細孔性粒子内の濃縮反応場を利用した微量計測

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K14650
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分34020:分析化学関連
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 宮川 晃尚 筑波大学, 数理物質系, 助教 (80881599)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 微量計測 / 顕微分光 / マイクロ粒子 / DNA / 細孔性粒子 / タンパク質

研究成果の概要

シリカ粒子には西洋わさびペルオキシダーゼ(HRP)が数百倍、一本鎖および二重鎖DNAが千倍程度濃縮されることを明らかにした。この濃縮反応場を利用し、単一粒子系で980 nMの過酸化水素を定量できることを明らかにした。また、一本鎖および二重鎖DNAのシリカ粒子の細孔内拡散挙動を明らかにした。一本鎖DNAは凝集体として粒子内に分配されやすく、二重鎖DNAは粒子内では解離しやすいことを明らかにした。ヘアピン型DNAを粒子内に濃縮し、ターゲットDNAの分配による計測を行ったところ、単一粒子系で10 nMのターゲットDNAを定量できることを示した。

自由記述の分野

分析化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、シリカ粒子内に濃縮された分子を利用した計測原理を確立させた。その濃縮倍率などを定量的に議論している研究例はなく、学術的に意義深い。また、単一粒子系で顕微分光法によって計測を行うことにより、高感度な計測が可能となる。本計測法はレーザートラップやマイクロデバイスと親和性が高く、組み合わせることで簡便な検出システムを構築できるため、社会的貢献も見込める。また、DNAの粒子内の拡散挙動はクロマトグラフィーの分離機構を明らかにするための基礎知見となり、当該分野での学術的寄与を期待できる。