新しいバイオイメージングツール テラヘルツ波ケミ...
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新しいバイオイメージングツール テラヘルツ波ケミカル顕微鏡
紀和 利彦
テラヘルツ波ケミカル顕微鏡
酵素反応
pH分布計測
µ-TAS評価
非標識抗原抗体反応
触媒電極反応 従来のテラヘルツ分光とは全く異なる原理 さまざまな可視化アプリケーションを提供
化学ポテンシャル・電気ポテンシャルを可視化する 岡山大学独自の技術
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SiO2 Film (275 nm) Si Film (150 nm) Sapphire Substrate (600 µm)
フェムト秒レーザー照射 波長 800 nm
テラヘルツ波発生
試料溶液 触媒など
THz 強度変化 センシングプレート表面で 化学ポテンシャル等が変化
基本原理
センシングプレート
レーザー走査でポテンシャル分布を計測 レーザー波長程度の高い空間分解能が実現可能
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テラヘルツ波発生
fs Laser
THz
Si Si
ポテンシャル変化
Sapphire Sapphire SiO2 SiO2
空乏層電界
空乏層電界
ポテンシャル変化により空乏層電界が変化
電子の加速度が変化
THz強度が変化
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Sapphire Substrate Si Thin Film
SiO2 Thin Film
フェムト秒レーザー
テラヘルツ波
電極
Ec
Ev
Ef Ene
rgy
Depth
電位変化vs.テラヘルツ波強度変化 5
TCM概観
照射レーザー
検出同期用レーザー
THｚ
30 mm
センシングプレート
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非標識抗原抗体反応検出
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順 製品名 売上 順 製品名 売上
1 リピトール/高脂血症 12,023 12 セロクエル/統合失調症 5,626
2 プラビックス/抗血小板薬 9,426 13 シングレア/抗喘息薬 5,410
3 レミケード/リュウマチ(注射） 8,065 14 ジプレキサ/統合失調症 5,026
4 セレタイド/抗喘息薬 8,029 15 ネキシウム/抗潰瘍剤 4,969
5 リツキサン/リンパ腫 7,833 16 アクトス/2型糖尿病 4,946
6 エンブレル/リュウマチ（注射） 7,279 17 ランタス/糖尿病 4,651
7 ディオバン/降圧剤 7,074 18 エスポー/腎性貧血（注射） 4,590
8 アバスチン/結腸癌（注射） 6,867 19 エビリファイ/統合失調症 4,485
9 クレストール/高脂血症 6,834 20 グリベック/抗癌剤 4,265
10 ヒュミラ/リウマチ(注射） 6,752 21 ブロプレス/降圧剤 4,220
11 ハーセプチン/乳癌(注射) 5,770 －
医薬品売上$40億以上世界ランキング2010年（単位百万ドル）
単位：百万ドル セジテム・ストラテジックデータ(株) 2011.8.2より
抗体医薬品市場
創薬のトレンドは，副作用の少ない「抗体」医薬 かつ 経口可能な「低分子」医薬
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従来の抗原抗体反応検出
• ELISA法（従来技術） – メリット 高感度 – デメリット 標識タンパク必須
• SPR法（トレンド技術） – メリット 標識タンパク不要 時間変化観測可 – デメリット 低分子量で低感度
• TCM法（本技術） – メリット 標識タンパク不要 時間変化観測可 低分子量でも高感度 – デメリット 未確立
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抗原抗体反応検出例 10
低分子検出例
液体中での反応を検出 低分子量（～１０００）物質でも高感度検出可能 時間応答の計測が可能
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信号ドリフト削減
信号ドリフト原因 ・pH変化 ・温度変化 など
反応部と未反応部の信号を 空間で干渉させることでドリフトを キャンセル
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開発課題
・信頼性向上 検出感度限界評価 再現性評価 タンパク質固定化技術向上
・低価格プレート 新材料・構造検討 耐久性評価
現在の開発状況
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企業への期待
・測定実績の蓄積
・ＴＣＭアプリケーションの共同提案 ・その他，テラヘルツ分光分析相談
岡山大学
プレートの供給 評価計測
測定サンプル提供 ニーズ提案
創薬企業 バイオ計測機器企業
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ＴＣＭアプリケーション
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ＴＣＭアプリケーション
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触媒電極反応の可視化
燃料電池電極評価ツール（反応・劣化メカニズム） センサ新材料開発ツール
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イオン濃度の可視化
0 200 400 600
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
TH
z A
mplit
ude (
mV
)
Time (s)
10-5 M 10-4 M 10-3 M
10-2 M
10-1 M
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.00.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
THz A
mpl
itude
(mV)
Y ax
is (m
m)
X axis (mm)
-8.0
-4.0
0.0
4.0
8.0
細胞膜評価 バイオセンシングツール
ナトリウムイン検出例
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ＴＣＭ知財
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関連特許
発明の名称 特許番号等 発明者 出願人 権利化状況
1 物質分布の計測装置 特許第4183735号 USPAT.No. 8300223 B2
紀和、塚田 岡山大学 JSTの支援によりUS移行
特許登録H20.9.12 米国権利済 Oct.30 2012
2 物質検出装置及び物質検出方法
特許第4360687号
紀和、塚田、川山、斗内
岡山大学 特許登録 H21.8.21
3 パルス電磁波を用いた計測装置及び計測方法
特願2010-025991 ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０５２５２９
紀和、塚田 岡山大学 JSTの支援によりUS移行済み
1：本件計測装置全般に関する基本特許 2：電磁波変換チップに関する特許 3：信号ドリフト除去方法
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ＪＳＴ支援
研究成果最適展開支援事業 本格研究開発 ハイリスク挑戦タイプ 課題名：電磁波変換チップを用いた超高感度タンパク質分析装置の開発 実施期間：H.21.12.1-H.23.11.30 研究成果展開事業 産学共創基礎基盤研究 技術テーマ「テラヘルツ波新時代を切り拓く革新的基盤技術の創出」 課題名：レーザー走査型テラヘルツイメージングシステムの開発と応用分野開拓 実施期間：H.23.7.1-H.27.3.31
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問合せ先
岡山大学大学院自然科学研究科 紀和 利彦 e-mail: [email protected] Phone&FAX: 086-251-8130
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岡山大学知的財産ﾏﾈｰｼﾞｬｰ 平野 芳彦 e-mail: [email protected] Phone: 086-251-8476 FAX: 086-251-8961