一次元ナノ構造体を利用した電界効果トランジスタによるオンチップバイオセンサ構築

使用一维纳米结构的场效应晶体管构建片上生物传感器

• 批准号: 07F07072
• 负责人: 逢坂 哲彌
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07F07072/
• 关键词: マグネタイト; ナノ粒子; 生体ポリアミン; ナノロッド; センサ; 遺伝子導入; 癌細胞; センサー; マグネタイト; ナノ粒子; 生体ポリアミン; ナノロッド; センサ; 遺伝子導入; 癌細胞; センサー

バイオおよび医療分野で用いられるオンチップバイオセンサ等へのナノ粒子の適用を目的として、スペルミンなどの生物由来のポリアミンを利用したマグネタイト(Fe_3O_4)ナノ粒子の新規合成手法の開発を行ってきた。前年度は、マグネタイト(Fe_3O_4)ナノテトラポッド、ナノロッド、及びナノ粒子の温度制御によるナノ構造の合成ルートを確立した。本年度はナノ粒子の生体への応用の検討として、ナノ粒子の細胞内取り込みによる遺伝子導入能力の評価を行った。共焦点顕微鏡、蛍光標示式細胞分取器(FACS)、及び透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、乳癌細胞(MCF-7)の中へのマグネタイトナノ粒子の取り込み量が正常細胞である臍静脈内皮細胞(HUVE)のものよりはるかに多いことを示した。ナノ粒子の細胞中への選択的取り込みのためにはナノ粒子の表面設計、特に表面電荷が重要なパラメータであることを示した。ナノ粒子-DNA混合物の電気泳動において、Fe_3O_4-スペルミンでは結合させたDNAが解離するが、Fe_3O_4-キトサンではDNAの解離が見られず、安定した複合体が形成されることが示された。そこで、我々はFe_3O_4-キトサンナノ粒子を用いて、マウスES細胞と乳癌細胞(MCF-7)へのナノ粒子の取り込みの研究を行った。Fe_3O_4-キトサンナノ粒子分散液に緑色蛍光タンパク質の遺伝子をコードしたDNA(AcGFP-1-c)を添加し、異なるナノ粒子/DNA比のFe_3O_4-キトサン-DNAナノ粒子分散液をそれぞれの細胞に加えて培養し、形質転換したものが発する蛍光から評価したところ、形質転換細胞の割合はナノ粒子/DNA比の増加に伴って上昇した。緑色の蛍光は一週間以上全く強度を落とさなかった。このように本研究において、マグネタイトナノ粒子を用いて効果的に外部遺伝子を導入し細胞内に定着させるための系を確立した。

为了将纳米颗粒应用于生物和医学领域中使用的片上生物传感器，我们使用生物学衍生的多胺（例如精子）开发了一种新型的磁铁矿（FE_3O_4）纳米颗粒的合成方法。在上一年，我们通过温度控制建立了磁铁矿（FE_3O_4）纳米肌，纳米棒和纳米颗粒的合成途径。今年，我们评估了通过细胞摄取转移纳米颗粒的能力，以研究纳米颗粒在生物体中的应用。共聚焦显微镜，荧光签名的细胞分选蛋白（FACS）和透射电子显微镜（TEM）用于表明磁铁矿纳米颗粒摄取到乳腺癌细胞中（MCF-7）远高于正常细胞脐静脉内皮细胞（HUVE）的正常细胞。已经表明，纳米颗粒的表面设计，尤其是表面电荷，是选择性摄取纳米颗粒进入细胞的重要参数。纳米颗粒-DNA混合物的电泳表明，结合的DNA与Fe_3O_4-Spermine分离，但没有DNA与Fe_3O_4-Chitosan分离，表明形成了稳定的复合物。因此，我们使用FE_3O_4-壳聚糖纳米颗粒来研究纳米颗粒对小鼠ES细胞和乳腺癌细胞的摄取（MCF-7）。将编码绿色荧光蛋白基因（ACGFP-1-C）编码的DNA添加到Fe_3O_4-Chitosan纳米粒子分散液中，将Fe_3O_4-Chitosan-DNA纳米粒子分散体添加到具有不同的纳米颗粒/DNA率的情况下，将其添加到每个细胞中，并添加到每个细胞中。当基于转化细胞产生的荧光评估细胞时，转化细胞的比例随纳米颗粒/DNA比的增加而增加。绿色的荧光根本没有减少一周以上。因此，在这项研究中，建立了一个系统，用于使用磁铁矿纳米颗粒有效地引入外部基因并在细胞内定位。