DE112007003411T5

DE112007003411T5 - Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz und ihr Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE112007003411T5
Application number: DE112007003411T
Authority: DE
Inventors: Michihiko Kawasaki Aki
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2010-01-21
Also published as: WO2008126146A1; US20100068799A1; JPWO2008126146A1; JP4941551B2

Abstract

Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz, mit:
einer Vielzahl von Goldfeinteilchen, die diskret auf einer Hauptoberfläche eines Substrats dispergiert und daran fixiert sind; und
einer Vielzahl molekularer Sonden, von denen jede an das Goldfeinteilchen an einem Ende der molekularen Sonde gebunden ist, und einen Targetfängerabschnitt an einer Spitze der molekularen Sonde fixiert, wobei der Targetfängerabschnitt ein Verhalten aufweist, an ein organisches Molekül spezifisch gebunden zu sein.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz und ihr Herstellungsverfahren unter Verwendung molekularer Sonden, die jeweils einen Targetfängerabschnitt wie einen Antikörper an der Spitze davon aufweisen, wobei der Targetfängerabschnitt spezifisch an ein bestimmtes organisches Molekül wie ein bestimmtes Protein bindet.
[Technischer Hintergrund]
Eine Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz hat Beachtung gefunden, welche eine Vielzahl molekularer Sonden gekoppelt mit einem Substrat aufweist, wobei jede molekulare Sonde einen Antikörper an der Spitze davon aufweist, welcher Antikörper spezifisch an ein bestimmtes Protein bindet. Ein leitfähiger Film, der als Arbeitselektrode eines Zweielektroden- oder Dreielektrodenverfahrens dient, ist auf der Substratoberfläche gebildet, und eine Basis der molekularen Sonde ist mit dem leitfähigen Film gekoppelt. Ein Oligonucleotidmolekül oder dgl. wird allgemein für die molekulare Sonde verwendet. Das Oligonucleotidmolekül enthält eine Anzahl negativer Ladungen von Phosphorsäure, so dass es negativ geladen ist.
Wenn ein positives Potential an die Arbeitselektrode angelegt wird, liegt eine molekulare Sonde auf dem Substrat wegen einer elektrostatischen Anziehungskraft. Wenn im Gegensatz dazu ein negatives Potential an die Arbeitselek trode angelegt wird, hebt sich eine molekulare Sonde wegen einer elektrostatischen Abstoßungskraft. Wenn Protein an den Antikörper an der Spitze gebunden ist, wird es wegen der Trägheit des Proteins schwierig, die Lage der molekularen Sonde zu ändern. Durch das Detektieren einer Änderung der Lage einer molekularen Sonde, z. B. optisch, wird es möglich, Informationen über eine Dichte von Targetproteinen zu erhalten.
Wenn molekulare Sonden dicht auf einem Substrat verteilt sind, wird eine freie Änderung der Lage jeder molekularen Sonde durch benachbarte molekulare Sonden gestört. Um eine freie Änderung der Lage jeder molekularen Sonde zu gestatten, ist es zweckmäßig, eine Verteilungsdichte molekularer Sonden geeignet zu steuern.
Nun erfolgt eine Beschreibung über ein Verfahren zum Steuern einer Verteilungsdichte molekularer Sonden und Fixieren der Sonden an einem Substrat.
Eine Lösung, in der molekulare Sonden und Alkanthiol in einem bestimmten Molverhältnis gelöst sind, wird gebildet. Die Basis jeder der molekularen Sonden wird mit einer Thiol-Gruppe modifiziert. Ein Substrat mit einer Goldoberfläche wird in diese Lösung eingetaucht. Da eine Au-S-Bindungsreaktion auftritt, werden molekulare Sonden und Alkanthiol an die Substratoberfläche gebunden.
9A ist eine schematische Darstellung, die den Zustand veranschaulicht, dass molekulare Sonden und Alkanthiol an ein Substrat gebunden sind. Ein S-Atom an der Basis einer molekularen Sonde 20 und ein S-Atom an der Basis von Alkanthiol 22 sind an die Oberfläche eines Substrats 1 gebunden.
Durch das Einstellen eines Molverhältnisses von molekularen Sonden und Alkanthiol in der Lösung ist es möglich, eine Verteilungsdichte molekularer Sonden 20 zu steuern, um an die Oberfläche des Substrats 1 gebunden zu werden (z. B. folgendes Patentdokument 1).
Wenn molekulare Sonden 20 eine Kolonie auf der Substratoberfläche bilden, wird eine Dichte molekularer Sonden lokal hoch, und eine Änderung der Lage der molekularen Sonden 20 wird gestört. Das an die Oberfläche des Substrats 1 gebundene Alkanthiol 22 hat auch eine Funktion, die Bildung einer Kolonie molekularer Sonden 20 zu verhindern.
Wie in 9A veranschaulicht, schließt die molekulare Sonde 20 eine molekularen Draht 20b, und einen Antikörper 20c und Fluoreszenzfarbstoff 20d ein, die an der Spitze des molekularen Drahts 20b fixiert sind. Der Antikörper 20c bindet spezifisch an Protein oder dgl., das als bestimmtes Target dient. Die Nucleotidkette 20c ist negativ geladen. Wenn ein negatives Potential an das Substrat 1 angelegt wird, hebt sich die molekulare Sonde 20 nach oben, wie in 9A veranschaulicht, wegen einer elektrostatischen Abstoßungskraft. Wenn im Gegensatz dazu ein positives Potential an das Substrat 1 angelegt wird, legt sich die molekulare Sonde 20 nach unten, wie in 9B veranschaulicht, wegen einer elektrostatischen Anziehungskraft.
Auch wenn in dem Zustand, in dem sich die molekulare Sonde 20 nach unten legt, Anregungslicht auf den Fluoreszenzfarbstoff 20d eingestrahlt wird, ist die emittierte Fluoreszenz schwach wegen der Löscheffekte, welche die Anregungsenergie teilweise zum Substrat 1 überträgt. Durch Messen einer Fluoreszenzintensität ist es möglich, die Lage der molekularen Sonde 20 zu ermitteln.

[Patentdokument 1] Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2006-308373

[Offenbarung der Erfindung]
[Durch die Erfindung gelöste Probleme]
Mit dem Verfahren zum Eintauchen eines Substrats in Lösung, um molekulare Sonden und Alkanthiol an die Substratoberfläche zu binden, wird eine Verteilungsdichte molekularer Sonden 20 durch Konvektion von Lösung und Diffusion von Molekülen, die künstlich schwer zu steuern sind, nachteilig beeinflusst. Daher ist die Reproduktivität der Verteilungsdichte unzureichend.
Eine Schicht aus Alkanthiol 22 ist zwischen dem Fluoreszenzfarbstoff 20d und dem Substrat 1 auch in dem Zustand involviert, in dem die molekularen Sonden 20 auf dem Substrat 1 liegen, wie in 9B veranschaulicht. Daher ist es für den Fluoreszenzfarbstoff 20d nicht möglich, sich ausreichend nahe zur Oberfläche des Substrats 1 zu bewegen. Daher ist es nicht möglich, die Fluoreszenzintensität ausreichend zu senken.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz und ihr Herstellungsverfahren vorzusehen, welche die Reproduktivität einer Verteilungsdichte molekularer Sonden verbessern können. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz und ihr Herstellungsverfahren vorzusehen, welche die Fluoreszenzintensität ausreichend senken können, wenn die molekularen Sonden auf dem Substrat liegen.
[Mittel zum Lösen der Probleme]
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz vorgesehen, mit:
einer Vielzahl von Goldfeinteilchen, die diskret auf einer Hauptoberfläche eines Substrats dispergiert und daran fixiert sind; und
einer Vielzahl molekularer Sonden, von denen jede an das Goldfeinteilchen an einem Ende der molekularen Sonde gebunden ist, und einen Targetfängerabschnitt an einer Spitze der molekularen Sonde fixiert, wobei der Targetfängerabschnitt ein Verhalten aufweist, an ein organisches Molekül spezifisch gebunden zu sein.
Es wird bevorzugt, dass ferner Fluoreszenzfarbstoff an der Spitze der molekularen Sonde fixiert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz vorgesehen, welches umfasst:
Bilden einer Arbeitselektrode, die aus einem anderen leitfähigen Material als Gold besteht, über ein Trägersubstrat;
diskretes Dispergieren und Fixieren von Goldfeinteilchen auf einer Oberfläche der Arbeitselektrode; und
Fixieren molekularer Sonden an den Goldfeinteilchen an Basen der molekularen Sonden, wobei jede der molekularen Sonden einen Targetfängerabschnitt an einer Spitze davon und einen Bindungsabschnitt an der Basis davon umfasst, der Targetfängerabschnitt ein Verhalten aufweist, an ein organisches Molekül spezifisch gebunden zu sein, und der Bindungsabschnitt ein Verhalten aufweist, an Gold gebunden zu sein.
[Effekte der Erfindung]
Da molekulare Sonden an Goldfeinteilchen gebunden sind, ist es möglich, eine Verteilungsdichte molekularer Sonden zu steuern, indem eine Verteilungsdichte von Goldfeinteilchen gesteuert wird. Da es nicht notwendig ist, Alkanthiol oder dgl. in einem Bereich zu binden, wo die molekularen Sonden nicht gebunden sind, liegt die Spitze der molekularen Sonde näher an der Substratoberfläche, wenn sich die molekulare Sonde nach unten legt. Wenn Fluoreszenzfarbstoff an der Spitze der molekularen Sonde fixiert ist, ist es daher möglich, die Fluoreszenzintensität wegen der Löscheffekte weiter zu senken.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
1A ist eine kurze perspektivische Ansicht eines Proteinchips des spannungsgesteuerten Typs, der von einer Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz einer Ausführungsform verwendet wird, und 1B ist eine schematische Darstellung, die ein Goldteilchen und an das Goldteilchen gebundene molekulare Sonden veranschaulicht.
2 ist eine schematische Draufsicht, die ein Goldteilchen und an das Goldteilchen gebundene Schwefelatome veranschaulicht.
3 ist eine kurze Darstellung, die ein System zum Abscheiden feiner Teilchen veranschaulicht.
4 ist eine kurze Darstellung eines Klassiersystems, das von dem System zum Abscheiden feiner Teilchen zu verwenden ist.
5 ist eine kurze Darstellung, welche die Gesamtstruktur einer Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz einer Ausführungsform veranschaulicht.
6A ist eine graphische Darstellung, die eine Zeitveränderung in einem Potential einer Arbeitselektrode veranschaulicht, und 6B ist eine graphische Darstellung, die eine Zeitveränderung in einer Intensität einer Fluoreszenz veranschaulicht, die von einem Fluoreszenzfarbstoff emittiert wird.
7A und 7B sind kurze perspektivische Ansichten eines Proteinchips des spannungsgesteuerten Typs in einem Zustand, in dem sich molekulare Sonden nach oben heben, bzw. in einem Zustand, in dem sich molekulare Sonden nach unten legen, und 7C ist eine schematische Darstellung, welche die molekularen Sonden in einem Zustand veranschaulicht, in dem sie sich nach unten legen.
8 ist eine graphische Darstellung, welche die tatsächlich gemessenen Ergebnisse einer Zeitveränderung in der Fluoreszenz veranschaulicht.
9A und 9B sind schematische Darstellungen eines herkömmlichen Proteinchips des spannungsgesteuerten Typs in einem Zustand, in dem sich molekulare Sonden nach oben heben, bzw. in einem Zustand, in dem sich molekulare Sonden nach unten legen.

1: Substrat
1a: Basissubstrat
1b: enge Adhäsionsschicht
1c: Arbeitselektrode
10: Goldfeinteilchen
10a: Goldatom
20: molekulare Sonde
20a: Bindungsabschnitt
20b: molekularer Draht
20c: Targetfängerabschnitt
20d: Fluoreszenzfarbstoff
22: Alkanthiol
25: Targetprotein
20: Behälter
31: Gegenelektrode
32: Referenzelektrode
33: Energiequelle
40: Lichtquelle
41: optische Faser
45: Photodetektor
46: optischeFaser
50: Probenlösung
60: Abscheidungskammer
61: Tisch
65: Konvergenzabschnitt
65a: elektrostatische Linse
66: Hochvakuumabschnitt
67: Vakuumabschnitt
70: Düse
73: Klassiervorrichtung
74: Ladevorrichtung
75: Feinteilchen-Generatorvorrichtung
76: Trägergas-Zufuhrvorrichtung
80, 81: Vakuumpumpe

[Beste Ausführungsweise der Erfindung]
1A ist eine kurze perspektivische Ansicht eines Proteinchips des spannungsgesteuerten Typs, der von einer Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz der Ausführungsform verwendet wird. Goldfeinteilchen 10 sind dispersiv und getrennt an einer Hauptoberfläche eines Substrats 1 fixiert, das anderes Material als Gold freilegt. Eine Basis jeder molekularen Sonde 20 ist an das Goldfeinteilchen 10 gebunden. Etwa vier molekulare Sonden 20 pro Goldfeinteilchen sind gebunden.
1B ist eine schematische Darstellung, die ein Goldfeinteilchen 10 und an das Goldfeinteilchen 10 gebundene molekulare Sonden 20 veranschaulicht. Das Substrat 1 hat eine solche Laminierungsstruktur, dass eine Arbeitselektrode 1c an einem Basissubstrat 1a aus Saphir oder dgl. über eine enge Adhäsionsschicht 1b gebildet ist. Eine Dicke des Basissubstrats 1a beträgt z. B. etwa 350 μm. Die enge Adhäsionsschicht 1b besteht z. B. aus Ti und hat eine Dicke von etwa 5 nm. Die Arbeitselektrode 1c besteht z. B. aus Pt und hat eine Dicke von etwa 40 nm. Das Goldfeinteilchen 10 ist an der Oberfläche der Arbeitselektrode 1c fixiert. Die Größe (unter der Annahme, dass das Goldfeinteilchen eine Sphäre ist, und die Größe einem Durchmesser entspricht) des Goldfeinteilchens 10 beträgt z. B. etwa 0,9 nm.
Die molekulare Sonde 20 ist zusammengesetzt aus einem molekularen Draht 20b, einem Bindungsabschnitt 20a, der ein Basalabschnitt des molekularen Drahts 20b ist, und einem Targetfängerabschnitt 20c sowie Floureszenzfarbstoff 20d, der an der Spitze des molekularen Drahts 20b fixiert ist. Eine Länge des molekularen Drahts 20b beträgt z. B. etwa 15 nm. Der Bindungsabschnitt 20a enthält ein S(Schwefel)-Atom. Die molekulare Sonde 20 ist an das Goldfeinteilchen 10 durch eine Au-S-Bindung zwischen dem S-Atom und einem Au- Atom des Goldfeinteilchens 10 gebunden.
Der molekulare Draht 20b besteht z. B. aus einer Nucleotidkette. Eine negative Ladung ist in einem konstanten Abstand in Molekülen der Nucleotidkette verteilt. Es kann ein anderes ionisches Polymer als molekularer Draht 20b verwendet werden. Positiv geladene ionische Polymere schließen Polyguanidin ein. Negativ geladene ionische Polymere schließen Polyphosphorsäure ein. Der molekulare Draht 20b kann eine Einzelkette, eine Doppelkette oder eine Doppelkette mit einer partiellen Einzelkette sein.
Der Targetfängerabschnitt 20c fängt ein organisches Molekül (organisches Targetmolekül) 25 als Messobjekt ein, indem er spezifisch an das organische Molekül 25 bindet.
Das organische Targetmolekül 25 kann Protein, Blutplasmaprotein, Tumormarker, Apoprotein, Virus, Autoantikörper, Koagulationsfaktor, Fibrinolysefaktor, Hormon, Arzneimittel in Blut, Nucleinsäure, HLA-Antigen, Lipoprotein, Glycoprotein, Polypeptid, Lipid, Polysaccharid, Lipopolysaccharid und dgl. sein.
Der Targetfängerabschnitt 20c ist aus Antikörper, Antigen, Enzym, Coenzym oder dgl. für ein Target zusammengesetzt. Der Targetfängerabschnitt 20c kann ein Fragment des Antikörpers sein, das durch begrenzten Abbau des Antikörpers unter Verwendung eines Proteinabbauenzyms erhalten wird, oder kann eine organische Verbindung oder ein Biomakromolekül oder dgl. mit einer Affinität für das Messtargetprotein sein. Als Beispiel des Antikörpers kann auf einen monoklonalen Immunglobulin-IgG-Antikörper verwiesen werden. Als Beispiel des vom IgG-Antikörper abgeleiteten Fragments kann auf ein Fab-Fragment eines IgG-Antikörpers verwiesen werden. Ein vom Fab-Fragment abgeleitetes Fragment kann verwendet werden. Als Beispiel einer organischen Verbindung mit einer Affinität für das Messtargetprotein kann verwiesen werden auf eine Enzymmatrix oder ihr Analogon, wie Butansäure, Brenztraubensäure oder Tyrosin, Coenzym wie Nicotinamidadenindinucleotid (NAD), einen Agonisten wie Diethylstilbestrol, Brimonidintartrat oder 9-cis-Retinsäure, einen Antagonisten wie Tetrodotoxin, Naloxon, 6-Mercaptopurin oder dgl. Wenn die oben beschriebene Verbindung nicht direkt an den molekularen Draht 20b gebunden und fixiert werden kann, kann die Verbindung fixiert werden, indem der Bindungsabschnitt (allgemein eine diatomare Gruppe) zwischen der Verbindung und dem molekularen Draht 20b involviert wird.
Der Fluoreszenzfarbstoff 20d emittiert Fluoreszenz, wenn er durch Lichtenergie angeregt wird. Als Fluoreszenzfarbstoff 20d kann beispielsweise Fluoresceinmaleimid Cy3 (Warenzeichen) oder dgl. verwendet werden.
Mit Bezugnahme auf 2 erfolgt eine Beschreibung über die Anzahl molekularer Sonden 20, die an ein Goldfeinteilchen 10 gebunden werden können. Es wird angenommen, dass das Goldfeinteilchen 10 eine Sphäre mit einem Durchmesser von 0,9 nm ist. Der dem Substrat zugewandte Oberflächenbereich der Sphäre steht mit dem Substrat in Kontakt oder befindet sich in enger Nachbarschaft zur Substratoberfläche. Daher ist es wegen der sterischen Hinderung für die molekulare Sonde 20 unmöglich, an das Goldfeinteilchen 10 in dem der Substratseite zugewandten Oberflächenbereich gebunden zu werden. Ein Bereich, wo die molekulare Sonde 20 gebunden werden kann, ist im Wesentlichen eine Hälfte der Sphärenoberfläche. Etwa zwölf Au-Atome liegen in diesem Bereich frei.
2 veranschaulicht eine Positionsbeziehung zwischen Au-Atomen 10a, die ein Goldfeinteilchen 10 bilden, und S-Atomen 20a, die an das Goldfeinteilchen 10 gebunden sind. Der Vereinfachung halber wird angenommen, dass die Oberfläche des Goldfeinteilchens 10 ein Kreis mit einem Durchmesser von 0,9 nm ist und die (111) Ebene freilegt. Au-Atome 10a sind an den Gitterpunkten eines hexagonalen Gitters 10h und dem Zentrum jedes Hexagons positioniert, und eine Distanz zwischen den Zentren benachbarter Au-Atome 10a beträgt 0,29 nm. S-Atome 20a sind positioniert an Punkten, welche die Zentren von drei benachbarten Au-Atomen 10a sind, und den Gitterpunkten eines hexagonalen Gitters 20h, das durch Multiplikation des hexagonalen Gitters 10h der Au-Atome mit 3^1/2 horizontal und vertikal sowie Drehen desselben um 30 Grad erhalten wird, und dem Zentrum jedes Hexagons des hexagonalen Gitters 20h.
Einfach ausgedrückt, etwa vier S-Atome sind an zwölf Au-Atome gebunden. Es sind nämlich etwa vier molekulare Sonden 20 an ein Goldfeinteilchen 10 gebunden.
3 ist eine kurze Darstellung, die ein System zum Abscheiden feiner Teilchen zum Dispergieren und Fixieren von Goldfeinteilchen 10 an der Oberfläche des Substrats 1 veranschaulicht. Dieses System zum Abscheiden feiner Teilchen ist beispielsweise in der Japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2006-117527 geoffenbart.
Eine Feinteilchen-Generatorvorrichtung 75 generiert Goldfeinteilchen durch Laserabrieb oder Verdampfungskondensation. Beispielsweise wird ein Au-Target in eine Feinteil chen-Generatorkammer platziert, deren Druck auf etwa 3 × 10³ Pa eingestellt ist, und zweite Harmonische eines Nd:YAG-Lasers mit einer Repetitionsfrequenz von 20 Hz werden an das Au-Target angelegt, um Golddampf zu erzeugen. Dieser Dampf wird mit von einer Trägergas-Zufuhrvorrichtung 76 zugeführtem Trägergas gekühlt, um Goldfeinteilchen durch Kernkondensation zu bilden. Als Trägergas wird Heliumgas mit einer Reinheit von 99,99995% und einer Flussrate von 1 SLM verwendet. Generierte Goldfeinteilchen werden vom Trägergas zu einer Ladevorrichtung 74 transportiert.
Die Ladevorrichtung 74 lädt Goldfeinteilchen durch Strahlungseinstrahlung, Ultravioletteinstrahlung oder dgl. Beispielsweise werden Goldfeinteilchen in einem elektrischen Ofen des Röhrentyps auf etwa 800°C erhitzt und durch Strahlung von einer Strahlungsquelle aus Americium 241 (²⁴¹Am) geladen. Geladene Goldfeinteilchen werden zu einer Klassiervorrichtung 73 transportiert. Die Klassiervorrichtung 73 extrahiert Goldfeinteilchen mit einer gewünschten Größe unter Verwendung eines Differentialmobilitätsanalysators (DMA) oder dgl.
4 ist eine kurze Darstellung, welche die Klassiervorrichtung 73 veranschaulicht. Die Klassiervorrichtung 73 hat eine doppelte Rohrstruktur, die ein äußeres Rohr (Außenrohr) 90 und ein inneres Rohr (Innenrohr) 91 einschließt. Beispielsweise beträgt ein Außendurchmesser des Innenrohrs 91 11 mm, und ein Innendurchmesser des Außenrohrs 90 beträgt 18 mm. Eine GS-Spannung wird quer über das Außenrohr 90 und das Innenrohr 91 angelegt. Schutzgas wird in den Raum zwischen dem Außenrohr 90 und dem Innenrohr 91 aus einem Schutzgas-Einlassport 92 eingebracht, der nahe beim oberen Ende des Außenrohrs 90 angeordnet ist. Das Schutzgas geht durch ein Filter 94 hindurch und wird von einem Auslassport 93, der am unteren Ende des Außenrohrs 90 angeordnet ist, über den Raum zwischen dem Außenrohr 90 und dem Innenrohr 91 nach außen abgeführt.
Obere Schlitze 95 sind am Außenrohr 90 gebildet, und untere Schlitze 96 sind am Innenrohr 91 gebildet. Die unteren Schlitze 96 liegen stromabwärts von den oberen Schlitzen 95 in Bezug auf den Schutzgasstrom. Eine Distanz entlang einer axialen Richtung zwischen den oberen Schlitzen 95 und den unteren Schlitzen 96 beträgt z. B. 210 mm. Goldfeinteilchen werden zusammen mit dem Trägergas von den oberen Schlitzen 95 in den Raum zwischen dem Außenrohr 90 und dem Innenrohr 91 eingebracht. Die Goldfeinteilchen werden zum Innenrohr 91 durch ein elektrisches Feld angezogen, das zwischen dem Außenrohr 90 und dem Innenrohr 91 generiert wird. Eine Anziehungsgeschwindigkeit ist von den Größen der Goldfeinteilchen abhängig. Daher gehen nur Goldfeinteilchen mit bestimmten Größen durch die unten Schlitze 96 hindurch.
Die durch die unteren Schlitze 96 geführten Goldfeinteilchen werden zu einer in 3 veranschaulichten Düse 70 über einen Strömungsweg 97 des Innenrohrs 91 transportiert. Durch das Steuern einer Flussrate des Schutzgases und einer Spannung quer über das Außenrohr 90 und das Innenrohr 91 können Goldfeinteilchen mit einer gewünschten Größe extrahiert (klassiert) werden.
Mit erneuter Bezugnahme auf 3 wird das klassierte Goldfeinteilchen enthaltende Trägergas in einen Vakuumabschnitt 67 einer Abscheidungskammer 60 über die Düse 70 eingebracht. Die Düse 70 hat eine Öffnung oder eine Kapillare. Die Innenseite der Abscheidungskammer 60 wird durch Vakuum pumpen 80 und 81 differentiell evakuiert. Die Goldfeinteilchen und Trägergas, die in den Vakuumabschnitt 67 eingebracht werden, werden zu einem Hochvakuumabschnitt 66 transportiert, der durch Differentialevakuierung als Hochvakuum ausgebildet wurde.
Die zum Hochvakuumabschnitt 66 transportierten Goldfeinteilchen werden durch den eine elektrostatische Linse 65a einschließenden Konvergenzabschnitt 65 zu einem Teilchenstrahl verändert. Dieser Teilchenstrahl wird auf das Substrat 1 eingestrahlt, das auf einem beweglichen Tisch 61 platziert ist. Daher werden die Goldfeinteilchen auf dem Substrat 1 nahezu gleichmäßig verteilt und daran fixiert. Eine Größe der in dem oben beschriebenen Verfahren erhaltenen Goldfeinteilchen ist innerhalb eines Bereichs von 10% auf beiden Seiten des mittleren Teilchendurchmesser verteilt. Es ist möglich, eine Oberflächendichte von auf dem Substrat 1 abgeschiedenen Goldfeinteilchen mit guter Reproduktivität zu steuern, indem eine Laserleistung und Laserstrahlungszeit der Feinteilchen-Generatorvorrichtung 75 verändert werden.
Die Goldfeinteilchen 10 können durch andere Verfahren gebildet werden. Beispielsweise wird ein Goldfilm mit einer Dicke im Bereich von 0 monoatomarer Schichtdicke bis 3 monoatomarer Schichtdicke auf dem Substrat 1 abgeschieden, und danach wird eine Wärmebehandlung für etwa eine Stunde bei etwa 500°C vorgenommen. Wegen einer Variation in der Goldfilmdicke werden Inseln, d. h. Goldfeinteilchen mit einer Teilchengröße von etwa 0,9 nm, während der Wärmebehandlung gebildet.
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung über ein Verfah ren zum Binden der molekularen Sonden 20 an die Goldfeinteilchen 10. Molekulare Sonden 20 werden hergestellt. Ein Ende (Basalabschnitt) jeder der molekularen Sonden 20 wird durch eine Alkanthiol-Gruppe, z. B. ein Mercaptohexanol(MCH)-Derivat, 5'-Thiol-Modifier C6 (Warenzeichen), modifiziert. Der Targetfängerabschnitt 20c und der Fluoreszenzfarbstoff 20d werden an der Spitze jeder der molekularen Sonden 20 fixiert. Die molekularen Sonden 20 können durch chemische Synthese, fermentative Produktion oder dgl. synthetisiert werden. Im Handel erhältliche molekulare Sonden können auch verwendet werden.
Die molekularen Sonden 20 werden in Lösungsmittel dispergiert oder gelöst. Das Lösungsmittel kann Wasser, Alkohol, eine pH-Puffer und grenzflächenaktives Mittel enthaltende Flüssigkeit oder dgl. sein. Das Substrat 1 mit an die Oberfläche davon gebundenen Goldfeinteilchen 10 wird in diese Lösung eingetaucht. S-Atome der Thiol-Gruppe werden so an Au-Atome der Goldfeinteilchen 10 gebunden, dass die molekularen Sonden 20 an die Goldfeinteilchen 10 gebunden werden. Die molekularen Sonden 20 sind schwer an die aus Pt, W, Ir oder Rh bestehende Arbeitselektrode 1c zu binden.
Eine Verteilungsdichte molekularer Sonden 20 wird daher durch eine Verteilungsdichte von Goldfeinteilchen 10 bestimmt. Da es möglich ist, die Verteilungsdichte von Goldfeinteilchen 10 zu steuern, wird die Steuerbarkeit der Verteilungsdichte molekularer Sonden 20 verbessert.
5 ist eine kurze Darstellung, welche die Gesamtstruktur einer Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz veranschaulicht. Probenlösung 50 ist in einem Behälter 30 aufgenommen. Die Probenlösung 50 ist eine Puffer- Lösung, in der Messtargetprotein oder dgl. gelöst ist, und ist beispielsweise Tris-HCl 10 mM pH 7,4, 50 mM NaCl. Der in 1 veranschaulichte Proteinchip des spannungsgesteuerten Typs wird in die Probenlösung 50 eingetaucht.
Anregungslicht wird von einer Anregungslichtquelle 40 emittiert. Das emittierte Anregungslicht wird auf einen Fluoreszenzfarbstoff 20d des Proteinchips des spannungsgesteuerten Typs über eine optische Faser 41 eingestrahlt. Die Anregungslichtquelle 40 kann ein Ar-Laser mit einer Oszillationswellenlänge von 514,5 nm und einer Leistung von 500 μW sein.
Durch den Fluoreszenzfarbstoff 20d generierte Fluoreszenz wird zu einem Photodetektor 45 über eine weitere optische Faser 46 geführt. Wenn Cy3 (Warenzeichen) als Fluoreszenzfarbstoff 20d verwendet wird, weist ein Fluoreszenzspektrum eine Ausbreitung in einem Wellenlängenbereich von 520 nm bis 750 nm auf. Der Photodetektor 45 misst eine Fluoreszenzintensität bei einer bestimmten Wellenlänge, z. B. bei einer Wellenlänge von 565 nm.
Eine Gegenelektrode 31 und eine Referenzelektrode 32 werden in die Probenlösung 50 eingetaucht. Die Gegenelektrode 31 besteht beispielsweise aus Pt. Die Referenzelektrode 32 ist eine Elektrode, die allgemein im Dreielektrodenverfahren zu verwenden ist, und besteht beispielsweise aus Al/AgCl (3 M KCl). Die Arbeitselektrode 1c des Proteinchips des spannungsgesteuerten Typs, die Gegenelektrode 31 und die Referenzelektrode 32 sind mit einer Messenergiequelle 33 verbunden.
Die Messenergiequelle 33 legt eine Spannung quer über die Arbeitselektrode 1c und die Gegenelektrode 31 in einer solchen Weise an, dass ein Potential der Arbeitselektrode 1c ein vorherbestimmter Pegel ist, wobei die Referenzelektrode 32 als Potentialreferenzpunkt herangezogen wird.
6A veranschaulicht ein Beispiel einer Zeitveränderung in einem Potential der Arbeitselektrode 1c. Die Abszisse repräsentiert eine Laufzeit in der Einheit ”Sekunde”, und die Ordinate repräsentiert ein Potential der Arbeitselektrode 1c. Ein Absolutwert eines Potentials der Arbeitselektrode 1c ist Vw, und seine Polarität kehrt sich alle 2 Sekunden um. Eine Veränderung in einem Potential der Arbeitselektrode 1c zeigt nämlich eine Rechteckwellenform mit einer Periode von 4 Sekunden und einer Frequenz von 0,25 Hz. Ein Absolutwert Vw des Potentials beträgt beispielsweise 200 mV.
7A und 7B veranschaulichen die Zustände molekularer Sonden, wenn ein Potential der Arbeitselektrode 1c negativ bzw. positiv ist. Der molekulare Draht 20b, der die molekulare Sonde 20 bildet, ist negativ geladen. Wenn ein Potential der Arbeitselektrode 1c negativ ist, hebt sich daher die molekulare Sonde 20 nach oben, wie in 7A veranschaulicht, wohingegen, wenn ein Potential der Arbeitselektrode 1c positiv ist, sich die molekulare Sonde 20 nach unten legt, wie in 7B veranschaulicht.
6B veranschaulicht eine Zeitveränderung in einer optischen Intensität, die mit dem Photodetektor 45 gemessen wird. Die Abszisse repräsentiert eine Laufzeit in der Einheit ”Sekunde”, und die Ordinate repräsentiert eine optische Intensität. Während einer Periode, während ein Potential der Arbeitselektrode 1c negativ ist, hebt sich die molekulare Sonde 20 nach oben, so dass die Löscheffekte wegen des Metallfilms der Arbeitselektrode 1c nicht entwickelt werden, und eine optische Intensität ist relativ hoch. Während einer Periode, während ein Potential der Arbeitselektrode 1c positiv ist, legt sich die molekulare Sonde 20 nach unten, so dass eine optische Intensität wegen des Einflusses der Löscheffekte relativ niedrig ist.
Wenn eine Frequenz (hier im Nachstehenden ”Messfrequenz” genannt), bei der sich die Polarität eines Potentials an der Arbeitselektrode 1c umkehrt, so niedrig ist wie etwa 0,2 Hz, ändert die molekulare Sonde 20 ihre Lage, indem sie einer Veränderung im Potential folgt. Wenn jedoch die Messfrequenz hoch ausgebildet wird (z. B. 1 kHz), ist es für eine Veränderung der Lage der molekularen Sonde 20 nicht möglich, einer Veränderung im Potential zu folgen. Daher sinkt die Amplitude einer optischen Intensität, die mit dem Photodetektor 45 gemessen wird. In dem Zustand, dass der Targetfängerabschnitt 20c ein organisches Targetmolekül 25 fängt, sinkt die obere Grenze der Frequenz, bei der eine Veränderung der Lage der molekularen Sonde 20 einer Veränderung im Potential folgen kann, (die Frequenzantwort wird abgebaut) wegen der Masse des organischen Targetmoleküls 25.
In Übereinstimmung mit einer gesenkten Amplitude einer optischen Fluoreszenzintensität oder einer abgebauten Frequenzantwort einer Veränderung der Lage der molekularen Sonde 20 ist es möglich, eine Dichte organischer Targetmoleküle in der Probenlösung 50 mit hoher Empfindlichkeit und schnell zu messen.
Da eine Distanz zwischen einem von der molekularen Sonde 20 gefangenen Messtargetprotein und dem Fluoreszenz farbstoff kurz ist (z. B. einige bis 100 nm), absorbiert das gefangene Protein die Fluoreszenz (löscht diese). Wenn das Messtargetprotein von der molekularen Sonde 20 gefangen wird, sinkt nämlich eine mit dem Photodetektor 45 gemessene optische Intensität. Durch das Detektieren dieser Senkung der optischen Intensität ist es auch möglich, eine Dichte von Messtargetproteinen zu messen.
7C veranschaulicht schematisch molekulare Sonden, die auf einem Substrat liegen. In einem in 9B veranschaulichten herkömmlichen Beispiel ist die Alkanthiol 22 einschließende Schicht zwischen dem Fluoreszenzfarbstoff 20d und der Oberfläche des Substrats 1 (d. h. Arbeitselektrode) in dem Zustand involviert, dass die molekularen Sonden 20 auf dem Substrat liegen. Im Gegensatz dazu ist in der Ausführungsform die Oberfläche der Arbeitselektrode 1c nicht mit Alkanthiol oder dgl. bedeckt, sondern liegt frei. Der Fluoreszenzfarbstoff 20d ist der Arbeitselektrode 1c näher. Daher werden die starken Löscheffekte gezeigt. Eine optische Intensität während der Periode, während ein Potential der Arbeitselektrode 1c positiv ist, ist daher schwächer. Eine Differenz zwischen optischen Intensitäten ist während der beiden Perioden groß, während die Polaritäten der Arbeitselektrode 1c verschieden sind.
8 veranschaulicht ein Beispiel von Messergebnissen einer optischen Intensität. Die Abszisse repräsentiert eine Laufzeit in der Einheit ”Sekunde”, und die Ordinate repräsentiert die Anzahl detektierter Photonen in der Einheit ”Sekunde^–1”. Eine durchgehende Linie repräsentiert eine optische Intensität, die durch die Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz der Ausführungsform gemessen wird, und eine gestrichelte Linie zeigt eine optische Inten sität eines Vergleichsbeispiels unter Verwendung des in 9B veranschaulichten Proteinchips an. Eine Zeiteinheit zum Zählen der Anzahl von Photonen wurde auf 200 ms gesetzt. Die Laufzeit der in 8 veranschaulichten Abszisse wird daher bei einer Zeiteinheit von 200 ms aufgetragen. Die in 8 veranschaulichten Messergebnisse entsprechen numerischen Integrationswerten von Messergebnissen während 15 Minuten.
Es ist ersichtlich, dass die Amplitude einer optischen Intensität, die durch die Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz der Ausführungsform detektiert wird, größer ist als jene, die durch die Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz des Vergleichsbeispiels gemessen wird. Insbesondere sinkt in der Ausführungsform eine Fluoreszenzintensität, wenn ein positives Potential an die Arbeitselektrode 1c angelegt wird. Da die Amplitude einer optischen Intensität groß ist, ist es möglich, hochzuverlässige Messungen mit hoher Empfindlichkeit vorzunehmen, indem der Einfluss eines Rauschens eliminiert wird.
Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform die molekulare Sonde 20 mit einer Länge von etwa 15 nm verwendet wird, kann eine Länge der molekularen Sonde 20 2 bis 100 nm betragen. Wenn die molekulare Sonde 20 zu kurz ist, wird das Löschen durch die Arbeitselektrode nicht ausgelöst, auch wenn sich die molekulare Sonde 20 hebt, so dass die Amplitude einer optischen Intensität sinkt. Daher ist es schwierig, die Detektionsempfindlichkeit zu erhöhen. Wenn hingegen die molekulare Sonde 20 zu lang ist, ist es erforderlich, dass eine Verteilungsdichte der molekularen Sonden 20 gesenkt wird, um zu ermöglichen, dass sich die Lage der molekularen Sonde 20 frei ändert. Wenn eine Verteilungsdichte der molekularen Sonden 20 niedrig ist, sinkt eine Fluores zenzintensität. Wenn eine Länge der molekularen Sonde 20 insbesondere 100 nm überschreitet, wird die Fluoreszenzintensität, da die Verteilungsdichte gesenkt werden muss, derselbe Pegel wie der Rauschpegel des Photodetektors 45 auch in dem Zustand, in dem sich die molekulare Sonde 20 nach oben hebt.
Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform ein Durchmesser des Goldfeinteilchens auf etwa 0,9 nm gesetzt wird, kann der Durchmesser 0,45 bis 1,2 nm betragen. Wenn das Goldfeinteilchen zu klein ist, kann ein S-Atom nicht stabil an das Goldfeinteilchen gebunden werden. Um zu bewirken, dass zumindest ein S-Atom stabil gebunden wird, wird es bevorzugt, dass der Durchmesser des Goldfeinteilchens länger oder gleich 4,5 nm ist. Wenn das Goldfeinteilchen zu groß ist, ist die Anzahl von an ein Goldfeinteilchen gebundenen S-Atomen groß, und die molekularen Sonden sind lokal konzentriert. Wenn die molekularen Sonden konzentriert sind, tritt eine Änderung der Lagen der molekularen Sonden schwer auf. Daher wird es bevorzugt, dass ein Durchmesser des Goldfeinteilchens kürzer oder gleich 1,2 nm ist. Etwa sieben molekulare Sonden werden an ein Goldfeinteilchen mit einem Durchmesser von 1,2 nm gebunden.
Wenn eine Verteilungsdichte der molekularen Sonden 20 auf einem Substrat zu hoch ist, gelangt die molekulare Sonde 20 mit benachbarten molekularen Sonden 20 in Kontakt, und es ist schwer, dass sie sich auf das Substrat legt. Wenn hingegen eine Verteilungsdichte der molekularen Sonden 20 zu niedrig ist, sinkt die Detektionsempfindlichkeit. Um zu ermöglichen, dass sich die molekulare Sonde 20 mit einer Länge von etwa 15 nm leicht auf das Substrat legt, beträgt eine obere Grenze eines bevorzugten Bereichs einer Verteilungs dichte der molekularen Sonden 20 auf der Substratoberfläche etwa 1,4 × 10¹⁵ Sonden/m². Da etwa vier molekulare Sonden 20 an ein Goldfeinteilchen 10 gebunden werden, beträgt eine obere Grenze eines bevorzugten Bereichs einer Verteilungsdichte der Goldfeinteilchen 10 etwa 3,5 × 10¹⁴ Teilchen/m².
Um eine ausreichende Detektionsempfindlichkeit beizubehalten, wird eine Verteilungsdichte der molekularen Sonden 20 vorzugsweise in einer solchen Weise eingestellt, dass eine Fluoreszenzintensität, wenn sich die molekulare Sonde 20 nach oben hebt, etwa zehnmal so groß ist wie der Rauschpegel des Photodetektors 45. Beispielsweise wird eine Verteilungsdichte molekularer Sonden 20 vorzugsweise größer oder gleich 3 × 10¹³ Sonden/m² eingestellt. Wenn ein Rauschpegel eines Fluoreszenzintensitätsmesssystems niedrig ist, kann eine Verteilungsdichte der molekularen Sonden 20 gesenkt werden.
Eine obere Grenze Amax (Teilchen/m²) eines bevorzugten Bereichs einer Verteilungsdichte der Goldfeinteilchen 10 wird durch eine Gleichung berechnet: Amax = 3/(20n2L2r2 × 10–18),worin L (nm) eine Länge der molekularen Sonden 20 repräsentiert, und r (nm) einen Radius der Goldfeinteilchen 10 repräsentiert. Das Verfahren zur Ableitung dieser Gleichung wird im Nachstehenden beschrieben.
Die maximale Oberflächendichte Pmax (Sonden/m²) der molekularen Sonden 20, die eine Länge L aufweisen und sich ohne gegenseitige Interferenz nach unten legen können, kann repräsentiert werden durch: Pmax = 1/(nL2 × 10–18).
Die Anzahl N (Sonden/Teilchen) der molekularen Sonden 20, welche stabil an Au-Atome gebunden werden können, die an einer Oberfläche des Goldfeinteilchens 10 mit einem Radius r freiliegen, wird angegeben durch: N = 20 nr2/3.
Hier wird angenommen, dass ein Bereich, der von einem auf dem Goldfeinteilchen freiliegenden Au-Atom ausgeschlossen wird, 0,1 nm² beträgt, dass ein S-Atom pro drei Au-Atome gebunden wird, und dass ein Bereich, wo ein S-Atom ohne sterische Hinderung auf der Arbeitselektrodenoberfläche stabil gebunden werden kann, eine Hälfte einer Sphärenoberfläche beträgt. Die obere Grenze Amax (Teilchen/m²) eines bevorzugten Bereichs einer Verteilungsdichte von Goldfeinteilchen 10 wird durch eine Gleichung berechnet: Amax = Pmax/N = 3/(20n2L2r2 × 10–18).
Es wird allgemein bevorzugt, eine Verteilungsdichte (Teilchen/m²) von Goldfeinteilchen einzustellen kleiner oder gleich: 3/(20n2L2r2 × 10–18),worin r (nm) einen Mittelwert von Radien von Goldfeinteilchen repräsentiert, und L (nm) einen Mittelwert von Längen molekularer Sonden 20 repräsentiert.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist für Fachleute klar, dass verschiedenste Modifikationen, Verbesserungen, Kombinationen und dgl. möglich sind.
Zusammenfassung
Eine Vielzahl von Goldfeinteilchen (10) ist diskret auf einer Hauptoberfläche eines Substrats (1) dispergiert und daran fixiert. Jede von molekularen Sonden (20) ist an das Goldfeinteilchen an einem Ende der molekularen Sonde gebunden. Die molekulare Sonde fixiert einen Targetfängerabschnitt (20c) an einer Spitze davon. Der Targetfängerabschnitt weist ein Verhalten auf, an ein organisches Molekül spezifisch gebunden zu sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2006-308373 [0011]
- JP 2006-117527 [0039]

Claims

Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz, mit: einer Vielzahl von Goldfeinteilchen, die diskret auf einer Hauptoberfläche eines Substrats dispergiert und daran fixiert sind; und einer Vielzahl molekularer Sonden, von denen jede an das Goldfeinteilchen an einem Ende der molekularen Sonde gebunden ist, und einen Targetfängerabschnitt an einer Spitze der molekularen Sonde fixiert, wobei der Targetfängerabschnitt ein Verhalten aufweist, an ein organisches Molekül spezifisch gebunden zu sein.
Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz nach Anspruch 1, bei welcher ein Durchmesser des Goldfeinteilchens im Bereich von 0,45 nm bis 1,2 nm liegt.
Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher eine Verteilungsdichte (Teilchen/m²) der Goldfeinteilchen kleiner oder gleich 3/(20n²L²r² × 10^–18) ist, worin r (nm) einen Mittelwert von Radien der Goldfeinteilchen repräsentiert, und L (nm) einen Mittelwert von Längen der molekularen Sonden repräsentiert.
Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die molekularen Sonden an die Goldfeinteilchen durch Au-S-Bindungen gebunden sind.
Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die molekularen Sonden Nucleotidketten enthalten.
Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher das Substrat eine Arbeitselektrode umfasst, die über die Hauptoberfläche gebildet ist und aus einem anderen leitfähigen Material als Gold besteht, und die Goldfeinteilchen an der Arbeitselektrode fixiert sind.
Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz nach Anspruch 6, bei welcher ferner Fluoreszenzfarbstoff an der Spitze jeder der molekularen Sonden fixiert ist.
Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz nach Anspruch 7, ferner mit: einem Behälter zum Aufnehmen des Substrats und von Probenlösung als Messtarget; einer Lichtquelle zum Einstrahlen von Anregungslicht auf die an dem Substrat fixierten molekularen Sonden; einem Photodetektor zum Detektieren einer Lumineszenz, die vom Fluoreszenzfarbstoff ausgestrahlt wird, der an der Spitze jeder der molekularen Sonden fixiert ist; einer Gegenelektrode, die in der in dem Behälter aufgenommenen Probenlösung eingetaucht ist und mit der über das Substrat gebildeten Arbeitselektrode ein Paar bildet; einer Referenzelektrode zum Anlegen eines Referenzpotentials an die in dem Behälter aufgenommene Probenlösung; und einer Energiequelle zum Messen eines Potentials der Arbeitselektrode in Bezug auf die Referenzelektrode, und Anlegen einer Spannung quer über die Arbeitselektrode und die Gegenelektrode in einer solchen Weise, dass sich eine Polarität des Potentials der Arbeitselektrode periodisch umkehrt.
Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz nach Anspruch 8, bei welcher die Energiequelle eine Periode der Umkehr der Polarität des Potentials der Arbeitselektrode ändern kann.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz, welches umfasst: Bilden einer Arbeitselektrode, die aus einem anderen leitfähigen Material als Gold besteht, über ein Trägersubstrat; diskretes Dispergieren und Fixieren von Goldfeinteilchen auf einer Oberfläche der Arbeitselektrode; und Fixieren molekularer Sonden an den Goldfeinteilchen an Basen der molekularen Sonden, wobei jede der molekularen Sonden einen Targetfängerabschnitt an einer Spitze davon und einen Bindungsabschnitt an der Basis davon umfasst, der Targetfängerabschnitt ein Verhalten aufweist, an ein organisches Molekül spezifisch gebunden zu sein, und der Bindungsabschnitt ein Verhalten aufweist, an Gold gebunden zu sein.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz nach Anspruch 10, bei welchem ein Durchmesser jedes der Goldfeinteilchen im Bereich von 0,45 nm bis 1,2 nm liegt.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz nach Anspruch 10 oder 11, bei welchem die Goldfeinteilchen in einer solchen Weise dispergiert werden, dass eine Verteilungsdichte (Teilchen/m²) der Goldfeinteilchen kleiner oder gleich 3/(20n²L²r² × 10^–18) ist, worin r (nm) einen Mittelwert von Radien der Goldfeinteilchen repräsentiert, und L (nm) einen Mittelwert von Längen der molekularen Sonden repräsentiert.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei welchem die Basis jeder der molekularen Sonden eine Thiol-Gruppe oder eine Dithiol-Gruppe aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei welchem die molekulare Sonde eine Nucleotidkette enthält.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zum Detektieren einer organischen Substanz nach Anspruch 14, bei welchem ferner Fluoreszenzfarbstoff an der Spitze jeder der molekularen Sonden fixiert wird.