キラル識別および生体分子検出のための有機単分子膜修飾電界効果トランジスタの開発

迅速かつ簡便な測定,デバイスの小型化・集積化,および安価な大量生産が可能といった特徴を有する電界効果トランジスタ(FET)は,医療用診断チップとしての応用が期待されている.FETは原理的に,反応検出場であるゲート上における電荷量変化を検出する.FETの検出ターゲットとして,マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)というタンパク質分解酵素を選定した.MMPは癌発生の初期最階において細胞膜表面に発現し,細胞基底膜を構成する各種コラーゲン,プロテオグリカン,糖タンパク質などを分解する.ここで,発現初期段階のMMPをFETにより検出することで,癌治療の指針が早期かつ簡便に得られるツールの確立が可能になると考えられる.本年度はMMPの検出に向けて,糖タンパク質の一種であるフィプロネクチン(FN)と,FN分解能を有するMMP-2の組み合わせに着目して検討を進めた.具体的には,負電荷を有するFNをゲート上に固定化後,MMP-2を添加することでFN分解反応を起こし,それに伴うゲート上の負電荷消失をFET応答として検出する手法を試みた.まず,3-アミノプロピルトリエトキシシランの自己組織化単分子膜,架橋剤グルタルアルデヒドを修飾したSiO_2基板上にFNを添加後,原子間力顕微鏡,X線光電子分光法,エリプソメトリー,蛍光測定を行い,FNの固定化を確認した.またFN添加後のFET応答から,FN由来の負電荷が検出可能であることが示された.さらにFN固定化ゲートFETにMMP-2を添加後,ゲート上の負電荷量減少に由来すると考えられる応答が観測された.以上の成果に関して,国際学会(Biosesors2012)において口頭発表を行う予定である.

迅速かつ簡便な測定,デバイスの小型化・集積化,および安価な大量生産が可能といった特徴を有する電界効果トランジスタ(FET)は,医療用診断チップとしての応用が期待されている.FETは原理的に,反応検出場であるゲート上における電荷量変化を検出する.FETの検出ターゲットとして,マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)というタンパク質分解酵素を選定した.MMPは癌発生の初期最階において細胞膜表面に発現し,細胞基底膜を構成する各種コラーゲン,プロテオグリカン,糖タンパク質などを分解する.ここで,発現初期段階のMMPをFETにより検出することで,癌治療の指針が早期かつ簡便に得られるツールの確立が可能になると考えられる.本年度はMMPの検出に向けて,糖タンパク質の一種であるフィプロネクチン(FN)と,FN分解能を有するMMP-2の組み合わせに着目して検討を進めた.具体的には,負電荷を有するFNをゲート上に固定化後,MMP-2を添加することでFN分解反応を起こし,それに伴うゲート上の負電荷消失をFET応答として検出する手法を試みた.まず,3-アミノプロピルトリエトキシシランの自己組織化単分子膜,架橋剤グルタルアルデヒドを修飾したSiO_2基板上にFNを添加後,原子間力顕微鏡,X線光電子分光法,エリプソメトリー,蛍光測定を行い,FNの固定化を確認した.またFN添加後のFET応答から,FN由来の負電荷が検出可能であることが示された.さらにFN固定化ゲートFETにMMP-2を添加後,ゲート上の負電荷量減少に由来すると考えられる応答が観測された.以上の成果に関して,国際学会(Biosesors2012)において口頭発表を行う予定である.