オンチップ電気泳動キャピラリーにおけるスケーリング則とその小型高性能化の研究

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450146
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 黒木 幸令 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (40234596)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 服部 励治 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助教授 (60221503) ; 池田 晃裕 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助手 (60315124)
• Keywords: 感光性ガラス / マイクロキャピラリーチップ / アクリルアミドコーティング / 電気泳動 / 電気浸透流 / アミノ酸 / DNAラダー

Research Abstract

本研究では、加工に容易な新しい基板材料に微細加工技術を駆使し,DNAを含めた生体物質を電気泳動分析することのできるオンチップマイクロキャピラリーを作製し,実際に電気泳動分析をおこない,また電気泳動を含むマイクロ流体デバイスにおける物質の挙動を共焦点レーザ走査型顕微鏡を駆使し詳細に調べた。
基板材料には感光性ガラスを用いて、微細加工特性を詳細に示している。この基板を実際のデバイスとして応用している例は少なく、本研究においてマイクロデバイスへの応用の有用性を示した。また同様にポリシラザン溶液を用いることで流路表面の平滑化、基板と上面カバーガラスとの接着を実現しており、これは今後の流体デバイスへの応用に向けて素晴らしい材料であることが証明された。
これらの新規材料を駆使し、生体物質を分離分析することのできるオンチップ電気泳動キャピラリーを作製し、実際に蛍光色素単体、アミノ酸、DNAを電気泳動分離し、分析した。結果はどの分析においても従来の電気泳動装置の結果よりも短時間で分析することができ、これにより電気泳動キャピラリーを小型することによる、分析時間の短縮が図れた。同様に使用したサンプル量の低減も実現している。
また共焦点レーザ走査型顕微鏡を用い、従来の光学顕微鏡では見ることの出来なかったキャピラリー内部での電気泳動現象の様子を詳細に観察した。これと平行して半導体デバイスシミュレータMEDICIを用いて、電気泳動時のキャピラリー内の電界分布をシミュレートし、観察結果と比較することで、内部での電界分布の違いを捉えることに成功した。