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
| Project/Area Number |
21H01336
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 21030:Measurement engineering-related
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
|---|
Principal Investigator |
前橋 兼三 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40229323)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
生田 昂 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80805929)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
|
|---|
| Keywords | ウイルス / グラフェン / 電子素子 / モニタリング |
|---|
| Outline of Research at the Start |
新型コロナウイルス等の感染症は、感染者からの飛沫が主な感染経路である。そのため、室内等の大気中に浮遊するウイルスをその場で特異的センシングすることは非常に重要である。本研究では、炭素2次元物質であるグラフェンをチャネルとした電子素子を作製し、その表面上に設計したDNAを化学修飾する。さらに、この素子を用いることにより、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を行う。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
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。
前年度までは、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。一本鎖DNAをフォールディングする際、KClの濃度が高い場合にはG4構造が形成され、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構造とヘマ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。
本年度は、罹患者から出た咳、くしゃみ等から、ウイルスを検出することを目指して、DNAアプタマー機能化グラフェンデバイスを大気曝露した状態で使用し、ヘマグルチニンに対する応答を評価した。まず、そのヘマグルチニン溶液をマイクロピペットでグラフェンデバイスを覆うように滴下し、その伝達特性を測定した。その結果、ヘマグルチニン10 nMの滴下でも伝達特性の負方向シフトが観測され、ヘマグルチニンが検出できることが示された。つぎに、試薬スプレーでヘマグルチニン溶液をグラフェンデバイスに噴霧し、その伝達特性を評価した。その結果、KCl水溶液の微細な水滴中のHAに対しても応答が得られることが示された。さらに、ヘマグルチニンの付着量と伝達特性のシフト量が比例する可能性が示唆され、また、ヘマグルチニンを噴霧してから10分後には応答が見られることが分かった。以上により、DNAアプタマー機能化グラフェンデバイスを用いることにより、罹患者から出た咳、くしゃみ等から、簡便にウイルスを検出可能であることが明らかになった。
|
| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
