2022 Fiscal Year Research-status Report
機械的メタマテリアルとDNAゲルの融合による生化学構造色センサの高感度化
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21K18164
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
尾上 弘晃 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30548681)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩瀬 英治 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70436559)
瀧ノ上 正浩 東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (20511249)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | DNAゲル / 構造色センサ / 機械的メタマテリアル / 生化学センサ / DNAアプタマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は下記の一項目の課題を中心に研究を進めた。
(3) DNAアプタマーゲルの理論設計と評価：
DNAアプタマーのライブラリを参照し、対象物質の結合により大きな構造変形を起こすDNAアプタマーゲルの理論設計および評価を行った。具体的にはヒスタミンの核酸アプタマーを用い、アプタマーに相補的なssDNAをヒスタミンによる乖離によりssDNAの放出を行った。このssDNAをトリガーとし、カスケード連鎖伸長反応による膨潤可能なDNA-アクリルアミドゲルを設計した。両末端がビニル基により修飾されている相補的DNA配列を設計し、アクリルアミドモノマーおよび架橋剤BISと混合した。光重合開始剤を混合することでUVによりゲル化するゲルを設計した。実際に電気泳動によりこれらのアプタマーとDNAの連鎖伸長反応を確認した。
次にガラス基板上にDNA-アクリルアミドゲルを光重合により形成した。形成にはマスクレス露光装置を利用したフォトリソグラフィーを用い、直径100-1000 マイクロメートル程度、厚さ100 マイクロメートルのディスク上のゲル素子とした。ガラス基板はシランカップリング剤による表面処理によりビニル基修飾を行った。このゲル素子に対しヒスタミン暴露することで、およそ12時間後に直径が2倍程度まで膨潤することが確認された。これにより、核酸アプタマーによるヒスタミンの補足と、ssDNAの放出からDNAゲルの連鎖伸長反応が統合できることを確認した。これにより正化学物質を補足し膨潤するゲルの構築に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2年次の研究計画について、ほぼ計画通りに実施し、DNAアプタマーを利用したゲルセンサの構築に成功しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、機械的メタマテリアルとDNAアプタマーゲルの統合を目指し、高感度の生化学センサの構築を目標とする。DNAゲルをマイクロ流体システムに組み込み、機械的な変形の伝達を使用して感度が恒常することを示す。上記タンパク質や重金属イオンなどの標的物質に応答するDNAアプタマーゲルを検知部とし、従来のゲルセンサと感度を比較することで評価する。最終的にはこれらの知見を「高分子材料の機能の向上には機械的機構との融合が効果的」という一般的思想に昇華し、学術・技術の新しい方向性を探索する。
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| Causes of Carryover |
年度後半より，本研究を補助するするために雇用していた技術員の雇用形態の変化のため，本予算での雇用を中止し別予算での雇用とした．
また，代表者および分担者のグループにてそれぞれ，別途技術員の確保の見込がたったため，技術員雇用のための謝金として次年度以降に予算を合わせて使用する予定である．
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