Pioneering Separation and Measurement Technologies Based on Zinc Oxide Nanowires

基于氧化锌纳米线的开创性分离和测量技术

基本信息

批准号：
21H01968
负责人：
梅村知也
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Tokyo University of Pharmacy and Life Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、酸化亜鉛ナノワイヤ特有の性質を活かして、分離や精製、濃縮など分析に不可欠な化学操作を1枚のプレート上で行うためのオンプレート型分離計測デバイスを開発し、臨床等の現場において実用可能な質量分析技術を確立することを目指している。本年度は、酸化亜鉛ナノワイヤプレート表面の化学修飾に加え、3Dプリント技術を駆使して、プレート上に枠や仕切りなど物理的な障壁を構築し、滴下した試料の拡がりや展開溶媒の流れの制御を試みた。具体的な成果は以下の通りである。まず、物理的な壁によって強制的に拡散を抑制する本法では、フレーム表面への試料成分の吸着やフレームからの化学成分の溶出（コンタミネーション）の問題が危惧される。そこで、フレームを構成する光硬化性樹脂の影響を詳細に調査した。適切な樹脂を選択し、硬化後に十分に洗浄することで、吸着によるロスやフレームからの化学物質の溶出は実用レベルにおいてまったく問題ないことを確認した。続いて、色素試料を用いてフレーム内での試料の拡がり具合を観察し、フレームの設置によりコーヒーリング効果（局在化）が解消されることを確認した。質量分析イメージングの結果でも、フレーム内のすべての位置で均一な信号強度が得られており、フレームの設置は感度と再現性の向上に有効であることを実験的に示した。最後に、本技術を血中薬物濃度の迅速分析に応用した。血液中の薬物はタンパク質に結合した状態で存在しており、タンパク質結合体としての薬剤のイオン化効率は極めて低い。そこで、酸化亜鉛ナノワイヤプレート上でタンパク質に結合した薬剤を解離させ、さらにTLC展開により薬剤とタンパク質との分離を試みた。メタノールを解離、抽出、展開のための溶媒として用いることで、タンパク質から解離させた薬剤を感度よく測定することに成功した。

本研究利用氧化锌纳米线的独特性质，开发了一种板上分离和测量装置，可以在单个板上执行分析所需的化学操作，例如分离、纯化和浓缩。质谱技术。今年，除了对氧化锌纳米线板的表面进行化学修饰外，我们还将利用3D打印技术在板上构建框架、隔板等物理屏障，以控制滴落样品的扩散和展开溶剂的流动。我试过。具体结果如下。首先，在使用物理壁强制抑制扩散的方法中，存在样品成分吸附到框架表面上以及化学成分从框架中溶出（污染）的担忧。因此，我们详细研究了构成框架的光固化树脂的影响。通过选择合适的树脂并在固化后彻底清洗，确认了在实用水平上不存在因框架中化学物质的吸附或溶出而造成的损失问题。接下来，我们使用染料样品观察样品如何在框架内扩散，并确认通过安装框架消除了咖啡环效应（局部化）。质谱成像的结果还表明，在框架内的所有位置都获得了均匀的信号强度，这在实验上证明了框架放置对于提高灵敏度和再现性是有效的。最后将该技术应用于血液药物浓度的快速分析。血液中的药物以与蛋白质结合的状态存在，作为蛋白质缀合物的药物的电离效率极低。因此，我们在氧化锌纳米线板上解离了与蛋白质结合的药物，然后尝试通过薄层色谱法将药物与蛋白质分离。通过使用甲醇作为解离、提取和开发的溶剂，我们成功地灵敏地测量了从蛋白质中解离的药物。