| Project/Area Number |
20J13214
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
坂本 優莉 東京農工大学, 大学院生物システム応用科学府, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | グラフェン / マレイミド / チオール含有生体由来分子 / チオール / 反応モニタリング |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、種々の微生物由来物質を低濃度かつ高選択的に定量可能な新奇動作機構を有した高機能化グラフェンセンサを開発する。
既存の細菌検査法の培養法では1～2日以上の工程を要し、培養不要の遺伝子解析法では生菌のみの検出は難しく、両手法とも精密且つ高価な装置を必要とする。そこで、安全な水の供給への貢献が期待できる水質モニタリングへの応用を目指したセンサを開発する。これまでに開発及び検出原理解明を行ってきた水素センサ及びチオール類センサの知見を活かし、腐敗由来およびカビ由来有機分子をターゲットとした新奇動作機構を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は腐敗由来分子を新たなターゲットガスとして分子内電荷反転を検出原理としたセンサの開発及び新奇動作機構を用いたセンシング原理の解明である。今年度は昨年度得られたチオールガス検出の他分子への応用を目指した。まず、目的とする反応を検出できているか確認するにはより小さい密閉空間での検出が有効と考えた。そこで、ガス分子の検出の準備として、溶液センサとして液中でターゲットを検出することを考え、昨年度のチオールガス検出機構を溶液センサに用いて液中のチオール分子の検出を試みた。特に、チオール含有生体由来分子であるグルタチオンをターゲットとした。デバイス作製としては、マレイミド基をグラフェン電界効果トランジスタ（FET）のグラフェンチャネル上にπスタック状に固定化させた。この修飾により、グラフェンの電位が変化し、伝達特性が正方向にシフトした。次に、紫外線照射下で親水基を多く含むグルタチオン（GSH）水溶液を導入した。GSHとの反応によりPMIの水溶性が高まり、比較的弱いπスタックが解除され、PMIがグラフェンから脱離することが確認された。その結果、グラフェンの電位が変化し、伝達特性がマイナス方向へシフトした。このシフトから、グラフェンからのPMIの脱離をFETで検出した。その結果、少なくとも0.1 nM (3.8 pg) のGSHがグラフェンFETで検出された。これらの結果から、これまでのグラフェンFET溶液センサでは用いられたことのない方法での検出を実現し、溶液センサにおける課題であったデバイ長の影響を受けないターゲット分子の検出を実現した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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