水中ノロウイルスの迅速・高感度検出のための電気化学アプタセンサー技術の開発

电化学适体传感器技术的发展可快速、高灵敏地检测水中的诺如病毒

基本信息

批准号：
16H06594
负责人：
北島正章
金额：
$ 1.91万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-08-26 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の一年目である本年度は、アプタマーで修飾した電気化学センサーチップを作製し、測定条件を最適化するとともにウイルス検出性能を評価した。サイクリックボルタンメトリー（CV）および矩形波ボルタンメトリー（SWV）により電気化学測定のプローブ（酸化還元体）および電極の最適条件を決定した。まず、酸化還元体を比較検討した。電極反応の特性を把握するためのCVプロファイルを複数の条件で比較したところ、緩衝電解液（1M塩化ナトリウム＋リン酸緩衝液, pH=7）に4mM K3[Fe(CN)6]を添加した場合に電流値が最大となり、この条件が最適であることが明らかとなった。次に、作用電極に金ナノ粒子修飾スクリーンプリント炭素電極(GNPs-SPCE), スクリーンプリント炭素電極(SPCE)およびスクリーンプリント金電極(SPGE)の3種類の異なる材質の小型電極表面上での電気化学反応を比較した。GNPs-SPCEとSPCEは同様の電気化学測定プロファイルが認められたため、GNPs-SPCEの電極反応には炭素電極表面上の反応の寄与が卓越していると考えられた。SPGEを用いた場合に最も高い反応性が認められ、本研究の電気化学アプタセンサー開発にあたってはSPGEが最適電極チップであると判断した。以上の検討結果から最適と判断された測定条件（酸化還元体としてK3[Fe(CN)6]を使用し、電極チップとしてSPGEを使用）を用いて、SWV測定によるマウスノロウイルス（MNV）検出能を評価した。MNVを添加すると添加濃度に応じて速やかに電流値が下がり、MNV検出することが可能であることを示した。本研究では、電気化学アプタセンサーによるノロウイルスの高感度・迅速検出を実現するための最適測定条件に関する新たな知見を得ること、およびこのシステムを用いたウイルスの検出可能性を示すことに成功したと言える。

今年，这是这项研究的第一年，我们制作了适体修饰的电化学传感器芯片，优化的测量条件并评估了病毒检测性能。通过循环伏安法（CV）和方波伏安法（SWV）确定探针（氧化还原体）和电化学测量电极的最佳条件。首先，比较并检查了减少氧化的体。当在多个条件下比较用于理解电极反应的特性的CV曲线时，揭示了当将4mm K3 [Fe（CN）6]添加到缓冲液电解质（1M氯化钠 +磷酸盐缓冲液，pH = 7）时，电流值被最大化，并且此情况是最佳的。接下来，比较了三种不同材料的小电极表面上的电化学反应，比较了金纳米颗粒修饰的屏幕打印的碳电极（GNPS-SPCE），屏幕打印的碳电极（SPCE）和屏幕打印的金电极（SPGE）。由于观察到GNPS-SPCE和SPCE的类似的电化学测量曲线，因此人们认为反应对碳电极表面的贡献对GNPS-SPCE的电极反应非常出色。当使用SPGE时，观察到最高的反应性，并且在这项研究中开发电化学APTA传感器时，SPGE被确定为最佳电极尖端。基于上述结果，使用确定为最佳的测量条件（K3 [Fe（CN）6]作为氧化剂还原剂和SPGE作为电极尖端，评估了通过SWV测量的小鼠诺如病毒（MNV）的检测能力）。已经表明，添加MNV迅速根据附加浓度降低当前值，并且可以检测到MNV。可以说，有关最佳测量条件的新知识，可以通过电化学适音器来实现高灵敏度和快速检测诺维病毒，并且已经成功地表明了使用该系统检测病毒的可能性。