電気化学的手法により精密制御した分子鋳型を内包する半導体バイオセンサの創製

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半導体バイオセンサを含む電気化学バイオセンサは、操作の簡便性などから日常生活の中で自身の健康状態を知るためのバイオセンサとして発展が期待されるが、測定対象のセンシング電極表面への接近を必要とするため、測定対象の空間的情報を取得することが困難であるという課題があった。本年度の研究ではこの課題に対し、電気化学インピーダンス法によって溶液抵抗を計測することで導電性ハイドロゲルの液中移動の様子を示し、測定対象の空間情報の解析を可能とした。導電性ハイドロゲルの液中移動では、生体分子である尿素と選択的に反応して駆動力を生成する酵素であるウレアーゼをゲル表面に修飾することで、溶液中で自律移動するゲルモータを作製した。前年度までの研究で検討を行ってきた導電性ハイドロゲルは、柔軟で生体親和性が高いだけでなく、ハイドロゲルの三次元ネットワーク内に酵素をより多く導入できるといった点で、バイオセンサの電極材料として期待される。作製されたモータは、尿素濃度が増加することで移動距離が大きくなり、移動の変化がインピーダンス解析によって示された。以上の結果から、ゲルモータの自律移動を電気化学的に解析し、尿素濃度を示す新たなバイオセンサを提案した。この自律移動型バイオセンサは、電気化学バイオセンサの原理的な課題である検出範囲限界に対する新たなアプローチとして重要であり、測定対象の空間的把握が可能な次世代の電気化学バイオセンサとして発展することが期待される。