Unpowered Device for Determination of Heavy Metals in Liquid Phase by One-Motion Analysis

一种单动分析测定液相重金属的无动力装置

基本信息

批准号：
21K12226
负责人：
羽切正英
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Gunma National College of Technology (2022)Fukushima National College of Technology (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12226/
关键词：
分析デバイス目視定量重金属環境分析比色法

项目摘要

本課題では，水を『すくい取る』というワン・モーションで液中の微量有害金属を定量できる電力不要の分析デバイスの開発を目指している。具体的には液中の有害金属イオン種と反応する発色層をマイクロプレートのウェル内に形成し，プレートで水を掬ことで金属イオンを検知できるデバイスを開発する。この発色層は発色剤・妨害剤（発色抑制剤）によって構成され，意図的に妨害剤を添加することによって発色を抑制することで特定濃度以上でのみ発色するよう工夫される。この様な仕組みにより，色調ではなく色のON/OFFによって，また検体を掬うだけでイオン濃度の定量分析が可能となる。その実現のため，これまでに (1)金属イオン濃縮能と金属イオン検知発色能を併せ持つ生体高分子素材の不溶化層（発色層）を形成する手法の開拓，ならびに(2) 一定以上の特定イオン濃度で発色する仕組みの構築について，実験的な検討を行った。その結果，水溶性バイオポリマーを基材とした銅イオン濃縮能を有するイオン検知発色層の構築が達成され，銅の環境基準である1～3 mg/L近傍において発色がON/OFFする比色検出系を構築できた。令和4年度は，金属イオン検知発色能を持つ生体高分子素材の不溶膜を，さらに高精度な定量分析が可能なものへ改良するとともに，論文発表と学会発表を行う成果を得た。一方，これをデバイス化するにあたっては，マイクロプレートのウェル底部への固定化方法，指示薬の変質の防止方法等，課題が多いことが明らかとなった。目的の達成のため，マイクロプレートのウェル内への固定化方法，固定化に用いる媒質の選択など種々の検討を進めている。

在这个项目中，我们的目标是开发一种不需要电力的分析装置，只需“舀”水一次即可量化液体中的痕量有害金属。具体来说，我们将开发一种装置，通过在微孔板的孔中形成着色层，与液体中的有害金属离子物质发生反应，并用板舀水来检测金属离子。该着色层由着色剂和干扰剂(着色抑制剂)构成，通过有意地添加干扰剂来抑制着色，从而仅在特定浓度以上才发生着色。通过这种机制，可以通过打开/关闭颜色而不是通过色调或简单地舀取样品来定量分析离子浓度。为了实现这一目标，我们迄今为止开发了一种方法来形成生物聚合物材料的不溶层（着色层），该生物聚合物材料具有金属离子浓集能力和金属离子检测着色能力，以及（2）开发了一种方法形成兼具金属离子浓集能力和金属离子检测显色能力的生物高分子材料的不溶层(着色层)，以及(2)开发形成兼具金属离子浓集能力的不溶层(着色层)的方法和金属离子检测显色能力，以及（2）我们进行了构建基于浓度显色的机制的实验研究。结果，我们实现了离子传感着色层的构建，该着色层具有使用水溶性生物聚合物作为基础材料来浓缩铜离子的能力，我们能够构建检测系统。 2020年，我们将一种由生物聚合物材料制成的不溶性膜改进为能够检测金属离子并显色的膜，使其能够进行更精确的定量分析，并且我们还获得了在论文和学术会议上发表的结果。另一方面，我们已经清楚，将其制成装置时存在许多问题，例如如何将其固定在微孔板孔的底部以及如何防止指示剂变质。为了实现这一目标，我们目前正在研究微孔板孔内的各种固定方法以及用于固定的介质的选择。