泳動速度制御機能を有する単一分子識別デバイスの創製

• 研究課題/領域番号: 24681032
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 筒井 真楠 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50546596)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 26,650千円 (直接経費: 20,500千円、間接経費: 6,150千円); 2014年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2013年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2012年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
• キーワード: ナノポア / 単分子 / ＤＮＡ / シークエンシング / トンネル電流 / ナノ電極 / ＭＥＭＳ / DNA / ナノバイオ / ナノコンタクト / 単一分子 / ゲノム

研究成果の概要

本研究では、透明基板（SiO2）上にトラップ電極を組み込んだ面内型ゲーティングナノポア構造を構築し、静電場を用いたDNA泳動速度制御を利用した、トンネル電流計測による1分子DNAシークエンシングを実証することを目的とした。この目的に対して、単分子DNAダイナミクス評価に向けたナノデバイス及び電流・蛍光同時観察法を創成すると共に、トラップ電極による横方向静電場を利用したDNA泳動速度制御を実証することに成功した。また、トラップ電場と単分子トンネル電流計測用電場の干渉を抑えることが可能な絶縁被覆ナノ電極系の作製プロセスを構築し、これを用いて高精度なトンネル電流計測を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Electrode-embedded nanopores for label-free single-molecule sequencing by electrical currents (2015)
  • 著者名/発表者名: 横田一道、筒井真楠、谷口正輝
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 4 号: 31 ページ: 15886-15886
  • DOI: 10.1039/c4ra00933a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of post-translational modifications in single peptides using electron tunneling currents (2014)
  • 著者名/発表者名: 大城敬人、筒井真楠、横田一道、古橋匡幸、谷口正輝、川合知二
  • 雑誌名: Nature Nanotechnology 巻: 9 号: 10 ページ: 835-835
  • DOI: 10.1038/nnano.2014.193
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fabrications of insulator-protected nanometer-sized electrode gaps (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Arima, M. Tsutsui, T. Morikawa, K. Yokota, M. Taniguchi
  • 雑誌名: J. Appl.Phys 巻: 115 号: 11 ページ: 114310-114310
  • DOI: 10.1063/1.4869135
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discrimination of equi-sized nanoparticles by surface charge state using low-aspect-ratio pore sensors (2014)
  • 著者名/発表者名: 有馬彰秀、筒井真楠、谷口正輝
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 104 号: 16 ページ: 163112-163112
  • DOI: 10.1063/1.4873681
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nonequilibrium Ionic Response of Biased Mechanically Controllable Break Junction (MCBJ) Electrodes (2014)
  • 著者名/発表者名: Kentaro DOI, Makusu TSUTSUI, Takahito OHSHIRO, Chih-Chun CHIEN, Michael ZWOLAK, Masateru TANIGUCHI, Tomoji KAWAI, Satoyuki KAWANO, and Massimiliano Di VENTRA
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 118 号: 7 ページ: 3758-3765
  • DOI: 10.1021/jp409798t
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tracking Single-Particle Dynamics via Combined Optical and Electrical Sensing (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoya YUKIMOTO, Makusu TSUTSUI, Yuhui HE, Hirofumi SHINTAKU, Shoji TANAKA, Satoyuki KAWANO, Tomoji KAWAI, and Masateru TANIGUCHI
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1038/srep01855
  • 査読あり
• [雑誌論文] 52. Mechanism of how salt-gradient-induced charge affect the translocation of DNA molecules through a nanopore (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuhui He, Makusu Tsutsui, Ralph H. Scheicher, Chun Fan, Masateru Taniguchi, and Tomoji Kawai
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 105 ページ: 776-776
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transverse electric field dragging of DNA in a nanochannel (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tsutsui, Y. He, M. Furuhashi, S.Rahong, M. Taniguchi, T. Kawai
  • 雑誌名: Sci. Rep 巻: 2 号: 1 ページ: 394-394
  • DOI: 10.1038/srep00394
  • 査読あり
• [雑誌論文] 面内型ゲーティングナノポアを用いたDNAの単一塩基分子識別 (2012)
  • 著者名/発表者名: 筒井真楠
  • 雑誌名: ナノ学会会報 巻: 11 ページ: 3-9
  • NAID: 40019516317
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single molecule electronics and devices (2012)
  • 著者名/発表者名: 筒井真楠
  • 雑誌名: Sensors 巻: 12 号: 6 ページ: 7259-7298
  • DOI: 10.3390/s120607259
  • 査読あり
• [雑誌論文] 1分子電流計測による非標識DNAのメチル化検出 (2012)
  • 著者名/発表者名: 筒井真楠
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 52 ページ: 152-153
  • NAID: 10030317210
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA capture in nanopores forgenome sequencing : challenges and opportunities (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. He, M. Tsutsui, M. Taniguchi, T. Kawai
  • 雑誌名: J. Mater. Chem 巻: 22 号: 27 ページ: 13423-13427
  • DOI: 10.1039/c2jm31495a
  • 査読あり
• [学会発表] ナノポアトラップ法を用いた微粒子の蛍光－電流同時計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 有馬彰秀、筒井真楠、谷口正輝
  • 学会等名: 第６２回応用物理学会秋春季術講演会
  • 発表場所: 東海大学、神奈川県
  • 年月日: 2015-03-13
  • 招待講演
• [学会発表] 電極組込型ナノポアデバイスにおける電極間クロストーク (2015)
  • 著者名/発表者名: 横田一道、筒井真楠、大城敬人、谷口正輝、川合知二
  • 学会等名: 第６２回応用物理学会秋春季術講演会
  • 発表場所: 東海大学、神奈川県
  • 年月日: 2015-03-13
  • 招待講演
• [学会発表] 低アスペクト比マイクロポアを用いた浮遊微粒子の検出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 筒井真楠、横田一道、大城敬人、谷口正輝、川合知二
  • 学会等名: 第６２回応用物理学会秋春季術講演会
  • 発表場所: 東海大学、神奈川県
  • 年月日: 2015-03-12
  • 招待講演
• [学会発表] Fishing法による単一分子検出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷本幸枝、森川高典、有馬彰秀、筒井真楠、谷口正輝
  • 学会等名: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学、北海道
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] ナノポアトラップ法によるナノ粒子の粒径識別 (2014)
  • 著者名/発表者名: 有馬彰秀、筒井真楠、谷口正輝
  • 学会等名: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学、北海道
  • 年月日: 2014-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] 被覆金属電極を利用した分子サイズギャップの検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 有馬彰秀、筒井真楠、谷口正輝
  • 学会等名: 日本化学会第９４回春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] 蛍光観察とイオン電流計測による微小流路中の単一粒子検出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 筒井真楠、有馬彰秀、谷口正輝
  • 学会等名: 日本化学会第９４回春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] 低アスペクト比マイクロポアデバイスを用いた単一粒子検出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 有馬彰秀、筒井真楠、谷口正輝
  • 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、京田辺市
• [学会発表] イオン電流と傾向の同時計測による単一粒子検出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 筒井真楠、雪本直哉、田中土頌二、川野聡恭、川合知二、谷口正輝
  • 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、京田辺市
• [学会発表] 液中ポールトラップ効果によるナノ粒子のマイクロポア通過速度の制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中土頌二、筒井真楠、土井謙太郎、川野聡恭、谷口正輝、川合知二
  • 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、京田辺市
• [学会発表] Detections of Fast Single-Particle Translocation through a Micro-Fluidic Channel via Combined Optical and Electrical Sensing (2013)
  • 著者名/発表者名: Shoji Tanaka, Makusu Tsutsui, Kentaro Doi, Satoyuki Kawano, Tomoji Kawai, Masateru Taniguchi
  • 学会等名: MRS 2013 Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] Single-Particle Detections Using Low-Aspect Nanopores (2013)
  • 著者名/発表者名: Akihide Arima, Makusu Tsutsui, Masateru Taniguchi
  • 学会等名: MRS 2013 Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] 静電場による生体分子の泳動速度制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 筒井真楠
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] 面内型ゲーティングナノポアを用いたDNAの単一塩基分子識別 (2012)
  • 著者名/発表者名: 筒井真楠
  • 学会等名: ナノ学会第10回大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2012-06-14
• [産業財産権] 物質の識別方法 (2013)
  • 発明者名: 筒井真楠
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権番号: 2013-047373
  • 出願年月日: 2013-03-08