有機単分子層と電界効果トランジスタによる極限感度バイオセンシングデバイスの構築

免疫・DNAアッセイ,タンパク機能解析のための,個々の生体分子を認識可能な「極限感度マルチセンシングデバイス」の構築を目標として,「(1)単分子層ナノテンプレートを活用した生体模倣表面の構築とその表面における生体反応の基礎解析」,「(2)生体模倣界面を有する電界効果トランジスタ(FET)型バイオセンシングデバイスの構築」,「(3)半導体特性を有するシリコン上極薄単分子層を活用した新規デバイスの構築」の3項目の研究を推進している.本年度の成果として,(1)については,局所ナノ領域にタンパク質の固定化をすることが可能となった.とくに,20-30nmの単分子層パターン上にタンパク質1分子の固定化に成功した.さらに,固定化されたタンパク質は生物化学的な活性を維持していることが確認された.(2)については、プローブDNA固定化FETを適用することで,DNAハイブリダイゼーション反応を高選択的に検知できることが明らかとなった.また,その反応を利用した塩基ミスマッチの検出を試みたところ,20塩基対中の1ミスマッチが完全相補型の場合と比較して電圧変化が生ずることが観測され,その差分を測定することで検出が可能となった.(3)については,メチル基修飾シリコン基板を活用した微小FETデバイスの作製を行った.その結果,良好なpチャネル変調が観測されたことから,本修飾表面を用いることで,簡便なトランジスタの作製が可能であることが示された.さらに,混合単分子層形成も試み,修飾分子の配合比率によって伝導特性が異なることを確認した.各項ともに当初の研究計画を円滑に遂行しており,次年度は実験条件をより精査するとともに,予定通り各項目の優位的な連携を図り,高精度かつ簡便なバイオセンシングデバイスの構築を図ることとする.

免疫・DNAアッセイ,タンパク機能解析のための,個々の生体分子を認識可能な「極限感度マルチセンシングデバイス」の構築を目標として,「(1)単分子層ナノテンプレートを活用した生体模倣表面の構築とその表面における生体反応の基礎解析」,「(2)生体模倣界面を有する電界効果トランジスタ(FET)型バイオセンシングデバイスの構築」,「(3)半導体特性を有するシリコン上極薄単分子層を活用した新規デバイスの構築」の3項目の研究を推進している.本年度の成果として,(1)については,局所ナノ領域にタンパク質の固定化をすることが可能となった.とくに,20-30nmの単分子層パターン上にタンパク質1分子の固定化に成功した.さらに,固定化されたタンパク質は生物化学的な活性を維持していることが確認された.(2)については、プローブDNA固定化FETを適用することで,DNAハイブリダイゼーション反応を高選択的に検知できることが明らかとなった.また,その反応を利用した塩基ミスマッチの検出を試みたところ,20塩基対中の1ミスマッチが完全相補型の場合と比較して電圧変化が生ずることが観測され,その差分を測定することで検出が可能となった.(3)については,メチル基修飾シリコン基板を活用した微小FETデバイスの作製を行った.その結果,良好なpチャネル変調が観測されたことから,本修飾表面を用いることで,簡便なトランジスタの作製が可能であることが示された.さらに,混合単分子層形成も試み,修飾分子の配合比率によって伝導特性が異なることを確認した.各項ともに当初の研究計画を円滑に遂行しており,次年度は実験条件をより精査するとともに,予定通り各項目の優位的な連携を図り,高精度かつ簡便なバイオセンシングデバイスの構築を図ることとする.