ナノチャネル電極デバイスによる長鎖DNAのエピジェネティック物性の超高速検出

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25246014
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 川合 知二 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20092546)
• 研究分担者: 長島 一樹 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (10585988) ; 田中 裕行 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (20314429)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: １分子科学 / ナノテクノロジー / DNA / エピゲノム

研究実績の概要

自己組織化プロセスにより形成するナノロッド構造と微細加工技術を駆使したチャネル構造を有機的に融合させることに成功した。長鎖ＤＮＡ分子を伸長化するためには、①ランダムコイル状の長鎖ＤＮＡ分子がコンフォメーションを変えながらナノ流路に侵入するプロセスＡと②その後にＤＮＡの持続長(50nm 程度)以下のナノ流路空間に閉じ込めるプロセスＢを制御する必要がある。本研究において検出時間分解能を決定するプロセスＡの侵入速度を制御するためには、ナノ流路の直前で長鎖ＤＮＡ分子がある程度伸長されていることが重要であることが分かった。そこでプロセスＡを制御するために、ＤＮＡの持続長以下のサイズの自己組織化ナノロッド構造をナノチャネル前に配置し、Hairpin Collision と呼ばれるＤＮＡが自身の持続長以下のナノ構造体に引っ掛かることで伸長されるダイナミクスを利用した。次いで、プロセスＢを設計するために、これまでに我々のグループで構築してきた微細加工技術を駆使してチャネル幅50nm 以下のナノチャネル構造を創製した。本研究により、従来技術では展開することが困難であった長鎖ＤＮＡ分子を短時間で伸長・分離・検出することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Self-assembled Nanowire Arrays as Three-dimensional Nanopores for Filtration of DNA Molecules (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Rahong, T. Yasui, T. Yanagida, K. Nagashima, M. Kanai, G. Meng, Y. He, F. W. Zhuge, N. Kaji, T. Kawai and Y. Baba
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 31 ページ: 153-157
  • DOI: 10.2116/analsci.31.153.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A flux induced crystal phase transition in the vapor-liquid-solid growth of indium-tin oxide nanowires (2014)
  • 著者名/発表者名: G. Meng, T. Yanagida, H. Yoshida, K. Nagashima, M. Kanai, F. W. Zhuge, Y. He, A. Klamchuen, S. Rahong, X. Fang, S. Takeda and T. Kawai
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 6 ページ: 7033-7038
  • DOI: 10.1039/c4nr01016g
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultrafast and Wide Range Analysis of DNA Molecules Using Rigid Network Structure of Solid Nanowires (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Rahong, T. Yasui, T. Yanagida, K. Nagashima, M. Kanai, A. Klamchuen, G. Meng, Y. He, F. W. Zhuge, N. Kaji, T. Kawai and Y. Baba
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 ページ: 5252(1-8)
  • DOI: 10.1038/srep05252
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cellulose Nanofiber Paper as an Ultra Flexible Nonvolatile Memory (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima, H. Koga, U. Celano, F. W. Zhuge, M. Kanai, S. Rahong, G. Meng, Y. He, J. D. Boeck, M. Jurczak, W. Vandervorst, T. Kitaoka, M. Nogi and T. Yanagida
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 ページ: 5532(1-7)
  • DOI: 10.1038/srep05532
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nanoscale Size-Selective Deposition of Nanowires by Micrometer Scale Hydrophilic Patterns (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. He, K. Nagashima, M. Kanai, G. Meng, F. W. Zhuge, S. Rahong, X. Li, T. Kawai and T. Yanagida
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 ページ: 5943(1-5)
  • DOI: 10.1038/srep05943
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Modulation of Thermoelectric Power Factor via Radial Dopant Inhomogeneity in B-doped Si Nanowires (2014)
  • 著者名/発表者名: F. W. Zhuge, T. Yanagida, N. Fukata, K. Uchida, M. Kanai, K. Nagashima, G. Meng, Y. He, S. Rahong, X. Li and T. Kawai
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 136 ページ: 14100-14106
  • DOI: 10.1021/ja5055884
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Cellulose Nanofiber Paper as an Ultra Flexible Nonvolatile Memory (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima, H. Koga, U. Celano, F. W. Zhuge, M. Kanai, S. Rahong, G. Meng, Y. He, J. D. Boeck, M. Jurczak, W. Vandervorst, T. Kitaoka, M. Nogi and T. Yanagida
  • 学会等名: 2014 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center and Sheraton Boston Hotel(U.S.A.)
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] Nanoscale Size-Selective Assembly of Nanowires by Micrometer Scale Hydrophilic Patterns (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. He, K. Nagashima, M. Kanai, G. Meng, F. W. Zhuge, S. Rahong, X. Li, T. Kawai and T. Yanagida
  • 学会等名: 2014 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center and Sheraton Boston Hotel(U.S.A.)
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] Composition and Crystal Phase Engineering of VLS Nanowires: Impact of Element Nucleation Competitions at Liquid-Solid Interface (2014)
  • 著者名/発表者名: G. Meng, K. Nagashima, H. Yoshida, M. Kanai, F. W. Zhuge, Y. He, A. Klamchuen, S. Rahong, S. Takeda, T. Kawai and T. Yanagida
  • 学会等名: 2014 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center and Sheraton Boston Hotel(U.S.A.)
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] Fundamental Design Rule for Nanowire Alignment on Water Favorable Pattern (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. He, K. Nagashima, M. Kanai, G. Meng, F. W. Zhuge, S. Rahong, X. Li, T. Kawai and T. Yanagida
  • 学会等名: 2014 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center and Sheraton Boston Hotel(U.S.A.)
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] Modulating Transport Properties in B-Doped Si Nanowires via Rationally Designed Dopant Inhomogeneity and Its Application in Thermoelectrics (2014)
  • 著者名/発表者名: F. W. Zhuge, N. Fukata, K. Uchida, M. Kanai, K. Nagashima, G. Meng, Y. He, S. Rahong, X. Li, T. Kawai and T. Yanagida
  • 学会等名: 2014 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center and Sheraton Boston Hotel(U.S.A.)
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] Modulation of Thermoelectric Power Factor via Radial Dopant Inhomogeneity in B-Doped Si Nanowires (2014)
  • 著者名/発表者名: F. W. Zhuge, N. Fukata, K. Uchida, M. Kanai, K. Nagashima, G. Meng, Y. He, S. Rahong, X. Li, T. Kawai and T. Yanagida
  • 学会等名: 2014 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center and Sheraton Boston Hotel(U.S.A.)
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] Doping in VLS Metal Oxide Nanowires: Manipulation of Conductivity and Crystal Phase (2014)
  • 著者名/発表者名: G. Meng, K. Nagashima, M. Kanai, H. Yoshida, F. W. Zhuge, Y. He, A. Klamchuen, S. Rahong, S. Takeda, T. Kawai and T. Yanagida
  • 学会等名: 2014 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center and Sheraton Boston Hotel(U.S.A.)
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] マイクロスケール油水界面を利用したナノワイヤ粒子の配列 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 学会等名: 国際粉体工業展東京2014アカデミックコーナー
  • 発表場所: 東京ビッグサイト（東京都江東区）
  • 年月日: 2014-11-27
• [学会発表] 単結晶ナノワイヤ構造体によるナノ物性探索 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹, Gang Meng, Fuwei Zhuge, Yong He, 金井真樹, 柳田 剛
  • 学会等名: 第2回アライアンス若手研究交流会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府茨木市）
  • 年月日: 2014-11-26
• [学会発表] Single Molecule DNA and RNA Sequencing by Gating Nanopore systems (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kawai
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Surface Science
  • 発表場所: 島根県立産業交流会館（くにびきメッセ）（島根県松江市）
  • 年月日: 2014-11-02 – 2014-11-06
  • 招待講演
• [学会発表] Ultrafast Separation of Small Bomolecules by Three-dimensional Nanowire Structure (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Rahong, T. Yasui, T. Yanagida, M. Kanai, K. Nagashima, A. Klamchuen, M. Gang, H. Yong, F. W. Zhuge, N. Kaji, T. Kawai, and Y. Baba
  • 学会等名: The 18th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2014)
  • 発表場所: Henry B. Gonzalez Convention Center(U.S.A.)
  • 年月日: 2014-10-26 – 2014-10-30
• [学会発表] Rational Designing of Vapor-liquid-solid Oxide Nanowire Growth (2014)
  • 著者名/発表者名: Annop Klamchuen, 柳田 剛, 長島一樹, 吉田秀人, 金井真樹, Fuwei Zhuge, Yong He, Gang Meng, 竹田精治, 川合知二
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Single Crystalline NiO Nanowires Grown via VLS Mechanism and Their Significance on Resistive Switching Memory (2014)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹, 柳田 剛,吉田秀人, 金井真樹, Gang Meng, Fuwei Zhuge, Yong He,竹田精治, 川合知二
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Modulation of Thermoelectric Power Factor via Radial Dopant Inhomogeneity in B-doped Si Nanowires (2014)
  • 著者名/発表者名: Fuwei Zhuge, 金井真樹, 長島一樹, 深田直樹, 内田 建, 柳田 剛
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Rational Concept for Designing Vapor-Liquid-Solid Growth of Metal Oxide Nanowire (2014)
  • 著者名/発表者名: Annop Klamchuen, 柳田 剛, 長島一樹, 川合知二
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 油水界面張力法を用いた単結晶ナノワイヤの基板上での配列アレイ化―ミクロンパターンでナノスケールのサイズ選択性を生む仕組みー (2014)
  • 著者名/発表者名: Yong He, 柳田 剛, 長島一樹, 金井真樹, 川合知二
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 意図的に導入されたドーパントの空間不均一性によるシリコンナノワイヤのパワーファクター増強効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: Fuwei Zhuge,柳田 剛, 長島一樹, 金井真樹, 深田直樹, 内田 建
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20