光バイオセンサメッシュを用いた経皮成分三次元画像化による疾患位置特定システム創製

使用光学生物传感器网通过透皮组件的三维成像创建疾病定位系统

基本信息

批准号：
22K14267
负责人：
飯谷健太
金额：
$ 3万
依托单位：
Tokyo Medical and Dental University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ヒトが無意識化で定常的に放出する汗や経皮ガス中には血中由来化学成分が含まれ、これを検出することで疾患スクリーニングや代謝評価への応用が可能となると考えられる。本研究課題では、経皮成分の濃度分布情報を光情報へと変換する「光バイオセンサメッシュ」について酵素を含む高分子溶液を体表に直接電界紡糸することで作製し、三次元イメージングシステムと組み合わせて体表面の広い範囲を対象に経皮成分の三次元空間分布の記録を目指す。2022年度は、酵素を含む高分子溶液を電界紡糸法により繊維化し、その繊維を堆積させる「光バイオセンサメッシュ」の作製およびその特性評価へと取り組んだ。結果として、水溶性高分子ポリビニルアルコールを含む市販糊にアルコール脱水素酵素（ADH）および酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD+)を混合して電界紡糸した「光バイオセンサメッシュ」において、エタノール負荷に応じて還元型NAD (NADH)がADH触媒反応により生成され、NADHを蛍光検出（励起光340 nm、蛍光490 nm）することが可能であった。また、エタノール負荷部特異的にNADHが生じるため、イメージングにも適用可能であった。高分子溶液のpHや混合するNAD+量、ADH量を変化させることでエタノール負荷に対する応答を調整可能であり、電界紡糸された繊維中のADHが酵素活性を維持した状態であることを示した。本研究成果は、国際雑誌Biosensors and Bioelectronicsに掲載され、東京医科歯科大学および早稲田大学からプレスリリースを行った。本技術は、本研究課題の遂行の基盤となるもので、今後この「光バイオセンサメッシュ」を体表に展開して経皮放出成分の三次元的なイメージングを進めることが可能となったと考える。

人类不自觉地释放的汗水和经皮气体会定期含有从血液中得出的化学成分，并且发现这些成分将使它们有可能用于疾病筛查和代谢评估。在这个研究主题中，我们旨在创建一个“光学生物传感器网格”，该元素通过将含有酶的聚合物溶液直接传播到人体表面上，并与三维成像系统结合结合，将经皮成分的浓度分布信息转换为光学信息，我们旨在记录三二维空间分布的构成分配的构成型的构成。在2022年，我们从事“光学生物传感器网格”的生产和表征，该方法使用静电纺丝方法将含有酶的聚合物溶液纤维并沉积纤维。 As a result, in an "optical biosensor mesh", in which alcohol dehydrogenase (ADH) and oxidized nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) were mixed with a commercially available paste containing a water-soluble polymer polyvinyl alcohol and electrospun, reduced NAD (NADH) was produced by ADH catalytic reaction in response to ethanol loading, allowing the NADH to be荧光检测到（激发光340 nm，荧光490 nm）。此外，NADH专门发生在乙醇加载区域，可以应用于成像。通过更改聚合物溶液的pH值，NAD+和ADH混合的量可以调节对乙醇载荷的响应，表明电纺纤维中的ADH保持在维持酶活性的状态。这项研究的结果发表在国际杂志生物传感器和生物电子学上，并在东京医学大学和牙科大学的新闻稿中发布。这项技术是执行此研究主题的基础，人们认为将来可以将这种“光学生物传感器网格”部署在身体表面上，以促进经皮释放组件的三维成像。