Development of Nano-Biosensors Based on Fluorescence Enhancement by Plasmon Resonance on 3D-Nanostructure

基于 3D 纳米结构等离子共振荧光增强的纳米生物传感器的开发

• 批准号: 18310098
• 负责人: UCHIDA Tatsuya
• 金额: $ 10.67万
• 依托单位: Tokyo University of Pharmacy and Life Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18310098/
• 关键词: mesoporous material; biosensor; antiaen-antibodv reaction; nanostructure; ELISA; enzyme; nanomaterial; メソポーラスネットワーク; イムノセンサ; 先端機能デバイス; マイクロナノデバイス; 生体機能利用; メソポーラス; 薄膜

Nano-biosensors have been developed using a new type of mesoporous network thin film composed of silica and metal.The well-known mesoporous silica thin film (pore size -2 nm) was coated onto a glass plate coated with Au on Cr film. In this process, low amount of surfactants used as the template of mesopores results in phase separation between mesoporous and non-mesoporous silica domains. After sintering the plate, Cr atoms migrate into the mesoporous silica domains, and then mosopores are filled up with them perfectly. These Cr-Silica nanocomposite domains possess HF-resistance. After etching of silica domains by HF solution, a characteristic 3D-nanostructure composed of Cr and silica remains as an optically transparent thin film on the plate. The film has relatively large mesopores (40-60 nm) comparing the well-known mesoporous silica films, and the pores are mutually connected all over the film. We successfully obtain the mesoporous network (MPN) , thin film.Immuno-sensing capabilities of the MPN were examined via antigen-antibody reaction. The mouse-IgG adsorbs irreversibly into the MNP, and selectively binds with its monoclonal antibody labeled with FITC in buffer solution. The fluorescence intensity is 30 times higher than similar assay on a flat plate without the MPN. However, there are no any evidences that the fluorescence is enhanced by plasmon resonance of the MPN. Moreover, enzyme-linked immuno-sorbent assay (ELISA) was demonstrated using the MPN thin film. The maximum reaction rate of enzyme in the MPN is promoted 50 times faster than that on the flat surface of conventional 96-holes plate.

将一种新型的由二氧化硅和金属组成的介孔网络薄膜（孔径约为2 nm）涂覆在镀有Au/Cr膜的玻璃板上，制备了纳米生物传感器。在此过程中，少量的表面活性剂用作介孔的模板导致介孔和非介孔二氧化硅域之间的相分离。烧结后，Cr原子迁移到介孔氧化硅畴中，并完全填充介孔。这些铬-二氧化硅纳米复合材料域具有耐HF性。在通过HF溶液蚀刻二氧化硅域之后，由Cr和二氧化硅组成的特征3D纳米结构作为光学透明薄膜保留在板上。与公知的中孔二氧化硅膜相比，该膜具有相对大的中孔（40-60 nm），并且孔在整个膜上相互连接。我们成功地获得了介孔网络（MPN）薄膜，并通过抗原抗体反应检测了MPN的免疫传感能力。小鼠IgG不可逆地吸附在MNP上，并在缓冲溶液中选择性地与FITC标记的鼠IgG单克隆抗体结合。荧光强度比在没有MPN的平板上的类似测定高30倍。然而，没有任何证据表明MPN的等离子体共振增强了荧光。此外，酶联免疫吸附测定（ELISA）证明使用MPN薄膜。酶在MPN中的最大反应速率比在普通96孔平板上的最大反应速率快50倍。

项目成果

Highlyselective alkali metal ion sensor based on the mesoporous silica thin films incorporaing fluoroionophore

基于含氟离子载体的介孔二氧化硅薄膜的高选择性碱金属离子传感器

• 发表时间: 2007
• 作者: Suto,Y. ; Kumata;H. ; Noda;T. ; Tsuzuki;M. ; Uchida;T
• 通讯作者: T

メソポーラスシリカ薄膜における非特異的タンパク質吸着の抑制とバイオメディカルセンサへの応用

介孔二氧化硅薄膜中非特异性蛋白质吸附的抑制及其在生物医学传感器中的应用

• 发表时间: 2007
• 作者: 須藤 康夫;熊田 英峰;都筑 幹夫;内田 達也
• 通讯作者: 内田 達也

免疫応答性メソポーラスネットワークにおける抗原抗体反応の解析と三次元ナノイムノセンサへの展開

免疫反应介孔网络中抗原抗体反应的分析及三维纳米免疫传感器的开发

• 发表时间: 2007
• 作者: 新井 祥人;熊田 英峰;都筑 幹夫;内田 達也
• 通讯作者: 内田 達也

Antigen-antibody interactions in tailor-made nanostructured thin film

定制纳米结构薄膜中的抗原抗体相互作用

• 发表时间: 2007
• 作者: Arai;Y.;Suto;Y.;Kumata;H.;Tsuzuki;M.;Uchida;T.
• 通讯作者: T.

ナノ層分離薄膜を鋳型としたメソポーラスネットワークの創製と免疫応答性の付与

使用纳米层分离薄膜作为模板创建介孔网络并赋予免疫反应性

• 发表时间: 2007
• 作者: 若井 優紀;新井 祥人;熊田 英峰;都筑 幹夫;内田 達也
• 通讯作者: 内田 達也