金微粒子による機能性ナノ空間の構築とDNAセンサへの応用

金粒子功能纳米空间的构建及其在DNA传感器中的应用

• 批准号: 05J00847
• 负责人: 床波 志保
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J00847/
• 关键词: DNA; センサ; 金ナノ粒子; ハイブリダイゼーション; ラベルフリー検出; ナノギャップ電極; 電気抵抗; DNA; センサ; 金ナノ粒子; ハイブリダイゼーション; ラベルフリー検出; ナノギャップ電極; 電気抵抗

本年度は、より高感度なナノ粒子薄膜の設計に関する検討を行った。これまでは、ナノギャップを持つ金ナノ粒子に5'末端チオール化プローブDNAを修飾した後、検出を行なった。この場合、プローブの他端はチオールで固定されていないため、導電経路形成が効率的でない可能性がある。したがって、DNA両端の固定化が生ずるようにナノ粒子薄膜を設計することにより、さらに高感度な検出が可能になると考えられる。このような観点から、二種類の異なる12塩基DNAを修飾した12nm金ナノ粒子プローブを先に調製し、これらを広いギャップを有する50nm金ナノ粒子に固定した膜を作製した。この膜にプローブ粒子の両方に結合する24塩基相補鎖ターゲットDNAを添加すると、2つの50nm粒子の間を架橋する構造体が形成される。このようなハイブリッド構造の生成に伴う電気抵抗変化を測定し、その効果を検証した。このようにして作製したセンサ膜にそれぞれのプローブに対して相補鎖配列となる24塩基相補鎖DNAを添加すると、抵抗は瞬時に減少し約60秒で安定した。応答はDNA濃度に依存し、広いDNAの濃度領域(10nM〜100μM)において測定が可能であった。このときの最小検出量は50fmolに対応し、以前の方法よりも500倍の高感度化を達成することができた。さらにターゲット濃度100μMにおいて選択性の検討を行ったところ、一塩基多型検出が可能であることが分かった。これらの成果については、国内雑誌(分析化学)他2報および国内外学会(日本分析化学会、電気化学会、国際電気化学会、機能性π電子国際会議など)において発表を行った。

今年，我们研究了更敏感的纳米粒子薄膜的设计。到目前为止，用5'-末端硫醇化探针DNA修饰纳米含量金纳米颗粒，然后检测到。在这种情况下，由于探针的另一端不是用硫醇固定的，因此导电路径的形成可能不会有效。因此，人们认为，通过设计纳米颗粒薄膜，以使DNA的两端固定，可以进行更敏感的检测。从这个角度来看，首先准备了用两个不同的12个基本DNA修饰的12 nm金纳米颗粒探针，并制作了一个膜，其中将其固定在具有较大间隙的50 nm金纳米颗粒上。添加24个碱基互补的靶DNA，将两个探针颗粒结合到该膜形成了一个在两个50 nm颗粒之间交联的结构。测量了与这种杂种结构的产生相关的电阻的变化，并验证了其效果。当将24个碱基互补链DNA（是每个探针的互补链序列）添加到这样制备的传感器膜中时，电阻瞬间降低，并在大约60秒内变得稳定。响应取决于DNA浓度，并且可以以广泛的DNA浓度（10 nm至100μm）进行测量。目前的最小检测量对应于50fmol，其灵敏度比以前的方法高500倍。此外，当以100μM的目标浓度为目标时，发现可以检测到单核苷酸多态性。这些结果在两个国内期刊（分析化学）以及两个国内和国际会议（日本分析化学学会，电化学学会，国际电化学学会，国际功能π电化学学会国际会议等）中介绍。