Signal-amplified two-way detection of virus using nanoparticles-embedded polymer nanove sicle
| Project/Area Number |
19F19064
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 28040:Nanobioscience-related
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| Research Institution | Shizuoka University |
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| Host Researcher |
朴 龍洙 静岡大学, グリーン科学技術研究所, 教授 (90238246)
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| Foreign Research Fellow |
GANGANBOINA AKHILESH 静岡大学, グリーン科学技術研究所, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2019-10-11 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
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| Keywords | ノロウイルス / 比色分析 / 電気化学的ウイルス検出 / ナノ粒子 / リポソーム / 磁性ナノ粒子 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、①新規ナノ触媒である５酸化バナジウムナノ粒子（V2O5 NP)を数千個包埋した高分子ナノ小胞を作製し、抗体を修飾する。②異物や血清中の標的ウイルスは、予め抗体を修飾した磁気ナノ粒子に結合させて磁気分離を行い、不純物の影響を排除する。③磁場誘導による発熱で高分子ナノ小胞の複合体を溶解し、中に包まれた数千個のV2O5 NPを放出させ、触媒活性を飛躍的に向上させることで、比色法と電気化学的方法の２元的にウイルスの検出を行う。本研究は、ウイルス検出の最大の課題「不純物の影響と感度の向上」を解決するもので、既存のウイルス検出系の感度を遥かに凌駕する検出系の開発を目指すものである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
感染性ウイルスの高感度かつ正確な検出方法は、効果的な疾患の診断と治療の必要不可欠な技術である。１年目の研究計画とおりにV2O5ナノ粒子カプセル化リポソーム（VONP-LP）を作製し、ウイルスの超高感度検出を行った。特に、V2O5ナノ粒子（V2O5 NP）の固有のペルオキシダーゼおよび電気化学的特性を用いたデュアルモダリティセンシングの基盤を確立した。ターゲットウイルスに特異的な抗体をVONP-LPと磁性ナノ粒子（MNP）に結合させることで、磁気分離によってウイルスを濃縮し、分離することが出来た。また、ウイルスを結合したVONP-LPは、Triton-Xを加えると加水分解され、カプセル化されたV2O5 NPを放出する。放出されたV2O5 NPは、ペルオキシダーゼのような触媒活性および電気化学的酸化還元インジケーターとして機能するため、溶液に色の変色および電気化学的シグナルの変化をもたらした。本研究では、このような2つのウイルス検出方法を備えたデュアルモダリティセンサーを開発し、ウイルスの検出に用いた。ノロウイルス様粒子（NoV-LP）を検出したところ、広範囲（10 fg/mL～10 pg/mL）で低い検出限界(4.1 fg/mL)の電気化学的シグナルを検出することが出来た。実際の検体への対応を検証するために、ノロウイルスの臨床検体を用いたところ、72 RNA copy/mLレベルでノロウイルスを検出することが出来た。今後、ウイルス性疾患の早期診断と公衆衛生のサーベランスに有効な次世代バイオアッセイプラットフォームになると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
V2O5ナノ粒子カプセル化リポソーム（VONP-LP）の作製が順調で、ウイルス検出が安定的であった。また、界面活性剤の添加により酸化バナジウム粒子の放出に問題が発生しなかったので、電気化学的シグナルや触媒活性による溶液の変色が感度良く行われた。これらの理由で、期待以上の研究推進が出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
２年目には、１年目完成したデュアルモダリティセンシングを基に、多機能新規ナノ材料を作製し、ウイルス検出の研究を進める。V2O5ナノ粒子（V2O5 NP）の代わりに量子ドット（QD）を、リポソーム代わりに磁気ナノ粒子のシェルを用いる。これによって、さらに強い蛍光強度と電気化学的シグナルを得ることができ、さらに高感度のウイルス検出が可能となる。量子ドット（CdSeTeS QDs）は、元素CdO, Se, Sを用い、ホットインジェクション法で合成する。QDを包埋した磁気ナノ粒子（QD@MHS NPs）は、アルゴンと酸素の混合気体環境下でFe(CO)5の酸化反応によって作製する。EDC/NHS化学によりQD@MHS NPsの表面にターゲットウイルスに特異的な抗体を修飾する。作製したナノ材料は、透過型電子顕微鏡、動的散乱法による粒度分布、X線回折、X線光電子分光、UV/Vis吸収スペクトラム、蛍光及び電気化学的抵抗等様々な解析を行う。新規作製した方法で、ノロウイルス、臨床E型肝炎ウイルスを検出する。このような2次元的ウイルス検出の感度を向上するために、各工程を最適化する。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
