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2015 年度 実績報告書

酸化亜鉛コーティングプラズモニックチップを用いた高感度イムノセンサーの研究

研究課題

研究課題/領域番号 25286032
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

田和 圭子  関西学院大学, 理工学部, 教授 (80344109)

研究分担者 梅津 光央  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70333846)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワードプラズモン共鳴 / 蛍光 / サンドイッチアッセイ / イムノアッセイ / 酸化亜鉛 / 二重特異性抗体 / 高感度検出
研究実績の概要

プラズモニックチップを利用し、単純な光学系で迅速・少量・高感度なサンドイッチイムノアッセイを目指して、IL-6を用いた高感度センサー開発を行ってきた。特に抗体をチップに結合させるための表面修飾は、非常に時間と労力がかかるので、本研究では酸化亜鉛と抗原の2つを認識する部位をもつ二重特異性抗体を用い、プラズモニックチップの表面を酸化亜鉛とすることで、特別な表面処理なくイムノアッセイを構築できる系を確立した。
これまでに酸化亜鉛プラズモニックチップにおいて、サンドイッチアッセイではなく、抗原を直接蛍光ラベルした系で、700fMレベルの高感度検出に成功した。本研究ではサンドイッチアッセイに取り組むことが重要な課題である。平成26年度は検出感度が上がらなかったので、二重特異性抗体の配列調製、注入濃度、緩衝溶液の種類、界面活性剤の利用を検討した。それとともに、光学系の簡略化も行い、基板表面側からの光入射による蛍光計測を行った。
結果として、アッセイ時間=20分・試料容量=10μL・検出濃度=100fMが実現できるイムノセンサーを確立した。このような少量かつ短時間で高感度検出ができたイムノアッセイは非常に重要なツールと考えられる。しかしながら、較正曲線による定量評価は1pMレベルであり、fMレベルの高感度検出のために更なるチップの構造の改善が必要である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

代表者の所属機関の異動に伴い、装置の立ち上げや新しく雇用した研究補助員が実験になれるのに時間を要したことで若干の遅れがある。また、当初目標とした検出感度が達成できなかった要因のひとつに、成膜装置の条件設定に時間を要したためと考えられる。

今後の研究の推進方策

アッセイ時間=20分・試料容量=10μL・定量評価における検出限界濃度=100fMを目指して、実験を行い、再現性を確保する。SPRを組み合わせた評価についても行い、抗体の結合についても議論したい。

次年度使用額が生じた理由

研究代表者の所属機関移籍に伴い、主に実験を進めていた研究補助者が変更になったこと、ならびに、装置の故障・不具合が生じたことにより、当初より計画が遅延した。そこで、目標達成と研究データの再現性を確保するために研究期間延長を行い、それに伴い予算についても次年度使用が必要となった。

次年度使用額の使用計画

研究補助者の人件費ならびに、試薬、実験機器に使用するとともに、学会発表における参加登録費や出張旅費、論文発表における投稿料や英文校正に使用する計画である。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] A Plasmonic Chip-Based Bio/Chemical Hybrid Sensing System for the Highly Sensitive Detection of C-Reactive Protein2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Matsuura, Keiko Tawa, Yukiya Kitayama, Toshifumi Takeuchi
    • 雑誌名

      Chem. Comm.

      巻: 52 ページ: 3883-3886

    • DOI

      10.1039/c5cc07868g

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluorescence Microscopic Imaging of Cells with a Plasmonic Dish Integrally Molded2016

    • 著者名/発表者名
      Keiko Tawa, Chisato Sasakawa, Tsuyoshi Fujita, Kazuyuki Kiyosue, Chie Hosokawa, Junji Nishii, Makoto Oike, and Norihiro Kakinuma
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 ページ: 03DF12

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface plasmon-enhanced optical trapping of cell surface molecules on neurons cultured onto a plasmonic chip2016

    • 著者名/発表者名
      Kohei Miyauchi, Keiko Tawa, Suguru N. Kudoh, Takahisa Taguchi, and Chie Hosokawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 ページ: 未定

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sensitive Detection of a Tumor Marker, α-Fetoprotein, with a Sandwich Assay on a Plasmonic Chip2015

    • 著者名/発表者名
      Keiko Tawa, Fusanori Kondo, Chisato Sasakawa, Kousuke Nagae, Yukito Nakamura, Akitoshi Nozaki, Takatoshi Kaya
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 87 ページ: 3871-3876

    • DOI

      10.1021/ac504642j

    • 査読あり
  • [学会発表] 酸化亜鉛プラズモニックチップを用いたサンドイッチ型高感度イムノセンシング2016

    • 著者名/発表者名
      田和圭子、角谷真詩、笹川知里、筋野拓馬、中澤光、梅津光央
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] Fluorescence imaging of a single nanoparticle on the plasmonic chip2015

    • 著者名/発表者名
      Keiko Tawa, Chisato Sasakawa, Chie Hosokawa
    • 学会等名
      Pacifichem2015
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii (USA)
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Recombinant small antibody design for plasmonic biosensor using camel antibody with affinity for target inorganic material2015

    • 著者名/発表者名
      Takuma Sujino, Hikaru Nakazawa, Keiko Tawa, Ryutaro Asano, Izumi Kumagai, Mitsuo Umetsu
    • 学会等名
      Pacifichem2015
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii (USA)
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Simple Detection of Interleukin-6 on a ZnO-Coated Plasmonic Chip with a Fluorescence Microscope2015

    • 著者名/発表者名
      K. Tawa, C. Sasakawa, T. Sujino, M. Umetsu
    • 学会等名
      MNC2015
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県富山市)
    • 年月日
      2015-11-11 – 2015-11-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Sensitive Fluorescence Imaging of Cells with a Palsmonic Chip2015

    • 著者名/発表者名
      Keiko TAWA
    • 学会等名
      2015 KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics
    • 発表場所
      KAL hotel, Jeju island (Korea)
    • 年月日
      2015-09-06 – 2015-09-09
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multicolor fluorescence microscopic imaging of cancer cells on the plasmonic chip2015

    • 著者名/発表者名
      Keiko Tawa, Chisato Sasakawa, Shohei Yamamura, Izumi Shibata, Masatoshi Kataoka
    • 学会等名
      SPIE Optics + Photonics, Nanoscience + Engineering, Plasmonics
    • 発表場所
      Convention Center, San Diego (USA)
    • 年月日
      2015-08-09 – 2015-08-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Fluorescence imaging of cells on the plasmonic dish integrally molded2015

    • 著者名/発表者名
      Keiko Tawa, Tsuyoshi Fujita, Chisato Sasakawa, Kazuyuki Kiyosue, Chie Hosokawa, Junji Nishii, Norihiro Kakinuma, Makoto Oike
    • 学会等名
      第8回有機分子・バイオエレクトロニクス国際会議(M&BE8)
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2015-06-22 – 2015-06-24
    • 国際学会
  • [学会発表] プラズモニックディッシュで培養した神経細胞の高感度蛍光イメージング2015

    • 著者名/発表者名
      田和圭子、藤田剛、細川千絵、西井準治
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-05-27 – 2015-05-29

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公開日: 2017-01-06  

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