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助成番号 190119
研 究 成 果 報 告 書

研究テーマ（和文） ＡＢ

溶媒＝溶質＝変色色素： 疎水性色素液体の創成と超高コントラスト化学センシング

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Solvent = Solute = Coloration Dye: Creation of hydrophobic dye liquid and ultra-highcontrast chemical sensing

研究氏
代表名
者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓） ﾋｻﾓﾄ名） ﾋﾃﾞｱｷ

研究期間 Ｂ

２０１９～ ２０２０年

漢字 ＣＢ

久本秀明

報告年度 ＹR

２０２０年

HIDEAKI

研究機関名

大阪府立大学

ﾛｰﾏ字 ＣＺ HISAMOTO

研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名

大阪府立大学大学院工学研究科・教授

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
本提案では従来「固体粉末状」であることが常識だった機能性変色色素分子を、溶媒に溶解することなく液化した新
規材料「疎水性色素液体」を創成し、これまで困難であった色素ドープ薄膜センサーの超高コントラスト化・高速化実現を目的とした。
発色性酵素基質色素液体の開発では、当初の予定通り、アルカリフォスファターゼ（ALP）応答性の色素液体開発に成功した（Anal.Sci., 2020, 36, 143.）。ここでは当初予定のフルオレセインベースの色素が不安定であったため、クマリンベースの色素に変更して可塑化 PVC 薄膜を作製し、その応答性を評価した。その結果、従来型のセンサー薄膜に対して約 6 倍高感度な応答を示すことを明らかにした。しかしながら応答時間が予想以上に長かったため、現在、ナノ粒子化の検討を引き続き進めている。
また、イオン選択変色性色素液体の開発ではアニオン、カチオンに応答する色素液体開発に成功した（Analyst,2020, 145, 5430. Sci. Rep., 2020, 10, 16739.）。アニオン応答性色素液体開発では塩化物イオンのみならず、生体中計測が重要なヘパリンに対する応答も検討した。その結果、従来、高分子であるために非常に遅い応答時間しか得ることができなかったヘパリン測定が数十秒から数分で終わるセンサー開発に成功した。この論文は Analyst 誌の表紙にも採択された。カチオン応答性色素液体としてアンモニウムイオン応答性色素液体を検討したが、現在まだ予想したほどの応答性が得られておらず、現在も引き続き検討を続けている。同時に試みたカルシウムイオン選択性色素液体は開発に成功し、高感度デバイスとの組み合わせで従来型デバイスよりも約 78 倍高感度な応答を示すことを初めて見出した。
以上の成果をもとに、今後もマルチセンシングデバイスへの展開を継続して実施する。

キーワード ＦＡ

色素液体

イオン液体

オプティカルセンサー（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -可塑化 PVC 膜

発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ

A lipophilic ionic liquid-based dye for anion optodes: importance of dye lipophilicity andapplication to heparin measurement

著者名 ＧＡ

TatsumiMizuta, 雑誌名 ＧＣ
Shu Takai, Toshiki

雑誌

ページ ＧＦ発行年 ＧＥ

20

20

巻号 ＧＤ

145

論文標題ＧＢ

Highly sensitive optical ion sensor with ionic liquid-based colorimetric membrane/photonic
crystal hybrid structure

著者名 ＧＡ

Daiki
Kawasaki, 雑誌名 ＧＣ
Ryoutarou Oishi,

雑誌5430～5437

Analystページ ＧＦ

16739

発行年 ＧＥ

Scientific Reports
20

論文標題ＧＢ

Enzyme-responsive Fluorescent Ionic Liquid

著者名 ＧＡ

Ryoutarou Oishi, 雑誌名 ＧＣ
TatsumiMizuta,

20

巻号 ＧＤ

10巻号 ＧＤ

36

雑誌

ページ ＧＦ

143～145

発行年 ＧＥ

Analytical Sciences2020

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ

欧文概要 ＥＺIn this proposal, we developed a new material "hydrophobic dye liquid" that liquefied the functional coloring dye
molecule, which was conventionally known to be "solid powder", without dissolving it in a solvent. The purpose was torealize ultra-high contrast and high speed of the doped thin film sensor.
In the development of the color-developing enzyme substrate dye liquid, we succeeded in developing an alkalinephosphatase (ALP) -responsive dye liquid as originally planned (Anal. Sci., 2020, 36, 143.). Here, since the originallyplanned fluorescein-based dye was unstable, a plasticized PVC thin film was prepared by changing to a coumarin-baseddye, and its responsiveness was evaluated. As a result, it was clarified that the response was about 6 times higher than thatof the conventional sensor thin film. However, since the response time was longer than expected, we are currently
continuing to study nanoparticle formation using the developed material.
In the development of ion-selective coloring dye liquids, we succeeded in developing dye liquids that respond to anions
and cations (Analyst, 2020, 145, 5430. Sci. Rep., 2020, 10, 16739.). In the development of anion-responsive dye liquids,
we examined not only chloride ions but also the response to heparin, which is important for in vivo measurement. As aresult, we have succeeded in developing a sensor that can measure heparin in tens of seconds to minutes, which could only
be obtained with a very slow response time before. This work was accepted on the cover of the journal, Analyst. An
ammonium ion-responsive dye liquid was investigated as a cation-responsive dye liquid, however the responsiveness waspoorer than expected so far, and the study is still ongoing. The calcium ion-selective dye liquid was successfully
developed, and it was found for the first time that the response was about 78 times higher than that of the conventional
device when combined with a high-sensitivity device.
Based on the above results, we will continue to develop into multi-sensing devices.

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