Method of solution droplet evaporation and protein components removal for therapeutic drug monitoring using Raman spectroscopy

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本研究課題では、血清などの液体試料中の低濃度薬剤のリアルタイム検出に向け、試料中における夾雑成分の除去と薬剤由来のラマン信号の検出・定量限界の改善を目的としている。夾雑成分の除去については、血清中成分からのラマン信号が薬剤測定という観点においては雑音となってしまうことから、液中の薬剤の濃度に影響が少ない形で除去できることが望ましいという動機にて進めている。血清において最も多い夾雑成分がタンパク質(特にアルブミン)であることから牛血清アルブミンと、リアルタイム検出の要請が高い薬品としてメトトレキサートとを混合した水溶液を実験モデルとして考え、上記目的を達成するための基礎検討を進めている。初年度においては特に溶液中のタンパク質除去に着目していた。その実現のために高強度レーザを集光し捕捉したタンパク質において結晶化が促進する現象に着目し、単にタンパク質成分を析出させる場合と比較し、元の液中の薬剤濃度に影響の少ない形で除去できるか確認を行うものであり、高強度レーザを用いた光学系の構築を行っている。また、薬剤由来ラマン信号の改善については、液の濃縮が鍵となるが、タンパク質の除去と濃縮の2つの目的を同時達成するためには、高強度レーザ中にある液滴の蒸発を制御する必要性があり、今後これが大きな技術的障壁となると考えている。そこで、夾雑成分(タンパク質)の除去または薬剤信号の特異的検出を実現に向けた別のアプローチの検討を、液体試料中の低濃度薬剤のリアルタイム検出という最終目的に沿う形で行っている。具体的には、集団分子が2枚のミラーで構築された光共振器中にある時に、分子の振動モードと共振器光学モードが強く結合(振動強結合)した状態が形成されると、分子の振る舞いが変わる現象が報告されており、このような環境が生体分子に与える影響と、上記目的との関連性について調査を進めている。