| Project/Area Number |
20J23726
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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 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University (2022)
Osaka Prefecture University (2020-2021) |
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Principal Investigator |
川崎 大輝 大阪公立大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | プラズモニクス / ナノフォトニクス / バイオセンサ / 光センサ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、単分子DNA塩基情報リアルタイム・非標識解析のための高感度オプティカルセンサの開発とエピゲノム情報解析への展開を目的とする。そのためには、極めて高い空間分解能・感度・S/N(Signal to Noise)比を有する光学センサ素子の開発が必要である。そこで、センサ素子として、高Q値を示すフォトニック結晶ナノ共振器(PCN)と高い空間分解能・感度を示す金ナノ構造(AuNP)のハイブリッド構造を作製する。ハイブリッド構造最適化と光学測定系の設計により、上記の要件を満たすオプティカルセンサの開発を達成し、さらに、エピゲノム情報解析として、単分子でのメチル化DNAの詳細な解析を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、フォトニック結晶スラブ(PCS)金ナノ粒子(AuNP)ハイブリッドセンサによる極微量DNAメチル化解析の検討を行った。まず、これまでに検討を行ってきたハイブリッドセンサの局所増強場を利用した表面増強ラマン分光によるDNAメチル化解析を実施した。昨年度に構築したハイブリッドセンサに適応できるラマン分光系を利用して、極微量(~ 100分子)DNAのラマン検出を検討した。センサ構造とラマン分光系の改良を行いつつ、DNAのラマン検出を試みたが、検出・解析できる信号強度が得られなかった。これは、ラマン励起できる基板PCS表面積に対して、PCS上に担持されるAuNR表面積が非常に小さく、さらに、AuNR上に固定されるDNA分子数が少ないために、十分な信号対ノイズ比が得られないことに起因するものである。そこで、ラマン励起できる表面全域にDNA分子を固定できる代替案として、フォトニック結晶上に金薄膜を堆積させたプラズモニック結晶の利用を着想した。まず、ラマン分光に適応できるプラズモニック結晶構造を計算と実測により評価・決定した。続いて、これまでの研究と同様、非標識でのDNA検出能を評価し、1 nMのDNA検出を達成した。続いて、同様にラマン分光によるDNA検出を試みたところ、1μMのDNAのラマン信号を検出できた。さらに、DNAのメチル化・非メチル化の識別を達成した。今後は、プラズモニック結晶の構造最適化と適応できるラマン分光系の改良により、より低分子数のDNAメチル化の識別が期待できる。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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