細胞活動のモニタリングを指向した有機トランジスタ型バイオ分析手法の開発

有機トランジスタは活性層に有機半導体材料を用いた電子デバイスであり，ゲートから電圧を掃引すると非線形的な電圧-電流特性を示す．従って，適切に分子認識部位を導入すると，標的種の捕捉に伴うスイッチング特性変化が得られるため，化学センサのプラットフォームとして利用可能である．本研究では，細胞の糖代謝のリアルタイムモニタリングを指向し，マイクロ流路を実装した有機トランジスタ型センサを開発した．本デバイスは，ゲートを一部延長した延長ゲート型の構造をとり，当該金電極上に糖認識部位となる人工レセプターを修飾して検出部位とした．延長ゲート上にマイクロ流路を形成するにあたり，シミュレーション(COMSOL)を用いてマイクロ流路内における溶液の拡散挙動を追跡し，流速やチャンバーのサイズ・形状などの最適化を行った．最適化したデバイスに含糖溶液を送液すると，延長ゲート上で生じる糖の捕捉に伴う有機トランジスタの特性変化を観測した．糖の濃度増減に伴い，トランジスタ特性は可逆的に変化し，グルコースのリアルタイムモニタリングを達成した．本結果は，当該デバイスは再現性よく繰り返し測定可能であることを示唆する．すなわち，延長ゲート型有機トランジスタとマイクロ流路との連結が，グルコース等の生体関連物質の検出に有用であることが明らかとなった．更なる展開として，チャンバー内で肝細胞を培養し，肝細胞の代謝におけるグルコース濃度変化の検出を試みた．本研究を通して，有機エレクトロニクスがリアルタイムバイオアッセイに適用し得ることを見出した．

有機トランジスタは活性層に有機半導体材料を用いた電子デバイスであり，ゲートから電圧を掃引すると非線形的な電圧-電流特性を示す．従って，適切に分子認識部位を導入すると，標的種の捕捉に伴うスイッチング特性変化が得られるため，化学センサのプラットフォームとして利用可能である．本研究では，細胞の糖代謝のリアルタイムモニタリングを指向し，マイクロ流路を実装した有機トランジスタ型センサを開発した．本デバイスは，ゲートを一部延長した延長ゲート型の構造をとり，当該金電極上に糖認識部位となる人工レセプターを修飾して検出部位とした．延長ゲート上にマイクロ流路を形成するにあたり，シミュレーション(COMSOL)を用いてマイクロ流路内における溶液の拡散挙動を追跡し，流速やチャンバーのサイズ・形状などの最適化を行った．最適化したデバイスに含糖溶液を送液すると，延長ゲート上で生じる糖の捕捉に伴う有機トランジスタの特性変化を観測した．糖の濃度増減に伴い，トランジスタ特性は可逆的に変化し，グルコースのリアルタイムモニタリングを達成した．本結果は，当該デバイスは再現性よく繰り返し測定可能であることを示唆する．すなわち，延長ゲート型有機トランジスタとマイクロ流路との連結が，グルコース等の生体関連物質の検出に有用であることが明らかとなった．更なる展開として，チャンバー内で肝細胞を培養し，肝細胞の代謝におけるグルコース濃度変化の検出を試みた．本研究を通して，有機エレクトロニクスがリアルタイムバイオアッセイに適用し得ることを見出した．