超高感度の水質汚染検出技術を開発 (A Rapid, Record-Setting Water Contamination Detector)

2025-02-28 ノースウェスタン大学

ノースウェスタン大学の研究チームは、ナノメカニカルマイクロカンチレバーと合成生物学的バイオセンサーを組み合わせた高感度な水質汚染検出技術を開発した。シリコン製の微小な梁(カンチレバー)は、特定のDNA分子でコーティングされており、鉛やカドミウムといった有害金属を数分以内に高精度で検出できる。検出感度は鉛で2ppb、カドミウムで1ppbに達する。この技術はもともとタンパク質とDNAの相互作用検出のために開発され、COVID-19検査にも応用された経緯がある。今後は人体内の毒素モニタリングや飲料水の安全管理など、環境・健康分野への応用が期待されている。

<関連情報>

転写因子を介在させたマイクロカンチレバーによる超高感度水汚染物質検出 Ultrasensitive Water Contaminant Detection with Transcription Factor Interfaced Microcantilevers

Dilip Kumar Agarwal,Tyler J. Lucci,Jaeyoung K. Jung,Angel Green Samuel,Gajendra S. Shekhawat,Jean-François Gaillard,Julius B. Lucks,and Vinayak P. Dravid
ACS Nano  Published February 24, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acsnano.4c17598

Abstract

超高感度の水質汚染検出技術を開発 (A Rapid, Record-Setting Water Contamination Detector)

Water contamination by harmful chemicals is a growing global concern, creating a need to develop technologies that can detect a range of target compounds at the required concentrations. Here, we address this need by merging biological allosteric transcription factors with DNA-coated nanomechanical microcantilevers to detect chemicals in water with a digital readout. After proof-of-concept demonstration and optimization to detect anhydrotetracycline with the TetR transcription factor, we use the CadC transcription factor to detect Pb2+ and Cd2+ in water at concentrations down to 2 and 1 ppb, respectively, in less than 15 min. A computational model suggests this improvement in sensitivity could be achieved by the DNA-coated microcantilever surface changing the transcription factor binding properties. Our findings demonstrate a promising approach for water quality monitoring with fast, highly sensitive, digital readout.

1902環境測定
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