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半導体ナノ粒子の周辺環境依存性の制御による生体センサーの開発

通过控制半导体纳米颗粒的周围环境依赖性开发生物传感器

基本信息

批准号：
04J11525
负责人：
高本篤史
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
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

近年、粒径制御により蛍光波長を制御できる量子サイズ効果などの優れた光学特性から半導体ナノ粒子(QD)が注目され、盛んに研究されている。その応用例として、生体内マーカー、発光ダイオードなどが考えられている。一方で、励起光連続照射下でQD分散液の蛍光強度が時間振動することを見出した。蛍光振動は温度や塩などの不純物に対して非常に敏感であるために、蛍光振動のパターン変化を利用したセンサーへの応用も期待される。時系列データ(振動パターン)に基づいたセンサーは非線形応答型センサーと呼ばれ、生体では一般的である。非線形応答型センサーでは時系列の豊富な情報量を有しているので、従来の線形応答型センサーには不可能な多種目同時測定や高感度化が期待できる。そこで、センサーへの応用を最終的な目標としている。QDにはCdSe/ZnSコアシェル型ナノ粒子(粒径4.3nm)を実験に用いている。このQDはtri-n-octylphosphineoxide(TOPO)という分子がQD表面に吸着してQD間を立体反発させることでQDを分散安定化させている。本年度は、TOPOの光脱離による分散不安定化(光凝集)が一部の粒子のみが凝集するマルチモーダルな粒径分布を形成するという興味深い現象を確認し、その凝集過程が蛍光振動現象の主たる原因であることを明らかにした。QDの凝集による励起光の散乱強度とQDの蛍光強度の時間変化が、ほぼ完全に同期していることを確認した。また、形成される凝集体サイズを考慮することにより、蛍光振動のメカニズムが「凝集体の励起光散乱を介した自己触媒的かっ協調的凝集」と「成長した凝集体の励起光非照射部への沈降」の競合過程であるという仮説を立て、その傍証となる実験結果を得た。今後、周辺環境に敏感な蛍光振動現象のコントロールを行うことによって、センサーへの応用が期待できると考えられる。本研究の過程で得られた結果であるQDの光凝集を、QDの基板へのパターニング技術への応用検討も行った。基板とQDのサスペンション接地界面に集光したレーザー光を照射することにより、光の分解能程度のQDの構造体を基板上に作製することに成功した(光集積)。QDは表面に抗体を結合させることで、抗原抗体反応のセンシング材料として検討されている。今回の技術によって、きわめて微細な領域に多様な抗体を有するQDをパターン化することができると考えられる。そのため、光集積技術によって膨大な項目の抗原を同時に感知することができる微小センサーの開発へつながると考えられる。

In recent years, particle size control, wavelength control, quantum chemistry, optical properties, semiconductor particles (QD) have been studied. In the body, the light is emitted. When the QD dispersion is irradiated with continuous excitation light, the light intensity changes with time. Light vibration is very sensitive to temperature and impurities, and light vibration is very sensitive to temperature and impurities. The time series of vibration is not linear, but biological. Non-linear response systems contain rich information about time series, and it is impossible to measure multiple items simultaneously with high sensitivity. The ultimate goal is to achieve the ultimate goal. CdSe/ZnS crystal particles (particle size 4.3nm) are used in QD applications. QDs are tri-n-octylphosphine oxide (TOPO) molecules adsorbed on the QD surface, and QDs are dispersed and stabilized. This year, the dispersion instability of TOPO photodissociation (photoaggregation), the formation of particle size distribution, and the aggregation process were confirmed as the main causes of the photovibration phenomenon. QD aggregation, excitation, scattering, temporal variation, and complete synchronization In the process of forming condensed mass, the excitation light scattering of condensed mass and the coordinated aggregation of self-catalyst are considered. In the process of forming condensed mass, the excitation light non-irradiated part of condensed mass and the precipitation of condensed mass are considered. In the future, the environment is sensitive to light vibration phenomenon, such as light vibration phenomenon, light vibration phenomenon The results of this study are as follows: QD photocoagulation, QD substrate photocoagulation, QD photocoagulation, QD photocoagulation, The substrate QD structure is fabricated on the substrate by light collection and light irradiation at the ground interface. QD surface antibody binding, antigen-antibody reaction and antigen-antibody reaction Today's technology is very diverse in the micro-domain. For example, the development of micro-sensors can be detected simultaneously with the detection of antigens in micro-sensors.