浦壁伸周のナノバイオ研究所

部屋を涼しくするナノバイオ技術を開発中…

 電極間で高周波電界を用いて誘電泳動力により伸張させたDNAを、制限酵素処理をして、一方向に揃えることで、DNAの端部から一定間隔毎に切断された部分が同じ塩基配列となり、読み取り、再結合、DNA配列の決定等の操作を簡便にするものです。
即ち、電極対間の同一のDNAは、DNAを含む水溶液中に発生する高周波交流による電界により、電極エッジ上にその一端が固定した状態で伸張しますが、その際、電極エッジ側の一端が、上流側の一端又は下流側の一端のどちらか５０％の確率で固定されてしまいます。
そこで、制限酵素を用いて、例えば、下流側が電極エッジ側で固定された場合、この下流側の電極エッジに近い部位を切断する制限酵素を選び処理すると、下流側が電極エッジ側に固定されたDNAは、ごく短い状態となるため、電極エッジに上流側が固定されたDNAのみが一方向で揃った状態にとなることを知見しました。

 任意に設定された間隙形状を持つ２つの電極間に、高周波電界を形成して分子を配列させ、更に基板に分子を吸着等により固定し、電極間の間隙形状に沿った任意の分子パターンを形成する構成を提案するものです。
本発明は、タンパク質等の高分子であって、鎖状高分子を含む水溶液中に、その間隙の形状を変えた状態の電極を配置し、更に電極の上下には、例えばタンパク質が吸着されやすいガラス板を配置した状態として、電極間に高周波交流による電界を形成すると、誘電泳動力により電極間に伸張した高分子が形成されます。
その際、ガラス板に伸張した高分子が吸着状態を形成するため、電源をオフにしても、伸張状態のタンパク質が固定され、尚且つ電極間の間隙のパターンと同じ位置で、伸張した高分子が固定されることから、分析用のタンパク等を分析仕様に応じた状態で固定することが出来るため、例えば効率の良い分析チップを製造可能とします。

 電極間でからまったDNA等の分子を、高周波数電界で伸張した後、電気出力により基板に伸張した状態でDNA等の分子を固定し、DNAの配列分析、操作を可能とします。
即ち、本発明は、水溶液中に配置した電極間に、数ＫＨｚから数ＭＨｚの高周波交流を出力する電源から出力した高周波交流により、DNAを水溶液中で伸張配向させると共に、更に、例えば電流を流し、水溶液を介して配向したDNAをこの電流によるジュール熱で加熱し、電極の上下に配置したガラス基板、電極表面上に固定させることで、電源を停止させるとランダムコイル状に丸まってしまうDNAを、そのままガラス基板に伸張したDNAが固定されるものでます。
この状態で、DNAの塩基配列が測定出来たり、DNAチップとしての利用も可能となります。

 電極間に高周波電界を形成して、細長い分子を伸張させ、電極間の距離、伸張状態から、分子量を測定可能とするものです。
即ち、DNA等の鎖状高分子を水溶液中に配置した一対の電極間に置き、この電極間に交流電圧を加えると、静電的に伸張配向することを知見し発明に至ったものです。
本発明は、数ＫＨｚから数ＭＨｚの高周波交流を出力する電源と、電極間に強い電解を形成出来る程度に狭められた電極を用いて、これらの電極間に電界を形成して、比較的細長い高分子であるDNAを伸張させるものであり、伸張状態から、分子量を測定することを可能としたものです。
更に、本発明は、電極の間隔に狭い部位と、広い部位を形成し、DNAに高周波交流による電界を加えることにより、伸張した鎖状高分子は、広い部位から狭い部位へ移動し、ちょうど電極間距離と鎖状高分子の長さが一致するところで移動が停止するため、電極間距離から、DNAの分子の長さが測定可能となる構成も実現しています。

 流路上で微粒子を含む流体に流れを生じさせる駆動部、微粒子を補足し細胞融合、穿孔、その他の操作を行うための電極を含む操作部をもつ先駆的な微粒子操作チップです。
即ち、本発明は、微粒子を含む流体貯留部、及び流体貯留部に接続し、圧電体の電歪現象等、電気力による物理的振動を貯留部に加えることで、マイクロ流路上に流れを生じさせる駆動部、及び微粒子を誘電泳動力により補足し、電気力による細胞融合、エレクトロポーレーション、その他の動作を行うための電極、レーザー光を用いた穿孔を含む操作部を、一つのチップ上に設け、更にこれらの複数の駆動部と操作部をマイクロ流路により結んだ状態としたものです。
このチップは、フォトエッチング、プラズマエッチング処理など、ＩＣ基板製造技術を駆使しています。