2017 Fiscal Year Annual Research Report
Single-molecule detection of glucose based on conductance measurements using molecular tips
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16K14018
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
西野 智昭 東京工業大学, 理学院, 准教授 (80372415)
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2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 分子探針 / 単分子接合 / グルコース / 分子認識 / 走査トンネル顕微鏡 / 走査プローブ顕微鏡 / バイオ関連機器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに得られた知見をもとに，誘導体化を施さない天然のグルコースに対する単分子検出法を開発した．フェニルボロン酸のチオール誘導体（4-メルカプトフェニルボロン酸，MPBA）で修飾したSTM探針を用いるとともに，基板もMPBAを用い同様に修飾した．グルコースを含む溶液中にてMPBA分子探針とMPBA修飾Au基板を近接させ，探針を鉛直上方に引き上げ，探針－試料間の距離を増加させながらトンネル電流を計測した．これにより，溶液中でよく知られているように，分子探針および修飾基板のMPBA 2分子とグルコースとからサンドイッチ型1:2錯体の形成を促す．その結果，この錯体が単一分接合を成すため，探針と基板とが架橋されることによるトンネル電流上昇が観測された．従って，グルコースの単分子検出が達成できた．ガラクトース，フルクトースなど他の糖の存在下でも同様に測定を行い，グルコースに対する選択性を評価した結果，グルコースの存在下においてのみ上記サンドイッチ型1:2錯体形成に伴うトンネル電流が観測され，優れた選択性が確認された．
グルコースの検出には，従来，主としてグルコースオキシダーゼなどの酵素を利用したバイオセンサーが用いられており，酵素反応によるグルコースの酸化を電気，または光学信号に変換することによって検出を行っている．大幅な感度の向上は，酵素反応の効率を向上させるために酵素を遺伝子工学により改変する必要があり，困難である．一方，本手法は簡便なトンネル電流計測によって単分子の高感度にてグルコースを検出することができる．また，本手法は生体材料を用いておらず，長期保存，および長期計測が可能である．本研究で開発したグルコース検出法は高感度，簡便な計測にて実施可能であり，非侵襲血糖測定に貢献するものである．
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Research Products
(19 results)
