Development of Mass Production Technology for Medical Diagnostic Chips Using Femtosecond Laser Ablation and Inkjet Printing

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前年度までにプラスチック流路基板（0.15mm×0.15mm）にレーザ改質を行うことで、新型コロナウイルス抗体に対するリコンビナントタンパクを固相化する事に成功した。そこで今年度はレーザ改質による乾式下で作製した検査チップと、従来のウェットな環境下で作製した検査チップとの比較を行い、これらの差分について評価を行った。QCM-D（Quartz Crystal Microbalance-Dissipation）による相互作用解析からレーザで改質した表面は未処理の表面に比べて共振後の振動数の消散スピードが早かったことから硬質膜を形成していることがわかった。その一方で、非特異的な吸着を反映する振動周波数変化（Δf）は小さかったため、親水化層を形成していることが示唆された。一般的に親水性が高い単分子膜などは非特異的な吸着を洗浄除去するため水の層が表面に形成されるが、その場合は硬質膜ではなくソフト膜となる。そのためこの現象はレーザ改質によってプラスチック表面のC-C結合が切断されてラジカル或いは親水基が生成され、結果として、自発的に親水化の層が形成されたものと考えられた。さらに立体構造がより明らかになっている抗原抗体タンパク（アディポネクチン）を用いて理論と実験の両方から考察を試みたところ、抗体分子が基板表面のタンパクと特異的に結合するとパルス波のような迅速なΔfを示すのに対し、非特異的な吸着はΔfが徐々に上昇する事が示唆された。このようにSとNで全く異なるシグナルを示すことは新たな発見であった。そこで本知見をベースに検査チップの作製を行い臨床検査で汎用されているマイクロプレートの酵素免疫測定法と比較したところ、約1/10の測定時間で同程度の感度を示した。これら結果の一部は臨床検査関連の学会等で発表を行い大きな反響があった。