2019 Fiscal Year Annual Research Report
Long-range Surface Plasmon Based Sensitive Biosensor Using Moth-eye Structure Having Large Surface Area
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17K06375
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
新保 一成 新潟大学, 自然科学系, 教授 (80272855)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | モスアイ構造 / 長距離伝搬表面プラズモン / バイオセンサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、モスアイ構造をはじめとした、大表面積を持つナノ立体表面を作製することにより吸着量を増やし、長距離伝搬表面プラズモン共鳴（Long-range Surface Plasmon Resonance：LRSPR）バイオセンサを格段に高感度化するとともに実用性を高めることを目的とした。
まず、モスアイ構造の転写による効果について調べた。BK-7スライドガラス／フラットサイトップ層／Au薄膜／モスアイ構造サイトップ層／水溶液の形で、光導波路型LRSPRセンサを構築した。サイトップ層と水溶液の屈折率がほぼ同じであるため、LRSPRを観測できる。生体分子の代わりに安価な電解質高分子（ポリジアチルジメチルアンモニウムクロリド：PDADMACとポリスチレンスルホン酸：PSS）の交互吸着膜を堆積したところ、吸着に伴うLRSPRのシフト量は、モスアイ構造がないセンサに比べて3倍程度大きく、モスアイ構造による大表面積化の効果によると考えられた。
次に、微小球の堆積による表面積の拡大について検討した。ここでは、センサ上に直径200～300 nmのテフロン球を堆積し、同様にPDADMACとPSSの交互吸着膜を堆積して、応答量を比較した。交互吸着膜の堆積に伴い、プラズモンによる透過光ピークは長波長側にシフトした。また球を堆積した場合、球がない場合に比べてシフト量は６倍程度に大きくなった。さらに、この堆積した微小球の表面をβシクロデキストリンとポリアクリル酸の架橋膜で被覆し、球を固定化するとともに表面のカルボキシル基を増やすと、さらに吸着量が増加した。以上、モスアイ構造と微小球の利用により、吸着量を増やしセンサの高感度化を実現できた。なお、ナノ構造にサイトップやテフロン球を用いたことで、ナノ構造を設けてもプラズモン励起が弱くならないことも確かめられた。現在、IgGを用いて最終実験を進めている。
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