周期構造・高屈折率無機界面を有する高感度バイオチップの研究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22310076
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 田和 圭子 独立行政法人産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 主任研究員 (80344109)
• 研究分担者: 梅津 光央 東北大学, 工学研究科, 准教授 (70333846)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: ナノ界面・表面 / 周期構造 / プラズモニックチップ / 蛍光 / 抗原抗体

研究概要

金属薄膜でコーティングされた周期構造チップ(=プラズモニックチップ)では、増強蛍光を検出することにより、結合したターゲット蛋白質の定量的な評価ができる。本研究では、(1)350nm～500nmの周期構造(ピッチ)を有し、(2)金属薄膜(銀)を酸化亜鉛でコートし、(3)酸化亜鉛に特異的に高密度に結合する抗酸化亜鉛抗体を利用する、という特徴をもつバイオチップにおいて、そのプラズモニックチップの構造に依存した光学特性と増強蛍光のメカニズムを明らかにし、高感度蛍光計測技術とZnO表面に特異的に結合する抗体断片を利用した抗体固定化技術の融合によって、マーカータンパク質の高感度検出を実現した。

研究成果

• [雑誌論文] apid and sensitive detection of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) with a plasmonic chip (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Tawa*, M. Satoh, K. Uegaki, T. Hara, M. Kojima, H. Aota, Y. Yokota, T. Nakaoki, M. Umetsu, H. Nakazawa, I. Kumagai
  • 雑誌名: Japanese journal of applied physics 巻: 52(印刷中)
• [雑誌論文] A high-affinity gold-binding camel antibody: Antibody engineering for one-pot functionalization of gold nanoparticles as biointerface molecules (2012)
  • 著者名/発表者名: Takamitsu Hattori, Mitsuo Umetsu, Takeshi Nakanishi, Satoko Sawai, Shinsuke Kikuchi, Ryutaro Asano, and Izumi Kumagai
  • 雑誌名: Bioconjugate Chemistry 巻: 23(9) ページ: 1934-1944
  • DOI: DOI:10.1021/bc300316p
• [雑誌論文] Spontaneous Emission Control of CdSe/ZnS Nanoparticle Monolayer in Polymer Nanosheet Waveguide Assembled on a One-Dimensional Silver Grating Surface (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Mitsuishi*, S. Morita, T. Miyashita, K. Tawa, and J. Nishii
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 28 ページ: 2313-2317
  • DOI: DOI:DOI:10.1021/la2042229
• [雑誌論文] Photochemically Induced Crystallization of Proteins Accelerated on Two-Dimensional Gold Gratings (2012)
  • 著者名/発表者名: Keiko Tawa*, Susumu Haruta, Tetsuo Okutsu, and Junji Nishii
  • 雑誌名: Japanese journal of applied physics 巻: 51 ページ: 06FK09
  • DOI: DOI:DOI:10.1143/JJAP.51.06FK09
• [雑誌論文] Sensitive Fluorescence Microscopy of Neurons Cultured on a Plasmonic Chip (2012)
  • 著者名/発表者名: Chikara Yasui, Keiko Tawa*, Chie Hosokawa, Junji Nishii, Hiroyuki Aota, and Akira Matsumoto
  • 雑誌名: Japanese journal of applied physics 巻: 51 ページ: 06FK10
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.51.06FK10
• [雑誌論文] Sensitive bioimaging in microfluidic channels on the plasmonic substrate: Application of an enhanced fluorescence based on the reverse coupling mode (2011)
  • 著者名/発表者名: Keiko Tawa*, Xiaoqiang Cui, Kenji Kintaka, Junji Nishii, Kenichi Morigaki
  • 雑誌名: J. Photochem. Photobiol. A: Chem 巻: 221 ページ: 261-267
  • DOI: DOI:10.1016/j.jphotochem.2011.04.012
• [雑誌論文] An application of a plasmonic chip with enhanced fluorescence to a simple biosensor with extended dynamic range (2011)
  • 著者名/発表者名: Keiko Tawa*, YoshikiYokota, KenjiKintaka, JunjiNishii, TakahikoNakaoki
  • 雑誌名: Sensors and Actuators B: Chemical 巻: 157 ページ: 703-709
  • DOI: DOI:10.1016/j.snb.2011.04.086
• [雑誌論文] Zinc Oxide-Coated Plasmonic Chip Modified with a Bispecific Antibody for Sensitive Detection of a Fluorescent Labeled-Antigen (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Tawa*, T. Hattori, M. Umetsu, and I. Kumagai
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 83 ページ: 5944-5948
  • DOI: DOI:10.1021/ac200898e
• [雑誌論文] Sensitive bioimaging in microfluidic channels on the plasmonic substrate: Application of an enhanced fluorescence based on the reverse coupling mode (2011)
  • 著者名/発表者名: Keiko Tawa*, Xiaoqiang Cui, Kenji Kintaka, Junji Nishii, Kenichi Morigaki
  • 雑誌名: Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 巻: 221 ページ: 261-267
  • DOI: DOI:10.1016/j.colsurfb.2010.07.038
• [雑誌論文] Material-binding peptide application -ZnO crystal structure control by means of a ZnO-binding peptide- (2011)
  • 著者名/発表者名: Takanari Togashi, Nozomi Yokoo, Mitsuo Umetsu, Satoshi Ohara, Takashi, Naka, Seiichi Takami, Hiroya Abe, Izumi Kumagai, and Tadafumi Adschiri
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 111 ページ: 140-145
  • DOI: DOI:10.1016/j.jbiosc.2010.09.013
• [雑誌論文] Protein-protein interactions and selection: generation of molecule-binding proteins on the basis of tertiary structural information (2010)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu, Takeshi Nakanishi, Ryutaro Asano, Takamitsu Hattori, and Izumi Kumagai
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: 277 ページ: 2006-2014
  • DOI: DOI:10.1111/j.1742-4658.2010.07627.x
• [雑誌論文] Surface profile dependence of the photon coupling efficiency and enhanced fluorescence in the grating-coupled surface plasmon resonance (2010)
  • 著者名/発表者名: Hironobu Hori, Keiko Tawa, Kenji Kintaka, Junji Nishii, Yoshiro Tatsu
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 107 ページ: 114702
  • DOI: DOI:10.1063/1.3408446
• [雑誌論文] In-situ parallel imaging of micropatterned phospholipid membranes by surface plasmon microscopy and surface plasmon fluorescence microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Tawa* and K. Morigaki*
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces B: Biointerface 巻: 81 ページ: 447-451
  • DOI: DOI:10.1016/j.colsurfb.2010.07.038
• [学会発表] Application of a Plasmonic Chip to Biosensor (2012)
  • 著者名/発表者名: 田和圭子
  • 学会等名: ISNM2012
  • 発表場所: くにびきメッセ, 島根
  • 年月日: 2012-11-29
• [学会発表] Application of the ZnO-coated plasmonic chip immobilized with anti-ZnO antibody to biosensing (2012)
  • 著者名/発表者名: 田和圭子、笹川知里、梅津光央、中澤光、熊谷泉
  • 学会等名: MNC2012
  • 発表場所: メリケンパークホテル, 神戸
  • 年月日: 2012-10-31
• [学会発表] Rapid and sensitive BDNF detection with zinc oxide coating plasmonic chip (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤茉莉、田和圭子、上垣浩一、原とも子、梅津光央、中澤光、熊谷泉、青田浩幸、小島正己
  • 学会等名: MNC2012
  • 発表場所: メリケンパークホテル, 神戸
  • 年月日: 2012-10-31
• [学会発表] Application of a Plasmonic chip to Biosensing and Bioimaging (2012)
  • 著者名/発表者名: 田和圭子
  • 学会等名: ANNA- AIST International Seminar on Applications of Light and International Seminar
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター, 大阪
  • 年月日: 2012-10-17
• [学会発表] Smart protein design for interface molecules in nano world (2012)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu
  • 学会等名: 2012 Northeastern Asian Symposium (北東アジアシンポジウム)
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Sensitive Bio-Marker Detection with a Plasmonic Chip (2011)
  • 著者名/発表者名: 田和圭子
  • 学会等名: ISSS-6
  • 発表場所: 船堀タワー, 東京
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] Sensitive Bio-Marker Detection on a Plasmonic Chip (2011)
  • 著者名/発表者名: 田和圭子
  • 学会等名: WINPTech(@Kobe university)
  • 発表場所: 神戸大学, 兵庫
  • 年月日: 2011-12-01
• [学会発表] Bio-Marker Detection with an Enhanced Fluorescence on a Plasmonic Chip (2011)
  • 著者名/発表者名: 田和圭子
  • 学会等名: ICTF-15
  • 発表場所: 京都テルサ, 京都
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] Sensitive Detection of a Tumor Marker with Bispecific Antibody Immobilized on the ZnO-Coated Plasmonic Chip (2011)
  • 著者名/発表者名: 田和圭子、梅津光央、熊谷泉
  • 学会等名: ICTF-15
  • 発表場所: 京都テルサ, 京都
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] 酸化亜鉛コーティングプラズモニックチップを用いた高感度腫瘍マーカー計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田和圭子、梅津光央、熊 谷 泉
  • 学会等名: ソフトインターフェースの分子科学
  • 発表場所: パレブラン高志会館, 富山
  • 年月日: 2011-11-04
• [学会発表] 700fM-Tumor-Marker Detection with bispecific antibody immobilized on the ZnO-coated Plasmonic Chip (2011)
  • 著者名/発表者名: 田和圭子、梅津光央、熊谷泉
  • 学会等名: NNT2011
  • 発表場所: 済州島(韓国)
  • 年月日: 2011-10-21
• [学会発表] Antibody Engineering as an Interface Molecule for Inorganic Nano-materials (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu, Takamitsu Hattori, Takanari Togashi, Tadafumi Adschiri, Izumi Kumagai
  • 学会等名: MRS workshop: Directed Self-Assembly of Materials Workshop
  • 発表場所: Nashville (USA)
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] 酸化亜鉛コーティングプラズモニックチップを用いた高感度マーカー計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田和圭子、梅津光央、熊谷泉
  • 学会等名: 高分子討論会
  • 発表場所: 岡山大学, 岡山
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] Peptide and Antibody Engineering as Interface Molecules in nano world (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu and Izumi Kumagai
  • 学会等名: NanoBio Europe 2011
  • 発表場所: Cork (Ireland)
  • 年月日: 2011-06-21
• [学会発表] 二重特異性抗体と酸化亜鉛コーティングプラズモニックチップを用いた高感度腫瘍マーカー計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田和圭子、梅津光央、熊谷泉
  • 学会等名: 高分子学会年次大会
  • 発表場所: 大阪国際会議場, 大阪
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] Rapid and Sensitive Detection of Bio-Markers on the Plasmonic Chip (2011)
  • 著者名/発表者名: 田和圭子
  • 学会等名: IUPAC2011国際分析科学会議(ICAS2011)
  • 発表場所: 京都国際会館, 京都
  • 年月日: 2011-05-24
• [学会発表] ZnO-Coated Plasmonic Chip for Rapid and Sensitive Detection of an Antigen with a Bispecific Antibody (2011)
  • 著者名/発表者名: 田和圭子、梅津光央、服部峰充、熊谷泉
  • 学会等名: The 5th international conference on surface plasmon photonics (SPP5)
  • 発表場所: 釜山(韓国)
  • 年月日: 2011-05-17
• [学会発表] Sensitive and rapid detection of antigens on the plasmonic substrate with bispecific antibodies against antigen and ZnO surface (2010)
  • 著者名/発表者名: Keiko Tawa, Mitsuo Umetsu, Takamitsu Hattori, Izumi Kumagai
  • 学会等名: 20th MRS-Japan Academic Symposium
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2010-12-22
• [学会発表] 10pM-antigens detection on the plasmonic substrate with bispecific antibodies against antigen and ZnO surface (2010)
  • 著者名/発表者名: Keiko Tawa, Mitsuo Umetsu, Takamitsu Hattori, Izumi Kumagai
  • 学会等名: Pacifichem 2010
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] プラズモニックチップ上の増強蛍光を利用した高感度バイオセンシング (2010)
  • 著者名/発表者名: 田和 圭子
  • 学会等名: 日本分光学会高感度表面・界面部会第3回シンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2010-12-02
• [学会発表] プラズモニック基板上でのZnOxGFP結合二重特異性抗体によるGFPの高感度検出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田和 圭子、梅津 光央、服部峰充、熊谷泉
  • 学会等名: 高分子討論会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 格子結合型SPRによる増強蛍光センシングバイオチップ3 -高感度検出と非特異吸着抑制効果の評価- (2010)
  • 著者名/発表者名: 横田 佳樹、田和 圭子、西井 準治、中沖隆彦
  • 学会等名: 高分子討論会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 東北大-産総研の連携IPインテグレーションによる高感度バイオセンシング技術の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田和 圭子、梅津 光央
  • 学会等名: 東北大学/産総研連携公開講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-07-28
• [学会発表] 表面プラズモン共鳴励起増強蛍光によるバイオセンシング (2010)
  • 著者名/発表者名: 田和 圭子
  • 学会等名: 10-1 高分子基礎物性研究会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-06-24
• [学会発表] Sensitive Fluorescence Microscopic Imaging with Plasmonic Substrate (2010)
  • 著者名/発表者名: Keiko Tawa, Xiaoqiang Cui, Kenji Kintaka, Junji Nishii
  • 学会等名: The international conference on nanophotonics 2010
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2010-06-01
• [学会発表] 格子結合型SPRによる増強蛍光センシングバイオチップ 2 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田和 圭子、Cui Xiaoqiang、西 井 準治
  • 学会等名: 高分子年次大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2010-05-27
• [学会発表] 格子結合型SPRによる増強蛍光センシングバイオチップ1 (2010)
  • 著者名/発表者名: 横田 佳樹、田和 圭子、中沖隆彦、西井 準治
  • 学会等名: 高分子年次大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2010-05-27
• [学会発表] 100 TimesEnhanced Fluorescence Detected on a Metal-coated Grating Biochip (2010)
  • 著者名/発表者名: Keiko Tawa, Junji Nishii
  • 学会等名: 7th International Conference on Optics-Photonics Design & Fabrication (ODF'10)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2010-04-20
• [図書] 「プラズモンナノ材料開発の最前線と応用」(第II編 第7章 格子結合型表面プラズモン励起増強蛍光(GC-SPF)法を用いた生体分子検出) (2013)
  • 著者名/発表者名: 田和圭子
  • 総ページ数: 166-173
  • 出版者: シーエムシー出版
• [産業財産権] 周期構造を有するマイクロプレート及びその製造方法 (2010)
  • 発明者名: 田和圭子
  • 権利者名: 産業技術総合研究所
  • 産業財産権番号: 特願2010-097110
  • 出願年月日: 2010-04-20