分子を認識する高分子を 用いたインスタントセンサ 芝浦工業大学工学部応用化学科 教授 吉見 靖男 1 体液中薬物濃度 最低毒性発現濃度 有効範囲 理想的な治療 最低薬効発現濃度 時間 体液中薬物濃度の経時変化 2 センシングしながら薬物投与 薬物 投 与 薬物センサ 副作用が 起こる部位 •体液中薬剤濃度を常時 薬物センサ監視しながら投与量をコ ントロール •体内で薬物濃度をモニ タリングできるセンサが 必要 病変部位 3 バイオセンサの原理 電気信号 サンプル 分子認識素子 (酵素や抗体) 4 バイオセンサの特徴 • 選択性高い（血中濃度測 定に有利） • 他の分析法に比べて簡単 • 長期保存困難 • 滅菌に耐えられない • コスト高い 5 酵素や抗体に代わる分子インプリント高分子（MIP） 6 ゲート効果 （当研究室オリジナル） バイオセンサの代わりになる？ 7 ヘパリンと体外循環 • • • • 体外循環には抗凝固剤ヘパリンは不可欠 ヘパリンの不足と見られる凝固は時々発生 術後の中和剤投与の加減困難 血中ヘパリン濃度の監視が必要 - - 8 モノマー溶液の組成 Role Chemical Template Sodium heparin 80 mg (Segment: 0.12 mmol) Functional monomer Methacryloxyethyl ammonium chloride (METMAC) 225 mg (1.1 mmol) Crosslinking regulator Solvent ･4Na+ O N+ O Cl- Water 1 mL Acrylamide 250 mg (3.2 mmol) Crosslinkingm Methylenebisacrylamide onomer 250 mg (1.6 mmol) DMF ３ ｍL 9 表面への開始剤導入 ITO Initiator-immobilized ITO 10 電極へのグラフト重合法 Quartz tube Initiator immobilized ITO UV irradiation by germicidal lamp (254 nm) for 24 h Prepolymer solution (deoxygenated) Sonicated in water (10 min) 11 サイクリックボルタメトリー Potential Scanning Range: -0.6 ~ +1.25 V vs., Ag/AgCl Rate: 200 mV / s Electrodes Working: ITO grafted with MIP or Non-MIP Reference: Ag/AgCl Counter: Unmodified ITO Test solution Redox Marker: 5 mM Potassium ferrocyanide Supporting electrolyte: 0.1 M Potassium nitrate Solvent: Water Analyte: Sodium heparin 12 100 倍希釈した全血中のヘパリン濃度測定可能 Current density [μA/cm2] 530 Whole blood sample 50 μL 510 5 mM Ferrocyanide 5 mL 490 470 Cyclic voltammetry 450 0 2 4 6 Heparin concentration in blood sample [unit/mL] 8 Yoshimi, et al., Analyst, 2013 13 応答速度測定装置 14 電流の応答曲線 Current density [µA/cm2] 101 100 99 98 応答時間 約15秒！ 97 96 95 -20 -10 0 10 20 Time [s] 15 本技術に関する知的財産権 • • • • • 発明の名称 ：抗凝固薬測定用センサ 出願番号 ：特願2013-50472 公開番号 ：W0212-124800 出願人 ：芝浦工業大学 発明者 ：吉見靖男 16 泉工医科工業（株）との連携の経歴 • 2009年7月 泉工医科社員から個人的に相談 • 2010年9月-2011年3月 JST A-STEP探索タイプに採択 • 2013年7月 成果がAnalystに掲載 • 2014年2月-2014年1月 JST A-STEP探索タイプに採択 17 企業への期待 分析できなくてお困りのものがあれば、御相談 下さい。 例えば • 夾雑物が多い系での分析 • 低コストが求められる分析 • バイオセンサが使えない系での分析 18 お問い合わせ先 芝浦工業大学産学官連携・研究支援課 産学連携コーディネーター 片野陽子 ＴＥＬ ０３－５８５９ － ７１８０ ＦＡＸ ０３－５８５９ － ７１８１ e-mail i028778＠ow.shibaura-it.ac.jp 19
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