2017 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of Extended-Nano Thermo-Optical Fluidic Device and Realization of Nonlabeled Single Molecule Detection
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17H01207
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
北森 武彦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (60214821)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
馬渡 和真 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (60415974)
嘉副 裕 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任講師 (20600919)
清水 久史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60631281)
森川 響二朗 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (20796437)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光熱変換分光 / 拡張ナノ流体工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、研究代表者ら独自の非蛍光分子検出法である光熱変換位相差（POPS）検出法により、100 nmの拡張ナノ空間で生体分子の無標識一分子検出を実現することを目的とする。具体的には、生体分子を対象とするUV励起型かつバックグラウンドフリー化のための光学系、及び熱拡散に伴う感度低下の抑制のため熱光学特性を制御した検出用拡張ナノ流路を開発して、これまで100分子レベルであった検出感度を更に2桁向上させる。以上により、単一・可算個分子を対象とする極限の分析化学を創成する。
平成29年度は、UV励起型かつバックグラウンドフリー化のための光学系を開発した。POPS検出では、プローブ光を微分干渉プリズムにより分離して干渉させることで光の波長以下の拡張ナノ空間で試料分子から放出される熱に伴う屈折率変化を検出する。これまでの光学系では、プローブ光だけでなく励起光も微分干渉プリズムを通過する構造であった。しかし、これをUV励起型にするとプリズムにおける紫外励起光の透過性と可視プローブ光の干渉性の両立が困難であり、検出における感度低下の要因となっていた。そこで、励起光とプローブ光の光路を独立化させた光学系を開発することで、UV励起型でもプローブ光の高精度の干渉を実現した。これにより、干渉によるバックグラウンド低減率が従来よりも5倍高い消光比1/340を達成した。これは従来光学系によるUV励起型POPSよりも感度が桁で高い検出が可能であることを意味している。今後、新たに開発した光学系を用いて生体分子の検出性能の評価に取り組む。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初研究計画通りにUV励起型POPSにおける光学系の問題を解決してプローブ光干渉の性能向上を実現しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度開発した光学系を用いて励起光強度の増強とノイズ低減に取り組み検出性能を評価する。一方、検出に用いる拡張ナノ流路への断熱部への組込などによる流路の熱光学特性の制御にも着手する。
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