ナノ構造体の特性を基盤としたナノ界面科学の構築

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09J09617
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 安井 隆雄 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
• Keywords: ナノウォール構造体 / DNA無標識検出

Research Abstract

本年度は、昨年度に引き続き、ナノ構造体を利用した無標識検出を行うためのシステムの開発を継続して行った。無標識検出を行うためのナノ構造体は石英基板上に作製した。微小流路(幅25μm)内部に、幅600nm、高さ2.7μmのナノ構造体(ナノウォール)を200nm間隔にてパーティションのように流路と平行に作製した。光源には、波長532nmのレーザー光を用いた。入射レーザー光をチョッパーによって周期的に変調し、対物レンズを通して集光した。変調・集光したレーザーをナノウォール構造体に垂直に入射すると、レーザー光がナノウォールによって回折されることを確認した。この回折光をフォトダイオードにより検出し、この信号をロックインアンプに取り込み周波数分離・増幅を行った。光の強度変化を効率良く検出するために、フォトダイオードの前に直径100μmのピンホールを設置した。生体分子であるDNA分子を電気泳動によってナノウォール領域に泳動し、ナノウォール構造体を通過する際の回折光の強度変化の測定により無標識検出を行った。DNAの長さに応じて、信号強度が線形に増加することが明らかとなり、DNAの塩基対数と信号強度の間に直線の検量線を得ることに成功した。同様にして、200bp DNAの濃度を10ng/μLから300ng/μLまで変化させ、無標識検出が可能なDNA濃度の検討を行ったところ、用いた濃度範囲において濃度が大きくなるにつれて信号強度が線形に増加することがわかった。これにより、濃度と信号強度の間に直線の検量線を描くことに成功した。

Research Products

• [Journal Article] Confocai microscopic evaluation of mixing performance for three-dimensional microfluidic mixer (2012)
  • Author(s): Yasui, T., Omoto, Y., Osato, K., Kaji, N., Suzuki, N., Naito, T., Okamoto, Y., Tokeshi, M., Shamoto, E., Baba, Y.
  • Journal Title: Analytical Sciences Volume: 28 Pages: 57-59
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microfluidic baker' s transformation device for three-dimensional rapidmixing (2011)
  • Author(s): Yasui, T., Omoto, Y., Osato, K., Kaji, N., Suzuki, N., Naito, T., Watanabe, M., Okamoto, Y., Tokeshi, M., Shamoto, E., Baba, Y.
  • Journal Title: Lab on a chip Volume: 11 Pages: 3356-60
  • DOI: 10.1039/c1lc20342h
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ナノ構造体による回折現象を利用した無標識検出法 (2011)
  • Author(s): 安井隆雄, 加地範匡, 岡本行広, 渡慶次学, 堀池靖浩, 馬場嘉信
  • Journal Title: 化学とマイクロ・ナノシステム研究会誌 Volume: 10 Pages: 22-23
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of low viscosity polymer solutions for microchip electrophoresis of non-denatured proteins on plastic chips (2011)
  • Author(s): Yasui, T., Mohamadi, M.R., Kaji, N., Okamoto, Y., Tokeshi, M., Baba, Y.
  • Journal Title: Biomicrofluidics Volume: 5 Pages: 044114-9
  • DOI: 10.1063/1.3668233
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electroosmotic flow in microchannels with nanostructures (2011)
  • Author(s): Yasui, T., Kaji, N., Mohamadi, M.R., Okamoto, Y., Tokeshi, M., Horiike, Y., Baba, Y.
  • Journal Title: ACS nano Volume: 5 Pages: 7775-80
  • DOI: 10.1021/nn2030379
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DNA separation in nanowall array chips (2011)
  • Author(s): Yasui, T., Kaji, N., Ogawa, R., Hashioka, S., Tokeshi, M., Horiike, Y., Baba, Y.
  • Journal Title: Analytical Chemistry Volume: 83 Pages: 6635-40
  • DOI: 10.1021/ac201184t
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ナノ構造体による回折現象を用いたDNA無標識検出法 (2012)
  • Author(s): 安井隆雄, 小川謙亮, 加地範匡, 岡本行広, 渡慶次学, 堀池靖浩, 馬場嘉信
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会(2012)
  • Place of Presentation: 神奈川県、慶応義塾大学
  • Year and Date: 2012-03-28
• [Presentation] Nanowall Array Structures for Label-free Detection of DNA Molecules (2012)
  • Author(s): T.Yasui, K.Ogawa, N.Kaji, Y.Okamoto, M.Tokeshi, Y.Horiike, Y.Baba
  • Organizer: International Symposium on Innovative Nanobiodevices (ISIN) 2012
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan
  • Year and Date: 2012-03-21
• [Presentation] Label-free biomolecule detection in nanowall arrays (2011)
  • Author(s): T.Yasui, N.Kaji, Y.Okamoto, M.Tokeshi, Y.Horiike, Y.Baba
  • Organizer: 2011 MRS Fall Meeting
  • Place of Presentation: Boston, USA
  • Year and Date: 2011-11-27
• [Presentation] NANOWALL ARRAY CHIPS FOR DMA SEPARATION (2011)
  • Author(s): T.Yasui, N.Kaji, R.Ogawa, S.Hashioka, M.Tokeshi, Y.Horiike, Y.Baba
  • Organizer: The 15th international conference on miniaturized systems for chemistry and life sciences (uTAS2011)
  • Place of Presentation: Seattle, USA
  • Year and Date: 2011-10-03
• [Presentation] LABEL-FREE DEIECTION OF DNA USING DIFFRACTED LASER IN NANOWALL ARRAY STR (2011)
  • Author(s): T.Yasui, N.Kaji, Y.Okamoto, M.Tokeshi, Y.Horiike, Y.Baba
  • Organizer: The 15th international conference on miniaturized systems for chemistry and life sciences (uTAS2011)
  • Place of Presentation: Seattle, USA
  • Year and Date: 2011-10-03
• [Presentation] Label-free detection of DNA molecules in nanowall arrays (2011)
  • Author(s): T.Yasui, N.Kaji, Y.Okamoto, M.Tokeshi Y.Horiike, Y.Baba
  • Organizer: JAIMA Discussion on Analytical Science and Technology 2011
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2011-09-08
• [Presentation] ナノ構造体を用いた無標識検出 (2011)
  • Author(s): 安井隆雄, 加地範匡, 岡本行広, 渡慶次学, 堀池靖浩, 馬場嘉信
  • Organizer: 平成23年度電気学会センサ・マイクロマシン部門総合研究会
  • Place of Presentation: 神奈川県、東京工業大学
  • Year and Date: 2011-06-30
• [Presentation] ナノ構造体による回折現象を利用した無標識検出法 (2011)
  • Author(s): 安井隆雄, 加地範匡, 岡本行広, 渡慶次学, 堀池靖浩, 馬場嘉信
  • Organizer: 第23回化学とマイクロ・ナノシステム研究会(23rd CHEMINAS)
  • Place of Presentation: 千葉県、千葉大学
  • Year and Date: 2011-06-10
• [Presentation] Microfluidic baker' s transformation for three-dimensional rapid mixing (2011)
  • Author(s): T.Yasui, Y.Omoto, N.Kaji, N.Suzuki, Y.Okamoto, M.Tokeshi, E.Shamoto, Y.Baba
  • Organizer: International Symposium on Microchemistry and Microsystems (ISMM 2011)
  • Place of Presentation: Seoul, Korea
  • Year and Date: 2011-06-02
• [Presentation] LABEL-FREE BIOSENSOR APPROACHES WITH NANOWALL ARRAYS (2011)
  • Author(s): T.Yasui, N.Kaji, Y.Okamoto, M.Tokeshi, Y.Horiike, Y.Baba
  • Organizer: IUPAC International Congress on Arialytical Science 2011 (ICAS2011)
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2011-05-23
• [Presentation] NANOWALL ARRAYS FOR LABEL-FREE DETECTION (2011)
  • Author(s): T.Yasui, N.Kaji, Y.Okamoto, M.Tokeshi, Y.Horiike, Y.Baba
  • Organizer: The 6th international conference on microtechnologies in medicine and biology
  • Place of Presentation: Lucerne, Switzerland
  • Year and Date: 2011-05-01