新規化学センサー

2023年8月30日

この記事は、Science X の編集プロセスとポリシーに従ってレビューされています。 編集者は、コンテンツの信頼性を確保しながら、次の属性を強調しました。

事実確認済み

査読済みの出版物

校正する

上智大学による

新型コロナウイルス感染症のパンデミックにより、危険な病原体や物質を迅速にスクリーニングするためのより良い方法が必要であることが明確になりました。 定期的に注目を集めているそのような化合物の 1 つは、「エンドトキシン」として広く知られているリポ多糖 (LPS) です。

この分子はグラム陰性菌の外膜に存在し、人間にとって非常に有害である可能性があります。 主要な免疫反応を引き起こし、発熱や炎症を引き起こす可能性があります。 最悪の場合、敗血症による臓器不全を引き起こす可能性があります。

驚くべきことに、このような遍在的に存在する毒素に対して、LPS の存在を効果的に検出する方法はほとんどありません。 その検出のゴールドスタンダードは、リムルス変形細胞溶解物 (LAL) 検査です。 これは清潔な実験室環境で手動で行う必要があるため、手順に数時間かかる場合があり、費用もかかります。

LPS を検出する他の方法もありますが、それらも時間がかかるか面倒です。 そして、ここにかかる時間が原因で、病院や医薬品製造現場の意思決定に大幅な遅れが生じる場合があります。

このような状況を背景に、日本の研究チームは、可溶性サンプル中の LPS を迅速に検出するための新しい戦略を開拓しました。 Analytical Chemistry 誌に掲載された最新の研究で、研究チームは、LPS のスクリーニング方法に革命をもたらす可能性のある有望なプラットフォームを提示しています。

この研究の筆頭著者は、博士号を取得した木本宏氏です。 この研究は、上智大学の林下崇氏と橋本武氏、埼玉大学の鈴木陽太氏の共著者である。

提案された LPS 分析システムの主なコンポーネントは、Zn-dpa-C2OPy と呼ばれるレシオメトリック蛍光化学センサーです。 この化合物は、LPS に選択的に結合するように設計されており、興味深い蛍光特性を示します。 LPSに結合していない場合、紫外線によって励起されると特定の波長の光を発する小さな球状小胞を形成します。

しかし、LPS の存在下では、化学センサーは溶液中で毒素と複雑な凝集体を形成します。 これらの凝集体は、化学センサーまたは LPS 単独の凝集体とは構造的に異なります。 複雑な化学センサーと LPS の集合体は、紫外線で励起されるとまったく異なる波長で光を放出し、分光測定によってその存在がさらに確認されました。

ハイスループットの LPS 検出を実現するために、研究者らは化学センサーとフローインジェクション分析 (FIA) システムおよび自社開発の二波長蛍光光度計を組み合わせました。 このシステムを使用すると、対象の液体サンプルと既知の量の化学センサーを簡単に混合でき、その混合物が蛍光光度計に供給され、LPS に応じた蛍光の変化が測定されます。 蛍光強度間の比率に基づいて、入力サンプル中の LPS の濃度を推定できます。

このシステムの主な利点の 1 つはその速度です。 「サンプル収集から分析結果までにかかる時間はわずか 1 分で、1 時間あたりのサンプル処理量は 36 であり、この手法は非常に迅速かつ効率的です」と木本氏は述べています。

高スループットに加えて、提案された化学センサーは、LPS を定量化するための高い感度と安定性を示します。 実際、この化学センサーの検出限界は 11 pM (ピコモル) であり、これは報告されている他の LPS 検出用小分子化学センサーの検出限界よりも低いです。 これは、他の代替方法よりも低い濃度の LPS を検出できることを意味します。