鈴木・チッテリオ研究室 - 幅広い医療への応用に向けた新たなセンシング材料と化学センサー開発

慶應義塾大学 理工学部 応用化学科 鈴木・チッテリオ研究室は、新たなセンシング材料と化学センサー開発を中心とした研究に取り組んでいます。
専門とする分析化学だけではなく、有機化学，無機化学，生物化学などの様々な分野を融合した研究から，実用性の高い化学センサー開発を行っています。
「センシング材料研究というのは、小さいものは分子レベル、最近流行のナノ粒子、もう少し大きいポリマー、固まりになっている微粒子状のものなども含めて、具体的にはバイオ系のタンパク質やDNAから、金や他の金属等のナノ粒子、合成する小分子、天然物の微粒子、そういうものもすべて含めたセンシングできる材料を作って、それを分析化学的に化学センサーに応用していくという事です。化学センサーというのは物理センサーと違って、化学物質を測定できるというものです。これは、物理センサーの場合には温度ですとか、光の量ですとか、直接物理量を測るんですが、化学センサーの場合にはいろいろな化学物質を一工夫して測れるようにするということで、新たなセンシング材料ができてきますと、それに見合った化学センサーが作れるということになります。」
鈴木・チッテリオ研究室では、特定の物質と反応することで色変化または発光を示す機能性色素の設計や合成、粒子やポリマーといったナノサイズの機能性材料の開発など、蛍光分子や発光分子を利用したセンシング技術の開発により、これまで測定不可能であった生体の中のイメージングを可能にしてきました。
このようなセンシング材料開発とは別に、紙を使ったセンシングデバイスの研究があります。
「従来の分析の世界ではかなり注目されているマイクロチップ、マイクロ分析デバイスがありますが、それは普通はポリマーかガラス材料でつくっています。それですと、非常に小さな本当に小さなチップでLab on chipと呼ぶ、ひとつのチップの上の研究室、英語でlaboratoryと言われますが、それだけ非常に小さい分析デバイスです。ひとつの問題は、外部装置がたくさん必要です。例えば真空ポンプ、シグナルを検出するための顕微鏡などです。我々はちょっと違うマイクロ流体デバイスを作りたいんです。まずは外部装置、電源を必要ではないもの。そのためにひとつは基盤に紙を使っています。
試薬を印刷するのは前からありましたが、我々が方法を開発したのは、インクジェットプリンターを使って、マイクロ流体構造もつくるデバイスです。そうしますと将来的な大量生産を考えますと、ひとつのデバイス、例えばひとつの紙基板デバイスはひとつのシステムですべて作る事ができます。」
多岐に渡るセンシング技術研究の先に、在宅医療や臨床検査、幅広い医療への応用を見据える鈴木・チッテリオ研究室。
これからも社会のプラスになるシステム開発をモチベーションとして、更なるセンシング技術の研究を進めていきます。
「我々は基礎研究から分子設計をして、あるいはナノ粒子を設計をして、基礎特性を評価し、その後実際の動物実験などに応用していくわけですが、実際に目標にしているのは人間ですから、最後までつまり人間に応用できるところまできちんと仕上げたいという事が課題になっています。」