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2019 年度 実績報告書

ナノワイヤ/ポアデバイスによる物質の選択的分離・段階的脱離・1分子検出法の創成

研究課題

研究課題/領域番号 17H04803
研究機関名古屋大学

研究代表者

安井 隆雄  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00630584)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードナノワイヤ / マイクロ/ナノポア / ナノ材料 / ナノ空間 / 1分子計測
研究実績の概要

本年度は物質の1分子検出にむけ、自己加熱能を付与する表面修飾ナノワイヤ構造と直径0.2-10 umサンプルの電流を検出するポア構造を融合するナノワイヤ/ポアデバイス構造の開発を行った。直径0.2-10 umサンプルを電流検出可能なポア構造を作製するために、シリコーンゴム(PDMS等)製ポア構造の開発に着手した。PDMS製ポア構造をガラス基板と貼り合わせ、0.2-10 umのサンプルの検出を達成した。サンプル検出時の印加電圧値を調整することで、大きなポア形状を用いて小さなサンプルの計測に成功し、幅広なサイズに適応可能なポア構造を開発した。さらに、当該ポア構造は、サンプルのそれぞれの直径に応じた電流値の変化を検出することができ、電流値変化の検量線よりサンプルの直径の定量に成功した。次に、ナノワイヤ/ポアデバイス構造の融合に着手した。PDMS製ポア構造を貼り合わせるガラス基板に、自己加熱能を持つ表面修飾ナノワイヤ構造を作製し、ポア構造の直前にナノワイヤが設置されるようにガラス基板とPDMSを貼り合わせることで、ナノワイヤ/ポアデバイス構造の融合を達成した。ナノワイヤの加熱時における水の温度上昇と抵抗値変化がポアデバイスの電流検出に影響を及ぼすことは開発当初より予想されていたが、マイクロ流路による効率的な熱の拡散の影響により、温度上昇による抵抗値変化が抑えられることを確認した。その後、マイクロ流路へのサンプル導入、ナノワイヤによるサンプル捕捉、加熱によるナノワイヤからのサンプル脱離、サンプルの電流値検出を同一デバイスで行った。脱離には、キレート剤などによる脱離条件の検討も行い、効率的な脱離方法を見出した。最後に、初年度に開発したペプチドを用い、表面修飾ナノワイヤによる選択的分離、ナノワイヤの自己加熱能による段階的脱離、ポア電流検出部によるサンプルの1分子検出を検討した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2020 2019 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 8件) 産業財産権 (9件) (うち外国 3件)

  • [国際共同研究] Stockholm University(スウェーデン)

    • 国名
      スウェーデン
    • 外国機関名
      Stockholm University
  • [国際共同研究] KMITL/NanoTec(タイ)

    • 国名
      タイ
    • 外国機関名
      KMITL/NanoTec
  • [雑誌論文] Mechanical Low-Pass Filtering of Cells for Detection of Circulating Tumor Cells in Whole Blood2020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, T. Kaji, N. Yasaki, H. Yasui, T. Baba, Y.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 92 ページ: 2483-2491

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.9b03939

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Monodispersedly Sized ZnO Nanowires from Randomly Sized Seeds2020

    • 著者名/発表者名
      Zhao, X. X. Nagashima, K. Zhang, G. Z. Hosomi, T. Yoshida, H. Akihiro, Y. Kanai, M. Mizukami, W. Zhu, Z. T. Takahashi, T. Suzuki, M. Samransuksamer, B. Meng, G. Yasui, T. Aoki, Y. Baba, Y. Yanagida, T.
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 20 ページ: 599-605

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.9b04367

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Water-organic cosolvent effect on nucleation of solution-synthesized ZnO nanowires2019

    • 著者名/発表者名
      Akihiro, A. Nagashima, K. Hosomi, T. Kanai, M. Anzai, H. Takahashi, T. Zhang, G. Yasui, T. Baba, Y. Yanagida, T.
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 4 ページ: 8299-8304

    • DOI

      10.1021/acsomega.9b00945

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Micro- and Nanopillar Chips for Continuous Separation of Extracellular Vesicles2019

    • 著者名/発表者名
      Hattori, Y. Shimada, T. Yasui, T. Kaji, N. Baba, Y.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 10 ページ: 6514-6521

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.8b05538

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Substantial Narrowing on the Width of "Concentration Window" of Hydrothermal ZnO Nanowires via Ammonia Addition2019

    • 著者名/発表者名
      Sakai, D. Nagashima, K. Yoshida, H. Kanai, M. He, Y. Zhang, G. Z. Zhao, X. X. Takahashi, T. Yasui, T. Hosomi, T. Uchida, Y. Takeda, S. Baba, Y. Yanagida, T.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 ページ: 14160

    • DOI

      10.1038/s41598-019-50641-y

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microfluidic Mechanotyping of a Single Cell with Two Consecutive Constrictions of Different Sizes and an Electrical Detection System2019

    • 著者名/発表者名
      Sano, M. Kaji, N. Rowat, A. C. Yasaki, H. Shao, L. Odaka, H. Yasui, T. Higashiyama, T. Baba, Y.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 91 ページ: 12890-12899

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.9b02818

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Rational Method of Monitoring Molecular Transformations on Metal-Oxide Nanowire Surfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Wang, C. Hosomi, T. Nagashima, K. Takahashi, T. Zhang, G. Kanai, M. Zeng, H. Mizukami, W. Shioya, N. Shimoaka, T. Tamaoka, T. Yoshida, H. Takeda, S. Yasui, T. Baba, Y. Aoki, Y. Terao, J. Hasegawa, T. Yanagida, T.
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 19 ページ: 2443-2449

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.8b05180

    • 査読あり
  • [学会発表] Urinary microRNA ensemble biomarkers for medical checkups2020

    • 著者名/発表者名
      Takao Yasui
    • 学会等名
      The 23rd SANKEN International Symposium -The 18th SANKEN Nanotechnology International Symposium- “Scientific and Industrial Research for Space Age”
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 尿中microRNAのアンサンブルマーカーによる疾病検出2020

    • 著者名/発表者名
      安井隆雄
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Nanowires meet microarray and AI for urine liquid biopsy2019

    • 著者名/発表者名
      Takao Yasui
    • 学会等名
      Nanowire week 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノワイヤチップによる尿中microRNAの抽出と機械学習解析によるがん診断2019

    • 著者名/発表者名
      安井隆雄
    • 学会等名
      JASIS PAI-NET マーケットトレンドセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 尿中microRNA解析によるがん診断2019

    • 著者名/発表者名
      安井隆雄
    • 学会等名
      大阪大学ナノ理工学人材育成産学コンソーシアム 令和元年度 第2回ナノ理工学情報交流会 「人生100年時代に求められるヘルステック」
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノ空間制御と尿中microRNAの網羅的解析2019

    • 著者名/発表者名
      安井隆雄
    • 学会等名
      2019年度第2回バイオ単分子研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] pMAIRS 法による生体関連物質吸着の配向/無配向分析とその応用2019

    • 著者名/発表者名
      安井隆雄
    • 学会等名
      第4回MAIRSワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノデバイスとリキッドバイオプシー2019

    • 著者名/発表者名
      安井隆雄
    • 学会等名
      KISTEC教育講座
    • 招待講演
  • [産業財産権] 細胞の機能を変化させる方法2020

    • 発明者名
      安井隆雄, 馬場嘉信, 夏目敦至
    • 権利者名
      安井隆雄, 馬場嘉信, 夏目敦至
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2020-36925
  • [産業財産権] 生体分子を分離するための流体デバイス及び方法2019

    • 発明者名
      安井隆雄, 馬場嘉信
    • 権利者名
      安井隆雄, 馬場嘉信
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-125884
  • [産業財産権] マイクロRNAを含む体液抽出物2019

    • 発明者名
      安井隆雄, 馬場嘉信, 市川裕樹
    • 権利者名
      安井隆雄, 馬場嘉信, 市川裕樹
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-193847
  • [産業財産権] 細胞外小胞体分離用デバイス、およびその作動方法2019

    • 発明者名
      安井隆雄, 馬場嘉信
    • 権利者名
      安井隆雄, 馬場嘉信
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2019/035733
    • 外国
  • [産業財産権] 脳腫瘍を検査する方法2019

    • 発明者名
      安井隆雄, 馬場嘉信, 夏目敦至
    • 権利者名
      安井隆雄, 馬場嘉信, 夏目敦至
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-177615
  • [産業財産権] miRNAの抽出方法、および、miRNAの解析方法2019

    • 発明者名
      安井隆雄, 馬場嘉信
    • 権利者名
      安井隆雄, 馬場嘉信
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2019/042499
    • 外国
  • [産業財産権] 細胞外小胞を捕捉するために用いられるデバイス、細胞外小胞の保存方法および移送方法2019

    • 発明者名
      安井隆雄, 馬場嘉信, 古賀大尚
    • 権利者名
      安井隆雄, 馬場嘉信, 古賀大尚
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2019/042498
    • 外国
  • [産業財産権] サンプル分離方法およびサンプル分離用デバイス2019

    • 発明者名
      加地範匡, 安井隆雄, 馬場嘉信
    • 権利者名
      加地範匡, 安井隆雄, 馬場嘉信
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-239849
  • [産業財産権] 生体分子抽出用チップ、及び生体分子抽出用チップの製造方法2017

    • 発明者名
      安井隆雄, 柳田剛, 加地範匡, 川合知二, 馬場嘉信
    • 権利者名
      安井隆雄, 柳田剛, 加地範匡, 川合知二, 馬場嘉信
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特許6606786号

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公開日: 2021-01-27  

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