多孔質ＭＩＰの分子認識能の付加による単一細胞解析のための光干渉型センサの開発

通过在多孔 MIP 中添加分子识别能力，开发用于单细胞分析的光学干涉传感器

• 批准号: 16J05520
• 负责人: 内山田 健
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J05520/
• 关键词: 免疫センサ; 光導波路; 分子鋳型ポリマー; フォトニック結晶導波路; ヒト血清アルブミン; バイオセンサ; フォトニック結晶

交付申請書では、研究の目的として多孔質光導波路であるエアホール導波路と分子鋳型ポリマー（MIP）の組み合わせによるシグナルタンパク質のための小型・高感度センサの開発を設定した。2年目の研究内容として分子鋳型ポリマーのエアホール導波路表面への修飾と対象タンパク質の測定と、従来の方向性結合器型導波路との比較を行なった。まず1つ目に、MIPのエアホール導波路への修飾とそれによる対象タンパク質の測定実験による成果について説明する。本実験では、測定対象として一般的なタンパク質のサイズを持ち、人間の血中に数多く存在するヒト血清アルブミン（HSA）を選択した。MIPはエアホール導波路のセンサ表面に修飾された。その後、濃度1 uMのHSA溶液がセンサ表面に流された。測定の結果、MIPのHSA吸着によると思われるシグナル変化が測定された。また、比較実験としてHSAと分子量の近いウシ血清アルブミン（BSA）の測定を行なった。その結果、BSA溶液を流したときのシグナル変化量はHSAと比較して20 %以下となり、MIPの対象タンパク質であるHSAに対する選択性が示された。続いて、MIPでのHSAの繰り返し測定を行った。同一のMIP修飾エアホール導波路を用いて、HSAの測定、除去のサイクルを３回行った。その結果、それぞれの測定値が近い値を示した。このことより、今回作製したMIP修飾エアホール導波路は繰り返し測定が可能であることが示された。2つ目に、従来の方向性結合器と新しく開発したエアホール導波路の比較について説明する。それぞれ同じ条件でMIPを修飾し、HSAの測定を行った。その結果、HSAに対する検出限界がそれぞれ60.2, 20.4 ug/mlであり、検出限界を3分の1まで下げることに成功した。また、HSAの濃度0.1-1.0 uMでの測定結果より、感度も3.6倍に向上させることに成功した。

在拨款申请中，研究的目的是开发一种紧凑、高灵敏度的信号蛋白传感器，使用气孔波导（多孔光波导）和分子模板聚合物（MIP）的组合。第二年的研究涉及用分子模板聚合物修饰气孔波导表面，测量目标蛋白质，并将其与传统的定向耦合器型波导进行比较。首先，我们将解释MIP气孔波导的修改以及测量目标蛋白的实验结果。在本实验中，我们选择了具有共同蛋白质大小并且在人体血液中大量存在的人血清白蛋白（HSA）作为测量目标。在气孔波导的传感器表面上对MIP进行了修饰。然后，将浓度为1 uM的HSA溶液流到传感器表面。测量结果，观察到信号变化，认为这是由于HSA吸附MIP所致。此外，作为比较实验，测量了与HSA具有相似分子量的牛血清白蛋白(BSA)。结果，与 HSA 相比，流过 BSA 溶液时的信号变化量小于 20%，证明了对 MIP 目标蛋白 HSA 的选择性。随后，对 MIP 中的 HSA 进行了重复测量。使用相同的 MIP 改进的气孔波导，进行 3 次 HSA 测量和去除循环。结果，各自的测量值显示出接近的值。这表明本次制作的MIP改进气孔波导具有重复测量的能力。其次，我们将解释传统定向耦合器和新开发的气孔波导之间的比较。在相同条件下修改MIP并测量HSA。结果，HSA的检测限分别为60.2和20.4 ug/ml，成功地将检测限降低了三分之一。此外，根据HSA浓度0.1-1.0 uM的测量结果，我们成功地将灵敏度提高了3.6倍。

项目成果

Air-holes Perforated Optical Waveguide Biosensor for Affinity Sensing

用于亲和传感的气孔穿孔光波导生物传感器

• 发表时间: 2017
• 作者: K. Uchiyamada;K. Asakawa;H. Suzuki
• 通讯作者: H. Suzuki

方向性結合器型化学センサによる表面特異吸着物質の検出

使用定向耦合器型化学传感器检测表面特定吸附物质

• 发表时间: 2016
• 作者: K. Uchiyamada;K. Asakawa;H. Suzuki;内山田健
• 通讯作者: 内山田健

ナノウェル光導波路による表面吸着物質の検出

使用纳米井光波导检测表面吸附物质

• 发表时间: 2017
• 作者: Ken Uchiyamada;Kyohei Okubo;Kiyoshi Asakawa;Yuri Kamon;Yukiya Kitayama;Toshifumi Takeuchi;and Hiroaki Suzuki;内山田健
• 通讯作者: 内山田健

Directional coupler biosensor with molecularly imprinted polymer

具有分子印迹聚合物的定向耦合器生物传感器

• 发表时间: 2018
• 期刊: Sensors and Materials
• 影响因子: 1.2
• 作者: K. Uchiyamada;K. Okubo;K. Asakawa;Y. Kamon;Y. Kitayama;T. Takeuchi;H. Suzuki
• 通讯作者: H. Suzuki