著者の所属・活動拠点の国は、ルーマニアです。

掲載誌：Talanta

ライセンス: CC BY 4.0　対象: 公開論文　確認元: 論文PDF

抗菌薬の残留を、より簡便に調べるために

研究チームは、抗菌薬の一つであるアンピシリンを、血清や牛乳、水などの中から検出する電気化学センサーを開発しました。薬剤耐性が世界的な課題となるなか、臨床から環境まで、抗菌薬の残留を把握する方法が求められています。従来の精密な分析法を補う、簡便で環境負荷の小さい測定方法を目指した研究です。

着目した材料は、使用済みのコーヒーかすから作るバイオ炭です。研究チームは、これを電極の表面に使い、アンピシリンが電極で酸化される際の電流から濃度を読み取る方法を調べました。標的を捕まえるための特殊な認識層を使わず、直接検出する設計です。

多孔質の炭を使い、低濃度の検出を実現

研究チームは、コーヒーかすを酸素のない条件で加熱して炭にし、さらに水酸化カリウムで処理しました。この処理により微細な孔が発達し、材料の表面積が大きくなったと報告しています。得られた炭を、固定を助ける高分子のポリエチレンイミンとともに、印刷で作った炭素電極の表面に載せました。

改良した電極では、未処理の電極よりもアンピシリンの酸化に伴う電流が大きくなり、反応が起きる電位も低くなりました。濃度と電流の間には0.01～5マイクロモル毎リットルの範囲で直線的な関係が得られました。検出できる濃度の目安となる検出限界は3.3ナノモル毎リットル、濃度を定量できる下限は10ナノモル毎リットルと報告されています。

血清・牛乳・水で確かめた性能と位置づけ

著者らは、人工血清と患者由来の血清、市販の低脂肪牛乳と未加工の全乳、湖水、水道水を使って性能を検証しました。既知量のアンピシリンを加えて測定する試験で、加えた量に対して測定で回収された割合は88.50～111.35％でした。また、ほかの抗菌薬や血清・牛乳に含まれる代表的な成分が共存する条件でも、選択性を示したと報告しています。これは、試料中にもともと存在した残留量を調査した結果ではなく、検出法の性能を確かめた結果です。

環境負荷に関する分析法の評価指標では、このセンサーは0.75、比較対象とした液体クロマトグラフィー・タンデム質量分析法は0.43でした。一方、繰り返し測定すると信号が大きく低下するため、著者らはセンサーを使い捨てで用いる設計と位置づけています。

この研究が示したのは、廃棄されるコーヒーかす由来の材料を、複雑な試料中の抗菌薬を測る電極に活用できることです。著者らは、精密な確認分析に置き換わるものではなく、それを補う簡便なスクリーニング・定量手段として提案しています。

原著論文の著者・所属：Diana-Gabriela Macovei（Analytical Chemistry Department, Faculty of Pharmacy, "Iuliu Haţieganu" University of Medicine and Pharmacy, 4 Pasteur Street, Cluj-Napoca, 400349, Romania）、Mihaela Tertis（Analytical Chemistry Department, Faculty of Pharmacy, "Iuliu Haţieganu" University of Medicine and Pharmacy, 4 Pasteur Street, Cluj-Napoca, 400349, Romania. Electronic address: [email protected]）、Ancuța Balla（National Institute for Research and Development of Isotopic and Molecular Technologies, 67-103 Donat, Cluj-Napoca, 400293, Romania）、Irina Kacsó（National Institute for Research and Development of Isotopic and Molecular Technologies, 67-103 Donat, Cluj-Napoca, 400293, Romania）、Cristian Leoştean（National Institute for Research and Development of Isotopic and Molecular Technologies, 67-103 Donat, Cluj-Napoca, 400293, Romania）、Septimiu Tripon（National Institute for Research and Development of Isotopic and Molecular Technologies, 67-103 Donat, Cluj-Napoca, 400293, Romania）、Maria Suciu（National Institute for Research and Development of Isotopic and Molecular Technologies, 67-103 Donat, Cluj-Napoca, 400293, Romania）、Răzvan M. Cherecheş（HIVE Health Innovation Center, Babeş-Bolyai University, Cluj-Napoca, Romania）、Cecilia Cristea（Analytical Chemistry Department, Faculty of Pharmacy, "Iuliu Haţieganu" University of Medicine and Pharmacy, 4 Pasteur Street, Cluj-Napoca, 400349, Romania. Electronic address: [email protected]）、Radu Oprean（Analytical Chemistry Department, Faculty of Pharmacy, "Iuliu Haţieganu" University of Medicine and Pharmacy, 4 Pasteur Street, Cluj-Napoca, 400349, Romania）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Diana-Gabriela Macovei, Mihaela Tertis, Ancuța Balla, et al. Towards green monitoring of antibiotics: a direct biochar-based electrochemical sensor for ampicillin detection in biomedical and environmental matrices. Talanta 2026-09-15. DOI: 10.1016/j.talanta.2026.130619. 原著ライセンス：CC BY.