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

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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。