酵素反応性色素液体：酵素・タンパクの極限感度・高速１ステップ分析デバイスへの展開

酶反应染料液：应用于酶和蛋白质的极高灵敏度和高速一步分析装置

• 批准号: 19J14315
• 负责人: 水田 巽
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J14315/
• 关键词: 色素液体; 可塑化PVC膜; 酵素活性アッセイ; 免疫測定; マイクロ分析デバイス; 蛍光共鳴エネルギー移動

本年度は、蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）に基づく蛍光増強を利用した酵素応答性PVC膜光センサーの開発に着手し、まずFRETに基づく蛍光増強を利用したPVC膜センサーの高感度化を検証した。ドナーとしてピレン誘導体アニオンと4級ホスホニウムカチオン（P66614）から成る色素液体、アクセプターとしてアルキル化フルオレセイン（FL）アニオンとP66614から成る色素液体を用いて、イオン検出の高感度化を試みた結果、少量のアクセプターを含むドナー用色素液体製PVC膜において、同じ膜厚の従来型PVC膜に対して約20倍の蛍光感度を達成した。次にアクセプターをリン酸化FL誘導体に変更し、アルカリフォスファターゼ検出を試みたが、基質の加水分解安定性の低さに起因して、高感度な酵素検出が困難だった。改善案のベータガラクトシダーゼ（βGal）とアルキル化βGal用FL基質の組み合わせでは反応が進まないことがわかり、基質の拡散しにくさ、高親水性部位を持つ大過剰のドナーが原因として挙げられた。解決には、中性のドナー用疎水性色素の利用、疎水性材料のナノ粒子分散化に基づく界面反応の効率向上が必要だと考え、ドナー用色素のヘキサフェニルシロールと、ポリエチレングリコール系界面活性剤から成るナノ粒子を検討した。アルキル化βGal用FL基質を添加した粒径約100nmの粒子を用いて酵素応答を調査した結果、明瞭なFRET型応答が得られた。非FRET系との比較では、同じ基質濃度・応答時間で約6倍の感度が得られ、ナノ粒子化技術の利用により界面反応に基づく高感度酵素検出を実現した。本研究では、界面酵素反応検出のための有効な知見が数多く得られ、分析デバイス展開への道筋が示された。今後、①ハイドロゲル中への粒子の分散・固定、②抗原固定化粒子に基づく競合型ELISAの継続的な検討で、分析デバイス開発が実現できると考えられる。

This year, the use of FRET to enhance the fluorescence intensity of the enzyme responsive PVC film has been initiated, and the use of FRET to enhance the fluorescence intensity of the PVC film has been demonstrated. P66614: Pigment Liquid, Pigment Liquid For the same film thickness, the light sensitivity of PVC film is about 20 times higher. In addition, it is difficult to detect the low hydrolysis stability of the substrate and the high sensitivity enzyme. improve that composition of FL matrix for βGal, the reason why high hydrophilic sites remain large than those of FL matrix. To solve the problem of the use of neutral and neutral water-based pigments, the dispersion of water-based materials, the improvement of the efficiency of the interfacial reaction, the study of the dispersion of water-based pigments, the improvement of the interfacial activity of water-based materials, and the study of the formation of water-based particles The results of the investigation of the enzyme reaction with FL matrix added to the βGal particles with a particle size of about 100nm showed that the FRET type reaction was obtained. Compared with non-FRET system, the sensitivity of the substrate concentration and response time is about 6 times higher. The detection of highly sensitive enzymes is realized by using particle-based technology. In this study, we found that there were a lot of enzyme reactions in the interface, and we analyzed the enzyme reactions in the interface. In the future,(1) dispersion and immobilization of antigen-immobilized particles,(2) investigation of the development of base competitive ELISA, and (3) development of analytical media.

项目成果

簡便・迅速・高感度な1stepELISAへの応用を指向した酵素応答性疎水性色素液体の開発

开发酶响应性疏水性染料液，旨在应用于简单、快速、高灵敏度的一步 ELISA

• 发表时间: 2019
• 作者: 大石綾太郎，水田巽，末吉健志，遠藤達郎，久本秀明

Photonic Crystal Improves the Absorptiometric Sensitivity of Colorimetric Membrane By Cavity-Induced Light-Matter Interaction

光子晶体通过腔引起的光-物质相互作用提高比色膜的吸收灵敏度

• DOI: 10.1149/ma2020-01332391mtgabs
• 发表时间: 2020
• 期刊: ECS Meeting Abstracts
• 作者: Kawasaki Daiki;Oishi Ryoutarou;Kobayashi Nao;Mizuta Tatsumi;Sueyoshi Kenji;Hisamoto Hideaki;Endo Tatsuro
• 通讯作者: Endo Tatsuro

AN "ENZYME-RESPONSIVE IONIC LIQUID" TOWARD CAPILLARY ARRAY-BASED IMMUNOASSAY MICRODEVICES

针对基于毛细管阵列的免疫测定微装置的“酶响应离子液体”

• 发表时间: 2019
• 作者: Ryoutarou Oishi;Tatsumi Mizuta;Kenji Sueyoshi;Tatsuro Endo;Hideaki Hisamoto
• 通讯作者: Hideaki Hisamoto

Preparation of ionic liquid-based dye (IL-Dye) nanoemulsion (NE) for high-sensitivity ion sensing

用于高灵敏度离子传感的离子液体基染料（IL-Dye）纳米乳液（NE）的制备

• 发表时间: 2020
• 作者: Kaho Maki;Ryoutarou Oishi;Tatsumi Mizuta;Kenji Sueyoshi;Tatsuro Endo;Hideaki Hisamoto
• 通讯作者: Hideaki Hisamoto

高選択的イオン応答性色素液体の開発とマルチイオンセンシングデバイスへの応用

高选择性离子响应染料液的研制及其在多离子传感装置中的应用

• 发表时间: 2019
• 作者: Daiki Kawasaki;Ryoutarou Oishi;Nao Kobayashi;Tatsumi Mizuta;Kenji Sueyoshi;Hideaki Hisamoto;Tatsuro Endo;水田巽，丹羽祐介，末吉健志，遠藤達郎，久本秀明
• 通讯作者: 水田巽，丹羽祐介，末吉健志，遠藤達郎，久本秀明