Photonic and electrochemical based dengue serotype-specific detection using carbon quantum dots

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前年度完成したウイルス検出系を用いて、ウイルス検出に必要な各種パラメーターの設定を行い、検出感度や選択性等を調べた。世界中の急性ウイルス性肝炎の主要な原因の1つであるE型肝炎ウイルス（HEV）を標的ウイルスとし、予備実験の際には、感染性のないE型肝炎ウイルス様粒子（HEV-LP）を用いて電気化学的HEVの検出を行った。グラフェン量子ドットと金の埋め込まれたポリアニリンナノワイヤ層に、抗HEV抗体を修飾したグラフェン層をコーティングすることで、導電性の高い電極を作製することができた。ウイルスが電極に蓄積する段階で、外部電気パルス（+0.8V）を導入すると、他の条件より電気化学的シグナルが高くなることが判明した。これによって、ポリアニリンナノワイヤ表面が拡大したし、標的ウイルスが抗体に接触しやすくなり、HEVに対する感度が向上した。標的HEVは、G1、G3、G7を含むさまざまなHEV遺伝子型および細胞培養上清から得られたフェレットHEV、並びにG7 HEVに感染したサルから採取した一連の糞便検体サンプルを用いて、HEVを検出感度、96.7 RNA copy/mLで検出した。この感度はリアルタイムの定量的逆転写ポリメラーゼ連鎖（RT-qPCRと同様であった。本研究で開発した電極は、ウイルスの存在を電気化学的シグナルに変換可能な独創的な成果であり、高感度でウイルスの検出を可能とするPCRに代わる画期的なものである。本研究はNature Communication 10:3737 (2019)に掲載された。