DNA自己組織化膜のin-situ電気回路化を利用するチップ型遺伝子センサー

• 研究課題/領域番号: 21550085
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 分析化学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 中野 幸二 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10180324)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2011年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2009年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: ナノバイオ / DNA / 自己組織化 / 分子認識 / バイオセンサー / 遺伝子センサー / 分子エレクトロニクス / 走査プローブ顕微鏡

研究概要

DNA自己組織化膜に電気伝導性の修飾を施し、遺伝子センシングのためのDNA分子デバイスの研究を行った。ここでは、共有結合性のコンジュゲート形成を利用したDNA修飾剤の合成、DNAマイクロドットの電気化学顕微鏡イメージング、および電位応答型の遺伝子センシングなどに成功した。また、ディップペンナノリソグラフィーによるDNA自己組織化膜のin-situ修飾も検討したが、チップによるDNAの破壊、あるいは膜と電極との接合が十分でないことなどにより、再現性のある電流.電圧特性は得られていない。これらを克服できるDNAナノ材料の開発に成功し、研究を継続していることを付記しておく。

研究成果

• [雑誌論文] Programmable protein-protein conjugation via DNA-based self-assembly (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Shimada, T. Maruyama, M. Kitaoka, H. Yoshinaga, K. Nakano, N. Kamiya, M. Goto
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: (in press)
  • NAID: 120006318790
  • 査読あり
• [雑誌論文] Programmable protein-protein conjugation via DNA-based self-assembly (2012)
  • 著者名/発表者名: J.Shimada, et.al.
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: (in press) 号: 50 ページ: 6226-6226
  • DOI: 10.1039/c2cc30618b
  • 査読あり
• [雑誌論文] A simple and selective fluorometric assay for dopamine using a calcein blue-Fe^<2+> complex fluorophore (2012)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Seto, Tomoharu Maki, Nobuaki Soh, Koji Nakano, Ryoichi Ishimatsu, Toshihiko Imato
  • 雑誌名: Talanta 巻: 94 ページ: 36-43
  • DOI: 10.1016/j.talanta.2012.02.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemiluminescence immunoassay for a nonionic surfactant using a compact disc-type microfluidic platform (2012)
  • 著者名/発表者名: Shuai Guo
  • 雑誌名: Pure and Applied Chemistry 巻: (未定) 号: 10 ページ: 2027-2043
  • DOI: 10.1351/pac-con-11-10-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance of an organic photodiode as an optical detector and its application to fluorometric flow-immunoassay for IgA (2012)
  • 著者名/発表者名: Mayo Miyake, et al
  • 雑誌名: Talanta 巻: (未定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure-Reactivity Relationship of Piperidine Nitroxide : Electrochemical, ESR and Computational Studies (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Yamasaki, F. Mito, Y. Ito, S. Pandian, Y. Konoshita, K. Nakano, R. Murugesan, K. Sakai, H. Utsumi, K. Yamada
  • 雑誌名: J. Organic Chemistry 巻: Vol.76, No.2 ページ: 435-440
  • 査読あり
• [雑誌論文] 原子間力顕微鏡(AFM)で生体分子を見る (2011)
  • 著者名/発表者名: 中野幸二
  • 雑誌名: 化学と工業 巻: 64巻6号 ページ: 460-461
  • NAID: 10028244559
• [雑誌論文] Structure-Reactivity Relationship of Piperidine Nitroxide : Electrochemical, ESR and Computational Studies (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Yamasaki, et al
  • 雑誌名: J.Organic Chemistry 巻: 76 号: 2 ページ: 435-440
  • DOI: 10.1021/jo101961m
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anodic Stripping Voltammetry Combined with Sequential Injection Analysis for Measurements of Trace Metal Ions with Bismuth- and Antimony Film Electrodes under Comparable Conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: Valeria Guzsvany, et al
  • 雑誌名: Electroanalysis 巻: 23 号: 7 ページ: 1593-1601
  • DOI: 10.1002/elan.201000683
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flow injection fluorometric determination of ascorbic acid using perylene bisimide-linked nitroxide (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoharu Maki, et al
  • 雑誌名: Talanta 巻: 85 号: 4 ページ: 1730-1733
  • DOI: 10.1016/j.talanta.2011.06.054
  • 査読あり
• [雑誌論文] An integrated enzyme-linked immunosorbent assay system with an organic light-emitting diode and a chargecoupled device for fluorescence detection (2011)
  • 著者名/発表者名: Hizuru Nakajima, et al
  • 雑誌名: J Separation Science 巻: 34 号: 20 ページ: 2906-2912
  • DOI: 10.1002/jssc.201100429
  • 査読あり
• [雑誌論文] A surface plasmon resonance sensor on a compact disk-type microfluidic device (2011)
  • 著者名/発表者名: Akihide Henmi, et al
  • 雑誌名: J Separation Science 巻: 34 号: 20 ページ: 2913-2919
  • DOI: 10.1002/jssc.201100446
  • 査読あり
• [雑誌論文] Label-free DNA detection platform based on atomic force microscopy visualisation : characterising the molecular-recognition-triggered conformational changes of an immobilised receptor oligonucleotide probe (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Nakano, H. Yamanouchi, H. Yoshinaga, N. Soh, T. Imato
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: Vol.46, No.31 ページ: 5683-5685
  • NAID: 120005227162
  • 査読あり
• [雑誌論文] An atomic force microscopy assay of intercalation binding, unwinding and elongation of DNA, using a water-soluble psoralen derivative a covalent binding probe molecule (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Nakano, Y. Katsumi, N. Soh, T. Imato
  • 雑誌名: Bulleas tin of the Chemical Society of Japan 巻: Vol.83, No.3 ページ: 273-275
  • NAID: 10027172640
  • 査読あり
• [雑誌論文] Label-free DNA Detection Platform Based on Atomic Force Microscopy Visualisation : Characterising the Molecular-Recognition-Triggered Conformational Changes of an Immobilised Receptor Oligonucleotide Probe (2010)
  • 著者名/発表者名: Koji Nakano, et al.
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 46 ページ: 5683-5685
  • NAID: 120005227162
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Fluorescence Detection of Histamine Based on Ligand Exchange Mechanism and Its Application to Biomonitoring (2010)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Seto, et al.
  • 雑誌名: Analytical Biochemistry 巻: 404 ページ: 135-139
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Amphiphilic Fluorescent Probe for the Visualization of Histamine in Living Cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Seto, et al.
  • 雑誌名: Bioorganic Medical Chemistry Letters 巻: 20 ページ: 6708-6711
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antimony-Film Electrode for the Determination of Trace Metals by Sequential-Injection Analysis/Anodic Stripping Voltammetry (2010)
  • 著者名/発表者名: Valeria GUZSVANY, et al.
  • 雑誌名: Analytica Chimica Acta 658 ページ: 12-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] An atomic force microscopy assay of intercalation binding, unwinding and elongation of DNA, using a water-soluble psoralen derivative as a covalent binding probe molecule (2010)
  • 著者名/発表者名: 中野幸二, ら
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 83 ページ: 273-275
  • NAID: 10027172640
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stimuli-responsive nanoparticles composed of naturally occurring amphiphilic proteins (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Kamiya, Y. Shiotari, M. Tokunaga, H. Matsunaga, H. Yamanouchi, K. Nakano, M. Goto
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: No.35 ページ: 5287-5289
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Circular Double-Stranded DNA Having Single-Stranded Recognition Sequence As Molecular-Physical Probe For Nucleic Acid Hybridization Detection Based On Atomic Force Microscopy Imaging (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Nakano, H. Matsunaga, M. Murata, N. Soh, T. Imato
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: Vol.25, No.8 ページ: 993-998
  • NAID: 10025214005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Perylenebisimide-Linked Nitroxide for the Detection of Hydroxyl Radicals (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomoharu Maki, et al.
  • 雑誌名: Analytica Chimica Acta 639 ページ: 78-82
  • 査読あり
• [雑誌論文] Positive-Feedback-Mode Scanning Electrochemical Microscopy Imaging of Redox-Active DNA-Poly(1,4-benzoquinone)Conjugate Film Deposited on Carbon Fiber Electrode for Micrometer-Sized Hybridization Biosensor Applications (2009)
  • 著者名/発表者名: 中野幸二, ら
  • 雑誌名: J.Electroanalytical Chemistry 628 ページ: 113-118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Circular Double-Stranded DNA Having Single-Stranded Recognition Sequence as Molecular-Physical Probe for Nucleic Acid Hybridization Detection Based on Atomic Force Microscopy Imaging (2009)
  • 著者名/発表者名: 中野幸二, ら
  • 雑誌名: Analytical Sciences 25 ページ: 993-998
  • NAID: 10025214005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flow Immunoassay for Nonioinic Surfactants Based on Surface Plasmon Resonance Sensors (2009)
  • 著者名/発表者名: Mayumi TANAKA, et al.
  • 雑誌名: Analytical Sciences 25 ページ: 999-1005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stimuli-Responsive Nanoparticles Composed of Naturally Occurring Amphiphilic Proteins (2009)
  • 著者名/発表者名: Noriho KAMIYA, et al.
  • 雑誌名: Chemical Communications 35 ページ: 5287-5289
  • 査読あり
• [雑誌論文] アルカンチオール単分子膜修飾電極に固定化したチトクロームcの直接電子移動反応の研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中野幸二, ら
  • 雑誌名: 九州大学中央分析センター報告 27 ページ: 17-24
  • NAID: 40016978896
• [雑誌論文] (2009)
  • 著者名/発表者名: Valeria GUZSVANY, et al.
  • 雑誌名: Sensing in Electroanalysis Volume 4(K.Vytras, K.Kalcher, I.Svancara, Eds.)(University of Pardubice, Pardubice, Czech Republic) ページ: 121-132
• [学会発表] DNA Dendrimer Self-Assembly for Nano-Biosensing Applications (2011)
  • 著者名/発表者名: Koji Nakano
  • 学会等名: The 2011 Global COE International Symposium on Future Molecular Systems
  • 発表場所: 福岡市(invited)
  • 年月日: 2011-11-25
• [学会発表] ホスホロチオェステル化オリゴヌクレオチドからのピボット型自己組織化膜形成とDNA修飾電極への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉永尚生, ら
  • 学会等名: 分析化学会第60年会
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] 酸化還元ラベル化DNA対を用いる電位測定型遺伝子センシング (2011)
  • 著者名/発表者名: 中野幸二, ら
  • 学会等名: 分析化学会第60年会
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] 光架橋反応と組み合わせた自己組織化DNAデンドリマー形成と化学増幅型DNAマスセンシングへの応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 澤田貴文, ら
  • 学会等名: 分析化学会第60年会
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] Self-Assembly of Dendrimer-Like DNA and Electrical Conductivity Measurements Using Interdigitated Microelectrodes (2011)
  • 著者名/発表者名: Koji Nakano
  • 学会等名: International colloquium on "Recent progress in nanofabrications of MEMS and NEMS : Science and innovation technologies"
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2011-03-23
• [学会発表] Potentiometric Gene Sensor Using Redox-Labeled Oligonucleotide Probe Pair (2011)
  • 著者名/発表者名: Koji Nakano, et al.
  • 学会等名: International colloquium on "Recent progress in nanofabrications of MEMS and NEMS : Science and innovation technologies"
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2011-03-23
• [学会発表] DNA Dendrimer Self-Assembly for Nano-Biosensing Applications (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Nakano
  • 学会等名: The 2011 Global COE International Symposium on Future Molecular Systems
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
• [学会発表] Positive-Feedback-Mode Scanning Electrochemical Microscopy Imaging of DNA-Grafted Benzoquinone Polymer Cast Film for Micrometer-Sized Hybridization Biosensor Applications (2010)
  • 著者名/発表者名: Koji Nakano, et al.
  • 学会等名: 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-18
• [学会発表] Phosphorothioate DNA Self-Assembly Developed on Gold Substrates as Characterized by IR, Ellipsometry, Microgravimetric Analysis, and AFM for Application to SNPs Bioassay Taking Advantage of Supramolecular Conformation Transitions (2010)
  • 著者名/発表者名: Hisao Yoshinaga, et al.
  • 学会等名: 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] AFM Visualization Read-Out od DNA Molecular Recognition for Green Bioanalysis Platform with Non-Label, Single-Molecule Detection Capability (2010)
  • 著者名/発表者名: Koji Nakano, et al.
  • 学会等名: Kumoh National Institute of Technology-Kyushu University Joint Workshop on Green Energy
  • 発表場所: Kumoh, Korea
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] Potentiometric Gene Sensor Based on EMF Generation from Redox-Labelled Oligonucleotide Probe Pair (2010)
  • 著者名/発表者名: Koji Nakano, et al.
  • 学会等名: Faraday Discussion 149 : Analysis for Healthcare Diagnostics and Theranostics
  • 発表場所: Edinburgh, UK
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] DNA and DNA Conjugate Self-Assembly Developed on Au(111)Substrate as Characterized by Conductive Atomic Force Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Koji NAKANO
  • 学会等名: International colloquium on "Recent progress in nanotechnologies : From nanoindentation on semiconductor materials to DNA and molecular devices"
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2010-03-15
• [学会発表] Positive-feedback-mode scanning electrochemical microscopy imaging of DNA-grafted benzoquinone polymer cast film for micrometer-sized hybridization biosensor applications (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Nakano, K. Nakamura, T. Kimura, H. Yoshinaga, N. Soh, T. Imato
  • 学会等名: The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, USA
• [学会発表] Potentiometric Gene Sensor based on EMF Generation from Redox-Labelled Oligonucleotide Probe Pair (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Nakano, T. Kimura, H. Yoshinaga N. Soh, T. Imato
  • 学会等名: Faraday Discussion 149 : Analysis for Healthcare Diagnostics and Theranostics
  • 発表場所: Edinburgh, UK
• [学会発表] 光架橋性付着末端を持つ三叉構造オリゴヌクレオチドモチーフからのデンドリマー生成とナノ会合体形成を利用するDNAの化学計測法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森美詞, ら
  • 学会等名: 日本分析化学会第58年会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] ペリレンを主骨格としたヒドロキシラジカル計測用蛍光プローブの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 牧知治, ら
  • 学会等名: 日本分析化学会第58年会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2009-09-24
• [学会発表] Atomic Force Microscopy Imaging of Stem-Loop to Double-Helical Superstructure Transition of Probe DNA Sequences and Application to Single-Nucleotide Polymorphism Assay (2009)
  • 著者名/発表者名: Hisao YOSHINAGA, et al.
  • 学会等名: 日本分析化学会第58年会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2009-09-24
• [学会発表] 金属キレートの配位子置換反応を利用するヒスタミン検出用蛍光プローブの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 瀬戸大輔, ら
  • 学会等名: 日本分析化学会第58年会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2009-09-24
• [学会発表] 有機ELと有機薄膜フォトダイオードをオンチップ化したマイクロ光検出システムの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 三宅麻代, ら
  • 学会等名: 日本分析化学会第58年会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2009-09-24
• [学会発表] バイオ分析応用を目指した発光性微粒子の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 今里健太, ら
  • 学会等名: 日本分析化学会第58年会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2009-09-24
• [図書] Scanning Electrochemical Microscopy Imaging of DNA Arrays for High Throughput Analysis Applications, Modern Aspects of Electrochemistry. Applications of Electrochemistry and Nanotechnology in Biology and Medicine II (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Nakano
  • 出版者: Springer, New York
• [図書] Scanning Electrochemical Microscopy Imaging of DNA Arrays for High Throughput Analysis Applications, in Modern Aspects of Electrochemistry 53, Applications of Electrochemistry and Nanotechnology in Biology and Medicine II, Ed by Noam Eliaz (2011)
  • 著者名/発表者名: Koji Nakano
  • 総ページ数: 338
  • 出版者: Springer
• [図書] Faraday Discussions Vol 149Analysis for Healthcare Diagnostics and Theranostics(P.Earis Ed) (2011)
  • 著者名/発表者名: Koji Nakano
  • 総ページ数: 370
  • 出版者: RSC Publishing
• [備考]
  • URL: http://www.cstf.kyushu-u.ac.jp/~imatolab/index-j.html
• [産業財産権] Potentiometric Gene Sensor Based on EMF Generation from a Redox-Labeled Oligonucleotide Probe Pair (2010)
  • 発明者名: K. Nakano, T. Kimura, T. Imato
  • 権利者名: K. Nakano, T. Kimura, T. Imato
  • 出願年月日: 2010-08-23
  • 外国