ヘテロコア光ファイバによる高感度バイオセンサの開発

使用异芯光纤开发高灵敏度生物传感器

基本信息

批准号：
21K14173
负责人：
細木藍
金额：
$ 1.91万
依托单位：
University of Toyama (2022)National Institute of Genetics (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、極微量の標的核酸を直接高感度に検出するための新たな技術基盤として、局在表面プラズモン共鳴（LSPR）の励起に必要なエバネッセント光を容易に生じさせることができるヘテロコア光ファイバと、プローブ核酸を修飾した金ナノ粒子とを組み合わせた革新的バイオセンサの構築を目指す。令和４年度は、ヘテロコア光ファイバセンサ表面上に形成した金薄膜や金ナノ粒子上へのプローブ核酸の修飾方法を検討し、DNAセンサを試作した。具体的なセンサ作製手順は以下の通りである。まず、10-カルボキシ-1-デカンチオールを用いて、金薄膜を形成したヘテロコア光ファイバ上にカルボキシル基を導入した。次に、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩（EDC）とN-ヒドロキシスクシンイミド（NHS）の混合液に浸して、センサ部のカルボキシル基を活性化させた。最後に、アミノ基が修飾されたDNA（pDNA）溶液に浸し、センサ部のカルボキシル基とDNAのアミノ基との共有結合によって、DNAを固定化した。相補的なDNA（tNDA）と相補的でないDNA（Non-tDNA）に対する光損失スペクトルを白色光源と分光器を用いて計測した。1μMのpDNAを固定化したセンサのtDNA（100 pM，10 nM，1μM）に対するセンサーの応答を評価したところ、tNDAの濃度増加に従って、波長570nm付近において光強度が線形的に減少する様子を確認できた。一方、Non-tDNAやTE（pH8.0）に対しては、光強度の変化は観測されなかった。以上の結果から、本センサによってDNAを検知可能であることが示された。

在这项研究中，我们将开发一种异核光纤，它可以轻松产生激发局域表面等离子体共振（LSPR）所需的倏逝光，作为直接高灵敏度检测极少量目标核酸的新技术平台。构建一种创新的生物传感器，将其与探针核酸修饰的金纳米颗粒相结合。 2020财年，我们研究了在异核光纤传感器表面形成的金薄膜和金纳米粒子上修饰探针核酸的方法，并制作了DNA传感器的原型。具体传感器制造流程如下。首先，使用10-羧基-1-癸硫醇将羧基引入到涂有金薄膜的异芯光纤上。接下来，将传感器浸入1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的混合物中以激活传感器上的羧基。最后，将其浸入氨基修饰的DNA（pDNA）溶液中，通过传感器部分的羧基与DNA的氨基之间的共价键合将DNA固定化。使用白光源和光谱仪测量互补 DNA (tNDA) 和非互补 DNA (Non-tDNA) 的光损失光谱。当我们评估固定有 1 μM pDNA 的传感器对 tDNA（100 pM、10 nM、1 μM）的响应时，我们证实随着 tNDA 浓度的增加，光强度在 570 nm 左右的波长处线性下降。另一方面，对于非 tDNA 和 TE (pH 8.0)，没有观察到光强度的变化。上述结果表明该传感器可以检测DNA。