Development of photonic crystal resonator for epigenome analysis

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H04451
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: Endo Tatsuro 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40432017)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: フォトニック結晶 / バイオセンサ / ナノインプリントリソグラフィー / エピゲノム解析

Outline of Final Research Achievements

In this study, design and development of a photonic crystal (PhC) nanocavity which is an optical device that can directly detect small refractive index changes for epigenome analysis was aimed. The PhC nanocavity was fabricated using nanoimprint lithography, and the TiO2 layer was deposited on to the PhC cavity surface. For epigenome analysis, the target DNA solution was introduced onto the probe DNA immobilizaed PhC nanocavity surface. And then, the detection of methylation and unmethylation was carried out by DNA hybridization.

Free Research Field

バイオセンサ

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

バイサルファイト法等従来のエピゲノム解析法は、DNAシーケンサーを用いて結果を取得するため煩雑な操作を必要とし、高額な装置が必要という課題があった。しかし本研究で開発したPhCナノ共振器を用いたエピゲノム解析法は、前述した従来法の課題を克服し、簡便・安価に解析が可能になることが期待でき、生命科学・医学の発展に貢献できるという点で意義がある。
加えて開発したPhCナノ共振器は、DNAハイブリダイゼーションの他抗原抗体反応等種々の生化学反応によって誘起される屈折率変化を高感度に検出することが可能であり、エピゲノム解析に限定されず疾病の超早期診断などへの応用展開が期待できる点で社会的意義がある。