分子インプリントキトサン膜被覆光ファイバーをトランスデューサーとして用いた内在性光ファイバー尿酸センサー
An Intrinsic Optical Fiber Uric Acid Sensor Using a Molecularly Imprinted Chitosan Membrane-Coated Optical Fiber as a Transducer
分子インプリントキトサン(MIC)膜で被覆された光ファイバーをトランスデューサーとして用いた内在性光ファイバー尿酸(UA)センサーが開発された。MICは、架橋剤としてグルタルアルデヒド、テンプレート分子としてUAを用いてキトサンを架橋することで調製された。MIC膜を曲げ光ファイバープローブ(BOFP)の表面にコーティングした後、希アンモニア溶液(0.10 M)でテンプレートUA分子を洗い出した。このMIC膜被覆BOFPをサンプル溶液に浸漬し、UA濃度を分析した。サンプル溶液中のUAはMIC膜に選択的に抽出・濃縮され、干渉種は膜への侵入を阻止された。MIC膜に抽出されたUAは、BOFPを通して光ビームを照射し、UA自体の315 nmにおける内在性光吸収信号を検知することで検出された。このセンサーは化学反応を伴わず、サンプル溶液中のUA分析に化学試薬を必要としない。裸のファイバーBOFPと比較して、MIC膜によるUAの抽出はセンサー感度を1.0 × 10^4倍向上させた。検出限界は0.049 μg/mL、線形検量範囲は5.0 μg/mLまで、精度はRSD% = 2.9%であった。尿酸と共存しうる種による干渉は見られなかった。このセンサーは酸型のUAに選択的に応答し、ほとんどの報告されているUA分析法とは異なり、尿酸アニオンには感応しない。実際の尿サンプルを用いた分析結果は、実用的な応用可能性を示している。
- 分子インプリントキトサン(MIC)膜で被覆した曲げ光ファイバープローブ(BOFP)をトランスデューサーとする内在性光ファイバー尿酸センサーが開発された。
- MICは架橋剤グルタルアルデヒドとテンプレート分子UAを用いてキトサンを架橋して調製し、希アンモニア溶液(0.10 M)でテンプレートUA分子を洗い出した。
- MIC膜によるUA抽出でセンサー感度が裸のファイバーBOFP比で1.0 × 10^4倍向上し、検出限界0.049 μg/mL、線形検量範囲5.0 μg/mL、精度RSD% = 2.9%を達成した。
- 検出は化学反応や化学試薬を必要とせず、UA自体の315 nmにおける内在性光吸収信号を検知する方式である。
- 酸型の尿酸に選択的に応答し尿酸アニオンには感応しない特性を持ち、共存しうる種からの干渉は見られず、実際の尿サンプルで実用性を示した。
分子インプリントキトサン(MIC)膜を光ファイバー表面にコーティングするだけで尿酸検出感度を裸ファイバー比1.0×10^4倍に高め、検出限界0.049 μg/mLを達成した点が注目される。試薬不要・化学反応不要で尿酸アニオンではなく酸型UAに選択的に応答する設計は、既存の酵素法・比色法とは異なる差別化要素であり、バイオセンシング向け機能性材料(キトサン系分子インプリント材料)の実用化余地を示す。ただし現段階では尿サンプルでの検証に留まる学術的成果であり、量産性・長期安定性・医療規制対応は未確認。素材・センサーメーカーの事業化動向を注視したい。