マイクロ液滴を含む新流体材料を利用した「マイクロフローアッセイ法」の開発に成功 〜ウイルス感染能の超高感度定量測定を実現〜

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2026-07-22 東京農工大学

東京農工大学を中心とする国際研究グループは、マイクロ液滴を含む新しい全水系流体材料を利用し、ウイルス感染能を超高感度かつ迅速に定量測定する「マイクロフローアッセイ法」を開発した。研究では、自己集合性ペプチドAzSAPが形成するナノファイバーにより、デキストラン(Dex)マイクロ液滴の融合を24時間以上抑制する技術を確立した。この微小液滴内にM13ファージと宿主である大腸菌を閉じ込めることで、液滴外での二次感染を防ぎ、感染した液滴のみをフローサイトメトリーで高精度に検出できるようにした。その結果、従来のプラークアッセイ法より10倍以上高い感度と大幅な測定時間の短縮を実現し、PCR法では判別できない「感染能力を持つウイルス」の定量評価を可能にした。本技術は食品・医療分野における感染性ウイルスの迅速検査や品質管理への応用が期待されるほか、対象ウイルスや検出プローブを拡張することで、次世代の高感度診断デバイスとしての発展が期待される。

マイクロ液滴を含む新流体材料を利用した「マイクロフローアッセイ法」の開発に成功 〜ウイルス感染能の超高感度定量測定を実現〜

図1 (a) AzSAPの分子構造。(b,c) 不安定な従来のDex液滴(b)と、安定性、流動性、時空間的な制御性を兼ね備えたDex液滴/AzSAPシステム(c)の比較。
Dex/PEGのマイクロ液滴に対してAzSAPを添加すると、系中でナノファイバーを形成し、安定性、流動性、時空間制御性を持ったDex液滴が形成される。(図はNature Communicationsより改変)

<関連情報>

超分子ナノファイバーによる微小液滴の安定化により、超高感度なウイルス感染分析が可能になる Supramolecular nanofiber stabilization of microdroplets enables ultra-sensitive virus infection analysis

Noriyuki Uchida,Atsuya Yaguchi,Shiori Kondo,Kazuyoshi Muranishi,Haruka Kawabata,Haruka Umezawa,Naito Ishimoto,Michiko Tajiri,Satoko Akashi,Takuya Seki,Go Watanabe,Ayano Yoshida,Genki Higuchi,Jakuei Fu,Takanobu Takenouchi,Daisuke Yoshino,Hirotsugu Hiramatsu,Masaki Okumura,Tomohide Saio,Hiroyuki Noji,Young-Ho Lee,Sam-Yong Park & Takahiro Muraoka
Nature Communications  Published:22 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-75297-x

Abstract

Aqueous two-phase system (ATPS) droplets in cells act as fluidic microreactors by concentrating biomacromolecules. Inspired by this phenomenon, dextran-rich microdroplets formed in an ATPS with polyethylene glycol have been explored as artificial microreactors for sensitive detection and spatiotemporal control of biochemical reactions. However, the rapid fusion of the microdroplets into bulk phase separation has limited practical applications of this approach. Here, we report the stabilization of dextran-rich microdroplets using supramolecular nanofibers of an azobenzene-appending self-assembling peptide (AzSAP). Physicochemical characterization and structural analyses elucidate the mechanism of nanofiber formation and its role in droplet stabilization. The nanofiber network prevents droplet coalescence while maintaining macroscopic fluidity, thereby enabling highly sensitive quantitative virus detection via microfluidic analysis by confining infecting viruses within droplets. Furthermore, the photo-responsive properties of the AzSAP allow dynamic control over droplet size and intra-droplet virus activity, highlighting its exceptional potential as a platform for programmable artificial microreactors.

生物化学工学
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