| 研究課題/領域番号 |
19K23598
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0403:人間医工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 群馬大学 |
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研究代表者 |
張 慧 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (80794586)
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| 研究期間 (年度) |
2019-08-30 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | シリコンナノワイヤ / バイオセンサ / 細線化 / 電子線描画 / 高感度 / 医用システム / 検査・診断システム / シリコンナノワイヤバイオセンサ / 電子線リソグラフィ / 構造最適化 / 高感度化 / マイクロ流体チップ / 超高感度シリコンナノワイヤバイオセンサ / 多機能型マイクロ流体チップ / 多チャンネル同時計測 / 感染症の早期診断 / 電子デバイス・機器 / 多機能マイクロ流体チップ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、ウイルス感染初期に体液中のウイルスを低侵襲かつ高感度に検出するため、サブaM感度のシリコンナノワイヤ（SiNW）バイオセンサシステムの創製を目的とする。具体的には、(1) SiNWバイオセンサの高感度化を実現するため、幅10 nm以下のSiNWバイオセンサを作製する。（2）ゲート電圧印加によるチャネル制御性を向上させるため、SiNW内部の不純物濃度及びSiNW周囲の絶縁膜厚を最適化する。（3）検体溶液中の夾雑物を除去するため、多機能マイクロ流体チップを開発する。(4)ウイルスを検出するため、SiNWセンサの表面修飾法及び連続計測システムを構築する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、ウイルス感染初期段階での微量な生体分子を高感度に検出するため、理論解析と実験の両面でSiナノワイヤ（NW）の細線化効果および不純物濃度の感度依存性を調査した。電子線リソグラフィおよび反応性イオンエッチングの精密制御によって、幅11 nmの極微細SiNWを作製し、抗原抗体特異的結合による6 aMの免疫グロブリンG（IgG）の検出に成功した。そして、異なる幅のSiNWを用いたIgG検出実験結果からNWの細線化に伴って検出感度が大幅に向上することが確認できた。また、SiNW内部の不純物濃度を低減することで検出感度を高められることが確認できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ウイルス感染症の広がりにより、感染初期段階での極微量な生体分子を高感度かつ迅速に検出できる診断法の開発が渇望されている。PCR法は低濃度物質の高精度検出が可能だが、測定に時間と労力がかかってしまう。本研究では、理論解析にて高感度化につながる要素を分析し、ナノ微細加工技術で細線化と不純物濃度を低減したSiNWバイオセンサを作製することで濃度6 aMの免疫グロブリンG（IgG）の特異的検出に成功した。極微量な生体分子の検出が可能となったこの研究成果により、将来、画期的な疾病の早期診断技術を社会に提供できると考えている。
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