development of a biosensor for heavy metal ions based on mercury-responsive transcription factor(MerR) and local plasmon enhanced excitation

• Project/Area Number: 20510117
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Microdevices/Nanodevices
• Research Institution: Kyoto Prefectural University
• Principal Investigator: ISHIDA Akito 京都府立大学, 大学院・生命環境科学研究科, 准教授 (20184525)
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2010: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2009: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2008: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 局在プラズモン / マイクロ流体デバイス / プラズモン増強蛍光 / 重金属耐性遺伝子 / 水銀耐性大腸菌 / スプリット蛍光蛋白 / ナノコーンアレイ / 蛍光蛋白発現 / merR / 花形金銀コロイド / 重金属イオン耐性遺伝子 / 重金属イオン耐性大腸菌 / 蛍光蛋白発現遺伝子 / 金コロイド / ギャップモード形成 / 親水性アミノシラン

Research Abstract

The aim of this study was to develop a protein-based heavy metal sensor for field analysis. Gene constructs consisting of mercury-responsive transcription factor(MerR) and split yellow fluorescent protein or luciferase were prepared. The resulting E-coli and the isolated proteins showed properties of mercury ion sensor, while the sensitivities were not sufficient for practical use. Plasmonic materials such as gold and silver colloids have been employed to enhance the excitation and emission efficiency. Novel protocol for effective preparation and immobilization of flower-like gold-silver hybrid colloids on a glass substrate was established and the plasmonic substrate showed remarkable fluorescence enhancement by visible light excitation. The resulting E coli or isolated protein was immobilized on the plasmonic substrate using a PDMS microfluidics system and tested for a mercury sensor.

Research Products

• [Journal Article] バイオセンシングとプラズモニクス (2011)
  • Author(s): 石田昭人
  • Journal Title: 表面技術 Volume: 62 Pages: 1-6
  • NAID: 10028292593
• [Journal Article] バイオ蛍光分光用ナノ構造化プラズモニック媒体とコロイド吸着ガラス基板 (2011)
  • Author(s): 石田昭人
  • Journal Title: 化学工業 Volume: 62 Pages: 70-73
• [Journal Article] Fluorescence Enhancement Due to Gap Mode of Gold Colloids Immobilized on a Hydrophilic Amino-terminated Glass Substrate (2009)
  • Author(s): Akito Ishida and Keisuke Kumagai
  • Journal Title: Chem. Lett. Pages: 144-145
  • NAID: 10025119142
• [Journal Article] Fluorescence Enhancement Due to Gap Mode of Gold Colloids Immobilized on a Hydrophilic Amino-terminated Glass Substrate (2009)
  • Author(s): Akito ISHIDA, Keisuke KUMAGAI
  • Journal Title: Chem. Lett. 38 Pages: 144-145
  • NAID: 10025119142
  • Peer Reviewed
• [Presentation] AuAg二元合金花形ナノ粒子によるクロロフィル誘導体のプラズモン蛍光増強 (2011)
  • Author(s): 熊谷圭祐、石田昭人
  • Organizer: 日本化学会第
  • Place of Presentation: 神奈川大学
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] AuAg二元合金花形ナノ粒子によるクロロフィル誘導体のプラズモン蛍光増強 (2011)
  • Author(s): 熊谷圭祐, 石田昭人
  • Organizer: 日本化学会第91春季年会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 特異な形態をもつ銀マイクロフレークの蛍光増強特性 (2010)
  • Author(s): 石田昭人
  • Organizer: 日本光学会ナノオプティクス研究グループ第19回討論会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Year and Date: 2010-07-15
• [Presentation] イントロダクトリートーク-最新の分光技術を学んで研究を発展させよう (2010)
  • Author(s): 石田昭人
  • Organizer: 文部科学省戦略的大学連携業第4回連携大学院セミナー京都「先進バイオイメージングと基盤技術」
  • Place of Presentation: 京都府立医科大学
  • Year and Date: 2010-01-08
• [Presentation] 特異な形態をもつ銀マイクロフレークの蛍光増強特性 (2010)
  • Author(s): 石田昭人
  • Organizer: 第19回ナノオプティクス研究討論会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] プラズチン増強走査光電気化学顕微鏡によるポルフィリン-フェロセン二次元傾斜自己組織化単分子膜の研究 (2009)
  • Author(s): 石田昭人
  • Organizer: 第28回固体光化学討論会
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2009-11-21
• [Presentation] 2DコンビナトリアルSAMのプラズモン増強励起分光 (2009)
  • Author(s): 石田昭人
  • Organizer: 第7回プラズモニクスシンボジウム
  • Place of Presentation: 徳島大学
  • Year and Date: 2009-03-07
• [Presentation] 親水性アミノ化ガラス表面におけるプラズモン増強蛍光分光 (2009)
  • Author(s): 石田昭人
  • Organizer: 2009年固体光化学討論会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] プラズモン蛍光増強媒体としての金属コートナノインプリントレプリカと金コロイド吸着基板 (2008)
  • Author(s): 石田昭人
  • Organizer: 第17回ナノオプティクス研究討論会
  • Place of Presentation: つくば
• [Presentation] プラズモン蛍光増強媒体としての金属コートナノインプリントレプリカと金コロイド吸着基板 (2008)
  • Author(s): 石田昭人
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] プラズモン増強電場のバイオフォトニクスへの応用 (2007)
  • Author(s): 石田昭人
  • Organizer: 応用物理学会応用電子物性分科会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] ナノ構造化金属表面におけるプラズモン増強蛍光分析 (2007)
  • Author(s): 石田昭人
  • Organizer: レーザー学会東京支部第18回若手技術者と学生のためのレーザー応用セミナー
  • Place of Presentation: 東京
• [Book] インタラクトーム研究に応えるSPRセンサの最新展開,プラズモン基礎理解の徹底と応用展開 (2011)
  • Author(s): 石田昭人
  • Publisher: 情報機構
• [Book] プラズモン基礎理解の徹底と応用展開～実用化への要求仕様と課題/解決策検討第4章第5節インタラクトーム研究に応えるSPRセンサの最新展開 (2011)
  • Author(s): 石田昭人, 他
  • Total Pages: 360
  • Publisher: 情報機構
• [Book] 生体分子反応計測への応用,プラズモンナノ材料の最新技術 (2009)
  • Author(s): 石田昭人, 山田淳
  • Publisher: シーエムシー出版