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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16H06594/
• 关键词: ノロウイルス; アプタマー; センサー; 電気化学; MEMS; 水環境; 検出; 土木環境システム; ウイルス; マイクロ・ナノデバイス; 生体分子

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。

This study の year mesh で あ る は this year, ア プ タ マ ー で modified し た electric chemical セ 気 ン サ ー チ ッ プ を as し, optimal determination conditions を す る と と も に ウ イ ル ス を 検 out performance evaluation 価 し た. サ イ ク リ ッ ク ボ ル タ ン メ ト リ ー (CV) お よ び rectangular wave ボ ル タ ン メ ト リ ー (SWV) に よ り electric 気 chemical determination の プ ロ ー ブ (acidification yuan) お よ び electrode の optimal condition を decided し た. Youdaoplaceholder0 and acidified reducers を are more 検 than た. Electrode reverse 応 の features を grasp す る た め の CV プ ロ フ ァ イ ル を plural で の conditions more し た と こ ろ, buffer electrolyte (1 m salt chemical ナ ト リ ウ ム + リ ン acid buffer, PH = 7) に 4 mm K3 [Fe (CN) 6] を add し た on occasion に current numerical が biggest と な り, こ が の conditions optimum で あ る こ と が Ming ら か と な っ た. に, electrode に gold ナ ノ particles modified ス ク リ ー ン プ リ ン ト carbon electrodes (GNPs - SPCE), ス ク リ ー ン プ リ ン ト carbon electrodes (SPCE) お よ び ス ク リ ー ン プ リ ン ト gold electrode (SPGE) の 3 kinds の different な る の small electrodes on the surface of material で の electric chemical anti 応 気 を compare し た. With others in GNPs - SPCE と SPCE は の electric chemical determination プ 気 ロ フ ァ イ ル が recognize め ら れ た た め, GNPs - SPCE の electrode reverse 応 に は の the carbon electrode surface 応 の send が excellence し て い る と exam え ら れ た. SPGE を with い に most high も い た occasions against 応 sex が recognize め ら れ, this study の electric chemical ア 気 プ タ セ ン サ ー open 発 に あ た っ て は SPGE が optimal electrode チ ッ プ で あ る と judgment し た. Beg the results above の 検 か ら optimum と judgment さ れ た determination conditions (acidification yuan body と し て K3 [Fe (CN) 6] を use し, electrode チ ッ プ と し て SPGE を) を with い て, determination of SWV に よ る マ ウ ス ノ ロ ウ イ ル ス (MNV) can 検 out を review 価 し た. MNV を add す る と add concentration に 応 じ て speed や か に under current numerical が が り, MNV 検 out す る こ と が may で あ る こ と を shown し た. This study で は, electric chemical ア 気 プ タ セ ン サ ー に よ る ノ ロ ウ イ ル ス の Gao Gan degree · 検 quickly out of the を be presently す る た め optimal determination conditions の に masato す る new た な knowledge を have る こ と, お よ び こ の シ ス テ ム を with い た ウ イ ル ス の 検 を す indicated the possibility こ と に successful し た と said え る.

项目成果

南洋理工大学/Singapore-MIT Alliance for Res & Technol(シンガポール)

南洋理工大学/新加坡-麻省理工学院研究与技术联盟（新加坡）

DNAアプタセンサー：水中ノロウイルスの即時・高感度検出に適した新技術

DNA适体传感器：适用于立即、高灵敏度检测水中诺如病毒的新技术

• 发表时间: 2017
• 作者: 平野誠也;岡本章玄;佐野大輔;岡部聡;北島正章
• 通讯作者: 北島正章

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開発

诺如病毒快速高灵敏检测电化学适体传感器的开发

• 发表时间: 2016
• 作者: 平野誠也;Nan Wang;Jianmin Miao;佐野大輔;岡部 聡;北島正章
• 通讯作者: 北島正章

Electrochemical and colorimetric DNA aptasensor technologies for rapid norovirus detection

用于快速诺如病毒检测的电化学和比色 DNA 适体传感器技术

• 发表时间: 2017
• 作者: Masaaki Kitajima;Seiya Hirano;Akihiro Okamoto;Daisuke Sano;Hisashi Satoh;Satoshi Okabe
• 通讯作者: Satoshi Okabe

Noroviruses: Outbreaks, Control and Prevention Strategies

诺如病毒：爆发、控制和预防策略

• 发表时间: 2017
• 作者: Seiya Hirano;Daisuke Sano;Satoshi Okabe;Masaaki Kitajima
• 通讯作者: Masaaki Kitajima