グラフェンを用いた酵素反応の計測とその応用

• 研究課題/領域番号: 16K13638
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ナノ材料工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 小野 尭生 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (00752875)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2016年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: グラフェン / 酵素反応 / 電界効果トランジスタ / マイクロウェル / デバイ長 / ヘリコバクター・ピロリ / マイクロ・ナノデバイス / バイオ分析 / 酵素反応計測

研究成果の概要

本研究では、グラフェンの特性を利用した生化学研究のための新たなプラットフォーム"Lab on a graphene"構想の第一歩として、グラフェントランジスタ表面のセンシング領域がデバイ長の範囲内にとどまるという問題を解消するため、「酵素反応産物による電気的な生体分子検出」と「反応系のマイクロメートルスケールへの封じ込め」を用いたバイオセンシング技術を開発した。グラフェン上に酵素分子ウレアーゼを捕捉して反応産物を検出することに成功し、また捕捉した病原体を酵素反応産物を指標に検出することにも成功した。本法により、デバイ遮蔽による限界を超えた高感度なバイオセンシングが可能であることが実証された。

研究成果

• [雑誌論文] Glycan-functionalized graphene-FETs toward selective detection of human-infectious avian influenza virus (2017)
  • 著者名/発表者名: Takao Ono
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 3 ページ: 030302-030302
  • DOI: 10.7567/jjap.56.030302
  • NAID: 210000147449
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] グラフェントランジスタのバイオセンシング応用 -Lab on a graphene- (2017)
  • 著者名/発表者名: 小野尭生、金井康、奥田聡志、大野恭秀、前橋兼三、井上恒一、松本和彦
  • 雑誌名: Journal of The Surface Science Society of Japan 巻: 印刷中
  • NAID: 130005175850
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] グラフェンを用いたバイオセンシング―DNA検出からインフルエンザ診断まで― (2016)
  • 著者名/発表者名: 小野尭生、金井康、大野恭秀、前橋兼三、井上恒一、松本和彦
  • 雑誌名: MATERIAL STAGE 巻: 16 ページ: 65-70
  • NAID: 40021003549
• [学会発表] Measurement of Enzymatic Reaction using Graphene Field-Effect Transistor and Microwell for Detection of Helicobacter pylori (2017)
  • 著者名/発表者名: Takao Ono, Yasushi Kanai, Yasuhide Ohno, Kenzo Maehashi, Koichi Inoue, and Kazuhiko Matsumoto
  • 学会等名: 59th Electronic Materials Conference
  • 発表場所: South Bend, Indiana (USA)
  • 年月日: 2017-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] マイクロウェルと複合化したグラフェントランジスタを用いたHelicobacter pyloriの検出 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小野尭生、金井康、大野恭秀、前橋兼三、井上恒一、松本和彦
  • 学会等名: 第64回 応用物理学会 春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] グラフェントランジスタのバイオセンシング応用 -Lab on a graphene- (2016)
  • 著者名/発表者名: 小野尭生
  • 学会等名: 第36回表面科学学術講演会・第57回真空に関する連合講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2016-11-29
  • 招待講演
• [学会発表] Measurement of Enzyme Molecules and Their Reactions Using Graphene-FET Equipped with Microwells (2016)
  • 著者名/発表者名: Takao Ono, Yasushi Kanai, Yasuhide Ohno, Kenzo Maehashi, Koichi Inoue, and Kazuhiko Matsumoto
  • 学会等名: 2016 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県つくば市)
  • 年月日: 2016-09-28
  • 国際学会
• [学会発表] グラフェン電界効果トランジスタ上に捕捉した酵素分子の高感度検出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小野尭生、金井康、大野恭秀、前橋兼三、井上恒一、松本和彦
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋期学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] An Application of Graphene Field Effect Transistor to Enzymatic Assay (2016)
  • 著者名/発表者名: Takao Ono, Yasushi Kanai, Yasuhide Ohno, Kenzo Maehashi, Koichi Inoue, and Kazuhiko Matsumoto
  • 学会等名: The 2016 Compound Semiconductor Week
  • 発表場所: 富山国際会議場(富山県富山市)
  • 年月日: 2016-06-30
  • 国際学会
• [備考] 産業科学研究所 松本研究室
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/se/