| 研究課題/領域番号 |
22K18775
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分20:機械力学、ロボティクスおよびその関連分野
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| 研究機関 | 名古屋大学 (2023)
弘前大学 (2022) |
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研究代表者 |
星野 隆行 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00516049)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | 電子線 / 酸化グラフェン / バーチャル電極 / ピレン / 電場呈示 / DNA / インターカレーター / 分子操作 / 分子認識 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題は，複合現実感（mixed reality; MR）の実装において，その空間・時間解像度を分子運動のスケールまで拡張する「超解像ディスプレイ」を構築し，分子スケールで物理世界と情報世界を融合させることにより，分子認識素子のラピッドプロトタイピングに挑戦するものである．
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| 研究実績の概要 |
本研究では, 電場の時空間パターンをコンピューターから自在に制御できるバーチャル電極ディスプレイを用いて，ディスプレイ表面近傍の修飾分子の機能性を操作することに挑戦した．SiN薄膜下方から照射した電子線の運動エネルギーを薄膜内で停止させ，薄膜表面に電場現象を生成する原理である．この原理を利用して，ディスプレイ（SiN薄膜）界面に修飾した種々の分子に電場パタンを印加して，その過渡応答を評価した．これまで，DNA/YOYO-1の蛍光回復が確認されていたが，これ以外にもPEI分子や酸化グラフェンと結合した分子での蛍光回復あるいは蛍光増強があることが確認できた．これらの蛍光増強/回復には，周囲イオン濃度が関係していることを実験で確認しており，標的分子に与える印加電場の強度が蛍光発光に強い相関を与えていることが示唆される結果である．あるいは，標的分子内の距離がイオン強度に依存している可能性もあり，標的分子の電場感受性が変化したことも可能性として予想される．これらの現象を利用することで，特定の位置，時刻のみを抜き出して，溶液環境変化を蛍光強度変化に変換して検出するレポーターとして使用できる可能性がある．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究課題での目的である分子認識の制御のために必要な要素である以下の要素，１）特定の分子を捕捉・応答する分子機構，２）分子応答を掲出するためのレポーター機構，３）応答機構を制御・アドレッシングするスイッチング機構をそろえる必要があるが，これらのうち本年度までに確認できたところは２と３項目にいてであり，１については進捗が遅れている．一方で，２と３の項目に関しては，酸化グラフェン/ピレン分子の蛍光応答をバーチャル電極でスイッチングすることや，周囲イオン強度の変化を蛍光強度の違いとして応答することを確認しており，これらを基盤としてアプタマーなどの分子認識部位を付加することで研究遂行可能であると考えている，
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究課題での目的である分子認識の制御のために必要な以下の要素を構成し，これらを統合することに取り組む．
１）分子応答を掲出するためのレポーター機構として，酸化グラフェンとピレン分子の複合体などを基盤にして，検出位置・パタンをバーチャル電極で自在に制御・アドレッシングすること，
２）蛍光強度変化量や過渡特性の違いから，局所電場・イオン環境の違いを特定すること，
３）標的分子に特異的に２の蛍光強度に影響を与える分子認識部位を１，２に統合し，センサとしての制御性を評価する．
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