機械的メタマテリアルとDNAゲルの融合による生化学構造色センサの高感度化

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本年度は下記の一項目の課題を中心に研究を進めた。(3) DNAアプタマーゲルの理論設計と評価：DNAアプタマーのライブラリを参照し、対象物質の結合により大きな構造変形を起こすDNAアプタマーゲルの理論設計および評価を行った。具体的にはヒスタミンの核酸アプタマーを用い、アプタマーに相補的なssDNAをヒスタミンによる乖離によりssDNAの放出を行った。このssDNAをトリガーとし、カスケード連鎖伸長反応による膨潤可能なDNA-アクリルアミドゲルを設計した。両末端がビニル基により修飾されている相補的DNA配列を設計し、アクリルアミドモノマーおよび架橋剤BISと混合した。光重合開始剤を混合することでUVによりゲル化するゲルを設計した。実際に電気泳動によりこれらのアプタマーとDNAの連鎖伸長反応を確認した。次にガラス基板上にDNA-アクリルアミドゲルを光重合により形成した。形成にはマスクレス露光装置を利用したフォトリソグラフィーを用い、直径100-1000 マイクロメートル程度、厚さ100 マイクロメートルのディスク上のゲル素子とした。ガラス基板はシランカップリング剤による表面処理によりビニル基修飾を行った。このゲル素子に対しヒスタミン暴露することで、およそ12時間後に直径が2倍程度まで膨潤することが確認された。これにより、核酸アプタマーによるヒスタミンの補足と、ssDNAの放出からDNAゲルの連鎖伸長反応が統合できることを確認した。これにより正化学物質を補足し膨潤するゲルの構築に成功した。