JP2004125624A - Biochip for measuring surface plasmon resonance - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a biochip for measuring SPR for immobilizing a biomolecular or a biological molecule aggregate to a combined site, while maintaining activity without hardly non-specific adsorption in the background section. <P>SOLUTION: The biochip for measuring surface plasmon resonance (SPR) comprises a part (immobilization site) for immobilizing a biomolecular or a biological molecule aggregate, and a background section other than the immobilization site. A phosphoric acid buffer solution of pH 7.4, where poly-L-lysine, whose molar weight is 2,000 or higher and 20,000 or lower is dissolved at a concentration of 1 mg/ml, is made to be in contact with a chip surface at 30°C for five minutes, before cleaning for five minutes in the phosphoric acid buffer solution. The ratio of the signal by SPR obtained by poly-L-lysine combined with the immobilization site to the signal obtained by non-specific adsorption to the background section other than the immobilization site is 2 or larger. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
表面プラズモン共鳴によって物質間の相互作用を評価できるバイオチップに関する。特には、生体分子内のアミノ基等の官能基等を利用して生体分子をバイオチップに固定化しすることにより、表面プラズモン共鳴を測定した際にバックグランドとの差が明白になるバイオチップに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、DNAや蛋白質などの生体分子の機能を調べるあるいは、発現遺伝子、蛋白質を明らかにする手段として、生体分子間の相互作用を評価する試みがなされている。その一つとして表面プラズモン共鳴(SPR)法による相互作用解析法が挙げられる。SPRは分析体を固定化した金属薄膜に光を照射して反射光をモニターし、サンプルとの相互作用を共鳴角の変化で測定する方法である。
【0003】
SPRの利点は、相互作用分析に蛍光やラジオアイソトープなどのラベル物質が不要な点とリアルタイムでの測定が可能な点である。ラベル物質を物質に導入するのは非常に煩雑かつ困難な場合があり、ラベル操作により物質の本来の機能、活性が失われる場合がある。
SPRで相互作用を観察するには分子を金属薄膜表面に固定化する必要がある。固相に生体分子を固定化する方法として、表面に導入した官能基を起点とし、共有結合、イオン結合によって固定化する手段などが挙げられる。
【0004】
従来の技術では基板上の一点を測定するものがほとんどであるが、文献等にあるようにSPR技術を応用したSPRイメージング法によって基板表面の局在部位におけるSPR変化を検出することが可能である(例えば、非特許文献1)。すなわち、基板上の異なる場所に複数の物質を固定化すれば、複数の物質の相互作用解析が同時に可能である。
【0005】
SPRに用いられるチップも、基板全体に官能基を導入するものがほとんどであり、生体分子を固定化していない状態では固定化部位とバックグラウンド部の区別がない。そのため、SPRイメージング法に適用すると、バックグラウンド部に存在する官能基へサンプルが非特異的吸着するのを無視できない場合がある。また、微少量だけ特定の位置に生体分子溶液をスポットする技術も必須であり、高価なスポッティング装置が必要となる。
【0006】
米国特許では、固定化部位に生体分子を固定化し、バックグラウンド部に起点となる官能基あるいは結合分子が存在しない親水性高分子を固定化したアレイを作製する手段が開示されている例えば、特許文献1)。この発明では、生体分子もしくは生物分子集合体を表面に固定化する際にはバックグラウンド部は可逆性疎水性保護基が固定化されており、スポッティングが容易である。しかし、生体分子もしくは生物分子集合体を表面に固定化したのちに塩基性有機溶媒を用いて疎水性保護基を除去し、親水性高分子を固定化する操作が必要であり、非常に煩雑かつ、塩基性有機溶媒が生体分子もしくは生物分子集合体に悪影響を与えることが懸念される。また、親水性高分子を固定化する際に固定化した生体分子もしくは生物分子集合体に悪影響を与えることが懸念される。具体的には親水性高分子が固定化生体分子に結合し、生体分子の機能が損なわれる点である。
【0007】
そこで、バックグラウンド部には非特異的吸着がほとんどなく、固定化部位に生体分子もしくは生物分子集合体を、活性を保ったまま固定化できるバイオチップが望まれている。
本発明はバックグラウンド部に非特異的吸着を抑制する物質が固定化され、固定化部位には固定化させるための起点となる陰性荷電をもつ官能基を有する物質が固定化されているバイオチップを得ることを可能とする。
【0008】
【非特許文献1】
Anal. Chem. 1997年,69巻,1449−1456
【特許文献1】
米国特許6127129号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、バックグラウンド部には非特異的吸着がほとんどなく、結合部位に生体分子もしくは生物分子集合体の活性を保ったまま固定化できるSPR測定用バイオチップを得ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出した。
【0011】
1.生体分子もしくは生物分子集合体を固定化する部分(固定化部位)と固定化部位以外のバックグラウンド部を有する表面プラズモン共鳴(SPR)測定用バイオチップであり、分子量が2000以上20000以下のポリ−L−リジンを1mg/mlの濃度で溶解しているpH7.4のリン酸緩衝液が30℃にてチップ表面に接触させて15分後に、固定化部位に結合するポリ−L−リジンによって得られるSPRによるシグナルと、固定化部位以外のバックグラウンド部への非特異吸着によるシグナルのシグナル比が3以上であるSPR測定用バイオチップ
【0012】
2.固定化部位に導入されている官能基がカルボキシル基もしくはニトリロ三酢酸(NTA)基であることを特徴とする1に記載のバイオチップ
【0013】
3.バックグラウンド部に非イオン性物質が固定化されていることを特徴とする1もしくは2記載のバイオチップ
【0014】
4.金を蒸着した透明ガラスもしくは透明プラスチックを基板として用いることを特徴とする1〜3のいずれかに記載のバイオチップ。
【0015】
5.表面プラズモン共鳴がSPRイメージングであることを特徴とする1〜4のいずれかに記載のバイオチップ
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。本発明はSPR測定用のバイオチップであり、生体分子もしくは生物分子集合体を表面に固定化し、相互作用解析や発現遺伝子、蛋白質などのスクリーニングに有効である。本発明では生体分子もしくは生物分子集合体の固定化部位と、固定化部位以外のバックグラウンド部は明確に区別されており、固定化部位には好ましくは固定化させるための起点となる陰性荷電をもつ官能基を有する物質が固定化されている。生体分子もしくは生物分子集合体は陰性荷電をもつ官能基を介して、共有結合、イオン結合などによって表面に固定化することができる。
【0017】
本発明のバイオチップはSPRイメージングなどの基板表面を解析する方法に適しており、複数の固定化部位に複数の物質を固定化し、同時に相互作用解析することが可能である。SPRで解析できるよう、基板は透明プラスチックあるいはガラスが好ましく、その表面には金属薄膜が形成されている。金属薄膜は特に金を蒸着した表面が好ましい。
【0018】
陰性荷電をもつ官能基はカルボキシル基やNTA基などが挙げられ、導入する方法は特に限定されるものではないが、例えば、末端に陰性荷電をもつアルカンチオール物質を金蒸着表面に直接作用させ、金−硫黄結合によって直接的に陰性荷電をもつ物質を導入する方法が考えられる。
【0019】
また、そのほかの方法としては、末端に陽性荷電をもつアルカンチオール物質を金蒸着表面に直接作用させ、金−硫黄結合によって陽性荷電を導入しておき、その後、陰性電荷部位を複数持つ化合物をイオン結合によって結合させ、陰性荷電物質を間接的に表面に導入する方法なども考えられる。
またさらには、反応性基を持つチオール物質を金蒸着表面に直接作用させ、金−硫黄結合によって反応性基を導入しておき、その後、反応性基と反応可能な基を持ちかつ陰性電荷を持つ化合物を反応させ、陰性荷電物質を表面に導入する方法なども考えられる。この際のチオール物質の反応性基と陰性電荷をもつ化合物の反応可能な基としては、水酸基、アミノ基、カルボン酸基、チオール基。グリシジル基、酸無水物基、イソシアネート基、ビニル基等があり、これらを適宜組み合わせて用いる。
【0020】
このようにして導入されたバイオチップ表面上のカルボキシル基やNTA基等の陰性荷電をもつ官能基と生体分子もしくは生物分子集合体を結合させる方法は特に限定するものではないが、アミンカップリング法やニッケルキレートヒスチジンタグ法、架橋剤によって生体分子もしくは生物分子集合体を表面に導入することができる。架橋剤によって導入する例としては、例えば、表面のカルボキシル基をカルボジイミドで活性化して生体分子内のアミノ基と反応、あるいはエポキシ系の架橋剤などを使って生体分子を固定化することができる。
【0021】
バックグラウンドは非特異的吸着を抑制するため非イオン性物質が固定化されることが好ましい。例えば末端に水酸基あるいはポリエチレングリコールなどの親水性高分子をもつアルカンチオールを直接金表面に固定化する方法が挙げられる。また、官能基を末端にもつアルカンチオールを導入しておき、該官能基を利用して間接的に非イオン性物質を表面に固定化する方法も挙げられる。
【0022】
固定化部位とバックグラウンド部を分ける手段としては光照射によるパターン化技術や、スタンプ技術などが挙げられる。例えば、光を照射してパターン化する手法では、紫外線により金−硫黄結合を酸化して洗浄除去し、新たにアルカンチオールを金表面に結合させることができる。
【0023】
バイオチップはSPR装置にセットされ、緩衝液中にて観察される。緩衝液の屈折率によってSPR共鳴角が変化するため、測定は同一の緩衝液で実施される。緩衝液を導入した段階で、撮影する角度が設定される。バイオチップがSPR共鳴を起こし、反射光強度が極小となる入射角(SPR共鳴角)から0.5度から1度小さい角度にて測定は実施されることが好ましい。本発明のバイオチップに対して、1mg/mlの濃度でpH7.4のリン酸緩衝液に溶解した分子量2000以上20000以下のポリ−L−リジンを30℃にてチップ表面に接触させると、イオン結合によってポリ−L−リジンが固定化部位に結合し、SPR共鳴角が広角側にシフトするため、反射光強度が増大する。ここでいうリン酸緩衝液は10mMリン酸、150mM塩化ナトリウムを使用する。バックグラウンド部には非イオン性物質が固定化されているため、陽性荷電をもつ高分子の吸着は少ない。
【0024】
SPR装置にはスライド表面の解析が可能である白色光源を用いたSPRイメージング装置を使用する。スライドからの反射像はCCDカメラによって撮影するSPRイメージングにより、経時的に画像が取り込まれる。取り込まれた画像から高分子を接触させる前の画像の差を演算処理によって得ることができる。分子量が2000以上20000以下のポリ−L−リジンを1mg/mlの濃度で溶解しているpH7.4のリン酸緩衝液が30℃にてチップ表面に5分間接触させた後に、リン酸緩衝液で5分間洗浄した場合において、固定化部位に結合するポリ−L−リジンによって得られるSPRによるシグナル増加と、固定化部位以外のバックグラウンド部への非特異吸着によるシグナル増加を比較する。比較対照はポリ−L−リジンを接触させる前の画像となる。この操作によって、ポリ−L−リジンを接触させる前と、5分間接触させ後に5分間洗い流した後のシグナル変化を比較することができる。固定化部位に結合するポリ−L−リジンによって得られるSPRによるシグナルと、固定化部位以外のバックグラウンド部への非特異吸着によるシグナルのシグナル比が2以上であると、固定化部位に生体分子もしくは生物分子集合体を導入するのが容易となるため好ましい。また、このシグナル比は3以上あることが好ましい。なお、シグナル比を得る場合、比較される固定化部位とバックグラウンド部は基板上1mm以上離れないように設定する。画像をコンピュータで解析する方法として、例えば画像処理ソフトV++(Digital Optics社)を用いてリアルタイムでシグナル変化を捉えることができる。
【0025】
【実施例】
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【0026】
[実施例]
厚さ1mm、18mm×18mmのSF10製透明ガラス基板上にクロム1nmを蒸着した後、金を45nm蒸着した。蒸着の厚みは水晶発振子にてモニターした。金が表面に蒸着された基板を8−Amino−1−Octanethiol, Hydrochrolide(8−AOT,同仁化学研究所製)の1mMエタノール溶液に16時間浸漬し、8−AOTの自己組織化表面を形成させた。
【0027】
分子量2000のスクシンイミド基末端ポリエチレングリコール(mPEG−SPA,Sheawater Polymers社製)をリン酸緩衝液に10mg/mlで溶解し、金表面の8−AOTに2時間反応させ、PEGを表面に固定化した。水晶上にクロムでパターンを描いたフォトマスクを基板上に置き、Oriel社製1000Wキセノンアークランプにて一時間照射してパターン化を行った。フォトマスクのパターンは500μm×500μmの四角形が100個並んだものである。照射後、ミリQ水とエタノールで洗浄したのち、7−Carboxy−1−Heptanethiol(7−CHT、同仁化学研究所製)の1mMエタノール溶液に16時間浸漬し、光を照射した部分に7−CHTの自己組織化表面を形成させた。こうして作製したバイオチップは固定化部位にカルボキシル基をもち、バックグラウンド部に非イオン性のPEGが固定化されている。
【0028】
このバイオチップをSPRイメージング機器(SPRImager:GWC instruments社製)にセットし、固定化部位のSPR共鳴角から1度入射角が小さい角度で観察した。観察は10mMリン酸緩衝液、150mM NaCl、pH7.4、30℃で実施した。1mg/mlの分子量4000−15000のポリ−L−リジン(シグマ社製)を溶解させたpH7.4のリン酸緩衝液を接触させる前と接触させてから5分、前記の緩衝液を5分流した後の写真を連続的に5秒おきに撮影し、固定化部位とバックグラウンドのシグナル変化を解析した結果を図1に示す。6点の反射光強度の経時変化を求め、3点でシグナル比を得た。結果は5.51、5.56、4.06であり、平均で5.04であり、2を上回っていた。
なお、pH7.4のリン酸緩衝液は10mMリン酸、150mM塩化ナトリウムを用い、バイオチップとの接触はこの溶液中に30℃で5分間接触させ、その後、同じpH7.4のリン酸緩衝液で30℃5分間洗い流した。
【0029】
バイオチップとの接触・洗浄はフローセルを用い、フローセルはPOM製で図4で示したものを用いた。具体的にはフローセルの溝部に線径1.5mm、内径15.5mmのシリコンゴム製Oリングをセットし、さらにこの上にバイオチップを金蒸着面がフローセルと向き合うようにして重ね、フーローセル−バイオチップの間隔が200μ程度になるようにして固定した。フローセルの注入部および排出部にチューブを接続し、緩衝液ポンプにてポリ−L−グルタミン酸溶液および緩衝液を導入した。導入流量はいずれも200μl/minで行った。
測定温度は25℃で行った。
【0030】
また、ポリ−L−リジン接触前と緩衝液流入後の画像の差をとった結果を図2(概略図)に示す。色が濃くなっている部分は反射光強度が上がっていることを示す。
この画像の差の濃淡を、点線で観察したグラフを図3に示す。この図からもバックグラウンド部のシグナルと固定化部位のシグナルのシグナル比が2以上であることを察することができる。
【0031】
[比較例]
実施例と同様の金蒸着基板を7−CHTの1mMエタノール溶液に16時間浸漬し、全面に7−CHTの自己組織化表面を形成させ、基板全体にカルボキシル基を導入した。この表面に実施例と同様に1mg/mlの分子量4000−15000のポリ−L−リジン(シグマ社製)を接触させたところ、ポリ−L−リジンは基板全体に結合するため、シグナルの比は1.00となる。この場合のバイオチップは固定化部位とバックグラウンド部の区別がない。
【0032】
【発明の効果】
本発明のSPR用バイオチップは生体分子もしくは生物分子集合体がバックグラウンド部には非特異的吸着することががほとんどなく、効率よく活性を保ったまま結合部位には吸着し、SPRを測定した際にバックグランドとの差が明白になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で得られた、SPRにて固定化部位とバックグラウンドのシグナル変化を解析した結果の図
【図2】実施例でのポリ−L−リジン接触前と緩衝液流入後の画像の差をとった結果図
【図3】図2の画像の差の濃淡を点線部で観察したグラフ
【図4】実施例で用いたフローセルの上面および断面(上面図の点線部分の断面)図
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a biochip capable of evaluating an interaction between substances by surface plasmon resonance. In particular, by immobilizing a biomolecule to a biochip using a functional group such as an amino group in the biomolecule, the biochip becomes clear from the background when surface plasmon resonance is measured. .
[0002]
[Prior art]
In recent years, attempts have been made to examine the functions of biomolecules such as DNA and proteins, or to evaluate the interaction between biomolecules as a means for clarifying expressed genes and proteins. One of the methods is an interaction analysis method using a surface plasmon resonance (SPR) method. SPR is a method of irradiating a metal thin film on which an analyte is immobilized with light, monitoring reflected light, and measuring the interaction with a sample by a change in resonance angle.
[0003]
The advantages of SPR are that no label substance such as fluorescence or radioisotope is required for interaction analysis, and that measurement can be performed in real time. It may be very complicated and difficult to introduce a label substance into a substance, and the label may lose its original function and activity due to label operation.
To observe the interaction by SPR, it is necessary to immobilize the molecule on the surface of the metal thin film. Examples of a method for immobilizing a biomolecule on a solid phase include a means for immobilizing a biomolecule by a covalent bond or an ionic bond starting from a functional group introduced on the surface.
[0004]
Most of the conventional techniques measure one point on a substrate, but it is possible to detect an SPR change in a localized portion of the substrate surface by an SPR imaging method applying the SPR technique as described in the literature. (For example, Non-Patent Document 1). That is, if a plurality of substances are immobilized at different places on the substrate, the interaction analysis of the plurality of substances can be simultaneously performed.
[0005]
Most of the chips used for SPR also have a functional group introduced into the entire substrate, and there is no distinction between an immobilized site and a background portion in a state where a biomolecule is not immobilized. Therefore, when applied to the SPR imaging method, non-specific adsorption of the sample to the functional group present in the background may not be ignored. In addition, a technique of spotting a biomolecule solution at a specific position in a very small amount is also indispensable, and an expensive spotting device is required.
[0006]
The U.S. patent discloses means for immobilizing a biomolecule on an immobilization site and producing an array in which a hydrophilic polymer having no functional group or binding molecule as a starting point in a background portion is immobilized. Reference 1). According to the present invention, when a biomolecule or a biomolecule aggregate is immobilized on a surface, a reversible hydrophobic protecting group is immobilized on a background portion, and spotting is easy. However, after the biomolecules or biomolecule aggregates are immobilized on the surface, it is necessary to remove the hydrophobic protecting groups using a basic organic solvent, and immobilize the hydrophilic polymer. There is a concern that the basic organic solvent may adversely affect the biomolecules or biomolecule aggregates. In addition, there is a concern that the immobilization of the hydrophilic polymer may adversely affect the immobilized biomolecules or biomolecule aggregates. Specifically, the point is that the hydrophilic polymer binds to the immobilized biomolecule, and the function of the biomolecule is impaired.
[0007]
Therefore, there is a demand for a biochip which has almost no non-specific adsorption in the background portion and can immobilize a biomolecule or biomolecule aggregate at an immobilization site while maintaining its activity.
The present invention provides a biochip in which a substance that suppresses nonspecific adsorption is immobilized on a background portion, and a substance having a negatively charged functional group serving as a starting point for immobilization is immobilized on the immobilization site. It is possible to obtain.
[0008]
[Non-patent document 1]
Anal. Chem. 1997, 69, 1449-1456
[Patent Document 1]
US Pat. No. 6,127,129 [0009]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a biochip for SPR measurement which has almost no non-specific adsorption in a background portion and can be immobilized on a binding site while maintaining the activity of a biomolecule or a biomolecule aggregate.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by the following means.
[0011]
1. A biochip for surface plasmon resonance (SPR) measurement having a portion for immobilizing a biomolecule or a biomolecule assembly (immobilization site) and a background portion other than the immobilization site, wherein the polychip has a molecular weight of 2,000 to 20,000. A phosphate buffer of pH 7.4, in which L-lysine is dissolved at a concentration of 1 mg / ml, is brought into contact with the chip surface at 30 ° C., 15 minutes later, and obtained by poly-L-lysine binding to the immobilization site. A biochip for SPR measurement, wherein the signal ratio between the signal obtained by SPR and the signal obtained by non-specific adsorption to a background portion other than the immobilization site is 3 or more.
2. The biochip according to 1, wherein the functional group introduced into the immobilization site is a carboxyl group or a nitrilotriacetic acid (NTA) group.
3. 3. The biochip according to 1 or 2, wherein a nonionic substance is immobilized on a background portion.
4. 4. The biochip according to any one of 1 to 3, wherein a transparent glass or a transparent plastic on which gold is deposited is used as a substrate.
[0015]
5. The biochip according to any one of claims 1 to 4, wherein the surface plasmon resonance is SPR imaging.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail. The present invention is a biochip for SPR measurement, in which a biomolecule or an assembly of biomolecules is immobilized on a surface, and is effective for interaction analysis and screening of expressed genes and proteins. In the present invention, the immobilized site of the biomolecule or biomolecular assembly and the background portion other than the immobilized site are clearly distinguished, and the immobilized site preferably has a negative charge as a starting point for immobilization. A substance having a functional group is immobilized. The biomolecule or biomolecule assembly can be immobilized on the surface through a negatively charged functional group by a covalent bond, an ionic bond, or the like.
[0017]
The biochip of the present invention is suitable for a method for analyzing the surface of a substrate, such as SPR imaging, and can immobilize a plurality of substances on a plurality of immobilization sites and simultaneously analyze an interaction. For analysis by SPR, the substrate is preferably made of transparent plastic or glass, and a metal thin film is formed on the surface thereof. The metal thin film is particularly preferably a surface on which gold is deposited.
[0018]
Examples of the functional group having a negative charge include a carboxyl group and an NTA group, and a method for introducing the functional group is not particularly limited. For example, an alkanethiol substance having a negative charge at a terminal is allowed to directly act on a gold deposition surface, A method in which a substance having a negative charge is directly introduced by a gold-sulfur bond can be considered.
[0019]
As another method, a alkanethiol substance having a positive charge at the terminal is allowed to act directly on the gold deposition surface, a positive charge is introduced by a gold-sulfur bond, and then a compound having a plurality of negative charge sites is ionized. A method of binding by binding and indirectly introducing a negatively charged substance to the surface is also conceivable.
Still further, a thiol substance having a reactive group is allowed to act directly on the gold deposition surface to introduce a reactive group by a gold-sulfur bond, and then has a group capable of reacting with the reactive group and generates a negative charge. A method of reacting a compound having the compound and introducing a negatively charged substance to the surface is also conceivable. In this case, the reactive group of the thiol substance and the reactive group of the compound having a negative charge include a hydroxyl group, an amino group, a carboxylic acid group, and a thiol group. There are a glycidyl group, an acid anhydride group, an isocyanate group, a vinyl group and the like, and these are used in an appropriate combination.
[0020]
The method of binding the negatively charged functional group such as a carboxyl group or NTA group on the surface of the biochip thus introduced to a biomolecule or a biomolecule aggregate is not particularly limited. Biomolecules or biomolecule aggregates can be introduced to the surface by using a histidine tag method, a nickel chelate histidine tag method or a crosslinking agent. Examples of the introduction with a cross-linking agent include, for example, activating a carboxyl group on the surface with carbodiimide and reacting with an amino group in the biomolecule, or immobilizing the biomolecule using an epoxy-based cross-linking agent.
[0021]
It is preferable that a nonionic substance is immobilized on the background in order to suppress nonspecific adsorption. For example, there is a method in which an alkanethiol having a hydroxyl group or a hydrophilic polymer such as polyethylene glycol at the terminal is directly immobilized on the gold surface. Another example is a method in which an alkanethiol having a functional group at the terminal is introduced, and a nonionic substance is indirectly immobilized on the surface using the functional group.
[0022]
Means for separating the immobilization site from the background portion include a patterning technique by light irradiation, a stamp technique, and the like. For example, in the method of patterning by irradiating light, a gold-sulfur bond is oxidized and washed and removed by ultraviolet light, and alkanethiol can be newly bonded to the gold surface.
[0023]
The biochip is set on an SPR device and observed in a buffer. Since the SPR resonance angle changes depending on the refractive index of the buffer, the measurement is performed with the same buffer. At the stage when the buffer solution is introduced, the angle at which the image is captured is set. It is preferable that the measurement is performed at an angle 0.5 to 1 degree smaller than the incident angle (SPR resonance angle) at which the biochip causes SPR resonance and the intensity of reflected light is minimized. When poly-L-lysine having a molecular weight of 2,000 or more and 20,000 or less dissolved in a phosphate buffer having a concentration of 1 mg / ml and a pH of 7.4 at 30 ° C. is brought into contact with the biochip of the present invention at 30 ° C., ion The binding binds poly-L-lysine to the immobilization site and shifts the SPR resonance angle to the wide-angle side, so that the intensity of reflected light increases. The phosphate buffer used here uses 10 mM phosphoric acid and 150 mM sodium chloride. Since the nonionic substance is immobilized on the background portion, the adsorption of the polymer having a positive charge is small.
[0024]
As the SPR device, an SPR imaging device using a white light source capable of analyzing a slide surface is used. The image reflected from the slide is captured over time by SPR imaging captured by a CCD camera. The difference between the captured image and the image before contacting the polymer can be obtained by arithmetic processing. After contacting the chip surface with a pH 7.4 phosphate buffer in which poly-L-lysine having a molecular weight of 2,000 or more and 20,000 or less is dissolved at a concentration of 1 mg / ml at 30 ° C. for 5 minutes, the phosphate buffer After 5 minutes of washing with, the signal increase due to SPR obtained by poly-L-lysine binding to the immobilization site is compared with the signal increase due to non-specific adsorption to a background portion other than the immobilization site. The control is an image before contact with poly-L-lysine. By this operation, it is possible to compare the signal change before contacting with poly-L-lysine and after washing for 5 minutes after contacting for 5 minutes. If the signal ratio of the signal due to SPR obtained by poly-L-lysine binding to the immobilization site and the signal due to non-specific adsorption to the background area other than the immobilization site is 2 or more, the biomolecule will be added to the immobilization site. Alternatively, it is preferable because it is easy to introduce a biomolecule assembly. The signal ratio is preferably 3 or more. When obtaining the signal ratio, the immobilized site and the background portion to be compared are set so as not to be separated from each other by 1 mm or more on the substrate. As a method of analyzing an image by a computer, for example, a signal change can be captured in real time using image processing software V ++ (Digital Optics).
[0025]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to Examples.
[0026]
[Example]
After depositing 1 nm of chromium on a transparent glass substrate made of SF10 having a thickness of 1 mm and 18 mm × 18 mm, gold was deposited to a thickness of 45 nm. The thickness of the evaporation was monitored with a crystal oscillator. The substrate on which gold was deposited was immersed in a 1 mM ethanol solution of 8-Amino-1-Octanethiol, Hydrochloride (8-AOT, manufactured by Dojindo Laboratories) for 16 hours to form a self-assembled surface of 8-AOT. Was.
[0027]
Succinimide group-terminated polyethylene glycol having a molecular weight of 2,000 (mPEG-SPA, manufactured by Sheawater Polymers) was dissolved in a phosphate buffer at 10 mg / ml, reacted with 8-AOT on the gold surface for 2 hours, and PEG was immobilized on the surface. . A photomask in which a pattern was drawn with chromium on quartz was placed on the substrate, and irradiation was performed with a 1000 W xenon arc lamp manufactured by Oriel for one hour to perform patterning. The pattern of the photomask is one in which 100 squares of 500 μm × 500 μm are arranged. After irradiation, the plate was washed with Milli-Q water and ethanol, immersed in a 1 mM ethanol solution of 7-Carboxy-1-Heptanethiol (7-CHT, manufactured by Dojindo Laboratories) for 16 hours, and the irradiated portion was irradiated with 7-CHT. Formed a self-assembled surface. The biochip thus produced has a carboxyl group at the immobilization site, and nonionic PEG is immobilized on the background.
[0028]
The biochip was set on an SPR imaging device (SPRImager: manufactured by GWC Instruments) and observed at an angle where the incident angle was 1 degree smaller than the SPR resonance angle of the immobilized site. The observation was performed at 30 mM at 10 mM phosphate buffer, 150 mM NaCl, pH 7.4. Before and after contact with a phosphate buffer of pH 7.4 in which 1 mg / ml of poly-L-lysine having a molecular weight of 4000-15000 (manufactured by Sigma) is dissolved, the buffer is allowed to flow for 5 minutes and then for 5 minutes. The photograph after this was taken continuously every 5 seconds, and the result of analyzing the change in the signal of the immobilized site and the background is shown in FIG. The change over time in the reflected light intensity at six points was determined, and the signal ratio was obtained at three points. The results were 5.51, 5.56, 4.06, averaged 5.04, and exceeded 2.
The phosphate buffer of pH 7.4 uses 10 mM phosphoric acid and 150 mM sodium chloride. Contact with the biochip is performed at 30 ° C. for 5 minutes in the solution, and then the same phosphate buffer of pH 7.4 is used. At 30 ° C. for 5 minutes.
[0029]
A flow cell was used for contact and washing with the biochip, and the flow cell used was made of POM and shown in FIG. Specifically, an O-ring made of silicon rubber having a wire diameter of 1.5 mm and an inner diameter of 15.5 mm was set in the groove of the flow cell, and a biochip was stacked thereon such that the gold vapor-deposited surface faced the flow cell. The chip was fixed so that the interval between the chips was about 200 μm. The tubes were connected to the inlet and outlet of the flow cell, and a poly-L-glutamic acid solution and a buffer were introduced by a buffer pump. The introduction flow rate was 200 μl / min.
The measurement was performed at a temperature of 25 ° C.
[0030]
FIG. 2 (schematic diagram) shows the result of the difference between the image before contact with poly-L-lysine and the image after inflow of the buffer solution. The darker part indicates that the reflected light intensity is higher.
FIG. 3 shows a graph in which the shade of the difference between the images is observed by a dotted line. From this figure, it can be seen that the signal ratio of the signal of the background portion to the signal of the immobilization site is 2 or more.
[0031]
[Comparative example]
The same gold-deposited substrate as in the example was immersed in a 1 mM ethanol solution of 7-CHT for 16 hours to form a self-assembled surface of 7-CHT on the entire surface, and a carboxyl group was introduced into the entire substrate. When 1 mg / ml of poly-L-lysine having a molecular weight of 4000-15000 (manufactured by Sigma) was brought into contact with this surface in the same manner as in the example, the poly-L-lysine was bonded to the entire substrate. 1.00. In this case, the biochip has no distinction between an immobilized site and a background site.
[0032]
【The invention's effect】
In the biochip for SPR of the present invention, a biomolecule or a biomolecule aggregate hardly non-specifically adsorbs to a background portion, and adsorbs to a binding site while maintaining activity efficiently, and SPR was measured. At this time, the difference from the background becomes apparent.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing the results of analysis of signal changes in an immobilization site and a background obtained by SPR obtained in an example. FIG. 2 Before and after contact with poly-L-lysine and in a buffer solution in the example. FIG. 3 is a graph showing the results of image differences. FIG. 3 is a graph in which the shade of the image difference in FIG. 2 is observed with a dotted line. FIG. 4 is an upper surface and a cross section of the flow cell used in the example (a cross section of a dotted line in the top view). Figure

Claims (5)

生体分子もしくは生物分子集合体を固定化する部分(固定化部位)と固定化部位以外のバックグラウンド部を有する表面プラズモン共鳴(SPR)測定用バイオチップであり、分子量が2000以上20000以下のポリ−L−リジンを1mg/mlの濃度で溶解しているpH7.4のリン酸緩衝液を30℃にてチップ表面に5分間接触させた後に、リン酸緩衝液で5分間洗浄した場合において、固定化部位に結合するポリ−L−リジンによって得られるSPRによるシグナルと、固定化部位以外のバックグラウンド部への非特異吸着によるシグナルのシグナル比が2以上であるSPR測定用バイオチップA biochip for surface plasmon resonance (SPR) measurement having a portion for immobilizing a biomolecule or a biomolecule assembly (immobilization site) and a background portion other than the immobilization site, and a poly-chip having a molecular weight of 2,000 to 20,000. After contacting the chip surface with a phosphate buffer of pH 7.4 in which L-lysine is dissolved at a concentration of 1 mg / ml for 5 minutes at 30 ° C. and then washing with the phosphate buffer for 5 minutes, immobilization is performed. SPR measurement biochip in which the signal ratio of a signal due to SPR obtained by poly-L-lysine binding to the immobilized site and a signal due to non-specific adsorption to a background portion other than the immobilized site is 2 or more 固定化部位に導入されている官能基がカルボキシル基もしくはニトリロ三酢酸(NTA)基である請求項1に記載のバイオチップThe biochip according to claim 1, wherein the functional group introduced into the immobilization site is a carboxyl group or a nitrilotriacetic acid (NTA) group. バックグラウンド部に非イオン性物質が固定化されている請求項1もしくは2記載のバイオチップ3. The biochip according to claim 1, wherein a nonionic substance is immobilized on the background portion. 金を蒸着した透明ガラスもしくは透明プラスチックを基板として用いる請求項1〜3のいずれかに記載のバイオチップ。The biochip according to claim 1, wherein a transparent glass or a transparent plastic on which gold is deposited is used as a substrate. 表面プラズモン共鳴がSPRイメージングである請求項1〜4のいずれかに記載のバイオチップThe biochip according to any one of claims 1 to 4, wherein the surface plasmon resonance is SPR imaging.
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