| 研究課題/領域番号 |
21K18071
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分90130:医用システム関連
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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) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | シリコンナノワイヤ / バイオセンサ / 構造最適化 / 電子線描画 / 高感度 / ウイルス検出 / シリコンナノワイヤバイオセンサ / ナノワイヤ構造の最適化 / 高感度化 / 抗原抗体検出 / 表面処理 / アスペクト比 / 超高感度検出 / 医用システム / 細線化 / 断面アスペクト比 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
感染初期段階で少量のウイルスを高感度かつ迅速に検出できる技術の開発が渇望されているが、主流のPCR法は低濃度物質を検出できるが、測定に時間と労力がかかる上、ウイルス数が少ない感染初期には偽陰性となる問題点がある。本研究では、生体分子の微量電荷によるSiNWチャネルの空乏層変化を最大限に引き出す最適なSiNW構造を提案し、aM濃度以下の超高感度SiNWバイオセンサの実現を目指す。さらに、特定ウイルスを検出できる表面修飾法及び夾雑物のフィルタリング法を確立して、医療現場で極微量のウイルスを高感度かつ迅速に検出できる革新的な超高感度バイオセンサシステムを創製する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、感染初期段階の微量なウイルスを高感度かつ迅速に検出するために、Siナノワイヤ（NW）バイオセンサの構造を最適化することで、理論計算と実験の両面からセンサの検出感度向上の可能性を調査した。また、特異的な生体分子を検出するため、Si表面の処理手法を検討した。各表面処理後のSi表面における化学結合の官能基を測定し、その処理手法が有効であることを確認した。さらに、インフルエンザウイルスの検出評価では、抗原HA1と抗体anti-HA1 IgGの結合反応を利用した抗原HA1の検出実験を行い、HA1濃度の増加に伴うセンサ電流が連続的に減少することを確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ウイルス感染症の拡大により、感染初期のごく微量な生体分子を高感度かつ迅速に検出する診断ツール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ですが、時間と労力がかかるのが課題である。本研究では、高感度化に寄与する要素を理論解析した上で、実験検証により低濃度のインフルエンザウイルス抗原HA1の検出を確認した。この研究成果により、ごく微量な生体分子の検出が可能となり、将来的には画期的な疾病の早期診断技術として貢献が期待される。
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