Research Abstract
光学・電気的センシングによる単一粒子動力学の追跡
Tracking single-particle dynamics via combined optical and electrical sensing
2013年5月20日 Scientific Reports 3 : 1855 doi: 10.1038/srep01855
蛍光画像化は、単一粒子の追跡に広く用いられているが、広視野顕微鏡技術の時間空間分解能は、高速運動する物質の特徴を調べるのに十分なものではない。本論文では、電気抵抗パルス法と光学的センシングを組み合わせることにより、マイクロチャネルを通過する粒子個々のナノメートルスケールでの運動をMHz以下の周波数で探る方法を報告する。イオン電流測定に同期して得られた蛍光画像により、スパイク状の電気シグナルから推測される1個の粒子の通過と非通過が明確に識別される。また、電圧駆動されてマイクロチャネルを通過する単一粒子の流動力学が軌跡に依存することを見いだした。この光学・電気的手法は、マイクロ電気機械素子やナノ電気機械素子を使ったセンサー技術に応用できる可能性を持つ。
雪本 直哉1, 2, 筒井 真楠1, Yuhui He1, 新宅 博文2, 田中 照司1, 2, 川野 聡恭2, 川合 知二1 & 谷口 正輝1
- 大阪大学 産業科学研究所
- 大阪大学大学院 基礎工学研究科機能創成専攻
While fluorescent imaging has been extensively used for single-particle tracking, temporal and spatial resolution of the wide-field microscopy technology is not satisfactory for investigating fast-moving features. Here we report a method for probing nanometer-scale motion of an individual particle through a microstructured channel at sub-MHz by combining a resistive pulse technique to the optical sensing. We demonstrate unambiguous discriminations of translocation and non-translocation events inferred from spike-like electrical signals by fluorescence images captured synchronously to ionic current measurements. We also find a trajectory-dependent translocation dynamics of voltage-driven single-particles through a microchannel. This electrical/optical approach may find applications in sensor technologies based on micro- and nano-electromechanical systems.
