ナノピラー間の電界効果に基づく高速・高精度DNAサイズ分離

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本研究では、石英上に作製したマイクロチャネル上に、直径500nm、中心間距離の異なるナノピラーを矩形および斜形に配列し、このナノピラー領域において電気泳動されたDNAのサイズ分離機構を明らかにすることを目的としている。顕微鏡によりDNA単分子観察を実現するため、ナノピラー作製時に厚み0.13mmの石英基板の張り合わせが必要となるが、新たに開発した接着法により、石英間の精度の高い接着を実現した。DNAのナノピラー領域中での挙動を明らかにするため、蛍光色素(YOYO-I)で染色したT4 DNA (166kbp)を蛍光顕微鏡にて観察することで、DNA単分子挙動を確認した。その結果、中心間距離が狭く、ナノピラー配列が斜形の場合、電気泳動されたDNAはナノピラーにひっかかり、ピラー領域中で伸縮挙動を繰り返しながら泳動することが明らかとなった。一方、制限酵素を用い消化したDNA(38kbpおよび10kbp)をナノピラーへと電気泳動させ、ピラー領域に入ってから0.5mmの地点において、蛍光顕微鏡により、電気泳動するDNAの蛍光輝度を測定し、ナノピラー領域におけるDNAのサイズによる分離を検討した。中心間距離1000nm、1500nmにおいてはDNAのサイズ分離効果が確認できなかったが、中心間距離600nmでは図1に示すようにDNAのサイズ分離が確認された。DNAサイズ分離には、ナノピラーの間隔および配列が重要であることが明らかとなった。