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，即这项研究的第一年，我们创建了用适配体修饰的电化学传感器芯片，优化了测量条件，并评估了病毒检测性能。使用循环伏安法 (CV) 和方波伏安法 (SWV) 确定了用于电化学测量的探针（氧化还原物质）和电极的最佳条件。首先，我们比较和检查了氧化还原产品。通过比较 CV 曲线来了解多种条件下电极反应的特征，结果表明，将 4mM K3[Fe(CN)6] 添加到缓冲电解质（1M 氯化钠 + 磷酸盐缓冲液，pH=7）中后，结果表明：当前值最大时接下来，在由三种不同材料制成的小电极的表面上进行电化学：金纳米颗粒改性丝网印刷碳电极（GNPs-SPCE）、丝网印刷碳电极（SPCE）和丝网印刷金电极（SPGE）作为工作电极进行比较。由于 GNPs-SPCE 和 SPCE 观察到相似的电化学测量曲线，因此认为碳电极表面的反应对 GNPs-SPCE 的电极反应做出了主要贡献。当使用SPGE时观察到最高的反应活性，并且确定SPGE是本研究开发电化学适体传感器的最佳电极芯片。使用基于上述研究结果确定的最佳测量条件(使用K3[Fe(CN)6]作为氧化还原物质和SPGE作为电极尖端)通过SWV测量来评估小鼠诺如病毒(MNV)的检测能力。当添加MNV时，电流值根据添加浓度迅速下降，表明可以检测MNV。在这项研究中，可以说，我们成功地获得了有关使用电化学适体传感器实现高灵敏度和快速检测诺如病毒的最佳测量条件的新知识，并证明了使用该系统检测病毒的可能性。