酵素、抗体、DNAアッセイのための分子認識・半導体マルチセンシングデバイスの構築

构建用于酶、抗体和 DNA 检测的分子识别/半导体多传感装置

基本信息

批准号：
14655324
负责人：
逢坂哲彌
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

個々の生体分子の認識および生体反応に基づく分子レベルの反応解析等を照準とした超高感度な集積化マイクロバイオセンシングデバイスの構築を目的として、申請者らは、電極部において構造規制された機能性有機単分子膜を生体分子固定用のテンプレート表面として活用し、そこでの生体反応に伴う表面電位変化を電界効果トランジスタで直接的に電気信号検出する新規センシングテバイスの構築に関する研究を推進した。このようなデバイスをオンチップで作製するために必要となる「単分子テンプレート」すなわち、異なる種類の官能基を有する単分子膜を各電極上に位置選択的に形成させた生体物質固定場の構築を昨年度より行ってきた。テンプレートはSiO2/Si基板上に修飾分子として、アルキル系、フッ化アルキル系、アミノ基末端を有するシラン分子を主に用いて形成した。その修飾表面のバルクでのpH応答特性ついて検討を行ったところ、アミノ修飾表面は良好なpH応答性を示し、一方でアルキル系、フッ化アルキル系分子修飾基板はpH応答性を示さないことが確認された。本年度においては、上記テンプレート形成技術を活用し、溶液耐性を有する有機単分子膜修飾電界効果トランジスタを作製したところ、アミノ基修飾デバイスはイオン感応性トランジスタとして、アルキル系、フッ化アルキル系分子修飾デバイスは参照用トランジスタとして動作することを見出した。一方で、フッ化アルキル分子をフィールド層とし、マイクロ・ナノスケールの局所場にアミン分子を形成したテンプレート上へDNAの固定化を試みたところ、アミノ分子修飾された局所場上にのみ、高い位置・反応選択的に固定化させることに成功した。上記成果は高精度な生体物質検出のためのオンチップイオン・バイオセンシングデバイスの構築に有用であると考えられる。

为了构建一种超灵敏的集成微生物传感装置，旨在识别单个生物分子并基于生物反应进行分子水平的反应分析，申请人开发了电极部分的结构调控功能。一种新型传感装置，利用有机单层作为模板表面来固定生物分子，并使用场效应晶体管直接检测与生物反应相关的表面电位变化的电信号。我们一直在构建制造这种片上器件所需的“单分子模板”，即在每个电极上选择性地形成具有不同类型官能团的单分子膜的生物材料固定场。这是从去年开始的。该模板主要使用烷基、氟化烷基和氨基封端的硅烷分子作为改性分子在SiO2/Si基底上形成。当我们研究改性表面的本体 pH 响应特性时，我们发现氨基改性表面表现出良好的 pH 响应性，而烷基基和氟化烷基基分子改性基材则没有表现出任何 pH 响应性。本财年，我们利用上述模板形成技术，制备了具有溶液电阻的有机单层修饰场效应晶体管，可用作离子敏感晶体管，以及烷基基和氟化烷基基分子-晶体管。发现修改后的器件可用作参考晶体管。另一方面，当我们尝试将DNA固定到模板上，其中使用氟化烷基分子作为场层在微/纳米级局部场中形成胺分子时，我们发现DNA仅固定在用氨基修饰的局部场上。 - 成功进行反应选择性固定。上述结果被认为对于构建用于高精度检测生物物质的片上离子生物传感装置是有用的。