2018 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of fundamental technology for nanopore sensing device based on opto-electro detection principle by fusion process of MEMS and DNA
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16H03841
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田畑 修 京都大学, 工学研究科, 教授 (20288624)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅野 公二 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (20372568)
川合 健太郎 大阪大学, 工学研究科, 助教 (90514464)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノポアセンシング / DNA / MEMS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DNAナノ構造に直径30nmの金ナノ粒子を2個結合し、DNAナノ構造を分解することによってシリコン基板上への二量体形成に成功した。基板上にランダム配置した金ナノ粒子二量体によるSERS分子検出を実施した結果、検体分子に由来するSERSシグナルの高感度検出に成功した。金ナノ粒子二量体のナノポア近傍への固定に向け、DNAナノ構造の固定化を実施した結果、56%の高い固定化率を達成した。直径5nmの金ナノ粒子を成長させDNAナノ構造の形状に沿った大粒径金ナノ粒子の二量体を形成した結果、5%以下の収率で所望の二量体が形成されることを確認した。
金ナノ粒子二量体を用いたSERSによる光学的DNA塩基識別に関して、8鎖長DNAオリゴマー内に含まれる単一のアデニンからラマンピークを得るとともに、ラマンシフトのばらつきから空間分解能について検証した。電気的DNA検出・識別実現のため、ナノギャップを有する金配線を作製し、DNAオリゴマー分散溶液を滴下した際のトンネル電流時間変化から16鎖長DNAオリゴマーの検出に成功した。高いレーザ光強度で検出確率が向上することを明らかにした。
銅媒基板上へCVD成膜させたグラフェンを間接転写法によりた異方性ウェットエッチングした酸化膜付シリコン基板に転写し、スピンコート法により塗布した金ナノ粒子をマーカーとしてフォーカス調整とドーズ量を最適化したHeイオンビームを用い、あらかじめ設定した描画シーケンスにより任意の間隔と孔径を持ったグラフェンナノポアアレイを作製した。作製したナノポア基板の両面に銀／塩化銀電極を挿入したDNA溶液チャンバーを接続して電圧を印加し、パッチクランプアンプによる微小電流測定によりDNAセンシングを行った。迅速な熱交換が可能なマイクロ流路を用い、従来のDNAナノ構造体作製法に比べ最大２０倍のアニール時間の短縮と歩留まりの改善を実現した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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