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バイオセンサーの集積化・多機能化のために微小領域に対して個別の生体材料を固定化する方法が求められている。しかし異なる生体材料を順次固定化する方法は種類の増加に対応することが困難になり、固定化位置を指定する方法では微小化が進むにつれて制御が困難になる。そこで本研究では、電極の大きさ程度の担体に種々の生体材料を固定化した後、各々の電極にひとつの単体を無作為に組み合わせて同時に固定化することにより集積化された多機能な電極を作製した。固定化担体であるガラスビーズを液中で用い、3次元微細構造を有する電極に対するマイクロメートルオーダーの自己組織化により、電極上に配置し、その特性を得ることを目的とした。
n型シリコンチップに対して異方性エッチングにより、一辺が130μmのエッチピットを複数個形成させた。さらに絶縁用の熱酸化膜を形成後、金を蒸着してパタ-ニングを行いエッチピット部分を電極とした。フォトレジストによりエッチピット以外を覆い絶縁した。200meshのガラスビーズに対して種々の酵素を固定化した。
形成させたエッチピット上に酵素を固定化したガラスビーズを展開して、チップ全体を傾斜させておくと、ビーズはゆるやかに移動し、エッチピットに再現性よく、ほぼひとつのビーズが配置された。
この機能を確認するためにバッチ式で化学発光反応に対する画像解析を行った。まず、ペルオキシダーゼが固定化されたビーズのみを用いて配置し、ルミノールと過酸化水素により化学発光を起こさせた。実体顕微鏡をとおし2次元高感度画像解析システムで解析したところ、ガラスビーズを有するすべてのエッチピットから化学発光を確認することができた。さらに、グルコースオキシダーゼ固定化ビーズと混合したビーズを展開したときは一部のエッチピットでのみ発光が見られた。このように複数の酵素を用いて、微小電極に酵素を固定化することができた。
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