流れの力で電気化学発光を実現~給電不要の新技術、環境モニタリング応用にも期待~

2025-09-09 東京科学大学

東京科学大学の稲木信介教授らの研究チームは、電源装置を使わずに電気化学発光(ECL)を実現する新技術を開発した。従来のECL分析は高感度で医療診断や環境分析に有用だが、外部電源が必須だった。本研究では、樹脂モノリス製多孔質材料を充填した流路を通してアセトニトリルと水の混合溶液を送液し、その際に生じる流動電位を利用してバイポーラ電極を駆動。電極に固定化した発光体(BTD-TPA)と溶液中のアミン化合物の酸化反応を介して電気化学発光を観測した。蒸留水や水道水に含まれる微量アミンも検出可能であり、手押し送液でも発光が確認された。電源不要のECLは従来にない概念で、河川や配水管の流れを利用した有害物質検出など環境モニタリングや水質検査への応用が期待される。成果は Nature Communications に掲載された。

流れの力で電気化学発光を実現~給電不要の新技術、環境モニタリング応用にも期待~

図1.電源装置を用いない無給電電気化学反応に用いる電気化学セルの図(図2の写真にも対応)

<関連情報>

流動溶液中のアミン検出のための流動電位駆動型電気化学発光装置 An electrochemiluminescence device powered by streaming potential for the detection of amines in flowing solution

Rintaro Suzuki,Suguru Iwai,Ryota Kirino,Kosuke Sato,Mariko Konishi,George Hasegawa,Norio Ishizuka,Kimihiro Matsukawa,Kazuo Tanaka,Elena Villani & Shinsuke Inagi
Nature Communications  Published:08 September 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-63548-2

Abstract

The research and implementation of portable and low-cost analytical devices that possess high reproducibility and ease of operation is still a challenging task, and a growing field of importance, within the analytical research. Herein, we report the concept, design and optimization of a microfluidic device based on electrochemiluminescence (ECL) detection that can be potentially operated without electricity for analytical purposes. The device functions exploiting the concept of streaming potential-driven bipolar electrochemistry, where a potential difference, generated from the flow of an electrolyte through a microchannel under the influence of a pressure gradient, is the driving force for redox reactions. To our purpose, we employ such a device to drive the ECL reaction of an organic chromophore deposited onto the electrode surface by simply flowing an electrolytic solution containing a coreactant into the microfluidic system, and we successively apply such device for the detection of amines in water. Our device shows high reproducibility and satisfactory detection limits for tri-n-propylamine, demonstrating an original, and up to now unexplored, concept of energy saving microfluidic systems with integrated ECL detection.

0505化学装置及び設備
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました