| 研究課題/領域番号 |
25249048
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| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
野田 実 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (20294168)
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| 研究分担者 |
福澤 理行 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 准教授 (60293990)
寒川 雅之 新潟大学, 自然科学系, 助教 (70403128)
山下 馨 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 准教授 (40263230)
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| 研究期間 (年度) |
2013-10-21 – 2017-03-31
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| キーワード | バイオセンサ / リポソーム / 診断チップ |
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| 研究実績の概要 |
本年度の研究実施計画に基づき、Ⅰ．バイオ分子認識ナノ分子素子としてのリポソームの物理的分子状態制御については、①センサ検知部での溶液中溶媒蒸散を極力抑制するため、１．検知部リポソーム分子集合安定化技術として、１）液滴封止構造の作製（寒川、山下）(H25-26)を継続で行い、前年度技術修正から本年度本実験で２４時間測定での使用可能を確認し、検知特性結果を得た。また２）マイクロ流路構造にて検知部に検知分子リポソームをSAM共有結合インタクト固定（寒川、野田、山下）(H25-26)も、本年度試作化を進め出力検知を実測確認できた。今後アレイセンサ構造化を進める。
Ⅱ．アミロイドーシスセンサ応用への挑戦では、１．生体膜模擬リポソーム分子の選択と調製（野田、馬越、島内）(H25-28)は従来生体膜構成比率が最も高いDPPCリポソームに特化していたが、室温での膜流動性の異なるDSPC. POPCリポソームの調製実験を増やし同等サイズ約100nm径の調製条件を得た。さらに生体膜実状態に近いcholesterol分子封入DPPCリポソームを調製した。これら異脂質種リポソームセンサ分子を蛍光アレイに適用した。３．生体膜模擬リポソーム分子表面でのAβ線維伸長の可視像検出技術の検討、開発 （福澤、野田）(H25-26)、４．リポソーム表面可視像測定システムの検討、試作（福澤、野田）は、可視光/近赤外光領域で光像直接ではなくモフォロジー情報を検出すべく、微小紛体測定実用化技術からの統計学的な測定原理の増強、光学調整自体、制御システム検討を進めた。一方で本年度研究計画項目には挙げなかったが継続進展研究として、アミロイドベータ(Aβ)線維伸長動性の明白な検出を誘電分散解析センサ、カンチレバーセンサ両技術で行い、Aβ濃度1μMでの検出性を確認した(アルツハイマー病患者生体液中Aβ線維は0.5-1μM存在)。
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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
研究調書での研究計画に記載したH26年度での研究項目にはおよそ着手できている。但し各項目で狙っている各特性目標に完全には至っていないので、原理検討、対応技術向上をH27年度も継続して進める。具体的には以下の通り。Ⅰ．１．１）液滴封止構造の作製は実センサ構造での実測定時確認を本年度行った。数時間後にPDMS樹脂-カバーグラス間封止部接触強度不足による漏洩が発生したため、接触部のみ別濃度液状PDMSを形成し２４時間以上の漏洩未発生を確認した。２）マイクロ流路構造リポソームSAMインタクト固定化後、検知出力を実測時確認できた。Ⅱ．１．リポソーム分子種選択は、実績最多のDPPCリポソームでの定量的測定を進めた後、膜流動性の異なる異脂質種DSPC ,POPCリポソーム、さらに実生体膜に近いcholesterol分子封入DPPCリポソームの調製条件検討、同実績を増やした。Ⅱ．３．リポソーム表面でのAβ線維伸長の可視像検出技術は、現在実用化されている微小紛体技術からの統計学的な測定原理の増強を検討中で、可視光/近紫外光領域でモフォロジー情報を検出する予定。光学調整自体、制御システムも検討中でまだ測定実験前なので次年度実測化を進める。一方で、継続進展研究として、Aβ(1-40)線維伸長動性の明白な検出を誘電分散解析センサ、カンチレバーセンサ両技術で行い、Aβ濃度1μMでの検出性を確認できた。次年度新規進展事項として、アルツハイマー病患者生体液を測定予定。
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| 今後の研究の推進方策 |
Ⅰ．バイオ分子認識ナノ分子素子としてのリポソームの物理的分子状態制御
１．検知部リポソーム分子集合安定化デバイス構造の検討、２）マイクロ流路構造にて検知部に検知分子リポソームをSAM共有結合インタクト固定（寒川、野田）（単層固定化）（H27も継続）、２．リポソーム単一分子センサの有効性、可能性の検討（野田、寒川）(H27-28)従来の100 nm径で得られる多数分子での統計性による出力特性の信頼性、単一になることによる再現性の劣化、個体差の影響を十分調査、考察する。一方で統計性に関わらず有意な意義、利点を見出せば検討を進める。
Ⅱ．アミロイドーシスセンサ応用への挑戦
３．生体膜模擬リポソーム分子表面でのAβ線維伸長の可視像検出技術の検討、開発（福澤、野田）（H27も継続）・βシート状等種々の線維伸長モードが確認されているがその場合、リポソーム表面からの反射光あるいはリポソームを介した透過光は変化するためその変化は近赤外/可視光イメージャーで検出できる可能性が高く、その原理面構築を微小紛体測定実用化技術からの統計学的な測定原理を基礎にさらに進める(H25-27) 、４．リポソーム表面可視像測定システムの検討、試作（福澤、野田）１）アレイ各画素ごとに統計処理できるようなソフト構成とする。２）膜上の線維伸長ラフト形状が認識できる400-1000 nmオーダーの可視撮像が可能な光学系を採用する。(H26-27)
Ⅲ．アレイセンサ信号情報処理用電子システムの構成・作製： 蛍光センサアレイ出力パターン統計的識別手法の検討（福澤、野田）(H26-28) 出力提示手法として画像再構成による可視化手法も検討する。多次元・多チャンネルの不確定信号の信号処理・検知フェーズの検討は不可欠で「識別器」のアプローチ、パターン認識は[半教師つき学習]を検討する。
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