グラフェン表面修飾を利用した多種プローブ搭載マイクロ粒子による物質分離機能

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本課題では、シリカマイクロ粒子の表面に、目的物質と吸着するプローブ(Ti)と、回収用基板に固定したリガンド（Ri）と結合するプローブ(Si)を同時に固定し、プローブの自在な機能発現制御によって目的物質の分離回収を可能とするシステムを実現することを目的とする。2022年度は、主としてシリカマイクロ粒子が基板上に固定される条件の検討を行った。プローブS1となるssDNAを修飾したシリカ粒子(粒径約10 μm)と、リガンドR1としてプローブS1の相補的配列を有するcDNAを修飾したガラス基板をそれぞれ作製し、R1修飾基板に流路を搭載してS1修飾シリカ粒子の分散液を流入し、流入前後の蛍光顕微鏡像から固定率を算出した。このときS1にはステムループ構造を持つssDNAを用いて、ステムが解離するとハイブリダイゼーションするようにcDNAの配列を設計し、ステム塩基対数が6および12の2条件を比較した。その結果、S1とR1のDNAのハイブリダイゼーションによってシリカ粒子をガラス基板への固定可能なことが分かった。またステム長が長いと解離しにくく、S1とR1とのハイブリダイゼーションが起こりにくいため、シリカ粒子の固定率が低下したことから、ステム長を変化させることで吸着相互作用の大きさが変化できることが分かった。またDNAのハイブリダイゼーション以外の分子アフィニティーペアの探索を行った。一例として、S2とR2にそれぞれアゾベンゼンおよびα-シクロデキストリンを用いた場合について検討している。また、修飾分子の足場となるグラフェンや酸化グラフェンと溶液中のイオンや低分子との吸着特性の検討も行っている。これらの知見を今後のシステムの設計指針に活かしていく。