ソフト界面で修飾されたプラズモニックチップ上の高感度蛍光バイオセンシング

• Project Area: Molecular Soft-Interface Science
• Project/Area Number: 23106728
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 田和 圭子 独立行政法人産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 主任研究員 (80344109)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2012: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: プラズモニックチップ / PEG / 非特異吸着 / 高感度検出 / 蛍光 / 表面修飾 / サンドイッチアッセイ / 酸化亜鉛

Outline of Annual Research Achievements

プラズモニックチップ(＝金属薄膜でコーティングした波長オーダーの周期構造をもつチップ)を用いた増強蛍光法によるバイオセンシングでは、表面プラズモン共鳴法（ビアコア）と比べ、5桁ほど高感度な抗原抗体反応の検出が可能である。本研究では、さらに高S/N・高感度なマーカー検出を目指し、銀コーティングされたプラズモニックチップに、非特異吸着を抑制し、様々な種類の抗体に対して高密度な抗体修飾が可能なソフト界面を形成し、サンドイッチアッセイによる高感度なマーカー計測を行う。　　　周期構造は石英モールドを用いて光ナノインプリント法により作製し、銀薄膜（膜厚30～40nm）と消光抑制層としてSiO2やZnO薄膜（膜厚20nm）、および銀薄膜との界面には接着層として膜厚1nm以下のCrなどの接着層をrfスパッター法により成膜し、プラズモニックチップとした。サンドイッチアッセイにするために、抗体をシランカップリング剤を用いて結合した。マーカーを炎症性サイトカインの一つであるIL‐6とし、両末端がスクシイミド基（NHS基）であるPEGのクロスリンカーを用いて捕獲抗IL‐6抗体をチップに結合し、BSAをブロッキング剤に、tween20を含むリン酸緩衝液を洗浄溶液をすると、2pg/ｍLまで定量的な計測を実現することができた。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Rapid and sensitive detection of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) with a plasmonic chip (2013)
  • Author(s): K. Tawa*, M. Satoh, K. Uegaki, T. Hara, M. Kojima, H. Aota, Y. Yokota, T. Nakaoki, M. Umetsu, H. Nakazawa, I. Kumagai
  • Journal Title: Japanese journal of applied physics Volume: 52
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sensitive Fluorescence Microscopy of Neurons Cultured on a Plasmonic Chip (2012)
  • Author(s): Chikara Yasui, Keiko Tawa*, Chie Hosokawa, Junji Nishii, Hiroyuki Aota, and Akira Matsumoto
  • Journal Title: Japanese journal of applied physics Volume: 51 Issue: 6S Pages: 06FK10-06FK10
  • DOI: 10.1143/jjap.51.06fk10
  • NAID: 210000140818
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photochemically Induced Crystallization of Proteins Accelerated on Two-Dimensional Gold Gratings (2012)
  • Author(s): Keiko Tawa*, Susumu Haruta, Tetsuo Okutsu, and Junji Nishii
  • Journal Title: Japanese journal of applied physics Volume: 51 Issue: 6S Pages: 06FK09-06FK09
  • DOI: 10.1143/jjap.51.06fk09
  • NAID: 210000140817
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spontaneous Emission Control of CdSe/ZnS Nanoparticle Monolayer in Polymer Nanosheet Waveguide Assembled on a One-Dimensional Silver Grating Surface (2012)
  • Author(s): M. Mitsuishi*, S. Morita, T. Miyashita, K. Tawa, and J. Nishii
  • Journal Title: Langmuir Volume: 28 Issue: 5 Pages: 2313-2317
  • DOI: 10.1021/la2042229
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An application of a plasmonic chip with enhanced fluorescence to a simple biosensor with extended dynamic range (2011)
  • Author(s): Keiko Tawa*, YoshikiYokota, KenjiKintaka, JunjiNishii, TakahikoNakaoki
  • Journal Title: Sensors and Actuators B: Chemical Volume: 157 Issue: 2 Pages: 703-709
  • DOI: 10.1016/j.snb.2011.04.086
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sensitive bioimaging in microfluidic channels on the plasmonic substrate: Application of an enhanced fluorescence based on the reverse coupling mode (2011)
  • Author(s): Keiko Tawa*, Xiaoqiang Cui, Kenji Kintaka, Junji Nishii, Kenichi Morigaki
  • Journal Title: J. Photochem. Photobiol. A: Chem Volume: 221 Issue: 2-3 Pages: 261-267
  • DOI: 10.1016/j.jphotochem.2011.04.012
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Application of a Plasmonic chip to Biosensing and Bioimaging (2012)
  • Author(s): Keiko TAWA
  • Organizer: ANNA-AISTANNA-AIST International Seminar on Applications of Light and International Seminar
  • Place of Presentation: 大阪、千里ライフサイエンスセンター
  • Invited
• [Presentation] Application of a Plasmonic Chip to Biosensor (2012)
  • Author(s): Keiko TAWA
  • Organizer: 6th International Symposium on Nanomedicine. (ISNM2012)
  • Place of Presentation: 島根、くにびきメッセ
  • Invited
• [Presentation] Sensitive Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) with a Plasmonic Chip (2012)
  • Author(s): Tomomi Taga, Keiko Tawa
  • Organizer: Gelsympo2012
  • Place of Presentation: つくば、国際会議場
• [Presentation] Sensitive detection of Interleukin-6 (IL-6) on the plasmonic chip modified with PEG (2012)
  • Author(s): Masahiro Tsuneyasu, Chisato Sasakawa, Naoko Naruishi, Yoshihide Tanaka, Yasukazu Yoshida, Keiko TAWA
  • Organizer: Gelsympo2012
  • Place of Presentation: つくば、国際会議
• [Presentation] Rapid and Sensitive Detection in ELISA system with a Plasmonic Chip (2012)
  • Author(s): Tomomi Taga, Keiko Tawa
  • Organizer: IUMRS-International Conference on Electronic Materials (IUMRS-ICEM 2012)
  • Place of Presentation: 横浜、パシフィコ横浜
• [Presentation] Application of the Plasmonic Chip to the Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay (ELISA) for Sensitive Fluorescence Imaging (2012)
  • Author(s): Tomomi Taga, Keiko Tawa
  • Organizer: JSAP-OSA joint symposia 2012
  • Place of Presentation: 愛媛、愛媛大学
• [Presentation] プラズモニックチップを用いた蛍光イメージング法による生活習慣病マーカーの高感度検出 (2012)
  • Author(s): 常安将央、鳴石奈穂子、田中喜秀、吉田康一、田和圭子
  • Organizer: 高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 横浜、パシフィコ横浜
• [Presentation] 高感度バイオマーカー検出のための酸化亜鉛コーティングプラズモニックチップ表面のビオチン化 (2011)
  • Author(s): 田和圭子、東洋輔、笹川知里、梅津光央、中澤光、熊谷泉
  • Organizer: MRS-J
  • Place of Presentation: 神奈川・横浜市開港記念会館
  • Year and Date: 2011-12-19
• [Presentation] Sensitive Bio-Marker Detection with a Plasmonic Chip (2011)
  • Author(s): 田和圭子
  • Organizer: ISSS-6
  • Place of Presentation: 東京・船堀タワー(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-13
• [Presentation] Bio-Marker Detection with an Enhanced Fluorescence on a Plasmonic Chip (2011)
  • Author(s): 田和圭子
  • Organizer: ICTF-15
  • Place of Presentation: 京都・京都テルサ(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-11
• [Presentation] 表面プラズモン共鳴励起増強蛍光によるバイオセンシング (2011)
  • Author(s): 田和圭子
  • Organizer: 高分子サロン
  • Place of Presentation: 大阪・弥生会館(招待講演)
  • Year and Date: 2011-10-06
• [Presentation] Rapid and Sensitive Detection of Bio-Markers on the Plasmonic Chip (2011)
  • Author(s): 田和圭子
  • Organizer: IUPAC2011国際分析科学会議(ICAS2011)
  • Place of Presentation: 京都・京都国際会館(招待講演)
  • Year and Date: 2011-05-24
• [Book] 「プラズモンナノ材料開発の最前線と応用」（第II編 第７章 格子結合型表面プラズモン励起増強蛍光（GC-SPF）法を用いた生体分子検出） (2013)
  • Author(s): 田和圭子
  • Publisher: シーエムシー出版