ナノポアトラップ法を利用したナノキャリアの電気的捕捉と融合による微小反応場の創出

使用纳米孔捕获方法通过电捕获和合并纳米载体来创建微观反应场

基本信息

批准号：
16H06930
负责人：
有馬彰秀
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-08-26 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16H06930/
关键词：
ナノポアイオン電流リポソームマイクロ・ナノデバイス

项目摘要

H28年度は、ナノポアを利用した1粒子レベルでのリポソーム捕捉の原理実証を行った。試料として粒径を揃えた荷電リポソームの調製を行い、計測デバイスとしてこの粒径より小さな直径のナノスケールの細孔(ポア)をSiN膜上に作製した。ポアでのみ接する2つの流路の片方に緩衝液、もう一方にはリポソーム分散液を導入し、電気泳動条件下でポアを流れるイオン電流を計測した。その結果、1粒子の電気的捕捉に伴うイオン電流の急峻な低下と、逆バイアスの印加による脱離が確認された。さらに、捕捉時においても一定の電流が流れていたことから、リポソームはポアを完全に塞いではおらず、電気泳動力とポア壁面での電気浸透流の抗力のバランスにより浮遊していることが示唆された。一方で、電流シグナルをポリスチレン標準微粒子と比較したところ、捕捉直後に形状変化由来と考えられる揺らぎが確認された。これによりナノポアによる1粒子レベルでのリポソームの電気的捕捉/脱離を実証するとともに、イオン電流変化を通した形状変化の評価への応用可能性を示した。加えて、各流路に、正、負の電荷を持ったそれぞれのリポソームを導入することで、単一リポソームの場合とは異なる多段階の電流変化が観測された。これらはポア両面における両リポソームの捕捉と融合にそれぞれ対応していると考えられ、本研究の目的であるナノポアにおける荷電リポソームの捕捉と融合による微小反応場創出が達成できたと考えられる。

2018财年，我们展示了利用纳米孔在单颗粒水平捕获脂质体的原理。制备具有均匀粒径的带电脂质体作为样品，并在SiN薄膜上制作直径小于粒径的纳米级孔作为测量装置。将缓冲溶液引入仅在孔处接触的两个通道之一中，并将脂质体分散体引入另一通道中，并在电泳条件下测量流经孔的离子电流。结果，确认了由于单个粒子的电俘获和由于施加反向偏压而解吸导致的离子电流的急剧下降。此外，即使在捕获过程中也有恒定电流流动，这表明脂质体没有完全堵塞孔并且由于电泳力和孔壁上的电渗流的阻力之间的平衡而实现了悬浮。另一方面，当将电流信号与标准聚苯乙烯颗粒的信号进行比较时，在捕获后立即观察到被认为是由于形状变化引起的波动。这证明了纳米孔在单颗粒水平上对脂质体的电捕获/分离，并且还证明了通过离子电流的变化来评估形状变化的可能性。此外，通过将带正电和带负电的脂质体引入每个通道，观察到与单个脂质体的情况不同的多步电流变化。这些被认为分别对应于孔两侧的两种脂质体的捕获和融合，并且认为这项研究的目标是通过捕获和融合带电脂质体在孔中创建微观反应场。纳米孔，已实现。