極微小空間に閉じ込めた超高感度電気化学センサの創出

创建限制在极小空间内的超灵敏电化学传感器

• 批准号: 22K14707
• 负责人: 菅野 佑介
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14707/
• 关键词: 電気化学計測; 微小電極; 電気二重層; バイオセンサ; マイクロ流体デバイス

本研究では、極微小空間へ閉じ込めることのできる、新構造の電気化学センサの開発を目指している。アプローチとしては、電気化学測定に必要な電極（作用極、対極、分子認識用の電極）を微小サイズで薄膜積層して、三次元的に複合化する。これにより、従来の課題であった電極の占有面積を抑える。そして最終目標は、開発したセンサにおける電気化学現象を解明の上、物質濃縮を利用した細胞外小胞の超高感度検出としている。本研究は、①ポリジメチルシロキサン（PDMS）製のマイクロ流路内への極微小空間の形成、②三次元的に複合構築されたセンサの作製という、独立した2つの初期フェーズからなる。そして①②の完了後は、③電気化学センサの応答性の検証および電気化学現象の解明、④細胞外小胞の検出という、中間・最終フェーズへと移る計画になっている。2022年度は、①についてPDMS製マイクロ流路の作製、マイクロ流路の構造解析、極微小空間の形成に必要な温度応答性ポリマーの準備、マイクロ流体デバイスの温度制御システムの構築を実施した。②については、電極を薄膜積層するためのフォトリソグラフィ、金属成膜の条件の洗い出しを実施した。電極への分子認識素子の結合については、電極の表面分析によって結合を確認できたが、現在はその再現性確保に難航しており、引き続き条件検討を進めている。③については先行して、電気化学測定システムを構築していつでも実施できる体制とした。①②ともに、計画よりも遅れた進捗ではあるが、基盤技術が整いつつあり早期の完了を目指していく。

This study is aimed at the development of electrochemistry of new structures. Electrodes necessary for electrochemistry (active electrodes, counter electrodes, electrodes for molecular recognition), micro-film lamination, and three-dimensional recombination The problem is that the electrode occupies an area of less than 100 square meters. The ultimate goal is to open up the field of electrochemistry and to concentrate substances and make use of extracellular cells for hypersensitivity detection. This study focuses on: (1) the formation of small dust spaces in PDMS flow paths;(2) the construction of three-dimensional composite structures; and (3) the initial stages of independent structure. (1) After completion,(3) Electrochemistry, reaction model and electrochemistry phenomenon explanation,(4) Extracellular vesicle detection, intermediate, final, and transition planning. In 2022, we will carry out the preparation of PDMS system, structure analysis of PDMS system, necessary temperature response for formation of small dust space, and construction of PDMS system. 2. The conditions for the formation of metal films are carried out in the process of electrode film lamination. The binding of molecular recognizers in electrodes, the confirmation of binding in electrode surface analysis, the assurance of reproducibility, and the investigation of conditions for introduction are discussed. (3) To construct a system for the first time, electrochemistry determination (2) The plan is to enter the game, and the base technology is to complete the game.