| 研究課題/領域番号 |
26390030
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| 研究機関 | 中部大学 |
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研究代表者 |
河原 敏男 中部大学, 工学部, 教授 (80437350)
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| 研究分担者 |
鈴木 康夫 中部大学, 生命健康科学部, 客員教授 (00046278)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | ナノカーボン成長制御 / 自己組織化成長 / 電気伝導率制御 / 糖鎖の評価・最適化 |
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| 研究実績の概要 |
本課題では、電荷の変化を効率的に電流変化として取り出すためのナノカーボン材料の成長制御と、ウイルスの検出部位である糖鎖の最適化を行う。材料プロセスの最適化では、温度変調プロセスによる数層グラフェンの電気伝導率向上として、電気抵抗の主要因が、配列化プロセスによるひずみでグレイン境界での散乱がエンハンスされるためなので、バッファー層を用いて基板との相互作用を弱めること、及び、電気特性の時間変化の解析を行った。400℃成長の数層グラフェンをバッファー層(LTバッファー層)にし、メインの成長温度を変化させてラマン測定により評価した。その結果、 LTバッファー層の導入によるG/D比の向上が観測された。電気特性は比較的低温の500℃成長でもすべての素子が金属特性を示すようになりシート抵抗が45 kΩ程度以下となった。また、ドレイン-ソース電流の時間変化をノイズスペクトルとして解析し、LTバッファー層の導入によるノイズ強度の減少、成長温度の向上によるノイズの減少を明らかにした。これは、グレイン界面での散乱過程がノイズの主要因であり、その散乱が減少したことによるためで、ノイズ解析による品質評価にも成功したので論文発表を行った。さらに、デバイスノイズの減少はセンサーとしての分解能向上にも有用である。一方、糖鎖分子の開発・デバイス化として、平成26年度にシアロ糖鎖の大きさを評価したので、平成27年度はクロマトグラフィーでウイルスとの反応性を評価した。その結果、ヒト型、鳥型ウイルスの選択性が確認できたので、デバイスを作製した。糖鎖分子修飾デバイスでの選択性をソース－ドレイン電流の変化で調べ、濃縮技術を用いない検出技術として最高感度の105個/0.1mLのウイルス検出が可能であることが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
数層グラフェンの成長最適化を行うと共に評価方法を検討し、グレイン構造と電気伝導率の関係が分かった。特に、低温バッファー層の導入により、配列化制御と境界散乱を同時に制御できることが分かった。一方、糖鎖分子とウイルスとの反応を調べ、デバイ遮蔽内に入る分子系でウイルスの特異性があることが分かり、また、電荷によるウイルスの検出が可能であることが分かった。ここまでは、予定通りであると言える。ただし、糖鎖構造の大域的制御など、シアル酸の構造以外の最適化も必要であることが分かったので、やや遅れていると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
糖鎖修飾したグラフェンデバイスを作成し、ウイルスが細胞にアタックするタンパク質であるヘマグルチニン(HA)との反応、及び、ウイルスとの反応を調べると共に、光学的手法による既存の手法との比較を行う。その際、糖鎖濃度や分布などプロセスの違いによるデバイス構造の相違を電子顕微鏡等で調べて評価する。また、糖鎖の構造や分布状態による違いを調べるために、構造解析と分布制御を行い、反応性を広範に調べることで、デバイスの最適化を行う予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
温度変調成長の実験の際に、低温バッファー層を用いることで材料の品質向上が可能であることが分かり、また、ノイズ測定も組み合わせてバッファー層の効果が確認できたため、最適化が速く進んだ。そのため、基板やプロセスにかかる費用が少なくて済んだ。一方、糖鎖とウイルスの反応では、平成26年度に評価した短い糖鎖を中心にウイルスとの反応実験をおこない、ウイルスの選択性及び濃度依存性が十分評価できたため、糖鎖の種類を少なくして実験を行うことが出来た。ただし、詳細な構造の探索が不十分だったので、これを、平成28年度に行うとともに、引き続きウイルスとの反応実験を行う。
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| 次年度使用額の使用計画 |
糖鎖修飾による検出素子でウイルスとの反応性を調べて、更なる高感度化を図るため、特に、糖鎖の構造と反応性の関連性を広く調査する。そこで、多種類の糖鎖を準備、及び展開プロセスの開発に研究経費を使用する。具体的には、各種糖鎖の準備・構造解析、及び、ウイルスの調整、展開プロセス等の消耗品が必要である。また、基板やプロセス関連の経費は引き続き使用する。
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