光バイオケミカルMISセンサによる免疫反応の定量分析

使用光学生化 MIS 传感器定量分析免疫反应

• 批准号: 63550569
• 负责人: 大山 昌憲
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokyo National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 1989
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-63550569/
• 关键词: 生物発光用センサ-; MIS形デバイス; 電圧・電流非線特性; 光バイオケミカル; 免疫反応; ドライプロセス薄膜技術; 光; 電気エネルギ-変換; 光学的定量分析; センサー; バイオ; 定量分析; MIS構造; RFスパッタリング薄膜; 生体発光; 化学発光

前年度に於いて、白血球(好虫球)のどん食反応による発光のスペクトルと強度について調査すると同時に、光を受けるセンサ-デバイスの単体の薄膜について電気的・光学的性質の解析を行った。本年度はバイオエレクトロニクスの分子、原子制御できる薄膜プロセス技術を用いた電子デバイスの機能性の基礎物性を解析し、生物の免疫反応に伴う微弱発光の検出するセンサの有効性についてアプロ-チを試みた。センサ-の基本システムとしてITO/SiO_2/SiCのMISを考えて、基本的性質であるSiO_2/SiCの界面状態、電圧ー電流の非線形特性を解析した。発光のスペクトルをダイナミックに解析するには光を吸収するSiC部分のエネルギ-ギャップを可変させる必要性がある。薄膜のプロセス条件により、エネルギ-ギャップを1.6eV〜2.8eVまで制御することができた。白血球のどん食反応による発光スペクトルの波長範囲の90%の解析ができる。発光強度を上げるためにルミノ-ル等を添加することがあるが、免疫反応の本質を知るためには、それらの増光剤を使用しない方がよい。そのためには微弱発光の検出をMISセンサ-で検出するためには、VーIの非線形特性I=aV^αの非線形指数α=30位のMISデバイスが必要である。そのシステムとしてITO/SiO_2/SiC/SiO_2/ITOを考えSiO_2SiCの膜厚、不純物、プロセス条件によりα=30の大きい非線形指数のデバイスが開発できた。また免疫反応のメカニズムや定量的解析をするためには好虫球を精製分離し、免疫反応を制御し発光のスペクトルや強度の時間的変化を知る必要がある。白血球(好虫球)を血液から精製分離する技術を確立し、基本的な知見が得られた。今後の研究の展望として精製分離した好虫球をガラスのセル中で免疫反応を制御しながら、以上のセンサ-システムにより発光スペクトルの解析を実際的に行いたいと思っている。

去年，我们研究了白细胞（嗜嗜动物）吞噬反应发出的光的光谱和强度，同时分析了接收光的传感器装置的单个薄膜的电学和光学特性。今年，我们分析了使用薄膜工艺技术控制生物电子学中的分子和原子的电子设备功能的基本物理特性，并尝试了一种检测与生物免疫反应相关的微弱发光的传感器有效性的方法。以ITO/SiO_2/SiC MIS为基本传感器系统，分析了SiO_2/SiC界面态的基本性质和非线性电压-电流特性。为了动态分析发射光谱，需要改变吸收光的 SiC 部分的能隙。根据薄膜工艺条件，能隙可以控制在1.6eV至2.8eV之间。可以分析白细胞吞噬反应引起的发射光谱90%的波长范围。有时会添加鲁米诺等来增加发光强度，但为了了解免疫反应的本质，最好不要使用这些增白剂。为此，为了用MIS传感器检测微弱的发光，需要具有非线性特性VI - I=aV^α且非线性指数α=30的MIS器件。以ITO/SiO_2/SiC/SiO_2/ITO为体系，通过改变SiO_2SiC膜厚、杂质和工艺条件，能够开发出具有α=30的大非线性指数的器件。此外，为了定量分析免疫反应的机制，需要纯化和分离虫洞，控制免疫反应，并了解发光光谱和强度的时间变化。我们建立了从血液中纯化和分离白细胞（粒细胞）的技术，并获得了基础知识。作为未来研究的展望，我想实际分析纯化和分离的嗜动物体的发射光谱，同时使用上述传感器系统控制玻璃细胞中的免疫反应。

项目成果

大山昌憲: "RFスパッタリング法によるSiC薄膜の縦電場効果" 表面技術. 40. 94-95 (1989)

Masanori Oyama：“射频溅射法 SiC 薄膜的纵向电场效应”表面技术 40. 94-95 (1989)。

Masanori OHYAMA: "Electrical and Optical Properties of Amorphous Sic Thin Film Prepared by RF Sputtering Method" Proceeding of SinoーJapanese Symposium on Dry Processing for Functional Surface Modification. 11. 80-85 (1989)

Masanori OHYAMA：《射频溅射法制备非晶SiC薄膜的电学和光学性能》中日功能性表面改性干法研讨会论文集11. 80-85（1989）。

大山昌憲: "プラズマCVD法によるαーSi:H膜の光照射交流電気伝導" ソフトエネルギ-教育・研究施設研究報告書(東京高専). 4. 5-8 (1990)

Masanori Oyama：“通过等离子体 CVD 方法进行 α-Si:H 薄膜的光照射交流电传导”软能源 - 教育和研究设施研究报告（东京工业大学）。 4. 5-8 (1990)。

大山昌憲: 表面技術. 40. 94-95 (1989)

小山正德：表面技术。40. 94-95 (1989)

Y. H. Ohahsi.: 表面科学. (1989)

Y. H. Ohahsi.：表面科学（1989）。