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2023 年度 実績報告書

光バイオセンサメッシュを用いた経皮成分三次元画像化による疾患位置特定システム創製

研究課題

研究課題/領域番号 22K14267
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

飯谷 健太  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 講師 (00853045)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
キーワードバイオセンサ / ガスセンサ / 電界紡糸 / エタノール / 蛍光計測 / アルコール脱水素酵素 / 果実評価
研究実績の概要

ヒトが無意識化で定常的に放出する汗や経皮ガス中には血中由来化学成分が含まれ、これを検出することで疾患スクリーニングや代謝評価への応用が可能となると考えられる。本研究課題では、経皮成分の濃度分布情報を光情報へと変換する「光バイオセンサメッシュ」について酵素を含む高分子溶液を体表に直接電界紡糸することで作製し、三次元イメージングシステムと組み合わせて体表面の広い範囲を対象に経皮成分の三次元空間分布の記録を目指した。
2023年度は、2022年度に開発した「光バイオセンサメッシュ」の作成方法についてさらなる検討を行った。酵素を含むポリマー繊維を射出するスピナレットをxy平面上で走査することで大判の「光バイオセンサメッシュ」の作成が可能となるが、このとき様々な走査方法を比較し、アルキメデス螺旋に基づく走査方法を適用することで装置の可動範囲を最大値とする大判光バイオセンサメッシュ(Φ100 mm)を繊維密度の均一性を保って製造できた。これは身体表面やその他の3次元物体の表面に光バイオセンサメッシュを展開して化学物質の分布計測を実施する際に有用である。また、ヒトでの計測の前段階として、果実から放出されるエタノールガス分布の評価を実施し、保存期間の経過に応じて放出されるエタノール濃度が増加し、またその濃度分布は果実の特性に応じて生じていることを観察した。これら成果は、メッシュを用いたガス分布評価がヒトの健康状態のみならず、果実などの様々な3次元物体の内部状態の化学的評価に有用であることの一端を示したと考える。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 9件、 招待講演 3件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Gas-Phase Biosensors (Bio-Sniffers) for Measurement of 2-Nonenal, the Causative Volatile Molecule of Human Aging-Related Body Odor2023

    • 著者名/発表者名
      Iitani Kenta、Mori Hidehisa、Ichikawa Kenta、Toma Koji、Arakawa Takahiro、Iwasaki Yasuhiko、Mitsubayashi Kohji
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 23 ページ: 5857~5857

    • DOI

      10.3390/s23135857

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Image-based parallel measurement of alcohol metabolism-related ethanol and acetaldehyde in exhaled air2023

    • 著者名/発表者名
      Shinohara Riki、Hayakawa Yuuki、Iitani Kenta、MIitsubayashi Kohji
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Science

      巻: 35 ページ: n/a~n/a

    • DOI

      10.2978/jsas.35301

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 酵素サイクリング反応に基づく超高感度アセトアルデヒド用蛍光バイオセンサ2024

    • 著者名/発表者名
      飯谷 健太, 前野 夕紀, 張 耿, 當麻 浩司, 荒川 貴博, 三林浩二
    • 学会等名
      令和6年電気学会全国大会
  • [学会発表] 酵素サイクリング反応を用いた高感度な蛍光式バイオセンサ2024

    • 著者名/発表者名
      建守 茉胡, 張 耿, 前野 夕紀, 市川 健太, 飯谷 健太, 三林 浩二
    • 学会等名
      第33回ライフサポート学会フロンティア講演会
  • [学会発表] バイオ蛍光ガスイメージング装置を用いた経皮エタノールガス分布評価2024

    • 著者名/発表者名
      林 志厚,ナセデン ムニラ, 市川 健太,飯谷 健太,三林 浩二
    • 学会等名
      第33回ライフサポート学会フロンティア講演会
  • [学会発表] Sensing and imaging of acetone vapor based on enzymatic biofluorometry2023

    • 著者名/発表者名
      Kenta Iitani, Naoki Mizukoshi, Ming Ye, Kenta Ichikawa, Koji Toma, Takahiro Arakawa, Kohji Mitsubayashi
    • 学会等名
      BIO4APPS 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Enzyme-embedded electrospun polymeric microfiber sensor for fluorometric ethanol gas detection2023

    • 著者名/発表者名
      Naoya Takeda, Tsubomi Tomono, Misa Nakaya, Miwa Takano, Kenta Iitani, Kenta Ichikawa, Koji Toma, Takahiro Arakawa, Yuji Tsuchido, Kohji Mitsubayashi
    • 学会等名
      BIO4APPS 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Biofluorometric biosensing of methanol by using AOD-FALDH enzyme cascade reactions2023

    • 著者名/発表者名
      Mako Tatemori, Kanako Iwasaki, Kenta Ichikawa, Kenta Iitani, Koji Toma, Takahiro Arakawa, Kohji Mitsubayashi
    • 学会等名
      BIO4APPS 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatiotemporal gas-mapping of acetaldehyde concentration by biofluorometric imaging system (sniff-cam)2023

    • 著者名/発表者名
      Ryotaro Ishida, Kenta Ichikawa, Kenta Iitani, Koji Toma, Takahiro Arakawa, Kohji Mitsubayashi
    • 学会等名
      BIO4APPS 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Biofluorometric ethanol vapor imaging using enzyme-encapsulated electrospun fiber mesh2023

    • 著者名/発表者名
      Kenta Iitani, Misa Nakawa, Tsubomi Tomono, Kenta Ichikawa, Yuji Tsuchido, Naoya Takeda, Kohji Mitsubayashi
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Biomedical Engineering & International Workshop on Nanodevice Technologies
    • 国際学会
  • [学会発表] バイオ蛍光式ガスセンシングによる身体状態の非侵襲的評価2023

    • 著者名/発表者名
      飯谷健太, 市川健太, 三林浩二
    • 学会等名
      第33回日本MRS年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 二級アルコール脱水素酵素を用いた呼気中アセトンガスの蛍光イメージセンシング2023

    • 著者名/発表者名
      飯谷健太, 水越直樹, 張耿, 當麻浩司, 荒川貴博, 三林浩二
    • 学会等名
      第40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] 呼気や経皮ガス中の揮発性成分の計測とイメージングのためのバイオセンサシステム2023

    • 著者名/発表者名
      飯谷 健太, 堀口 勇貴, 藤田 博之, 張 耿, 市川 健太, 當麻 浩司, 三林 浩二
    • 学会等名
      TMDU研究者・学生の交流会 (meetUP)
    • 招待講演
  • [学会発表] バイオ蛍光式ガス動画像化装置を用いた飲酒後の経皮エタノールガスの動態評価2023

    • 著者名/発表者名
      林 志厚, ナセデン ムニラ, 飯谷 健太, 市川 健太, 三林 浩二
    • 学会等名
      2023電気化学秋季大会
  • [学会発表] アルコール脱水素酵素の触媒能pH制御による呼気中アセトアルデヒド計測2023

    • 著者名/発表者名
      蒋 屹, 飯谷 健太, 市川 健太, 三林 浩二
    • 学会等名
      2023電気化学秋季大会
  • [学会発表] Enzyme-based fluorometric image-sensing of transdermal gases for monitoring metabolisms2023

    • 著者名/発表者名
      Kenta Iitani, Koji Toma, Takahiro Arakawa, Kohji Mitsubayashi
    • 学会等名
      IEEE Biosensors conference 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] 脂質代謝評価に基づく糖尿病理解のためのバイオ蛍光式生体ガスセンサの研究2023

    • 著者名/発表者名
      飯谷健太, 村上正憲, 山田哲也, 三林浩二
    • 学会等名
      東京医科歯科大学 重点研究領域 全体班会議
    • 招待講演
  • [学会発表] A WIRELESS HEADSET BIOSENSOR MEASURING VOLATILE CHEMICALS EMITTED FROM THE AURIS EXTERNA FOR MONITORING METABOLISMS2023

    • 著者名/発表者名
      Kenta Iitani, Huang Di, Geng Zhang, Koji Toma, Takahiro Arakawa, Kohji Mitsubayashi
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Solid-state Sensors, Actuators and Microsystems
    • 国際学会
  • [学会発表] Gas-phase biosensor based on fluorometric imaging by S-ADH (secondary-alcohol dehydrogenase) for breath acetone2023

    • 著者名/発表者名
      Kenta Iitani, Mika Suzuki, Koji Toma, Takahiro Arakawa, Kohji Mitsubayashi
    • 学会等名
      33rd Anniversary World Congress of Biosensors
  • [学会発表] Enzyme and coenzyme-integrated electrospun fiber mesh for biosensing of breath volatiles2023

    • 著者名/発表者名
      Kenta Iitani, Tsubomi Tomono, Misa Nakaya, Yuji Tsuchido, Naoya Takeda, Kohji Mitsubayashi
    • 学会等名
      33rd Anniversary World Congress of Biosensors
  • [学会発表] 代謝モニタリングへ向けた生化学式蛍光バイオセンサの研究2023

    • 著者名/発表者名
      飯谷健太, 堀口勇貴, 藤田博之, 張耿, 市川健太, 當麻浩司, 三林浩二
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第47回研究会
  • [学会発表] Biofluorometric gas sensing and imaging for volatile markers2023

    • 著者名/発表者名
      Kohji Mitsubayashi, Geng Zhang, Kenta Iitani
    • 学会等名
      SPIE Future Sensing Technologies 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Acetone vapor imaging using secondary alcohol dehydrogenase immobilized on a laser-patterned hydrophilic PTFE mesh2023

    • 著者名/発表者名
      Kenta Iitani, Naoki Mizukoshi, Geng Zhang, Kohji Mitsubayashi
    • 学会等名
      SPIE Future Sensing Technologies 2023
    • 国際学会
  • [図書] Wearable Biosensing in Medicine and Healthcare (担当:分担執筆, 範囲:Biofluorometric Gas Imaging for Wearable Human-Borne VOCs Monitoring)2024

    • 著者名/発表者名
      Kenta Iitani, Koji Toma, Takahiro Arakawa, Kohji Mitsubayashi
    • 総ページ数
      14
    • 出版者
      Springer
  • [図書] 匂い・香りの科学と評価・可視化・応用技術 (担当:分担執筆, 範囲:第3章 第4節 バイオ蛍光式ガスセンサ(バイオスニファ)と揮発性成分の定量イメージングシステム)2023

    • 著者名/発表者名
      飯谷健太、三林浩二
    • 総ページ数
      14
    • 出版者
      サイエンス&テクノロジー
    • ISBN
      9784864283090

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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