機能性分子の自己集積化による電子回路へのバイオセンサ素子の配列

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一般的に機能性分子は熱や酸化に弱く、通常の半導体作製による集積化が不可能である。これに対し本研究は、常温、常圧下にて、デバイス上に配列した液滴中の化学成分のセンサ表面への固定化を目指すものである。この技術を利用して、電気回路内に種々のバイオセンサ素子を高密度に配列化するための新方法の確立を行う。これまでの2年間に以下の研究成果を得た。(1)Au(1μm)/Cr(0.1μm)/ガラス基板上にフォトリソグラフィー法にてMEMSセンサ回路を構築した。センサは10μm間隔の電極対(ソース/ドレイン)で、2mm四方に25〜50対集積化した。電極部分に絶縁体の膜を積層させ、表面に液滴を滴下すると、絶縁膜/液滴界面に電気的偏り(分極)が生じ、ゲート電極の機能を果すこと、及び液滴中の濃度に応じて電圧値が変化する現象を見出し、センサ素子の基本原理について特許出願を果たした。(2)上記化学センサは1μLの溶液中に含まれる硝酸イオン類で10-6mol/L(約1ppm)、ヒスタミン類で10-5mol/L(約10ppm)まで検出可能であることが確認できた。(3)さらにセンサに特異的検出機能を付加させるため、絶縁膜表面に抗体を固定化する表面構造を考案した。この表面には種々の抗体を固定化させることができ、溶液中の抗原濃度pg/mlまで検出可能であることが確認された。本件も特許出願を果たし、電気回路中に様々な特異的検出機能をもつバイオセンサ素子構築のための基本概念が確立できた。