DNA機能化グラフェン素子による空中浮遊ウイルスの特異的センシング技術の開発

使用 DNA 功能化石墨烯器件开发针对空气传播病毒的特定传感技术

• 批准号: 21H01336
• 负责人: 前橋 兼三
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01336/
• 关键词: ウイルス; グラフェン; 電子素子; モニタリング

本研究では、室内等の大気中に浮遊するウイルスを特異的にその場でセンシングすることを目的として、「グラフェンをチャネルとした電子素子を作製し、そのグラフェンチャネル表面上に設計した１本鎖DNAを化学修飾することにより、大気中に浮遊するウイルスを特異的に認識し、電気的にセンシングする」ことである。2022年度では、インフルエンザウイルスのスパイクタンパク質であるヘマグルチニンの液相中での検出を、グラフェンデバイスを用いて行った。その結果、DNAの配列により、ヘモグルチニンの検出感度が向上することを明らかし、さらに、検出感度が向上したDNAの配列を用いて、溶液中のカリウムの濃度を変化させた場合に、DNAの構造がどのように変化し、さらにヘモグルチニンの検出感度にどのような影響を与えるのかを調べた。一本鎖DNAをフォールディングする際、KClの濃度を変化させ、円二色性(CD)測定でDNAの立体構造を評価した。KClの濃度が高い場合にはG4構造が形成されるが、KClの濃度が低くなるにつれ、DNAのランダム構造が増加することが分かった。G4構造の割合異なる種々条件でフォールディングしたDNAをグラフェンチャネルに修飾し、溶液中でヘマグルチニンの検出を行った。その結果、G4構造の割合が多いほど、より低濃度のヘマグルチニン検出ができることが明らかになった。これは、DNAのG4構造とヘモグルチニンの結合力がより強いためであると考えられる。しかしながら、G4構造を形成したDNAを用いた場合にも、KClの無い溶液環境下ではG4構造が崩れ、ヘマグルチニンの高感度検出が困難であることが分かった。

This study aims to improve the quality of the products and to improve the quality of the products. In 2022, the liquid phase of the liquid phase was separated from the liquid phase and the liquid phase was used. Results: DNA alignment, DNA sensitivity, DNA structure, DNA structure, DNA sensitivity, DNA structure, DNA structure The determination of KCl concentration and the stereostructure of DNA were evaluated. When the concentration of KCl is high, the G4 structure is formed, the concentration of KCl is low, and the DNA structure is increased. G4 structure of different species of DNA, DNA As a result, the G4 structure is divided into two parts: high concentration and low concentration. The G4 structure of the DNA is very strong and the binding force is very strong. The G4 structure is difficult to detect in the absence of KCl in the presence of DNA.

项目成果

グラフェンFETを用いたヘマグルチニン検出におけるDNAアプタマーの立体構造依存性

使用石墨烯 FET 检测血凝素时 DNA 适体的构象依赖性

• 发表时间: 2022
• 作者: 中村 日向子;生田 昂;北川 雄大;塚越 かおり;池袋 一典;前橋 兼三
• 通讯作者: 前橋 兼三

DNAアプタマー修飾グラフェンを用いたインフルエンザウイルスの電気的検出

使用 DNA 适体修饰石墨烯电检测流感病毒

• 发表时间: 2021
• 作者: 武末 栞奈;中村 日向子;光谷 健悠;生田 昂;塚越 かおり;池袋 一典;前橋 兼三
• 通讯作者: 前橋 兼三

グラフェンの合成とセンサを中心にした機能性デバイスの開発

石墨烯合成及以传感器为核心的功能器件开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Kosuke Fujishima;Amila Kariyawasam;Joji Maeda;金澤誠司;前橋兼三
• 通讯作者: 前橋兼三

Electrical detection of influenza virus based on DNA aptamer-modified graphene

基于DNA适配体修饰石墨烯的流感病毒电学检测

• 发表时间: 2021
• 作者: Kanna Takematsu;Takashi Ikuta;Kaori Tsukakoshi;Kazunori Ikebukuro and Kenzo Maehashi
• 通讯作者: Kazunori Ikebukuro and Kenzo Maehashi

疾病の早期発見、安心安全社会の実現のためのナノカーボン次世代センサ開発

开发下一代纳米碳传感器，以早期发现疾病并实现安全可靠的社会

• 发表时间: 2023
• 作者: Kiya Hitoshi;Maung April Pyone Maung;Kinoshita Yuma;Imaizumi Shoko;Shiota Sayaka;TATSUNO Wataru and TAKEUCHI Keigo;金澤誠司;前橋兼三
• 通讯作者: 前橋兼三