1分子DNA検出装置の開発

单分子DNA检测装置的研制

• 批准号: 18681022
• 负责人: 三井 敏之
• 金额: $ 7.16万
• 依托单位: Aoyama Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 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-18681022/
• 关键词: 生物物理; ナノ材料; マイクロナノデバイス

本研究では、先ず、シリコンベースの半導体により、ナノサイズのポアを製作する。そして、それを用いてDNAがその中を通過するところを一分子単位で観測する。これを目標として研究をすすめ、結果としてDNAを(1)イオン電流の変化と、(2)蛍光分子により染色されたDNAを蛍光顕微鏡、によって一分子単位での観測をすることに成功した。イオン電流を用いてのDNA一分子観測は、近年、世界でハーバード大学をはじめとする有名な研究機関で盛んに行われている。しかしながら、実際の実験において、λDNAなどの比較的長いDNAを用いると、一分子の信号を統計的に解析できるくらい多くのデータを得る前に、DNAのシグナルが途絶えてしまう。この原因について、イオン電流の変化からDNAがポアに進入しても、そのポアから出てきていないことが予測でき、DNAがポアを通過する前に、すでにポアを構成するSiN表面に付着しており、一端のDNAがポア付近に存在する電場により引き込まれたのではないか、そして、そのDNAの存在により、後から通過しようとするDNAが通過できなくなるのではないかという予測がたてられていた。そこで、私は蛍光分子を用いDNAを染色して、DNAがポアを通る瞬間を画像としてリアルタイムに捉えた。私の観測結果からは、確かにDNAがポアにひっかかって、通過せずに揺らいでいる像を得ることがてきたが、決してDNAはSiN表面に付着しているのではなく、DNAはポアの中にだけ存在していた。この現象をナイーブに説明すると、DNAがポア付近の電場により急激にポアに引き込まれるため時には"knot"を形成してしまい、それがポアの中に入りこむ。このknotは通過するには大きすぎるために、ポア内でつまってしまう。私はまた、この現象が起こった際に、上記の推測からAC+DCの電圧を印加するとそのつまったDNAをポアから取り出すことに成功した。この結果は、今年のアメリカ物理学会で口頭発表し、同様の研究を行っているグループの興味をひいた。今後は、DNAがknotをつくらないようにポアに進入する工夫が必要となってくることが予測でき、現在その研究を進めている。

In this paper, we study the fabrication of semiconductor devices based on semiconductor technology. A single molecule can be detected in a single cell. The purpose of this study is to determine the molecular structure of DNA. The current uses DNA as a molecular marker. In recent years, the world's leading research institutions have been established. In fact, the real time, λ DNA, comparative DNA, statistical analysis of a molecule's signal, DNA, etc. The reason for this is that the current is changing, the DNA is missing, the DNA is missing, the DNA is, the DNA is missing, the DNA is, the DNA is, the DNA is missing, the DNA is, the DNA is After the passage of time, the DNA is passed through and the prediction is made. The light molecule is stained with DNA and the light molecule is stained with DNA and the light molecule is stained with DNA. The result of the test is that the DNA is lost. The DNA is lost. This phenomenon is explained in detail by the fact that DNA is isolated from nearby electric fields, and "knot" is formed when it is excited. This knot is not passed through, but inside. The phenomenon of "AC+DC" was successfully detected. The results of this study were presented orally by the Institute of Physics and conducted in the same way. In the future, DNA will be knotted, and time will be needed to predict, and research will be carried out now.

项目成果

Si based nano scale pore for molecule detection

用于分子检测的硅基纳米级孔

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedings nanotechnology Japan Nano 2007 5
• 作者: 尾花和彦;内田智之;小林夏野;三井敏之
• 通讯作者: 三井敏之

ナノテクノロジーにもバイオマテリアルを

纳米技术中的生物材料

• 发表时间: 2007
• 期刊: バイオマテリアル-生体材料 25-5
• 作者: Hideaki Takata;Naoko Nakamura;Shouhei Kobayashi;Susumu Uchiyama;Sachihiro Matsunaga;Kiichi Fukui;三井敏之
• 通讯作者: 三井敏之

Fluorescence microscopy studies of DNA motion near voltage biased solid-state nanopores

电压偏置固态纳米孔附近 DNA 运动的荧光显微镜研究

• 发表时间: 2008
• 作者: 尾花和彦;内田智之;小林夏野;三井敏之;Toshiyuki Mitsui
• 通讯作者: Toshiyuki Mitsui