Signal-amplified two-way detection of virus using nanoparticles-embedded polymer nanove sicle
| Project/Area Number |
19F19064
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 外国 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 28040:Nanobioscience-related
|
|---|
| Research Institution | Shizuoka University |
|---|
| Host Researcher |
朴 龍洙 静岡大学, グリーン科学技術研究所, 教授 (90238246)
|
|---|
| 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
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-10-11 – 2022-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
|
| 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)
|
|---|
| Keywords | E型肝炎ウイルス / 電気触媒 / ナノ粒子 / 電極触媒水酸化反応 / 磁気ナノ粒子 / ノロウイルス / 比色分析 / 電気化学的ウイルス検出 / リポソーム / 磁性ナノ粒子 |
|---|
| 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。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
ウイルス感染症の被害を最小限に止めるためには、発生初期段階での高感度ウイルス検出が求められる。２年目には、１年目に完成したデュアルモダリティセンシングをさらに発展させるために、プラチナ（Pt）を組み込んだコバルト（Co）ベースのゼオライトイミダゾールフレームワーク（ZIF-67）を使用した電極触媒水酸化反応（WOR）によるE型肝炎ウイルス（HEV）の迅速な検出法を開発した。
ZIF-67の表面空洞に大量の白金ナノ粒子（Pt NP）を詰め込んだPt@ ZIF-67を、分速2℃で500℃まで焼成し、空洞を形成させた白金-四三酸化コバルト中空ケージ（Pt-Co3O4 HC）を合成した。得られたPt-Co3O4 HCは、PtとCo3O4の相乗的相互作用によって電極触媒反応が促進され、その電気触媒活性はボルタンメトリーとクロノアンペロメトリーによって評価した。合成したPt-Co3O4 HCは、抗HEV抗体を修飾した（Ab @ Pt-Co3O4 HC）。一方、検体の夾雑物の分離のために抗HEV抗体を修飾した磁性ナノ粒子（Ab-MNP）を作製した。HEVの存在下でAb @ Pt-Co3O4 HCとAb-MNPは、ウイルスと結合しナノコンポジットサンドイッチ構造を形成し、電極触媒活性を示した。 本ナノコンポジットサンドイッチイムノアッセイを評価するために、細胞培養上清から収集したHEV （G7遺伝子型）を検出したところ、検出感度が61 RNAコピ/mLであった。この検出法は、中性溶液でのウイルス検出のための効果的なワンステップアプローチウイルス検出を実現し、将来の電極触媒手法を用いたウイルス検出の可能性を示した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、順調に白金-四三酸化コバルト中空ケージ（Pt-Co3O4 HC）の合成に成功した。また、ホスト研究室には電気化学的検出設備が完備されていたので、電気触媒活性の計測が出来た。これらの理由で、期待以上に研究を推進出来た。
|
| Strategy for Future Research Activity |
２年目に作製した検出システムを用いてウイルスを検出し、問題点を改善し、キット化を目指す。比較対象として市販の検出キットや当研究室で確立した検出法を用いる。
１．ウイルス検出に必要なパラメーターを設定し、定量的に検出できる手法を確立する。検出感度、ウイルスに対する選択性及び抗体の交差反応を確認しながら、最適検出条件を確立する。
２．上記の研究で確立したプロトコールに従い、ウイルス様粒子をウイルス材料として検出を行う。検出が可能であれば、検出系の安定性をチェックしながら、臨床用ウイルスを検出する。このような検出の成果を特許や論文に発表する。
上記の研究成果「ナノ粒子包埋高分子ナノ小胞」を、抗HEV抗体の検出に活用する。E型肝炎ウイルス様粒子（HEV-LP）が自己組織化する際に、量子ドット（QD）をキャップセル化し、ナノ複合カーゴ構造（QD-HEV-LP）を形成する。また、標的抗体を結合できるIgGを修飾した磁気ナノ粒子（MNP）を用い、標的抗体を夾雑物から分離する。QD-HEV-LPは標的抗体、抗HEV抗体と結合し、標的抗体はMNPと結合する。この操作で、MNPとQD-HEV-LPは、標的抗体とナノ複合体構造を形成する。この構造体のカーゴ由来の蛍光強度は、カーゴに結合した標的抗体の濃度を示し、標的抗体の濃度に比例するので、抗体の定量化が可能である。
|
Report
(2 results)
Research Products
(17 results)
