Fabrication of high-sensitivity nanowire biosensor array for canceration diagnosis of iPS cells

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本研究では、iPS（人工多能性幹）細胞のガン化の原因を解明するため、iPS細胞の分化挙動を調べるための高感度バイオセンサの研究開発を目的とする。平成30年度は、以下の4項目について研究し、成果を挙げた。(1) 電子線描画法によるレジストナノワイヤ（NW）細線化及びSi層への転写によるSiNW形成：電子線描画装置を用いて最小線幅18.7 nmの高分解能レジストHSQのNW列をSilicon on insulator （SOI）基板上に形成した。そして、HSQ NW列をマスクとして反応性イオンエッチング（RIE）によってSiへパターン転写した結果、最小線幅16.2 nmのSiNW列の形成を確認した。(2) SiNW列への電極形成によるバイオセンサ作製技術の確立：フォトリソグラフィの重ねプロセスにより、SiNW列にTi電極と絶縁保護膜を形成し、SiNW列の周囲に内径2 mmの反応セルを設置後に絶縁被覆してSiNWバイオセンサを作製した。(3) 低濃度生体分子測定による検出感度評価：ホスホン酸処理によりSiNW表面に自己組織化単分子膜を形成した後に、卵白アルブミン及び免疫グロブリンG（IgG）を反応させた結果、濃度6 aMの超低濃度IgGの検出が確認できた。なお、コントロールIgGには反応しないこと、IgG濃度600 nMまでの増加に伴ってSiNWを流れる電流の連続的な減少も確認した。(4) SiNWバイオセンサによる受精卵の活動状態モニタリング：SiNWバイオセンサの反応セル内にウニ受精卵を入れてSiNWに流れる電流を測定した結果、1細胞期から2細胞期までの約75分間に約5 nAの電流増加を確認した。これは、受精卵の成長に伴って卵膜から放出される水素イオンを検出したことを示唆しており、生きた細胞の活動モニタリングの可能性が確認できたことから、iPS細胞の評価への応用が期待できる。