| 研究課題/領域番号 |
18K05322
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
山名 一成 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (70192408)
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| 研究分担者 |
高田 忠雄 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (60511699)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | DNA / バイオセンサー / プラズモニクス / 光電流 / 電気化学 |
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| 研究実績の概要 |
医療診断への応用を目的として、核酸(DNA, RNA)の分子認識機能を利用したバイオセンサーの開発が広く行われている。本研究では、近接場光を利用した光電流応答型の超高感度電気化学DNAセンサーの開発を目指し、DNAの分子認識機能と金ナノ粒子表面に生じる近接場を組み合わせた光電流応答システムの基本原理を確立し、極微量の核酸の検出や配列読み出しを光電流によって検出するセンサーの開発に関する研究を行った。具体的には、(1) 金ナノ粒子表面に生じる近接場光を利用した光電子移動反応の制御、(2) 近接場光によって光電流シグナルを増幅する光応答電極デバイスの作製、(3) 光電流によるターゲット核酸（特に癌のバイオマーカーとして注目されているmiRNA）の検出システムの開発、に関する研究を進め、極微量サンプルに含まれる数コピーの標的核酸(DNA, RNA)をPCR-freeで直接検出可能な革新的光バイオセンサーの開発を目指した。金ナノ粒子のプラズモンと吸収帯が重なる機能性色素として、ペリレンジイミド、ポルフィリンを選んだ。これらの分子を共有結合にて導入した修飾DNAの合成を行った。これらのDNAを表面に固定した電極を作製し、分子を光励起することで光電流が生じることが分かった。次に、DNAを修飾した金ナノ粒子を電極表面に固定してプラズモン吸収に対応する光を照射して光電流測定を行ったところ、金ナノ粒子が存在する時に大きく光電流が増加することが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画通り、ポルフィリンやペリレンジイミドを導入したDNAを表面に修飾した電極が光電流を示すことが示された。また、金ナノ粒子が存在することで、光電流強度が大幅に向上することが分かった。
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| 今後の研究の推進方策 |
プラズモン吸収による光電流強度の増強効果を高めるため、様々なサイズの異なる金ナノ粒子、また機能性色素の数や位置を変えた電極の設計を行う計画である。さらに、検出ターゲットとなるDNAやRNAが存在することで光電流が生じるデバイスを設計し検出限界について明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初購入予定にして遠心分離機が不要となり、その分を試薬等の購入費に回すことにした。またDNA合成試薬、金ナノ粒子溶液も当初の予定ほどは使用せず、その分を今年度の試薬購入費に充てる計画である。
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