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蛍光量子収率が90%にも達する高輝度蛍光ビーズの開発
国立大学法人埼玉大学
理工学研究科物質科学部門
先端産業国際ラボラトリー
准教授 幡野 健
新技術説明会(4u)
ライフサイエンス分野
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1.イムノクロマト法の現状と課題
現在のイムノクロマト法
検出ライン
抗原
抗体
標識
Ag
金コロイド× 発色が悪い× 偽陰性の原因
銀の増幅〇 100倍の高感度化*× 装置のメンテナンス
蛍光物質【量子ドット】〇 20倍高感度化× 有害物質使用
【蛍光ビーズ】〇 100倍高感度化*× 濃度消光× 光安定性が低い
*:読み取り装置使用
商品化 研究開発段階
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+Int
n m+
【重合反応】・ O/W(懸濁・乳化)・ 液滴中でラジカル重合反応が進行・ 無溶媒(モノマーが溶媒兼ねる)
【蛍光物質】★ モノマーへの溶解度が必要
2.蛍光ビーズの製造法
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3.蛍光ビーズの例
市販の蛍光ビーズの蛍光顕微鏡写真
0.1 mol%のクマリン6をポリスチ
レン樹脂に包含させた蛍光ビーズを
使用している。
蛍光物質の包含量は想像以上に少ない
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蛍光顕微鏡写真励起波長:450~490 nm, 露光時間:200 msec, Gain: 1.00×
0.1 mol%0.01 mol% 0.05 mol%
0.15 mol% 0.2 mol% 0.3 mol%
4.クマリン6包含率と蛍光強度
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【構造的特徴】・ 官能基が多い・ 極性が高め・ 平面性が高い
【問題点】★ 低い溶解度★ 濃度消光
O NN
CO2-
NCN
TRITC
O OHO
CO2H
NCN
O NN
SO3-
SO2Cl
Texas Red
O ON
S
N
Coumarin 6
FITC
5.蛍光物質の構造と特徴
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11.従来技術との比較
蛍光ビーズの
蛍光顕微鏡写真
(蛍光量子収率)
蛍光物質 p-共役系分子 AIE活性分子
溶解度 低い 良い
高濃度条件下
の蛍光挙動
従来技術 開発技術
(30~40%) (80~90%)
濃度消光 AIE効果
光安定性 低い 高い
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金コロイド
従来の蛍光ビーズ
開発した高輝度蛍光ビーズ・高い光安定性
先行研究目視:20倍高感度1)
装置利用:100倍高感度2)
10倍以上発光
1,000倍以上高感度化・高輝度蛍光ビーズ効果・読み取り装置による効果(強い励起光使用)
従来の蛍光ビーズ 高輝度蛍光ビーズ
1) 会澤ら、古河電工時報第127号(平成23年2月)2) A. Sakurai et al., PLOS ONE, 2015, 10, e0116715.
(a) (b)
同濃度における標識物質懸濁液の写真(a) 金コロイド、(b)高輝度蛍光ビーズ(30 nm)
12.本技術の優位性
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13.想定される用途
イムノクロマトキット
AIE
【期待される効果】 ・高感度化 ・早期診断 ・医療費低減・コスト削減 ・環境負荷低減
正常細胞
がん細胞
蛍光プローブ
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14.技術課題と企業への期待
埼 玉 大 学
・高輝度蛍光ビーズ製造
・ビーズの表面修飾
企業への期待
・抗体生産もしくは提供
・検証試験の実施
・ビーズと抗体の接合技術
(該技術をもつ企業あり)
技術的な課題
+
イムノクロマトキット
AIE
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発明の名称:AIE活性化合物を包含する蛍光性微粒子
出願番号:特願 2016-186496
出願人:国立大学法人埼玉大学
発明者:幡野 健・松下隆彦・藤川大輔・松岡浩司
(2017年8月 JST海外特許出願支援制度に採択)
出願
問い合わせ先
埼玉大学先端産業国際ラボラトリー
横田 一郎(シニアコーディネーター)
Tel: 048-858-3849
E-mail: [email protected]
15.技術に関する知的財産権