| 研究課題/領域番号 |
23300168
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
安田 隆 九州工業大学, 生命体工学研究科(研究院), 准教授 (80270883)
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| 研究期間 (年度) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | DNA / ナノワイヤ / インターカレータ / マイクロ流路 / 静電配向 / 血液検査 |
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| 研究概要 |
DNA鋳型ナノワイヤ1本の電気的特性を評価するために、ナノチャネル中の微小電極間に単分子DNAを伸長固定し、これを金属被覆することで単一ナノワイヤを形成した。まず、集束イオンビームを用いてシリコン基板上に幅500nmのナノチャネルを構築した後に、2つの金電極を間隔15μmで形成し、その上にPDMS製のマイクロ流路を配置した。マイクロ流路内にλDNA溶液を導入し、毛細管力により単分子DNAをナノチャネル中に進入させた。そして、電極間に1MHz、振幅10Vの交流電圧を印加することで、DNAを電界方向へ伸長させるとともに電極上へ静電的に固定化した。次に、ナフタレンジイミドの両末端に還元基を有するインターカレータを流路内に導入し、ナフタレンジイミドをDNAの2本鎖間に挿入して、還元基をDNA表面に配置した。最後に、銀イオンを含むトレンス試薬を導入することで、還元基によりDNA近傍の銀イオンを還元し、銀をDNA表面に析出させた。SEM観察により、ナノチャネル中に直径20～40nm程度の単一の銀ナノワイヤが形成されており、ナノワイヤがバルク銀を数珠つなぎにした構造を成していることが分かった。そして、交流インピーダンス法により得られた複素インピーダンスプロットをもとに、ナノワイヤの等価回路を推定した。等価回路は、析出したバルク銀の抵抗約17Ωと、バルク間の接触抵抗と容量成分から成るRC並列回路との直列接続で表現された。さらに、マイクロ流路中の電極間に長さ2μmの1本鎖DNAと2本鎖DNAをそれぞれ別々に伸長固定し、同条件で還元基と銀イオンを導入して、2本鎖DNAのみが金属被覆されることを確認した。
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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
交付申請書の研究実施計画に記載した単一DNA鋳型ナノワイヤの形成と電気的特性評価、及び2本鎖DNAの特異的金属被覆の確認などの計画内容を実施し、当初目標としていた成果を得ることができたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後はまず、本研究で提案するDNA鋳型ナノワイヤ形成法が有する、2本鎖DNAのみを特異的に金属被覆し、1本鎖DNAを金属被覆しない特性を詳細に評価する。具体的には、金属被覆操作前後の2本鎖DNAと1本鎖DNAのインピーダンス評価、及びSEMやAFMによる形状観察を行う。次に、2本鎖DNAと1本鎖DNAが複合したDNAを準備し、2本鎖部位のみが選択的に金属被覆されることを確認する。2本鎖及び1本鎖の長さ、試薬の濃度、反応時間などの条件を様々な値に変更し、それぞれの条件で形成されたDNA鋳型ナノワイヤの特性を評価する。さらに、DNA鋳型ナノワイヤを血液検査用のセンサに応用するための検討を行う。例えば、1本鎖DNA部位にDNA分解酵素を作用させれば、酵素反応による1本鎖DNAの切断に伴いDNA鋳型ナノワイヤ全体のインピーダンス変化が生じるはずであり、これによりDNA分解酵素を検出することが可能となる。また、DNA鋳型ナノワイヤの金属表面における局在表面プラズモン共鳴を利用したセンシング手法についても検討を行う。
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