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2018 年度 実績報告書

iPS細胞のガン化を判別する高感度ナノワイヤバイオセンサアレイの創製

研究課題

研究課題/領域番号 17F17058
研究機関群馬大学

研究代表者

曾根 逸人  群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (80344927)

研究分担者 ZHANG HUI  群馬大学, 大学院理工学府, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
キーワードナノワイヤ型バイオセンサ / 検査・診断システム / 医用システム / 電子デバイス・機器 / 細胞表面マッピング
研究実績の概要

本研究では、iPS(人工多能性幹)細胞のガン化の原因を解明するため、iPS細胞の分化挙動を調べるための高感度バイオセンサの研究開発を目的とする。平成30年度は、以下の4項目について研究し、成果を挙げた。
(1) 電子線描画法によるレジストナノワイヤ(NW)細線化及びSi層への転写によるSiNW形成:電子線描画装置を用いて最小線幅18.7 nmの高分解能レジストHSQのNW列をSilicon on insulator (SOI)基板上に形成した。そして、HSQ NW列をマスクとして反応性イオンエッチング(RIE)によってSiへパターン転写した結果、最小線幅16.2 nmのSiNW列の形成を確認した。
(2) SiNW列への電極形成によるバイオセンサ作製技術の確立:フォトリソグラフィの重ねプロセスにより、SiNW列にTi電極と絶縁保護膜を形成し、SiNW列の周囲に内径2 mmの反応セルを設置後に絶縁被覆してSiNWバイオセンサを作製した。
(3) 低濃度生体分子測定による検出感度評価:ホスホン酸処理によりSiNW表面に自己組織化単分子膜を形成した後に、卵白アルブミン及び免疫グロブリンG(IgG)を反応させた結果、濃度6 aMの超低濃度IgGの検出が確認できた。なお、コントロールIgGには反応しないこと、IgG濃度600 nMまでの増加に伴ってSiNWを流れる電流の連続的な減少も確認した。
(4) SiNWバイオセンサによる受精卵の活動状態モニタリング:SiNWバイオセンサの反応セル内にウニ受精卵を入れてSiNWに流れる電流を測定した結果、1細胞期から2細胞期までの約75分間に約5 nAの電流増加を確認した。これは、受精卵の成長に伴って卵膜から放出される水素イオンを検出したことを示唆しており、生きた細胞の活動モニタリングの可能性が確認できたことから、iPS細胞の評価への応用が期待できる。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Fabrication of N-Type Silicon Nanowire Biosensor for Sub-10-Femtomolar Concentration of Immunoglobulin2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Tashiro、Zhang Hui、Oshima Kakeru、Sakurai Yuya、Suzuki Takaaki、Ohshima Noriyasu、Izumi Takashi、Sone Hayato
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 790 ページ: 28~33

    • DOI

      https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.790.28

    • 査読あり
  • [学会発表] 電子線描画法による高感度シリコンナノワイヤバイオセンサの作製およびアトモル濃度の抗原抗体特異結合の検出2019

    • 著者名/発表者名
      張慧,大嶋紀安,大嶋駆,菊池直樹,加治佐平,坂田利弥,和泉孝志,曾根逸人
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Fabrication of Sub-20 nm Width Silicon Nanowire-Based Biosensor for Detecting Biomolecules at Attomolar Concentrations2018

    • 著者名/発表者名
      Hui Zhang, Kakeru Oshima, Naoki Kikuchi, Noriyasu Ohshima, Taira Kajisa, Toshiya Sakata, Takashi Izumi and Hayato Sone
    • 学会等名
      14th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-14) and 26th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM26)
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Highly Sensitive Silicon Nanowire Biosensor by Electron Beam Lithography for Detecting Antigen-Antibody Specific Binding at Attomolar Concentration2018

    • 著者名/発表者名
      Hui Zhang, Noriyasu Ohshima, Kakeru Oshima, Naoki Kikuchi, Taira Kajisa, Toshiya Sakata, Takashi Izumi and Hayato Sone
    • 学会等名
      5th International Symposium of Gunma University Medical Innovation and 9th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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