多機能ナノ材料複合体の電気化学的・光学的応答による高感度ウイルス遺伝子型の同定

利用多功能纳米材料复合材料的电化学和光学响应进行高灵敏度病毒基因型鉴定

• 批准号: 20J13223
• 负责人: 竹村 謙信
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J13223/
• 关键词: ウイルス検出; ナノバイオテクノロジー; センシング; ナノ・マイクロ科学

本研究では、簡便かつ高感度なインフルエンザウイルス（IV）検出・亜型同定システムの構築を目的とした。令和２年度はQDを用いた光学的な信号応答と金ナノ粒子の電気化学的性質を応用した信号応答の２種類の信号から高感度な検出と亜型が多く存在するA型インフルエンザウイルスの新規検出系構築を目指し、ナノ素材を用いてウイルス上で２種の信号応答を形成する方法を検討した。当初計画では炭素紙上に金薄膜及び金ナノ粒子を堆積することを予定していたが、炭素紙毎の薄膜及び粒子堆積量にばらつきが多く、信頼性の高い信号応答の形成が難しかったことから、基盤上ではなく溶液中でのウイルス検出に方針を変更し、金ナノ粒子―磁気ナノ粒子―カーボンナノチューブ（AuNP-MNP-CNT)複合体の導電性と光学特性を利用した２信号型のウイルス検出技術開発を目指した。新規に計画した研究では標的ウイルス特異的な抗体を修飾した量子ドット（QD）を用いた光学的・電気化学的2信号型ウイルス検出系を考案した。両信号共にAuNP-MNP-CNTによる増強が可能であり、増強されたシグナルは高感度なウイルス検出を可能とする。抗体修飾AuNP-MNP-CNTに結合した対象ウイルスは夾雑物より簡便に磁気分離され、ウイルス検出の為のシグナル測定に用いられる。蛍光シグナルとしてはウイルス上に結合した抗体修飾QDの蛍光強度がAuNPにより増強される。ウイルス濃度依存的な蛍光増強シグナルから対象ウイルスを検出することが可能となる。電気化学的にはウイルス上に結合したQDを塩酸により分解し、Cdイオンを溶出することで生じるCdイオンの－0.8 V付近に特徴的な電流ピーク値を測定することで対象を検出する。研究結果としてナノ素材はウイルス存在下でのみ信号を形成した。２種の信号から高感度にIVを検出可能であった。得られた成果は査読付き国際誌に投稿中である。

本研究的目的是构建简单且高灵敏度的流感病毒（IV）检测和亚型识别系统。 2020年，我们将重点关注使用两种类型信号的高灵敏度检测：利用量子点的光学信号响应和利用金纳米颗粒的电化学特性的信号响应，以及检测具有多种亚型的甲型流感病毒。在检测系统中，我们研究了一种使用纳米材料对病毒形成两种类型信号响应的方法。最初的计划是在碳纸上沉积金薄膜和金纳米颗粒，但每张碳纸上沉积的薄膜和颗粒数量差异很大，难以形成高度可靠的信号响应，改变了对病毒的策略。在溶液中而不是在基质上进行检测，并开发了一种利用金纳米颗粒-磁性纳米颗粒-碳纳米管（AuNP-MNP-CNT）复合材料的电导率和光学特性的双信号病毒，目的是开发检测技术。在一项新计划的研究中，我们设计了一种光学/电化学双信号病毒检测系统，使用经过目标病毒特异性抗体修饰的量子点（QD）。这两种信号都可以通过 AuNP-MNP-CNT 增强，增强的信号可以实现高度灵敏的病毒检测。与抗体修饰的 AuNP-MNP-CNT 结合的目标病毒很容易与污染物磁性分离，并用于病毒检测的信号测量。作为荧光信号，与病毒结合的抗体修饰量子点的荧光强度被 AuNP 增强。可以根据病毒浓度依赖性荧光增强信号来检测目标病毒。电化学方面，与病毒结合的QD被盐酸分解，通过测量洗脱产生的Cd离子在-0.8V附近的特征电流峰值来检测目标。研究结果表明，纳米材料仅在病毒存在的情况下才会形成信号。可以从两种类型的信号中高灵敏度地检测 IV。获得的结果目前正在提交给同行评审的国际期刊。