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Development of highly sensitive terahertz micro-TAS and its applications to the nanobioanalysis

高灵敏度太赫兹微TAS的研制及其在纳米生物分析中的应用

基本信息

批准号：
21H01392
负责人：
芹田和則
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ピコモルオーダーの溶液量でフェムトモルオーダーの検出感度を誇るコンパクトなテラヘルツバイオチップの機能性の向上と、生体関連試料の微量分析を行った。チップはGaAs製で、テラヘルツ点光源と5個のメタアトム（メタマテリアルの基本素子）の直列アレイから構成されている。そのセンサー領域（メタアトムアレイ領域）は髪の毛断面５個分相当である。メタアトム構造には微小なキャビティギャップを有するストリップライン（I-design）構造を採用した。このメタアトムアレイの1つを局所テラヘルツ点光源で励起すると、パーセル効果に基づく、ギャップ領域での顕著な電界閉じ込めが起こり、これが隣接するメタアトムにも波及していくことが分かった。これにより、これまでのFano共振型のメタアトムアレイ（５×５個のメタアトムを使用）と比較して感度が2倍以上向上することが分かった。したがって感度向上とコンパクト化を同時に達成することに成功した。これにマイクロ流路を作製することで、流路内をフローする溶液中のイオン、糖、アルコール物質を微量センシングできた。チップ性能としても従来のFano共振チップと比較して1桁の向上を確認した。これをテラヘルツマイクロタスとして展開している。機能性の向上については、以下の点で進展があった。夾雑物中からの選択的な溶質センシングは、シンプルな構成では難しいことがわかった。この解決に向けて、電気泳動技術を取り入れることで混合溶液中に含まれる溶質成分の高感度かつラベルフリーな分離分析ができることが分かった。また、これとは別に、当初から行っていた透過測定よりも、反射測定の方がより効率的に分析ができることが分かってきた。一方、生体関連試料の微量分析では主にサンプルのスペクトルからの評価を行っている。一部の細胞サンプルとDNAサンプルにおいてそれらの変性・変異を示唆する興味深い変化が観測され、慎重に計測と分析を進めている。

The amount of solution of the sample is determined by the sensitivity of the sample and the functionality of the bio-related sample. The GaAs system is composed of five in-line light sources. 5 points equivalent to The structure of the small space is adopted. The light source is excited, the light source is excited. Fano resonance type (5×5 pieces) and sensitivity more than 2 times higher than that. The sensitivity is high and the success is low. A trace amount of sugar and a trace amount of other substances in the solution Fano resonance is confirmed by comparing the performance of the two systems. This is the first time that I've seen you. Functionality and upward movement, the following points and progress. The composition of the selected solute in the mixture is difficult to determine. This solution is based on electrophoresis technology, which is used to extract high sensitivity of solute components in mixed solutions. The analysis of the efficiency of the measurement of the transmission and reflection is carried out at the beginning of the measurement. Microanalysis of a single, bio-related sample is conducted in the following ways: A part of the cell culture and DNA storage process, including the development of a variety of different types of expression, deep detection, careful measurement and analysis.