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生体分子の機能を保持したまま基材としたナノ光学素子の作製とバイオセンサへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 19K21924
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分18:材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
研究機関大阪府立大学

研究代表者

遠藤 達郎  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40432017)

研究分担者 末吉 健志  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70552660)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードナノインプリントリソグラフィ / フォトニック結晶 / 生体分子 / バイオセンサ / ナノインプリントリソグラフィー / ナノインプリント
研究開始時の研究の概要

本研究の目的は、①抗体やDNA等生体分子を基材として用い、②生体分子が有する機能・分子構造を損なうことなく、③ナノインプリントリソグラフィ(Nanoimprint lithography: NIL)を用いてナノ構造を転写する技術を開発することにある。
加えて開発した技術を用いてナノメートルサイズの周期構造を有する光学素子「フォトニック結晶(Photonic crystal: PhC)」を作製、PhC自体が分子認識・特異的結合能を有する光学バイオセンサへ応用し、アルツハイマー病マーカー分子であるアミロイドβ検出・定量を行う。

研究成果の概要

本研究の目的は、①抗体やDNA等生体分子を基材として用い、②生体分子が有する機能・分子構造を損なうことなく、③ナノインプリントリソグラフィ(Nanoimprint lithography: NIL)を用いてナノ構造を転写する技術を開発することにある。加えて作製したナノ構造より観察される光学特性を利用したバイオセンサを開発することにある。
本研究では、ウシ血清アルブミンおよび抗ヒトフィブリノーゲン抗体を混合させた溶液を調製し、NILにてナノ構造を作製することに成功し、ナノ構造より観察される光学特性を用いたバイオセンサを開発することにも成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

NILは、主に熱NILまたはUVNILの二種類に大別され、良好な再現性にてナノ構造を転写可能である。しかし熱NILは、基材をガラス転移点まで加熱する必要があり、生体分子を基材として用いると変性を免れることは困難である。また生体分子は、紫外域に吸収帯を持つことからUVNILも同様である。一方で生体分子を直接加圧しナノ構造を転写しても水等を滴下すると容易に溶解し、転写した構造を維持することは困難である。
生体分子を変性させずにナノ構造を転写、その形状を維持する技術を開発する本研究は、挑戦的研究として従来のナノマイクロ加工技術において加工可能な材料の選択肢を増やすことにつながることで意義がある。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Template Stripping Method-Based Au Nanoarray for Surface-Enhanced Raman Scattering Detection of Antiepileptic Drug2020

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Endo, Hirotaka Yamada, Kenji Yamada
    • 雑誌名

      Mivromachines

      巻: 11 号: 10 ページ: 936-936

    • DOI

      10.3390/mi11100936

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 高感度蛍光増強型バイオセンシングを志向したTiO2 / ハイドロゲルハイブリッドフォトニック結晶の作製2019

    • 著者名/発表者名
      小林奈緒,志水友哉,川﨑大輝,山田大空,久本秀明,末吉健志,遠藤達郎
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第39回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] モールド形状制御によるナノインプリント製プラズモニック結晶のセンサ性能制御2019

    • 著者名/発表者名
      山田大空,志水友哉,小林奈緒,末吉健志,久本秀明,遠藤達郎
    • 学会等名
      日本分析化学会第68年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 広域プラズモン増強電場発生を示すMetal-Insulator-Metalドットアレイの開発2019

    • 著者名/発表者名
      山田大空,川﨑大輝,井上千種,前野権一,末吉健志,久本秀明,遠藤達郎
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-07-04   更新日: 2022-01-27  

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