成果報告書詳細
管理番号20110000001417
タイトル平成22年度成果報告書 SBIR技術革新事業/マイクロ流体チップ搭載新バイオセンサに関する研究開発
公開日2011/11/9
報告書年度2010 - 2010
委託先名フルイドウェアテクノロジーズ株式会社
プロジェクト番号P10020
部署名技術開発推進部
和文要約弊社開発のバイオセンサは、反射干渉分光法(RIfs)で生化学物質の分子間相互作用をノンラベルで、リアルタイムに検出する装置である。その装置で危険物の検出実験を行い、実用化開発方法を明確にした。リシンは官能基を高密度に固定したセンサチップにラクトース糖鎖を固定して、濃度100ng/mLのリシン擬剤RCA120を結合させて検出できた。同様の方法で、1μg/mLのリシンも検出できた。カプサイシンは検出できなかった。次に、野兎病菌、ブルセラ菌類鼻疸菌の検出実験は、アミノ基を固定したセンサチップに各菌のポリクロ抗体を固定して、濃度100000000CFU/mLの各菌の結合が検出できた。次に検出性能向上の調査検討を行った。また、アミノ基センサチップに金微粒子を固定する方法を確立したことにより、金に固定できる官能基が使用できるようになった。その結果、市販の自己組織化単分子膜(SAMs)として、チオール化合物の使用が可能になった。また、プロテインAでも、抗体を高密度・高配向に固定することができる。糖鎖使用が確立できたため、糖鎖で結合実績のあるコレラ毒素、大腸菌O157のベロ毒素の検出も可能になった。センサチップの構造により検出分子が高密度に結合する方法を検討した。検出信号のノイズ減少のため、フロー系の安定化とデータ処理により、ノイズが1/5に減少した。分光器の分解能を上げることにより、検出感度を上げる方法を検討した。予想される大きなノイズは取り去ることがデータ処理のシュミレーションで確認できた。以上の項目を実現することにより、目標感度50ng/mLの検出は可能である。フロー系、光学系、制御系の小型化と、光源のLED化により外形200mm四方、重量15kg以下で装置を製作することが可能である。現在の検出技術は多種類危険物対応型は少ない。本方式は多種類対応で、特異性が高く、他の項目も他方式に比べて優位である。有害物質検出市場は、消防、警察、防衛省の需要があり、病院・食品衛生検査関係の需要がある。
英文要約The bio-sensor we developed is a device that detects an inter-molecular interaction between biochemical substances using reflectometric interference spectroscopy (RIfs), in real time, without any labeling. The sensor was tested for its ability to detect hazardous materials, and possible ways of further development for its commercialization were identified. Detection tests for lysine used a sensor chip with a functional group fixed at a high density. On this chip, a lactose sugar chain was fixed, having it bound to an RCA120 lysine simulant with a concentration of 100 ng/ml. Lysine with a concentration of 1μg/ml was also detected using a similar method. Capsaicin was not detected. Detection tests for Francisella tularensis, Brucella spices, and Burkholderia pseudomallei were conducted using an amino-group fixed sensor chip, and then fixing the bacteria's polyclonal antibody on it. The binding of these bacteria was detected at a concentration of 100000000CFU/ml. Then, we conducted a study and test aimed at improvingthe sensor's detection performance. we established a method of fixing gold particles on the amino group-fixed sensor chip, thus allowing the use of a functional group that can be fixed on gold. This enabled the use of thiol compound, as a self-assembled monolayer (SAMs). In addition, protein A can also be used to fix antibodies at a high density and in a well-orientated manner. Since the method of using sugar chains was established, the detection of cholera toxin and verotoxin of Escherichia coli O157, which are known to bind with sugar chains, also became possible. We examined sensor structures aiming to achieve the dense binding of target molecules. Detection signal noise was reduced to one-fifth of the original level as a result of stabilizing the flow system and performing data processing. We tested a method of increasing the variation detection sensitivity by increasing the spectrometer resolution A simulation of data processing confirmed that any sizable noise that was predictable could be removed. The sensitivity target of "50 ng/ml" is feasible when each of the items above is realized. We conducted study and testing for reducing the size of the flow, optical, and control systems and changing the light source to LEDs. As the result, the device can be a compact cube of 200 mm per side with a weight of 15 kg or less. With the current detection technology, sensors that are capable of detecting multiple types of hazardous materials are few. However, the method adopted for this product can detect multiple types of hazardous materials. It has outstanding specificity compared to other methods and has superior performance in the other characteristics as well. In the market of hazardous material detection sensors, there is demand from fire-fighting departments, police departments, and the Ministry of Defence. There is also a demand from hospitals and food hygiene testing institutions.
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