環境応答型分子集合体を導入した化学発光検出マイクロDNA分析システムの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750745
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 谷 博文 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10271644)
• Keywords: DNA / ハイブリダイゼーション / マイクロ分析システム / 両親媒性高分子 / 化学発光

Research Abstract

本年度は,マイクロ分析システムに適用可能なシリコンをベース基板としたDNAのハイブリダイゼーションの化学発光法による検出とフロー法への応用,マイクロフローチャネルにおける化学発光反応ならびに反応の制御に使用する両親媒性高分子の評価を行った.
まず,DNAハイブリダイゼーションと化学発光検出は次のように行った.金蒸着シリコン基板にチオール化したプローブDNAを固定化し,試料DNA溶液に浸してハイブリダイゼーションを行った.その後,ペルオキシダーゼで標識し,ルミノール化学発光により基板上のプローブDNAと結合した試料DNAを測定した.諸条件について最適化を行ったところ,それぞれの反応が定量的に進行していることが確認され,試料DNAの定量が可能となった.さらに,シリコン基板に微小流路を作成し,その流路内に金薄膜を蒸着したのち,ガラスで蓋をしてマイクロフローチップを作成した.ここに,上述のプローブDNAや試料DNA,標識酵素ならびに発光試薬を順次注入し,発光の測定を行ったところ,ハイブリダイゼーションに基づく発光反応が観察された.これらの成果からハイブリダイゼーションによるフロー型のDNA分析システムの構築が可能であることが示された.
また,フロー型チップにおける化学発光反応についても検討を行った.エピネフリンとルシゲニンの化学発光反応を用いて微小流路内での発光強度や発光分布を計測したところ,それらが流路の形状やサイズに大きく依存することを見いだした.発光反応の速度論とフロー系における反応モデルを組合せて発光挙動を定性的に説明することが可能となった.現在,これらの発光挙動の定量的なモデルの構築を進めている.
さらに,DNAハイブリダイゼーションの制御を行う予定である両親媒性高分子について,従来より行っていたミセル抽出法を用いてその性能を評価した.ポリエチレンオキシド(PEO)とポリプロピレンオキシド(PPO)からなるトリブロックコポリマーを用いたところ,PEOとPPOの配列の違いから形成されるミセルの形状が異なり,それにより生体分子との相互作用が大きく変化することを明らかにした.

Research Products

• [Publications] TANI, Hirofumi: "Enhancement of the Excluded-Volume Effect in Protein Extraction Using Triblock Copolymer-Based Aqueous Micellar Two-Phase Systems"Analytica Chimica Acta. 429・2. 301-309 (2001)
• [Publications] KAMIDATE, Tamio: "Effect of Mixing Modes on Chemiluminescent Detection of Epinephrine with Lucigenin by an FLA System"Analytical Sciences. 17・8. 951-955 (2001)
• [Publications] KAMIDATE, Tamio: "Effect of the Geometry of Microfabricated Flow Reactors on Chemiluminescent Detection of Epinephrine with Lucigenin"Luminescence. 16・5. 337-342 (2001)