健康管理への応用を目指した生体ガス簡易計測用多孔体光学センサの開発

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生体ガスはヒトの健康状態及び病態と密接に関連しており、採取が容易な非侵襲のバイオマーカである。乳がん、肺がん及び感染症の場合呼気中のアルデヒド濃度の増加が報告されており呼気中アルデヒド濃度の常時モニタリングにより病気の早期発見や健康状態の管理が可能になる。本年度はC1～C10アルデヒドを検出対象として莫大な表面積をもつが孔径が小さいために可視領域で散乱が起こらない透明ナノ多孔体（多孔質ガラス）を基板として用い、その孔内でおこるβ－ジケトンとアルデヒドの脱水・環化反応の結果生じるルチジン誘導体を吸収及び蛍光の両方法で検出しアルデヒド濃度を定量する方法を検討した。β－ジケトンとしてはアセト酢酸エチルを用いた。溶液系と多孔質ガラス基板上での反応を比較した結果多孔質ガラスを用いた場合、細孔と表面の触媒作用により室温においてもルチジン誘導体が生成することが明らかになった。多孔質ガラス中のアセト酢酸エチルは200-280nmに吸収を有し、アルデヒド類との反応により340-350nmに吸収極大を持ち、波長360-363nmで励起すると445-460nmの蛍光を発するルチジン誘導体が生成し、吸光度変化量又は蛍光強度は曝露アルデヒド（ノナナール）濃度（11～135ppb）と比例関係にあることが明らかになり、この濃度範囲で吸光及び蛍光の両方に対しての検量線を得ることが出来た。比例関係の原因は曝露ノナナールの分子数に対して、多孔質ガラス上のアセト酢酸エチルの分子数が大過剰であったため、反応によるアセト酢酸エチルの減少を考慮しなくてよいためと考えられる。また連続測定のため流体系を用いた実験の事前検討としてアルデヒドの代わりに装置系への汚染が少ないアセトンを用いて光測定の小型装置を組み立てて連続測定を行い、装置構造や性能の評価を行った。