2017 Fiscal Year Annual Research Report
Branch analysis of biopolymers based on voltage-controlled single molecule translocation across a solid-state nanopore
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15K13294
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
武政 誠 東京電機大学, 理工学部, 准教授 (30318795)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノポア / 多糖類 / FPGA / １分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、昨年度の結果を受けて研究の基本コンセプトである、「固体ナノポアを通過中の高分子を外部から印加する電圧の高速制御により、ナノポア内の分子の通過速度、および方向を制御する」ことを実証することを優先した。開発した装置系のように分子がナノポアに入った直後に自動で高速判断により電圧制御を行うシステムを利用することで、比較的低速に通過する分子を対象とした場合の制御は可能である事が分かった。電圧を制御した直後に電流計測上のアーティファクトとして現れる、過渡応答の効果を低減するためには、膜容量が十分に小さいデバイスを選定する必要があった。後者は半導体微細加工用の周辺技術として発展しているシリコン系材料のファブリケーション技術に依存しているが、コストの問題であり分子操作を電圧制御するために必要なナノポアデバイス作成は現状の技術でも可能であるといえる。より低容量デバイスを作成することで、計測対象分子の拡大と、分岐構造解析などの計測分解能をさらに向上は可能であると考えられた。現在は１分子内の分岐構造を糖１個程度の空間分解能(約0.5nm)で得るところまでは達成できていない。前述の、低容量を実現した２段階膜厚の固体ナノポアの選別品を用いても、電流ベースラインの過渡応答はゼロまでは低減できず、断面積の見積もり精度に無視できない影響を与えてしまう。高空間分解能を実現するために必須である、電圧制御直後の電流ベースラインの変化の影響が強いためであるが、ステップ上の電圧変化ではなく自由波形をFPGAから出力することで、過渡応答期における電圧変動効果を抑制することも可能であった。
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