JP2003508730A - Biosensor using charge neutral conjugated polymer - Google Patents

Biosensor using charge neutral conjugated polymer

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JP2003508730A JP2001503529A JP2001503529A JP2003508730A JP 2003508730 A JP2003508730 A JP 2003508730A JP 2001503529 A JP2001503529 A JP 2001503529A JP 2001503529 A JP2001503529 A JP 2001503529A JP 2003508730 A JP2003508730 A JP 2003508730A
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neutral conjugated
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シ・ソン
ビ−エン・チョーン
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、バイオ分子プローブを結合するための官能基を有する電荷中性共役ポリマーまたはコポリマー、ならびに、バイオ分子プローブが共有結合したこのようなポリマーと電気的に接触している電極および電極配列を包含する。本発明は、この共役ポリマー被覆した電極を利用するバイオセンサーであって、バイオ分子プローブへの結合をACインピーダンスなどの電気的手段によって検出するバイオセンサーを包含する。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a charge-neutral conjugated polymer or copolymer having a functional group for binding a biomolecular probe, as well as a biomolecular probe in electrical contact with such a polymer covalently bound. Electrodes and electrode arrangements. The present invention includes a biosensor using the electrode coated with the conjugated polymer, wherein the biosensor detects binding to a biomolecular probe by electric means such as AC impedance.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 (技術分野) 本出願は、暫定出願No.60/138,437(1999年6月10日出願)の
優先権を主張するものである。 本発明は、DNAなどの生物学的物質の分析を行うための、チップ上の検出電
極配列の分野に関する。
TECHNICAL FIELD This application claims the priority of provisional application No. 60 / 138,437 (filed June 10, 1999). The present invention relates to the field of detector electrode arrays on a chip for performing analysis of biological substances such as DNA.

【0002】 (背景技術) バイオ分子を検出するためのデバイスは、通常、プローブ分子を結合または捕
捉するための支持マトリックスからなり、検出プローブがこの支持マトリックス
に配置される。相補性のバイオ分子標的(または分析物)に曝露したときに、この
バイオ検出デバイスは、放射活性、光学的または電気的シグナルの検出可能な変
化を生じ、特定のバイオ分子標的の存在を裏付ける。通常、検出すべきバイオ分
子標的を、検出手段がオートラジオグラフィー、蛍光顕微鏡または電気的手段の
いずれであるかに依存して、32P、蛍光染料またはレドックスなどのマーカー(
またはレポーター)でラベルすることが必要である。
BACKGROUND ART Devices for detecting biomolecules usually consist of a support matrix for binding or capturing probe molecules, on which the detection probes are arranged. When exposed to complementary biomolecular targets (or analytes), the biodetection device produces a detectable change in radioactive, optical or electrical signal, confirming the presence of the particular biomolecular target. Usually, the biomolecular target to be detected is labeled with a marker such as 32 P, fluorescent dye or redox (depending on whether the detection means is autoradiography, fluorescence microscopy or electrical means).
Or reporter).

【0003】 別のバイオ検出デバイスは、第2のレポーター分子を含む。この第2のレポー
ター分子は、プローブ分子がその相補性のバイオ分子標的と相互作用した後に導
入される。プローブ分子と同様に、この第2のレポーター分子も、標的への結合
または複合体の形成のいずれかによって、バイオ分子標的と相互作用する。
Another biodetection device includes a second reporter molecule. This second reporter molecule is introduced after the probe molecule interacts with its complementary biomolecular target. Like the probe molecule, this second reporter molecule also interacts with the biomolecular target, either by binding to the target or by forming a complex.

【0004】 Lavacheら[Analytical Biochemistry 258, 188-194 (1998)]は、位置指定(ア
ドレス)できるミクロ電極のマトリックスを有するシリコンチップ上に構築した
オリゴヌクレオチドの配列を記載している。各電極は、ポリピロールコポリマー
で被覆されており、ここで、コポリマー中のピロールの一部は、ピロールに結合
したオリゴヌクレオチドを有している。このポリマーは、電気化学的な方法によ
って調製される。このコポリマーを、ミクロ電極に被覆する。蛍光マーカー基を
含有するようにPCR増幅された試験試料DNAへの、電極上のプローブDNA
のハイブリダイゼーションによって、C型肝炎の遺伝子型が検出された。
Lavache et al [Analytical Biochemistry 258 , 188-194 (1998)] describe a sequence of oligonucleotides constructed on a silicon chip with a matrix of addressable microelectrodes. Each electrode is coated with a polypyrrole copolymer, where some of the pyrrole in the copolymer has the oligonucleotide bound to the pyrrole. This polymer is prepared by an electrochemical method. The copolymer is coated on the microelectrode. Probe DNA on electrode to test sample DNA PCR amplified to contain fluorescent marker groups
The genotype of hepatitis C was detected by the hybridization of H.

【0005】 国際特許出願公開WO95/29199は、生物学的分子(例えば、DNAま
たはポリペプチド)と結合するように官能基が設計された官能化ポリピロールコ
ポリマーを記載している。
International Patent Application Publication WO 95/29199 describes functionalized polypyrrole copolymers whose functional groups are designed to bind biological molecules such as DNA or polypeptides.

【0006】 Cis Bio Internationalに譲渡された米国特許No.5,837,859は、核酸
合成、配列決定およびハイブリダイゼーションに有用な導電性のピロール/ヌク
レオチド/誘導化/ピロールコポリマーの製造を記載している。このコポリマー
は、電気化学的に製造され、DNA分析のためのミクロ電極に被覆される。
US Pat. No. 5,837,859 assigned to Cis Bio International describes the preparation of electrically conductive pyrrole / nucleotide / derivatized / pyrrole copolymers useful in nucleic acid synthesis, sequencing and hybridization. There is. This copolymer is produced electrochemically and coated onto microelectrodes for DNA analysis.

【0007】 米国特許No.5,202,261は、導電性センサーおよび診断検定におけるそ
の使用を記載している。
US Pat. No. 5,202,261 describes conductivity sensors and their use in diagnostic assays.

【0008】 米国特許No.5,403,451は、周期的な交流電圧と組合せてポリマーを用
いる標的分析物の検出を記載している。
US Pat. No. 5,403,451 describes the detection of target analytes using polymers in combination with a periodic alternating voltage.

【0009】 典型的な従来技術において、標的DNAは、マーカー(またはレポーター)、例
えば32P、蛍光染料またはレドックスでラベルされるのが普通である。ラベルし
た標的を、導電性のポリマーまたはコポリマー上の相補性プローブに曝露したと
きに、放射活性シグナル、蛍光シグナルまたは電気的シグナルが検出される。通
常は、放射活性ラベル化に必要な厳格な実験条件のゆえに、蛍光またはレドック
スによるラベル化が好ましい。しかし、導電性ポリマーまたはコポリマーの周辺
における蛍光染料は、シグナルの失活の対象となる。他方において、導電性ポリ
マーまたはコポリマーは、レドックスラベルされた標的の検出に用いたときに、
大きなバックグラウンドノイズの原因となる。
In typical prior art, the target DNA is usually labeled with a marker (or reporter), eg 32 P, fluorescent dye or redox. A radioactive, fluorescent or electrical signal is detected when the labeled target is exposed to a complementary probe on a conducting polymer or copolymer. Fluorescence or redox labeling is usually preferred because of the stringent experimental conditions required for radioactive labeling. However, fluorescent dyes around conductive polymers or copolymers are subject to signal quenching. On the other hand, conductive polymers or copolymers, when used for the detection of redox labeled targets,
It causes a large background noise.

【0010】 (発明の開示) 本発明の目的は、バイオ分子検出のためにプローブ結合または捕捉のための支
持マトリックスとして、およびこのような検出を行うためのバイオ検出デバイス
として使用したときに、導電性ポリマーに由来するシグナルの失活を排除するこ
とである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a conductive matrix when used as a support matrix for probe binding or capture for biomolecule detection and as a biodetection device for performing such detection. The elimination of inactivation of the signal derived from the functional polymer.

【0011】 本発明の別の目的は、バイオ分子検出のためにプローブ結合または捕捉のため
の支持マトリックスとして使用したときに、導電性ポリマーに由来する検出ノイ
ズを軽減することである。
Another object of the invention is to reduce detection noise from conductive polymers when used as a support matrix for probe binding or capture for biomolecule detection.

【0012】 本発明のさらに別の目的は、バイオ分子検出のための単純化された方法および
このような検出を行うためのバイオ検出デバイスを提供することである。
Yet another object of the invention is to provide a simplified method for biomolecule detection and a biodetection device for performing such detection.

【0013】 本発明は、電極上の中和共役ポリマーまたはコポリマーの助けを借りて、DN
A、RNAおよびポリペプチドなどの生物学的分子(バイオ分子)を検出する方法
に関する。従来技術と比較すると、本発明は、バイオ分子検出デバイスにおける
バイオ分子プローブの結合または捕捉のための支持マトリックスとして、導電性
状態の代りに中性状態で官能化ポリマーまたはコポリマーを使用する。
The present invention uses DN with the aid of a neutralized conjugated polymer or copolymer on the electrode.
It relates to a method for detecting biological molecules (biomolecules) such as A, RNA and polypeptides. Compared to the prior art, the present invention uses a functionalized polymer or copolymer in the neutral state instead of the conductive state as a support matrix for binding or capturing biomolecular probes in biomolecular detection devices.

【0014】 本発明の1つの態様においては、芳香族モノマーおよび官能化した芳香族モノ
マーを電気化学的に重合させ、電極表面に被覆して、官能化ポリマーまたはコポ
リマーを生成させる。この被覆した共役ポリマーまたはコポリマーは、荷電した
導電性の状態にある。本発明においては、この荷電した官能化ポリマーまたはコ
ポリマーを、電気化学的に中性状態まで還元して、(電荷中性共役ポリマー)を生
成させ、次いで、これを任意のバイオ分子検出において使用する。
In one aspect of the invention, aromatic monomers and functionalized aromatic monomers are electrochemically polymerized and coated on the electrode surface to produce a functionalized polymer or copolymer. The coated conjugated polymer or copolymer is in a charged, electrically conductive state. In the present invention, this charged functionalized polymer or copolymer is electrochemically reduced to a neutral state to produce a (charge neutral conjugated polymer), which is then used in any biomolecule detection. .

【0015】 電荷中性の官能化ポリマーまたはコポリマーは、バイオ分子の電気的検出にお
いて使用したときに、低い電気的バックグラウンドを有する。また、これは、バ
イオ分子の蛍光検出において使用したときに、蛍光シグナルを失活させることが
ない。両方の場合において、得られるデバイスは、大きく改善されたシグナル/
ノイズ比を有しており、従って、バイオ分子検出の感度を高める。
Charge neutral functionalized polymers or copolymers have a low electrical background when used in the electrical detection of biomolecules. Also, it does not quench the fluorescent signal when used in fluorescent detection of biomolecules. In both cases, the resulting device has a significantly improved signal /
It has a noise ratio, thus increasing the sensitivity of biomolecule detection.

【0016】 即ち、本発明は、ポリマーにバイオ分子プローブを結合させるための官能基を
有する電荷中性共役ポリマーを包含する。本発明は、このようなポリマーと電気
的に通じている電極、このような電極の配列を包含する。本発明は、バイオ分子
プローブが、電極上の電荷中性共役ポリマーの官能基に共有結合しており、検出
すべきバイオ分子の結合を、電気的検出手段(例えばACインピーダンス)によっ
て測定するバイオセンサーを包含する。
That is, the present invention includes a charge-neutral conjugated polymer having a functional group for attaching a biomolecular probe to the polymer. The present invention includes electrodes in electrical communication with such polymers, arrays of such electrodes. The present invention provides a biosensor in which a biomolecule probe is covalently bound to a functional group of a charge-neutral conjugated polymer on an electrode, and the binding of a biomolecule to be detected is measured by an electrical detection means (for example, AC impedance). Includes.

【0017】 (発明を実施するための最良の形態) 本発明は、電極上の電荷中性共役ポリマーの助けを借りて、生物学的分子を検
出する方法に関する。電荷中性共役ポリマーとは、その骨格にゼロ電荷(負また
は正)を持ち、なお、その骨格に非局在化pi電子を有するポリマーであること
を意味する。共役ポリマーは、その骨格が単および二重の化学結合の規則的変化
を伴うことを特徴とする。共役ポリマーの例には、ポリピロール、ポリフェニレ
ン、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリア
ニリン、ポリカルバゾール、ポリ(フェニレンビニレン)が含まれる。より具体的
には、本発明は、プローブ分子を結合しうる1またはそれ以上の官能基を含有す
る電荷中性共役ポリマーを包含する。この電荷中性共役ポリマーを、当分野で既
知の芳香族モノマーおよび官能化モノマーの電気化学的共重合によって電極表面
に被覆する。被覆したときの共役ポリマーまたはコポリマーは導電性であり、通
常はその荷電した状態にあり、その電荷は重合溶液からの対イオンによってバラ
ンスが取られている。この荷電した状態は、蛍光検出の場合におけるように、す
ぐ近くの蛍光マーカーにとってシグナル失活の原因となる。また、これは電気的
検出にとってノイズの原因となる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention relates to a method of detecting biological molecules with the aid of charge-neutral conjugated polymers on electrodes. A charge-neutral conjugated polymer means a polymer that has zero charge (negative or positive) in its backbone and still has delocalized pi electrons in its backbone. Conjugated polymers are characterized in that their backbone is accompanied by regular changes in single and double chemical bonds. Examples of conjugated polymers include polypyrrole, polyphenylene, polyacetylene, polydiacetylene, polythiophene, polyfuran, polyaniline, polycarbazole, poly (phenylene vinylene). More specifically, the invention includes charge-neutral conjugated polymers containing one or more functional groups capable of binding probe molecules. The charge-neutral conjugated polymer is coated on the electrode surface by electrochemical copolymerization of aromatic and functionalized monomers known in the art. When coated, the conjugated polymer or copolymer is electrically conductive, usually in its charged state, its charge being balanced by counterions from the polymerization solution. This charged state causes signal deactivation for nearby fluorescent markers, as in the case of fluorescence detection. It also causes noise for electrical detection.

【0018】 これらの潜在的な問題を克服するために、本発明において使用する電極に被覆
されたポリマーまたはコポリマーを、表面電極に初めに被覆した後に、逆バイア
スライト(reverse biasing right)によって、被覆したときの荷電状態からその
電荷中性状態に還元する。中性状態にあるポリマーまたはコポリマーは、絶縁体
または半導体であり、これらは、蛍光検出においてすぐ近くの蛍光マーカーの蛍
光を失活せず、また、バイオ分子標的の電気的検出において限定されたバックグ
ラウンドノイズだけを生じる。
In order to overcome these potential problems, the electrode-coated polymer or copolymer used in the present invention is first coated on the surface electrode and then coated by reverse biasing right. The charge state at that time is reduced to the charge neutral state. Polymers or copolymers in the neutral state are insulators or semiconductors, which do not quench the fluorescence of fluorescent markers in their immediate vicinity in fluorescent detection and also have limited background in electrical detection of biomolecular targets. Generates only ground noise.

【0019】 本発明において使用する官能基には、限定はされないが、アミン、ヒドラジン
、エステル、アミド、カルボキシレート、ハライド、ヒドロキシル、ビニル、ビ
ニルカルボキシレート、チオール、ホスフェート、ケイ素含有有機化合物、およ
びこれらの誘導体が含まれる。官能基を用いて、バイオ分子プローブ(例えば、
DNA、RNA、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、抗体、抗原およびホル
モン)を、電極上のポリマーまたはコポリマーに結合させる。例えば、標的DN
Aに部分的相補性であるオリゴヌクレオチドを、アミン官能基を介して中性ポリ
ピロールコポリマーに共有結合させる。
Functional groups used in the present invention include, but are not limited to, amines, hydrazines, esters, amides, carboxylates, halides, hydroxyls, vinyls, vinyl carboxylates, thiols, phosphates, silicon-containing organic compounds, and these. And derivatives thereof are included. Using functional groups, biomolecular probes (e.g.,
DNA, RNA, peptides, polypeptides, proteins, antibodies, antigens and hormones) are attached to polymers or copolymers on electrodes. For example, the target DN
An oligonucleotide that is partially complementary to A is covalently attached to the neutral polypyrrole copolymer via the amine functionality.

【0020】 本発明において使用する電極は、次の物質の少なくとも1つから調製される:
金属、例えば金、銀、白金、銅および合金;導電性金属酸化物、例えば酸化イン
ジウム、酸化インジウム-スズ、酸化亜鉛;他の導電性物質、例えばカーボンブ
ラック、導電性エポキシおよびこれらの組合せ。
The electrodes used in the present invention are prepared from at least one of the following materials:
Metals such as gold, silver, platinum, copper and alloys; conductive metal oxides such as indium oxide, indium oxide-tin, zinc oxide; other conductive materials such as carbon black, conductive epoxies and combinations thereof.

【0021】 この態様における好ましい検出方法は、電気的または電気化学的方法である。
標的分子に曝露した後、バイオセンサーは、電気シグナルの変化を検出し、読取
り手段(例えば、ディスプレイ、プリントアウト)によって変化を記録する。電気
的および/または電気化学的方法は、限定はされないが、ACインピーダンス、
周期的(cyclic)ボルタンメトリー(CV)、パルスボルタンメトリー、矩形波ボル
タンメトリー、ACボルタンメトリー(ACV)、流体力学変調ボルタンメトリー
、電位ステップ法、電位差測定、電流測定、電流ステップ法、およびこれらの組
合せから選択することができる。
The preferred detection method in this embodiment is an electrical or electrochemical method.
After exposure to the target molecule, the biosensor detects changes in the electrical signal and records the changes by means of reading (eg, display, printout). Electrical and / or electrochemical methods include, but are not limited to, AC impedance,
Select from cyclic voltammetry (CV), pulse voltammetry, square wave voltammetry, AC voltammetry (ACV), hydrodynamic modulation voltammetry, potential step method, potentiometric measurement, amperometric measurement, current step method, and combinations thereof. You can

【0022】 標的のラベル化を必要とせずに、バイオ分子標的を検出するのがより有利であ
る。本発明は、標的のラベル化を必要とせずに、バイオ分子標的を検出するため
の高感度の方法を提供する。
It is more advantageous to detect biomolecular targets without the need for target labeling. The present invention provides a sensitive method for detecting biomolecular targets without the need for target labeling.

【0023】 ある種のバイオ分子は、電気的に活性であり、これらのバイオ分子を介して電
荷を通すことにより検出を行うときに、望ましくないバックグラウンドノイズを
生じることがある。例えば、グアニンおよびアデニンは、それぞれ約0.75V
および1.05Vで酸化することができる[Analtica Chimica Acta 319 (1996) 3
47-352]。従って、ラベルのないバイオ分子検出のために、インピーダンス法を
使用するのがより望ましい。
Certain biomolecules are electrically active and can give rise to unwanted background noise when detection is performed by passing a charge through these biomolecules. For example, guanine and adenine are about 0.75V each
And can oxidize at 1.05 V [Analtica Chimica Acta 319 (1996) 3
47-352]. Therefore, it is more desirable to use the impedance method for label-free biomolecule detection.

【0024】 本発明は、試験試料中の分析物を測定するための方法であって、以下の工程を
含んでなる方法を包含する: (a)支持電解質を用いて正バイアスにより溶液において、芳香族モノマーおよ
び官能基を有するモノマーを電気化学的に重合させることにより、電極上にポリ
マーまたはコポリマーの皮膜を被覆し; (b)この電極に逆バイアスをかけることにより、重合したポリマーを中和し; (c)官能性モノマーを介して中性コポリマーにバイオ分子プローブを共有結合
させ; (d)この電極を、電解質を含む試験試料と接触させ;そして (e)分析物が中性ポリマーまたはコポリマー上のバイオ分子プローブに結合し
たときに、電気的および/または電気化学的方法により、電極の電気的または電
気化学的性質の変化を測定する。
The present invention includes a method for measuring an analyte in a test sample, the method comprising the steps of: (a) aromatizing a solution in positive bias with a supporting electrolyte in solution. A polymer or copolymer coating is deposited on the electrode by electrochemically polymerizing a group monomer and a monomer having a functional group; (b) reverse biasing the electrode to neutralize the polymerized polymer. (C) covalently attaching the biomolecular probe to the neutral copolymer via the functional monomer; (d) contacting the electrode with a test sample containing an electrolyte; and (e) the analyte being a neutral polymer or copolymer. Changes in the electrical or electrochemical properties of the electrode are measured by electrical and / or electrochemical methods when bound to the above biomolecular probe.

【0025】 本バイオセンサーは、複数のバイオ分子標的を検出するための異なる検出プロ
ーブを有する電荷中性共役ポリマーのマトリックスと電気的に接触している電極
の配列を含むことができる。また、スクリーニングに応用するために、数千の検
出プローブで被覆された、縦横の位置指定できる電極を有する高密度のバイオセ
ンサーを組立てることも本発明の範囲内である。高密度配列の場合には、ロボッ
ト手段を用いて各電極に種々のバイオ分子プローブを配置するのがより実際的で
ある。
The biosensor can include an array of electrodes in electrical contact with a matrix of charge-neutral conjugated polymers with different detection probes for detecting multiple biomolecular targets. It is also within the scope of the invention to assemble a high density biosensor with longitudinally and laterally positionable electrodes coated with thousands of detection probes for screening applications. In the case of high density arrays, it is more practical to use robotic means to place various biomolecular probes on each electrode.

【0026】 本発明を、ACインピーダンス検出法と組合せて使用する中性ポリピロール共
役ポリマー電極配列によって説明する。このような配列を作成するための方法を
、図1に模式的に示す。チップ10を、シリコン支持体11上にミクロ電気工学
法によって調製する。プローブ配列15および電極16を、金または白金などの
不活性金属から調製する。ポリピロール12(DNA結合基13を有する)を、0
.1M ピロール+5μM 3-アセテートN-ヒドロキシスクシンイミドピロール
+0.1M LiClO4/アセトニトリル(0/5%水)中で、プローブ配列14
に電気化学的に被覆する。次いで、ポリピロール皮膜を、電気化学的に中和して 17 にする。ナノ流体分配手段を用いて、各プローブを、異なるオリゴヌクレオ
チド18ODN1およびODN2と連続的に結合させることができる。標的OD
N2溶液19中でプローブ配列をハイブリダイズさせた後、ACインピーダンス
分析機20を用いて、特異的なDNA配列21についてインピーダンス変化を検
出する。
[0026]   Neutral polypyrrole using the present invention in combination with an AC impedance detection method
A description will be given by using a polymer electrode array. How to create an array like this
, Schematically shown in FIG. Tip10The silicon support11Micro electrical engineering on
Prepare by the method. Probe sequence15And electrodes16Such as gold or platinum
Prepare from an inert metal. Polypyrrole12(DNA binding groupThirteen0)
.1M pyrrole + 5 μM 3-acetate N-hydroxysuccinimide pyrrole
+ 0.1M LiClOFour/ Probe sequence in acetonitrile (0/5% water)14Up
Electrochemically coated. Then, the polypyrrole film is electrochemically neutralized 17 To Using a nanofluidic partitioning means, each probe is labeled with a different oligonucleoside.
Chid18It can be bound to ODN1 and ODN2 sequentially. Target OD
N2 solution19After hybridizing the probe sequences in
Analyzer20Using a specific DNA sequence21For impedance changes
Put out.

【0027】 上記態様の変更として、バイオ分子プローブを芳香族官能性モノマーに結合さ
せることもでき、次いで、これを芳香族モノマーと電気化学的に重合させて共役
ポリマーを得ることもできる。
As a modification of the above aspect, the biomolecule probe can also be attached to an aromatic functional monomer, which can then be electrochemically polymerized with the aromatic monomer to yield a conjugated polymer.

【0028】 (実施例) 共役コポリマーとしてポリピロールを用い、検出標的としてDNAを用いる以
下の実施例によって、本発明をさらに詳しく説明する。これら実施例は、本発明
の特定の態様を説明することを意図するものであり、その思想または範囲におい
て本発明を限定するものではない。
EXAMPLES The invention is illustrated in more detail by the following examples, which use polypyrrole as the conjugated copolymer and DNA as the detection target. These examples are intended to illustrate particular embodiments of the invention and are not intended to limit the invention in its spirit or scope.

【0029】 実施例1 本発明を説明するために、直径2mmの白金電極を、ポリピロールの電気化学
的被覆のために使用した。電極表面を、0.3および0.005μmのガンマアル
ミナ粉末(CH Instruments, Inc.)によって順次磨き、次いで脱イオン水で洗浄し
た。磨いた後に、電極を、1M HSSO4中に20分間浸漬し、次いで、DI水
によって激しく洗浄した。CH660電位差調節器を、ポリピロール被覆に使用
した。白金線およびAg/AgClを、それぞれ対電極および参照電極として使用
した。0.1M ピロール+5μM 3-アセテートN-ヒドロキシスクシンイミド
ピロール+0.1M LiClO4/アセトニトリル(0.5%水)を含有する溶液を、
電解液として調製した。周期的ボルタンメトリー(CV)を、電気化学的被覆に使
用した。CVの電位差範囲は、第1サイクルについては0.2〜1.3V vs Ag
/AgClであり、次いで、他の5サイクルについては−0.1〜1.0 vs Ag/
AgClに変化させた。ピロールの電気化学的酸化は、図2に示すようにポリピロ
ールを与えた。
Example 1 To illustrate the present invention, a 2 mm diameter platinum electrode was used for the electrochemical coating of polypyrrole. The electrode surface was sequentially polished with 0.3 and 0.005 μm gamma alumina powder (CH Instruments, Inc.) and then washed with deionized water. After polishing, the electrodes were immersed in 1M H S SO 4 for 20 minutes and then washed vigorously with DI water. A CH660 potentiometer was used for polypyrrole coating. Platinum wire and Ag / AgCl were used as counter and reference electrodes, respectively. A solution containing 0.1M pyrrole + 5 μM 3-acetate N-hydroxysuccinimide pyrrole + 0.1M LiClO 4 / acetonitrile (0.5% water) was added to
It was prepared as an electrolytic solution. Cyclic voltammetry (CV) was used for electrochemical coating. The potential difference range of CV is 0.2 to 1.3 V vs Ag for the first cycle.
/ AgCl, then -0.1 to 1.0 vs Ag / for the other 5 cycles.
Change to AgCl. Electrochemical oxidation of pyrrole gave polypyrrole as shown in FIG.

【0030】 電気化学的被覆の全工程において、電極を窒素ガスによってパージした。結合
性官能基を有する被覆ポリピロール皮膜は、均一であり、その色は青色であった
。このポリピロール皮膜は、酸化された形態(荷電した導電性の状態)にある。中
和されたポリピロールを調製するために、電極を、再び電解液中に入れ、−0.
2〜0.3 vs Ag/AgClの電位差範囲(この範囲は、この電気化学系に対して
は還元領域である)にわたりサイクルにかけた。ポリピロール皮膜の中和を、図
3に示す。中和ポリピロール皮膜で被覆された電極を、プローブオリゴヌクレオ
チド結合のために激しく洗浄した。
The electrodes were purged with nitrogen gas during all steps of the electrochemical coating. The coated polypyrrole coating with associative functional groups was uniform and its color was blue. This polypyrrole film is in an oxidized form (charged and conductive state). To prepare the neutralized polypyrrole, the electrode was placed back into the electrolyte and -0.
It was cycled over a potentiometric range of 2-0.3 vs Ag / AgCl, which range is the reduction region for this electrochemical system. Neutralization of the polypyrrole coating is shown in FIG. Electrodes coated with a neutralized polypyrrole film were washed vigorously for probe oligonucleotide binding.

【0031】 次に、室温で16時間の、pH=8.0の10%リン酸緩衝液を含有するジメ
チルホルムアミド中での、脱離N-ヒドロキシスクシンイミド基の直接置換によ
って、5'-アミノ置換オリゴヌクレオチドを中性ポリピロール皮膜上に結合させ
た。5'-ホスホリル化された位置に末端アミノ基を有するオリゴヌクレオチド:
CCC TCA AGC AGAを使用した。比較のために、酸化されたポリピロ
ール皮膜を、上記と同じ操作により、オリゴヌクレオチドで修飾した。
5′-amino substitution was then carried out by direct displacement of the leaving N-hydroxysuccinimide group in dimethylformamide containing 10% phosphate buffer pH = 8.0 for 16 hours at room temperature. The oligonucleotide was attached onto the neutral polypyrrole film. Oligonucleotides with a terminal amino group at the 5'-phosphorylated position:
CCC TCA AGC AGA was used. For comparison, the oxidized polypyrrole film was modified with oligonucleotides by the same procedure as above.

【0032】 DNA結合およびDNA未結合の、酸化および中和ポリピロール被覆された電
極を、Solartro 1260インピーダンス分析機により、脱イオン水中で試験した。
面積が10cm2の白金シートを、対電極として使用した。500mVのバイア
スを用いる周波数掃引(スイープ)法を、100mHz〜1MHzの周波数範囲に
わたって行った。二重層キャパシタンスは電極表面の面積に比例するので、対電
極表面のキャパシタンスCcとプローブ電極のキャパシタンスCpの関係は、Cc
>>Cpとなる。従って、この検出系の全キャパシタンスをCtとすると、Ct=
1(1/Cp+1/Cc)=Cp Cc/(Cp+Cc)=Cpとなる。さらに、円盤形状のウ
ルトラミクロ電極の溶液抵抗は、次のように表すことができる:Ru=1/(4k
r)(1)[ここで、rは電極の半径または側部長さであり、kは溶液の導電度であ
る]。小さいプローブに起因するRuは、対電極よりも非常に大きい。ACインピ
ーダンスから得られる結果は、プローブに由来する変化を表すことができる。こ
れは、プローブの表面積が対電極の表面積よりも非常に小さいためである。
DNA-bound and non-DNA-bound, oxidized and neutralized polypyrrole coated electrodes were tested in deionized water on a Solartro 1260 impedance analyzer.
A platinum sheet with an area of 10 cm 2 was used as the counter electrode. A frequency sweep method using a bias of 500 mV was performed over the frequency range of 100 mHz to 1 MHz. Since the double-layer capacitance is proportional to the area of the electrode surface, the relationship between the capacitance Cc of the counter electrode surface and the capacitance Cp of the probe electrode is Cc.
>> Cp. Therefore, if the total capacitance of this detection system is Ct, then Ct =
1 (1 / Cp + 1 / Cc) = Cp Cc / (Cp + Cc) = Cp. Furthermore, the solution resistance of a disc-shaped ultramicroelectrode can be expressed as: Ru = 1 / (4k
r) (1) [where r is the radius or side length of the electrode and k is the conductivity of the solution]. Ru due to the small probe is much larger than the counter electrode. The results obtained from the AC impedance can be representative of changes originating from the probe. This is because the surface area of the probe is much smaller than the surface area of the counter electrode.

【0033】 実験の結果を、図4、図5および図6に示す。図4は、電極表面 vs 周波数の
キャパシタンス変化を示すものであり、オリゴヌクレオチド結合を有する酸化ポ
リピロールに基づく電極表面が、低周波数範囲において、オリゴヌクレオチド結
合を有さない表面よりも大きいキャパシタンス応答を有することを示している。
しかし、シグナル/ノイズの比は大きくない。図5は、オリゴヌクレオチド結合
を有する中和ポリピロールに基づく電極表面のキャパシタンスが、オリゴヌクレ
オチド結合を有さない表面のキャパシタンスよりも有意に大きいことを示す。図
6は、オリゴヌクレオチド結合を有する中和ポリピロールに基づく電極表面にお
けるキャパシタンスが、酸化ポリピロールに基づく表面のキャパシタンスよりも
、約4倍大きいことを示す。
The results of the experiment are shown in FIGS. 4, 5 and 6. FIG. 4 shows the capacitance change vs. electrode surface vs. frequency, where an electrode surface based on oxidized polypyrrole with oligonucleotide binding has a greater capacitance response in the low frequency range than a surface without oligonucleotide binding. It is shown that.
However, the signal / noise ratio is not large. Figure 5 shows that the capacitance of the electrode surface based on neutralized polypyrrole with oligonucleotide binding is significantly higher than the capacitance of the surface without oligonucleotide binding. FIG. 6 shows that the capacitance at the electrode surface based on neutralized polypyrrole with oligonucleotide binding is about 4 times greater than the capacitance on the surface based on oxidized polypyrrole.

【0034】 中性ポリピロール上のオリゴヌクレオチドプローブとその相補性鎖とのハイブ
リダイゼーションは、荷電したポリピロール上のプローブと比較して、有意に改
善されたシグナル/ノイズ比を示す。
Hybridization of an oligonucleotide probe on neutral polypyrrole with its complementary strand shows a significantly improved signal / noise ratio compared to the probe on charged polypyrrole.

【0035】 実施例2 中和ポリピロール皮膜で被覆した電極を、DNA結合のために激しく洗浄した
。ポリピロールで被覆した電極を、80μLのDMFおよび20μLの15nM
5i-アミノ-3i-フルオレセインラベルした15bpオリゴヌクレオチドの混合
物中に、室温で4時間置いた。終了時に、電極をTBE緩衝液で洗浄し、脱イオ
ン水で徹底的に洗浄し、大気中、室温で乾燥した。条件は最適化しなかった。
Example 2 Electrodes coated with a neutralized polypyrrole coating were washed vigorously for DNA binding. Electrode coated with polypyrrole, 80 μL DMF and 20 μL 15 nM
It was placed in a mixture of 5i-amino-3i-fluorescein-labeled 15bp oligonucleotides for 4 hours at room temperature. At the end, the electrodes were washed with TBE buffer, thoroughly washed with deionized water and dried in air at room temperature. The conditions were not optimized.

【0036】 pH=8.0の20%リン酸緩衝液を含有するジメチルホルムアミド25μL
中の300μM濃度の5'-アミノ置換オリゴヌクレオチドを、室温で16時間、
脱離N-ヒドロキシスクシンイミド基の直接置換によって、ミクロ電極上の中性
ポリピロール皮膜に結合させた。5'-ホスホリル化された位置に末端アミノ基を
有するオリゴヌクレオチド:CCC TCA AGC AGAを、例として使用し
た。反応後に、ミクロ電極をDI水で徹底的に洗浄し、次いで、ベースラインA
Cインピーダンスを測定した。ハイブリダイゼーションのために、ミクロ電極上
のポリピロールに結合させたプローブを、1xSSC緩衝液中の異なる濃度(μ
M〜aM)の標的分子35μLに曝露した。ハイブリダイゼーションは、密閉円
錐チューブにおいて、水浴中37℃で24〜48時間行った。次いで、このミク
ロ電極を、室温で十分量の1xSSC溶液により洗浄し、次いでACインピーダ
ンスを測定した。
25 μL of dimethylformamide containing 20% phosphate buffer, pH = 8.0
300 μM concentration of 5'-amino substituted oligonucleotide in
It was attached to the neutral polypyrrole coating on the microelectrode by direct displacement of the leaving N-hydroxysuccinimide group. An oligonucleotide with a terminal amino group at the 5'-phosphorylated position: CCC TCA AGC AGA was used as an example. After the reaction, the microelectrode was thoroughly washed with DI water, then baseline A
The C impedance was measured. For hybridization, the probe bound to polypyrrole on the microelectrode was added to different concentrations (μ) in 1 × SSC buffer.
M-aM) of the target molecule. Hybridization was carried out in a water bath at 37 ° C. for 24-48 hours in a closed conical tube. The microelectrode was then washed at room temperature with sufficient 1xSSC solution and then the AC impedance was measured.

【0037】 Electrochemical Interface 1287を備えたSolartron Impedance Frequency An
alyzer 1260を用いて、ポリピロールミクロ電極のハイブリダイゼーションの前
後にインピーダンスを測定した。対電極および参照電極は、それぞれ白金および
Ag/AgClであった。測定は、1M LiClO4溶液中、開放回路電圧(OCV)
で行った。測定した複合体インピーダンス vs 周波数を、単一DNAおよびハイ
ブリダイズDNAについて図8に示すが、この図は、ハイブリダイゼーション前
後のインピーダンスの大きな相違を示す。
Solartron Impedance Frequency An with Electrochemical Interface 1287
Impedance was measured before and after hybridization of polypyrrole microelectrodes using alyzer 1260. The counter and reference electrodes were platinum and Ag / AgCl, respectively. The measurement is an open circuit voltage (OCV) in 1M LiClO 4 solution.
I went there. The measured complex impedance vs. frequency is shown in FIG. 8 for single and hybridized DNA, which shows a large difference in impedance before and after hybridization.

【0038】 この実験において、この種の電極は、中和された形態のポリピロール皮膜のゆ
えに、溶液中の0.1aモルの標的DNAを検出することができる。
In this experiment, an electrode of this kind is able to detect 0.1 amol of target DNA in solution due to the neutralized form of the polypyrrole film.

【0039】 実施例3 ポリピロールに基づく電極の特異性についての実験を行った。8個のプローブ
結合電極を、それぞれ2pMおよび2fMの完全適正および3塩基不適正の標的
15merDNAを含有する緩衝液中でハイブリダイズさせた。結果は、完全ハ
イブリダイズDNAと不適正ハイブリダイズDNAの間で有意の相違を示す。さ
らに、電極を、1xSSC緩衝液中に入れ、それぞれ37℃および38℃で30
分間の洗浄を行った。ACインピーダンス測定により、不適正ハイブリダイゼー
ションのACインピーダンスは、洗浄温度が高くなるにつれて、1本鎖DNAの
ベースラインにより近づくが、完全適正ハイブリダイゼーションのACインピー
ダンスは、ほぼ一定に保たれることが示された。これらの結果を図7および図8
に示す。図9は、図8からプロットしたものであり、不適正DNA系の抵抗性が
、洗浄温度の上昇につれて順次低下し、1本鎖DNAのベースラインに戻ること
を示す。
Example 3 Experiments were conducted on the specificity of electrodes based on polypyrrole. Eight probe-coupled electrodes were hybridized in buffer containing 2 pM and 2 fM of perfectly correct and 3-base mismatched target 15mer DNA, respectively. The results show a significant difference between fully hybridized DNA and mismatched hybridized DNA. In addition, the electrodes were placed in 1 × SSC buffer at 37 ° C. and 38 ° C.
Washing was performed for a minute. AC impedance measurements show that the AC impedance for improper hybridization approaches the baseline of single-stranded DNA as the wash temperature increases, but the AC impedance for perfect hybridization remains nearly constant. Was done. These results are shown in FIG. 7 and FIG.
Shown in. FIG. 9 is a plot from FIG. 8 and shows that the resistance of the improper DNA system gradually decreases with increasing washing temperature and returns to the baseline of single-stranded DNA.

【0040】 DNAと反応することができ、イオン導電性である、金属または重合化カチオ
ンを含有するあらゆる溶液において、本発明を使用することができる。
The present invention can be used in any solution containing a metal or polymerizing cation that is capable of reacting with DNA and is ionically conductive.

【0041】 上記の実施例は、本発明の説明を意図するものであり、本発明の思想または範
囲の限定を意図するものではない。
The above examples are intended to be illustrative of the present invention and are not intended to limit the spirit or scope of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 ポリピロール被覆電極の配列の調製について、および、ACイン
ピーダンスによる検出についての模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram for preparation of an array of polypyrrole coated electrodes and for detection by AC impedance.

【図2】 ポリピロールコポリマーの構造図である。FIG. 2 is a structural diagram of a polypyrrole copolymer.

【図3】 電気化学的に還元した中性ポリピロールコポリマーの構造図であ
る。
FIG. 3 is a structural diagram of an electrochemically reduced neutral polypyrrole copolymer.

【図4】 DNA結合およびDNA未結合の酸化ポリピロールに基づく電極
における、キャパシタンスと周波数の関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between capacitance and frequency in an electrode based on oxidized polypyrrole with and without DNA binding.

【図5】 DNA結合およびDNA未結合の中性ポリピロールに基づく電極
における、キャパシタンスと周波数の関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between capacitance and frequency in an electrode based on neutral polypyrrole with and without DNA binding.

【図6】 DNA結合を有する、酸化および中和ポリピロールに基づく電極
の間の、キャパシタンスと周波数の応答の比較を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a comparison of capacitance and frequency response between oxidized and neutralized polypyrrole-based electrodes with DNA binding.

【図7】 完全適正ハイブリダイズしたDNAおよび1本鎖DNA系におい
て測定したACインピーダンス平面を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing an AC impedance plane measured in a perfectly properly hybridized DNA and a single-stranded DNA system.

【図8】 中和ポリピロール電極から得た周波数-複合体ダイアグラム(Freq
uency Complex diagram)である。
FIG. 8: Frequency-complex diagram (Freq) obtained from neutralized polypyrrole electrode
uency Complex diagram).

【図9】 3塩基不適正ハイブリダイズしたDNAおよび1本鎖DNA系に
おいて測定したインピーダンス平面を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing impedance planes measured in a DNA hybridized improperly with 3 bases and in a single-stranded DNA system.

【図10】 3塩基不適正ハイブリダイズしたDNAおよび1本鎖DNA系
において測定したACインピーダンスについて、抵抗性とω-1/2をプロットした
グラフである。
FIG. 10 is a graph in which resistance and ω −1/2 are plotted with respect to AC impedance measured in a DNA hybridized inappropriately with 3 bases and a single-stranded DNA system.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12M 1/34 C12Q 1/68 A 4J043 C12N 15/09 ZNA G01N 27/02 D 4J100 C12Q 1/68 27/30 A G01N 27/02 27/48 Z 27/30 27/46 336M 27/48 386Z C12N 15/00 ZNAA (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU, AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES ,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU, ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,K R,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV ,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO, NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,S I,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA ,UG,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 シ・ソン アメリカ合衆国84044アリゾナ州フェニッ クス、イースト・ゴールド・ポピー・ウェ イ4521番 (72)発明者 ビ−エン・チョーン アメリカ合衆国85282アリゾナ州テンペ、 アパートメント・ビー111、サウス・ミ ル・アベニュー3730番 (72)発明者 ジョージ・マラカス アメリカ合衆国85048−9512アリゾナ州フ ェニックス、イースト・ビッグホーン・ア ベニュー2613番 Fターム(参考) 2G060 AA06 AC10 AF06 AF20 4B024 AA11 AA19 AA20 CA09 HA12 4B029 AA07 AA23 AA27 CC03 FA02 4B063 QA01 QA18 QQ42 QQ52 QR32 QR55 QR82 QS36 QX04 4J032 BA03 BA08 BA13 BA15 BB01 BC21 CA03 CA62 CB01 CE09 4J043 PA02 QB01 QB02 RA02 SA05 SA32 SB01 UA121 UA251 4J100 AT02P AT11P CA01 DA56 FA17 JA45 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C12M 1/34 C12Q 1/68 A 4J043 C12N 15/09 ZNA G01N 27/02 D 4J100 C12Q 1/68 27 / 30A G01N 27/02 27/48 Z 27/30 27/46 336M 27/48 386Z C12N 15/00 ZNAA (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR , GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD) , TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, K , KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK , DM, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM , TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Si Son United States 84044 East Gold Poppy Way 4521 (72), Phoenix, Arizona Inventor Bien Chohn United States 85282 Arizona Tempe, Apartment B111, South Mill Ave 3730 (72) Inventor George Maracas United States 85048-9512 East Bighorn Ave 2613F Term, Phoenix, Arizona 2G060 AA06 AC10 AF06 AF20 4B024 AA11 AA19 AA20 CA09 HA12 4B029 AA07 AA23 AA27 CC03 FA02 4B063 QA01 QA18 QQ42 QQ52 QR32. JA45

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 バイオ分子プローブを結合するための官能基を有する電荷中
性共役ポリマー。
1. A charge-neutral conjugated polymer having a functional group for binding a biomolecular probe.
【請求項2】 バイオ分子プローブを電荷中性共役ポリマーに結合させるた
めの官能基を有する請求項1に記載の電荷中性共役ポリマーであって、ポリピロ
ール、ポリフェニレン、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリチオフェン、
ポリフラン、ポリアニリン、ポリカルバゾール、ポリ(フェニレンビニレン)なら
びにこれらのコポリマーおよび組合せからなる群から選択される電荷中性共役ポ
リマー。
2. The charge-neutral conjugated polymer according to claim 1, which has a functional group for attaching a biomolecular probe to the charge-neutral conjugated polymer, which is polypyrrole, polyphenylene, polyacetylene, polydiacetylene, polythiophene,
A charge neutral conjugated polymer selected from the group consisting of polyfuran, polyaniline, polycarbazole, poly (phenylene vinylene) and copolymers and combinations thereof.
【請求項3】 電気化学的重合によって製造される請求項1に記載のポリマ
ー。
3. The polymer according to claim 1, which is produced by electrochemical polymerization.
【請求項4】 官能基が、アミン、ヒドラジン、エステル、アミド、カルボ
キシレート、ハライド、ヒドロキシル、ビニル、ビニルカルボキシレート、チオ
ール、ホスフェートおよびケイ素含有有機基からなる群から選択される請求項1
に記載のポリマー。
4. The functional group is selected from the group consisting of amine, hydrazine, ester, amide, carboxylate, halide, hydroxyl, vinyl, vinylcarboxylate, thiol, phosphate and silicon-containing organic groups.
The polymer described in.
【請求項5】 請求項1に記載の電荷中性共役ポリマーと電気的に通じてい
る電極。
5. An electrode in electrical communication with the charge-neutral conjugated polymer of claim 1.
【請求項6】 電極が、金、銀、白金、銅および合金;酸化インジウム、酸
化インジウム-スズ、酸化亜鉛;または、カーボンブラック、導電性エポキシ、
またはこれらの組合せからなる請求項5に記載の電極。
6. The electrode comprises gold, silver, platinum, copper and alloys; indium oxide, indium oxide-tin, zinc oxide; or carbon black, conductive epoxy,
Or the electrode of Claim 5 which consists of these combinations.
【請求項7】 請求項6に記載の電極の配列。7. An array of electrodes according to claim 6. 【請求項8】 電荷中性共役ポリマーがポリピロールである請求項7に記載
の電極配列。
8. The electrode array of claim 7, wherein the charge-neutral conjugated polymer is polypyrrole.
【請求項9】 バイオ分子プローブが共有結合している官能基を有する電荷
中性共役ポリマーのマトリックスと電気的に通じている電極、ならびに、バイオ
分子プローブへのバイオ分子の結合を電気的に検出するための手段、を含んでな
るバイオ分子を検出するためのバイオセンサーデバイス。
9. An electrode in electrical communication with a matrix of a charge-neutral conjugated polymer having a functional group to which a biomolecule probe is covalently bound, and electrically detecting the binding of the biomolecule to the biomolecule probe. A biosensor device for detecting a biomolecule, the biosensor device comprising:
【請求項10】 バイオ分子プローブが共有結合している官能基を有する電
荷中性共役ポリマーのマトリックスと電気的に通じている電極の配列、ならびに
、バイオ分子プローブへのバイオ分子の結合を電気的に検出するための手段、を
含んでなるバイオ分子を検出するためのバイオセンサー。
10. An array of electrodes in electrical communication with a matrix of charge-neutral conjugated polymers having functional groups to which the biomolecule probe is covalently bound, as well as electrically binding the biomolecule to the biomolecule probe. A biosensor for detecting a biomolecule comprising a means for detecting.
【請求項11】 電気的検出手段が、ACインピーダンス、周期的ボルタン
メトリー(CV)、パルスボルタンメトリー、矩形波ボルタンメトリー、ACボル
タンメトリー(ACV)、流体力学変調ボルタンメトリー、電位ステップ法、電位
差測定、電流測定、電流ステップ法、およびこれらの組合せから選択される請求
項10に記載のバイオセンサー。
11. The electrical detection means is AC impedance, periodic voltammetry (CV), pulse voltammetry, rectangular wave voltammetry, AC voltammetry (ACV), hydrodynamic modulation voltammetry, potential step method, potentiometric measurement, current measurement, current The biosensor according to claim 10, which is selected from step methods and combinations thereof.
【請求項12】 電気的検出手段がACインピーダンスである請求項11に
記載のバイオセンサー。
12. The biosensor according to claim 11, wherein the electrical detection means is AC impedance.
【請求項13】 1またはそれ以上の電極が、該電極と電気的に通じている
電荷中性共役ポリマーに共有結合している、標的DNAに部分的相補性のオリゴ
ヌクレオチドを有する請求項12に記載のバイオセンサー。
13. The method of claim 12, wherein the one or more electrodes have oligonucleotides that are partially complementary to the target DNA covalently attached to a charge-neutral conjugated polymer that is in electrical communication with the electrodes. The biosensor described.
【請求項14】 試験試料中のDNAが、配列中の1またはそれ以上の電極
上の電荷中性共役ポリマーに共有結合しているオリゴヌクレオチドにハイブリダ
イズする請求項13に記載のバイオセンサー。
14. The biosensor of claim 13, wherein the DNA in the test sample hybridizes to an oligonucleotide covalently attached to a charge-neutral conjugated polymer on one or more electrodes in the sequence.
【請求項15】 以下の工程を含んでなる試験試料中の分析物を測定する方
法: (a)分析物に直接的または間接的に結合する結合基を共有結合している電荷中
性共役ポリマーのマトリックスと電気的に通じている電極を供し; (b)電荷中性共役ポリマーのマトリックスを、分析物を含有する試験試料と接
触させ;そして (c)中性共役ポリマーに結合した分析物を電気的に検出する。
15. A method of measuring an analyte in a test sample comprising the steps of: (a) a charge-neutral conjugated polymer covalently bound to a binding group that directly or indirectly binds to the analyte. An electrode in electrical communication with the matrix of; (b) contacting the matrix of the charge-neutral conjugated polymer with a test sample containing the analyte; and (c) the analyte bound to the neutral conjugated polymer. Electrically detect.
【請求項16】 分析物をACインピーダンスによって検出する請求項15
に記載の方法。
16. The analyte is detected by AC impedance.
The method described in.
【請求項17】 以下の工程を含んでなる分析電極を製造する方法: (a)ピロールおよび官能化ピロールを電気化学的に重合させて、酸化ポリピロ
ール官能化ピロールコポリマーを供し; (b)電極上に該コポリマーを電気的に被覆し; (c)該コポリマーを電気的に還元して、電気的に中和したコポリマーを供し;
そして (d)該コポリマー中の官能化ピロールに、分析物に直接的または間接的に結合
するバイオ分子プローブを共有結合させる。
17. A method of making an analytical electrode comprising the steps of: (a) electrochemically polymerizing pyrrole and a functionalized pyrrole to provide an oxidized polypyrrole functionalized pyrrole copolymer; (b) on the electrode. (C) electrically reducing the copolymer to provide an electrically neutralized copolymer;
And (d) covalently attaching to the functionalized pyrrole in the copolymer a biomolecular probe that binds directly or indirectly to the analyte.
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