火原研究室 東北大学多元物質科学研究所 ナノ・マイクロ計測化学研究分野

menu

Publications

原著論文 Original Papers

    2024

  • Kinetic description of water transport during spontaneous emulsification induced by Span 80
    Mao Fukuyama, Tomoko Mizuguchi, Piangrawee Santivongskul, Yuri Ono, Motohiro Kasuya, Arinori Inagawa,Akihide Hibara
    Nanoscale ,16 4056-4062(2024). DOI:10.1039/d3nr06121c

    • 2023

    • Microfluidic Approach for the Detection of Uric Acid through the Electrical Measurement of Atomically Thin MoS2 Field-Effect Transistor
      Md Nasiruddin, Hiroki Waizumi, Tsuyoshi Takaoka, Zhipeng Wang, Yasuyuki Sainoo, Muhammad Shamim Al Mamun, Atsushi Ando, MAO FUKUYAMA, Akihide Hibara, Tadahiro Komeda
      The Analyst, accepted (2023). DOI:10.1021/acs.langmuir.3c00723
    • Nanoparticle Assembly at the Water–Oil Interface Induced by Spontaneous Emulsification for Microdroplet Immunoassay
      Mao Fukuyama, Kotone Kubota, Akihide Hibara
      Langmuir Volume 39, 22, 7884-7890 (2023). DOI:10.1021/acs.langmuir.3c00723
    • Detection of fibril nucleation in micrometer-sized protein condensates and suppression of Sup35NM fibril nucleation by liquid-liquid phase separation
      Fukuyama, Mao, Nishinami, Suguru, Maruyama, Yoko, Ozawa, Taiki, Tomita, Shunsuke, Ohhashi, Yumiko, Kasuya, Motohiro, Gen, Masao, Chatani, Eri, Shiraki, Kentaro, Hibara, Akihide
      Analytical Chemistry Volume 95, 26, 9855–9862 (2023). DOI:10.1021/acs.analchem.3c00766
    • Sensitive and simple multi-ion detection using organic nanocrystal enrichment in paper analytical devices
      Grasianto, Mao Fukuyama, Motohiro Kasuya, Derrick M. Mott, Yoshitaka Koseki, Hitoshi Kasai, Akihide Hibara
      Analytica Chimica Acta 1273 341451-341451 (2023). DOI:10.1021/acs.analchem.3c00766

      • 2022

    • Non-competitive fluorescence polarization immunosensing for CD9 detection using a peptide as a tracer.
      Kazuki Takahashi, Shunsuke Chida, Thanawat Suwatthanarak, Mikiko Iida, Min Zhang, Mao Fukuyama, Masatoshi Maeki, Akihiko Ishida, Hirofumi Tani, Takao Yasui, Yoshinobu Baba, Akihide Hibara, Mina Okochi, Manabu Tokeshi
      Lab on a chipVolume 22, 16, 2971-2977 (2022). DOI:10.1039/D2LC00224H

      • 2021

    • Geometrical pH mapping of Microfluids by principal-component-analysis-based xyz-spectrum conversion method
      Arinori Inagawa,Kana Saito,Mao Fukuyama,Munenori Numata,Nobuo Uehara
      Analytica Chimica Acta, Volume 1182, 16 October 2021, 338952. DOI:10.1016/j.aca.2021.338952
    • Facile and rapid detection of SARS-CoV-2 antibody based on a noncompetitive fluorescence polarization immunoassay in human serum samples
      Keine Nishiyama,Kazuki Takahashi,Mao Fukuyama,Motohiro Kasuya,Ayuko Imai,Takumi Usukura,Nako　Maishi,Masatoshi Maekie,Akihiko Ishida,Hirofumi Tani,Kyoko Hida,Koji Shigemura,Akihide Hibara,Manabu Tokeshi
      Biosensors and Bioelectronics, 190,(2021), 113414. DOI:10.1016/j.bios.2021.113414

      北海道大学・Tianma Japamとの共同で研究している、ポータブル装置を用いた蛍光偏光イムノアッセイを新型コロナウィルス(COVID-19)の抗体検出に応用した研究成果です。従来の抗体検査キットではできなかった、人血清中の新型コロナウィルス抗体の定量的評価が本手法により可能であることを実証しました．本技術により、迅速なCOVID-19の診断が可能となり、またワクチン接種後の免疫反応の定量的評価など、ワクチンや治療法開発のために重要な役割を果たすことが期待されます。プレスリリース(多元研、東北大)

    • Organic Nanocrystal Enrichment in Paper Microfluidic Analysis
      Grasianto, Mao Fukuyama, Derrick M. Mott, Yoshitaka Koseki, Hitoshi Kasai, Akihide Hibara
      Sensors and Actuators B: Chemical, 333(1) 129548 (2021). DOI:10.1016/j.snb.2021.129548

      東北大学多元物質科学研究所笠井教授らと共同で研究し、分析試薬をナノ結晶化して濾紙上に集積化しました。ここに試料水を滴下するとFe2+イオンが濃縮し、選択的に発色する現象を見いだしました。従来の紙分析デバイスより高感度な方法であり、検出限界は2.4 ppbでした。河川水分析に応用し、10 ppb以下のFe2+イオンの定量に成功しました。

    • Controlling Water Transport Between Micelles and Aqueous Microdroplets during Sample Enrichment
      Mao Fukuyama, Lin Zhou, Tetsuo Okada, Kristina V, Simonova, Mikhail Proskurnin, Akihide Hibara
      Analytica Chimica Acta, 1149(1) 338212 (2021). DOI:10.1016/j.aca.2021.338212

      東京工業大学岡田哲男教授、モスクワ大学Proskurnin教授らとの共同研究の成果です。マイクロ水滴を用いた微量分析技術は近年急速に発展しています。しかし、マイクロ水滴内包物の濃縮はいまだ困難です。本研究では、マイクロ水滴-逆ミセル間の水輸送を利用した、濃縮操作法について報告しました。逆ミセル中の水の水和を調節することで、濃縮倍率の制御が可能になりました。

    • Transport of Oligopeptide from Aqueous Phase to Span 80 Reverse Micelles in Microdroplet Array
      Mao Fukuyama, Makoto Suto, Akihide Hibara
      Analytical Sciences , 37(5) 753-758(2021).DOI:analsci.20SCP18
    • Non-Competitive Fluorescence Polarization Immunoassay for Detection of H5 Avian Influenza Virus Using a Portable Analyzer
      Keine Nishiyama, Yohei Takeda, Kazuki Takahashi, Mao Fukuyama, Masatoshi Maeki, Akihiko Ishida, Hirofumi Tani, Koji Shigemura, Akihide Hibara, Haruko Ogawa, Manabu Tokeshi
      Analytical and Bioanalytical Chemistry , 413(2021)4619–4623.DOI:10.1007/s00216-021-03193-y

      東北大学と北海道大学・帯広畜産大学・Tianma Japamの研究グループで研究している非競合の蛍光偏光イムノアッセイとポータブルFPIA装置の応用に関する研究成果です。H5型鳥インフルエンザウイルスの検出を実証しました。今後、様々なウイルス感染症において、オンサイトでのウイルス検出に応用できると期待されます。

    • Microfluidic tank assisted nicotine sensing property of field effect transistor composed of an atomically thin MoS2 channel
      Muhammad Shamim Al Mamun, Yudai Tanaka, Hiroki Waizumi, Tsuyoshi Takaoka, Zhipeng Wang, Md Iftekharul Alam, Atsushi Ando, Mao Fukuyama, Akihide Hibarab and Tadahiro Komeda
      Phys. Chem. Chem. Phys. 22 (2020) 27724–27731. DOI:10.1039/D0CP05710J
    • One-step non-competitive fluorescence polarization immunoassay based on a Fab fragment for C-reactive protein quantification
      Keine Nishiyama, Mao Fukuyama, Masatoshi Maeki, Akihiko Ishida, Hirofumi Tani, Akihide Hibara and Manabu Tokeshi
      Sensors and Actuators B: Chemical, 326(1) 128982 (2021). DOI:10.1016/j.snb.2020.128982

      東北大学と北海道大学の研究グループで研究している非競合の蛍光偏向イムノアッセイ（FPIA)の適用範囲を大きく拡大しました。前報でのVHH抗体を用いた原理実証と応用に加え、より汎用的なFab抗体を用いた方法を実証・応用しました。本手法を用いて、血清中のC-reactive proteinが約10分で定量できました

    2020

    • Non-Competitive Fluorescence Polarization Immunoassay for Protein Determination,
      Mao Fukuyama, Ayano Nakamura, Keine Nishiyama, Imai Ayuko, Manabu Tokeshi, Koji Shigemura and Akihide Hibara
      Analytical Chemistry, 92(21) 14393-14397 (2020). DOI: 10.1021/acs.analchem.0c02300

      VHH抗体を用いた非競合の蛍光偏向イムノアッセイ（FPIA）により、従来の蛍光偏向イムノアッセイでは難しかった生体高分子の定量が可能になりました。本手法により、ポータブルFPIA装置を用いて血清中のIgG抗体が30分以内に定量できるようになりました。

    • Dynamic behavior analysis of ion transport through a bilayer lipid membrane by an electrochemical method combined with fluorometry, Terumasa Omatsu,
      Kisho Hori, Yasuhiro Naka,Megumi Shimazaki, Kazushige Sakai, Koji Murakami, Kohji Maeda, Mao Fukuyama and Yumi Yoshida,
      Analyst,2020,145, 3839-3845 .DOI:10.1039/D0AN00222D

      リン脂質二重膜の物質透過は薬剤輸送を考える上で重要です。本論文では、蛍光顕微観察と電気化学測定を組み合わせることで、カチオン・アニオンそれぞれの膜透過速度を測定する手法を提案・実証しました。

    -2019

    • “Spherical spontaneous capillary-wave resonance on optically trapped aerosol droplet”
      T. Endo, K. Ishikawa, M. Fukuyama, M. Uraoka, S. Ishizaka and A. Hibara,
      The Journal of Physical Chemistry C,122,36,20684-20690(2018).
       10.1021/acs.jpcc.8b03784

      準弾性レーザー散乱法（QELS法）は、二相自由界面（気液・液液界面）に存在する表面張力波によるレーザー光散乱周波数シフト計測に基づき、表面張力をリモートに計測する手法です。当研究グループでは、空間的に制限された界面において表面張力波が自発的に共鳴する現象を見いだし、それを利用する共鳴QELS法を提案実証してきました。本論文では、光トラップしたマイクロメートルサイズのエアロゾル水滴1滴の表面張力測定に成功しました。

    • “Dynamic wettability of polyethylene glycol-modified poly(dimethylsiloxane) surfaces in an aqueous/organic two-phase system”
      M. Fukuyama, M. Tokeshi, M.A. Proskurnin, A. Hibara
      Lab on a Chip, 18, 356-361 (2018) . 10.1039/C7LC01121K

      マイクロ流体デバイス中の油中水滴は、分析試薬や細胞など様々なものを閉込め、ピコリットルサイズの実験場として注目されています。我々の研究グループでは、マイクロ流路中のマイクロアレイから油中水滴を生成する手法とその応用について研究してきました。本研究では、水滴作成時に問題となるPDMS製流路壁面へのタンパク質吸着を押さえ水滴生成を成功させるため、デバイスの基材であるPDMSにポリエチレングリコール（PEG）含有物質を添加しました。この材料は、触れている溶媒により接触角が変化する「溶媒応答性表面」であることを確認しました。タンパク質存在下でも水滴生成ができること、細胞を水滴に閉じ込めることができることを実証しました。

    • “Zeta potential determination with a microchannel fabricated in solidified solvents”
      A. Inagawa, M. Fukuyama, A. Hibara, M. Harada and T. Okada,
      Journal of Colloid and Interface Science, 532, 231-235 (2018).
      https://doi.org/10.1016/j.jcis.2018.07.137
    • “Kinetic Switching of the Concentration/Separation Behavior of Microdroplets”
      M. Fukuyama, A. Hibara, Y. Yoshida, K. Maeda
      Analytical Chemistry, 89 (17) 9279–9283 (2017).
      10.1021/acs.analchem.7b02062
    • “Microfluidic selective concentration of microdroplet contents by spontaneous emulsification”
      M. Fukuyama and A. Hibara,
      Analytical Chemistry 2015, 87, 3562-3565.
      10.1021/acs.analchem.5b00155
    • “Microfluidic protein crystallisation controlled using spontaneous emulsification”
      M. Fukuyama, A. Akiyama, M. Harada, T. Okada and A. Hibara,
      Analytical Methods 2015, 7, 7128-7131.
      10.1039/c5ay00578g
    • “Measurement of vibrational spectrum of liquid using monochromated scanning transmission electron microscopy-electron energy loss spectroscopy”
      T. Miyata, M. Fukuyama, A. Hibara, E. Okunishi, M. Mukai and T. Mizoguchi,
      Microscopy 2014, 63, 377-382.
      10.1093/jmicro/dfu023
    • “Time-resolved electrochemical measurement device for microscopic liquid interfaces during droplet formation”
      M. Fukuyama, Y. Yoshida, J. C. T. Eijkel, A. van den Berg and A. Hibara,
      Microfluidics and Nanofluidics 2013, 14, 943-950.
      10.1007/s10404-012-1101-9
    • “Release of encapsulated content in microdroplets”
      M. Fukuyama and A. Hibara,
      Analytical Sciences 2011, 27, 671-672.
      10.2116/analsci.27.671

    解説・総説 Reviews

    • “Aerosol Droplet Surface Measurement Methods”
      Derrick M. Mott, Mao Fukuyama, Akihide Hibara
      Analytical Sciences, accepted.
      10.2116/analsci.20SAR01
    • “Interfacial phenomena and fluid control in micro/nanofluidics”
      A. Hibara, M. Fukuyama, M. Chung, C. Priest and M. A. Proskurnin,
      Analytical Sciences, 32(1), 11-21 (2016).
      10.2116/analsci.32.11
    • “自然乳化を利用したマイクロ水滴内包物の選択的濃縮法”
      福山真央，火原彰秀
      分析化学, 65(2), 57-64 (2016).
      10.2116/bunsekikagaku.65.57
    • “マイクロ液滴操作と分析”
      福山真央，火原彰秀
      ぶんせき, 2015(1), 8-12（2015）.
      link
    • “微小体積を活用する化学研究”
      福山真央，火原彰秀
      化学と工業, 67(2),509（2014）.
      link
    • “マイクロ液滴生成過程の電気化学解析”
      福山 真央, 吉田 裕美, Jan C.T. Eijkel, Albert van den Berg, 火原 彰秀
      ポーラログラフィー, 59(1), 13-19 (2013) .
      doi 10.5189/revpolarography.59.13

    著書 Books

    • 相分離生物学の全貌 （白木賢太郎編）
      福山真央、火原彰秀（共著）東京化学同人　2020年

    雑文 Miscellaneous

    pagetop