アプタマー固定ダイヤモンド表面による高感度プロテインチップ

• 研究課題/領域番号: 23246069
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 川原田 洋 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90161380)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 49,140千円 (直接経費: 37,800千円、間接経費: 11,340千円); 2013年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円); 2012年度: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2011年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
• キーワード: アプタマ / トランジスタ / タンパク質 / センシングデバイス / バイオデバイス / ＤＮＡデバイス / タンパク質チップ / DNAデバイス

研究概要

ダイヤモンドに共有結合固定したDNA、RNAをアプタマーとして特定標的の検出を行った。
１）アプタマー固定のダイヤモンド表面でアプタマーと標的としてHIV-TATタンパク質と血小板成長由来因子（PDGF)の結合過程を蛍光標識による光学検出と電界効果トランジスタ(FET)による電荷検出の双方から検討した。
２）標的のアデノシン三リン(ATP)に蛍光標識をつけず、ATPのアプタマー（DNA）側に蛍光標識をつけ、アプタマーの挙動からATPを高感度検出した。３）流路の底部での異なるアプタマーが固定される複数のFETからなるFETアレーで特定タンパク質検出を実施し、集積センサの基礎技術を開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Functionalized three-dimensional carbon microarrays for cancer biomarker detection (Conference Paper) (2013)
  • 著者名/発表者名: V.Penmatsa, A.R.Ruslinda, M.Beidaghi, H.Kawarada, C.Wang
  • 雑誌名: ECS Transactions. 巻: 45(15) 号: 15 ページ: 7-14
  • DOI: 10.1149/04515.0007ecst
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of diamond-FET-based RNA aptamer sensing for detection of real sample of HIV-1 Tat protein (2013)
  • 著者名/発表者名: A.R.Rahim, K.Tanabe, S.Ibori, X.Wang, H.Kawarada
  • 雑誌名: Biosensors and Bioelectronics 巻: 40(1) 号: 1 ページ: 277-282
  • DOI: 10.1016/j.bios.2012.07.048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Platelet-derived growth factor oncoprotein detection using three-dimensional)carbon microarrays (2013)
  • 著者名/発表者名: V.Penmatsa, A.R.Rahim, M.Beidaghi, H.Kawarada, C.Wang
  • 雑誌名: Biosensors and Bioelectronics 巻: 39(1) 号: 1 ページ: 118-123
  • DOI: 10.1016/j.bios.2012.06.055
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-temperature transport properties of holes introduced by ionic liquid gating in hydrogen-terminated diamond surfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Yamaguchi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 82 号: 7 ページ: 074718-074718
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.074718
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescence-signaling aptasensor for ATP and PDGF detection on functionalized diamond surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: A.Rahim Ruslinda, Y.Ishiyama, X.Wang, T.Kobayashi and H.Kawarada
  • 雑誌名: J.Electrochem. Soc. 巻: 159(5) 号: 5 ページ: J182-J187
  • DOI: 10.1149/2.083205jes
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth and electrical characterisation of δ -doped boron layers on (111) diamond surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: R.Edgington, S.Sato, Y.Ishiyama, R.Morris, R.B.Jackman and H.Kawarada
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 111(3) 号: 3
  • DOI: 10.1063/1.3682760
  • 査読あり
• [雑誌論文] Boron δ -doped (111) diamond solution gate field effect transistors (2012)
  • 著者名/発表者名: R.Edgington, A.R.Ruslinda, S.Sato, Y.Ishiyama, K.Tsuge, T.Ono, H.Kawarada, and R.B.Jackman
  • 雑誌名: Biosensors and Bioelectronics 巻: 33(1) 号: 1 ページ: 152-157
  • DOI: 10.1016/j.bios.2011.12.044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controllable oxidization of boron doped nanodiamond covered with different solution via UV/ozone treatment (2012)
  • 著者名/発表者名: X.F.Wang, M.Hasegawa, K.Tsugawa, A.R.Ruslinda, and H.Kawarada
  • 雑誌名: Diamond & Related Materials 巻: 24 ページ: 146-152
  • DOI: 10.1016/j.diamond.2011.12.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly sensitive detection of platelet-derived growth factor on a functionalized diamond surface using aptamer sandwich design (2012)
  • 著者名/発表者名: A.Rahim Ruslinda, V.Penmatsa, Y.Ishii, S.Tajima, H.Kawarada
  • 雑誌名: Analyst 巻: 137(7) 号: 7 ページ: 1692-1697
  • DOI: 10.1039/c2an15933c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective Surface Functionalization of Nanocrystalline Diamond Films by Direct Carboxylation for PDGF Detection via Aptasensor (2012)
  • 著者名/発表者名: X.Wang, Y.Ishii, A.R.Ruslinda, M.Hasegawa, and H.Kawarada
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 4(7) 号: 7 ページ: 3526-3534
  • DOI: 10.1021/am300595f
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Priority of Nanocrystalline Diamond as a Biosensing Platform (2012)
  • 著者名/発表者名: X.Wang, S.Kurihara, M.Hasegawa, A.Rahim Ruslinda, H.Kawarada
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 51, No.9 号: 9R ページ: 090125-090125
  • DOI: 10.1143/jjap.51.090125
  • NAID: 210000141169
  • 査読あり
• [雑誌論文] Higher coverage of carboxylic acid groups on oxidized single crystal diamond (001) (2011)
  • 著者名/発表者名: X.Wang, A.Rahim Ruslinda, Y.Ishiyama, Y.Ishii, H.Kawarada
  • 雑誌名: Diamond & Related Materials 巻: 20(10) 号: 10 ページ: 1319-1324
  • DOI: 10.1016/j.diamond.2011.08.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diamond electrolyte solution gate FETs for DNA and protein sensors using DNA/RNA aptamers (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Kawarada and A.R.Ruslinda
  • 雑誌名: Phys. Status. Solidi A 巻: 208(9) 号: 9 ページ: 2005-2016
  • DOI: 10.1002/pssa.201100503
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human immunodeficiency virus trans-activator of transcription peptide detection via ribo nucleic acid aptamer on aminated diamond biosensor (2011)
  • 著者名/発表者名: A.R.Ruslinda, X.Wang, Y.Ishii, Y.Ishiyama, K.Tanabe, H.Kawarada
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 99(12) 号: 12
  • DOI: 10.1063/1.3643067
  • 査読あり
• [学会発表] ダイヤモンド表面固定アプタマーによるトランジスタ型バイオセンサ (2014)
  • 著者名/発表者名: 川原田 洋
  • 学会等名: 春季第61回応用物理学会
  • 発表場所: 青山学院大学(相模原C)
  • 招待講演
• [学会発表] The optimization of P-type transparent electrode using boron-doped nanodiamond (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Koga, T.Kageura, K.Ishak, Y.Shintani, M.Hasegawa, A.Hiraiwa and H.Kawarada
  • 学会等名: 2013 MRS(Materials Research Society) Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Boston, MA, USA
• [学会発表] The I-V characteristics of a termination-controlled polycrystalline diamond field effect transistor pH sensor for using at harsh environment (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Shintani, M.Myodo, M.Kobayashi, S.Ibori, H.Kawarada
  • 学会等名: ECS 224th meeting
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] Fabrication of P-type transparent conducting films using by heavily boron-doped nano crystalline diamond (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Koga, T.Kageura, Khairul.Ishak, Y.Shintani, M .Hasegawa, A.Hiraiwa, H.Kawarada
  • 学会等名: 2013 JSAP(Japan Society of Applied Physics)-MRS(Materials Research Society) Joint Symposia
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Diamond Solution-Gate Transistors for Protein Detection by DNA/RNA Aptamers (2013)
  • 著者名/発表者名: H.Kawarada
  • 学会等名: The 6th International Conference on Sensors (AsiaSense 2013)
  • 発表場所: Melaka, Malaysia
  • 招待講演
• [学会発表] Study of differential FET sensing utilizing terminationcontrolled diamond surfaces as pH-sensitive/pH-insensitive interfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Shintani, M.Myodo , S.Ibori , H.Kawarada
  • 学会等名: New Diamond and Nanocarbon conference (NDNC2013)
  • 発表場所: Singapore
• [学会発表] フッ化炭素堆積層を制御したフッ素終端化ダイヤモンドの特性解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林 幹典,新谷 幸弘,明道 三穂,川原田洋
  • 学会等名: 第27回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 日本工業大学
• [学会発表] ボロンドープ多結晶ダイヤモンド半導体センサのFET-IV 特性とイオン感応特性の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 新谷 幸弘, 明道 三穂, 小林 幹典,川原田 洋
  • 学会等名: 日本分析化学会第62年会
  • 発表場所: 近畿大学
• [学会発表] ボロンドープ多結晶ダイヤモンドトランジスタセンサのpH 感応特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 新谷 幸弘, 明道 三穂, 井堀 翔志, 川原田 洋
  • 学会等名: 第54回化学センサ研究発表会 電気化学会創立第80周年記念大会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] 高濃度ボロンドープナノダイヤモンドを用いたP 型透明伝導膜の作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 古閑 三靖, 栗原 槙一郎, 鹿又 龍介, 王 宪芬, カイルル・カレ・イスハック, 高野 義彦, 山口 尚秀, 長谷川 雅考, 平岩 篤, 川原田 洋
  • 学会等名: 春季第60回応用物理学会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] Study of differential FET sensing utilizing termination-controlled diamond surfaces as pH-sensitive/pH-insensitive interfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Shintani
  • 学会等名: New Diamond and Nanocarbon conference (NDNC2013)
  • 発表場所: Singapore
• [学会発表] Diamond Solution-Gate Transistors for Protein Detection by DNA/RNA Aptamers (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Kawarada
  • 学会等名: The 6th International Conference on Sensors (AsiaSense 2013)
  • 発表場所: Malaysia
  • 招待講演
• [学会発表] Electrolyte solutiongate FET by mm-long carbon nanotube forest sheet (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Myodo
  • 学会等名: 2013 JSAP(Japan Society of Applied Physics ）-MRS(Materials Research Society) Joint Symposia
  • 発表場所: Kyoto
• [学会発表] Electrolyte surrounding-gate FET by mm-long and dense carbon nanotube forest sheet (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Myodo
  • 学会等名: 2013 MRS(Materials Research Society) Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Boston
• [学会発表] Large current controllable solution-gate FET by carbon nanotube forest (2013)
  • 著者名/発表者名: 明道 三穂
  • 学会等名: 第45回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] ボロンドープ多結晶ダイヤモンド半導体センサのFET-IV特性とイオン感応特性の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 新谷 幸弘
  • 学会等名: 日本分析化学会第62年会
  • 発表場所: 近畿大学
• [学会発表] フッ素ガスによるダイヤモンドのフッ素終端化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林 幹典
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] Study of the characteristics of boron-doped polycrystalline diamond channel solution-gate FET used in harsh environment (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Shintani, S.Ibori, R.A.Rahim, M.Myodo, H.Kawarada
  • 学会等名: International Conference on Diamond and Carbon Materials
  • 発表場所: Granada, Spain
• [学会発表] Heavily Boron-doped DianlOnd and Its Application to Electron Device in Harsh Environment (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Kawarada, S.Kurihara, R.Kanomata, X.Wang, S.Ibori, Y.Shintani and A.Hiraiwa
  • 学会等名: NDNC2012
  • 発表場所: San Juan, Puerto Rico
• [学会発表] The Effects of Diamond FET-based RNA aptamer sensing for Real Sample HIV-1 Tat Protein detection (2012)
  • 著者名/発表者名: R.Ruslinda, K.Tanabe, S.Ibori, X.Wang, H.Kawarada
  • 学会等名: Biosensors 2012
  • 発表場所: Cancun, Mexico
• [学会発表] カルボキシル基終端ナノダイヤモンドを用いた生体分子の検出 (2012)
  • 著者名/発表者名: 明道 三穂、 小林 拓磨、 井堀 翔志、 オウ ケンフン、 津川 和夫、 長谷川 雅考、川原田 洋
  • 学会等名: 第26回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] カルボキシル基終端ナノダイヤモンドによる生体分子の検出 (2012)
  • 著者名/発表者名: 明道 三穂, 小林 拓磨, 井堀 翔志, オウ ケンフン, 津川 和夫, 長谷川 雅考, 川原田 洋
  • 学会等名: 秋季第73回応用物理学会
  • 発表場所: 愛媛・松山大学
• [学会発表] Heavily Boron-doped DianlOnd and Its Application to Electron Device in Harsh Environment (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kawarada
  • 学会等名: NDNC2012
  • 発表場所: San Juan, Puerto Rico
  • 招待講演
• [学会発表] カルボキシル基終端ナノダイヤモンドによる生体分子の検出 (2012)
  • 著者名/発表者名: 明道 三穂
  • 学会等名: 秋季第73回応用物理学会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学
• [学会発表] イオンゲルを用いたダイヤモンドFETの電気容量測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 横山悠樹, 川原田洋, 他
  • 学会等名: 第25回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 産業技術総合研究所(茨城県)
  • 年月日: 2011-12-07
• [学会発表] Aptamer-based diamond solution-gate field effect transistor for HIV 1 tat protein detection (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Rahim Ruslinda, K.Tanabe, S.Ibori, H.Kawarada
  • 学会等名: The 5th International Conference on Sensors
  • 発表場所: Jeju(韓国)
  • 年月日: 2011-10-24
• [学会発表] Fluorescence-Signaling Aptasensor for ATP and PDGF Detection on Functionalization Diamond Surfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Rahim Ruslinda, K.Tanabe, S.Ibori, H.Kawarada
  • 学会等名: 220th ECS Meeting
  • 発表場所: Boston(アメリカ)
  • 年月日: 2011-10-12
• [学会発表] Boron-delta-doped Channel Diamond SGFET for Single Mismatched DNA Detection (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Ibori, H.Kawarada, et al
  • 学会等名: 22nd European Conference on Diamond, Diamond Like Materials, Carbon Nanotubes and Nitrides
  • 発表場所: Garmisch-Partenkirchen(ドイツ)
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] Si terminated diamond : Ideal platform for diamond surface engineering (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Kobayashi, S.Sato, T.Ono, T.Tsuno, H.Kawarada
  • 学会等名: 22nd European Conference on Diamond, Diamond Like Materials, Carbon Nanotubes and Nitrides
  • 発表場所: Garmisch-Partenkirchen(ドイツ)
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] ボロンデルタドープチャネルを用いた電解質溶液ゲートFETの作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 成尾智也, 川原田洋, 他
  • 学会等名: 秋季第72回応用物理学会
  • 発表場所: 山形大学(山形県)
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] イオンゲルによる電気二重層を用いたダイヤモンドFET (2011)
  • 著者名/発表者名: 横山悠樹, 川原田洋, 他
  • 学会等名: 秋季第72回応用物理学会
  • 発表場所: 山形大学(山形県)
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] Aptamer-based diamond solution-gate field effect transistor for HIV 1 tat protein detection (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Rahim Ruslinda, K.Tanabe, S.Ibori and H.Kawarada
  • 学会等名: Asia Sense 2011, The 5th International Conference on Sensors
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] Fluorescence-Signaling Aptasensor for ATP and PDGF Detection on Functionalization Diamond Surfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Rahim Ruslinda, Y.Ishiyama, X.Wang, T.Kobayashi and H.Kawarada
  • 学会等名: 220th ECS Meeting
  • 発表場所: Boston, MA, USA
• [学会発表] Boron-delta-doped Channel Diamond SGFET for Single Mismatched DNA Detection (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Ibori,Y.Ishiyama, K.Tanabe, T.Ono, A.R.Ruslinda, T.asahara, J.Mizuno, A.Hiraiwa, S.Shoji, H.Kawarada
  • 学会等名: 22nd European conference on Diamond
  • 発表場所: Garmisch-Partenkirchen, Germany
• [学会発表] Effect of surface functionalisation on the detection efficiency of Tat derived peptide on sp3 cubic carbon biosensor (2011)
  • 著者名/発表者名: X.Wang, A.Rahim Ruslinda, H.Kawarada
  • 学会等名: Carbon2011 conference
  • 発表場所: Shanghai, China
• [備考]
  • URL: http://www.kawarada-lab.com/index.html
• [産業財産権] ダイヤモンド薄膜の表面処理法、電解トランジスタの製造方法、及びセンサ素子 (2013)
  • 発明者名: 新谷幸弘、猿谷敏之、川原田洋
  • 権利者名: 横河電機株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-175059
  • 出願年月日: 2013-08-26
• [産業財産権] 電解効果トランジスタ、その製造方法及びバイオセンサ (2013)
  • 発明者名: 川原田 洋、田島 慎也
  • 権利者名: 学校法人早稲田大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2010-122399
  • 取得年月日: 2013-09-20
• [産業財産権] 電界効果トランジスタ (2013)
  • 発明者名: 川原田洋、大橋俊之 他
  • 権利者名: 川原田洋、大橋俊之 他
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-018374
  • 出願年月日: 2013-02-01
• [産業財産権] キャリア輸送方向に対して直行する方向にCNTチャネルを有する電界効果トランジスタ (2013)
  • 発明者名: 川原田洋、大橋俊之 他
  • 権利者名: 川原田洋、大橋俊之 他
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-02-01
• [産業財産権] 半導体装置に好適なカーボンナノチューブ束郡を用いた半導体装置の製造方法、及び半導体装置 (2013)
  • 発明者名: 川原田洋、大橋俊之 他
  • 権利者名: 川原田洋、大橋俊之 他
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-02-01
• [産業財産権] 透明導電体及び透明導電体の製造方法 (2013)
  • 発明者名: 川原田洋 他
  • 権利者名: 川原田洋 他
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-033096
  • 出願年月日: 2013-02-22
• [産業財産権] 電力素子、電力制御機器、電力素子の製造方法 (2013)
  • 発明者名: 平岩篤、川原田洋、大長央、齊藤達也
  • 権利者名: 平岩篤、川原田洋、大長央、齊藤達也
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-047025
  • 出願年月日: 2013-03-08
• [産業財産権] カーボンナノチューブ合成装置 (2013)
  • 発明者名: 川原田洋、大橋俊之
  • 権利者名: 川原田洋、大橋俊之
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-03-09
  • 外国
• [産業財産権] 電力素子、電力制御機器、電力素子の製造方法 (2012)
  • 発明者名: 平岩篤、川原田洋、大長央
  • 権利者名: 平岩篤、川原田洋、大長央
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-185180
  • 出願年月日: 2012-08-24