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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

Research Project

Project/Area Number 16H06594
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Civil and environmental engineering
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

北島 正章  北海道大学, 工学研究院, 助教 (30777967)

Project Period (FY) 2016-08-26 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords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
Outline of Annual Research Achievements

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。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] 南洋理工大学/Singapore-MIT Alliance for Res & Technol(シンガポール)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Electrochemical and colorimetric DNA aptasensor technologies for rapid norovirus detection2017

    • Author(s)
      Masaaki Kitajima, Seiya Hirano, Akihiro Okamoto, Daisuke Sano, Hisashi Satoh, Satoshi Okabe
    • Organizer
      The 19th International Symposium on Health-Related Water Microbiology
    • Place of Presentation
      Chapel Hill, North Carolina, USA
    • Year and Date
      2017-05-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 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2017

    • Author(s)
      平野誠也, 岡本章玄, 佐野大輔, 岡部聡, 北島正章
    • Organizer
      第51回日本水環境学会年会
    • Place of Presentation
      熊本大学黒髪キャンパス(熊本市)
    • Year and Date
      2017-03-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 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2016

    • Author(s)
      平野誠也, Nan Wang, Jianmin Miao, 佐野大輔, 岡部 聡, 北島正章
    • Organizer
      第24回衛生工学シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学札幌キャンパス(札幌市)
    • Year and Date
      2016-11-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Book] Noroviruses: Outbreaks, Control and Prevention Strategies2017

    • Author(s)
      Seiya Hirano, Daisuke Sano, Satoshi Okabe, Masaaki Kitajima
    • Total Pages
      21
    • Publisher
      Nova Science Publishers, Inc.
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-09-02   Modified: 2018-01-16  

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