成果報告書詳細
管理番号20120000000935
タイトル平成21年度~平成23年度成果報告書 ナノテク・先端部材実用化研究開発/高機能性蛍光磁性ビーズによる高速・高感度疾患診断システムの開発(1)
公開日2012/9/21
報告書年度2009 - 2011
委託先名国立大学法人東京工業大学
プロジェクト番号P05023
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約平成21年度?平成23年度成果報告書 ナノテク・先端部材実用化研究開発/高機能性蛍光磁性ビーズによる高速・高感度疾患診断システムの開発
「ナノテク・先端部材実用化研究開発」において、東京工業大学、凸版印刷株式会社、多摩川精機株式会社、慶應義塾大学との共同研究により、平成21年6月から平成24年2月まで「高機能性蛍光磁性ビーズによる高速・高感度疾患診断システムの開発」を実施した。東京工業大学は「高機能性蛍光磁性ビーズの作製と疾患マーカーの高速・高感度検出システムの開発」を担当し、1.「1粒子あたり106個以上の蛍光物質を内包する蛍光磁性ビーズの作製」、2.「抗体を固定化した高機能性蛍光磁性ビーズの作製」、3.「外部磁界や磁石による磁気誘導を利用した高機能性蛍光磁性ビーズのチップ上への磁気捕集化技術の開発」、4.「高機能性蛍光磁性ビーズの磁気捕集化技術を利用した疾患マーカーの高速・高効率・高精度検出」の各研究開発項目について研究を行った。
 約3年間の研究開発において、(1) 磁性酸化鉄のフェライトのナノ粒子がスチレンとグリシジルメタクリレートの共重合体で被覆され、さらに最表面がポリグリシジルメタクリレートのみで被覆された高分散性ポリマー被覆型磁性ビーズ内に蛍光ユーロピウム錯体を内包させることで、1つの粒子に数個の磁性体と最大106個の蛍光物質が包含された新規蛍光磁性ビーズを創製した、(2) 蛍光磁性ビーズの最表面にあるポリグリシジルメタクリレートのエポキシドを利用することで、蛍光磁性ビーズ上に抗体を定量的に固定化させる手法を確立し、疾患状態に応じて変動する疾患マーカーを認識する抗体が固定化された高機能性蛍光磁性ビーズを作製した、(3) 磁気プレートを用いた実験を通じて、磁石を用いた蛍光磁性ビーズの磁気捕集化技術を確立した、(4) 高機能性蛍光磁性ビーズの磁気捕集化技術と高感度蛍光測定とを組み合わせたイムノアッセイシステムの構築を検討し、サンプル投入からわずか5分程度で疾患マーカーを高感度・高精度に検出することができるようになり、蛍光磁性ビーズを利用する高速サンドイッチイムノアッセイシステムを確立することができた。これらの研究開発成果を基に、今後医療機関や企業と連携して、蛍光磁性ビーズを利用する高速・高感度・高精度疾患診断システムの研究開発を進めていく。
英文要約Title:Production of highly functionalized fluorescent magnetic beads and development of a high-speed and high-sensitive detection of the disease marker (FY2009-2011) Final Report
By the collaboration research with Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), Toppan Printing Co., Ltd., TAMAGAWA Seiki Co., Ltd., and Keio University supporting by NEDO, the project of “Development of a high-speed and high-sensitive diagnosis system utilizing highly functionalized fluorescent ferrite beads” has been conducted from 2009 June and 2012 February. Tokyo Tech has studied “production of highly functional fluorescent magnetic beads” and “development of a high-speed and high-sensitive detection of the disease marker” in the project. Specifically, Tokyo Tech has performed the researches on following four subjects: (1) production of novel fluorescent magnetic beads containing over 106 fluorophores per a bead; (2) production of highly functional fluorescent magnetic beads on which antibodies are immobilized; (3) development of the magnetic collection technology of highly functional fluorescent magnetic beads to a specific place on tip taking advance of magnetic guidance by external magnetic field (magnet); (4) a high-speed, high-sensitive, and high-accurate detection of a disease marker taking advantage of the magnetic collection technology of highly functional fluorescent magnetic beads. In research and development for around 3 years, Tokyo Tech has yielded following positive research results; (1) Using highly dispersive polymer-coated magnetic beads which ferrite (magnetic iron oxide) nanoparticles are encapsulated into copolymer of styrene and glycidyl methacrylate (GMA), we created novel fluorescent magnetic beads (FF beads) containing several magnetic materials and over 106 fluorophores per a bead; (2) Taking advantage of epoxides in polyGMA on the surface of FF beads, we established methods of chemical immobilization of an antibody on FF beads. Then, we produced highly functional FF beads on which the antibodies that recognize the antigen changing dependent on the disease state are immobilized; (3) We established the magnetic collection technology of FF beads using a magnetic plate; (4) We examined the original sandwich immunoassay with combination of the magnetic collection technology and the highly sensitive fluorescence measurement of FF beads, then we achieved a high-sensitive and high-accurate detection of the disease markers within 5 minutes after addition of the sample. Thus, we could construct a high-speed sandwich immunoassay system using FF beads. Based on these research achievements, we would like to promote the research and development on a high-speed, high-sensitive, and high-accurate disease diagnosis system taking advantage of FF beads in collaboration with companies or medical organizations.
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