2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of ultrahigh-sensitive silicon nanowire biosensor for simultaneous detection of various biomolecules in a single drop of body fluid
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20K21879
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
曾根 逸人 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (80344927)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大嶋 紀安 群馬大学, 大学院医学系研究科, 助教 (30360514)
和泉 孝志 帝京平成大学, ヒューマンケア学部, 教授 (70232361)
張 慧 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (80794586)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| Keywords | シリコンナノワイヤ / バイオセンサ / 超高感度検出 / 検査・診断システム / 医用システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、電子線リソグラフィによりシリコンナノワイヤ（SiNW）素子を作製し、多種類生体物質を各々特異的に結合できる表面修飾法を確立して、体液1滴に含まれる多種類の生体物質を同時検出可能なバイオセンサの創製を目指す。令和5年度は、東京大学の共同利用設備も使用した研究を推進して、以下の成果を得た。
(1) 多種生体分子同時検出のためのマルチSiNWバイオセンサの作製と測定システムの構築：昨年度に引き続き、1チップ上に4つのSiNWセンサが配置されたセンサチップの作製を進めた。SOI基板上にTi電極をフォトリソグラフィで形成後、HSQレジストを用いた電子線描画、反応性イオンエッチング等を行い、4センサの各電極間に架橋するSiNWを形成した。しかし、設計したセンサチップのサイズが小さく、後続のパッケージと流路形成が困難であったため、従来型のSiNWセンサを並列させたマルチセンサを作製した。さらに、各センサにソースメータを用いた計測システムを接続して、1台のPCで同時測定が可能なマルチSiNWバイオセンサシステムを構築した。
(2) マルチSiNWバイオセンサシステムを用いた多種生体分子同時検出：最初に(1)で作製した測定システムにSiNWセンサ1つを接続して、インフルエンザウイルスのHAタンパク質の検出実験を行った。まず、センサ表面に抗H1抗体を修飾させたところ、電流の減少が確認できた。次に、コントロールの高濃度アルブミンは、ほぼ反応しないことを確認した後に、1 aM～100 nMに希釈したHA1タンパク質を順番に導入したところ、1 aMから電流減少が見られ、100 nMまで連続的な減少が確認できた。そこで、2つのSiNWセンサを並列に接続して、1つは抗H1抗体を修飾、もう1つは未修飾として、低濃度HA1タンパク質を反応させて、2チャンネルの同時計測が確認できた。
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