分子鋳型法を用いた光アンテナ形成に基づく１細菌検出

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本研究では，金属ナノ粒子の光散乱特性と分子鋳型ポリマの特異結合能の利用により，特定の細菌表面に光アンテナを形成することで，高選択的かつ高感度な検出を目指した。第1年目は，多数の金ナノ粒子を内包したポリマナノ粒子（ナノコンポジット）にO157抗原に相補的な分子鋳型を形成することにより，大腸菌O157への特異的な光アンテナ形成に成功した。本年度は，ナノコンポジット使用条件の最適化および温度サイクルに対する耐久性試験を行った。得られた知見に基づき，実分析への応用について検討した。ナノコンポジットのマトリクスポリマは32℃以下において親水性を示し，それ以上の温度では疎水化する。25℃の水溶液中において，ナノコンポジットは大腸菌O157に結合し，菌体は暗視野化において強い白色散乱光として観察された。一方で，40℃においてナノコンポジットと菌体の結合は確認されなかった。水溶液を25℃に再冷却したところ，再びナノコンポジットは菌体へ結合したことから，最適使用温度を25℃と決定した。また，この温度サイクルを10回行ったところ，各温度における単一菌体の散乱強度は可逆的に変化した。このことから，ナノコンポジットの結合性および光学特性は温度サイクルに対して優れた耐久性を有することが分かった。腐らせた牛肉から得られた細菌を水溶液中に抽出し，遠心分離により不純物を除去した。この水溶液に大腸菌O157を所定量ずつ加え，続いてナノコンポジットを添加した。暗視野化において，一部の菌体から強い白色散乱光が観察された。さらに，視野全体の散乱強度は大腸菌O157の含有率が高くなるにしたがい単調に増大した。これはナノコンポジットが大腸菌O157にのみ特異結合したことを意味している。これらのことから，暗視野顕微鏡を用いた実試料中の特定菌種の識別，および視野全体の散乱強度に基づく定量的検出を達成した。