酸・塩基性物質の電気化学検出法のウェアラブル化と心理的ストレス評価センサの開発

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本研究は、心理的ストレスのバイオマーカーを非侵襲的かつ経時的にモニタリングできるウェアラブルセンサを開発することを目的とする。具体的には、皮膚表面の遊離脂肪酸とアンモニアを特異的に検出するために、キノン／ハイドロキノンのメディエーター機能に基づく酸・塩基性物質の電気化学検出法をハイドロゲル電極へ導入し、ウェアラブル化を図る。本年度は，スクリーン印刷電極上に被覆したアガロースゲル上に酢酸を浸漬し、アガロースゲル内に浸透した酢酸をキノンのボルタンメトリーで検出可能か検討した。作用電極がグラッシーカーボン（GC）、参照電極がAg、対極がGCで構成されるスクリーン印刷電極の表面を3,5-ジ-tert-ブチル-1,2-ベンゾキノン（DBBQ）とNaClを含むアガロースゲルで被覆することで、ハイドロゲル電極を作製した。検液はハイドロゲル電極の上に浸漬し、3分後に電位走査を開始した。電位の走査範囲は＋0.6～－1.0 V vs. Ag，走査速度は50 mV/sに設定した。まず、ハイドロゲル電極にエタノール－水（7:8）混液を浸漬してボルタンメトリーを行ったところ、－0.81 Vにアガロースゲル内のDBBQの電解還元による還元波が観察された。次に、50 mmol/L酢酸を含むエタノール－水（7:8）混液をハイドロゲル電極に浸漬して同様のボルタンメトリーを行ったところ、－0.16 Vに酢酸に由来するDBBQの還元前置波が観察された。これより、アガロースゲル内に浸透した酢酸をキノンのメディエーター機能を活用して検出できることが示された。酢酸に由来するDBBQの還元前置波の波高は浸漬した酢酸の濃度に比例し、5～100 mmol/Lの範囲において良好な直線性を示した（r = 0.999）。以上の結果から，作製したハイドロゲル電極で，酢酸の定量が行えることがわかった。