プロテウス・ミラビリスの定量のためのSiC機能化蛍光アプタセンサー

SiC-functionalized fluorescent aptasensor for determination of Proteus mirabilis.

• Wenyan Yao
• Jian Shi
• Jiang Ling
• Yadong Guo
• Chensen Ding
• Yanjun Ding

抄録

プロテウス・ミラビリスの蛍光アプタセンサーとしてアプタマー修飾SiC量子ドット(DNA-SiC QDs)を開発した。このSiC量子ドットは、ワンポット水熱法により合成され、粒子径は約14nmである。本研究では、P.ミラビリスに対するアミノ修飾アプタマーをSiC QDの表面に結合させ、細菌認識を行った。このアプタマーはP.ミラビリスと結合し、DNA-SiC QDsの蛍光強度を低下させることがわかった。P.ミラビリスのレベルは、320/420nmで蛍光励起/発光の最大値を持つ35分以内にアプタセンサーでテストされました。線形範囲は10から10CFUmLであり、検出限界は526CFUmL（S/N=3）であった。アプタセンサを純乳試料中のP.ミラビリスの定量に使用したところ、良好な精度（87.6～104.5％）と回収率（85～110.2％）が得られた。また、純乳、粉乳、血液、尿などの法医学的な鑑別を模擬したサンプルでの検出では、標準的な細菌分離・鑑別法との一致率が得られた。これらの結果は，蛍光アプタセンサが法医学的食中毒事件における P. ミラビリスの同定のための潜在的なツールであることを示している．グラフィカル・アブストラクト P. ミラビリスの同定は，SiC QDs 蛍光アプタセンサに基づいている．表面に豊富なカルボキシル基を有する SiC QDs は，ワンポット水熱法で合成することができる．EDC/NHSで活性化した後、アプタマーと結合して蛍光アプタセンサーを形成することができる。ターゲットとなるP.ミラビリスが存在する場合には、アプタセンサーの蛍光が消光され、その蛍光変化に基づいてP.ミラビリスの判別が可能となります。

Aptamer-modified SiC quantum dots (DNA-SiC QDs) as fluorescent aptasensor are described for the determination of Proteus mirabilis. The SiC QDs were synthesized through one-pot hydrothermal method with particle sizes of about 14 nm. The amino-modified aptamers against P. mirabilis were conjugated to the surfaces of SiC QDs for bacteria recognition. The aptamer with an affinity for target protein can bound to P. mirabilis and this causes a decrease in the fluorescence intensity of DNA-SiC QDs. P. mirabilis levels were tested by the aptasensor within 35 min with fluorescence excitation/emission maxima at 320/420 nm. The linear range is from 10 to 10 CFU mL and the limit of detection is 526 CFU mL (S/N = 3). The aptasensor was used for determination of P. mirabilis in pure milk samples and obtained good accuracy (87.6-104.5%) and recovery rates (85-110.2%) were obtained. The detection in simulated forensic identification samples (pure milk, milk powder, blood, and urine) obtained gave satisfactory coincidence rates with the method of bacterial isolation and identification as standard. These results demonstrate that the fluorescent aptasensor is a potential tool for identification of P. mirabilis in forensic food poisoning cases. Graphical abstract Determination of P. mirabilis is based on SiC QDs fluorescence aptasensor. The SiC QDs with plentiful carboxyl groups on the surface can be synthesized via one-pot hydrothermal route. After activated by EDC/NHS, the SiC QDs can bind to aptamer to form fluorescence aptasensors. When the target P. mirabilis exists, the fluorescence of aptasensor will be quenched and the determination of the P. mirabilis based on the fluorescence change can be analyzed.