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

使用配备有石墨烯表面改性的各种探针的微粒的材料分离功能

• 批准号: 22K04899
• 负责人: 上野 祐子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Chuo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04899/
• 关键词: マイクロ粒子; 酸化グラフェン; DNA; ハイブリダイゼーション; 吸着; センシング; グラフェン; バイオマーカー; シリカ粒子; 分子認識; センサー

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。

该对象是实现一个系统，在该系统中，探针（Ti）吸附了靶物质和与固定在二氧化硅微粒表面上的配体（RI）结合的探针（SI），同时将其固定在硅胶颗粒的表面上，从而可以通过探测能够探测该功能的表达，从而可以通过探测靶向物质来控制该靶向物质。在2022财年，我们主要检查了二氧化硅微粒固定在基板上的条件。用经过修饰为探针S1（粒径约10μm）的ssDNA修饰的硅颗粒制备玻璃底物，并且具有探针S1作为配体R1的互补序列的cDNA，S1修饰的二氧化硅颗粒的分散在R1修改后的固定速率上安装了流动率和固定速率。此时，使用具有茎环结构的ssDNA用于S1在茎分解时杂交，并将两个条件与6和12的茎碱基对进行比较。结果，发现硅胶可以通过S1和R1的DNA杂交将硅胶固定在玻璃底物上。此外，由于较长的茎长使S1和R1之间的杂交很难分解，并且降低了二氧化硅颗粒的固定速率，因此发现更改茎长可以改变吸附相互作用的大小。此外，搜索了除DNA杂交以外的分子亲和力对。例如，正在研究S2和R2的偶氮苯和α-环糊精的情况。我们还研究石墨烯和氧化石墨烯的吸附特性，它们是修饰分子的支架，溶液中具有离子和小分子。这些发现将用作未来的系统设计准则。