三次元ナノ構造によるプラズモン増強蛍光を利用したナノバイオセンサの構築

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18310098
• Research Institution: Tokyo University of Pharmacy and Life Science
• Principal Investigator: 内田 達也 東京薬科大学, 生命科学部, 助教授 (30261548)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 隆史 株式会社日立製作所, 生産技術研究所, 主管研究員 (90417056) ; 熊田 英峰 東京薬科大学, 生命科学部, 助手 (60318194) ; 田中 弘文 東京薬科大学, 生命科学部, 助教授 (30146899)
• Keywords: ナノ材料 / ナノバイオ / 先端機能デバイス / マイクロナノデバイス / 生体機能利用 / メソポーラス / 薄膜

Research Abstract

生体分子種を高効率に捕集可能な30〜50nmの連続的な細孔空間を有する薄膜(極大メソ細孔薄膜)の作製方法が確立できれば、今後のナノバイオデバイス開発に大きく寄与できるものと考えられる。そこで、シリカメソ細孔を鋳型とした金属のナノ構造形成とそのプラズモン特性を利用したバイオセンサ開発に着手した。第一段階として、30〜50nmの細孔空間が三次元的に連続した新しいタイプのメソ細孔薄膜が作製可能であることを見いだした。この薄膜は、γイムノグロブリンなどの巨大な免疫系タンパク質(ストークス半径=約5nm)を強力に吸着捕集する能力を有すること、それらを抗原として同サイズの抗体が細孔外から細孔内に進入して結合すること(抗原一抗体反応)を確認した。さらに、その交差性は極めて低く、タンパク質分子間の相互作用の選択性が高いことが明らかとなった。細孔内において、タンパク質本来の高次構造が損なわれることなく機能していることを示唆している。
この極大メソ細孔薄膜は、金属薄膜上に形成したメソポーラスシリカ薄膜を加熱後、フッ酸水溶液でシリカ成分をエッチングすることで得られ、残存した金属および金属酸化物を主成分として細孔が形成されているものと推定している。薄膜は光学的に透明であり、化学的にも安定であることから、各種デバイスに利用可能であると考えられる。