2018 年度研究成果報告書

ナノ分子メカニクスを用いたバイオハイブリッドグラフェンナノポアセンシング

研究課題

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研究課題/領域番号	17K14099
研究種目	若手研究(B)
配分区分	基金
研究分野	ナノマイクロシステム
研究機関	大阪大学
研究代表者	川合健太郎大阪大学, 工学研究科, 助教 (90514464)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード	ナノポアセンシング / グラフェン / ナノ加工 / 自己組織化
研究成果の概要	ハイブリッドナノポアによるナノポアセンシングに向け、①「ヘリウムイオン顕微鏡を用いたイオンビーム加工による再現性の高いナノポア加工」、②「ハイブリッドナノポア形成のためのDNA自己組織化ナノ構造体作製」、③「自己組織化DNAナノ構造体形成の高効率化」、④「ナノポア形成基板へのグラフェン膜直接CVD技術」、⑤「DNA伸長用ナノピラーアレイの集積化」、⑥「グラフェンナノポアによるDNAセンシング」について計画に基づいて研究を進め、機能性付与のための3次元DNAナノ構造体を設計・作製し、グラフェン膜上に形成したナノポアを用いてイオン電流によるDNAセンシングを確認した。
自由記述の分野	ナノ・マイクロシステム
研究成果の学術的意義や社会的意義	ナノポアシークエンサは今後普及していくゲノム医療や個別化医療にとって、長鎖DNAを断片化することなく読み取れる、RNAを直接読み取れる、など優れたDNA読み取り技術である。実用化されているタンパクナノポアシークエンサでは複数のDNA塩基からの時系列信号を確率処理で推定する一方、原子１個分の厚さの二次元単結晶膜ナノポアを用いることにより数値計算上では高精度な塩基識別が可能であると示されている。これを実現する方法として提案する自己組織化ナノ構造形成とトップダウンであるヘリウムイオンビーム加工を融合したハイブリッドナノポアの作製は従来の微細加工を超えた集積ナノシステムの構築法として創造性が高い。