バイオマーカー検出のための超高感度ナノレーザセンサ

用于生物标志物检测的超灵敏纳米激光传感器

基本信息

批准号：
24246020
负责人：
馬場俊彦
金额：
$ 12.31万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

これまで研究ではナノスロット付きGaInAsPフォトニック結晶ナノレーザに関して,単純にタンパク質に対する超高感度を示してきたが,本研究では最初に不純物濃度が極めて高い試料における目標タンパク質の選択的な検出を調査した.これは実際に高濃度の不純物が含まれる血液に対して特別な前処理なしにバイオマーカを検出できるかどうかを判断する重要な実験である.タンパク質には抗原抗体反応モデルとなるビオチン-ストレプトアビジン,不純物にはBSAを用い,様々な不純物濃度での検出を試みた.その結果,ストレプトアビジン自体は100zMという極低濃度が検出され,それが1μMというの高濃度BSA中でも判別可能なことが確認された.これ以上のBSA濃度になると,BSAの非特異吸着の影響と思われる背景信号の上昇により,ストレプトアビジンによる吸着は確認できなくなった.つまりこれらがそれぞれ検出限界と不純物許容限界となるが,限界濃度の目標タンパク質に帯する選択比は10兆と評価された.血中には約1nMの不純物(主にBSAと同様のアルブミン系)が含まれ,低濃度バイオマーカの濃度は一般に1pM程度である.今回の実験で使用したビオチン-ストレプトアビジンは親和定数が高いため検出が容易であり,多くのバイオマーカはこれより2桁程度親和定数が低い.しかし試料を1000倍に希釈して不純物を1μMに低下させても1fMのバイオマーカを検出すればよく,それは親和定数の低下を考慮しても十分に可能なことが示された.

先前的研究只是显示了对蛋白质对纳米块状GainAsp光子晶体胶质剂的超高敏感性，但是在这项研究中，我们首先研究了具有极高杂质浓度的样品中靶蛋白的选择性检测。这是一个重要的实验，用于确定在含有高浓度的杂质的血液中是否可以检测到生物标志物，而没有特殊的预处理。对于蛋白质，生物素 - 链霉亲和素是一种抗原抗体反应模型，BSA用于检测各种杂质。结果，在极低的100zm浓度下检测到链霉亲和素本身，并且可以证实即使在高浓度1μm之内也可以识别它。如果BSA的浓度高于此，则可以区分BSA的浓度。，背景信号的上升似乎是BSA非特异性吸附的作用，可阻止链霉亲和素吸附。换句话说，这些是检测和杂质耐受性的局限性，但是在目标蛋白上以极限浓度落在目标蛋白上的选择比为10万亿。该血液含有大约1 nm的杂质（主要是基于白蛋白类似于BSA），而低浓度生物标志物的浓度通常在下午1点左右。该实验中使用的生物素 - 链霉亲和素具有高亲和力常数，使其易于检测，并且许多生物标志物的亲和力常数低约两个数量级。但是，即使样品被稀释1000次并且杂质降低至1μm，也表明可以检测到1 FM的生物标志物，即使考虑到亲和力常数的减小，也很有可能。