2016 Fiscal Year Annual Research Report
Control of Molecular Recognition by Light-induced Force and Development of Ultrafast Highly-sensitive Biosensor
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26286029
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
飯田 琢也 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10405350)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
床波 志保 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60535491)
伊都 将司 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (10372632)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノバイオ / 分析科学 / 分子認識 / 光ピンセット / 計測工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに開発してきた独自の理論手法であるMRMMにおいてプローブ粒子表面に修飾されたDNAとターゲットDNAの結合エネルギーをパラメータとして相補性を変化させ、光誘起力による集合化と粒子中の局在表面プラズモンの協力効果による光学スペクトルへの影響評価を可能とした。この理論によりDNAの二重鎖形成の光加速の実験における光誘起力の役割の説明に成功し、実験・理論の共同研究の成果がNature系論文誌に掲載されプレスリリース(PR)も行った(Sci. Rep. 6, 37768 (2016).)。特に、遺伝子検査における実サンプルへの光加速の適用可能性を探るため、ターゲットDNAと相補的な1本鎖DNAを修飾したプローブ粒子の分散液に、ミスマッチな異種の塩基配列のDNAやタンパク質を夾雑物として添加したサンプルを用いた検討を行った。結果として、これらの夾雑物の存在下でも、相補的なDNAを含む場合にはレーザー照射から数分以内にサブｍｍオーダーのマクロな集合化と顕著な光学スペクトルの変化が確認でき、実用化に向けた重要な知見を得ることができた。また、空間位相変調器を用いた構成で、プローブ粒子表面のDNAとターゲットDNAの特異的結合を多点で加速することにも成功し、多重光ピンセットによるマルチ光駆動バイオセンサの基礎構築にも成功した。加えて、金属ナノ複合体における非線形光学応答をケタ違いに増強するための指導原理も解明し、低分子センサへの応用可能性も示した(JPCL, 7, 3652 (2016), 早大-大阪府大共同PR)。さらに、流体チップ中における光誘起バブルを利用した構成で1/10000ppmオーダーの極微量タンパク質を約10分で検出できる可能性も解明した。これらの成果が示すように、当初目的であった高感度光駆動バイオセンサ・システムの基礎原理の開拓に成功した。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
【受賞】The Second Place Award(2016 4th TKU-OPU Joint Symposium),若手優秀ポスター賞(第76回分析化学討論会)
【メディア発表】早稲田大学・大阪府立大学共同プレスリリース, オプトロニクス9月号, 日本産業新聞(8面), 大阪府立大学プレスリリース(2件), オプトロニクス1月, 日刊工業新聞など
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[Presentation] Densely Fixed Bacteria Using Photoinduced Convection2016
Author(s)
Sinya Kurita, Yushi Nishimura, Yasuyuki Yamamoto, Olaf Karthaus, Takuya Iida, Shiho Tokonami
Organizer
OPU-KIST Joint Symposium on Next Generation Photochemistry and Photophysics: From Materials to Applications
Place of Presentation
Seoul（South Korea）
Year and Date
2016-09-25 – 2016-09-28
Int'l Joint Research
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[Presentation] Assembling of Porphyrin-based Molecules by Laser-induced Convection2016
Author(s)
Takuya Iida, Yasuyuki Yamamoto, Yushi Nishimura, Shiho Tokonami, Norihito Fukui, Takayuki Tanaka, Atsuhiro Osuka, Hideki Yorimitsu
Organizer
KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics 2016 (KJF-ICOMEP 2016)
Place of Presentation
Fukuoka（Japan）
Year and Date
2016-09-04 – 2016-09-07
Int'l Joint Research
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