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DNAセンサーおよびそれを用いた測定方法 コモンズ

国内特許コード P110003924
整理番号 A111P99
掲載日 2011年7月4日
出願番号 特願2006-531534
登録番号 特許第4523001号
出願日 平成17年8月4日(2005.8.4)
登録日 平成22年6月4日(2010.6.4)
国際出願番号 JP2005014283
国際公開番号 WO2006025180
国際出願日 平成17年8月4日(2005.8.4)
国際公開日 平成18年3月9日(2006.3.9)
優先権データ
  • 特願2004-250303 (2004.8.30) JP
発明者
  • 川原田 洋
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 DNAセンサーおよびそれを用いた測定方法 コモンズ
発明の概要

ハイブリダイゼーションの検出感度を向上させ、未知のDNAの同定を行うことができるDNAセンサーを提供する。
液体電解質からなるゲート8と、少なくとも水素終端表面およびアミノ基またはアミノ基のある分子で終端された表面が混在するダイヤモンド表面2をpチャネル5とを有するpチャネル電界効果トランジスタと、前記ダイヤモンド表面2にリンカーによって直接固定される塩基配列が既知の1本鎖DNAからなるプローブDNA11と、前記ダイヤモンド表面2に滴下される未知の1本鎖DNAからなるターゲットDNAとをセットし、前記ターゲットDNAが前記プローブDNA11と相補的な関係にある場合に、前記1本鎖DNAからなるプローブDNA11及びターゲットDNAのハイブリダイゼーションにより生成される2本鎖DNAのリン酸基の負の電荷が2倍となり、正孔が誘起され、前記pチャネル電界効果トランジスタの閾値電圧の正方向へシフトすることを利用し、その閾値電圧の正方向へのシフトを検出することにより前記ターゲットDNAが前記プローブDNA11と相補的な関係にあるか否かを同定する。

従来技術、競合技術の概要


従来、このような分野の技術としては、以下のようなものがある。
(1)蛍光検出方式
この蛍光検出方式とは、塩基配列がわかった1本鎖DNA(プローブDNA)をガラス基板、シリコン、ダイヤモンド等に固定し、未知の1本鎖DNA(ターゲットDNA)とのハイブリダイゼーション(互いに相補的な1本鎖DNA同士が結合して2本鎖DNAになる現象)を、ターゲットDNAに固定した蛍光物質で検出するものである。しかしながらこの方式では、蛍光の有無によりハイブリダイゼーションを検出するため、装置が大規模になるという問題があった。また、観測手段が蛍光顕微鏡であるため高密度化には限界がある。



(2)電荷検出方式
この電荷検出方式とは、シリコンのISFET(イオン感応性電界効果トランジスタ)を基本とする。しかしながら、DNAのハイブリダイゼーションによる電荷の倍増を検知するには、シリコンISFETは感度が低い。
(3)本願発明者が提案した、オゾン処理による高い閾値電圧を有する特性の良好なpチャネル電界効果トランジスタ
このトランジスタは、液体電解質をゲートとして使用し、オゾン処理により水素終端表面を酸化し、水素終端と酸素終端が混在したダイヤモンド表面をチャネルとしてなるpチャネル電界効果トランジスタである〔下記特許文献1参照〕。

【特許文献1】特開2004-109020号公報

産業上の利用分野


本発明は、バイオセンサーに係り、特に、pチャネル電界効果トランジスタを有するDNA(デオキシリボ核酸)センサー(DNAチップ)およびそれを用いた測定方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】(a)液体電解質からなるゲートと、少なくとも水素終端表面およびアミノ終端としてのアミノ基またはアミノ基のある分子で終端された表面が混在するダイヤモンド表面をチャネルとするpチャネル電界効果トランジスタと、
(b)前記ダイヤモンド表面のアミノ終端にリンカーによって直接固定される塩基配列が既知の1本鎖DNAからなるプローブDNAと、
(c)前記ダイヤモンド表面に滴下され、セットされる未知の1本鎖DNAとかなるターゲットDNAと
(d)前記ターゲットDNAが前記プローブDNAと相補的な関係にある場合に、前記1本鎖DNAからなるプローブDNA及びターゲットDNAのハイブリダイゼーションにより生成される2本鎖DNAに起因して、前記pチャネル電界効果トランジスタの閾値電圧の正方向へのシフトを検出することにより、前記ターゲットDNAが前記プローブDNAと相補的な関係にあるか否かを同定する手段を具備することを特徴とするDNAセンサー。
【請求項2】 請求項1記載のDNAセンサーにおいて、前記ダイヤモンド表面に酸素終端表面を含むことを特徴とするDNAセンサー。
【請求項3】 請求項1又は2記載のDNAセンサーにおいて、前記リンカーが2乃至3価のカルボン酸であることを特徴とするDNAセンサー。
【請求項4】 請求項1又は2記載のDNAセンサーにおいて、前記リンカーが2乃至3価のアルデヒドであることを特徴とするDNAセンサー。
【請求項5】 請求項1、2、3又は4記載のDNAセンサーにおいて、前記プローブDNAの密度が1010cm-2以上、前記ターゲットDNAの濃度が10-12 Mから10-6Mであることを特徴とするDNAセンサー。
【請求項6】 請求項1、2、3又は4記載のDNAセンサーにおいて、前記閾値電圧の正方向へのシフト差を一定ドレイン電流条件下でのゲート電圧変化として検出することを特徴とするDNAセンサー。
【請求項7】 請求項1、2、3又は4記載のDNAセンサーにおいて、前記閾値電圧の正方向へのシフト差を一定ゲート電圧条件下でのドレイン電流変化として検出することを特徴とするDNAセンサー。
【請求項8】 請求項1、2、3又は4記載のDNAセンサーにおいて、前記閾値電圧の正方向へのシフト差を一定ドレイン電圧条件下でのドレイン電流変化として検出することを特徴とするDNAセンサー。
【請求項9】 (a)液体電解質からなるゲートと、少なくとも水素終端表面およびアミノ終端としてのアミノ基またはアミノ基のある分子で終端された表面が混在するダイヤモンド表面をチャネルとするpチャネル電界効果トランジスタを用意し、
(b)前記ダイヤモンド表面のアミノ終端に塩基配列が既知の1本鎖DNAからなるプローブDNAをリンカーによって直接固定し、
(c)前記ダイヤモンド表面に滴下される未知の1本鎖DNAからなるターゲットDNAをセットし、
(d)前記ターゲットDNAが前記プローブDNAと相補的な関係にある場合に、前記1本鎖DNAからなるプローブDNA及びターゲットDNAのハイブリダイゼーションにより生成される2本鎖DNAに起因して、前記pチャネル電界効果トランジスタの閾値電圧の正方向へのシフトを検出することにより、前記ターゲットDNAが前記プローブDNAと相補的な関係にあるか否かを同定することを特徴とするDNAセンサーを用いた測定方法。
産業区分
  • 試験、検査
  • 微生物工業
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
出願権利状態 権利存続中
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 電子・光子等の機能制御 領域
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