ナノギャップアレーによる遺伝子伸長捕獲に基づく感染症診断チップ研究

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これまで、ウイルス破砕後DNAを抽出・精製し、感染症診断をワンチップで行なうための要素技術開発として、マイクロピラーとハイドロゲルバルブを利用したDNA前処理(洗浄)チップ、およびナノギャップアレーを利用したDNA診断チップの作製に成功した。今年度は、石英基板-Si基板貼りあわせ技術を利用して、これらのワンチップ化に成功した。本研究で作製するDNA診断チップは、ナノギャップアレイデバイスを有する石英基板上に、前処理チップを有するSi基板が貼りあわされている。作製にはまず、石英基板および酸化膜つきSi基板をヘキサフルオロケイ酸水溶液(2%)に浸漬した後、0.35 MPa、65℃、30時間の条件で加熱圧着する。 リングラフィおよびドライエッチングにより、この基板の石英側にナノギャップアレイデバイスを、Si側に前処理デバイスを形成し、サンドブラスト法によって形成した貫通孔により両デバイスのマイ汐口流路とナノ流路を接続する。このようにして作製したチップによって、DNAの前処理から診断にいたる行程を、閉鎖したワンチップの中で迅速に行うことが出来る。さらに、dsDNA(二本鎖DNA)がデノギャップアレーに捕獲後伸長・固定されるとssDNA(一本鎖DNA)に変性することを見出した。(1)ナノギャップに充填した螢光担持dsDNAは一定時間後に消光する、(2)印加電圧の増加と共に消光開始時間が早まるという事実が確認され、ナノギャップでのジュール加熱によるdsDNAの変性により蛍光物質が外れたことによると示唆された。この変性の起源は、50V印加に対して見積もられる約90μJ/1分の熱量に対応した100℃に近い温度上昇がナノ流路内に起こったことによると考えられる。