Development of Wearable Electrochemical Aptamer-based Sensors for Detection of Stress Markers

生体内のバイオマーカーのレベルと薬物およびその代謝物のモニタリングが可能になれば生物医学研究の質と個別化された治療法の精度を向上させることが出来る。電気化学的アプタマー(EAB) センサーは臨床的に応用が可能な特異性と感度で生体内の特定の分析物のリアルタイムモニタリングを可能にする。本研究ではセンサーの分子認識を可能にする核酸、自己組織化単分子膜(SAM)、電極基盤である金表面の改善重ね、EABセンサーの感度、寿命に加え測定範囲を広げる事を目的とする。(1)ポリエチレングリコール(PEG)分子のSAM形成による電気化学的核酸センサーの改良-EABセンサーの生体内展開で一番の課題点はセンサーに血中や生体液に含まれるタンパク質の付着による信号の減少と劣化である。EABセンサーの生体適合性を高めるためにはセンサー構成のさらなる改善が必要で従来のEABセンサーのSAMではアルキル基を用いるが、表面防汚効果や生体親和性が高いと期待されているPEG分子らを用いた自己組織化単分子膜を形成し、EABセンサーとしての評価を行った。(2)神経伝達物質の計測用脳内穿刺型センサーの改良-現在、神経伝達物質の存在はマイクロ透析技術によって明らかになってきているが、これらの技術の時間分解能はモニタリング目的としては不十分であるため、わずか数十秒で放出量が変動する神経伝達物質をモニタリングするには瞬時に標的分子の認識技術が必要である。(3)薄膜EABセンサーの開発-既報のEABセンサーはin vivo、in brain 、さらにsubcutaneousでの測定が報告がされているが、ほとんどすべて金線を用いているため、ウエアラブル化には適していない。そのため、本研究ではEABセンサーのウエアラブル化を目指し、測定の部位にも応じ、用いる電極の材料やセンサー作成方法を薄膜電極の作成方を基盤に調査を行う。

生体内のバイオマーカーのレベルと薬物およびその代謝物のモニタリングが可能になれば生物医学研究の質と個別化された治療法の精度を向上させることが出来る。電気化学的アプタマー(EAB) センサーは臨床的に応用が可能な特異性と感度で生体内の特定の分析物のリアルタイムモニタリングを可能にする。本研究ではセンサーの分子認識を可能にする核酸、自己組織化単分子膜(SAM)、電極基盤である金表面の改善重ね、EABセンサーの感度、寿命に加え測定範囲を広げる事を目的とする。(1)ポリエチレングリコール(PEG)分子のSAM形成による電気化学的核酸センサーの改良-EABセンサーの生体内展開で一番の課題点はセンサーに血中や生体液に含まれるタンパク質の付着による信号の減少と劣化である。EABセンサーの生体適合性を高めるためにはセンサー構成のさらなる改善が必要で従来のEABセンサーのSAMではアルキル基を用いるが、表面防汚効果や生体親和性が高いと期待されているPEG分子らを用いた自己組織化単分子膜を形成し、EABセンサーとしての評価を行った。(2)神経伝達物質の計測用脳内穿刺型センサーの改良-現在、神経伝達物質の存在はマイクロ透析技術によって明らかになってきているが、これらの技術の時間分解能はモニタリング目的としては不十分であるため、わずか数十秒で放出量が変動する神経伝達物質をモニタリングするには瞬時に標的分子の認識技術が必要である。(3)薄膜EABセンサーの開発-既報のEABセンサーはin vivo、in brain 、さらにsubcutaneousでの測定が報告がされているが、ほとんどすべて金線を用いているため、ウエアラブル化には適していない。そのため、本研究ではEABセンサーのウエアラブル化を目指し、測定の部位にも応じ、用いる電極の材料やセンサー作成方法を薄膜電極の作成方を基盤に調査を行う。