2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a single molecule sensor with a novel method for artificial bilayer measurements.
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15K13725
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
井出 徹 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (60231148)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 1分子センサー / チャネル蛋白 / 単一チャネル電流計測 / バイオセンサー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、金属電極表面に固定したチャネル蛋白の活性を迅速に測定可能となる装置の開発を目指した。研究計画は、先行研究の結果を踏まえて、大きくは（ⅰ）人工膜形成法の改良（ⅱ）チャネル蛋白組み込み法の改良（ⅲ）マイクロタス技術との融合・測定の自動化に分けられる。
（ⅰ）膜形成法の改良：人工膜を金属電極と水溶液の界面に形成するために、電極の素材、形状、修飾法を検討した。塩化カリウム水溶液により電解研磨した金電極が、後述のチャネル電流計測に於いて最も良好な結果を示した。研磨条件（塩濃度、電流値・周波数等）を検討し、目的に応じて最適な条件を見出した。これを用いて、安定な二重層膜形成に成功した。グラミシジン等のチャネル形成ペプチドによる単一チャネル電流計測も容易に行うことが出来た。
（ⅱ）チャネル蛋白組み込み法の改良： 上記電極表面に界面活性剤を用いて精製したチャネル蛋白をHis-tagを介して結合させ、人工膜に再構成した。電極表面に脂質二重層膜が形成されるのとほぼ同時にチャネル蛋白が膜中に組み込まれることを確認した。バクテリアのチャネル（KcsA、MthK）の他に数種類のヒトチャネル蛋白の組込に成功しており、この方法で単一チャネル電流の計測が可能となった。賦活剤、阻害剤による活性の制御、即ち検体の迅速なセンシングが可能となった。測定の自動化にも成功した。
（ⅲ）マイクロタス技術との融合:マイクロ流路技術との融合に向けて、電極先端の形状検討を行った。(ⅰ)の方法で流路技術と融合可能な電極を作製した。
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