2004 Fiscal Year Annual Research Report
半導体表面を利用した分子認識機構の解明とバイオエレクトロニクスへの応用
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14205007
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
庭野 道夫 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20134075)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石井 久夫 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (60232237)
木村 康男 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (40312673)
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| Keywords | 半導体表面 / 赤外分光法 / 分子認識 / DNAチップ / 脂質分子 / バイオエレクトロニクス / 生体機能 |
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| Research Abstract |
本研究では、半導体表面上に構造制御された有機薄膜を形成し、それに吸着する生体分子や高分子の吸着状態を赤外分光法で検知することにより、分子認識機能を持たせることを目的とした。
前年度に引き続き、Si表面上に1本鎖と2本鎖のDNAを付着させ、自作の赤外分光装置でDNAハイブリッド形成を確かめた。DNAの付着には、まず酸化膜で覆われたSi表面に脂質分子膜を吸着させ、リンカー分子をその上に吸着させた上でさらにその上に10ないし20塩基長の一本鎖DNA分子を吸着させた。溶液中で表面に吸着した1本鎖DNAとハイブリダイゼーション後のDNAの赤外吸収スペクトルを比較した結果、両者に顕著な差異が認められ、赤外吸収スペクトルの測定によりDNAのハイブリダイゼーションを検知できることが確かめられた。さらなる高感度化のために、Si表面に正の電極電圧を印加して、DNA分子をSi表面上に引き寄せる方法を検討した。その結果、DNA分子は効率よくSi表面上に引き寄せられ、吸収強度も桁違いに増強することが確かめられた。このとき引き寄せられたDNA分子は、浮遊状態の場合と異なる赤外吸収スペクトルを示した。この変化は、DNA分子の塩基部がプロトン化することによることが判明した。また、DNA検出の高感度化を図る目的で、ポーラスシリコンやポーラスアルミナなどの多孔質薄膜にDNAを固定化して、上記と同様の実証実験を行い、これらの薄膜を用いても、DNAハイブリダイゼーションが検知できることが分かった。
本年度は、多重内部反射赤外分光法を用いた細胞機能解析のための研究も行った。計画された細胞死として注目されている「アポトーシス」を、赤外分光法を用いて解析し、赤外吸収スペクトルの変化から、細胞死に至るまでの細胞内の化学状態の変化を追跡することに成功した。
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