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2012 年度 実績報告書

泳動速度制御機能を有する単一分子識別デバイスの創製

研究課題

研究課題/領域番号 24681032
研究種目

若手研究(A)

研究機関大阪大学

研究代表者

筒井 真楠  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (50546596)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードナノバイオ / ナノコンタクト / ナノポア / 単一分子 / ゲノム
研究概要

本年度では、面内型ゲーティングナノポアセンサーによる1分子DNAの塩基配列解読の実証に向けた、1分子ダイナミクス制御のための新規1分子観察技術を創成した。開発したデバイスは、厚さ約0.1mmの透明ガラス基板上に作製したマイクロピラーを有する検体導入用流路と、検体検出用マイクロ流路で構成されるものである。このデバイスを用いて、イオン電流計測法と蛍光顕微鏡を用いた1粒子観察を同時に実行することで、マイクロ流路を通過する単一蛍光粒子のダイナミクス解析を試みた。実験では、流路デバイスをPDMSブロックでシーリングし、シリンジポンプを用いて蛍光粒子の分散溶液を流路に導入した。2つの銀/塩化銀電極を用いてマイクロ流路に電場を生じさせることで、電気泳動的に蛍光粒子が流路を通過するようにした。流路を通るイオン電流の測定を行なったところ、1個の粒子が通過されたことを示唆するスパイク状のイオン電流変化が観測された。また、同時に記録した蛍光観察像によって、個々のイオン電流シグナルに対応して、単一蛍光粒子がマイクロ流路を通過していることが確認された。この結果により、これまでの電気的検出法では確認されてこなかった「本当に流路を粒子が通過しているのか?」という疑問を完全に解消することができた。
以上のようにして、マイクロ秒スケールの高時間分解能とナノメートルスケールの高空間分解能を併せ持ちながら、液体中における1個の粒子あるいは分子のダイナミクスの実像観察を行うことができる新しい手法の創成に成功した。

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

本年度計画していた1分子ダイナミクス制御に必要となる透明ガラス基板を用いた流路デバイスの作製プロセスの構築と、これを用いた新規1分子ダイナミクス解析法の創成に成功しており、面内型ゲーティングナノポアセンサーを用いた1分子DNAの塩基配列解読の実証に向けて、研究は順調に進捗している。

今後の研究の推進方策

面内型ゲーティングナノポアセンサーの作製工程におけるエレクトロマイグレーション法を用いた電極ギャップ形成プロセスでは、ナノ電極の下地金属の存在が大きく歩留まり低下を招く要因となっていることが新たに判明した。そこで、今後は下地金属を用いない電極作製プロセスを構築し、デバイス作製の歩留まり向上を図る。

次年度の研究費の使用計画

本年度において、面内型ゲーティングナノポアセンサーの作製工程におけるエレクトロマイグレーション法を用いた電極ギャップ形成プロセスの改善の必要性が明らかになった。そこで、次年度では、エレクトロマイグレーション法による分子サイズ電極ギャップ作製を高い歩留まりで実施することを目的として、電極ギャップの作製に必要となるピコアンメータおよび機器制御用PCを新たに購入し、電極ギャップ作製プロセスの最適化を促進させる。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Transverse electric field dragging of DNA in a nanochannel2012

    • 著者名/発表者名
      筒井真楠
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 2 ページ: 394

    • DOI

      10.1038/srep00394

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 面内型ゲーティングナノポアを用いたDNAの単一塩基分子識別2012

    • 著者名/発表者名
      筒井真楠
    • 雑誌名

      ナノ学会会報

      巻: 11 ページ: 3-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single molecule electronics and devices2012

    • 著者名/発表者名
      筒井真楠
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 12 ページ: 7259-7298

    • DOI

      10.3390/s120607259

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 1分子電流計測による非標識DNAのメチル化検出2012

    • 著者名/発表者名
      筒井真楠
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 52 ページ: 152-153

    • 査読あり
  • [雑誌論文] DNA capture into nanopore for genome sequencing : challenges and opportunities2012

    • 著者名/発表者名
      ハー ユフイ
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry

      巻: 22 ページ: 13423-13427

    • DOI

      10.1039/C2JM31495A

    • 査読あり
  • [学会発表] 静電場による生体分子の泳動速度制御2012

    • 著者名/発表者名
      筒井真楠
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2012-09-12
  • [学会発表] 面内型ゲーティングナノポアを用いたDNAの単一塩基分子識別2012

    • 著者名/発表者名
      筒井真楠
    • 学会等名
      ナノ学会第10回大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2012-06-14
  • [産業財産権] 物質の識別方法2013

    • 発明者名
      筒井真楠
    • 権利者名
      大阪大学
    • 産業財産権番号
      特願2013-047373
    • 出願年月日
      2013-03-08

URL: 

公開日: 2014-07-16  

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