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超高感度半導体バイオセンサの実現に向けた３Ｄインテリジェント界面の設計

实现超灵敏半导体生物传感器的3D智能界面设计

基本信息

批准号：
18J22574
负责人：
西谷象一
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

電界効果トランジスタ（FET）バイオセンサは、分子の吸着・結合により生じたセンサ/溶液界面の微小な電荷(電位)変化を検出するため、低分子バイオマーカーを高感度に計測可能な手法として注目されている。本研究では、Au電極との反応により低分子バイオマーカーを計測し夾雑物によるノイズシグナルを抑制する機能性有機薄膜を用いたナノフィルター界面という新たな概念を提案する。当該年度は、新たにナノフィルターによる非特異シグナルの抑制だけでなく検出対象の低分子に対する信号増幅（S/N比の向上）を両立するAuナノ粒子を内包した導電性ハイドロゲルナノフィルターを作製した。その結果、検出対象となるセロトニンが、Auゲート電極表面だけでなく、ハイドロゲルに内包されたAuナノ粒子とも酸化還元反応することにより信号増幅に成功した。さらに、ハイドロゲルはボロン酸基を有する導電性のポリアニリンがフィチン酸により架橋されたものであり、カテコールアミンなどボロン酸基とジオール結合する夾雑物はフィルタリングされると予想される。その結果、導電性ハイドロゲルナノフィルターは、夾雑物として添加されたドーパミンに対する非特異シグナルを抑制するだけでなくセロトニンに対する信号を増幅し、その検出限界が未処理のAuゲート電極における16 nMから0.82 nMの低濃度まで向上することが明らかとなった。このことから、三次元的なネットワーク構造を有する導電性ハイドロゲルナノフィルターは、電位応答性バイオセンサにおけるS/N比向上に有効なバイオインターフェースであることを見出し、今後の新たなバイオセンサ開発における有用な成果が得られた。

Electric field effect transistor (FET): molecular adsorption, binding, generation, small charge (potential) change at the interface of the transistor/solution, detection, low molecular weight transistor, high sensitivity measurement, and detection. In this study, we propose a new concept for the measurement of low molecular weight organic thin films. When the year is new, the signal amplitude of the low molecular weight (S/N ratio) of the Au particles is increased, and the conductivity of the Au particles is controlled. As a result, the detection of Au particles on the surface of the Au electrode was successful. In addition, the structure of the structure. The results showed that the conductivity of Au particles was higher than that of Au particles, and the concentration of Au particles was lower than that of Au particles. In this case, the three-dimensional structure has conductivity, potential, and S/N ratio upward, and the new structure has useful results.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Aptamer-based nanofilter interface for small-biomarker detection with potentiometric biosensor

DOI：
10.1016/j.electacta.2020.137631
发表时间：
2021-02-01
期刊：
ELECTROCHIMICA ACTA
影响因子：
6.6
作者：
Himori, Shogo;Nishitani, Shoichi;Sakata, Toshiya
通讯作者：
Sakata, Toshiya

Functionalization of Polymeric Nanofilter Biointerface for Small Biomarker Sensing

用于小生物标志物传感的聚合物纳米过滤器生物界面的功能化

DOI：
10.1149/09706.0009ecst
发表时间：
2020
期刊：
ECS Transactions
影响因子：
0
作者：
Fukuma Toru;Nishitani Shoichi;Sakata Toshiya
通讯作者：
Sakata Toshiya

Control of Potential Response to Small Biomolecules with Electrochemically Grafted Aryl-Based Monolayer in Field-Effect Transistor-Based Sensors

DOI：
10.1021/acs.langmuir.9b00085
发表时间：
2019-03-12
期刊：
LANGMUIR
影响因子：
3.9
作者：
Himori, Shogo;Nishitani, Shoichi;Sakata, Toshiya
通讯作者：
Sakata, Toshiya

Three-dimensional polyfilter interface for sensitive and selective detection of low-molecular-weight biomarker using potentiometric biosensor

使用电位生物传感器灵敏、选择性检测低分子量生物标志物的三维多滤器接口

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yang Haoyue;Nishitani Shoichi;Sakata Toshiya;西谷　象一;S. Nishitani;S. Nishitani;西谷象一;S. Nishitani and T. Sakata
通讯作者：
S. Nishitani and T. Sakata

低分子バイオマーカー計測に向けた3Dポリフィルター界面の設計：アンカー分子膜の厚さ・密度制御

用于小分子生物标志物测量的 3D 聚合过滤器接口设计：锚定分子膜的厚度和密度控制