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2016 年度 実績報告書

リポソームバイオ集積センサの診断チップ化基礎技術の構築

研究課題

研究課題/領域番号 25249048
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

野田 実  京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (20294168)

研究分担者 福澤 理行  京都工芸繊維大学, 情報工学・人間科学系, 准教授 (60293990)
寒川 雅之  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (70403128)
研究期間 (年度) 2013-10-21 – 2017-03-31
キーワードバイオセンサ / リポソーム / 診断チップ / 脂質
研究実績の概要

申請計画全般にわたり進めてきた1.バイオ分子認識分子素子としてのリポソームの物理的分子状態制御 、2.アミロイドーシスセンサ応用への挑戦、3.アレイセンサ信号情報処理用電子システム構成・作製のうち特に2、3の後半実体をまとめた。最終的に主要な観点で本科研研究が目指したリポソームバイオ集積センサの診断チップ化基礎技術の構築を進展できた。
2.では、1)生体膜模擬リポソーム分子種の検討・選択、として、脂質6種、それら各脂質種へコレステロール添加した混合物(より生体膜を模擬)、を各アミロイドーシスセンサに適用した。重要マーカー分子Aβでは近年モノマーよりオリゴマーが毒性発現原因物質と認識されているがDMPC/コレステロールではモノマー検出が抑制されオリゴマー検出が強くなる結果を得た。またヒト血清中多数タンパク質が脂質膜と経時的相互作用をほとんど示さない中、Aβのリポソーム脂質膜上動態(線維伸長)を同DMPC/コレステロールで検出できた。カンチレバーセンサでAβ(1-40)1 nM(AD患者血中濃度と同等以下)の高感度検出を達成した。
2.の2) リポソーム分子表面でのAβ線維伸長可視技術、3) 同測定システムでは、線維伸張ラフト形状の散乱スペクトル光学的検出技術として、イメージャシステムでターゲット標準粒子懸濁液(500-1000nm)で散乱検出できた。
3.では、統計的識別フェーズ用モジュールで多次元出力ライブラリの収集・管理、主成分・独立成分各分析、サポートベクタマシンの各識別器等を機能設計・実装した。3x3アレイ出力パターンはライブラリ構築できた。前二者分析機能は同ライブラリを用い検証した(蛍光アレイ結果で有意な識別結果獲得)。蛍光イメージング、信号処理、統計的識別、の全過程を本システム内で完結できた。信号処理以降のモジュールは線維伸長ラフト形状検出の光学系にも利用できる。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 11件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A cantilever-based biosensor for real-time monitoring of interactions between amyloid-β(1-40) and membranes comprised of phosphatidylcholine lipids with different hydrophobic acyl chains2017

    • 著者名/発表者名
      Z. Zhang, Y. Murakami, T. Taniguchi, M. Sohgawa, K. Yamashita, M. Noda
    • 雑誌名

      Electroanalysis

      巻: 29(3) ページ: 893-899

    • DOI

      10.1002/elan.201600416

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Biosensing of interaction between phospholipid membrane of liposome as model cell membrane and amyloid-beta protein in human serum by dielectric dispersion analysis2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshikawa, Z. Zhang, K. Yamashita, M. Noda
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 236(11) ページ: 1028-1035

    • DOI

      10.1016/j.snb.2016.04.185

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Real-time characterization of fibrillization process of amyloid-beta on phospholipid membrane using a new label-free detection technique based on a cantilever-based liposome biosensor2016

    • 著者名/発表者名
      Z. Zhang, M. Sohgawa, K. Yamashita, M. Noda
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 236(11) ページ: 893-899

    • DOI

      10.1016/j.snb.2016.03.025

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Micromechanical Cantilever-Based Liposome Biosensor for Characterization of Protein-Membrane Interaction2016

    • 著者名/発表者名
      Z. Zhang, M. Sohgawa, K. Yamashita, M. Noda
    • 雑誌名

      Electroanalysis

      巻: 28(3) ページ: 620-625

    • DOI

      10.1002/elan.201500412

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Contactless Liquid Sensing Technique Using a Quartz Oscillator2016

    • 著者名/発表者名
      Tsubasa Susa, Takeru Watanabe, Masayuki Sohgawa, Takashi Abe
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: Vol. 28, No. 4 ページ: 289-294

    • DOI

      10.18494/SAM.2016.1179

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 微量液体に対応した水晶発振回路式液体濃度センサの開発2016

    • 著者名/発表者名
      柳田祐太, 須佐翼, 寒川雅之, 安部隆
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E

      巻: Vol.136, No.7 ページ: 319-322

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.136.319

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 水晶振動子を用いた液体分析用コンボセンサにおける形状最適化2016

    • 著者名/発表者名
      坂井了, 今井寛明, 寒川雅之, 安部隆
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E

      巻: Vol.136, No.8 ページ: 343-347

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.136.343

    • 査読あり
  • [学会発表] 圧電MEMSダイアフラムセンサ用ゾル・ゲルPZT薄膜の残留応力評価2017

    • 著者名/発表者名
      塩見 丈, 山下 馨, 西海 太貴, 野田 実
    • 学会等名
      平成29年電気学会全国大会
    • 発表場所
      富山大学 五福キャンパス, 富山市
    • 年月日
      2017-03-15 – 2017-03-17
  • [学会発表] AD患者血清中におけるアミロイドβタンパク質検出に向けたリポソーム固定カンチレバーセンサにおける脂質種の検討2017

    • 著者名/発表者名
      谷口 智哉, 村上 祐樹, 西本 凌, 尾淵 浩也, 寒川 雅之, 山下 馨, 野田 実
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜 横浜市
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [学会発表] 糖鎖修飾リポソームを用いた蛍光分子封入リポソームアレイセンサによるアミロイドβの検出2017

    • 著者名/発表者名
      吉田 一晶, 今村 亮太, 村田 直樹, 島内 寿徳, 山下 馨, 福澤 理行, 野田 実
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜 横浜市
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [学会発表] リポソーム固定化水晶振動子マイクロバランス(QCM)法を用いた生体タンパク質の検出2017

    • 著者名/発表者名
      尾淵 浩也, 村上 祐樹, 西本 凌, 谷口 智哉, , 山下 馨, 野田 実
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜 横浜市
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [学会発表] 蛍光バイオセンシングシステムの開発に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      村田 直樹, 今村亮太, 杜 偉薇, 福澤 理行 野田 実
    • 学会等名
      第6回4大学連携研究フォーラム
    • 発表場所
      京都薬科大学, 京都市
    • 年月日
      2016-12-07 – 2016-12-07
  • [学会発表] リポソームナノ分子を用いたアミロイドβタンパク質の検出2016

    • 著者名/発表者名
      村上 祐樹, 谷口 智哉 , 張 子洋 , 寒川 雅之, 山下 馨, 野田 実
    • 学会等名
      平成28年度日本材料学会第2回研究会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学, 京都市
    • 年月日
      2016-11-05 – 2016-11-05
  • [学会発表] Dielectric Dispersion Analysis of Interaction with Plural Phospholipid Species of Liposome by Arrayed Cells System Using Small Open-Ended Coaxial Probe2016

    • 著者名/発表者名
      M. Kawasaki, K. Yamashita, M. Noda
    • 学会等名
      IEEE Sensors 2016
    • 発表場所
      Orlando, USA
    • 年月日
      2016-10-30 – 2016-11-02
    • 国際学会
  • [学会発表] A Highly Sensitive Amyloid-β Detection by Cantilever Microsensor Immobilized with Liposome with Incorporated Cholesterol and Phosphatidylcholine Lipid with Short Hydrophobic Acyl Chains2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Murakami, T. Taniguchi, Z. Zhang, M. Sohgawa, K. Yamashita, M. Noda
    • 学会等名
      IEEE Sensors 2016
    • 発表場所
      Orlando, USA
    • 年月日
      2016-10-30 – 2016-11-02
    • 国際学会
  • [学会発表] 誘電分散解析用アレイデバイス化計測システムとリポソーム-タンパク質間相互作用の評価2016

    • 著者名/発表者名
      川崎 雅大, 今村 亮太, 山下 馨, 野田 実
    • 学会等名
      第33回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      平戸文化センター, 平戸市未来創造館, 平戸市
    • 年月日
      2016-10-24 – 2016-10-26
  • [学会発表] Improvement of senstivity for Aβ Protein on Cantilever Biosensor by Incorporating DPPC Liposome with Cholesterol2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Murakami, T. Taniguchi, Z. Zhang, M. Sohgawa, K. Yamashita, M. Noda
    • 学会等名
      MicroTAS 2016
    • 発表場所
      Dublin, Ireland
    • 年月日
      2016-10-09 – 2016-10-13
    • 国際学会
  • [学会発表] 新規リポソーム脂質種を用いた蛍光分子封入リポソームアレイセンサのアミロイドβ経時特性の評価2016

    • 著者名/発表者名
      今村 亮太, 村田 直樹, 島内 徳寿, 山下 馨, 野田 実
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ 新潟市
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [学会発表] 炭素長の短い疎水基のリン脂質リポソームを用いたカンチレバーバイオセンサのAβタンパク質の検出感度向上の検討2016

    • 著者名/発表者名
      村上 祐樹, 谷口 智哉 , 張 子洋 , 寒川 雅之, 山下 馨, 野田 実
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ 新潟市
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [学会発表] 低濃度Aβタンパク質検出用NiCr歪みゲージカンチレバーセンサの温度補償特性向上2016

    • 著者名/発表者名
      谷口 智哉 , 寒川 雅之, 村上 祐樹, 張 子洋 , 山下 馨, 野田 実
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ 新潟市
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [学会発表] Detection of Fibrillization Process of Amyloid Beta Protein Using Arrayed Biosensor with Liposome Encapsulating Fluorescent Molecules2016

    • 著者名/発表者名
      R. Imamura, T. Shimanouti, N. Murata, K. Yamashita, M. Fukuzawa, M. Noda
    • 学会等名
      The 30th European Conference on Solid-State Transducers (Eurosensors2016)
    • 発表場所
      Budapest Hungary
    • 年月日
      2016-09-04 – 2016-09-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Vibration Modes of Piezoelectric Diaphragms for Ultrasonic Microsensors and Influence of Top Electrodes2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yamashita,T. Nishioka, T. Nishiumi, M. Noda
    • 学会等名
      The 30th European Conference on Solid-State Transducers (Eurosensors2016)
    • 発表場所
      Budapest Hungary
    • 年月日
      2016-09-04 – 2016-09-07
    • 国際学会
  • [学会発表] A High-Sensitive Detection of Several Tens of nM of Amyloid-Beta by Cantilever-Type Biosensor Immobilized DPPC Liposome Incorporated with Cholesterol2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Murakami,Z. Zhang, T. Taniguchi, M. Sohgawa, K. Yamashita, M. Noda
    • 学会等名
      The 30th European Conference on Solid-State Transducers (Eurosensors2016)
    • 発表場所
      Budapest Hungary
    • 年月日
      2016-09-04 – 2016-09-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Stress Control on Sol-Gel PZT Preparation for Highly Sensitive Diaphragm Structures of Ultrasonic Microsensors2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yamashita, J. Shiomi, T. Nishiumi, M. Noda
    • 学会等名
      2016 ISAF/ECAPD/PFM
    • 発表場所
      Darmstadt, Germany
    • 年月日
      2016-08-21 – 2016-08-25
    • 国際学会
  • [学会発表] Stress Evaluation of Sol-Gel Derived PZT Films Calcined at Various Temperatures on MEMS Diaphragms and Wafers for Highly Sensitive Microsensor2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yamashita, J. Shiomi, T. Nishiumi, M. Noda
    • 学会等名
      The 8th Asia-Pacific Conference on Transducers and Micro/Nano Technologies (APCOT 2016)
    • 発表場所
      Kanazawa, Japan
    • 年月日
      2016-06-26 – 2016-06-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of top electrodes to vibration modes in impulse responses of MEMS piezoelectric diaphragms for ultrasonic microsensors2016

    • 著者名/発表者名
      T. Nishioka, T. Nishiumi, K. Yamashita, M. Noda
    • 学会等名
      The IEEE 2016 International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai (IMFEDK 2016)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-06-23 – 2016-06-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhanced sensitivity of cantilever-based liposome biosensor for detection of Aβ aggregation and fibril growth by incorporating DPPC liposome with cholesterol2016

    • 著者名/発表者名
      Z. Zhang, Y. Murakami, T. Taniguchi, M. Sohgawa, K. Yamashita, M. Noda
    • 学会等名
      Biosensors 2016
    • 発表場所
      Gothenburg, Sweden
    • 年月日
      2016-05-24 – 2016-05-27
    • 国際学会
  • [学会発表] Vibration Modes in Impulse Response of Piezoelectric Diaphragms for Ultrasonic Microsensors", T. Nishiumi, K. Yamashita, H. Tanaka, M. Noda2016

    • 著者名/発表者名
      T. Nishiumi, K. Yamashita, H. Tanaka, M. Noda
    • 学会等名
      The 11th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (IEEE-NEMS 2016)
    • 発表場所
      Matsushima, Japan
    • 年月日
      2016-04-17 – 2016-04-20
    • 国際学会
  • [備考] 京都工芸繊維大学大学院工芸科学研究科電子システム工学専攻電子機器工学講座 のホームページ

    • URL

      http://www.cis.kit.ac.jp/~led/

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公開日: 2018-01-16  

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