金微粒子による機能性ナノ空間の構築とDNAセンサへの応用

本年度は、より高感度なナノ粒子薄膜の設計に関する検討を行った。これまでは、ナノギャップを持つ金ナノ粒子に5'末端チオール化プローブDNAを修飾した後、検出を行なった。この場合、プローブの他端はチオールで固定されていないため、導電経路形成が効率的でない可能性がある。したがって、DNA両端の固定化が生ずるようにナノ粒子薄膜を設計することにより、さらに高感度な検出が可能になると考えられる。このような観点から、二種類の異なる12塩基DNAを修飾した12nm金ナノ粒子プローブを先に調製し、これらを広いギャップを有する50nm金ナノ粒子に固定した膜を作製した。この膜にプローブ粒子の両方に結合する24塩基相補鎖ターゲットDNAを添加すると、2つの50nm粒子の間を架橋する構造体が形成される。このようなハイブリッド構造の生成に伴う電気抵抗変化を測定し、その効果を検証した。このようにして作製したセンサ膜にそれぞれのプローブに対して相補鎖配列となる24塩基相補鎖DNAを添加すると、抵抗は瞬時に減少し約60秒で安定した。応答はDNA濃度に依存し、広いDNAの濃度領域(10nM〜100μM)において測定が可能であった。このときの最小検出量は50fmolに対応し、以前の方法よりも500倍の高感度化を達成することができた。さらにターゲット濃度100μMにおいて選択性の検討を行ったところ、一塩基多型検出が可能であることが分かった。これらの成果については、国内雑誌(分析化学)他2報および国内外学会(日本分析化学会、電気化学会、国際電気化学会、機能性π電子国際会議など)において発表を行った。

本年度は、より高感度なナノ粒子薄膜の設計に関する検討を行った。これまでは、ナノギャップを持つ金ナノ粒子に5'末端チオール化プローブDNAを修飾した後、検出を行なった。この場合、プローブの他端はチオールで固定されていないため、導電経路形成が効率的でない可能性がある。したがって、DNA両端の固定化が生ずるようにナノ粒子薄膜を設計することにより、さらに高感度な検出が可能になると考えられる。このような観点から、二種類の異なる12塩基DNAを修飾した12nm金ナノ粒子プローブを先に調製し、これらを広いギャップを有する50nm金ナノ粒子に固定した膜を作製した。この膜にプローブ粒子の両方に結合する24塩基相補鎖ターゲットDNAを添加すると、2つの50nm粒子の間を架橋する構造体が形成される。このようなハイブリッド構造の生成に伴う電気抵抗変化を測定し、その効果を検証した。このようにして作製したセンサ膜にそれぞれのプローブに対して相補鎖配列となる24塩基相補鎖DNAを添加すると、抵抗は瞬時に減少し約60秒で安定した。応答はDNA濃度に依存し、広いDNAの濃度領域(10nM〜100μM)において測定が可能であった。このときの最小検出量は50fmolに対応し、以前の方法よりも500倍の高感度化を達成することができた。さらにターゲット濃度100μMにおいて選択性の検討を行ったところ、一塩基多型検出が可能であることが分かった。これらの成果については、国内雑誌(分析化学)他2報および国内外学会(日本分析化学会、電気化学会、国際電気化学会、機能性π電子国際会議など)において発表を行った。