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本研究課題では、無機ナノシートの比表面積を効果的に利用できる多孔質の垂直配向ナノシート電極を作製し、同電極を用いて幹細胞の分化状態に関係するバイオマーカーを電気化学的に検出する手法の可能性を探索した。令和4年度はまず、未分化iPS細胞から分泌されるポドカリキシンを特異的捕捉するセンサ界面を作製するため、ナノシート等の無機材料表面にレクチン（rBC2LCN）を化学結合を介して固定化する手法を検討した。シランカップリング剤やアミノ基間架橋剤を用いると材料表面にレクチンが固定化できることがX線光電子分光法等の表面分析法から確認でき、ポドカリキシンを特異的に捕捉できることが示唆された。続いて、レクチンを固定化した無機ナノシート電極に対してポドカリキシンを添加したところ、添加後において電解液中に含まれるレドックスプローブの酸化反応に由来する電流値の減少が確認されたことから、ポドカリキシンがセンサ表面に吸着したことが示唆された。一方で、コントロール実験としてヒト血清アルブミンを添加したところ、大きなセンサ応答は確認されなかった。これらの結果から、レクチン固定化無機ナノシート電極を用いることでポドカリキシンを電気化学的に検出できることが確認された。また、電気化学バイオセンサ用のナノシート電極の開発に並行して、半導体製造技術を応用して作製できる電界効果トランジスタバイオセンサを用いたポドカリキシンの検出を検討した。レクチンを固定化した同センサを用いることで、ポドカリキシンの特異的な結合に伴う界面電位変化を直接検出できることが確認された。本研究開発では、垂直配向ナノシート電極の作製、ポドカリキシンを検出できる受容体固定化技術の探索、および同電極を用いたターゲット検出能の評価を効果的に進めることで、多孔質ナノシート電極がiPS細胞の臨床応用の際の安全性を高める評価ツールとなる可能性を示した。
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