2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of an early detection technique of apoptosis by high sensitive magnetic resonance force measurement system(Fostering Joint International Research)
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15KK0225
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
戸田 雅也 東北大学, 工学研究科, 准教授 (40509890)
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| Project Period (FY) |
2016 – 2017
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| Keywords | 微小共振器 / 生体分子 / 超精密計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞が起こすアポトーシスを早期発見するマイクロ流路デバイス型フローサイトメトリーのための電子スピンプローブの開発とマイクロ流路型の質量センサの開発を行った。そこで、高感度な電子スピンプローブとして知られているダイヤモンド微粒子のもつNVセンターを利用して、NVセンターを有するプローブを作製し，蛍光強度が応力応答に依存し，力学応答センサとして応用することが可能かを検証し，アポトーシスを起こした細胞の質量変化（数ピコグラム）を計測できるような振動型のマイクロ流路の作製と，さらにその性能の実証を行った．
具体的には， NVセンターを有するダイヤモンド微粒子をカンチレバー振動子の表面に分散付着させ，酸化ケイ素膜により固定し，ダイヤモンド微粒子の蛍光感度の応力応答性に着目し、カンチレバーの振動に応じた表面応力をNVセンターに印可し，NVセンターの蛍光特性の応力特性評価を行った．また，マイクロ流路作製には，振動子部と指示部を別々に作製しそれらを組み立てることで作製した．実際に，液体を流路に挿入し，質量変化の妥当性と質量分解能を求めた．
磁石を近づけることでNVセンターを有するナノダイヤモンド微粒子の蛍光強度スペクトルが，結晶軸方向に関係して分離することを確認し，それらの各ピーク強度の変化を，ナノダイヤモンド微粒子を根元に配置固定したカンチレバー振動子の振動の位相との関係を観測した．その結果，NVセンターに印可される圧縮と引っ張りの応力に最も敏感なピークが存在することを確認し，その蛍光強度変化から走査型プローブの振動状態をモニタできることを示すことができた．また，組立式マイクロ流路デバイスを作製し，液体を流した状態で自励発振を起こさせ，流路型質量センサの質量分解能が1.04pgであり，アポトーシスを起こした細胞の質量変化を観測できるデバイスであることを示すことができた.
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[Int'l Joint Research] マックスプランク高分子研究所(ドイツ)2016
Year and Date
2016-10-02 – 2017-03-31
Country Name
GERMANY
Counterpart Institution
マックスプランク高分子研究所
Co-investigator Overseas
Physics at Interfaces
Department
Ruediger Berger
Job Title
プロジェクトリーダー
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