PS@Au プラズモニックナノシェルアレイ作製プロセスの高機能化-高圧パルス電源を用いた大気開放型プラズマプロセスの構築

摘要

光プローブを用いた診断技術は，簡便·非破壊でマルチプル測定による高速診断に適しており，ユビキタスな先進医療を実現する上で最も高いポテンシャルをもつ診断ツールといえる．なかでも，貴金属ナノ粒子表面やナノ構造に発生するプラズモンと光の共鳴現象である局在型表面プラズモン共鳴 (LSPR) を用いた診断システムは，短時間で診断が可能，蛍光ラベル化不要，測定環境の制約が少ないといった利点があり，国内外で活発に研究がおこなわれている．抗原抗体反応を駆動力として，バイオマーカーがナノ粒子表面に化学吸着することによりナノ粒子表面の局所的な誘電率が変化する．この誘電率変化に基づいたプラズモン共鳴周波数のシフトにより診断をおこなう．軟組織や血液に対して高い透過率を有する近赤外光 (800-1200nm) を用いることができれば，光プローブを用いた診断技術の機能を最大限に引き出すことができる．そこで我々は，誘電体コアを金で被覆したナノシェル構造が示すPlasmon hybridization を利用した，近赤外プラズモンアレイの作製を着想した．これまでに，自己組織化法と大気圧プラズマ技術を組み合わせることによって，ポリスチレン(PS) ナノ粒子の表面を金 (Au) 超薄膜で被覆した，PS@Au ナノシェルを30×30mm~2サイズの基板上に均一な密度で高精度に集積することに成功している．得られたナノシェルは近赤外光に応答性を示し，PS ナノ粒子の粒子径や形状を制御することにより，700-1100nm の波長範囲において，共鳴波長を任意の位置に制御することができた．センシング感度はナノ粒子の形状に依存し，周囲の屈折率変化に対して293nm/RIU のピークシフトが得られている．これは，100nmol 程度の抗原抗体反応が検出可能であることを意味している．バイオ·医療分野で使用されるセンサーは，一般に130×90mm~2 サイズの96 穴プレートが用いられ，プレートサイズの規格に合わせた測定システムが広く採用されている．そこで，本研究ではこれまでの成果をベースに，130×90mm~2 サイズのPS@Au ナノシェルアレイ製造プロセスの開発について検討する．具体的には，チャンバーを用いた雰囲気制御下でおこなっていたプラズマプロセスを全て大気開放下でおこなう．さらには，ナノ粒子表面の金属化工程を真空蒸着から無電解めっきプロセスに変更する．1 枚単価1000-2000 円相当を実現することを数値目標として，ナノ粒子単層膜成膜からナノ粒子表面の金属化まで一貫したプロセスの開発に挑戦する．