オンデマンドに直接細胞内で組み立て・計測・破棄する微小球生体センサー

本研究の目的は、生体細胞の計測を行うにあたり,直接細胞内でセンサープローブを製作して生体活動に伴う発現物質等を検出し,検出後はプローブが自己消滅するといったオンデマンド光計測法を開発することである。そしてこの目的を実現する手法として,蛍光色素がドープされた生分解性紫外線樹脂を2光子重合で硬化させてマイクロレーザーキャビティー作成し,これをプローブとして使用することを考案した。本年度は、2光子重合により硬化させた樹脂の中にさらに金ナノ微粒子をドープし,この金微粒子に末端をチオール修飾したDNAを結合させた.次にこの樹脂をDNAを混合した水溶液に浸すことで,金微粒子に結像させたDNAと相補的な配列を持つDNAを結合させて2重螺旋構造をつくった.そしてDNAの2重螺旋構造のみに選択的に結像する蛍光色素をドープしてその蛍光発光を観測することで,作成したDNAを付加したマイクロキャビティーが,生体分子を選択的に認識して結合することを確認した.さらにマイクロキャビティの結合状態を蛍光色素の蛍光発光強度の変化,もしくは蛍光スペクトルの変化として観測できることを確認した.また,この樹脂で周期的な構造を作製しその蛍光発光スペクトルを測定したところ,共振波長に対応するスペクトルにおいて,蛍光強度が増強されることを確認した.2光子重合加工手法そのものについても,樹脂に配合する重合開始剤やモノマーとの配合比等を最適化することで,加工分解能を約100nm程度にまで高めることに成功した.特に重合開始剤については,樹脂の重合プロセスをレート方程式で記述して数値計算し,その結果をもとに光利用効率高いが高くかつ空間分解能も高い樹脂構造を実現するのに必要な色素を設計・合成した.

本研究の目的は、生体細胞の計測を行うにあたり,直接細胞内でセンサープローブを製作して生体活動に伴う発現物質等を検出し,検出後はプローブが自己消滅するといったオンデマンド光計測法を開発することである。そしてこの目的を実現する手法として,蛍光色素がドープされた生分解性紫外線樹脂を2光子重合で硬化させてマイクロレーザーキャビティー作成し,これをプローブとして使用することを考案した。本年度は、2光子重合により硬化させた樹脂の中にさらに金ナノ微粒子をドープし,この金微粒子に末端をチオール修飾したDNAを結合させた.次にこの樹脂をDNAを混合した水溶液に浸すことで,金微粒子に結像させたDNAと相補的な配列を持つDNAを結合させて2重螺旋構造をつくった.そしてDNAの2重螺旋構造のみに選択的に結像する蛍光色素をドープしてその蛍光発光を観測することで,作成したDNAを付加したマイクロキャビティーが,生体分子を選択的に認識して結合することを確認した.さらにマイクロキャビティの結合状態を蛍光色素の蛍光発光強度の変化,もしくは蛍光スペクトルの変化として観測できることを確認した.また,この樹脂で周期的な構造を作製しその蛍光発光スペクトルを測定したところ,共振波長に対応するスペクトルにおいて,蛍光強度が増強されることを確認した.2光子重合加工手法そのものについても,樹脂に配合する重合開始剤やモノマーとの配合比等を最適化することで,加工分解能を約100nm程度にまで高めることに成功した.特に重合開始剤については,樹脂の重合プロセスをレート方程式で記述して数値計算し,その結果をもとに光利用効率高いが高くかつ空間分解能も高い樹脂構造を実現するのに必要な色素を設計・合成した.