JP2003116515A - 生体分子回収方法及びその装置 - Google Patents
生体分子回収方法及びその装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 生体分子の相互作用を高感度で検出し、高効
率で回収する方法を提供する。 【解決手段】 基板１３上に固定された微粒子１２表面
に生体分子または細胞１４を吸着させ、生体分子または
細胞を微粒子ごと回収する。 【効果】 生体分子の確認後、貴重な試料を損失するこ
となく回収できる。
率で回収する方法を提供する。 【解決手段】 基板１３上に固定された微粒子１２表面
に生体分子または細胞１４を吸着させ、生体分子または
細胞を微粒子ごと回収する。 【効果】 生体分子の確認後、貴重な試料を損失するこ
となく回収できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蛋白質、核酸、抗
体、ホルモン、細胞等の生体分子および生体組織の相互
作用を高感度で検出し、この生体分子や生体組織を高効
率で回収する方法、装置に関するものである。
体、ホルモン、細胞等の生体分子および生体組織の相互
作用を高感度で検出し、この生体分子や生体組織を高効
率で回収する方法、装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来技術として、特開平１１−３２６１
９３号に、基板表面に形成された金微粒子の光学特性を
利用した生体分子吸着測定装置について記載されてい
る。これは液体中の生体分子を固相面に選択的に捕捉
し、非標識で検出するものである。固相面であるセンサ
表面は、図１１（Ａ）に示す様に、厚さ20nmの金薄膜１
５１がコートされた基板上１５２に、厚さ20nmの金１５
３で被覆された粒径100nmの高分子微粒子１５４が形成
されている微細構造から構成されている。この様な構造
は図１１（Ｂ）に示す様に、顕著な吸収特性を有し、吸
収極大波長は微粒子近傍の屈折率に依存して変化する。
したがって、微粒子表面を抗体等１５７で修飾してお
き、それに対する抗原１５８が選択的に吸着すると、吸
着開始時１５９から吸収極大波長が変化する。即ち、吸
光度のピーク波長が１５５から１５６にシフトするた
め、吸収極大波長を測定することによって吸着過程をモ
ニタすることができる。
９３号に、基板表面に形成された金微粒子の光学特性を
利用した生体分子吸着測定装置について記載されてい
る。これは液体中の生体分子を固相面に選択的に捕捉
し、非標識で検出するものである。固相面であるセンサ
表面は、図１１（Ａ）に示す様に、厚さ20nmの金薄膜１
５１がコートされた基板上１５２に、厚さ20nmの金１５
３で被覆された粒径100nmの高分子微粒子１５４が形成
されている微細構造から構成されている。この様な構造
は図１１（Ｂ）に示す様に、顕著な吸収特性を有し、吸
収極大波長は微粒子近傍の屈折率に依存して変化する。
したがって、微粒子表面を抗体等１５７で修飾してお
き、それに対する抗原１５８が選択的に吸着すると、吸
着開始時１５９から吸収極大波長が変化する。即ち、吸
光度のピーク波長が１５５から１５６にシフトするた
め、吸収極大波長を測定することによって吸着過程をモ
ニタすることができる。
【０００３】別な従来の精製方法としてカラムクロマト
グラフィーを用いた方法が挙げられる（「タンパク質精
製法―理論と実際」ロバートK.スコープス著シュプリン
ガー・フェアラーク東京）。イオン交換クロマトグラフ
ィーの場合には、ジエチルアミノエチルセルロースやカ
ルボキシメチルセルロースから作られたイオン交換体表
面に生体分子を静電的に吸着させ、対象物以外を洗い流
す。その後、ｐＨもしくは塩濃度を変えた緩衝液をカラ
ムに流すことにより生体分子が溶出および回収できる。
より選択性高く生体分子をカラム表面に吸着させる場合
には、抗体が固相化された免疫吸着体カラムを用い、ｐ
Ｈもしくは塩濃度を変えた緩衝液をカラムに流すことに
より生体分子を溶出および回収できる。
グラフィーを用いた方法が挙げられる（「タンパク質精
製法―理論と実際」ロバートK.スコープス著シュプリン
ガー・フェアラーク東京）。イオン交換クロマトグラフ
ィーの場合には、ジエチルアミノエチルセルロースやカ
ルボキシメチルセルロースから作られたイオン交換体表
面に生体分子を静電的に吸着させ、対象物以外を洗い流
す。その後、ｐＨもしくは塩濃度を変えた緩衝液をカラ
ムに流すことにより生体分子が溶出および回収できる。
より選択性高く生体分子をカラム表面に吸着させる場合
には、抗体が固相化された免疫吸着体カラムを用い、ｐ
Ｈもしくは塩濃度を変えた緩衝液をカラムに流すことに
より生体分子を溶出および回収できる。
【０００４】別の従来の方法として、USP6,093,370に記
載されている通り、ＤＮＡチップ上でハイブリダイゼー
ションしたＤＮＡフラグメントを、レーザ照射による局
所的加熱により基板から剥離し回収する技術が挙げられ
る。
載されている通り、ＤＮＡチップ上でハイブリダイゼー
ションしたＤＮＡフラグメントを、レーザ照射による局
所的加熱により基板から剥離し回収する技術が挙げられ
る。
【０００５】また、別の従来の方法としては、表面プラ
ズモン共鳴センサの応用が挙げられる（「生体物質相互
作用のリアルタイム解析実験法―BIACOREを中心に」永田
和宏・半田宏共著シュプリンガー・フェアラーク東
京）。この原理を図２に示す。表面プラズモン共鳴セン
サは金コート２１されたプリズム２２から構成されてい
る。プリズム２２の表面が静電的もしくは抗体２３等に
より修飾されてある場合、プリズム表面に形成された微
細流路２４を介して導入された生体分子２５は捕捉され
る。プリズム２２の下部から照射された単色光２６の反
射率は照射角度およびプリズム表面における屈折率に依
存する。反射率の照射角度依存性はセンサグラム２７と
して知られている。分子の吸着により表面の屈折率が変
化するとセンサグラム２８も変化するため、分子吸着を
モニタできる。吸着の確認後、ｐＨもしくは塩濃度を変
えた緩衝液を流すことにより生体分子を溶出できる。コ
ンピュータ２９で制御されたポンプ３０、バルブ３１等
から微細流路を構成することにより、生体分子を任意の
生体分子回収容器３２に回収できる。
ズモン共鳴センサの応用が挙げられる（「生体物質相互
作用のリアルタイム解析実験法―BIACOREを中心に」永田
和宏・半田宏共著シュプリンガー・フェアラーク東
京）。この原理を図２に示す。表面プラズモン共鳴セン
サは金コート２１されたプリズム２２から構成されてい
る。プリズム２２の表面が静電的もしくは抗体２３等に
より修飾されてある場合、プリズム表面に形成された微
細流路２４を介して導入された生体分子２５は捕捉され
る。プリズム２２の下部から照射された単色光２６の反
射率は照射角度およびプリズム表面における屈折率に依
存する。反射率の照射角度依存性はセンサグラム２７と
して知られている。分子の吸着により表面の屈折率が変
化するとセンサグラム２８も変化するため、分子吸着を
モニタできる。吸着の確認後、ｐＨもしくは塩濃度を変
えた緩衝液を流すことにより生体分子を溶出できる。コ
ンピュータ２９で制御されたポンプ３０、バルブ３１等
から微細流路を構成することにより、生体分子を任意の
生体分子回収容器３２に回収できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のような、小容量
カラムを用いたり、プリズム上の微細流路構成を工夫す
る方法では、試料の量が少ない際、生体分子を回収する
ことが、ある程度可能である。
カラムを用いたり、プリズム上の微細流路構成を工夫す
る方法では、試料の量が少ない際、生体分子を回収する
ことが、ある程度可能である。
【０００７】しかし、溶出後生体分子が流路表面で物理
吸着することによる損失は避けられない。具体例とし
て、試料導入が微小流路によりなされる生体分子相互作
用センサにおいては、100fm程度の試料を質量分析計に
持ち込む場合、一時間後には半分の試料が失われてしま
う。また、回収試料をインジェクション・ニードルに吸
引するとさらに失われてしまう（「生体物質相互作用の
リアルタイム解析実験法―BIACOREを中心に」永田和宏・
半田宏共著シュプリンガー・フェアラーク東京）。
吸着することによる損失は避けられない。具体例とし
て、試料導入が微小流路によりなされる生体分子相互作
用センサにおいては、100fm程度の試料を質量分析計に
持ち込む場合、一時間後には半分の試料が失われてしま
う。また、回収試料をインジェクション・ニードルに吸
引するとさらに失われてしまう（「生体物質相互作用の
リアルタイム解析実験法―BIACOREを中心に」永田和宏・
半田宏共著シュプリンガー・フェアラーク東京）。
【０００８】従って、本発明の目的は、生体分子等の回
収を高効率で行うことにある。
収を高効率で行うことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
の方法を図１に示す。静電的もしくは抗体１１で免疫的
に表面修飾された微粒子１２を基板１３上に形成し、生
体分子１４を捕捉する（図１（A））。微粒子表面で生
体分子が吸着された後に微粒子１５そのものを基板から
剥離し（図１（Ｂ））、微粒子の物性を用いることによ
り生体分子を溶出することなく微粒子と共に回収する
（図１（Ｃ））ものである。微粒子の物性としては、磁
気特性、静電特性、比重等が挙げられる。この微粒子の
物性を用いて回収する具体的手法については後述する。
生体分子自体の物性に基づき回収するのとは異なり、よ
り幅広い回収方法を用いることができる。
の方法を図１に示す。静電的もしくは抗体１１で免疫的
に表面修飾された微粒子１２を基板１３上に形成し、生
体分子１４を捕捉する（図１（A））。微粒子表面で生
体分子が吸着された後に微粒子１５そのものを基板から
剥離し（図１（Ｂ））、微粒子の物性を用いることによ
り生体分子を溶出することなく微粒子と共に回収する
（図１（Ｃ））ものである。微粒子の物性としては、磁
気特性、静電特性、比重等が挙げられる。この微粒子の
物性を用いて回収する具体的手法については後述する。
生体分子自体の物性に基づき回収するのとは異なり、よ
り幅広い回収方法を用いることができる。
【００１０】また、微粒子表面に吸着した生体分子をモ
ニタする方法として、発明者らが最近発明した方法によ
り調製された貴金属・誘電体コンポジット微粒子の光学
特性を利用するものである（図３）。表面に生体分子が
吸着すると色が変わる貴金属・誘電体コンポジット微粒
子を基板の上に形成する。ここで、本願明細書では、貴
金属誘電体コンポジット微粒子とは、基板上に形成され
た粒径10nmから100μmの誘電体微粒子に、厚さ2nmから4
0nmの貴金属が形成されたものをいう。まず、厚さ10nm
から40nmの金薄膜４１が蒸着された基板４２の上に粒径
30nmから300nmの誘電体微粒子４３を一層吸着する。さ
らに例えば金のような貴金属を、厚さ10nmから40nm真空
蒸着し、誘電体微粒子４３の上に帽子状の貴金属微粒子
４４、即ち上面に貴金属が形成された微粒子４３を形成
する。貴金属微粒子４４の表面をＤＮＡ、抗体、受容
体、酵素等のプローブ生体分子４５で修飾する。そし
て、被検体生体分子４６を含む試料を導入した結果、特
異的結合が生じると、基板全体の反射スペクトル４７が
４８に変化するため、被検体生体分子４６の存在を光学
的にモニタすることができる。吸着開始時４９から反射
スペクトルの吸収極大波長変化することがわかる（図３
（B））。この吸収極大波長変化の検出は、特開平１１
−３２６１９３号に記された方法と同様にして行う。即
ち、光源２２０からの光を基板４２に照射し、その反射
光をディテクター２２１によって検出する。なお、この
公知例は、吸着、即ち生体分子の相互作用を検出するも
のであり、生体分子を回収するものではない。誘電体微
粒子と基板との結合は比較的弱く設定されていることか
ら、測定後に生体分子を貴金属・誘電体コンポジット微
粒子ごと基板から剥がすことができる（図３（C））。
なお、剥がす方法については、後述する。そして、貴金
属・誘電体コンポジット微粒子の磁気特性、静電特性、
比重等の物性を利用することにより、貴金属・誘電体コ
ンポジット微粒子をほぼ１００％回収することができ
る。なお、回収の方法についても、後述する。この方法
においては生体分子が貴金属・誘電体コンポジット微粒
子表面に吸着している限り、生体分子と貴金属・誘電体
コンポジット微粒子の回収率と同じであることから、量
の測定が容易な貴金属・誘電体コンポジット微粒子をモ
ニタすることによって生体分子の回収率を常に確認する
ことができる。なお、微粒子量の測定方法については、
後述する。これに対して、従来の方法の様に液相に溶出
された生体分子においては、固相面での再吸着過程を抑
制または制御することが困難であり、さらに最終的に回
収された試料の定量も容易ではない。したがって、従来
の方法においては回収率が５０％以下であり、かつ実際
の回収率を数値で表すことが困難であるのに対して、本
発明の方式においては、貴金属・誘電体コンポジット微
粒子表面に吸着した生体分子を９０％以上の効率で回収
でき、実際の回収率も容易に測定できる。回収率の測定
方法については、後述する。
ニタする方法として、発明者らが最近発明した方法によ
り調製された貴金属・誘電体コンポジット微粒子の光学
特性を利用するものである（図３）。表面に生体分子が
吸着すると色が変わる貴金属・誘電体コンポジット微粒
子を基板の上に形成する。ここで、本願明細書では、貴
金属誘電体コンポジット微粒子とは、基板上に形成され
た粒径10nmから100μmの誘電体微粒子に、厚さ2nmから4
0nmの貴金属が形成されたものをいう。まず、厚さ10nm
から40nmの金薄膜４１が蒸着された基板４２の上に粒径
30nmから300nmの誘電体微粒子４３を一層吸着する。さ
らに例えば金のような貴金属を、厚さ10nmから40nm真空
蒸着し、誘電体微粒子４３の上に帽子状の貴金属微粒子
４４、即ち上面に貴金属が形成された微粒子４３を形成
する。貴金属微粒子４４の表面をＤＮＡ、抗体、受容
体、酵素等のプローブ生体分子４５で修飾する。そし
て、被検体生体分子４６を含む試料を導入した結果、特
異的結合が生じると、基板全体の反射スペクトル４７が
４８に変化するため、被検体生体分子４６の存在を光学
的にモニタすることができる。吸着開始時４９から反射
スペクトルの吸収極大波長変化することがわかる（図３
（B））。この吸収極大波長変化の検出は、特開平１１
−３２６１９３号に記された方法と同様にして行う。即
ち、光源２２０からの光を基板４２に照射し、その反射
光をディテクター２２１によって検出する。なお、この
公知例は、吸着、即ち生体分子の相互作用を検出するも
のであり、生体分子を回収するものではない。誘電体微
粒子と基板との結合は比較的弱く設定されていることか
ら、測定後に生体分子を貴金属・誘電体コンポジット微
粒子ごと基板から剥がすことができる（図３（C））。
なお、剥がす方法については、後述する。そして、貴金
属・誘電体コンポジット微粒子の磁気特性、静電特性、
比重等の物性を利用することにより、貴金属・誘電体コ
ンポジット微粒子をほぼ１００％回収することができ
る。なお、回収の方法についても、後述する。この方法
においては生体分子が貴金属・誘電体コンポジット微粒
子表面に吸着している限り、生体分子と貴金属・誘電体
コンポジット微粒子の回収率と同じであることから、量
の測定が容易な貴金属・誘電体コンポジット微粒子をモ
ニタすることによって生体分子の回収率を常に確認する
ことができる。なお、微粒子量の測定方法については、
後述する。これに対して、従来の方法の様に液相に溶出
された生体分子においては、固相面での再吸着過程を抑
制または制御することが困難であり、さらに最終的に回
収された試料の定量も容易ではない。したがって、従来
の方法においては回収率が５０％以下であり、かつ実際
の回収率を数値で表すことが困難であるのに対して、本
発明の方式においては、貴金属・誘電体コンポジット微
粒子表面に吸着した生体分子を９０％以上の効率で回収
でき、実際の回収率も容易に測定できる。回収率の測定
方法については、後述する。
【００１１】上記の説明の通り、本願発明では、以下の
構成を有する。貴金属に被覆された高分子もしくは無機
誘電体の微粒子を基板上に形成する。貴金属表面におけ
る生体分子の特異的結合を光学的に検出し、次に貴金属
誘電体コンポジット微粒子を基板から外し、生体分子を
回収し、必要に応じて濃縮する。ここで、高分子として
はポリスチレン、デキストラン、スチレン・ブタジエ
ン、ポリビニルトルエン、スチレン・ヂビニルベンゼ
ン、ビニルトルエン・ｔ−ブチルスチレンを用いること
ができ、また、無機材料としてはシリコン、酸化シリコ
ン、酸化チタンを用いることができる。
構成を有する。貴金属に被覆された高分子もしくは無機
誘電体の微粒子を基板上に形成する。貴金属表面におけ
る生体分子の特異的結合を光学的に検出し、次に貴金属
誘電体コンポジット微粒子を基板から外し、生体分子を
回収し、必要に応じて濃縮する。ここで、高分子として
はポリスチレン、デキストラン、スチレン・ブタジエ
ン、ポリビニルトルエン、スチレン・ヂビニルベンゼ
ン、ビニルトルエン・ｔ−ブチルスチレンを用いること
ができ、また、無機材料としてはシリコン、酸化シリコ
ン、酸化チタンを用いることができる。
【００１２】続いて、貴金属誘電体コンポジット微粒子
の基板からの剥離の方法について説明する。この剥離
は、超音波５１により剥がす（図４（A））、またはレ
ーザ照射５２により剥がす（図４（B））、またはスク
レーパ５３により機械的に剥がす（図４（C））、また
は粘着テープ５４で剥がすことによって行われる。超音
波により剥離する場合は、例えば、発振周波数を10kHz
から100kHz、出力１０Ｗ以上１０００Ｗ以下の超音波照
射７６を1ミリ秒から100秒間緩衝液中で基板に対して行
う。また、レーザ照射により剥離する場合は、例えば、
強度が平方ｃｍあたり1mJから50mJのYAGの基本波もしく
はYAGの二倍波もしくはYAGの三倍波を１から１００パル
ス、または、強度が平方ｃｍあたり1mJから50mJの窒素
レーザ光１３１を１から１００パルス、緩衝液中または
大気中で貴金属誘電体コンポジット微粒子に照射する、
または、1mJから50mJのエキシマ光１４４を１から１０
０パルス緩衝液中または大気中で照射する。ここで、パ
ルス照射としたのは、生体分子が損傷を受けるおそれが
ないためである。さらに、スクレーパとして、表面の材
質がゴム、ビニール、紙、木製のものを用いると良い。
スクレーパで、貴金属誘電体コンポジット微粒子を基板
から剥離する際は、緩衝液中または大気中のいずれで行
っても良い。また、粘着テープとして、一般的な文房具
用のテープを用いる。平坦な金表面に粘着した際、１平
方ｃｍあたり100ニュートン以上の力を加えられる物が
良い。粘着テープを用いた場合は、大気中で、貴金属誘
電体コンポジット微粒子を基板から剥離する。なお、レ
ーザ照射及び機械的に、貴金属誘電体コンポジット微粒
子を基板から剥離する場合には、上記の通り、緩衝液中
または大気中で行うが、プローブやプローブに吸着する
生体分子が乾燥に強い物質である場合には大気中で、乾
燥に弱い場合には緩衝液中で行う。
の基板からの剥離の方法について説明する。この剥離
は、超音波５１により剥がす（図４（A））、またはレ
ーザ照射５２により剥がす（図４（B））、またはスク
レーパ５３により機械的に剥がす（図４（C））、また
は粘着テープ５４で剥がすことによって行われる。超音
波により剥離する場合は、例えば、発振周波数を10kHz
から100kHz、出力１０Ｗ以上１０００Ｗ以下の超音波照
射７６を1ミリ秒から100秒間緩衝液中で基板に対して行
う。また、レーザ照射により剥離する場合は、例えば、
強度が平方ｃｍあたり1mJから50mJのYAGの基本波もしく
はYAGの二倍波もしくはYAGの三倍波を１から１００パル
ス、または、強度が平方ｃｍあたり1mJから50mJの窒素
レーザ光１３１を１から１００パルス、緩衝液中または
大気中で貴金属誘電体コンポジット微粒子に照射する、
または、1mJから50mJのエキシマ光１４４を１から１０
０パルス緩衝液中または大気中で照射する。ここで、パ
ルス照射としたのは、生体分子が損傷を受けるおそれが
ないためである。さらに、スクレーパとして、表面の材
質がゴム、ビニール、紙、木製のものを用いると良い。
スクレーパで、貴金属誘電体コンポジット微粒子を基板
から剥離する際は、緩衝液中または大気中のいずれで行
っても良い。また、粘着テープとして、一般的な文房具
用のテープを用いる。平坦な金表面に粘着した際、１平
方ｃｍあたり100ニュートン以上の力を加えられる物が
良い。粘着テープを用いた場合は、大気中で、貴金属誘
電体コンポジット微粒子を基板から剥離する。なお、レ
ーザ照射及び機械的に、貴金属誘電体コンポジット微粒
子を基板から剥離する場合には、上記の通り、緩衝液中
または大気中で行うが、プローブやプローブに吸着する
生体分子が乾燥に強い物質である場合には大気中で、乾
燥に弱い場合には緩衝液中で行う。
【００１３】上記のいずれの方法においても、貴金属誘
電体コンポジット微粒子を基板から９５％以上の効率で
剥離することができた。図１２（Ａ）は、超音波照射に
より剥離する過程を示す。貴金属誘電体コンポジット微
粒子がウエルの底に形成されたものサンプルを三個示
し、右端は照射前、中央は照射の中間状態、左端は照射
終了後の状態である。貴金属誘電体コンポジット微粒子
が剥離するに伴い、貴金属誘電体コンポジット微粒子の
吸収による色が失われ、基板の金薄膜による反射が顕著
になることがわかる。図１２（Ｂ）では超音波で貴金属
誘電体コンポジット微粒子が剥離された試料（左上）と
共に、レーザ照射により剥離し基板の金薄膜が露出して
いる様子（左下）、スクレーパにより剥離し基板の金薄
膜が露出している様子（右上）、粘着テープにより剥離
し基板の金薄膜が露出している様子（右下）を示す。こ
こでも、超音波をかけた領域、レーザを照射した領域、
スクレーパにより剥離した領域、粘着テープにより剥離
した領域は、貴金属誘電体コンポジット微粒子が剥離す
るに伴い、貴金属誘電体コンポジット微粒子の吸収によ
る色が失われ、基板の金薄膜による反射が顕著になるこ
とがわかる。
電体コンポジット微粒子を基板から９５％以上の効率で
剥離することができた。図１２（Ａ）は、超音波照射に
より剥離する過程を示す。貴金属誘電体コンポジット微
粒子がウエルの底に形成されたものサンプルを三個示
し、右端は照射前、中央は照射の中間状態、左端は照射
終了後の状態である。貴金属誘電体コンポジット微粒子
が剥離するに伴い、貴金属誘電体コンポジット微粒子の
吸収による色が失われ、基板の金薄膜による反射が顕著
になることがわかる。図１２（Ｂ）では超音波で貴金属
誘電体コンポジット微粒子が剥離された試料（左上）と
共に、レーザ照射により剥離し基板の金薄膜が露出して
いる様子（左下）、スクレーパにより剥離し基板の金薄
膜が露出している様子（右上）、粘着テープにより剥離
し基板の金薄膜が露出している様子（右下）を示す。こ
こでも、超音波をかけた領域、レーザを照射した領域、
スクレーパにより剥離した領域、粘着テープにより剥離
した領域は、貴金属誘電体コンポジット微粒子が剥離す
るに伴い、貴金属誘電体コンポジット微粒子の吸収によ
る色が失われ、基板の金薄膜による反射が顕著になるこ
とがわかる。
【００１４】また、それぞれの剥離方法の効果を述べ
る。超音波による剥離方法の効果として、基板全体から
均一に剥離でき、蛋白質等の高分子量生体分子に損傷を
与えない照射条件が緩やかであることが挙げられる。レ
ーザ照射による剥離方法の効果として、基板上の任意領
域から選択的に剥離することができることが挙げられ
る。従って、複数種類の生体分子を異なる領域で吸着さ
せた場合、任意の生体分子を容易に回収できる。スクレ
ーパによる剥離方法の効果として、最も簡便であること
が挙げられる。粘着テープによる剥離方法の効果とし
て、複数種類の生体分子を異なる領域で吸着させた場
合、それぞれの位置関係を保ったまま回収および保存す
ることができることを挙げられる。
る。超音波による剥離方法の効果として、基板全体から
均一に剥離でき、蛋白質等の高分子量生体分子に損傷を
与えない照射条件が緩やかであることが挙げられる。レ
ーザ照射による剥離方法の効果として、基板上の任意領
域から選択的に剥離することができることが挙げられ
る。従って、複数種類の生体分子を異なる領域で吸着さ
せた場合、任意の生体分子を容易に回収できる。スクレ
ーパによる剥離方法の効果として、最も簡便であること
が挙げられる。粘着テープによる剥離方法の効果とし
て、複数種類の生体分子を異なる領域で吸着させた場
合、それぞれの位置関係を保ったまま回収および保存す
ることができることを挙げられる。
【００１５】このように剥離した段階では、貴金属誘電
体コンポジット微粒子は、緩衝液等に分散されている状
態か、または大気中にある状態である。
体コンポジット微粒子は、緩衝液等に分散されている状
態か、または大気中にある状態である。
【００１６】続いて、剥離された貴金属誘電体コンポジ
ット微粒子を回収する方法について説明する。前述の剥
離した段階では、貴金属誘電体コンポジット微粒子は緩
衝液に分散されているか、または大気中に存在する。回
収の段階では、まず、大気中にある場合には、緩衝液に
分散される状態にする。即ち、大気中でレーザ照射や機
械的剥離を行った場合は、剥離後の貴金属誘電体コンポ
ジット微粒子を緩衝液に移し、また、粘着テープを用い
て剥離した場合は、粘着テープごと液体に浸けて粘着テ
ープから貴金属誘電体コンポジット微粒子を剥がす。な
お、粘着テープを溶液中で溶かすことによって、結果的
に粘着テープから貴金属誘電体コンポジット微粒子を剥
がすようにしても良い。このようにして、緩衝液中に分
散された貴金属誘電体コンポジット微粒子を準備する。
緩衝液中に分散された貴金属誘電体コンポジット微粒子
から、貴金属誘電体コンポジット微粒子を回収する。回
収する方法として、貴金属誘電体コンポジット微粒子を
フィルター６１により回収（図５（A））する、または
遠心分離機６２により回収（図５（B））する、または
貴金属誘電体コンポジット微粒子に予め超常磁性体を含
ませておくことにより磁石６３で回収（図５（C））す
る、または静電的に電極６４にて回収（図５（D））す
ることが挙げられる。フィルターを用いて回収する場合
は、フィルターの穴径を、用いる粒径の直径の８割程度
とする。また、遠心分離機６２により回収する場合は、
150,000g以上の遠心力で1時間以上遠心する。また、磁
石で回収する場合は、1000ガウス以上の表面磁束密度を
発生するものを用いる。更に、静電的に電極にて回収す
る場合は、電極として白金、金を用い、電圧を０．１か
ら２ボルトとする。
ット微粒子を回収する方法について説明する。前述の剥
離した段階では、貴金属誘電体コンポジット微粒子は緩
衝液に分散されているか、または大気中に存在する。回
収の段階では、まず、大気中にある場合には、緩衝液に
分散される状態にする。即ち、大気中でレーザ照射や機
械的剥離を行った場合は、剥離後の貴金属誘電体コンポ
ジット微粒子を緩衝液に移し、また、粘着テープを用い
て剥離した場合は、粘着テープごと液体に浸けて粘着テ
ープから貴金属誘電体コンポジット微粒子を剥がす。な
お、粘着テープを溶液中で溶かすことによって、結果的
に粘着テープから貴金属誘電体コンポジット微粒子を剥
がすようにしても良い。このようにして、緩衝液中に分
散された貴金属誘電体コンポジット微粒子を準備する。
緩衝液中に分散された貴金属誘電体コンポジット微粒子
から、貴金属誘電体コンポジット微粒子を回収する。回
収する方法として、貴金属誘電体コンポジット微粒子を
フィルター６１により回収（図５（A））する、または
遠心分離機６２により回収（図５（B））する、または
貴金属誘電体コンポジット微粒子に予め超常磁性体を含
ませておくことにより磁石６３で回収（図５（C））す
る、または静電的に電極６４にて回収（図５（D））す
ることが挙げられる。フィルターを用いて回収する場合
は、フィルターの穴径を、用いる粒径の直径の８割程度
とする。また、遠心分離機６２により回収する場合は、
150,000g以上の遠心力で1時間以上遠心する。また、磁
石で回収する場合は、1000ガウス以上の表面磁束密度を
発生するものを用いる。更に、静電的に電極にて回収す
る場合は、電極として白金、金を用い、電圧を０．１か
ら２ボルトとする。
【００１７】それぞれの回収効率は、上記のフィルター
の場合９５％以上、遠心分離器を用いる場合９０％以
上、磁石の場合９０％以上、電極を用いての分離の場合
９０％以上である。
の場合９５％以上、遠心分離器を用いる場合９０％以
上、磁石の場合９０％以上、電極を用いての分離の場合
９０％以上である。
【００１８】また、それぞれの回収方法の効果を述べ
る。フィルターによる回収方法の効果として、回収時間
が数秒以内と迅速であることが挙げられる。遠心分離器
による回収方法の効果として、簡便であることが挙げら
れる。磁石による回収方法の効果として、迅速であり制
御性に優れていることを挙げられる。電極を用いた回収
方法の効果として小型化に適していることが挙げられ
る。
る。フィルターによる回収方法の効果として、回収時間
が数秒以内と迅速であることが挙げられる。遠心分離器
による回収方法の効果として、簡便であることが挙げら
れる。磁石による回収方法の効果として、迅速であり制
御性に優れていることを挙げられる。電極を用いた回収
方法の効果として小型化に適していることが挙げられ
る。
【００１９】続いて、回収方法の別の方法を説明する。
生体分子を最終的に液相に再溶出する場合、その濃度は
貴金属・誘電体コンポジット微粒子が分散された溶液の
容量に依存する。貴金属・誘電体コンポジット微粒子を
液体から回収し、別の液体に再分散させることは容易で
ある。小容量の液体中に再分散してから生体分子を溶出
することにより生体分子を実質的に濃縮することができ
る。図１４に貴金属・誘電体コンポジット微粒子の回収
方法を示す。貴金属・誘電体コンポジット微粒子を一時
的かつ局所的に保持し、液体を移動させる方法を図１４
（Ａ）に示す。貴金属誘電体コンポジット微粒子を予め
超磁性にさせておく。そして、超磁性貴金属・誘電体コ
ンポジット微粒子の懸濁液１７１を微細流路１７２の中
を流し、電磁石１７３により捕捉する。液体のみを電磁
石１７３の領域から移動させ、より容量が少ない液体１
７４中に超磁性貴金属・誘電体コンポジット微粒子を再
懸濁する。または図１４（Ｂ）に示す様に、貴金属・誘
電体コンポジット微粒子を集め移動させてもよい。容器
１７５中の超磁性貴金属・誘電体コンポジット微粒子１
７６を電磁石１７７で集め、電磁石１７７を容器１７８
に移動後、超磁性貴金属・誘電体コンポジット微粒子を
再懸濁する。容器１７８中の液量は容器１７５中よりも
少ないとする。回収の目的に応じて、試料が必要とされ
る領域に貴金属・誘電体コンポジット微粒子を移動後、
必要最低限容量の液体に生体分子を再溶出させることに
より、濃縮された状態で試料を再利用できる。溶出の方
法は対象となる生体分子の種類に依存するが、pH３以下
の10mMグリシンー塩酸緩衝液を用いる、1M以上の高塩濃
度塩化ナトリウム溶液を用いる、8Mの塩酸グアニジンの
蛋白質変性剤を用いる、50%エチレンゴリコール等の溶
剤を用いたりする。なお、従来の方法において試料を高
濃度で溶出しようとすると、溶出後における小容量液体
のハンドリングの問題および固相面における再吸着によ
る試料の損失問題は避けられない。
生体分子を最終的に液相に再溶出する場合、その濃度は
貴金属・誘電体コンポジット微粒子が分散された溶液の
容量に依存する。貴金属・誘電体コンポジット微粒子を
液体から回収し、別の液体に再分散させることは容易で
ある。小容量の液体中に再分散してから生体分子を溶出
することにより生体分子を実質的に濃縮することができ
る。図１４に貴金属・誘電体コンポジット微粒子の回収
方法を示す。貴金属・誘電体コンポジット微粒子を一時
的かつ局所的に保持し、液体を移動させる方法を図１４
（Ａ）に示す。貴金属誘電体コンポジット微粒子を予め
超磁性にさせておく。そして、超磁性貴金属・誘電体コ
ンポジット微粒子の懸濁液１７１を微細流路１７２の中
を流し、電磁石１７３により捕捉する。液体のみを電磁
石１７３の領域から移動させ、より容量が少ない液体１
７４中に超磁性貴金属・誘電体コンポジット微粒子を再
懸濁する。または図１４（Ｂ）に示す様に、貴金属・誘
電体コンポジット微粒子を集め移動させてもよい。容器
１７５中の超磁性貴金属・誘電体コンポジット微粒子１
７６を電磁石１７７で集め、電磁石１７７を容器１７８
に移動後、超磁性貴金属・誘電体コンポジット微粒子を
再懸濁する。容器１７８中の液量は容器１７５中よりも
少ないとする。回収の目的に応じて、試料が必要とされ
る領域に貴金属・誘電体コンポジット微粒子を移動後、
必要最低限容量の液体に生体分子を再溶出させることに
より、濃縮された状態で試料を再利用できる。溶出の方
法は対象となる生体分子の種類に依存するが、pH３以下
の10mMグリシンー塩酸緩衝液を用いる、1M以上の高塩濃
度塩化ナトリウム溶液を用いる、8Mの塩酸グアニジンの
蛋白質変性剤を用いる、50%エチレンゴリコール等の溶
剤を用いたりする。なお、従来の方法において試料を高
濃度で溶出しようとすると、溶出後における小容量液体
のハンドリングの問題および固相面における再吸着によ
る試料の損失問題は避けられない。
【００２０】以上のようにして、貴金属・誘電体コンポ
ジット微粒子を、緩衝液から回収する。
ジット微粒子を、緩衝液から回収する。
【００２１】続いて、微粒子の回収率を測定する方法を
説明する。なお、勿論、回収率の測定は、回収率をデー
タとして得たい場合に行われ、貴金属・誘電体コンポジ
ット微粒子を回収する際、必ず行われる工程ではない。
まず測定する方法として、貴金属・誘電体コンポジット
微粒子自体の光吸収による測定（図１３（Ａ））、貴金
属・誘電体コンポジット微粒子自体の光散乱による測定
（図１３（Ｂ））、もしくは蛍光色素を含む貴金属・誘
電体コンポジット微粒子を用いて蛍光信号強度から測定
（図１３（Ｃ））する方法が挙げられる。貴金属・誘電
体コンポジット微粒子自体は近赤外波長領域において顕
著な吸収および散乱特性を見せることから、近赤外波長
光を照射することが好ましい。図中、１６１は貴金属誘
電体コンポジット微粒子の懸濁液、１６２は光源、１６
３は照射光、１６４は透過光、１６５は光検出器、１６
６は散乱光、１６７は蛍光、１６８はカットオフフィル
ターである。
説明する。なお、勿論、回収率の測定は、回収率をデー
タとして得たい場合に行われ、貴金属・誘電体コンポジ
ット微粒子を回収する際、必ず行われる工程ではない。
まず測定する方法として、貴金属・誘電体コンポジット
微粒子自体の光吸収による測定（図１３（Ａ））、貴金
属・誘電体コンポジット微粒子自体の光散乱による測定
（図１３（Ｂ））、もしくは蛍光色素を含む貴金属・誘
電体コンポジット微粒子を用いて蛍光信号強度から測定
（図１３（Ｃ））する方法が挙げられる。貴金属・誘電
体コンポジット微粒子自体は近赤外波長領域において顕
著な吸収および散乱特性を見せることから、近赤外波長
光を照射することが好ましい。図中、１６１は貴金属誘
電体コンポジット微粒子の懸濁液、１６２は光源、１６
３は照射光、１６４は透過光、１６５は光検出器、１６
６は散乱光、１６７は蛍光、１６８はカットオフフィル
ターである。
【００２２】また、それぞれの回収率測定方法の効果を
述べる。吸収と散乱による回収率測定方法の効果とし
て、簡便であることが挙げられる。蛍光色素を用いるこ
とによる回収率測定方法の効果として、高感度であるこ
とが挙げられる。
述べる。吸収と散乱による回収率測定方法の効果とし
て、簡便であることが挙げられる。蛍光色素を用いるこ
とによる回収率測定方法の効果として、高感度であるこ
とが挙げられる。
【００２３】
【発明の実施の形態】（実施例１）本発明の利用形態の
一実施例を図６に示す。ポリリジン７１でコーティング
されたシリコン基板７２上に、粒径30nmから100μmのポ
リスチレン微粒子７３を静電的に吸着させ、次に抗体７
４をポリスチレン表面に物理吸着させる。ターゲット分
子である抗原７５を含む試料を基板上に流すことによ
り、抗原７５を微粒子表面で捕捉することができる。次
に、発振周波数50kHz、出力１０Ｗの超音波照射７６を
水中で５秒間基板に対して行うことにより、ポリスチレ
ン微粒子７３をシリコン基板７２から剥離する。フィル
ター７７で回収されたポリスチレン微粒子７３は10mMグ
リシンー塩酸緩衝液（pH3）で処理され、溶出された抗
原７５はレーザ照射７８により質量分析計７９等で分析
される。 （実施例２）本発明の利用形態の一実施例を図７に示
す。2nm厚のクロム薄膜８１と、50nm厚の金薄膜８２が
形成されたガラス基板８３を用意する。３から２０の炭
素原子と、アミノ基を有するアルカンチオールを濃度1
μMから10mMでエタノールに懸濁する。ガラス基板をア
ルカンチオール溶液に一昼夜浸透させることにより、金
薄膜８２の表面にアルカンチオールの単分子層８４が形
成される。次に、カルボジイミド溶液に懸濁されたアビ
ジン蛋白質８５を添加することにより、アビジン蛋白質
８５表面のカルボキシル基とアルカンチオール８４のア
ミノ基間の縮合反応により、アビジン蛋白質８５を基板
上に固定化する。次に、ビオチン分子８６でコートされ
た粒径30nmから100μmのポリスチレン微粒子８７を添加
すると、ビオチン８６とアビジン蛋白質８５間の特異的
結合により、ポリスチレン微粒子８７が基板上に固定化
される。次に、濃度1μg/mlから10mg/mlのアビジン蛋白
質溶液を加えることにより、ポリスチレン微粒子８７上
のビオチン８６にアビジン蛋白質が結合し、さらにビオ
チン化ＤＮＡ８８を加えることにより、ビオチン化ＤＮ
Ａ８８をポリスチレン微粒子上に固定化する。蛍光色素
８９で修飾された相補的配列を有するＤＮＡ９０を含む
試料を流すと、ハイブリダイゼーションにより捕捉され
る。従って、ＤＮＡチップのように診断に用いることが
できる。結合をＤＮＡの蛍光色素により確認後、微粒子
はスクレーパ９１により機械的に基板からいったん剥が
され、遠心分離９２により回収される。遠心分離器によ
り回収した後、溶出されたＤＮＡ試料を電気泳動にか
け、電気泳動後のバンド幅によってハイブリダイゼーシ
ョンの選択性の精度を確認することができる。 （実施例３）本発明の利用形態の一実施例を図８に示
す。ＰＭＭＡ製の微細流路内１０１には厚さ20nmの金薄
膜１０２がコーティングされており、粒径30nmから300n
mのデキストラン製の磁気ビーズ１０３が一層吸着され
ている。ビーズの上半分は真空蒸着により厚さ10nmから
25nmの金が形成されている。この構造体は可視光領域に
顕著な吸収スペクトルを有し、吸収極大波長は微粒子表
面の屈折率に応じて変化する。したがって、金微粒子表
面に成長因子レセプター１０４を固定化しておき、成長
因子１０５を含むサンプルを微細流路内１０１に導入す
ると、成長因子とレセプターの結合を光学的にモニタす
ることができる。具体的にはファイバーバンドル１０６
で金微粒子を照射し、反射光を同軸のファイバーにより
分光光度計に導く。成長因子の吸着前と後では、反射ス
ペクトルの吸収極大波長１０７がシフトする（図８
（A））。吸着の確認後、強度が平方ｃｍあたり5mJのYA
Gの二倍波１０８を５バルス金微粒子に照射する。照射
により金微粒子が基板から剥離すると同時に、基板の吸
収極大波長における吸光度が２以上から（１０９）、0.
5以下（１１０）に減少することから、剥離の過程を光
学的にモニタできる。剥離した微粒子を微細流路１０１
から外に導き、磁石１１１により容易に回収できる（図
８（B））。成長因子の生体活性を確認するために成長
因子を溶出し、神経細胞等の培養細胞に添加する。 （実施例４）本発明の利用形態の一実施例を図９に示
す。ポリスチレンで作製されたチップ１２１は生体分子
吸着部１２２と生体分子回収部１２３から構成される。
生体分子吸着部１２２の底部には金薄膜１２４が形成さ
れてあり、上には粒径30nmから300nmのデキストラン製
の磁気ビーズ１２５が一層吸着されている。ビーズの上
半分には真空蒸着により厚さ10nmから25nmの金が形成さ
れている。この構造体は可視光領域に顕著な吸収スペク
トル１２６を有し、吸収極大波長は微粒子表面の屈折率
に応じて変化する。したがって、金微粒子表面にレセプ
ター１２７を固定化しておき、ターゲットリガンド１２
８を含む試料を添加すると、リガンド１２８とレセプタ
ー１２７の結合を光学的にモニタすることができる。生
体分子吸着部１２２は複数の領域に分割されており、そ
れぞれの領域内の磁気ビーズは異なるレセプターにより
修飾されていることから、複数のターゲットリガンドを
同時に検出することができる。例えば、領域Ａ１２９と
領域Ｂ１３０にてターゲット分子が吸着するとする。
一実施例を図６に示す。ポリリジン７１でコーティング
されたシリコン基板７２上に、粒径30nmから100μmのポ
リスチレン微粒子７３を静電的に吸着させ、次に抗体７
４をポリスチレン表面に物理吸着させる。ターゲット分
子である抗原７５を含む試料を基板上に流すことによ
り、抗原７５を微粒子表面で捕捉することができる。次
に、発振周波数50kHz、出力１０Ｗの超音波照射７６を
水中で５秒間基板に対して行うことにより、ポリスチレ
ン微粒子７３をシリコン基板７２から剥離する。フィル
ター７７で回収されたポリスチレン微粒子７３は10mMグ
リシンー塩酸緩衝液（pH3）で処理され、溶出された抗
原７５はレーザ照射７８により質量分析計７９等で分析
される。 （実施例２）本発明の利用形態の一実施例を図７に示
す。2nm厚のクロム薄膜８１と、50nm厚の金薄膜８２が
形成されたガラス基板８３を用意する。３から２０の炭
素原子と、アミノ基を有するアルカンチオールを濃度1
μMから10mMでエタノールに懸濁する。ガラス基板をア
ルカンチオール溶液に一昼夜浸透させることにより、金
薄膜８２の表面にアルカンチオールの単分子層８４が形
成される。次に、カルボジイミド溶液に懸濁されたアビ
ジン蛋白質８５を添加することにより、アビジン蛋白質
８５表面のカルボキシル基とアルカンチオール８４のア
ミノ基間の縮合反応により、アビジン蛋白質８５を基板
上に固定化する。次に、ビオチン分子８６でコートされ
た粒径30nmから100μmのポリスチレン微粒子８７を添加
すると、ビオチン８６とアビジン蛋白質８５間の特異的
結合により、ポリスチレン微粒子８７が基板上に固定化
される。次に、濃度1μg/mlから10mg/mlのアビジン蛋白
質溶液を加えることにより、ポリスチレン微粒子８７上
のビオチン８６にアビジン蛋白質が結合し、さらにビオ
チン化ＤＮＡ８８を加えることにより、ビオチン化ＤＮ
Ａ８８をポリスチレン微粒子上に固定化する。蛍光色素
８９で修飾された相補的配列を有するＤＮＡ９０を含む
試料を流すと、ハイブリダイゼーションにより捕捉され
る。従って、ＤＮＡチップのように診断に用いることが
できる。結合をＤＮＡの蛍光色素により確認後、微粒子
はスクレーパ９１により機械的に基板からいったん剥が
され、遠心分離９２により回収される。遠心分離器によ
り回収した後、溶出されたＤＮＡ試料を電気泳動にか
け、電気泳動後のバンド幅によってハイブリダイゼーシ
ョンの選択性の精度を確認することができる。 （実施例３）本発明の利用形態の一実施例を図８に示
す。ＰＭＭＡ製の微細流路内１０１には厚さ20nmの金薄
膜１０２がコーティングされており、粒径30nmから300n
mのデキストラン製の磁気ビーズ１０３が一層吸着され
ている。ビーズの上半分は真空蒸着により厚さ10nmから
25nmの金が形成されている。この構造体は可視光領域に
顕著な吸収スペクトルを有し、吸収極大波長は微粒子表
面の屈折率に応じて変化する。したがって、金微粒子表
面に成長因子レセプター１０４を固定化しておき、成長
因子１０５を含むサンプルを微細流路内１０１に導入す
ると、成長因子とレセプターの結合を光学的にモニタす
ることができる。具体的にはファイバーバンドル１０６
で金微粒子を照射し、反射光を同軸のファイバーにより
分光光度計に導く。成長因子の吸着前と後では、反射ス
ペクトルの吸収極大波長１０７がシフトする（図８
（A））。吸着の確認後、強度が平方ｃｍあたり5mJのYA
Gの二倍波１０８を５バルス金微粒子に照射する。照射
により金微粒子が基板から剥離すると同時に、基板の吸
収極大波長における吸光度が２以上から（１０９）、0.
5以下（１１０）に減少することから、剥離の過程を光
学的にモニタできる。剥離した微粒子を微細流路１０１
から外に導き、磁石１１１により容易に回収できる（図
８（B））。成長因子の生体活性を確認するために成長
因子を溶出し、神経細胞等の培養細胞に添加する。 （実施例４）本発明の利用形態の一実施例を図９に示
す。ポリスチレンで作製されたチップ１２１は生体分子
吸着部１２２と生体分子回収部１２３から構成される。
生体分子吸着部１２２の底部には金薄膜１２４が形成さ
れてあり、上には粒径30nmから300nmのデキストラン製
の磁気ビーズ１２５が一層吸着されている。ビーズの上
半分には真空蒸着により厚さ10nmから25nmの金が形成さ
れている。この構造体は可視光領域に顕著な吸収スペク
トル１２６を有し、吸収極大波長は微粒子表面の屈折率
に応じて変化する。したがって、金微粒子表面にレセプ
ター１２７を固定化しておき、ターゲットリガンド１２
８を含む試料を添加すると、リガンド１２８とレセプタ
ー１２７の結合を光学的にモニタすることができる。生
体分子吸着部１２２は複数の領域に分割されており、そ
れぞれの領域内の磁気ビーズは異なるレセプターにより
修飾されていることから、複数のターゲットリガンドを
同時に検出することができる。例えば、領域Ａ１２９と
領域Ｂ１３０にてターゲット分子が吸着するとする。
【００２４】まず領域Ａを強度が平方ｃｍあたり10mJの
窒素レーザ光１３１を１パルス照射して、磁気ビーズを
剥離する。ポンプ１３７を用いて磁気ビーズを吸引する
と同時に、電磁石Ａ１３２に通電することにより1000ガ
ウスの表面磁束密度を発生させ磁気ビーズを電磁石A１
３２の上に集める。
窒素レーザ光１３１を１パルス照射して、磁気ビーズを
剥離する。ポンプ１３７を用いて磁気ビーズを吸引する
と同時に、電磁石Ａ１３２に通電することにより1000ガ
ウスの表面磁束密度を発生させ磁気ビーズを電磁石A１
３２の上に集める。
【００２５】次に、電磁石Ｂ１３３に1000ガウスの表面
磁束密度を発生させると同時に電磁石Ａ１３２をoffに
すると、磁気ビーズは電磁石Ｂ１３３の上に集まる。緩
衝液で磁気ビーズを処理することによりリガンドを溶出
し、質量分析計で解析することができる。
磁束密度を発生させると同時に電磁石Ａ１３２をoffに
すると、磁気ビーズは電磁石Ｂ１３３の上に集まる。緩
衝液で磁気ビーズを処理することによりリガンドを溶出
し、質量分析計で解析することができる。
【００２６】次に、領域Ｂ１３０を強度が平方ｃｍあた
り10mJの窒素レーザ光１３１を１パルス照射して、領域
Ｂ１３０から磁気ビーズを剥離する。ポンプ１３７を用
いて磁気ビーズを吸引すると同時に、電磁石Ａ１３２に
1000ガウスの表面磁束密度を発生させることにより磁気
ビーズを電磁石Ａ１３２の上に集める。次に、電磁石Ｃ
１３４に1000ガウスの表面磁束密度を発生させると同時
に電磁石Ａ１３２をoffにすると、磁気ビーズは電磁石
Ｃ１３４の上に集められる。電磁石Ｃ１３４の近傍に電
磁石Ｄ１３５を配置して、電磁石Ｄ１３５に1000ガウス
の表面磁束密度を発生させると同時に電磁石Ｃ１３４を
offにすることにより、磁気ビーズを電磁石Ｄ１３５に
吸着する。吸着後、電磁石Ｄ１３５をチューブ１３６内
移動させ、電磁石Ｄ１３５をoffにすると、磁気ビーズ
をチューブ１３６内に移すことができる。これら一連の
作業により、磁気ビーズ表面で捕捉されたリガンドを損
失することなく容易に回収し、次の分析にかけることが
できる。 （実施例５）本発明の利用形態の一実施例を図１０に示
す。回転軸１４１で保持された直径１センチから３０セ
ンチの円盤１４２の上に、上半分が厚さ２０nmの金にコ
ートされた粒径100nmのデキストラン製の磁気ビーズが
一層吸着されている。円盤上の微粒子層は複数のリング
状領域１４３に分割されており、それぞれの領域内の磁
気ビーズは異なるレセプターにより修飾されていること
から、複数のターゲットリガンドを同時に検出すること
ができる。円盤１４２を毎分１から５０回転の速さで回
転させながら、試料チャンバ１４４内の試料を回転軸領
域から流し込む。試料中には表面にペプチドを表示した
複数種類のバクテリオファージが含まれており、表面の
ペプチドとレセプターが結合するとバクテリオファージ
は捕捉される。次に、円盤１４２の回転数を毎分１００
００回転に増速して、強度が平方ｃｍあたり1mJのエキ
シマ光１４４を１パルス照射してポリスチレン微粒子を
剥離する。照射領域は鏡１４５を移動することにより制
御する。剥離されたビーズは遠心力により弾き飛ばさ
れ、回収流路１４６に導かれる。流路の奥には電極１４
７が一対配置されており、電極１４７に2Vの電圧をかけ
ると、ビーズの電荷によりバクテリオファージをビーズ
と共に分離することができる。回収されたバクテリオフ
ァージを利用することにより、特異的結合能に優れたペ
プチドを大量生産できる。 （実施例６）本発明の利用形態の一実施例を図１５に示
す。容器１９１は複数のウエル１９２に分割されてお
り、それぞれのウエルには未精製生体試料１９３が含ま
れている。未精製生体試料１９３を次の工程により自動
的に精製する。ロボットにより制御されるピペット１９
４を用いて試料をウエルから吸引する。ピペットは精製
ブロック１９５に移動され、試料注入口１９６から微細
流路１９７に注入される。微細流路１９７の底には厚さ
20nmの金でコーティングされた粒径100nmのポリスチレ
ン微粒子１９８が形成されており、精製対象生体分子１
９９を選択的に結合する抗体２００により修飾されてい
る。ポンプブロック２０１が精製ブロック１９５とドッ
キングされ、ポンプ２０２の作用により未精製試料１９
３はポリスチレン微粒子１９８近傍に導入される。ポン
プ２０２の動作方向を定期的に反転することにより、未
精製試料１９３を行き来させることも可能である。抗体
２００により未精製試料１９３中の精製対象生体分子１
９９が捕捉されると、ポリスチレン微粒子１９８の光学
特性が変化する。光ファイバーバンドル２０３によるモ
ニターされる吸収スペクトルの吸収極大波長が長波長側
にシフトする。精製対象生体分子１９９の捕捉量が増え
るにしたがって、吸収極大波長のシフト量も増大する。
吸収極大波長が予め設定された波長２０４に達すると、
洗浄液が微細流路１９７に注入され、ポリスチレン微粒
子１９７が洗浄される、精製対象生体分子１９３以外の
不純物が取り除かれる。洗浄後、ポンプ２０２の動作が
停止し、ポンプブロック２０１が精製ブロック１９５か
ら分離される。次に微細流路１９７の下部から、強度が
平方ｃｍあたり1mJのYAGの二倍波２０５を照射する。レ
ーザ照射によりポリスチレン微粒子１９８が剥離され、
それに伴い吸収スペクトルの吸光度が減衰する。吸光度
が予め設定された値２０６を下回ると、ポリスチレン微
粒子１９８が全部剥離されたと判断し、レーザ照射を停
止する。次に精製ブロックの吸出し口２０７から電磁石
２０８を挿入し、表面磁束密度3000ガウスの磁場を発生
することにより、超磁性微粒子を含むポリスチレン微粒
子１９８を集める。磁場を発生した状態の電磁石２０８
を容器２０９のウエル２１０に移動させ、電磁石２０８
をoffにすることにより、ポリスチレン微粒子１９８を
放出させる。精製された生体分子が変性しないのに必要
最低限量の緩衝液２１０により精製、濃縮された状態で
保存する。
り10mJの窒素レーザ光１３１を１パルス照射して、領域
Ｂ１３０から磁気ビーズを剥離する。ポンプ１３７を用
いて磁気ビーズを吸引すると同時に、電磁石Ａ１３２に
1000ガウスの表面磁束密度を発生させることにより磁気
ビーズを電磁石Ａ１３２の上に集める。次に、電磁石Ｃ
１３４に1000ガウスの表面磁束密度を発生させると同時
に電磁石Ａ１３２をoffにすると、磁気ビーズは電磁石
Ｃ１３４の上に集められる。電磁石Ｃ１３４の近傍に電
磁石Ｄ１３５を配置して、電磁石Ｄ１３５に1000ガウス
の表面磁束密度を発生させると同時に電磁石Ｃ１３４を
offにすることにより、磁気ビーズを電磁石Ｄ１３５に
吸着する。吸着後、電磁石Ｄ１３５をチューブ１３６内
移動させ、電磁石Ｄ１３５をoffにすると、磁気ビーズ
をチューブ１３６内に移すことができる。これら一連の
作業により、磁気ビーズ表面で捕捉されたリガンドを損
失することなく容易に回収し、次の分析にかけることが
できる。 （実施例５）本発明の利用形態の一実施例を図１０に示
す。回転軸１４１で保持された直径１センチから３０セ
ンチの円盤１４２の上に、上半分が厚さ２０nmの金にコ
ートされた粒径100nmのデキストラン製の磁気ビーズが
一層吸着されている。円盤上の微粒子層は複数のリング
状領域１４３に分割されており、それぞれの領域内の磁
気ビーズは異なるレセプターにより修飾されていること
から、複数のターゲットリガンドを同時に検出すること
ができる。円盤１４２を毎分１から５０回転の速さで回
転させながら、試料チャンバ１４４内の試料を回転軸領
域から流し込む。試料中には表面にペプチドを表示した
複数種類のバクテリオファージが含まれており、表面の
ペプチドとレセプターが結合するとバクテリオファージ
は捕捉される。次に、円盤１４２の回転数を毎分１００
００回転に増速して、強度が平方ｃｍあたり1mJのエキ
シマ光１４４を１パルス照射してポリスチレン微粒子を
剥離する。照射領域は鏡１４５を移動することにより制
御する。剥離されたビーズは遠心力により弾き飛ばさ
れ、回収流路１４６に導かれる。流路の奥には電極１４
７が一対配置されており、電極１４７に2Vの電圧をかけ
ると、ビーズの電荷によりバクテリオファージをビーズ
と共に分離することができる。回収されたバクテリオフ
ァージを利用することにより、特異的結合能に優れたペ
プチドを大量生産できる。 （実施例６）本発明の利用形態の一実施例を図１５に示
す。容器１９１は複数のウエル１９２に分割されてお
り、それぞれのウエルには未精製生体試料１９３が含ま
れている。未精製生体試料１９３を次の工程により自動
的に精製する。ロボットにより制御されるピペット１９
４を用いて試料をウエルから吸引する。ピペットは精製
ブロック１９５に移動され、試料注入口１９６から微細
流路１９７に注入される。微細流路１９７の底には厚さ
20nmの金でコーティングされた粒径100nmのポリスチレ
ン微粒子１９８が形成されており、精製対象生体分子１
９９を選択的に結合する抗体２００により修飾されてい
る。ポンプブロック２０１が精製ブロック１９５とドッ
キングされ、ポンプ２０２の作用により未精製試料１９
３はポリスチレン微粒子１９８近傍に導入される。ポン
プ２０２の動作方向を定期的に反転することにより、未
精製試料１９３を行き来させることも可能である。抗体
２００により未精製試料１９３中の精製対象生体分子１
９９が捕捉されると、ポリスチレン微粒子１９８の光学
特性が変化する。光ファイバーバンドル２０３によるモ
ニターされる吸収スペクトルの吸収極大波長が長波長側
にシフトする。精製対象生体分子１９９の捕捉量が増え
るにしたがって、吸収極大波長のシフト量も増大する。
吸収極大波長が予め設定された波長２０４に達すると、
洗浄液が微細流路１９７に注入され、ポリスチレン微粒
子１９７が洗浄される、精製対象生体分子１９３以外の
不純物が取り除かれる。洗浄後、ポンプ２０２の動作が
停止し、ポンプブロック２０１が精製ブロック１９５か
ら分離される。次に微細流路１９７の下部から、強度が
平方ｃｍあたり1mJのYAGの二倍波２０５を照射する。レ
ーザ照射によりポリスチレン微粒子１９８が剥離され、
それに伴い吸収スペクトルの吸光度が減衰する。吸光度
が予め設定された値２０６を下回ると、ポリスチレン微
粒子１９８が全部剥離されたと判断し、レーザ照射を停
止する。次に精製ブロックの吸出し口２０７から電磁石
２０８を挿入し、表面磁束密度3000ガウスの磁場を発生
することにより、超磁性微粒子を含むポリスチレン微粒
子１９８を集める。磁場を発生した状態の電磁石２０８
を容器２０９のウエル２１０に移動させ、電磁石２０８
をoffにすることにより、ポリスチレン微粒子１９８を
放出させる。精製された生体分子が変性しないのに必要
最低限量の緩衝液２１０により精製、濃縮された状態で
保存する。
【００２７】
【発明の効果】本発明の構成により、生体分子等の試料
の回収を損失することなく、高効率で行うことができ
る。
の回収を損失することなく、高効率で行うことができ
る。
【図１】本発明の基本概念を示す図。
【図２】従来技術の装置構成および原理を示す図。
【図３】生体分子の吸着を金微粒子の光学特性によりモ
ニタする方法を示す図。
ニタする方法を示す図。
【図４】微粒子を基板から剥離する方法を示す図。
【図５】剥離された微粒子を回収する方法を示す図。
【図６】超音波照射により剥離された微粒子をフィルタ
ーにより回収する実施例を示す図。
ーにより回収する実施例を示す図。
【図７】機械的に剥離された微粒子を遠心分離により回
収する実施例を示す図。
収する実施例を示す図。
【図８】レーザ照射により剥離された微粒子を磁石によ
り回収する実施例を示す図。
り回収する実施例を示す図。
【図９】複数種のターゲット分子を回収する実施例を示
す図。
す図。
【図１０】円盤状の基板上に固相化された微粒子をレー
ザ照射により剥離し、遠心力により回収する方法を示す
図。
ザ照射により剥離し、遠心力により回収する方法を示す
図。
【図１１】従来技術の装置構成および原理を示す図。
【図１２】基板から剥離された微粒子の様子を示す図。
【図１３】剥離された微粒子の濃度測定方法を示す図。
【図１４】緩衝液を置換する方法を示す図。
【図１５】自動的に試料を精製、濃縮する装置を示す
図。
図。
【符号の説明】
１１：抗体、１２：微粒子、１３：基板、１４：生体分
子、１５：剥離された微粒子および生体分子、１６：回
収された微粒子および生体分子、２１：金コート、２
２：プリズム、２３：抗体、２４：微細流路、２５：生
体分子、２６：単色光、２７：分子吸着前のセンサグラ
ム、２８：分子吸着後のセンサグラム、２９：コンピュ
ータ、３０：ポンプ、３１：バルブ、３２：生体分子回
収容器、４１：金薄膜、４２：基板、４３：ポリスチレ
ン微粒子、４４：貴金属微粒子、４５：プローブ生体分
子、４６：被検体生体分子、４７：反射スペクトル、４
８：結合後の反射スペクトル、４９：吸着開始時、５
１：超音波、５２：パルスレーザの照射、５３：スクレ
ーパ、５４：粘着テープ、６１：フィルター、６２：遠
心分離器、６３：磁石、６４：電極、７１：ポリリジ
ン、７２：シリコン基板、７３：ポリスチレン微粒子、
７４：抗体、７５：抗原、７６：超音波照射、７７：フ
ィルター、７８：レーザ照射、７９：質量分析計、８
１：クロム薄膜、８２：金薄膜、８３：ガラス基板、８
４：アルカンチオール、８５：アビジン蛋白質、８６：
ビオチン分子、８７：ポリスチレン微粒子、８８：ビオ
チン化ＤＮＡ、８９：蛍光色素、９０：相補的配列を有
するＤＮＡ、９１：スクレーパ、９２：遠心分離、１０
１：ＰＭＭＡ製の微細流路、１０２：金薄膜、１０３：
デキストラン製の磁気ビーズ、１０４：成長因子レセプ
ター、１０５：成長因子、１０６：ファイバーバンド
ル、１０７：吸収極大波長、１０８：YAGの基本波もし
くはYAGの二倍波、１０９：微粒子剥離前の反射スペク
トル、１１０：微粒子剥離跡の反射スペクトル、１１
１：磁石、１２１：チップ、１２２：生体分子吸着部、
１２３：生体分子回収部、１２４：金薄膜、１２５：磁
気ビーズ、１２６：吸収スペクトル、１２７：レセプタ
ー、１２８：リガンド、１２９：領域A、１３０：領域
B、１３１：窒素レーザ、１３２：電磁石A、１３３：電
磁石B、１３４：電磁石C、１３５：電磁石D、１３６：
チューブ、ポンプ１３７、１４１：回転軸、１４２：円
盤、１４３：リング状領域、１４４：試料チャンバ、１
４５：鏡、１４６：回収流路、１４７：電極、１５１：
金薄膜、１５２：基板、１５３：高分子微粒子、１５
４：変化前の吸収スペクトル、１５５：変化後の吸収ス
ペクトル、１５６：抗体、１５７：抗原、１５８：吸収
極大波長の測定、１６１：貴金属誘電体コンポジット微
粒子の懸濁液、１６２：光源、１６３：照射光、１６
４：透過光、１６５：光検出器、１６６：散乱光、１６
７：蛍光、１６８：カットオフフィルター、１７１：超
磁性貴金属・誘電体コンポジット微粒子の懸濁液、１７
２：微細流路、１７３：電磁石、１７４：液体、１７
５：容器、１７６：超磁性貴金属・誘電体コンポジット
微粒子、１７７：電磁石、１７８：容器、１９１：容
器、１９２：ウエル、１９３：未精製生体試料、１９
４：ピペット、１９５：精製ブロック、１９６：試料注
入口、１９７：微細流路、１９８：ポリスチレン微粒
子、１９９：精製対象生体分子、２００：抗体、２０
１：ポンプブロック、２０２：ポンプ、２０３：光ファ
イバーバンドル、２０４：設定波長、２０５：YAGの二
倍波、２０６：設定吸光度、２０７：吸出し口、２０
８：電磁石、２０９：容器、２１０：緩衝液、２２０：
光源、２２１：ディテクター。
子、１５：剥離された微粒子および生体分子、１６：回
収された微粒子および生体分子、２１：金コート、２
２：プリズム、２３：抗体、２４：微細流路、２５：生
体分子、２６：単色光、２７：分子吸着前のセンサグラ
ム、２８：分子吸着後のセンサグラム、２９：コンピュ
ータ、３０：ポンプ、３１：バルブ、３２：生体分子回
収容器、４１：金薄膜、４２：基板、４３：ポリスチレ
ン微粒子、４４：貴金属微粒子、４５：プローブ生体分
子、４６：被検体生体分子、４７：反射スペクトル、４
８：結合後の反射スペクトル、４９：吸着開始時、５
１：超音波、５２：パルスレーザの照射、５３：スクレ
ーパ、５４：粘着テープ、６１：フィルター、６２：遠
心分離器、６３：磁石、６４：電極、７１：ポリリジ
ン、７２：シリコン基板、７３：ポリスチレン微粒子、
７４：抗体、７５：抗原、７６：超音波照射、７７：フ
ィルター、７８：レーザ照射、７９：質量分析計、８
１：クロム薄膜、８２：金薄膜、８３：ガラス基板、８
４：アルカンチオール、８５：アビジン蛋白質、８６：
ビオチン分子、８７：ポリスチレン微粒子、８８：ビオ
チン化ＤＮＡ、８９：蛍光色素、９０：相補的配列を有
するＤＮＡ、９１：スクレーパ、９２：遠心分離、１０
１：ＰＭＭＡ製の微細流路、１０２：金薄膜、１０３：
デキストラン製の磁気ビーズ、１０４：成長因子レセプ
ター、１０５：成長因子、１０６：ファイバーバンド
ル、１０７：吸収極大波長、１０８：YAGの基本波もし
くはYAGの二倍波、１０９：微粒子剥離前の反射スペク
トル、１１０：微粒子剥離跡の反射スペクトル、１１
１：磁石、１２１：チップ、１２２：生体分子吸着部、
１２３：生体分子回収部、１２４：金薄膜、１２５：磁
気ビーズ、１２６：吸収スペクトル、１２７：レセプタ
ー、１２８：リガンド、１２９：領域A、１３０：領域
B、１３１：窒素レーザ、１３２：電磁石A、１３３：電
磁石B、１３４：電磁石C、１３５：電磁石D、１３６：
チューブ、ポンプ１３７、１４１：回転軸、１４２：円
盤、１４３：リング状領域、１４４：試料チャンバ、１
４５：鏡、１４６：回収流路、１４７：電極、１５１：
金薄膜、１５２：基板、１５３：高分子微粒子、１５
４：変化前の吸収スペクトル、１５５：変化後の吸収ス
ペクトル、１５６：抗体、１５７：抗原、１５８：吸収
極大波長の測定、１６１：貴金属誘電体コンポジット微
粒子の懸濁液、１６２：光源、１６３：照射光、１６
４：透過光、１６５：光検出器、１６６：散乱光、１６
７：蛍光、１６８：カットオフフィルター、１７１：超
磁性貴金属・誘電体コンポジット微粒子の懸濁液、１７
２：微細流路、１７３：電磁石、１７４：液体、１７
５：容器、１７６：超磁性貴金属・誘電体コンポジット
微粒子、１７７：電磁石、１７８：容器、１９１：容
器、１９２：ウエル、１９３：未精製生体試料、１９
４：ピペット、１９５：精製ブロック、１９６：試料注
入口、１９７：微細流路、１９８：ポリスチレン微粒
子、１９９：精製対象生体分子、２００：抗体、２０
１：ポンプブロック、２０２：ポンプ、２０３：光ファ
イバーバンドル、２０４：設定波長、２０５：YAGの二
倍波、２０６：設定吸光度、２０７：吸出し口、２０
８：電磁石、２０９：容器、２１０：緩衝液、２２０：
光源、２２１：ディテクター。
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フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G059 AA05 BB06 BB12 DD13 EE01
EE02 EE07 EE12 FF12 HH01
HH02 JJ02 JJ17 KK01
4B024 AA11 AA19 AA20 CA01 CA09
CA11 HA12 HA20
4B029 AA09 AA23 AA27 BB20 CC01
CC02 CC04 CC13 HA09 HA10
4D017 AA09 AA20 BA07 CA13 CB01
Claims (15)
- 【請求項１】基板上に設けられた、プローブが形成され
た微粒子に、被検体である生体分子を含む試料を接触さ
せ、前記プローブに前記生体分子を吸着させる工程と、 前記生体分子が吸着した前記プローブが形成された前記
微粒子を、前記基板から剥離する工程と、 前記生体分子を回収する工程とを、有することを特徴と
する生体分子回収方法。 - 【請求項２】前記微粒子は、貴金属誘電体コンポジット
微粒子であることを特徴とする請求項１記載の生体分子
回収方法。 - 【請求項３】更に、前記吸着を光学的に確認する工程
を、有することを特徴とする請求項１記載の生体分子回
収方法。 - 【請求項４】前記光学的に確認する工程は、前記微粒子
に照射した光の反射光についての吸収極大波長の変化を
確認する工程であることを特徴とする請求項３記載の生
体分子回収方法。 - 【請求項５】前記微粒子を前記基板から剥離する工程
は、超音波を前記基板に照射して外す工程であることを
特徴とする請求項１記載の生体分子回収方法。 - 【請求項６】前記微粒子を前記基板から剥離する工程
は、パルス状のレーザ光を前記基板に照射して外す工程
であることを特徴とする請求項１記載の生体分子回収方
法。 - 【請求項７】前記微粒子を前記基板から剥離する工程
は、スクレーパまたは粘着テープを用いて、外す工程で
あることを特徴とする請求項１記載の生体分子回収方
法。 - 【請求項８】前記生体分子を回収する工程は、剥離した
前記微粒子を遠心分離することによって回収する工程で
あることを特徴とする請求項１記載の生体分子回収方
法。 - 【請求項９】前記生体分子を回収する工程は、剥離した
前記微粒子を、フィルターを用いて回収する工程である
ことを特徴とする請求項１記載の生体分子回収方法。 - 【請求項１０】前記生体分子を回収する工程は、前記微
粒子に予め超常磁性体が含まれており、剥離した前記微
粒子を磁石で集めることにより回収する工程であること
を特徴とする請求項１記載の生体分子回収方法。 - 【請求項１１】前記生体分子を回収する工程は、前記微
粒子に予め電荷を持たせ、剥離した前記微粒子を静電的
に回収する工程であることを特徴とする請求項１記載の
生体分子回収方法。 - 【請求項１２】基板上に設けられた、プローブが形成さ
れた微粒子に、被検体である生体分子を含む試料を接触
させ、前記プローブに前記生体分子を吸着させる工程
と、 前記生体分子が吸着した前記プローブが形成された前記
微粒子を、前記基板から剥離する工程と、 前記生体分子を回収する工程と、 前記生体分子の回収率を測定する工程とを、有すること
を特徴とする生体分子回収方法。 - 【請求項１３】前記生体分子の回収率を測定する工程
は、前記微粒子の光吸収、光散乱のいずれかを測定する
工程であることを特徴とする請求項１２記載の生体分子
回収方法。 - 【請求項１４】前記生体分子の回収率を測定する工程
は、前記微粒子は予め蛍光色素を含み、前記蛍光色素の
蛍光信号強度を測定する工程であることを特徴とする請
求項１２記載の生体分子回収方法。 - 【請求項１５】プローブが形成された微粒子が形成され
た基板と、 前記プローブに吸着する生体分子を含む試料を導入する
導入口と、 前記吸着を計測する計測器と、 前記微粒子を前記基板から剥離する剥離部と、 前記微粒子を回収する回収部とを有することを特徴とす
る生体分子回収装置。
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