分子認識機能電極のメゾスコピックパターンニング

分子识别功能电极的介观图案化

基本信息

批准号：
10131205
负责人：
下村政嗣
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、分子レベルで構造が制御された分子認識表面を有し、かつ、サブミクロンからサブミリメーターにわたるメゾスコピック領域において規則的なパターンを有するミクロ電極を作製し、パターンに特徴的な電気化学特性を発現することにある。本申請者は、様々な高分子の希薄溶液を電極などの固体基板上にキャストして得られるフィルム中で、数百ナノメーターから致百ミクロンにわたるいわゆるメゾスコビック領域において、規則的に二次元配列したドットやライン、ハニカム状のネットワークなど様々な構造が形成されることを見いだした。また、核酸塩基を親水部に有する両親媒性化合物から形成される単分子膜が、DNA中と同様に相補的な塩基対を形成し、きわめて高い分子認識能を有することを見いだしている。そこで、核酸塩基や多糖類を有する自己組織性高分子膜によって電極表面を構造的に修飾したミクロ電極を作り、核酸や蛋白質との特異的な相互作用を電気化学的な手法によって検出するシステムを構築する。すでに前年度の研究において、キャスト過程で自発的に形成される高分子のハニカムパターンを鋳型として金のマイクロアレーの作製に成功した。本年度は種々のチオール化合物による金マイクロアレー表面の選択的な修飾と化学力顕微鏡による観察を行った。アクリル酸とドデシルアクリルアミドのラジカル共重合によって得た両親媒性高分子の希薄なクロロフォルム溶液を高湿度下でITO上にキャストしてハニカム構造を作製した。高分子パターン上に金をコーティングしたのちクロロフォルム中で超音波洗浄、さらに界面活性剤で洗浄してポリマーを除去することで、ヘキサゴナル配列した直径約2ミクロンの金ドットのアレーを作製した。ポリマーを完全に除去せずに絶縁層として残し、金コートしたカンチレバーを用いてコンタクトモードによるAFM測定で導電性の二次元マッピングに成功した。核酸塩基を有する長鎖チオール誘導体を合成し、電気化学的還元脱着反応から金電極表面への吸着量を見積もったところ、ほぼ単分子層でSAMを形成することがわかった。

本研究的目的是创造一种具有分子识别表面、其结构在分子水平上受到控制、并且在亚微米到亚毫米介观区域具有规则图案的微电极，以及创造具有特征电学特征的微电极的目的是为了表达化学性质。本申请人发现，在通过将各种聚合物的稀溶液流延到诸如电极的固体基底上而获得的膜中，在数百纳米至数百微米的所谓介观区域中形成规则的二维阵列。形成点、线、蜂窝状网络等各种结构。此外，已经发现，由在其亲水部分具有核碱基的两亲性化合物形成的单分子膜形成类似于DNA中的互补碱基对，并且具有极高的分子识别能力。因此，我们创建了一种微电极，其电极表面用含有核碱基和多糖的自组装聚合物薄膜进行了结构修饰，并开发了一种利用电化学方法来检测与核酸和蛋白质的特异性相互作用的系统。在去年的研究中，我们已经成功地使用在铸造过程中自发形成的聚合物蜂窝图案作为模板来创建金微阵列。今年，我们用各种硫醇化合物选择性地修饰了金微阵列的表面，并使用化学力显微镜对其进行了观察。通过在高湿度下将丙烯酸和十二烷基丙烯酰胺的自由基共聚获得的两亲性聚合物的稀氯仿溶液浇铸到ITO上来制造蜂窝结构。在聚合物图案上涂覆金后，通过在氯仿中超声波清洗并用表面活性剂进一步清洗来去除聚合物，以产生直径约2微米的六边形排列的金点阵列。他们使用镀金悬臂梁在接触模式下使用 AFM 测量，成功地绘制了二维电导率图，而无需完全去除聚合物并将其保留为绝缘层。当我们用核碱基合成长链硫醇衍生物并通过电化学还原解吸反应估算金电极表面的吸附量时，我们发现SAMs几乎以单分子层形式形成。