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表面増強ラマン分光を用いた次世代DNAシーケンシング基盤技術

研究課題

研究課題/領域番号 18H01847
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分28050:ナノマイクロシステム関連
研究機関神戸大学

研究代表者

菅野 公二  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (20372568)

研究分担者 磯野 吉正  神戸大学, 工学研究科, 教授 (20257819)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
キーワード表面増強ラマン分光法 / 1分子計測 / 金ナノ粒子 / プラズモニクス / セルフアセンブル / 表面増強ラマン分光 / DNAシーケンシング
研究成果の概要

本研究では,金ナノ粒子二量体を用いた表面増強ラマン分光(SERS:surface-enhanced Raman spectroscopy)によるDNAオリゴマーの検出と1塩基同定について報告した。二量体構造は,ナノトレンチを用いたセルフアセンブルプロセスにより作製された。1つのアデンン(その他シトシン)を有する8鎖長DNAオリゴマーに由来するラマンスペクトルが得られ,単一の金ナノ粒子二量体からは単一のDNAオリゴマーのみが検出されると考えられるため,単一のアデニンを検出したと考えられる。また,シトシンピークのないアデニンピークのみが観察され,単一DNA塩基の空間分解能の可能性が示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

表面増強ラマン分光(SERS:Surface Enhanced Raman Spectroscopy)の高い分子構造同定能力と高い感度を利用した新規なDNAシーケンシングのために,1塩基検出が可能なSERS計測技術を構築した。これによりSERSにおけるナノギャップの光電磁場増強効果の理解が進めるとともに,DNA計測のための基盤技術を構築した。この技術はDNAシーケンシングへ期待できるとともに様々な1分子計測基盤技術としての波及効果をもたらす。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Seoul National University(韓国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Seoul National University(韓国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic electrical measurement of biomolecule behavior via plasmonically-excited nanogap fabricated by electromigration2021

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Morita, Takayuki Sumitomo, Akio Uesugi, Koji Sugano, Yoshitada Isono
    • 雑誌名

      Nano Express

      巻: 2 号: 1 ページ: 010032-010032

    • DOI

      10.1088/2632-959x/abe9c0

    • NAID

      120007097074

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Si薄膜被覆金ナノグレーティング構造の近赤外域光吸収スペクトル偏光依存性2020

    • 著者名/発表者名
      新居直之,上杉晃生,菅野公二,磯野吉正
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E(センサ・マイクロマシン部門誌)

      巻: 140 号: 4 ページ: 72-78

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.140.72

    • NAID

      130007825102

    • ISSN
      1341-8939, 1347-5525
    • 年月日
      2020-04-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection of wavelength shift of near-infrared laser using mechanical microresonator-based sensor with Si-covered gold nanorods as optical absorber2020

    • 著者名/発表者名
      Koji Sugano, Yuki Tanaka, Akio Uesugi, Etsuo Maeda, Reo Kometani, Yoshitada Isono
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators A: Physical

      巻: 315 ページ: 112337-112337

    • DOI

      10.1016/j.sna.2020.112337

    • NAID

      120006993689

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wavelength-dependent near-infrared microbolometer for short-wavelength infrared light with gold nanowire grating optical absorber2020

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Tsubota, Akio Uesugi, Koji Sugano, Yoshitada Isono
    • 雑誌名

      Microsystem Technologies

      巻: 27 号: 3 ページ: 997-1005

    • DOI

      10.1007/s00542-020-05004-3

    • NAID

      120007002612

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of clamped beam pattern on resonant frequency shift of microresonator under near-infrared laser irradiation2020

    • 著者名/発表者名
      Kohei Takegami, Kota Nakafuji, Naoyuki Arai, Akio Uesugi, Koji Sugano, and Yoshitada Isono
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SI ページ: SIII04-SIII04

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab8412

    • NAID

      120006877473

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strain engineering of core-shell silicon carbide nanowires for mechanical and piezoresistive characterizations2019

    • 著者名/発表者名
      Shinya Nakata, Akio Uesugi , Koji Sugano, Francesca Rossi, Giancarlo Salviati, Alois Lugstein and Yoshitada Isono
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 30 号: 26 ページ: 265702-265702

    • DOI

      10.1088/1361-6528/ab0d5d

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Electrical and Optical Characterization of Nanogap Electrodes with an Assembled Gold Nanoparticle Chain2020

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Sumitomo, Akihiro Morita, Akio Uesugi, Koji Sugano and Yoshitada Isono
    • 学会等名
      33rd International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 金ナノ粒子二量体を用いたナノギャップ電極の作製とその電気的・光学的評価2020

    • 著者名/発表者名
      住友 孝行, 森田 明宏, 上杉 晃生, 菅野 公二, 磯野 吉正
    • 学会等名
      第37回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Manipulation of Biomolecules Into Nanogap by Plasmonic Optical Excitation for Highly Sensitive Biosensing2019

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Morita, Akio Uesugi, Koji Sugano, and Yoshitada Isono
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SERS Detection of a Single Nucleobase in a DNA Oligomer Using a Gold Nanoparticle Dimer2019

    • 著者名/発表者名
      Koji Sugano, Katsunari Maruoka, Akio Uesugi, and Yoshitada Isono
    • 学会等名
      The 20th International Conference onSolid-State Sensors, Actuators and Microsystems
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Gold Nanoparticle Diameter on Raman Intensity of DNA Oligomers toward Single Nucleobase Detection2019

    • 著者名/発表者名
      Kenji Murotani, Katsunari Maruoka, Akio Uesugi, Koji Sugano, Yoshitada Isono
    • 学会等名
      32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface-Enhanced Raman Spectroscopy of DNA with Single-Molecule Sensitivity Using Gold Nanoparticle Dimer2019

    • 著者名/発表者名
      Koji Sugano
    • 学会等名
      The 19th IEEE International Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single-molecule Surface Enhanced Raman Spectroscopy Using Gold Nanoparticle Dimer2019

    • 著者名/発表者名
      Koji Sugano
    • 学会等名
      2019 International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics (IEEE OMN 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 金ナノ粒子二量体表面増強ラマン分光によるDNAオリゴマーの1塩基検出2019

    • 著者名/発表者名
      金谷恭臣,丸岡克成,森田明宏,上杉晃生,菅野公二,磯野吉正
    • 学会等名
      第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 光励起ナノギャップ電極を用いたDNA オリゴマーの光トラップおよび1分子検出2019

    • 著者名/発表者名
      森田明宏,上杉晃生,菅野公二,磯野吉正
    • 学会等名
      第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Surface-Enhanced Raman Spectroscopy of DNA Bases Using Gold Nanoparticle Dimer Array2018

    • 著者名/発表者名
      Katsunari Maruoka, Kohei Ikegami, Akio Uesugi, Koji Sugano, Yoshitada Isono
    • 学会等名
      31st International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Si薄膜被覆金ナノグレーティング構造の近赤外域光吸収スペクトル偏光依存性2018

    • 著者名/発表者名
      新居直之, 上杉晃生, 菅野公二, 磯野吉正
    • 学会等名
      第34回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] http://www.research.kobe-u.ac.jp/eng-isonolab/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.research.kobe-u.ac.jp/eng-isonolab/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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