 ページ: 215706(6pp)

    • DOI

      10.1063/5.0011309

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ナノスケール多孔質モスアイ構造を有する酸化バナジウム薄膜の結晶性及び光学特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      和田英男,小池一歩,前元利彦,矢野満明,飯田 努
    • 雑誌名

      日本赤外線学会誌

      巻: 30 ページ: 75~81

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of optical absorption for THz radiation in GaSb/InAs heterostructures2020

    • 著者名/発表者名
      R. Ohashi, D. Shimada, M. Koyama, T. Maemoto, S. Sasa, F. Murakami, H. Murakami, M. Tonouchi
    • 雑誌名

      IEEE Xplore

      巻: IRMMW-THz ページ: -

    • DOI

      10.1109/IRMMW-THz46771.2020.9371009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of terahertz optical sources for an excitation wavelength of 1.56 μm2020

    • 著者名/発表者名
      D. Shimada, R. Ohashi, M. Koyama, T. Maemoto, S. Sasa, F. Murakami, H. Murakami, M. Tonouchi
    • 雑誌名

      IEEE Xplore

      巻: IRMMW-THz ページ: -

    • DOI

      10.1109/IRMMW-THz46771.2020.9370373

    • 査読あり
  • [学会発表] 拡張ゲート電界効果トランジスターを用いたクレアチニンセンサーの作製2021

    • 著者名/発表者名
      平木 健太,佐々木 太鳳,牧野 賀成,広藤 裕一,小池 一歩,矢野 満明
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 異種材料を積層させたグラフェンのガスセンシング特性2021

    • 著者名/発表者名
      藤元 章,前田 翔児,井須 亮太,柏木 行康,玉井 聡行,竹内 美洋,菅 洋志,小山 政俊,小池 一歩,矢野 満明,塚越 一仁,Eric M. Vogel
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
  • [学会発表] 二硫化モリブデン/グラフェンのガスセンシング特性2020

    • 著者名/発表者名
      藤元 章,前田 翔児,井須 亮太,小山 政俊,小池 一歩,矢野 満明
    • 学会等名
      令和2年度日本材料学会半導体エレクトロニクス部門第2回研究会
  • [学会発表] MOD法によるC面サファイア基板上VOx 薄膜成長と結晶性および光学特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      紅 由伸,松川 旭,小池 一歩,矢野 満明,和田 英男
    • 学会等名
      第29回 日本赤外線学会研究発表会
  • [学会発表] Impact of optical absorption for THz radiation in GaSb/InAs heterostructures2020

    • 著者名/発表者名
      R. Ohashi, D. Shimada, M. Koyama, T. Maemoto, S. Sasa, F. Murakami, H. Murakami, M. Tonouchi
    • 学会等名
      45th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of terahertz optical sources for an excitation wavelength of 1.56 μm2020

    • 著者名/発表者名
      D. Shimada, R. Ohashi, M. Koyama, T. Maemoto, S. Sasa, F. Murakami, H. Murakami, M. Tonouchi
    • 学会等名
      45th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonuniform Carrier Heating Induced Nonlinear Electron Transport Properties in Asymmetrically Necked InAs Mesa Structures2020

    • 著者名/発表者名
      Ryota Ohashi, Daichi Shimada, Masatoshi Koyama, Toshihiko Maemoto, Shigehiko Sasa
    • 学会等名
      Pacific RIM Meeting on Electrochemical and Solid State Science
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural Analysis and Characterization of Bilayer AZO Thin Film Transistor by Solution Process2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuyori Oura, Keisuke Takano, Hideo Wada, Masatoshi Koyama, Toshihiko Maemoto and Shigehiko Sasa
    • 学会等名
      33rd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] フレキシブルデバイス応用に向けた酸化物薄膜の繰り返し曲げ耐久性評価2020

    • 著者名/発表者名
      熊谷 敏宏,大浦 紀頼,和田 英男,小山 政俊,前元 利彦,佐々誠彦
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] フレキシブル基板上に形成した酸化物薄膜の繰り返し曲げ耐久性評価とX線回折による構造解析2020

    • 著者名/発表者名
      大浦 紀頼,熊谷 敏宏,和田 英男,小山 政俊,前元 利彦,佐々 誠彦
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] フレキシブル基板上に形成した酸化物薄膜の繰り返し曲げ耐性とそのリアルタイム抵抗測定評価2020

    • 著者名/発表者名
      熊谷 敏宏,大浦 紀頼,和田 英男,小山 政俊,前元 利彦,佐々 誠彦
    • 学会等名
      日本表面真空学会学術講演会
  • [学会発表] エキシマ光アシストアニーリングによる溶液プロセスを用いた酸化インジウム薄膜の低温形成とTFTの特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      高野 圭佑,大浦 紀頼,和田 英男,小山 政俊,前元 利彦,佐々 誠彦
    • 学会等名
      日本表面真空学会学術講演会
  • [備考] 大阪工業大学地域産業支援プラットホーム

    • URL

      http://www.oit.ac.jp/oitp/introduction/detail10.html

  • [備考] 大阪工業大学 智と技術の見本市

    • URL

      https://www.research.oit.ac.jp/oitid/archive/2020/seeds/seeds-2705/

  • [備考] 大阪工業大学技術シーズ集

    • URL

      https://www.oit.ac.jp/japanese/sangaku/pdf/2019sd0041.pdf

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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