金/磁性酸化鉄複合ナノ粒子を用いた一塩基多型DNAの目視検出とスクリーニング

• 研究課題/領域番号: 05J09645
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 木下 卓也 大阪大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円); 2006年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2005年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: 磁性ナノ粒子 / 金 / 磁性酸化鉄 / 磁気分離 / 生体分子 / スクリーニング / 複合ナノ粒子

研究概要

金と磁性酸化鉄から成る複合ナノ粒子を放射線および超音波を用いて合成した。合成法として、これまで用いてきたガンマ線と超音波に加え、電子線による合成方法を開発した。一般に、溶液中での金属イオンの還元反応による金属ナノ粒子の合成において、微小かつ均一な粒径の粒子を得るには、還元反応を可能な限り短時間で終了させ、粒成長の機会を低減する事が重要である。ガンマ線照射と比較して桁違いに高い線量率が得られ、また反応時間が数時間から数十秒と短くなるので、粒径3〜4nmのより微小な金粒子が得られた。また酸化鉄表面における金粒子の密度がガンマ線や超音波による場合と比較して高いことがわかった。この粒子への生体分子吸着の評価として17種の混合アミノ酸の吸着試験を行ったところ、硫黄を分子内に含むシスチンとメチオニンが特異的に、しかも単位質量当たりでガンマ線合成粒子よりも多く、吸着していることがわかった。これは粒子が微細化したことにより吸着表面積が増えたためだと考えられる。また、これまでに複合ナノ粒子にプローブDNAを結合させ、これを用いて相補鎖DNAを分離することに成功しているが、反応時間のさらなる短縮化を試みたところ、30分間の反応を行えば数時間以上の反応とほぼ同程度の検出が得られること、それ以上短縮すると効率は落ちてくるが、数分でも7〜8割の効率を示すことがわかった。これらの結果は、この金/磁性酸化鉄複合ナノ粒子が生体分子の単離やプロービングに有望な材料であることを示している。

研究成果

• [雑誌論文] Functionalization of magnetic gold/iron-oxide composite nanoparticles with oligonucleotides and magnetic separation of specific target (2007)
  • 著者名/発表者名: Takuya Kinoshita, Satoshi Seino, Yoshiteru Mizukoshi, Takashi Nakagawa, Takao A. Yamamoto
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 311 ページ: 174-177
• [雑誌論文] Selective Magnetic separation of sulfur-containing amino acids by sonochemically prepared Au/γ-Fe_2O_3 composite nanoparticles (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshiteru Mizukoshi, Satishi Seino, Takuya Kinoshita, Takashi Nakagawa, Takao A. Yamamoto, Shuji Tanabe
  • 雑誌名: Scripta Materialia 54 ページ: 609-613
• [雑誌論文] Synthesis of Gold/Magnetic Iron-Oxide Composite Nanoparticles for Biomedical Applications with Good Dispersibility (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Seino, T.Kinoshita, T.Nakagawa, Y.Kakimi, Y.Kawabe, J.Iida, T.Kusunose, T.Sekino, Y.Mizukoshi, T.A.Yamamoto
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 99
• [雑誌論文] ガンマ線照射を利用した室温の水溶液中で合成可能な貴金属とセラミックスの複合ナノ粒子の開発 (2006)
  • 著者名/発表者名: 中川貴, 清野智史, 木下卓也, 牧孝宣, 仁谷浩明, 山本孝夫
  • 雑誌名: Material Stage 5・10 ページ: 193-198
• [雑誌論文] Selective magnetic separation of sulfur-containing amino acids by sonochemically prepared Au/γ-Fe_2O_3 composite nanoparticles (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshiteru Mizukoshi, Satoshi Seino, Takuya Kinoshita, Takashi Nakagawa, Takao A.Yamamoto, Shuji Tanabe
  • 雑誌名: Scripta Materialia 54 ページ: 609-613
• [雑誌論文] Magnetic Separation of Amino Acids by Gold/Iron-Oxide Composite Nanoparticles Synthesized by Gamma-ray (2005)
  • 著者名/発表者名: Takuya Kinoshita, Satoshi Seino, Yoshiteru Mizukoshi, Yohei Otome, Takashi Nakagawa, Kenji Okitsu, Takao A.Yamamoto
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 293 ページ: 106-110
• [雑誌論文] Gamma-ray synthesis of magnetic nanocarrier composed of gold and magnetic iron oxide (2005)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Seino, Takuya Kinoshita, Yohei Otome, Takashi Nakagawa, Kenji Okitsu, Yoshiteru Mizukoshi, Tadachika Nakayama, Tohru Sekino, Koichi Niihara, Takao A.Yamamoto
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 293 ページ: 144-150
• [雑誌論文] DNA Separation Using Gold/Magnetic Iron-oxide Composite Nanoparticles (2005)
  • 著者名/発表者名: Takuya Kinoshita, Satoshi Seino, Yohei Otome, Yoshiteru Mizukoshi, Takashi Nakagawa, Tadachika Nakayama, Tohru Sekino, Koichi Niihara, Takao.A.Yamamoto
  • 雑誌名: Material Research Society Symposium Proceeding 877E
• [雑誌論文] Synthesis of Gold/Magnetic Iron-Oxide Composite Nanoparticles for Biomedical Applications with Good Dispersibility
  • 著者名/発表者名: S.Seino, T.Kinoshita, T.Nakagawa, Y.Kakimi, Y.Kawabe, J.Iida, T.Kusunose, T.Sekino, Y.Mizukoshi, T.A.Yamamoto
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics (印刷中)