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磁性ナノ粒子－生体分子間相互作用による磁気緩和の変調と高感度バイオセンシング

通过磁性纳米颗粒-生物分子相互作用调节磁弛豫和高灵敏度生物传感

基本信息

批准号：
21H01760
负责人：
北本仁孝
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
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

核酸、タンパク質、糖鎖等の生体高分子を標的として相互作用できるように表面機能化を行った酸化鉄ナノ粒子と各種生体高分子との相互作用を、交流磁場下での磁気緩和により評価する研究を遂行した。その中で、磁性ナノ粒子の表面機能化を行った磁性粒子ラベルの作製、交流磁化計測装置開発、データ科学的手法を用いた交流磁化の周波数スペクトル解析を行った。前年度より行っている22塩基の単鎖DNAの検出においては、DNAのハイブリダイゼーションが効率的かつ特異的に起こる溶液条件の探索を入念に行った。その結果、溶液中の塩濃度によって、その効率と特異性が変化し、塩濃度の調整がセンシングにとって重要であることを見出した。具体的には塩濃度が増加するとハイブリダイゼーションの効率は上がるが、特異性が低下した。つまり、1塩基違いのDNAを見分けるには塩濃度を適切な濃度まで低下させることが必要であることがわかった。また、これまでにセンシングを行っていた反応溶液は主に水を用いていたが、ハイブリダイゼーションの効率の点から、特異性が失われない程度に塩濃度を高めた溶液中での磁性粒子ラベルの分散安定性向上が新たな課題となった。交流磁化計測装置開発においては、生体分子と磁性ナノ粒子プローブとの間の複雑かつ不均一な生化学反応を交流磁化状態から計測するために、低周波数領域での精密な計測が必要であることから、従来の周波数特性分析器に代わり、より高い信号対雑音比の得られるロックインアンプを導入した。その結果、低周波数領域では10Hzまでしか計測できなかったものが、4Hzまで計測できるようになった。それに伴い、低周波数側でスペクトルをより広く計測できることとなった。交流磁化の周波数スペクトル解析においては、他の分野でも行われている緩和時間分布解析の手法を取り入れ、より高い分解能でタンパク質濃度測定ができる可能性を示した。

The study of interaction between nucleic acids, molecules, sugar chains and other biological polymers and evaluation of magnetic field mitigation under AC magnetic field was carried out. In addition, the surface functionalization of magnetic particles, the manufacture of magnetic particles, the development of AC magnetization measurement devices, and the scientific analysis of the frequency of AC magnetization are carried out. In the past year, the detection of DNA in 22-mer DNA was carried out. The detection of DNA in 22-mer DNA was carried out in 22-mer DNA. The detection of DNA in 22-mer DNA was carried out in 22-mer DNA. The results show that depending on the concentration of arsenic in the solution, the effectiveness and specificity of arsenic can change, and the adjustment of arsenic concentration is important in the overall system. The specific concentration increases, and the specificity decreases. The DNA in the DNA sample was detected at the appropriate concentration. The magnetic particles in the solution are dispersed and stable upward. The magnetic particles in the solution are dispersed and stable upward. AC magnetization measurement device development, biological molecules and magnetic particles between complex and heterogeneous, biochemical reaction, AC magnetization measurement, low frequency field precision measurement is necessary, the frequency characteristics of the analyzer generation, high signal to sound ratio of the introduction Results: Low frequency measurement at 10Hz, 4Hz For example, if you have a low frequency, you can use it to measure your frequency. AC magnetization cycle number analysis, other field analysis, relaxation time distribution analysis method, high resolution energy, mass concentration measurement, possibility of