(57)【要約】  本発明は、生体サンプルを少なくとも１つのＲＮＡセグメントでプロファイリングするデバイスであって、金属線であって、前記サンプルと前記金属線とがショットキー障壁接合を形成するように前記生体サンプルに対して配置された前記金属線と；前記ショットキー接合を整流するように適合されたバイアス電圧プロバイダーと；前記ショットキー接合の電流対電圧のプロファイルを収集するモジュールとを備える前記デバイスを提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体サンプルを少なくとも１つのＲＮＡセグメントでプロファイリングするデバイスであって、
ショットキー障壁接合を形成するように、前記ＲＮＡセグメントを含む前記生体サンプルに対して配置された金属線と；
前記ショットキー接合を整流するように適合されたバイアス電圧プロバイダーと；
前記ショットキー接合の電流対電圧プロファイルを収集するモジュールとを備える、前記デバイス。
【請求項２】
バイアス電圧の供給を促す第２の金属線をさらに含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記バイアス電圧プロバイダーが、順方向バイアス電圧を与えるように適合されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記バイアス電圧プロバイダーが、逆方向バイアス電圧を与えるように適合されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記生体サンプルがＲＮＡ層である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記生体サンプルが、固体基体によって支持される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記基体がガラスである、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記基体が、蒸着法を使用して前記基体の表面に形成された導電性層を含む、請求項６に記載のデバイス。
【請求項９】
前記バイアス電圧が、検出範囲として０〜３Ｖの範囲内で与えられる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記バイアス電圧プロバイダーが、金属線を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
ＲＮＡ断片配列に応じて、変動するバイアス電圧に基づいて、変動する定量的応答を生じさせることができる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記ショットキー接合が、プロファイリングされるＲＮＡ断片のタイプに応じて、ｐ−ｎ接合またはｎ−ｐ接合であることができる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記金属層または半導電性層が、以下の材料群：酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、もしくは他の金属、および／または好適な半導体から選択されていることができる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記金属線が導電性材料である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記金属線が、材料群：アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、および他の金属から選択されていることができる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１６】
対象から単離された少なくとも１つのＲＮＡ断片を含んでなる生体サンプルをプロファイリングする方法であって、
ショットキー障壁接合を形成するように、前記ＲＮＡ断片に隣接させて金属線を設けることと；
前記ショットキー接合にバイアス電圧を与えることと；
前記ショットキー接合の電流対電圧プロファイルを収集することとを含んでなる、前記方法。
【請求項１７】
与えられるバイアス電圧が、前記生体サンプルを整流するのに充分である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
与えられるバイアス電圧が、順方向バイアスまたは逆方向バイアスである、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、バイオエレクトロニクスに関し、より詳細には、ＲＮＡベースの電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロニクス産業は、絶えず変化しており、新しい技術が開発され、市場に出回るため、すぐに以前の技術が時代遅れになる。したがって、新たな課題が生じるが、それは、エレクトロニクスの進歩に対して、変わらないニーズがあることをただ示すだけであり、エレクトロニクスの展開は、太陽電池、マイクロ波ダイオードからフォトディテクタまで様々であり得る。エレクトロニクス産業の絶え間ない変化と大規模な開発における主な課題の１つは、従来材料の限界であり、したがって、これらの材料の好適な代替物を同定する必要がある。
【０００３】
半導体は、高度な電子デバイスで重要な役割を果たす、多数の主要コンポーネントの１つである。人間の日常生活における半導体の影響は、極めて大きく、テレコミュニケーションから自動車にわたる産業に新たな注目を集め続けており、あらゆる進歩が半導体の働きを必要としている。近年、持続可能な電子ソリューションへの需要の高まりに応じて、有機またはハイブリッド半導体が、電気およびオプトエレクトロニクスの応用で導入されている。該当例として、光起電力デバイスおよびダイオードなどの新しいハイブリッド半導体デバイスの設計および製造にデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）が含まれることが挙げられる。導電性ポリマーおよび有機化合物などの他の材料も、金属および無機半導体と同様に整流接合を達成することが示されているが、これらのソリューションの大部分は、鋭意研究中である。
【０００４】
同様に、過去１０年間のリボ核酸（ＲＮＡ）に関する広範な研究により、全ての生細胞における重要な役割に関する新しい発見が示された。最近発見されたＲＮＡのタイプは、ＤＮＡからの情報をｍＲＮＡに転写し、その後タンパク質に翻訳する方法および時期などの遺伝子発現の制御における非常に重要な機能の他に多くの機能を有することが分かった。このことは、従来の半導体の限界を超え得る、または克服し得る、ＲＮＡの性質を活用する技術を開発するのに有利であろう。
【発明の概要】
【０００５】
一態様において、本発明は、生体サンプルを少なくとも１つのＲＮＡセグメントでプロファイリングするデバイスであって、金属線であって、前記生体サンプルと金属層とがショットキー障壁接合を形成するように前記サンプルに対して配置された前記金属線と；前記ショットキー接合を整流するように適合されたバイアス電圧プロバイダーと；前記ショットキー接合の電流対電圧プロファイルを収集するモジュールとを備える前記デバイスを開示する。
【０００６】
バイアス電圧プロバイダーは、順方向または逆方向のバイアス電圧を与えるように適合されていることが、好ましい。
【０００７】
生体サンプルは、ＲＮＡ層であることが、好ましい。
【０００８】
生体サンプルは、ガラスまたは硬質もしくは可撓性の固体基体によって支持されることが、好ましい。
【０００９】
正のバイアス電圧は、０〜３Ｖの範囲内で与えられることが、好ましい。しかしながら、他の検出または検知領域が他のバイアス範囲内に存在し得ることも想定されている。負のバイアス電圧は、負の領域の破壊電圧まで含み得る。
【００１０】
バイアス電圧プロバイダーは、金属線を含むことが、好ましい。
【００１１】
デバイスは、ＲＮＡ断片に応じて、変動するバイアス電圧に基づいて、変動する定量的応答を生じさせることができることが、有利である。
【００１２】
ショットキー接合は、プロファイリングされるＲＮＡ断片のタイプに応じて、ｐ−ｎ接合またはｎ−ｐ接合であることができることが、好ましい。
【００１３】
基体層は、以下の材料群：酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）から選択することができることが、好ましい。
【００１４】
金属線は、導電性材料であることが有利であり、材料群：アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、または他の金属から選択することができる。
【００１５】
他の態様において、対象から単離された少なくとも１つのＲＮＡ断片を含んでなる生体サンプルをプロファイリングする方法であって、ショットキー障壁接合を形成するように、前記ＲＮＡ断片に隣接させて金属層を設けることと；前記ショットキー接合にバイアス電圧を与えることと；前記ショットキー接合の電流対電圧プロファイルを収集することとを含んでなる前記方法が提供される。
【００１６】
与えられるバイアス電圧は、生体サンプルを整流するのに充分であることが好ましく、与えられるバイアス電圧は、順方向バイアスまたは逆方向バイアスである。
【００１７】
本発明は、以下の添付の図面と併せて以下の詳細な説明を読んで参照することにより、最も良く理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係るＲＮＡサンプルプロファイリングデバイスの全体図。
【図２】本発明の一実施形態に係る方法を表す一例。
【図３】本発明の一実施形態において作製することができるＩＴＯ−ＲＮＡベースのショットキーデバイスの電流−電圧特性グラフの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
詳細な説明
本発明の独創的な特徴の理解のために、いくつかの具体的実施形態および代替的実施形態の説明が与えられている。しかしながら、本発明は、このような具体的な詳しい記載がなくても実施し得ることが、当業者には明らかであろう。
【００２０】
本発明は、記載されている特定の組成物、方法、および実験条件に限定されず、当該組成物、方法、および条件は変わり得ることを理解されたい。本明細書において使用されている用語は、具体的実施形態の説明を目的とするものにすぎず、限定的であることは意図されていないことも理解されたい。
【００２１】
別段の定義がない限り、本明細書で使用されている全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者が通常理解している意味と同じ意味を有する。
【００２２】
第１の態様において、図１に示されているように、本発明は、生体サンプルを少なくとも１つのＲＮＡセグメントでプロファイリングするデバイスであって、第１の金属線（２００）であって、前記生体サンプル（２２０）と前記金属線とがショットキー障壁接合を形成するように前記サンプルに対して配置された前記金属線と；前記ショットキー接合を整流するように適合されたバイアス電圧プロバイダー（図示せず）と；前記ショットキー接合の電流対電圧プロファイルを収集するモジュールとを備える前記デバイスに関する。好ましい実施形態において、デバイスは、サンプルを支持する基体（２３０）と、バイアス電圧を供給する第２の一本の金属線（２０４）とをさらに含む。
【００２３】
バイアス電圧プロバイダーは、順方向バイアス電圧または逆方向バイアス電圧を与えるように適合されており、電圧は、最適な検出範囲として０〜３Ｖの範囲内で与えられる。しかしながら、他の検出または検知領域が他のバイアス範囲内に存在し得ることも想定されている。負のバイアス電圧は、負の領域の破壊電圧まで含み得る。バイアス電圧デバイスは、ＲＮＡ含有生体サンプルと金属線とにより形成されるショットキー接合に所定のレベルのバイアスを供給するように設計または適合された従来型のデバイスであることができる。好ましい実施形態において、与えられるバイアス電圧は、生体サンプルを整流するのに充分である。
【００２４】
当然のことながら、順方向バイアスが必要である場合、電源、すなわち電池の正端子は、ｐ型材料に接続され、負端子は、ｎ型材料に接続される。逆方向バイアスの場合、電源の正端子は、ｎ型材料に接続され、負端子は、ｐ型材料に接続され、このような接続は、逆方向バイアスと呼ばれる。金属線は、バイアス電圧プロバイダーの供給を促す。好ましい実施形態において、金属線は、以下の化合物：アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、および銅（Ｃｕ）、ならびに他の金属のうちのいずれか一つを含み得る。
【００２５】
デバイスは、金属（例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌなど）または他の半電導性標準材料（例えば、ＩＴＯ）の層および生体サンプルを支持するガラス基体を含み得る。基体は、生体サンプルの性質に影響を与えずに生体サンプルを支持するのに適した任意の固体基体であることができることが、想定されている。一実施形態において、ＩＴＯ層または任意の好適な導電性層を、従来の蒸着法により、基体の表面に作製する。当該層は、以下の材料群：酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、またはその他から選択することができる。
【００２６】
本発明の他の態様によれば、対象から単離された少なくとも１つのＲＮＡ断片を含んでなる生体サンプルをプロファイリングする方法であって、ショットキー障壁接合を形成するように、前記ＲＮＡ断片に隣接させて金属線を設けることと；前記ショットキー接合にバイアス電圧を与えることと；前記ショットキー接合の電流対電圧プロファイルを収集することとを含んでなる前記方法が提供される。
【００２７】
一実施形態において、プロファイリングは、約６５〜７５（ＲＨ）の湿度および２５℃〜２７℃の室温の制御された環境で実施することが、好ましい。デバイスは、ＲＮＡの半導電性の挙動を捉え、それにより、生体サンプルからのプロファイリングされるＲＮＡ断片に基づくＩ−Ｖ特性を与えることができる。デバイスは、プロファイリングされるＲＮＡ断片に応じて、変動するバイアス電圧に基づいて、定量的応答を生じさせるように適合されていることが、理想的である。調査のためのパラメーターは、例えば、限定はされないが、ターンオン電圧、シャント抵抗、直列抵抗、障壁高さ、理想係数、ブレークダウン電圧、ブレークダウン電流など様々であり得る。
【００２８】
ＲＮＡ試料またはサンプルは、標準的な手順に基づいて調製し得、ＲＮＡ断片または変異体は、ＲＮＡを生体サンプルに結合する組み換えおよび／またはＰＣＲ法を使用して得ることができることが理解されよう。当然のことながら、生体サンプルは、ヒト、動物、または植物対象から得られ得る。
【００２９】
他の態様において、本発明は、対象から単離された少なくとも１つのＲＮＡ断片を含んでなる生体サンプルをプロファイリングする方法であって、ショットキー障壁接合を形成するように、前記ＲＮＡ断片に隣接させて金属線を設けること（３００）と；前記ショットキー接合にバイアス電圧を与えること（３０１）と；前記ショットキー接合の電流対電圧プロファイルを収集すること（３０２）とを含んでなる前記方法を提供する。デバイスは、分析またはプロファイリングされるサンプルに応じて、変動するバイアス電圧に基づいて、変動する定量的応答を生じさせることができることが、想定されている。本発明の一実施形態に係る方法を表す一例が、図２に示されている。
【００３０】
本発明のデバイスおよび方法は、未知のＲＮＡを同定または検出またはプロファイリングするように展開し得、ショットキー接合は、プロファイリングされるＲＮＡ断片のタイプに応じて、ｐ−ｎ接合またはｎ−ｐ接合であることができる。
【００３１】
以下は、本発明の一実施形態に係るプロファイリング方法の手順に関する実験例を提供する。なお、実験例は、保護範囲の限定として解釈するべきではない。
【実施例】
【００３２】
実施例１
ＲＮＡ試料のプロファイリング
ＲＮＡ試験対象の断片または一部を採取することによりＲＮＡ試料を用意し、その量は、全ＲＮＡが１０μＬである。標準的な手順を用いて、純粋なＤＮＡ溶液サンプルを得た。次いで、金属膜の一部に隣接させてＲＮＡ試料を配置する。ＲＮＡ試料および金属膜を接続し導通させるために、別個の金属線をそれぞれ配置する。これらの金属線により、バイアス電圧を与える。Ｉ−Ｖモニターを使用して、ショットキー接合のショットキーＩ−Ｖプロファイルを捉える。Ｉ−Ｖプロファイルは、ＲＮＡ試料の電流対電圧プロファイルを示す。この原理および設定を、ＲＮＡ試料の検出および検知に使用する。
【００３３】
実施例２
ＲＮＡサンプルの正および負の領域のショットキープロファイル
図３は、本発明の一実施形態に係るＩＴＯ−ＲＮＡベースのショットキーデバイスの電流−電圧特性グラフの一例を示す。示されているように、順方向バイアスの下では、電流は、逆方向バイアス領域の電流と比べて、急激に増加する。図３に示されているように、しきい値電圧は、３Ｖと推定され、順方向バイアスを適用する場合、電流は、指数関数的に増加することが見てとれる。
【００３４】
本発明の実施形態に係るデバイスおよび方法は、ＲＮＡプロファイルを測定するためのツールとして有用であり、そして、ＲＮＡプロファイルの測定は、新規の治療標的の発見、疾患の検出、診断、科学捜査研究、癌の早期発見および研究、ならびに新規の分子治療薬のスクリーニングに必要となる。しかしながら、本発明のデバイスおよび方法は、幅広い科学分野において、あらゆる予備研究または分析に展開できると考えられる。
【００３５】
本発明は、様々な生物源からの様々なタイプのＲＮＡを検出、検知、および同定することができる。したがって、本発明は、ＲＮＡエレクトロニクスに基づく低コスト、迅速、かつ非常に高感度なＲＮＡ検出／同定キットの開発を可能にし、バイオテクノロジー、分子生物学、遺伝学、および病理学に影響を与える。
【００３６】
以上から、本発明は、上記の教示に照らして変更し得ることが理解されるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲内で、本発明は、具体的に記載されている方法以外の方法で実施し得ることが了解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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