研究課題
2022年度は、シリカ粒子内における酵素反応の微量計測およびDNAの反応計測を行った。条件検討を行い、0.1μMの西洋わさびペルオキシターゼ(HRP)が970倍粒子内に分配・濃縮されることがわかった。この条件下で、amplex redを粒子内で反応させ、resorufinの蛍光を観測することにした。過酸化水素の微量計測を行い、980 nMの過酸化水素を計測可能であることを明らかにした。DNAの反応計測においては、hairpin型のDNAを粒子内に分配させ、ターゲットDNAとの反応により開環し、その反応が蛍光として観測されるシステムを構築した。hairpin DNAは最大2000倍粒子内に濃縮されることを明らかにした。微量計測のために、ターゲットDNAを導入したところ、導入前から強い蛍光が観測された。これはhairpin DNAが粒子内に吸着する際に、その一部が開環してしまっていることが要因であると考えた。これについて検討するために、二重鎖DNAの分配挙動について速度論的に評価し、1本鎖のDNAとシリカ粒子の相互作用がかなり強く、DNA二重鎖形成の強さによって、DNAが粒子内で解離することが明らかとなった。しかし、現時点で10 nM程度のターゲットDNAにおいてもhairpin DNAの開環に伴う蛍光強度の変化を観測しており、粒子内濃縮反応場を利用した微量計測法が高感度に応用できる可能性を示唆している。研究期間全体を通じて、主に次の業績をあげた。シリカ粒子内における濃縮HRPを利用した過酸化水素の微量計測、1本鎖DNAのシリカ粒子内への分配挙動の解明、2重鎖DNAのシリカ粒子内への分配挙動の解明、シリカ粒子内における濃縮hairpin DNAを用いた微量計測。本研究によって、粒子内の分子挙動からその計測原理までを理論的に確立させた。
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