JP2007271326A - Method of manufacturing probe fixing substrate - Google Patents

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匡慶 高橋
Nobuhiro Motoma
信弘 源間
Jun Okada
純 岡田
Hidenori Horiuchi
秀紀 堀内
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a probe fixing substrate capable of performing the total inspection in a manufacturing process of a probe fixing substrate so that all of the manufactured probe fixing substrates have good measuring precision. <P>SOLUTION: The method of manufacturing a bio-molecule probe fixing substrate for detecting a bio-molecule includes a step of fixing the bio-molecule probe capable of interacting with a target bio-molecule to the electrode provided to the substrate and a step of electrochemically measuring the amount of the bio-molecule probe fixed to the electrode of the substrate to except electrode out of a predetermined range in fixing amount of the fixing amount of the bio-molecule probe. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、生体分子をプローブとして用いるプローブ固定化基体の製造方法に関し、より詳細には、製造工程中に検査工程を含むプローブ固定化基体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a probe-immobilized substrate using a biomolecule as a probe, and more particularly to a method for manufacturing a probe-immobilized substrate including an inspection step in the manufacturing process.

近年、核酸やタンパク質等の生体分子を検出するためのチップが開発されている。チップを用いた検出方法では、チップに固定したプローブに標的物質を結合させて検出する。結合した標的物質の検出には、種々の方式が用いられるが、その一つに電流検出方式がある。電流検出方式は、検出装置が小型化可能である等の利点を有しており、開発が進められている。   In recent years, chips for detecting biomolecules such as nucleic acids and proteins have been developed. In the detection method using a chip, a target substance is bound to a probe fixed to the chip and detected. Various methods are used to detect the bound target substance, one of which is a current detection method. The current detection method has an advantage that the detection device can be miniaturized, and is being developed.

従来、電流検出用のチップは、基体上に電極を作製し、該電極にプローブ物質を固定して製造されている。製造されたチップは、電極表面の面積、汚染具合、電極を構成する原子の結晶方位、プローブの固定量、ブロッキング剤の被覆率などについての品質検査を行うことが望ましく、これらを管理することにより、正確な測定が可能なチップとなりうる。   Conventionally, a chip for current detection is manufactured by preparing an electrode on a substrate and fixing a probe substance to the electrode. It is desirable that the manufactured chip should be subjected to quality inspections regarding the area of the electrode surface, the degree of contamination, the crystal orientation of the atoms constituting the electrode, the fixed amount of the probe, the coverage of the blocking agent, etc. It can be a chip capable of accurate measurement.

しかしながら、通常のチップの品質検査は、完成したチップを無作為に取り出し、実際に標的物質を測定することにより行っている。従って、検査に用いたチップは破棄されるため、全てのチップを検査することができず、不良品の混在を防ぐことが難しいという問題があった。   However, the quality inspection of a normal chip is performed by taking out a completed chip at random and actually measuring the target substance. Accordingly, since the chips used for the inspection are discarded, there is a problem that it is difficult to inspect all the chips and it is difficult to prevent the mixture of defective products.

特許文献1並びに非特許文献1及び2には、電極に固定した核酸をインピーダンス法で検出する方法が開示されているが、アレイに固定された核酸の検出については記載されていない。
特開2003-185662 J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5194-5205 Biosensors and Bioelectronics 19 (2004) 1013-1019
Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 and 2 disclose a method for detecting a nucleic acid immobilized on an electrode by an impedance method, but does not describe detection of a nucleic acid immobilized on an array.
JP2003-185662 J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5194-5205 Biosensors and Bioelectronics 19 (2004) 1013-1019

上記の問題に鑑み、本発明は、プローブ固定化基体の全数検査を可能にし、製造されたプローブ固定化基体が全て良好な測定精度を有することを可能にする、プローブ固定化基体の製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above-described problems, the present invention provides a method for manufacturing a probe-immobilized substrate that enables inspection of all the probe-immobilized substrates and enables all manufactured probe-immobilized substrates to have good measurement accuracy. The purpose is to provide.

上記課題を解決するため、本発明は、生体分子を検出するための生体分子プローブ固定化基体の製造方法であって、標的生体分子と相互作用し得る生体分子プローブを、基体に備えられた電極に固定する工程と、該基体の電極に固定された生体分子プローブ量を電気化学的に測定し、固定量が所定の範囲外である電極を除外する工程とを具備することを特徴とする、生体分子プローブ固定化基体の製造方法を提供する。   In order to solve the above problems, the present invention provides a method for producing a biomolecule probe-immobilized substrate for detecting a biomolecule, wherein the electrode comprises a biomolecule probe capable of interacting with a target biomolecule. And the step of electrochemically measuring the amount of the biomolecular probe fixed to the electrode of the substrate and excluding the electrode whose fixed amount is out of a predetermined range, A method for producing a biomolecular probe-immobilized substrate is provided.

また、本発明の他の態様として、前記生体分子プローブを固定化する工程に先立って、基体上に電極を作製する工程と、前記基体上に作製された電極の品質検査のために、該電極を電気化学的に測定し、測定された値が所定の範囲外である電極を除外する工程とをさらに含むことを特徴とする、生体分子プローブ固定化基体の製造方法を提供する。   As another aspect of the present invention, prior to the step of immobilizing the biomolecular probe, an electrode is produced on a substrate, and the electrode is produced for quality inspection of the electrode produced on the substrate. And a method for excluding electrodes whose measured values are outside a predetermined range, and a method for producing a biomolecular probe-immobilized substrate.

本発明のさらに他の態様として、前記生体分子プローブ量が所定の範囲内である基体をブロッキング剤で処理し、電極を被覆する工程と、該ブロッキング剤処理後の基体において、電極表面のブロッキング剤の被覆率を電気化学的に測定し、被覆率が所定の範囲外である基体を除外する工程とをさらに具備することを特徴とする、生体分子プローブ固定化基体の製造方法を提供する。   As still another aspect of the present invention, a step of treating a substrate having a biomolecular probe amount within a predetermined range with a blocking agent to coat the electrode, and a blocking agent on the electrode surface in the substrate after the blocking agent treatment The method further comprises the step of electrochemically measuring the coverage of the substrate and excluding the substrate whose coverage is outside the predetermined range.

前記固定された生体分子プローブ量の測定は、交流インピーダンス測定法によりピーク電位及びピーク面積を算出することによって行うことが好ましい。また、前記電極の電気化学的測定は、サイクリックボルタンメトリーでピーク電位及びピーク面積を算出することによって行うことが好ましい。さらに、前記ブロッキング剤の被覆率の測定は、交流インピーダンス測定法によりピーク電位及びピーク面積を算出することによって行うことが好ましい。また、前記生体分子は、核酸、タンパク質又は糖鎖から成る群から選択される分子であることが好ましい。   The amount of the immobilized biomolecular probe is preferably measured by calculating a peak potential and a peak area by an AC impedance measurement method. The electrochemical measurement of the electrode is preferably performed by calculating the peak potential and the peak area by cyclic voltammetry. Furthermore, it is preferable to measure the coverage of the blocking agent by calculating a peak potential and a peak area by an AC impedance measurement method. The biomolecule is preferably a molecule selected from the group consisting of nucleic acids, proteins or sugar chains.

本発明によれば、プローブ固定化基体の製造過程において検査工程を含めることにより、全数検査を可能にし、製造されたプローブ固定化基体が全て良好な測定精度を有することを可能にすることができる。   According to the present invention, by including an inspection step in the manufacturing process of the probe-immobilized substrate, 100% inspection can be performed, and all of the manufactured probe-immobilized substrates can have good measurement accuracy. .

本発明は、生体分子を検出するためのプローブ固定化基体を製造する方法であって、製造工程中に検査工程を含めることにより、プローブ固定化基体の全数検査を実現するものである。   The present invention is a method of manufacturing a probe-immobilized substrate for detecting biomolecules, and realizes a total inspection of probe-immobilized substrates by including an inspection step in the manufacturing process.

本発明において、「生体分子」とは、核酸、タンパク質及び糖鎖から選択される分子であり、好ましくは核酸である。基体に固定されるプローブは、検出されるべき生体分子と相互作用し、好ましくは結合する分子である。例えば、検出されるべき生体分子が核酸である場合、該核酸と相補的な核酸をプローブとして用いることができる。   In the present invention, the “biomolecule” is a molecule selected from nucleic acids, proteins and sugar chains, preferably nucleic acids. The probe immobilized on the substrate is a molecule that interacts and preferably binds to the biomolecule to be detected. For example, when the biomolecule to be detected is a nucleic acid, a nucleic acid complementary to the nucleic acid can be used as a probe.

ここで使用される「核酸」という用語は、リボ核酸(RNA)、デオキシリボ核酸(DNA)、ペプチド核酸(PNA)、メチルフォスホネート核酸、S−オリゴ、cDNA及びcRNA等、並びに何れのオリゴヌクレオチド及びポリヌクレオチド等、核酸及び核酸類似体を総括的に示す語である。また、そのような核酸は、天然に存在するものであっても、人工的に合成されたものであってもよい。核酸配列は、ゲノムDNA配列であっても、ゲノム全体が確保されない断片的な配列であってもよい。   As used herein, the term “nucleic acid” includes ribonucleic acid (RNA), deoxyribonucleic acid (DNA), peptide nucleic acid (PNA), methyl phosphonate nucleic acid, S-oligo, cDNA and cRNA, and any oligonucleotide. And a general term for nucleic acids and nucleic acid analogs such as polynucleotides. Moreover, such a nucleic acid may be naturally occurring or artificially synthesized. The nucleic acid sequence may be a genomic DNA sequence or a fragmented sequence in which the entire genome is not secured.

また、ここで使用される「タンパク質」という用語は、アミノ核酸及びアミノ酸類類似体の重合体を総括的に示す語である。アミノ酸は、天然に存在するものであっても、人工的に合成されたものであってもよい。   The term “protein” as used herein is a general term for polymers of amino nucleic acids and amino acid analogs. The amino acid may be naturally occurring or artificially synthesized.

また、ここで使用される「糖鎖」という用語は、グルコースやガラクトースなどの単糖が、鎖状に連なった物質を示す語である。糖鎖は、天然に存在するものであっても、人工的に合成されたものであってもよい。また、タンパク質等に結合したものでもよいい。   Further, the term “sugar chain” as used herein is a term indicating a substance in which monosaccharides such as glucose and galactose are linked in a chain. The sugar chain may be naturally occurring or artificially synthesized. Moreover, the thing couple | bonded with protein etc. may be sufficient.

本発明で用いる基体は、電極が配置可能な基体であればよく、例えば非多孔性、硬質及び半硬質な材質による、ウェル、溝または平らな表面を有する板状形体、又は、球体などの立体形状を有するものであってよい。基体は、これに限定されるものではないが、シリコン、ガラス、石英ガラス、石英などのシリカ含有基材、およびポリアクリルアミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、等のプラスチックおよびポリマーなどで製造され得る。   The substrate used in the present invention may be a substrate on which electrodes can be arranged. For example, a plate-like shape having wells, grooves or flat surfaces, or a solid body such as a sphere made of a non-porous, hard and semi-hard material. It may have a shape. The substrate can be made of, but not limited to, silica-containing substrates such as silicon, glass, quartz glass, quartz, and plastics and polymers such as polyacrylamide, polystyrene, polycarbonate, and the like.

また本発明で使用される電極は、特に限定されるものではないが、例えば、グラファイト、グラシーカーボン、パイロリティックグラファイト、カーボンペースト、カーボンファイバーのような炭素電極、白金、白金黒、金、パラジウム、ロジウムのような貴金属電極、酸化チタン、酸化スズ、酸化マンガン、酸化鉛のような酸化物電極、Si、Ge、ZnO、CdS、TiO2、GaAsのような半導体電極、チタン等によって形成されることができる。これらの電極は導電性高分子によって被覆しても、単分子膜によって被覆してもよく、所望に応じてその他の表面処理剤を処理してもよい。   The electrode used in the present invention is not particularly limited. For example, carbon electrodes such as graphite, glassy carbon, pyrolytic graphite, carbon paste, carbon fiber, platinum, platinum black, gold, palladium , Noble metal electrodes such as rhodium, oxide electrodes such as titanium oxide, tin oxide, manganese oxide, lead oxide, semiconductor electrodes such as Si, Ge, ZnO, CdS, TiO2, GaAs, titanium, etc. Can do. These electrodes may be coated with a conductive polymer or a monomolecular film, and may be treated with other surface treatment agents as desired.

本発明の第一の態様では、まず基体に作製された電極にプローブを固定する。種類の異なるプローブは異なる電極に固定化するが、同じ基体上に複数の電極を配置することもできる。   In the first aspect of the present invention, a probe is first fixed to an electrode produced on a substrate. Different types of probes are immobilized on different electrodes, but a plurality of electrodes can be arranged on the same substrate.

プローブを基体に固定する方法は、公知の手段によって行えばよい。例えば、スペーサーを電極に固定し、該スペーサーにプローブを固定することによって、スペーサーを介してプローブを電極に固定してもよい。または、予めプローブにスペーサーを結合させ、そのスペーサーを介して電極に固定してもよい。或いは、電極上でスペーサーとプローブを公知の手段によって合成してもよい。また、スペーサーを介してのプローブの固定は、処理又は無処理の電極表面に対して当該スペーサーを、共有結合、イオン結合又は物理吸着などによって直接固定化してもよい。或いは、スペーサーを介したプローブの固定を助けるリンカー剤を用いても良い。   A method for fixing the probe to the substrate may be performed by a known means. For example, the probe may be fixed to the electrode via the spacer by fixing the spacer to the electrode and fixing the probe to the spacer. Alternatively, a spacer may be bonded to the probe in advance, and the probe may be fixed to the electrode via the spacer. Alternatively, the spacer and the probe may be synthesized on the electrode by a known means. In addition, the probe may be immobilized via a spacer by directly immobilizing the spacer on a treated or untreated electrode surface by covalent bond, ionic bond or physical adsorption. Alternatively, a linker agent that helps fix the probe through a spacer may be used.

次いで、基体の電極に固定されたプローブの量を電気化学的に測定する。固定されたプローブの量が所定の範囲外である場合、生体分子を検出する際の測定精度が悪く、信頼度の低い電極であると言える。よって検出測定に用いるには不適切であり、その電極は不良品であるとすることができる。この工程において、プローブ固定量が所定の範囲外であると判定された電極は除外する。なお、基体に複数の電極が形成されている場合、不良品と判定された電極のみを除外し、又は使用不可としてもよく、或いは不良な電極を有する基体ごと除外してもよい。   Next, the amount of the probe fixed to the electrode of the substrate is electrochemically measured. When the amount of the immobilized probe is outside the predetermined range, it can be said that the measurement accuracy when detecting the biomolecule is poor and the electrode has low reliability. Therefore, it is unsuitable for use in detection measurement, and the electrode can be regarded as a defective product. In this step, the electrodes for which the probe fixing amount is determined to be outside the predetermined range are excluded. When a plurality of electrodes are formed on the substrate, only the electrodes determined to be defective may be excluded or unusable, or the entire substrate having a defective electrode may be excluded.

適切なプローブ固定量の範囲は、生体分子プローブの固定量とピーク電位及びピーク面積などの測定値との相関関係を予め明らかにしておき、望ましい範囲を設定しておく。   As for the appropriate range of probe immobilization amount, the correlation between the amount of biomolecular probe immobilization and the measured values such as peak potential and peak area is clarified in advance, and a desirable range is set.

固定された生体分子プローブ量の測定は、交流インピーダンス測定法によって行うことが好ましく、ピーク電位及びピーク面積を算出することによって行うことができる。   The measurement of the amount of the immobilized biomolecular probe is preferably performed by an AC impedance measurement method, and can be performed by calculating a peak potential and a peak area.

上記第一の態様における一連の操作の概要図を図1に示した。図1は、生体分子として核酸を用い、プローブ固定化基体がアレイである場合の例である。まず、電極アレイに核酸を固定化する。次いで、核酸を固定化した電極アレイを例えばラックにセットし、検査用容器に設置する。この容器を検査用溶液で満たし、アレイの電極部分を浸漬させる。このとき、電流値を検出するための電極パットは液外に露出させておく。露出してある電極パットに、ポテンシオスタットに接続した電極プローブを接触させ、電気化学的測定を行う。例えば交流インピーダンス測定を行い、ピーク電位及びピーク面積を算出する。   A schematic diagram of a series of operations in the first aspect is shown in FIG. FIG. 1 shows an example in which a nucleic acid is used as a biomolecule and the probe-immobilized substrate is an array. First, nucleic acids are immobilized on the electrode array. Next, the electrode array on which the nucleic acid is immobilized is set in, for example, a rack and installed in a test container. The container is filled with a test solution and the electrode portion of the array is immersed. At this time, the electrode pad for detecting the current value is exposed outside the liquid. An electrode probe connected to a potentiostat is brought into contact with the exposed electrode pad to perform electrochemical measurement. For example, AC impedance measurement is performed, and the peak potential and the peak area are calculated.

測定で得られたピーク電位及びピーク面積などの数値が、予め設定した所定の範囲外である電極は、不良品として除外する。残った電極アレイは純粋で洗浄して乾燥させる。このまま検査用アレイとして供してもよいが、さらなる工程に供してもよい。   Electrodes whose numerical values such as peak potential and peak area obtained by measurement are outside a predetermined range set in advance are excluded as defective products. The remaining electrode array is pure, washed and dried. Although it may be used as an array for inspection as it is, it may be used for further processes.

本発明で電極の検査に使用する検査用溶液は、硫酸、過塩素酸、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどの溶液が挙げられるが、特にこれらに限定されるわけではない。また使用濃度も限定されない。   Examples of the inspection solution used for electrode inspection in the present invention include, but are not limited to, sulfuric acid, perchloric acid, potassium hydroxide, sodium hydroxide, and the like. Further, the use concentration is not limited.

電気化学的測定方法は、交流インピーダンス測定法に限られず、サイクリックボルタンメトリー、パルスボルタンメトリー、クロノアンペロメトリーなど任意の方法を用いてよい。   The electrochemical measurement method is not limited to the AC impedance measurement method, and any method such as cyclic voltammetry, pulse voltammetry, or chronoamperometry may be used.

次に、本発明の第二の態様を説明する。本発明の第二の態様では、上記第一の態様に加えて、基体に電極を作製する工程をも包含する。本態様においては、前記生体分子プローブを固定化する工程に先立って、基体上に電極を作製する工程を有し、さらに作製した電極の品質検査を行う。   Next, the second aspect of the present invention will be described. In the second aspect of the present invention, in addition to the first aspect, a step of producing an electrode on the substrate is also included. In this aspect, prior to the step of immobilizing the biomolecular probe, the method includes a step of producing an electrode on a substrate, and further, quality inspection of the produced electrode is performed.

電極の作製は、従来公知の方法によって行えばよい。作製された電極の検査は、電極を電気化学的に測定することにより行う。測定した値が所定の範囲外である電極は不良品として除外し、残った電極を次工程のプローブ固定化工程に移行させる。適切な測定値の範囲は、予めピーク電位及びピーク面積などの測定値との相関関係を明らかにしておき、望ましい範囲を設定しておく。   The electrode may be produced by a conventionally known method. Inspection of the produced electrode is performed by electrochemically measuring the electrode. Electrodes whose measured values are outside the predetermined range are excluded as defective products, and the remaining electrodes are transferred to the next probe immobilization step. The appropriate measurement value range is set in advance by clarifying the correlation with measurement values such as peak potential and peak area in advance.

本第二の態様における、電極アレイを例にした検査工程の概要を図2に示した。作製した電極アレイをラックにセットし、検査用容器に設置する。この容器を上記と同様の検査用溶液で満たし、アレイの電極部分を浸漬させる。露出してある電極パットに、ポテンシオスタットに接続した電極プローブを接触させ、電気化学的測定を行う。電気化学的測定では、例えば電極表面の結晶方位、汚染、有効面積などについて検査することができるが、これらに限定されない。測定には、例えばサイクリックボルタンメトリーを用いることができる。上記と同様に、測定で得られる値の好適範囲を予め設定しておき、測定値が設定範囲から外れた電極アレイを、不良品として除外する。検査を通過した電極アレイは、純粋で洗浄して乾燥し、次の工程に移行する。   FIG. 2 shows an outline of the inspection process taking the electrode array as an example in the second embodiment. The prepared electrode array is set in a rack and installed in a test container. The container is filled with the same test solution as described above, and the electrode portion of the array is immersed. An electrode probe connected to a potentiostat is brought into contact with the exposed electrode pad to perform electrochemical measurement. In the electrochemical measurement, for example, the crystal orientation, contamination, effective area, etc. of the electrode surface can be inspected, but not limited thereto. For the measurement, for example, cyclic voltammetry can be used. Similarly to the above, a suitable range of values obtained by measurement is set in advance, and electrode arrays whose measured values are outside the set range are excluded as defective products. The electrode array that has passed the inspection is pure, washed and dried, and proceeds to the next step.

次に、本発明の第三の態様を説明する。本発明の第三の態様では、上記第一の態様に加えて、電極をブロッキング剤で処理する工程をも包含する。また、任意に上記第二の態様を加えてもよい。本態様においては、前記生体分子プローブを固定化する工程に続いて、電極をブロッキング処理し、さらに処理後の電極の品質検査を行う。   Next, the third aspect of the present invention will be described. The third aspect of the present invention includes a step of treating the electrode with a blocking agent in addition to the first aspect. Moreover, you may add said 2nd aspect arbitrarily. In this embodiment, following the step of immobilizing the biomolecular probe, the electrode is subjected to blocking treatment, and further quality inspection of the treated electrode is performed.

ブロッキング剤は、電極表面を被覆し、検出されるべき生体分子やその他の生体分子が、電極に非特異的に直接結合するのを防止することができる。ブロッキング剤による処理は、周知の方法に従って行えばよい。   The blocking agent covers the electrode surface and can prevent the biomolecule to be detected and other biomolecules from directly binding nonspecifically to the electrode. What is necessary is just to perform the process by a blocking agent according to a well-known method.

プローブを固定化した基体をブロッキング剤で処理した後、ブロッキング剤による電極表面の被覆率を電気化学的に測定する。被覆率の測定は、交流インピーダンス測定法によりピーク電位及びピーク面積を算出することによって行うことができる。   After the substrate on which the probe is immobilized is treated with a blocking agent, the coverage of the electrode surface with the blocking agent is electrochemically measured. The coverage can be measured by calculating the peak potential and the peak area by an AC impedance measurement method.

この工程において、被覆率が所定の範囲外である電極は除外する。なお、基体に複数の電極が形成されている場合、不良品と判定された電極のみを除外し、又は使用不可としてもよく、或いは不良な電極を有する基体ごと除外してもよい。   In this step, electrodes whose coverage is outside the predetermined range are excluded. When a plurality of electrodes are formed on the substrate, only the electrodes determined to be defective may be excluded or unusable, or the entire substrate having a defective electrode may be excluded.

本第三の態様における、電極アレイを例にした検査工程の概要を図3に示した。作製した電極アレイをブロッキング剤を含む溶液に浸漬し、ブロッキング処理を行う。次いで、処理後の電極アレイをラックにセットし、検査用容器に設置する。この容器を検査用溶液で満たし、アレイの電極部分を浸漬させる。露出してある電極パットに、ポテンシオスタットに接続した電極プローブを接触させ、電気化学的測定を行う。例えば交流インピーダンス測定により、ピーク電位及びピーク面積を算出する。上記と同様に、測定で得られる値の好適範囲を予め設定しておき、測定値が設定範囲から外れた電極アレイを、不良品として除外する。検査を通過した電極アレイは、純粋で洗浄して乾燥し、完成した電極アレイとする。   FIG. 3 shows an outline of the inspection process taking the electrode array as an example in the third aspect. The prepared electrode array is immersed in a solution containing a blocking agent, and blocking treatment is performed. Next, the processed electrode array is set in a rack and placed in a test container. The container is filled with a test solution and the electrode portion of the array is immersed. An electrode probe connected to a potentiostat is brought into contact with the exposed electrode pad to perform electrochemical measurement. For example, the peak potential and the peak area are calculated by AC impedance measurement. Similarly to the above, a suitable range of values obtained by measurement is set in advance, and electrode arrays whose measured values are outside the set range are excluded as defective products. The electrode array that has passed the inspection is pure, washed and dried to obtain a completed electrode array.

なお、ブロッキング剤の処理は、プローブを固定する際にリンカー剤と共に電極に処理しても良い。ここで使用されるリンカー剤及びブロッキング剤は、生体分子の電気化学的検出を有利にする物質であってもよい。   The blocking agent may be treated on the electrode together with the linker agent when fixing the probe. The linker agent and blocking agent used herein may be substances that favor the electrochemical detection of biomolecules.

上記の各態様において電気化学的測定により得られる情報は、電極の有効面積、汚染具合、電極を構成する原子の結晶方位、電極に固定された分子の固定量、グロッキング剤による電極の被覆率などを挙げたが、これらに限定されるものではなく、電極の用途に対して影響のある因子であれば何れのものでもよい。   Information obtained by electrochemical measurement in each of the above aspects includes the effective area of the electrode, the degree of contamination, the crystal orientation of the atoms constituting the electrode, the fixed amount of molecules fixed to the electrode, and the coverage of the electrode with the clocking agent However, the present invention is not limited to these, and any factor may be used as long as it has an influence on the use of the electrode.

以上に記載したように、本発明の方法に従って製造されたプローブ固定化基体は、製造過程において簡便に且つ全数の品質を検査することができる。また、製造過程において不良品を除外することができるため、製造効率を向上させることができる。さらに、完成したプローブ固定化基体のなかに、不良品が混在することを防ぐことができ、測定精度の安定した信頼度の高い製品を製造することができる。   As described above, the probe-immobilized substrate manufactured according to the method of the present invention can be inspected simply and in total for quality in the manufacturing process. Moreover, since defective products can be excluded in the manufacturing process, manufacturing efficiency can be improved. Furthermore, it is possible to prevent a defective product from being mixed in the completed probe-immobilized substrate, and a highly reliable product with stable measurement accuracy can be manufactured.

また、本発明の他の態様から、上記のような電気化学的な検査に用いられる検査用容器が提供される。本発明の検査用容器は、基体中の電極部分が溶液内に浸漬され、且つ、電極パット部分が溶液外に保持される構成を有する。複数の基体が収納可能であることが好ましい。該検査用容器は、検査に用いられる検査用溶液を保持するのに適するものであれば何れの材質から構成されてもよい。   Another aspect of the present invention provides a test container used for the electrochemical test as described above. The inspection container of the present invention has a configuration in which the electrode portion in the substrate is immersed in the solution, and the electrode pad portion is held outside the solution. It is preferable that a plurality of substrates can be stored. The inspection container may be made of any material as long as it is suitable for holding the inspection solution used for the inspection.

本発明によって製造されたプローブ固定化基体は、核酸、タンパク質、糖鎖などの生体分子の検出に用いられる。例えば核酸を検出する場合、基体に固定化された核酸プローブと標的核酸をハイブリダイズさせ、その結果生じた二本鎖の存在を検知する。検出手段としては、電気化学的方法を用いることができるが、これに限定されない。   The probe-immobilized substrate produced according to the present invention is used for detection of biomolecules such as nucleic acids, proteins and sugar chains. For example, when detecting a nucleic acid, a nucleic acid probe immobilized on a substrate is hybridized with a target nucleic acid, and the resulting double strand is detected. As a detection means, an electrochemical method can be used, but it is not limited to this.

電気化学的方法による二本鎖核酸の検出は、例えば、公知の二本鎖認識物質を用いて行えばよい。二本鎖認識物質は特に限定されるものではないが、例えば、ヘキスト33258、アクリジンオレンジ、キナクリン、ドウノマイシン、メタロインターカレーター、ビスアクリジン等のビスインターカレーター、トリスインターカレーターおよびポリインターカレーター等を用いることが可能である。更に、これらのインターカレーターを電気化学的に活性な金属錯体、例えば、フェロセン、ビオロゲン等で修飾しておくことも可能である。また、その他の公知の二本鎖認識物質も使用可能である。   The detection of double-stranded nucleic acid by an electrochemical method may be performed using, for example, a known double-stranded recognition substance. The double-stranded recognition substance is not particularly limited. For example, Hoechst 33258, acridine orange, quinacrine, dounomycin, metallointercalator, bisintercalator such as bisacridine, trisintercalator and polyintercalator are used. Is possible. Furthermore, these intercalators can be modified with an electrochemically active metal complex such as ferrocene or viologen. Other known double-stranded recognition substances can also be used.

さらに、他の一般的な電気化学的検出法と同じように、対極および/または参照極を基体に備えてもよい。参照極を設置する場合、例えば、銀/塩化銀電極や水銀/塩化水銀電極などの一般的な参照極を使用することができる。   Furthermore, as in other general electrochemical detection methods, a counter electrode and / or a reference electrode may be provided on the substrate. When installing the reference electrode, for example, a general reference electrode such as a silver / silver chloride electrode or a mercury / mercury chloride electrode can be used.

以下に、金電極アレイの製造工程の例を記載する。
まず、電極を作製した。基板を硫酸・過酸化水素溶液で洗浄した後、電子ビーム法により、チタンを500オングストロームの厚さとなるように蒸着した。或いは、スパッタリングにより、クロムを500オングストロームの厚さとなるように成膜した。次いで同様に金を5000オングストロ−ムの厚さとなるように蒸着又は成膜した。電極の作製方法の詳細は、特開平10-146183を参照されたい。
Below, the example of the manufacturing process of a gold electrode array is described.
First, an electrode was produced. After the substrate was washed with a sulfuric acid / hydrogen peroxide solution, titanium was deposited by an electron beam method so as to have a thickness of 500 angstroms. Alternatively, chromium was deposited to a thickness of 500 angstroms by sputtering. Similarly, gold was deposited or deposited to a thickness of 5000 angstroms. For details of the electrode manufacturing method, refer to JP-A-10-146183.

次に、作製された金電極アレイをラックにセットし、検査用容器にセットし、過塩素酸(100mM)に浸漬して蓋をした。過塩素酸溶液から露出されている電極パットに対し、ポテンシオスタットに接続されている電極プローブを接触させた。全てのアレイについて、全ての金電極に対するサイクリックボルタンメトリーを行い、ピーク電位及びピーク面積を算出した。ピーク電位、ピーク面積が設定範囲から外れた電極アレイを、不良品として除外した。   Next, the prepared gold electrode array was set in a rack, set in a container for inspection, and immersed in perchloric acid (100 mM) and covered. An electrode probe connected to a potentiostat was brought into contact with the electrode pad exposed from the perchloric acid solution. For all the arrays, cyclic voltammetry was performed on all the gold electrodes, and the peak potential and the peak area were calculated. An electrode array in which the peak potential and the peak area were out of the set range was excluded as a defective product.

サイクリックボルタンメトリーの後、電極アレイがセットされたラックを洗浄用純水に浸漬し、振動させた。ラックを純水中から取り出し、電極表面に付着している純水を乾燥させた。   After cyclic voltammetry, the rack on which the electrode array was set was immersed in pure water for washing and vibrated. The rack was taken out from the pure water, and the pure water adhering to the electrode surface was dried.

以上のように作製した電極アレイに対し、続いて核酸を固定化した。
検査済み金電極アレイの各金電極に、チオール標識核酸鎖を含む溶液をスポットし、チオールと金との結合を介して核酸鎖を金電極に結合させた。核酸を固定化した電極アレイをラックにセットして検査用容器にセットし、過塩素酸(100mM)に浸漬して蓋をした。過塩素酸溶液から露出されている電極パットに対し、ポテンシオスタットに接続されている電極プローブを接触させた。全てのアレイについて、全ての金電極に対する交流インピーダンス測定を行い、ピーク電位及びピーク面積を算出した。ピーク電位、ピーク面積が設定範囲から外れた電極アレイを、不良品として除外した。
Subsequently, the nucleic acid was immobilized on the electrode array produced as described above.
A solution containing a thiol-labeled nucleic acid chain was spotted on each gold electrode of the inspected gold electrode array, and the nucleic acid chain was bonded to the gold electrode via a bond between thiol and gold. The electrode array on which the nucleic acid was immobilized was set in a rack, set in a test container, immersed in perchloric acid (100 mM), and capped. An electrode probe connected to a potentiostat was brought into contact with the electrode pad exposed from the perchloric acid solution. For all the arrays, AC impedance measurement was performed on all the gold electrodes, and the peak potential and the peak area were calculated. An electrode array in which the peak potential and the peak area were out of the set range was excluded as a defective product.

交流インピーダンス測定の後、電極アレイがセットされたラックを洗浄用純水に浸漬し、振動させた。ラックを純水中から取り出し、電極表面に付着している純水を乾燥させた。   After the AC impedance measurement, the rack on which the electrode array was set was immersed in pure water for cleaning and vibrated. The rack was taken out from the pure water, and the pure water adhering to the electrode surface was dried.

以上の工程で得られた電極アレイを、続いてブロッキング剤で処理した。プローブが固定された金電極アレイを、ブロッキング剤を含む溶液に浸漬し、金電極表面をブロッキング剤により被覆した。   The electrode array obtained in the above steps was subsequently treated with a blocking agent. The gold electrode array on which the probe was fixed was immersed in a solution containing a blocking agent, and the gold electrode surface was covered with the blocking agent.

次いで、作製されたプローブ固定化電極アレイをラックにセットして検査用容器にセットし、過塩素酸(100mM)に浸漬して蓋をした。過塩素酸溶液から露出されている電極パットに対し、ポテンシオスタットに接続されている電極プローブを接触させた。全ての金電極アレイの全ての金電極に対して、交流インピーダンス測定を行い、ピーク電位及びピーク面積を算出した。ピーク電位、ピーク面積が設定範囲から外れた電極アレイを、不良品として除外した。   Next, the prepared probe-immobilized electrode array was set in a rack and set in an inspection container, and immersed in perchloric acid (100 mM) and covered. An electrode probe connected to a potentiostat was brought into contact with the electrode pad exposed from the perchloric acid solution. AC impedance measurement was performed on all the gold electrodes of all the gold electrode arrays, and the peak potential and the peak area were calculated. An electrode array in which the peak potential and the peak area were out of the set range was excluded as a defective product.

交流インピーダンス測定を行った後、複数の電極アレイを含むラックを洗浄用純水に浸漬し、振動させた。ラックを純水中から取り出し、電極表面に付着している純水を乾燥させた。以上によって、核酸プローブが固定化された電極アレイが得られた。   After the AC impedance measurement, a rack including a plurality of electrode arrays was immersed in cleaning pure water and vibrated. The rack was taken out from the pure water, and the pure water adhering to the electrode surface was dried. Thus, an electrode array on which the nucleic acid probe was immobilized was obtained.

次に、作製した電極アレイの測定精度を試験した。上記の方法で得られた核酸固定化金電極アレイに対して、標的核酸を含む溶液を適用し反応させた。反応後、電気化学的に活性のある挿入剤(Hoechst 33258)を作用させた。   Next, the measurement accuracy of the produced electrode array was tested. A solution containing the target nucleic acid was applied to the nucleic acid-immobilized gold electrode array obtained by the above method and reacted. After the reaction, an electrochemically active intercalating agent (Hoechst 33258) was allowed to act.

反応後の各電極に対して電位を掃引し、核酸プローブと標的核酸から成る二本鎖に結合した挿入剤を酸化させ、電流値を検出した。
また、従来の製造工程により製造した電極アレイに対しても、標的核酸を反応させて同様に試験した。
The potential was swept with respect to each electrode after the reaction to oxidize the intercalating agent bound to the double strand consisting of the nucleic acid probe and the target nucleic acid, and the current value was detected.
Moreover, the target nucleic acid was made to react also with the electrode array manufactured by the conventional manufacturing process, and it tested similarly.

それぞれから得られた電流値により、標準偏差を算出して比較したところ、本発明に従って製造した電極アレイの標準偏差が、従来法により作製した電極アレイと比較して低かった。このように、本発明の方法によれば、製造された電極アレイの平均的な測定精度を高めることができる。   When the standard deviation was calculated and compared based on the current values obtained from each, the standard deviation of the electrode array produced according to the present invention was lower than that of the electrode array produced by the conventional method. Thus, according to the method of the present invention, the average measurement accuracy of the manufactured electrode array can be increased.

プローブ固定化基体の製造工程の概要図。The schematic diagram of the manufacturing process of a probe fixed base | substrate. プローブ固定化基体用電極の製造工程の概要図。The schematic diagram of the manufacturing process of the electrode for probe fixed bases. プローブ固定化基体のブロッキング剤処理工程の概要図。The schematic diagram of the blocking agent processing process of a probe fixed base.

Claims (7)

生体分子を検出するための生体分子プローブ固定化基体の製造方法であって、
標的生体分子と相互作用し得る生体分子プローブを、基体に備えられた電極に固定する工程と、
該基体の電極に固定された生体分子プローブ量を電気化学的に測定し、固定量が所定の範囲外である電極を除外する工程とを具備することを特徴とする、生体分子プローブ固定化基体の製造方法。
A method for producing a biomolecular probe-immobilized substrate for detecting a biomolecule,
Immobilizing a biomolecule probe capable of interacting with a target biomolecule to an electrode provided on a substrate;
And a step of electrochemically measuring the amount of the biomolecular probe immobilized on the electrode of the substrate and excluding the electrode whose amount of immobilization is outside a predetermined range. Manufacturing method.
請求項1に記載の方法であって、前記生体分子プローブを固定化する工程に先立って、
基体上に電極を作製する工程と、
前記基体上に作製された電極の品質検査のために、該電極を電気化学的に測定し、測定された値が所定の範囲外である電極を除外する工程と、
をさらに含むことを特徴とする、生体分子プローブ固定化基体の製造方法。
The method of claim 1, prior to the step of immobilizing the biomolecular probe.
Producing an electrode on a substrate;
For the quality inspection of the electrode produced on the substrate, electrochemically measuring the electrode, and excluding the electrode whose measured value is outside a predetermined range;
A method for producing a biomolecular probe-immobilized substrate, further comprising:
請求項1又は2に記載の方法であって、
前記生体分子プローブ量が所定の範囲内である基体をブロッキング剤で処理し、電極を被覆する工程と、
該ブロッキング剤処理後の基体において、電極表面のブロッキング剤の被覆率を電気化学的に測定し、被覆率が所定の範囲外である基体を除外する工程と、
をさらに具備することを特徴とする、生体分子プローブ固定化基体の製造方法。
The method according to claim 1 or 2, wherein
Treating the substrate having the biomolecular probe amount within a predetermined range with a blocking agent and coating the electrode;
A step of electrochemically measuring the coverage of the blocking agent on the electrode surface in the substrate after the treatment with the blocking agent, and excluding the substrate whose coverage is outside a predetermined range; and
A method for producing a biomolecular probe-immobilized substrate, further comprising:
前記固定された生体分子プローブ量の測定は、交流インピーダンス測定法によりピーク電位及びピーク面積を算出することによって行うことを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of the immobilized biomolecular probe is measured by calculating a peak potential and a peak area by an AC impedance measurement method. 前記電極の電気化学的測定は、サイクリックボルタンメトリーでピーク電位及びピーク面積を算出することによって行う、請求項2〜4の何れか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 2 to 4, wherein the electrochemical measurement of the electrode is performed by calculating a peak potential and a peak area by cyclic voltammetry. 前記ブロッキング剤の被覆率の測定は、交流インピーダンス測定法によりピーク電位及びピーク面積を算出することによって行うことを特徴とする、請求項3〜5の何れか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 3, wherein the covering ratio of the blocking agent is measured by calculating a peak potential and a peak area by an AC impedance measurement method. 前記生体分子は、核酸、タンパク質又は糖鎖から成る群から選択される分子である、請求項1〜6の何れか一項に記載の製造方法。   The said biomolecule is a manufacturing method as described in any one of Claims 1-6 which is a molecule | numerator selected from the group which consists of a nucleic acid, protein, or a sugar chain.
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