磁性ナノ粒子と生体物質の融合による磁気相変化を利用した高感度バイオ検出

通过磁性纳米粒子和生物材料融合，利用磁相变进行高灵敏度生物检测

• 批准号: 21K04090
• 负责人: 薮上 信
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tohoku University
• 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 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04090/
• 关键词: 磁性ナノ粒子; 凝集体; 磁化率; 抗原抗体反応; ナノ粒子ナノ粒子; 抗体; 抗原; グラニュラー; 計測工学関連

液相中磁性ナノ粒子/生体物質凝集体の検出や制御を目指し磁性ナノ粒子凝集体の異方性と磁化率および共鳴損失の増大、ダンピング定数（強磁性共鳴半値幅）等を制御できた。以下に示す実験結果等により、液相の磁性ナノ粒子を疑似的に固体物理学的な異方性制御が可能であることを示した。(1)磁性ナノ粒子あるいは磁性ナノ粒子／生体物質の凝集体を磁界により凝集させて、微小円筒形状チップを用いて形状異方性および直流磁界印加により長手方向へ見かけ上の磁気異方性を付与し、それに直角方向へ2軸目の直流磁界を印加することにより、磁化回転を用いることで凝集体の磁化率および強磁性共鳴がシフトさせることに成功した。(2)液相中磁性ナノ粒子の異方性制御により、外部磁界によりリモートで磁化率および損失を増大させ、ダンピング定数を小さくできた。磁化率は約1.4倍増加した。(3)磁性ナノ粒子とタンパク質、微生物を反応させて（ビオチンアビジン反応、抗原抗体反応）、凝集体を形成し、抗原量、濃度に対して、磁性ナノ粒子の共鳴周波数、磁化率が変化することを示した。生化学反応を固体物理学的アプローチにより制御・変換・評価でき、新しい抗原検出法となりうることを示した。(4)磁化率等をさらに1桁以上大きくするためには、液相中での異方性分散要因（磁性ナノ粒子寸法、液相中粒子間距離の均質性、印加磁界の均一性等）を1～3％程度に低減することが必要である。

In the liquid phase, the magnetic particle/biological aggregate is generated and controlled, and the anisotropy of the magnetic particle aggregate, the increase of magnetic susceptibility and resonance loss, and the determination of the magnetic resonance half-amplitude are controlled. The following results demonstrate the possibility of controlling anisotropy in solid state physics. (1)Magnetic particles, magnetic particles/aggregates of biological matter, magnetic field, aggregation, micro-cylinder shape, shape anisotropy, DC magnetic field, magnetic anisotropy in the long hand direction, perpendicular direction, 2-axis direction, DC magnetic field Magnetization of magnetic resonance and ferromagnetic resonance (2)Anisotropic control of magnetic particles in liquid phase, increase of magnetic susceptibility loss due to external magnetic field, decrease of magnetic susceptibility loss due to external magnetic field The magnetic susceptibility increased by about 1.4 times. (3)Magnetic particles, microbial reactions, aggregation formation, antigen amount, concentration, resonance frequency and susceptibility of magnetic particles Biochemistry, solid state physics, and new antigen discovery methods (4)The magnetic susceptibility is larger than 1%, and the anisotropic dispersion in the liquid phase is mainly caused by the magnetic particle size method, the homogeneity of the distance between particles in the liquid phase, and the uniformity of the magnetic field.

项目成果

磁性薄膜スリットによる高周波駆動薄膜センサのインピーダンス整合に関する検討

磁性薄膜狭缝高频驱动薄膜传感器阻抗匹配研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshikawa Masaki;Ono Kentaro;Ueta Tetsushi;清水 拓実;上野将樹，八田羽謙一，織田信之，足立修一;坂本 雅弥,鈴木 椋太,石原 知弥,本多 順一,薮上 信
• 通讯作者: 坂本 雅弥,鈴木 椋太,石原 知弥,本多 順一,薮上 信

Development of magnetic nanoparticles for biomedical applications

开发用于生物医学应用的磁性纳米颗粒

• 发表时间: 2022
• 作者: Loi Tonthat;Tomoyuki Ogawa;Shin Yabukami
• 通讯作者: Shin Yabukami

Development of gold-coated magnetic nanoparticles as a theranostic agent for magnetic hyperthermia and micro-CT imaging applications

开发金涂层磁性纳米粒子作为磁热疗和微型 CT 成像应用的治疗诊断剂

• 发表时间: 2022
• 作者: Loi Ton That;Mone Kimura;Tomoyuki Ogawa;Narufumi Kitamura;Yoshio Kobayashi;Kohsuke Gonda;Shin Yabukami
• 通讯作者: Shin Yabukami

電気学会技術報告 第1510号 オンチップRFマグネティックスの研究開発動向

日本电气工程师协会技术报告第1510号片上射频磁学的研究和发展趋势

• 发表时间: 2021
• 作者: 鹿野 晃弘;トンタット ロイ，桑波田 晃弘，薮上 信;石原 知弥，植竹 宏明，岩崎 千里，薮上 信，山口 正洋;米山 毅，村山 徹，トンタット ロイ，桑波田 晃弘，薮上 信，佐藤 佑哉，寺村 裕治，大坪 和香子，小川 智之;髙木 薫，石原 知弥，沖田 和彦，岩崎 千里，薮上 信，山口正洋，茶谷健一;高橋 隼之介，小野寺 英彦，村山 徹，トンタット ロイ，沖田 和彦，桑波田 晃弘，薮上 信，大坪和 香子，横田 琴音，古谷 真衣子，金高 弘恭，三浦 由則， 高橋 英樹;Z Wang，T Ishihara，K Okita，S Yabukami;村田 祐眞，田中 治樹，荒井 慧悟，勝見 亮太，増山 雄太，岩﨑 孝之，波多野 睦子，五十嵐 龍治，大島 武，Fedor Jelezko，日下部 守昭，薮上 信，八井 崇，関野 正樹，桑波田 晃弘;鹿野 晃弘，トンタット ロイ，桑波田 晃弘，アリウンブヤン スフバートル， 小玉 哲也，薮上 信;廣田 竜一，村山 徹，勝見 亮太，川脇 徳久，薮上 信， 五十嵐 龍治，根岸 雄一，日下部 守昭， 関野 正樹， 八井 崇，桑波田 晃弘;薮上 信;薮上 信（共著）
• 通讯作者: 薮上 信（共著）

Analysis of coplanar line type thin film magnetic field sensor by electromagnetic field simulation

共面线型薄膜磁场传感器的电磁场仿真分析

• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Magnetic of Japan
• 作者: T. Ishihara;H. Uetake;J. Honda;S. Yabukami;M. Yamaguchi
• 通讯作者: M. Yamaguchi