2016 Fiscal Year Annual Research Report
Highly sensitive Raman spectroscopic biosensing of tumor marker using an optical interference mirror slide
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15K21532
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
安田 充 関西学院大学, 理工学部, 助教 (20742307)
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2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ラマン / 蛍光 / 励起光 / 光学干渉 / 薄膜 / 抗原抗体反応 / 腫瘍マーカー / バイオチップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ag基板上にAl2O3のナノ薄膜を形成した薄膜干渉基板では、一般的なガラス基板に比較し、蛍光分子からの蛍光を100倍以上増強できる。前年度の結果より、薄膜干渉基板での蛍光増強はAl2O3層内での励起光と蛍光両方の光学干渉により起きることが明らかとなった。
そこで、この事実に基づき、ラマン散乱光強度が最大となる80 nmの最適なAl2O3膜厚をもつ薄膜干渉基板上に、モデルタンパク質としてBovine serum albumin (BSA) をスポットし、ラマンスペクトルを測定した。BSAからのラマン散乱光強度は石英ガラスに比べ、2桁増強した。また抗原抗体反応を介してあらかじめBSAとBSA抗体の複合体を形成させた溶液を基板上にスポットしたときも2桁増強した。
つぎに、腫瘍マーカーの高感度ラマン分光バイオセンシングを実証するため、最初に肝臓癌に関連する腫瘍マーカータンパク質α-fetoprotein (AFP) を薄膜干渉基板上にスポットし、このAFPにCy3標識したAFP抗体を結合させる蛍光イムノアッセイを予備実験として行った。その結果、一般的なガラス基板に比較し、蛍光が50倍以上の増強に達した。そこで、得られた結果に基づき、基板上にスポットしたAFPの検出、および抗原抗体反応によりあらかじめAFPとAFP抗体の複合体を形成させ基板上にスポットしたAFP複合体の検出でも50倍以上の増強を達成した。
以上より、薄膜干渉基板を用いた腫瘍マーカーの高感度ラマン分光バイオセンシングを実証することに成功した。さらに、ラマン散乱光が増強すれば、増強した分だけでイメージングに要する時間を短縮できるため、薄膜干渉基板にスポットしたAFPの高速ラマン散乱光イメージングにも成功した。本研究で得られた成果は、将来的な生命科学のさらなる発展に貢献することが期待される。
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