| Project/Area Number |
22K18988
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 30:Applied physics and engineering and related fields
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
Saiki Toshiharu 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70261196)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | DNA / アミノ酸 / 表面増強ラマン散乱 / ナノポア / 相変化材料 / 金ナノ粒子 / タンパク分子 |
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| Outline of Research at the Start |
塩基・アミノ酸識別を可能とする光学的一分子シークエンサーや生体分子に対する力学的摂動による機能変調への応用を目指す研究である。水中にて金ナノ粒子二量体空隙に、DNAを捕捉したピコキャビティを形成し、一塩基分解能ラマン計測の再現性とラマン増強度の最大化を図る。さらに、相変化材料を成膜したナノポアに二量体をトラップし、相変化にともなう体積変化によって捕捉DNAへ力学的摂動を与え、理想的なピコキャビティ形成をアシストする。本手法の応用としてタンパク分子のコンフォメーション変化の分光的検出と力学的刺激による機能誘発を試みる。
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| Outline of Final Research Achievements |
Adsorption of base molecules on the surface of gold nanoparticles and protonation of the base at low pH enhanced the dimer formation. Furthermore, single-base resolution using dimer hot spots (picocavities) was demonstrated by single-particle Raman measurements in water using single-base-substituted oligonucleotides. Subsequently, phase-change nanopores were fabricated to mechanistically control the picocavities, and the attraction and trapping of gold nanoparticles in the nanopores was attempted. High efficiency of induction was achieved by electrothermal and electroosmotic flow under an AC electric field.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
生体一分子の捕捉、マニピュレーション、サブナノ分光分析を精密なチューニング機構のもとで実現するためのツール開発を目指した研究である。アダトムがDNA塩基と相互作用しながら相対位置を一方向にシフトする機構を考案できれば、光学的DNAシークエンサーとして完成し、プロテインシークエンサーも現実的となる。細胞内の混雑環境下にてタンパク分子の構造変化の分光的可視化や構造力学的作用と機能発現との相関の解明などに寄与する新たなツールとしての可能性も秘めている。
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