1細胞活性の光，電気，熱計測に基づく食中毒・感染症原因菌の迅速検査法の開発

基于单细胞活性的光、电和热测量，开发食物中毒和传染病致病菌的快速检测方法

基本信息

批准号：
21H04963
负责人：
椎木弘
金额：
$ 26.37万
依托单位：
Osaka Metropolitan University (2022-2023)Osaka Prefecture University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04963/
关键词：
検査技術細菌識別細胞活性迅速検査

项目摘要

本研究では，細菌細胞の活性を多角的に評価する新しい検出原理を開発することを目的として，（１）細菌特異性電極の開発とともに，（２）細胞活性の高感度計測法の開発を行った。（１）抗体を化学修飾した金属ナノ粒子を作製し，細胞を標識，観察することで金属ナノ粒子の粒径を分解能とした細胞表面解析を行った。抗O157抗体を修飾した金属ナノ粒子は大腸菌O157にのみ結合し，他の血清型大腸菌には結合しなかった。同様に大腸菌O26や黄色ブドウ球菌に特異性をもつ抗体を異なる金属（金，銀，銅）のナノ粒子に導入し，原理確認した。標識した各細胞を暗視野顕微鏡で観察するとナノ粒子の金属種によって異なる光散乱特性が得られ，このことから，粒子と抗体の組み合わせによって菌種の識別が可能になった。そこで，当初計画にはなかった光散乱に基づく細菌検出法の開発と同時に標的細菌の定量についても今後検討を行うこととした。また，導電性高分子PPy膜を電極上で形成する際，重合反応に標的細菌を共存させ，細胞をPPy膜に固定することに成功した。（２）細菌の生命活動は，細胞内での種々の化学反応によって支えられていることから，これらの化学反応に着目した細胞活性の評価について検討した。細菌分散液での電気化学計測において，好気下では溶存酸素の減少量から細胞の呼吸活性が評価可能であった。しかし，酸素とメナジオン（電子メディエータ）が共存した場合，電流応答が重複し，正確な活性計測が困難であった。そこで，電子メディエータについて再度探索することとした。酸素は細菌活性にとって重要であることから，計測系における溶存酸素の除去は好ましくない。そこで，酸素の電流応答を電位選択的に除外し，かつ選択した電位で電流応答を示すメディエータの選定を行った。

在这项研究中，为了开发一种从多个角度评估细菌细胞活性的新检测原理，我们（1）开发了细菌特异性电极，（2）开发了一种高灵敏度的细胞活性测量方法。 (1)通过化学修饰抗体制备金属纳米粒子，对细胞进行标记观察，以金属纳米粒子的粒径为分辨率进行细胞表面分析。用抗 O157 抗体修饰的金属纳米粒子仅与大肠杆菌 O157 结合，但不与大肠杆菌的其他血清型结合。同样，针对大肠杆菌O26和金黄色葡萄球菌的特异性抗体被引入到不同金属（金、银、铜）的纳米颗粒中，并证实了原理。当在暗视野显微镜下观察每个标记的细胞时，光散射特性根据纳米颗粒的金属类型而不同，这使得通过将颗粒和抗体结合来识别细菌种类成为可能。因此，我们决定开发一种原计划中没有的基于光散射的细菌检测方法，同时研究对目标细菌进行定量。此外，当在电极上形成导电聚合物PPy膜时，我们允许目标细菌在聚合反应中共存，并成功地将细胞固定在PPy膜上。 (2)由于细菌的生命活动是由细胞内的各种化学反应支持的，因此我们研究了以这些化学反应为中心的细胞活性的评价。在使用细菌分散体的电化学测量中，可以通过有氧条件下溶解氧的减少来评估细胞呼吸活性。然而，当氧气和甲萘醌（电子介体）共存时，电流响应重叠，使得准确的活性测量变得困难。因此，我们决定再次寻找电子调解器。由于氧气对于细菌活动很重要，因此去除测量系统中的溶解氧是不希望的。因此，我们有选择地排除氧气的电流响应，并选择在选定电位下显示电流响应的介体。

项目成果

期刊论文数量（60）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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基于黑磷量子点掺杂苝衍生物和金属有机框架作为共反应加速剂的三元电化学发光生物传感器用于检测氯霉素

DOI：
10.1016/j.microc.2021.106927
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
4.8
作者：
Wen Jing;Jiang Ding;Shan Xueling;Wang Wenchang;Xu Fangmin;Shiigi Hiroshi;Chen Zhidong
通讯作者：
Chen Zhidong

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