2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of DNA-based biosensors using evanescent fields
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18K05322
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
山名 一成 兵庫県立大学, 工学研究科, 特任教授 (70192408)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高田 忠雄 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (60511699)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | DNA / バイオセンサー / プラズモニクス / 光電流 / 電気化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
病気診断や医療応用が可能な検査技術の開発を目的として、核酸(DNA, RNA)の相補配列認識や分子認識機能を利用したバイオセンサーの開発が広く行われている。本研究では、超高感度電気化学DNAセンサーの開発を目指し、DNAの分子認識機能と金属ナノ粒子表面の近接場光を組み合わせた光電流応答システムの基本原理を確立し、極微量の核酸の検出や標的核酸の塩基配列読み出しを光電流によって行うバイオセンサーの開発に関する研究を行った。本研究では、(1) 金ナノ粒子表面に生じる近接場光を利用した電子移動系の構築、(2) 近接場光によってシグナルを増幅する光応答電極デバイスの作製と評価、(3) 光電流によるターゲット核酸（特に癌のバイオマーカーとして注目されているmiRNA）の検出システムの開発、に関する研究を行った。DNAを表面修飾した金電極とDNA修飾金ナノ粒子をDNAの二本鎖形成を利用することで、表面に金ナノ粒子を配列した電極を作製し、光電流計測を行った。金ナノ粒子のプラズモン吸収に応答する光増感分子を共存させると、大きな光電流が得られることを示した。ターゲット核酸が存在する（二本鎖形成）によって光電流が増加することを明らかにし、核酸検出システムへの応用が可能であることを実証した。また、DNA二本鎖形成によるAuNPの積層構造を構築することで、光吸収効率を高め、それによって光電流が増幅されることを見出し、さらなる高感度化が可能であることが示された。
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