Development of specific airborne virus sensing technology using DNA-functionalized graphene-based devices

2023 Fiscal Year Final Research Report

• 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: Maehashi Kenzo 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
• Keywords: グラフェン素子 / DNA / ウイルス / 飛沫

Outline of Final Research Achievements

Since the main route of infection for viruses and other infectious diseases is droplets from infected individuals, in order to minimize damage to socio-economic activities, it is necessary to specifically sense viruses suspended in droplets or in the air indoors and elsewhere on the spot. In this study, we aimed to develop a highly sensitive virus detection sensor by chemically modifying a graphene element with DNA that can recognize the viral coat protein. First, we evaluated the three-dimensional structure of single-stranded DNA in various environments and measured the dependence of DNA on the three-dimensional structure in hemagglutinin detection. Finally, in order to detect viruses in droplets, we sprayed a hemagglutinin solution onto the graphene device with a reagent spray and evaluated its response characteristics.

Free Research Field

半導体物性、センサー開発

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、新型ウイルス等による感染症は、世界中に多大な影響を与えている。それらの影響を抑制するため、飛沫中、または、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が必要である。本研究は、グラフェン素子にDNAを化学修飾することによって、非常に小型で簡便にウイルスを高感度に検出することを目指している。また、このセンサを用いることにより、種々のウイルス等を同時に検出することをも可能になるため、社会に与える影響は非常に大きいと考えらえる。