網羅的１分子力学解析法におけるナノ力学の究明とがんマーカー分子診断応用

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従来のバイオセンシング技術は無数に生じる分子間反応の平均的挙動を測定パラメータとしており、感度の向上に限界がある。一方、1分子間の結合力測定は原子間力顕微鏡などのマイクロマニピュレーション技術によって報告されてきた。しかし、1結合の測定を行うたびにプローブの操作を要するため、測定スループットが低い。このため、1分子力測定技術は基礎研究的な報告に留まり、応用発展には至っていない。以上の理由から、本研究ではプローブとなるマイクロビーズに遠心力を印加することで1分子間結合力の複数並列測定を実現し、1分子力測定による分子診断技術への応用を目指す。本年度は1分子計測の実証を目指したナノ界面の設計を中心に取り組んだ。これまでの検討によってビーズ―基板間に作用する非特異的な相互作用は、ビーズ分散媒中のイオンによる固体表面電位の遮へいによって生じることが確認されている。そこで、これまで使用していたりん酸緩衝液からHEPES緩衝液に変更することで、分散媒のpH及びイオン強度を独立に変更できる分散媒を調製した。また、1分子測定において使用する粒子径範囲では粒子径の変化による界面の変化の方が体積増加よりも影響が大きく、大きい粒子径を持つビーズの方が基板と吸着しやすいことが確認された。そこで、直径0.1 μmの小さなビーズを使用することで表面の非特異的吸着を抑えた。上記実験系を用いて基板表面に固定したPEG化ビオチン及びビーズ表面に固定したストレプトアビジンの反応性を評価したところ、表面にストレプトアビジンが固定されていないビーズを用いた場合には、非特異的吸着がほとんど見られなかった。また、表面にストレプトアビジンを固定したビーズにおいても基板表面のPEG化ビオチンの有無によってビーズの結合量に違いが見られた。以上の検討から、ビーズ―基板間に生じる非特異的吸着を低減するナノ界面の設計に成功した。