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Integrated solid-state nanopores for single-cell multiomics analysis

用于单细胞多组学分析的集成固态纳米孔

基本信息

批准号：
22H01926
负责人：
筒井真楠
金额：
$ 11.15万
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：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

サラウンドゲート電極をナノポアに集積したFET型ナノポアを用いて、DNAとタンパク質の1分子泳動制御を実施した。実験では、まず両面が厚さ50 nmの窒化シリコン膜で被覆されたシリコンウエハの片面に、フォトリソグラフィーと金属スパッタにより、引き出し電極を形成した。続いて、ウェットエッチング処理によりシリコン層を除去し、窒化シリコンメンブレンを形成した。その後、電子線リソグラフィにより直径150 nm～100 nmの円を描画した、現像後のレジスト層をマスクとして用いることで、反応性イオンエッチングによりナノポアを開口させた。そして、電子線描画法により今度はゲート電極パターンをナノポア周囲に描画し、白金層をスパッタしたのち、有機溶媒中でリフトオフした。最後に、メンブレン上面から化学蒸着法により厚さ20 nmの二酸化ケイ素層を蒸着した。こうして作製したFET型ナノポアを用いて、様々な長さのDNAや牛血清アルブミン等のタンパク質分子の1分子検出を実施した。ゲート電圧に加える電圧により、ナノポア内に生じる電気浸透流の流速が変化し、これにより当該分子の泳動速度を精密に制御することが可能であることを確認した。さらに、電解質溶液の誘電率によるDNAの1分子イオン電流信号増強法を創成することにも成功した。この新規手法は、ナノポアに注入する生理食塩水にエタノールやグリセロールを混合するだけでの、非常に簡便かつ効果的な手法であり、誘電率だけでなく粘性も変えれば、分子の泳動速度の低減も図ることができるものである。

A molecular electrophoresis technique for DNA and DNA is implemented. In order to achieve this goal, the film thickness of 50 nm is coated with a thin film of metal, which is formed by a thin film of metal. In addition, it is necessary to remove the layer of silicon and form the layer of silicon. After the electron beam, the diameter of the beam is 150 nm~100 nm. After the image is displayed, the beam is opened. The electron ray drawing method is used to draw the platinum layer and the organic solvent. Finally, the chemical evaporation method is used to evaporate the 20 nm thick diacid pigment layer. This is the first time that a molecule such as DNA, bovine serum, and so on has been produced. The flow rate of the electric current is changed when the electric voltage is increased. The current signal enhancement method for DNA molecules was successfully developed by using the dielectric constant of the electrolyte solution. The new method is very simple and effective. The inductance is different. The viscosity is different. The molecular swimming speed is reduced.

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Ionic Signal Amplification of DNA in a Nanopore

纳米孔中 DNA 的离子信号放大

DOI：
10.1002/smtd.202200761
发表时间：
2022
期刊：
Small Methods
影响因子：
12.4
作者：
Tsutsui Makusu;Yokota Kazumichi;He Yuhui;Kawai Tomoji
通讯作者：
Kawai Tomoji

ナノポア発電素子

纳米孔发电元件

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
筒井真楠;横田一道;リョーイツワイ;ハ―ユフイ;川合知二
通讯作者：
川合知二

ナノポアイオン電流信号増強法

纳米孔离子电流信号增强方法

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Leong Iat Wai;Kishimoto Shohei;Tsutsui Makusu;Taniguchi Masateru;筒井真楠
通讯作者：
筒井真楠

Regulating Nonlinear Ion Transport through a Solid-State Pore by Partial Surface Coatings

通过部分表面涂层调节通过固态孔的非线性离子传输

DOI：
10.1021/acsami.2c19485
发表时间：
2023
期刊：
ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子：
0
作者：
Leong Iat Wai;Tsutsui Makusu;Yokota Kazumichi;Murayama Sanae;Taniguchi Masateru
通讯作者：
Taniguchi Masateru

Nanopore sensing for single-virus detections to digital infection diagnosis

用于单病毒检测和数字感染诊断的纳米孔传感