助手清田俊治 助手椎木 弘
1． 高率多巳誤記記5己 （（）urreIIt］P1℃jects）
Profbssor
Research Associate Research Associate
物質の循環は情報の流れとして考えることができ，現 象に特異的な分子の認識や計測法の開発は，このような 情報の流れを理解する上で，重要な技術的課題の一つで ある．分子の認識には特異的な検出システムを必要とす、
るので，選択性に優れ，その感度も高い機器を開発する ことが要求される．そこで，本研究分野では物質個々の 特性を利用したセンサの開発やナノ構造体の構築，さら
にそれらに関連する機能性材料の開発を行っている．
1．1非侵襲医療センサの開発（Develqpmentαf
m血v箇ve sens・rs鉛r dinical apP㎞血鵬）
生活習慣病の一つである高脂血症，特に高コレステロ ール血症は動脈硬化や狭心症の危険因子であり，コレス テロール濃度の適正レベルの維持はゆとりある日常生活 を送るための必要条件となっている．従って簡易な計測 法の開発は，医療従事者だけでなく多くの人々に切望さ れている．しかしながら，医療機関で行われる計測は酵 素法によるもので，採血（侵襲）を伴い検査技師を要す，
酵素キットの長期保存などの点で問題を抱えている．最 近，我々はコレステロールの分子鋳型を持つ自己集合単 分子膜が優れた分子認識能を持つことを見出した．そこ で，この分子鋳型膜を組み込んだコレステロールセンサ およびそれを用いる非侵襲計測法の開発を目指している．
将来的に，皮膚に存在する種々の生体物質に展開し，例 えばリボ蛋白リパーゼによる酵素電極（中性脂肪計測）な
どとのマルチアレイ化により，一括して身体状態に関す る情報の非侵襲的な採取を目指す．これらにより得られ た数値は，主観的な症状（例えば頭が痛む，きりきり痛 む，がんがんする，重いなど曖昧な患者の表豹に加え て客観的な庸報を与えるため，病院へ出向く際の事前チ ェックや近い将来到来する高齢化社会における一人暮ら しの高齢者のための遠隔医療管理システムの構築に有用 であると考えている．
1．2機能性金ナノ粒子の作製とそれを用いた電子デバイ スへの応用（Characbe血画on Qf gold nampar曲 皿ms and the廿apP㎞廿。ns to e㎞nic se面㎎
devkes）
Tsutomu NAGAOKA
Shunli KIYODA Hiroshi SHIIGI
プラスチック類への金めっきには無電解法が一般的に 利用されているが，多くの処理工程を要し，エッチング エ程ではクロム酸やシアンなどの有害物質を必要とする．
そこで，有害物質を用いず容易かつ安価にめっき層を形 成する新しい方法を見出した．この方法では，金コロイ
ド溶液にプラスチックを浸して撹沸するだけでプラスチ ック表面に金微粒子を析出させ，均一なめっき層を形成 することができる。コロイドの固定剤として用いるアル
キルチ呼唱ル（バインダー吻子）の鎖長により，めっき 面の導電性を導電体から絶縁体へと調節することが可能 である．さらに，金微粒子の高次配列がもたらす新しい 機能の発現に注目し，新しい機能をもつセンサの開発を
，行っている．既に，バインダー分子により形成されるナ ノギャップを利用したセンサ電極の開発に成功し，㎜
診断への適応を試みている．DNAチップおよびセンサは病 気に関連する遺伝子の研究，ゲノム三々やテーラーメイ
ド医療の実現だけでなく生物機能解明や食品工学，環境 分野において不可欠なツールであり，いかにして装置お
よびチップのコストを低減し，検出感度や操作性を向上 させるかが世界中で競われている．しかしながら，現在 のところ，電気式のセンサの検出限界は十分に得られて おらず，蛍光標識を用いた従来法の利用に限られている．
蛍光標識法はマニピュレータ，蛍光スキャナなどの特殊 な装置を必要とするため，チップ作製〜検出までの工程 が多く複雑で，そのうえ高価な蛍光試薬を始めとして主 要な特許を海外に抑えられているための特許料負担等の 要因により結果的にコストが高く，しかも，十分類感度 が得られないなど，多くの問題を抱えている．しかし，
ナノギャップを持つ高感度センサ電極を用いれば，直接 的な電気信号計測が可能になる．ハイブリダイゼーショ
ンにより生じるDNA自身の微小な電気抵抗変化を検出に 利用することで直接的なコンピューター処理が可能にな
り，装置を小型化，低コスト化，迅速な解析など，遺伝 子資源の獲得と権利化に貢献できる．
1．3新規ナノ構造体の作製と分析化学的応用 Φevek｝pment of mvel㎜舳蹴e mate曲
and血eh ana1轟（烈即P㎞tbns）
物質のナノスケールでの配列制御により，電気的，光 学的機能の新たな発現が可能であることが知られている．
本研究分野は，この中でも金の微粒子化がもたらす新し
い機能の発現に注目し，新しい金ナノ粒子の作製法とそ の機能化について検討している．従来の方法により作製
した金微粒子の表面は負に帯電しているが，当研究室で 開発した新しい方法により簡単に正の表面電位を持つ微 粒子を作製することが可能になった．この微粒子を用い て，負電荷を持つDNA骨格に微粒子を配列することが可 能になったため，金微粒子を析出させたDMのナノワイ ヤーとしての特性評価などを行っている．
1．4モリブデン錯体の合成と性質（Synthesis and Charac』e血ation ofMo》bdenum Complexes）
これまでに単核のdioxo覗。錯体の合成を試みてきたが、
新たに単核のoxofluoro−Mo錯体を高収率で合成する方法 を確立した。これらはいずれもモリブデンと錯体を生成し やすいジホスフィンを配位子とする錯体である。そこで、
新たに開発した合成法を利用して、モリブデンとは錯体を 作りにくいポリアミンを配位子とする錯体の合成を試み た。モリブデンのアミン錯体は以前に複核タイプの錯体を いくつか合成したが、今回の試みでは合成例の希な単核の モリブデンーアミン錯体の合成を目標とし、その反応性の 評価を行う。
a研究発表（Publi㎝dons）
2．1学会誌原著論文 （0畑A面de8 hl Rdbreed Joumals）
1）床波志保，西出面面，椎木弘，長岡勉，金ナノ粒 子を標識として用いる電気的検出法の開発，分漸治労 55，919−923（2006年12月）．
二重鎖構造のDNAが導電性を有することを利用した新し い検出法を開発した．正負1対の電極間にプローブ固定 化金ナノ粒子を配置し，ターゲットを添加することで2 種の異なるプローブとターゲットがハイブリダイゼーシ
ョンする．このとき電極間ギャップには，金ナノ粒子一 DNA一半ナノ粒子の構造が形成される．ターゲットの配列 中にミスマッチ部位が存在することで電気抵抗変化に相 違が見られた，
2） Sh止。 TbkonamちMasashi Iw㎜oto， Ken Hash㎏Himshi Shiigi， and Tsutomu Nagaoka， Fabricadon of Higb Sensitive Sensor E1θcn℃de Ushlg a Nan（〉・gapped Gold Pardcle Fnm，
5b帽＆漉10η嬬，177，2317−2320（2006年11月），
Con仕ol㎞g a脚加襯n el劇es㎜9鉗㎞a㎜om働r
sL配has a gneat po￠ndal fbr a high sensihve de1輔on． V＞b have successfUlly f司）hca副asensor based on a nano−gapPed gold
圃cle盒㎞◎om㎞g of gold㎜o卿iclぴ晦lc㎞一回目ld
㎜OP血cle劇隅uen螂血a蜘難燃㎜eL
He紀we report on its application重D dhect DNA analys嬉，
enabling us to㎎ad out a spθcific◎omplementary DNA廿muεh
elecnて）nic pK）toco狛．
3） Y司hて）Y註mamoto， Naonobu YbshL H㎞shi Shh夢，and
τ枯utomu Nagaoka， EIec垣。団 pmperほes of a
㎜o圃cl 耐wo綱紀㎞， So114珈わ庸，177，2325一お28
（2006年11月＞
V悔have developed a new tθc㎞ique fbr廿le p脚on of conduct血g nanopardcle f㎞， which cons圃 of gold nanopa面cles netwo止ked wilh bindlng mol㏄ules such as bu㎞e廿盛oL Penlmehho1， hexane向陣oL and hq蜘e仕誼01，0n a polys艇ne subs職 throu帥 a one−sにp sロaightR）rward P漁・The創m conducUvi葛！became signi五cant畳y higher
w油ad㏄眠血出e晦lc㎞1㎝甑d四四on止en㎜協
ofcalbon a加ms（n）ofthe binder mol㏄ule betw㏄n a（麺acent Au nanopa面cles， ln which it was changed丘て）m an insula重or（n＞10）
ωoondu（加r（n4＞The佃m！雛㎞樋妙（2．1μΩ㎝）p蝉囮 us㎞g bu㎞e面ol◎or岡〕onds to廿撤of p㎞gold（L3 μΩ
㎝＞
4）肋sh Sh噸，蜘Y㎜oω， Naonobu畑
Hidenobu Nakao， and Tもu旗）mu Nagaoka， One載ep Pl㈱on of Pos㎞vely Chaτged Gold Nano飴spbeπy，（訪θ肱Co溜〃㎜，
2006，4288・4290．（2006年10月＞
Se雌assemb㎞g pardcles， p爬p鵬d by a new synthedc saategy 食）r a 闘）berry−hドe aggnega血e， based on
廿綱mensional pardcle−anHine ohgomer・pardcle！脚ed sequ㎝ces， by a on昏slep Pmoess wi血out an exna oon廿olled pmcedure， o㎎即ic solvents， and Hgand exchange， could fhr吐ler
help血血e副圃on of㎜o瓢le el㏄廿。㎞cs㎝d molec岨町
devi㏄s．
5） Y切im YAMAMOTO， Hhoshi SHnGI， τも煎）mu NAGAOKA， Conducdng Micmbeads Prepa顧ed with a Novel Electmless Pladng Melhod by Using Gold Nanopardcle，マイ クロエレクトロニクス論文集，lC2．3（2006＞
Aconvendonal electmless plating technique needs many P1て）cesses and harmfUI chemicah…， such as chromic acid，
cyanogens and s脈）ng a㎞i． Wb have developed a new tec㎞ique fbr四）酬on of◎onducdng miqobeads， pla紀d by ushlg goid nanopardcle wi出as廿aigh廿brward procedure．
6） S．τbkonamL H． Shhgi， and T Nagaoka Development of the ElecOical DNA Sensoら C乃ε〃2た01 Sε駕。噌 Z EC∫
π鷹αc蛎。臓81−86（2006年10月）．
VVb have f訓）rica面 a p㎎c畿1y ◎ontroHed nano−gapPed
el姻e Qom㎞g of a㎜o圃cle引田ゆld㎞一㎜o画cle
rep餓ed sequen㏄with a seH二assembly pmcess of Au and alky虻hiol． The eleclmde was apphed to血e label一跡￡e DNA de㎞on enab㎞g usω㎜d out止e Iesponse pure取by elec往Qnic p萱utocols． A食er an addition of舷㎎et DNAα）the pK）be rp（xh血ed fnm， the㈹s㎞ce of the f㎞droPPed町）idly and廿len became cons㎞t wit㎞30 s． The Ies㎞ce面ucdon is aUributed k）重he◎onducUvity of the hybrid並ed DNA， which can be explah｝ed by the denseπover蘭）㎞g of a（聾acent base pa血s血廿1e double hehx貴）nning between the Au pardcles． The
紬伽ce c㎞ges de陣ded on出e n㎜ber ofmお臓㎞g
bases in the DNA． Moroov創〜asigni且cant d醗肥nce in the
㎎s㎞n㏄change was observed between◎omp藍ementa1y and l base pair misrnalchlng DNA， which sugges鱈血at止e fUm is chamcterL乙θd as an㎞por励t diagnosUc advan囎e on de㎞9 s㎞gle nucleodde polynlo耳）hk…m
7）椎木 弘、深澤聡、長岡勉、コレステロールの
簡単検出，バイオインダストリー，23（8），60・66（2006年 8月）
我々はコレステロールの分子鋳型を持つ自己集合単分 子膜を検知極として、コレステロールの取り込み一吐き 出しに伴う電流応答を読み取ることで定量が可能なコレ ステロールセンサを開発した。皮膚に接触させるだけで 測定が可能な非侵襲的計測法の確立を目指している。
2．2総説論文，著書・訳書（Revjew A血des， Books and Tra11曲加11S）
2．2．1著書・訳書（Books and Translations）
1）椎木 弘，「金属ナノ粒子を用いた電気化学的DNA検 出」，ぶんせき（日本分析化学会誌），4，173（2006）。
2．2．2報告書その他（Reports and Other Pubhcations）
1）椎木 弘，昭和シェル石油環境研究助成財団「環境ス クリーニングを目的としたDNAチップの開発」
2）長岡 勉，近畿アルミニウム表面処理研究会会誌「年
豆頁二二感」 P．5， No．243．
2．3学会発表等（P顧esentatbns at Meeti㎎s e加）
2．3．1学会・国際会議（Presentations at Meet1ngs of Academic Socie廿es and Confbrences）
1）「ナノギャップ電極の創製とバイオセンサへの応用」O 床波志保，椎木 弘，岩本 昌，長岡 勉，3EO6，電気 化学擁護73回大会（東京，2006年4月1〜3日）
2）「金ナノ粒子膜の電気的特性と機能性電極への応用」
o山本陽二郎，岩本 昌，椎木 弘，長岡 勉3B20，電 気化学丁丁73回大会（東京，2006年4月1〜3日）
3）「分子鋳型ステロールセンサの開発と非侵襲計測」
o深澤聡，椎木 弘，長岡 勉，3E33，電気化学会第 73回大会（東京，2006年4月1〜3日）
4）「ナノ粒子膜の電気化学と高感度計測への応用」
o岩本 昌，椎木 弘，長岡 勉，1JO6，電気化学会第 73回大会（東京，2006年4，月1〜3日）
5）「ナノ粒子を用いたワンステップクリーンめっき法に よるフレキシブル電極材料の開発」，椎木 弘，喜 直信，
山本陽；郎，長岡 勉，IM31，電気化学会第73回大会（東 京，2006年4月1〜3日）
6）「ナノギャップ電極の創製とバイオセンサへの応用」
o床波志保，椎木 弘，岩本昌，長岡 勉，27，第41回 化学センサ研究発表会（東京，2006年4月1〜3日）
7）「分子鋳型ステロールセンサの開発と非侵襲計測」
o深澤聡，椎木弘，長岡勉，47，第41回化学セン
サ研究発表会（東京，2006年4月1〜3日）
8） 「FabdcaUon of nano−gap electmde f㎞ us血g au nanopardcle and 祉s 司PPhcadon to sensor elec圃e」 oSh丑10
恥ko㎞，㎞㎞1㎜oto，舳S四聖，柚mu
Nagaoka， NE〈）一12，41h ISE Spr㎞g M㏄直ng 2006（Singapo鵜，
ピ
2006年4月17〜20日）
9）「Completely G爬en Elec血℃less Plating T㏄㎞ique Using Au Nanoparticle」oHhて〕shi Sh藍gi， Naonobu Y）面， Yq血D Yam㎜oぬ，丁ヨuα）mu Nagao㎞」NEP66，4血ISE Spring Meeti㎎2006（Sing購鵜，2006年4月17〜20日）
10）「C㎞on of Au㎜op面。㎏ne轄。細石㎞s」
oY司hて）Yamamo紋），】田mshi Shhgi， Tもu杖）mu Nagaoka， NEP77，
41h ISE Sp面g M㏄血g 2006（Singapore，2006年4，月17〜
20日）
ll）「S㎞Chole翫㎝1風脚g Us㎞g Mol㏄ula助㎞p血餅 Se15assembled Monolayer El㏄trode」oSa政）shi Fukazawa，
H㎞9hi S団gi， TヨuU⊃mu Nagaoka， NEf90，4出ISE Sp血g M繭ng 2006（Si㎎apo爬，2006年4月17〜20日）
12）「金ナノ粒子を用いたフレキシブル導電材料の作製 および電気化学的特性の評価」喜直信，椎木弘，長 岡 勉，BlO22，第67回分析化学討論会（秋田，2006年5 月13〜14日）
13）「金ナノ粒子膜の電気化学特性とバイオセンシング」
。山本陽二郎，椎木 弘，長岡 勉，BlO23，第67回分 析化学討論会（秋田，2006年5月13〜14日）
14）「高感度センサのための機能性ナノ電極の構築」
o床波志保，椎木 弘，長岡 勉，BlO25，第67回分析 化学討論会（秋田，2006年5月13〜14日前
15）「皮膚コレステロールの定量法の開発〜その2〜」
o深澤 聡，椎木 弘，長岡 勉E2003，第67回分析 化学討論会（秋田，2006年5月13〜14日）
16） 「ローテクによるナノバイオファブリケーションと
DNAセンシング」，椎木弘，橋場健，床波志保，山 本陽二郎，長岡 勉E2003，第67回分析化学討論会（秋
田，2006年5月13〜14日）
17）「電気検出型DNAチップ」椎木 弘，床波志保，岩 本 昌，橋場健，長岡 勉，P3（16AMン09−1，第45回日 本生体医工学会大会（福岡，2006年5月15〜17日）
18） 「分子鋳型を持つセンサ電極によるコレステロール の非侵襲計測法の開発」深澤 聡，椎：木 弘，長岡 勉，
P3（16AMン09・2，第45回日本生体医工学会大会（福岡，
2006年5月15〜17日）
19） 「ANanopa面cle−based Nano−gappβd F丑m Electmde fbr Se㎜r AppHca匠ons」oT』utomu Nagaoka， Shihoτbkonami，
Ken Hashiba， Hhて）shi Sh藍gL nレ22， The Sev㎝th㎞temational
S即posi㎜on R繭。舶1π一El㏄齢n S脚㎜（0蜘，2006 年5，月15〜20日）
20） 「Fabricadon of Nan（》gap Elecn℃de長）r High Sens雌ve Bios㎝sor」oShihoτbkonami， H撤）血Sh董gち「Bu飯）mu Nagaoka，