集積化マイクロチャンネルチップを用いた新規分析システムの構築

使用集成微通道芯片构建新型分析系统

基本信息

批准号：
04J08871
负责人：
上野貢生
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

マイクロチャンネルチップ内に機能を集積するために、金属ナノ構造体による局在表面プラズモンを用いた分析システムの構築を行った。ガラス基板上に電子線リソグラフィー/リフトオフ技術を用いることにより数10nm〜数100nmサイズの金属のナノ構造体を作製した。局在表面プラズモンの光学特性は、構造体のサイズや形状、あるいは周囲の誘電率や構造間距離などによって鋭敏に変化する。そこで、本研究では、この原理を利用することによる分析システム構築の一例としてDNAチップの創製を試みた。構造体上にDNA分子を固定してハイブリダイゼーションを誘起することにより、反応に基づく誘電率変化から局在表面プラズモンのスペクトルがシフトし、高感度にDNAを検出可能な新しい発想のマイクロアレイチップを構築すること可能である。実験では、構造体へのDNA分子の固定化は3'末端にチオール基を有する合成ヌクレオチドを金構造体との共有結合により行い、一本鎖DNAを固定化した構造体上にターゲットDNAのバッファー溶液を滴下することによりハイブリダイゼーションを誘起したところ、ハイブリダイゼーション前後において金属ナノ構造体のスペクトルの顕著なシフトが観測された。また、作製した金属ナノ構造体を用いて、表面増強ラマン散乱分光法による計測システムの構築を行った。ラマン散乱測定は、振動分光法であり分子分析能力が高いため定性的な分析チップを構築することが可能である。特に、金属構造体の構造間距離がナノメートルオーダーで近接した場合、ギャップ内に存在する分子のラマン散乱強度が著しく増強されることが知られているが、その原理を再現性高く計測するのは従来の微粒子を集積する方法では困難であった。本研究では、微細加工による構造体制御によりラマン散乱増強の近接場効果やプラズモンバンドと励起レーザー光波長の関係について詳細に明らかにすることに成功した。

为了将功能整合到微通道芯片中，使用金属纳米结构使用局部表面等离子构建了分析系统。通过在玻璃基板上使用电子束光刻/提升技术制造了几十至数百nm的金属纳米结构。局部表面等离子体的光学特性取决于结构的大小和形状，或周围的介电常数和结构间距离。因此，在这项研究中，我们试图创建一个DNA芯片，以利用这一原理来建立分析系统。通过将DNA分子固定在诱导杂交的结构上，局部表面等离子体的光谱从基于反应的介电常数变化转移，从而可以构建一个可以以高灵敏度检测DNA的新概念微阵列芯片。 In the experiment, the DNA molecule was immobilized on the structure by covalently bonding a synthetic nucleotide having a thiol group at the 3' end with a gold structure, and hybridization was induced by dropping a buffer solution of the target DNA onto the structure where single-stranded DNA was immobilized, and a significant shift in the spectrum of the metal nanostructures was observed before and after hybridization.此外，通过表面增强的拉曼散射光谱法使用准备好的金属纳米结构构建了一个测量系统。拉曼散射测量是振动光谱，具有高分子分析能力，使得构建定性分析芯片成为可能。特别是，当金属结构的间结构距离接近纳米的顺序时，众所周知，存在间隙中存在的分子的拉曼散射强度显着增加，但是很难使用常规的积累细颗粒来测量这种原理。在这项研究中，我们成功地详细阐明了拉曼散射增强的近场效应以及等离激子条带和激发激光光波长之间的关系，通过微结构来控制结构。