酸・塩基性物質の電気化学検出法のウェアラブル化と心理的ストレス評価センサの開発

可穿戴式酸碱性物质电化学检测方法及心理压力评估传感器的研制

• 批准号: 22K05176
• 负责人: 小谷 明
• 金额: $ 2.75万
• 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 (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05176/
• 关键词: 電気化学; 分析化学; 酸性物質; アガロースゲル; スクリーン印刷電極; ハイドロゲル; センサ; スクリーンプリント電極

本研究は、心理的ストレスのバイオマーカーを非侵襲的かつ経時的にモニタリングできるウェアラブルセンサを開発することを目的とする。具体的には、皮膚表面の遊離脂肪酸とアンモニアを特異的に検出するために、キノン／ハイドロキノンのメディエーター機能に基づく酸・塩基性物質の電気化学検出法をハイドロゲル電極へ導入し、ウェアラブル化を図る。本年度は，スクリーン印刷電極上に被覆したアガロースゲル上に酢酸を浸漬し、アガロースゲル内に浸透した酢酸をキノンのボルタンメトリーで検出可能か検討した。作用電極がグラッシーカーボン（GC）、参照電極がAg、対極がGCで構成されるスクリーン印刷電極の表面を3,5-ジ-tert-ブチル-1,2-ベンゾキノン（DBBQ）とNaClを含むアガロースゲルで被覆することで、ハイドロゲル電極を作製した。検液はハイドロゲル電極の上に浸漬し、3分後に電位走査を開始した。電位の走査範囲は＋0.6～－1.0 V vs. Ag，走査速度は50 mV/sに設定した。まず、ハイドロゲル電極にエタノール－水（7:8）混液を浸漬してボルタンメトリーを行ったところ、－0.81 Vにアガロースゲル内のDBBQの電解還元による還元波が観察された。次に、50 mmol/L酢酸を含むエタノール－水（7:8）混液をハイドロゲル電極に浸漬して同様のボルタンメトリーを行ったところ、－0.16 Vに酢酸に由来するDBBQの還元前置波が観察された。これより、アガロースゲル内に浸透した酢酸をキノンのメディエーター機能を活用して検出できることが示された。酢酸に由来するDBBQの還元前置波の波高は浸漬した酢酸の濃度に比例し、5～100 mmol/Lの範囲において良好な直線性を示した（r = 0.999）。以上の結果から，作製したハイドロゲル電極で，酢酸の定量が行えることがわかった。

这项研究的目的是开发一种可穿戴传感器，可以非侵入性地监测一段时间内心理压力的生物标志物。具体来说，为了特异性检测皮肤表面的游离脂肪酸和氨，我们将基于醌/氢醌介体功能的酸和碱性物质的电化学检测方法引入到水凝胶电极中，并将其制成可穿戴的方案。今年，我们将涂有丝网印刷电极的琼脂糖凝胶浸入乙酸中，并研究渗透到琼脂糖凝胶中的乙酸是否可以通过醌伏安法检测到。丝网印刷电极的表面覆盖有含有 3,5-二叔丁基-的琼脂糖，该电极由玻璃碳（GC）作为工作电极，Ag作为参比电极，GC作为对电极组成。 1,2-苯醌（DBBQ）和氯化钠通过涂有凝胶来制备水凝胶电极。将测试溶液浸入水凝胶电极上，3分钟后开始电位扫描。电位扫描范围为+0.6至-1.0 V vs. Ag，扫描速度设置为50 mV/s。首先，当我们将水凝胶电极浸入乙醇-水 (7:8) 混合物中进行伏安法时，我们观察到由于琼脂糖凝胶中 DBBQ 的电解还原而导致 -0.81 V 的还原波。接下来，当将水凝胶电极浸入含有50mmol/L乙酸的乙醇-水(7:8)混合物中并进行类似的伏安法时，在-0.16V处检测到源自乙酸的DBBQ的还原预波。这表明可以利用醌的介体功能来检测渗透到琼脂糖凝胶中的乙酸。乙酸衍生的DBBQ还原预波的波高与浸没的乙酸浓度成正比，并且在5～100mmol/L范围内表现出良好的线性(r=0.999)。上述结果表明所制备的水凝胶电极可用于乙酸的定量。

项目成果

Determination of Amino Acidity in Japanese Sake Based on the Voltammetric Measurement of Surplus Acid by Quinone Reduction

醌还原伏安法测定日本清酒中的氨基酸含量

• DOI: 10.5796/electrochemistry.22-00108
• 发表时间: 2022
• 期刊: Electrochemistry
• 影响因子: 2.5
• 作者: KOTANI Akira;WATANABE Jumpei;MACHIDA Koichi;YAMAMOTO Kazuhiro;HAKAMATA Hideki
• 通讯作者: HAKAMATA Hideki

酸性物質の定量に適用できるハイドロゲル電極の試作

适用于酸性物质定量测定的水凝胶电极的样机制作

• 发表时间: 2023
• 作者: 森山友滋;小谷 明;町田晃一;山本法央;袴田秀樹
• 通讯作者: 袴田秀樹

Electrochemical determination of free amino nitrogen in aged lean beef by the measurement of surplus acid after neutralization

• DOI: 10.1007/s44211-022-00197-1
• 发表时间: 2022-10
• 期刊: Analytical Sciences
• 影响因子: 1.6
• 作者: Akira Kotani;Kaito Shimomura;Kazuhiro Yamamoto;K. Machida;H. Hakamata

Electrochemical determination of emodin in acidic media by high-performance liquid chromatography and its application to Polygoni Multiflori Radix samples

• DOI: 10.1007/s44211-022-00177-5
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: Analytical Sciences
• 影响因子: 1.6
• 作者: Aya Shiozawa;Y. Kojima;Akira Kotani;K. Machida;Kazuhiro Yamamoto;H. Hakamata

余剰酸のボルタンメトリーで検出可能な弱塩基性物質の探査

过量酸伏安法检测弱碱性物质的探索

• 发表时间: 2022
• 作者: 久保日菜子;小谷 明;町田晃一;山本法央;袴田秀樹
• 通讯作者: 袴田秀樹