JP2005328809A - Method for producing particle for nucleic acid detection and nucleic acid transportation and use thereof - Google Patents

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武彦 石井
Junpei Nakaoue
純平 中尾上
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幸夫 長崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bioprobe for highly sensitive detection of a nucleic acid while of suppressing nonspecific adsorption and the use of the bioprobe, and to provide a metal particle for supporting a nucleic acid enabling efficient nucleic acid transportation and the use of the metal particle. <P>SOLUTION: The metal particle supporting the nucleic acid is produced by protecting the surface of the particle with a polyethylene glycol-polycation copolymer to stabilize the dispersion of the particle and chemically modifying the nucleic acid to a part of a polyamine segment through mercapto group, dithiol group or sulfide group or directly supporting the nucleic acid to the surface of the metal particle. This invention further provides a high-sensitivity sensing material, a material usable as a carrier for gene therapy and a method for using the material. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はバイオプローブまたはバイオキャリアにおいて用い得る、核酸・微粒子複合体に関する発明であり、特に核酸検出および核酸輸送用の微粒子に関する発明である。  The present invention relates to a nucleic acid / microparticle complex that can be used in a bioprobe or biocarrier, and particularly relates to a microparticle for nucleic acid detection and nucleic acid transport.

バイオプローブは、例えば、生物学的な試料を検体とした、特定の被検物質の検出に適しており、現在、様々なバイオプローブが提案されている。核酸を検知するバイオプローブの典型的な態様として、センサー表面や微粒子表面に担持された核酸におけるハイブリダイズまたはその解離等を感知したセンサーの信号を、大幅に増幅して検出させるもの等が挙げられる。  The bioprobe is suitable for detection of a specific test substance using, for example, a biological sample as a specimen, and various bioprobes are currently proposed. Typical examples of bioprobes for detecting nucleic acids include those that greatly amplify and detect the signal of a sensor that senses hybridization or dissociation of nucleic acids carried on the surface of a sensor or fine particles. .

核酸検出用センサーとしても好適に用い得る、主要なバイオセンサーの一つとして、表面プラズモン共鳴(SPR)を利用するバイオセンサー(以下、SPRセンサーともいう)が提供されている。このSPRセンサーは、プリズムの底面に金や銀等の金属薄膜を形成し、金属薄膜の裏面からレーザーなどの光を、入射角度を変えながら入射して、その反射光を測定し、金属表面プラズモンと共鳴して吸収される、特定入射角度の光を指標として、当該金属表面で起きている、核酸のハイブリダイゼーション等の反応を標識無しで高感度に検出することが可能なバイオセンサーであり、金属薄膜の表面およびその近傍における屈折率の変化に対して鋭敏であることが知られている(例えば、A.Szabo et al.,Curr.Opin.Strnct.Biol.5(1995)699−705)  As one of main biosensors that can be suitably used as a nucleic acid detection sensor, a biosensor using surface plasmon resonance (SPR) (hereinafter also referred to as an SPR sensor) is provided. In this SPR sensor, a metal thin film such as gold or silver is formed on the bottom surface of a prism, and laser light or the like is incident from the back surface of the metal thin film while changing the incident angle, and the reflected light is measured. Is a biosensor capable of detecting a reaction such as nucleic acid hybridization occurring on the metal surface with high sensitivity without labeling, using light of a specific incident angle absorbed as a marker, It is known to be sensitive to changes in the refractive index at and near the surface of a metal thin film (eg, A. Szabo et al., Curr. Opin. Strength. Biol. 5 (1995) 699-705).

現在、微量検体の検出感度を向上させる目的で、バイオプローブとして蛍光標識や放射性同位体などが使用されている。SPRセンサーでは金属薄膜の表面およびその近傍における屈折率の変化を表面プラズモン共鳴の変化として測定する装置であることから、屈折率を増大し、表面プラズモン共鳴に影響を与える金属微粒子は、高感度であるとされるSPRセンサー検出感度をさらに大幅に増幅することができ、試料中に極微量しか含まれていない検体を高感度に検出するのに適している。  Currently, fluorescent labels, radioisotopes, and the like are used as bioprobes for the purpose of improving the detection sensitivity of a small amount of specimen. Since the SPR sensor is a device that measures the change in the refractive index at and near the surface of the metal thin film as the change in surface plasmon resonance, the metal fine particles that increase the refractive index and affect the surface plasmon resonance are highly sensitive. The detection sensitivity of the SPR sensor, which is assumed to be present, can be further greatly amplified, and is suitable for detecting a sample containing a very small amount in a sample with high sensitivity.

特に、近年、遺伝子の解読が進み、一塩基置換変異等の、核酸の微妙な変異を感度よく検出することが要求されており、非特異的な反応が抑制され、簡便、かつ、鋭敏に、所望する核酸の変異を検出可能な核酸検出バイオプローブの提供が待ち望まれている。  In particular, in recent years, the decoding of genes has progressed, and it has been required to detect subtle mutations of nucleic acids such as single nucleotide substitution mutations with high sensitivity, non-specific reactions are suppressed, simple and sensitive, The provision of a nucleic acid detection bioprobe capable of detecting a desired nucleic acid mutation is highly desired.

またバイオキャリアとしては治療を目的とした薬物を体内の目的部位に送り届けるものであり、典型的な様態としてはリポソームや高分子ミセル、ポリカチオン、デンドリマー等に薬物を複合したバイオキャリア等が挙げられる。  Biocarriers are intended to deliver drugs intended for treatment to the target site in the body. Typical examples include biocarriers in which drugs are combined with liposomes, polymer micelles, polycations, dendrimers, etc. .

後述する本発明に関連する先行文献としては、例えば、以下に掲げる文献が挙げられる
1.特開平7−316285号公報(特許文献1)
特許文献1には、SPRセンサーのチップの表面において用い得る、ポリアルキレンオキシド誘導体の製造方法が記されているが、この文献自体には、ポリアルキレンオキシド誘導体のバイオセンサーへの応用に関する開示はなされていない
As prior literature relating to the present invention to be described later, for example, the following literatures are listed. JP-A-7-316285 (Patent Document 1)
Patent Document 1 describes a method for producing a polyalkylene oxide derivative that can be used on the surface of a chip of an SPR sensor, but this document itself does not disclose the application of the polyalkylene oxide derivative to a biosensor. Not

2.特開平11−322916号公報(特許文献2)
特許文献2には、SPRセンサーの表面において、さらに好適に用い得る、ビオチン残基をω末端に有する、ポリオキシエチレン誘導体について開示されているが、この文献自体には、このヘテロポリオキシエチレン誘導体のバイオセンサーへの応用に関する開示はなされていない。
2. Japanese Patent Laid-Open No. 11-322916 (Patent Document 2)
Patent Document 2 discloses a polyoxyethylene derivative having a biotin residue at the ω-terminal, which can be more suitably used on the surface of an SPR sensor. However, this document itself describes this heteropolyoxyethylene derivative. There is no disclosure regarding application to biosensors.

3.特開2001−200050号公報(特許文献3)
特許文献3にはポリエチレングリコール誘導体が担持された、金等の金属微粒子が、分散性が良好である旨等が記載されているが、この文献自体には、この金属微粒子のバイオセンサーへの応用に関する開示はなされていない。
3. JP 2001-200050 A (Patent Document 3)
Patent Document 3 describes that metal fine particles such as gold loaded with a polyethylene glycol derivative have good dispersibility, etc., but this document itself describes the application of the metal fine particles to biosensors. No disclosure has been made.

4.特開2002−80903号公報(特許文献4)
特許文献4には、ポリエチレングリコールをブロックとして有し、かつ、特定のメタクリル酸ポリマーを他のブロックとして有する、ブロックポリマー誘導体が担持された、金等の金属微粒子について開示されているが、この文献自体には、この金属微粒子のバイオセンサーへの応用に関する開示はなされていない。なお、この特許文献4のブロックポリマーは、本発明においても用い得るブロックポリマーである。
4). JP 2002-80903 A (Patent Document 4)
Patent Document 4 discloses metal fine particles such as gold having polyethylene glycol as a block and having a specific methacrylic acid polymer as another block and carrying a block polymer derivative. As such, there is no disclosure regarding the application of this metal fine particle to a biosensor. In addition, the block polymer of this patent document 4 is a block polymer which can be used also in this invention.

5.特許第2815120号公報(特許文献5)
特許文献5には、HS−R−Y(Rは炭素原子数が10を超える、ヘテロ原子で中断されていても良い炭化水素基であり、Yは、リガンドまたは生体適合性多孔質マトリックスを共有結合させるための活性基である)で表される有機分子を用いて、そのチオール基を介して、金、銀等の自由金属の巻く表面へ結合させて、この有機分子が密に詰め込まれた単層を設け、ついで、生体適合性多孔質マトリックスとして、アガロース、デキストラン、ポリエチレングリコールなど等からなるヒドロゲルを共有結合した表面が記載されている。
5). Japanese Patent No. 2815120 (Patent Document 5)
In Patent Document 5, HS-R-Y (R is a hydrocarbon group having more than 10 carbon atoms, which may be interrupted by a hetero atom, and Y shares a ligand or a biocompatible porous matrix. This organic molecule is packed tightly through the thiol group and bound to the surface of a free metal such as gold or silver. A surface is described in which a single layer is provided and then a hydrogel composed of agarose, dextran, polyethylene glycol or the like is covalently bonded as a biocompatible porous matrix.

6.特許第3071823号公報(特許文献6)
特許文献6には保持基材上へチオール基の硫黄原子を介して結合したスペーサー分子に、親水性リンカー部とビオチン残基の固層反応物質が順に共有結合した表面が記載されている。
6). Japanese Patent No. 3071823 (Patent Document 6)
Patent Document 6 describes a surface in which a hydrophilic linker portion and a solid-phase reactant of a biotin residue are covalently bonded in order to a spacer molecule bonded to a holding substrate via a sulfur atom of a thiol group.

7.特開2001−178442号公報(特許文献7)
特許文献7には、末端部にチオール基を有するDNA断片と、当該チオール基と反応して共有結合を形成しえる反応性置換基を有する鎖状分子が、一方の末端で表面に固定された固相担体とを液相にて接触させることにより、当該DNA断片と鎖状分子との間で共有結合を形成させることを特徴とするDNA断片の固相担体表面への固定方法が記載されている。
7). JP 2001-178442 A (Patent Document 7)
In Patent Document 7, a DNA fragment having a thiol group at a terminal portion and a chain molecule having a reactive substituent capable of reacting with the thiol group to form a covalent bond are immobilized on the surface at one end. A method for immobilizing a DNA fragment on the surface of a solid phase carrier is described, wherein a covalent bond is formed between the DNA fragment and a chain molecule by contacting the solid phase carrier in a liquid phase. Yes.

8.特表2004−501340号公報(特許文献8)
特許文献8には一方の末端をチオール修飾したオリゴ核酸を金微粒子表面に固定化し、金微粒子の分散安定化を図るとともに、固定したオリゴ核酸の配列の組み合わせにより相補的なオリゴ核酸を認識し、様々な検出方法に応用可能であることを示しているが、水溶性ポリマーと核酸が同時に固定されているとの記載はない。また、金属微粒子表面に一端固定化した核酸を、メルカプトエタノールなどの低分子化合物を用いることによってはがすことが可能であることを示しているが、はがした核酸を生体内の目的の箇所で放出する核酸輸送用の微粒子として応用可能であることは記載されていない。
8). Japanese translation of PCT publication No. 2004-501340 (patent document 8)
In Patent Document 8, an oligonucleic acid modified with a thiol at one end is immobilized on the surface of a gold fine particle to stabilize the dispersion of the gold fine particle, and a complementary oligonucleic acid is recognized by a combination of sequences of the immobilized oligonucleic acid. Although it is shown that it can be applied to various detection methods, there is no description that the water-soluble polymer and the nucleic acid are immobilized simultaneously. In addition, it has been shown that it is possible to remove nucleic acid once immobilized on the surface of metal fine particles by using a low molecular weight compound such as mercaptoethanol. It is not described that it can be applied as fine particles for transporting nucleic acids.

9.特表2003−514224号公報(特許文献9)
特許文献9にはオリゴ核酸やタンパク質等を表面に修飾した、金、銀、銅、アルミニウム等の金属微粒子プローブが、SPRセンサーとの組み合わせにより、その測定感度を飛躍的に向上できると示しているが、核酸またはタンパク質等と水溶性ポリマーが同時に表面に固定されているとの記載はない。
9. Japanese translation of PCT publication No. 2003-514224 (Patent Document 9)
Patent Document 9 shows that a metal fine particle probe made of gold, silver, copper, aluminum, or the like whose surface is modified with oligonucleic acid or protein can dramatically improve the measurement sensitivity when combined with an SPR sensor. However, there is no description that the nucleic acid or protein and the water-soluble polymer are immobilized on the surface at the same time.

10.「Roverts et al,,J.Am.Chem.Soc.1998,120,6548−6555」(非特許文献1)
非特許文献1にはHS−スペーサー分子−親水性リンカーをベースとする化合物を用い、チオール基を介して、金表面に自己集積した炭層が記載されている。また、親水性リンカー部が、エチレンオキシド単位3個の化合物と、エチレンオキシド単位6個の化合物との混合物から形成された表面は、細胞のリガンド特異的結合を促進するが、付着した細胞によるタンパク質の体積を低減することも教示されている。
10. “Roberts et al, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 6548-6555” (Non-patent Document 1)
Non-Patent Document 1 describes a charcoal layer self-assembled on a gold surface through a thiol group using a compound based on an HS-spacer molecule-hydrophilic linker. In addition, the surface in which the hydrophilic linker part is formed from a mixture of a compound of 3 ethylene oxide units and a compound of 6 ethylene oxide units promotes ligand-specific binding of cells, but the volume of protein by the attached cells. Is also taught to reduce.

11.「Pavey et al.,Biomaterials 20(1999)885−890」(非特許文献2)
非特許文献2には、ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド−ポリエチレンオキシドのトリブロックポリマーの様々な2種の組み合わせ物を、SPRの検出用金属薄膜上に付着させた表面が記載されている。また、当該表面においては、溶液中に、ポリエチレンオキシドさが伸張し、ブラシ様構造物(Brush−like architecture)を形成しえることが示唆されている。
11. "Pavey et al., Biomaterials 20 (1999) 885-890" (Non-patent Document 2)
Non-Patent Document 2 describes a surface in which various combinations of two kinds of polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide triblock polymers are deposited on a metal thin film for SPR detection. In addition, it has been suggested that polyethylene oxide can be stretched in a solution on the surface to form a brush-like structure.

12.特開2001−56311号公報(特許文献10)
特許文献10には導電性基板上にチオール基を介してオリゴ核酸を固定し、その固定領域外に、2−メルカプトエタノールや、6−メルカプトヘキサノールなどの低分子チオール化合物を固定することで、オリゴ核酸の高感度な定量が可能になると示しているが、金属微粒子表面であるとの記載はなく、さらにオリゴ核酸の固定領域外に固定した物質に水溶性ポリマーとの記載もない。
12 JP 2001-56311 A (Patent Document 10)
In Patent Document 10, an oligonucleic acid is immobilized on a conductive substrate via a thiol group, and a low molecular thiol compound such as 2-mercaptoethanol or 6-mercaptohexanol is immobilized outside the immobilization region. Although it has been shown that nucleic acid can be quantified with high sensitivity, there is no description of the surface of metal fine particles, and there is no description of a water-soluble polymer in a substance immobilized outside the oligonucleic acid immobilization region.

13.「B.Sihgh et al.,J.Pharmacy and Pharmacology,55(2003)1631640」(非特許文献3)
非特許文献3にはポリカチオンで被覆した金コロイドに核酸を静電的に吸着させているが、表面上での水溶性ブロックポリマーとの共存についての記載はなく、高イオン強度水溶液中でゆるい会合体を形成すると記載されている。また、低分子化合物との競争的な反応により金微粒子表面に担持した核酸が放出されるとの記述もない。
特開平7−316285号公報 特開平11−322916号公報 特開2001−200050号公報 特開2002−80903号公報 特許第2815120号公報 特許第3071823号公報 特開2001−178442号公報 特表2004−501340号公報 特表2003−514224号公報 特開2001−56311号 Roverts et al.,J.Am.Chem.Soc.1998,120,6548−6555 Pavey et al.,Biomaterials 20(1999)885−890 B.Sihgh et al.,J.Pharmacy and Pharmacology,55(2003)1631640
13. “B. Sihgh et al., J. Pharmacy and Pharmacology, 55 (2003) 1631640” (Non-patent Document 3)
In Non-Patent Document 3, nucleic acid is electrostatically adsorbed on a gold colloid coated with polycation, but there is no description about coexistence with a water-soluble block polymer on the surface, and it is loose in a high ionic strength aqueous solution. It is described as forming an aggregate. Further, there is no description that the nucleic acid supported on the surface of the gold fine particles is released by a competitive reaction with the low molecular weight compound.
JP-A-7-316285 JP 11-322916 A JP 2001-200050 A JP 2002-80903 A Japanese Patent No. 2815120 Japanese Patent No. 3071823 JP 2001-178442 A JP-T-2004-501340 Special table 2003-514224 gazette JP 2001-56311 A Roberts et al. , J .; Am. Chem. Soc. 1998, 120, 6548-6555 Pavey et al. , Biomaterials 20 (1999) 885-890. B. Sihgh et al. , J .; Pharmacy and Pharmacology, 55 (2003) 1631640

発明が解決しようとする課題Problems to be solved by the invention

このように核酸を担持させた微粒子はセンサーや遺伝子治療のコアテクノロジーとして期待されているものの、その生体環境下での非特異吸着、低い分散安定性とともに不十分な遺伝子ハイブリ能などの問題点があった。
発明者らは以前、PEGのような水溶性高分子とポリカチオンを結合させ、負電荷を有する表面に静電的に結合させることにより、ポリカチオンが最表面、水溶性高分子がブラシ状に構築された表面を形成させた後、オリゴ核酸を静電的に表面に吸着、結合させることにより高い認識能を有する表面を構築し、センサーとして利用できることを示した(特願2003−18081、特願2003−18085)。このような表面構築法を微粒子表面に適応することにより、高い認識能だけでなく、分散安定性をも付与した高機能微粒子の調製に成功した。このような微粒子は高感度センシングの基盤粒子になるだけでなく、遺伝子治療用のキャリアとしても利用される基盤材料を提供することにある。
Although microparticles carrying nucleic acids are expected as a core technology for sensors and gene therapy, they have problems such as nonspecific adsorption in the living environment, low dispersion stability, and insufficient gene hybridization ability. there were.
The inventors previously bonded a polycation with a water-soluble polymer such as PEG and electrostatically bonded it to a negatively charged surface so that the polycation is the outermost surface and the water-soluble polymer is in a brush shape. After forming the constructed surface, it was shown that a surface having high recognition ability can be constructed by electrostatically adsorbing and binding oligonucleic acid to the surface and used as a sensor (Japanese Patent Application No. 2003-18081, Application 2003-18085). By applying such a surface construction method to the fine particle surface, we succeeded in preparing highly functional fine particles that have not only high recognition ability but also dispersion stability. It is an object of the present invention to provide a base material that can be used not only as a base particle for high-sensitivity sensing but also as a carrier for gene therapy.

課題を解決するための手段Means for solving the problem

本発明者は、この課題を解決するために、さらに、非特異的な反応が抑制されえる、核酸検出用のバイオプローブの表面構造について検討を行った。その結果、微粒子の表面に、親水性ポリマーとポリカチオンの共重合体を静電的あるいは共有結合的に結合させ、親水性高分子のブラシ状構造を設け、核酸をこのブラシ状構造の間隙に担持させることによって、金属微粒子の水中での分散安定性が向上するだけでなく、容易に核酸を金属微粒子表面に担持することができ、核酸をハイブリダイズさせる際の非特異的な反応が著しく抑制され、SPRセンサー表面における核酸のハイブリダイズ検出感度が著しく向上することを見出した。さらにはこの核酸・微粒子複合体が、体内環境下で担持した核酸をリリースすることを見出した。これらは高感度センサーや遺伝子治療用基盤材料として利用することが可能である。    In order to solve this problem, the present inventor further studied the surface structure of a bioprobe for nucleic acid detection that can suppress non-specific reactions. As a result, a hydrophilic polymer-polycation copolymer is electrostatically or covalently bonded to the surface of the fine particles to provide a hydrophilic polymer brush-like structure, and nucleic acid is placed in the gap between the brush-like structures. By supporting it, not only the dispersion stability of the metal fine particles in water is improved, but also the nucleic acid can be easily supported on the surface of the metal fine particles, and the nonspecific reaction when hybridizing the nucleic acid is remarkably suppressed. It was found that the hybridization detection sensitivity of the nucleic acid on the surface of the SPR sensor is remarkably improved. Furthermore, it has been found that this nucleic acid / fine particle complex releases a nucleic acid carried in the body environment. These can be used as high-sensitivity sensors and basic materials for gene therapy.

本発明における微粒子としては特に限定されるものではないが、ポリスチレンやポリブラジエン等のラテックス、シリカやクレイなどの無機粒子、強いプラズモン吸収を有する金、銀、銅、アルミニウム、あるいはこれの合金、またあるいはこれらの金属を微粒子の構造中の一部に含むものが好ましく、特に金、銀、銅はメルカプト基あるいはジスルフィド基あるいはアミノ基と極めて安定に結合するため最も好適な金属である。  The fine particles in the present invention are not particularly limited, but latex such as polystyrene and polybradiene, inorganic particles such as silica and clay, gold, silver, copper, aluminum having strong plasmon absorption, alloys thereof, and / or Those containing these metals in a part of the structure of the fine particles are preferable. In particular, gold, silver, and copper are the most suitable metals because they bind to mercapto groups, disulfide groups, or amino groups very stably.

微粒子表面に一方の末端をチオール修飾した核酸を担持する方法は、一度に多量の核酸を微粒子の表面に担持できる上、通常の体内環境の下においては、担持した核酸が金属微粒子表面からはがれることなく、金属微粒子が一定の大きさを有しているため、腎臓などにおける体外排出を免れることが可能である。そのうえ、細胞内に取り込まれた核酸担持金属微粒子は、細胞内に大量に存在しているグルタチオンに代表される低分子チオール化合物などにより、金属微粒子表面に担持していた核酸の末端チオールが競争的に交換されることにより細胞内に放出され、核酸輸送微粒子として働くことが可能であることを見出した。強調すべき点は核酸が全てはがれ落ちた後も、金属微粒子表面には親水性ポリマーが残存しており、やがて細胞外に排出されるまで、金属微粒子同士の凝集を防止でき、細胞毒性も示さないことを特徴として有する。  The method of supporting a nucleic acid having one end thiol-modified on the surface of the fine particle allows a large amount of nucleic acid to be supported on the surface of the fine particle at one time, and that the supported nucleic acid peels off the surface of the metal fine particle under normal body environment. In addition, since the metal fine particles have a certain size, it is possible to avoid extracorporeal discharge in the kidney or the like. In addition, the nucleic acid-carrying metal microparticles taken up into the cell are competitive with the terminal thiol of the nucleic acid carried on the surface of the metal microparticle by a low-molecular thiol compound typified by glutathione present in large quantities in the cell. It has been found that it can be released into cells by being exchanged to act as nucleic acid transport microparticles. The point to be emphasized is that even after all the nucleic acid has been peeled off, the hydrophilic polymer remains on the surface of the metal fine particles, which can prevent the metal fine particles from aggregating with each other until they are discharged out of the cell and show cytotoxicity. It is characterized by not.

すなわち本発明は、ポリエチレングリコール・ポリカチオン共重合体R1−PEG−R2(R1は、アセタール、アルデヒド、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、活性エステルアジド基、ビオチン基、単糖、オリゴ糖、アミノ酸、核酸、アリル基、ビニルベンジル基、メタクリロイル基およびアクリロイル基からなる群から選択される官能基であり、PEGは−(CHCHO)n−であり、R2はポリカチオン(たとえばテトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ポリ(メタクリル酸、2−N,N−ジメチルアミノエチル)、ポリ(リジン)、キチン、キトサン、ポリ(N,N−ジメチルアミノメチルスチレン)が固定されている微粒子表面に、一方の末端をチオール修飾したオリゴ核酸を直接的または間接的に担持させ、核酸のハイブリダイズ等の反応を行う際の効率的な配列認識、および非特異的な反応を可能な限り抑制した、核酸相補鎖のセンシング、または効率的な核酸輸送を行う金属微粒子(以下、本微粒子ともいう)の製造、および、本金属微粒子の使用方法(以下、本使用方法ともいう)を提供する発明である。That is, the present invention relates to polyethylene glycol / polycation copolymer R1-PEG-R2 (R1 is acetal, aldehyde, hydroxyl group, amino group, carboxyl group, active ester azide group, biotin group, monosaccharide, oligosaccharide, amino acid, A functional group selected from the group consisting of a nucleic acid, an allyl group, a vinylbenzyl group, a methacryloyl group and an acryloyl group, PEG is — (CH 2 CH 2 O) n—, and R2 is a polycation (for example, tetraethylenepentapentane). Min, pentaethylenehexamine, poly (methacrylic acid, 2-N, N-dimethylaminoethyl), poly (lysine), chitin, chitosan, poly (N, N-dimethylaminomethylstyrene) are fixed on the surface of fine particles. , Directly or indirectly carrying a thiol-modified oligonucleic acid at one end Metal nanoparticles that perform efficient sequence recognition when performing reactions such as hybridization of nucleic acids, and sensing of complementary nucleic acid strands that suppress nonspecific reactions as much as possible, or efficient nucleic acid transport , Also referred to as the present fine particles) and a method for using the metal fine particles (hereinafter also referred to as the present method of use).

なお、上述した特許文献(特願2003−18081、特願2003−18085)においては、本発明のように、親水性ポリマーのブラシ状構造物を設けた金属微粒子の表面に、核酸を担持することについては記載も示唆もなされていない。  In the above-mentioned patent documents (Japanese Patent Application Nos. 2003-18081 and 2003-18085), as in the present invention, a nucleic acid is supported on the surface of a metal fine particle provided with a hydrophilic polymer brush-like structure. Is not described or suggested.

本金属微粒子は、表面プラズモン共鳴を利用したバイオセンサーにおける検出に用いるのが好適であるが、これに限定されるものではなく、リガンドとレセプターの組、例えば、抗原もしくはハプテンと抗体、糖とレクチン、基質と酵素、ホルモンとその受容体、オリゴヌクレオチドとその相補鎖、等の組における結合対の形成により、チップ表面に生ずる何らかの変化を検出し、その信号を本微粒子をもって増幅し得るセンサーであれば、いかなる範疇のセンサーにおいても用いることができる。検出対象となる変化としては、上記の表面プラズモン共鳴以外に、放射能、接触角、沈降、凝集、紫外可視光分光、蛍光、化学発光、電気化学発光等を挙げることができる。      This metal fine particle is preferably used for detection in a biosensor using surface plasmon resonance, but is not limited to this, and a combination of a ligand and a receptor, for example, an antigen or a hapten and an antibody, a sugar and a lectin Any sensor that can detect any change on the chip surface and amplify the signal with this microparticle by forming a binding pair in a set of substrate and enzyme, hormone and its receptor, oligonucleotide and its complementary strand, etc. For example, it can be used in any category of sensors. Examples of the change to be detected include radioactivity, contact angle, sedimentation, aggregation, ultraviolet-visible light spectroscopy, fluorescence, chemiluminescence, electrochemiluminescence, and the like in addition to the above surface plasmon resonance.

このように、本発明は、微粒子をバイオプローブとして使用し、被検対象物中の被検物質が、センサー表面に結合したことを高感度に知らせる、本金属微粒子の使用方法を、本使用方法として提供する発明であり、本微粒子の本使用方法の好適な様態として、表面プラズモン共鳴(SPR)を利用して、本微粒子の状態を検出可能な機器による検出が挙げられる。また本発明における本金属微粒子の製造方法により、生体環境下でも安定に分散し、細胞内でsi−RNAやアンチセンス治療が可能な核酸を放出し得る微粒子の使用方法を提供する発明でもある。  As described above, the present invention uses the fine metal particles as a bioprobe, and uses the fine metal particles to notify that the test substance in the test object is bound to the sensor surface with high sensitivity. As a preferred embodiment of the present method for using the present microparticles, detection by an instrument capable of detecting the state of the present microparticles using surface plasmon resonance (SPR) can be mentioned. The present invention also provides a method for using fine particles that can be stably dispersed even in a living environment and release nucleic acids capable of si-RNA and antisense treatment in cells by the method for producing metal fine particles of the present invention.

PEG・ポリカチオン共重合体中のカチオンの量は一分子あたり1〜100,000の範囲が使われる。好適には、3〜10,000の範囲であり、さらに好ましくは4から1,000の範疇がよい。  The amount of cation in the PEG / polycation copolymer is in the range of 1 to 100,000 per molecule. Preferably, it is in the range of 3 to 10,000, more preferably in the range of 4 to 1,000.

発明の効果The invention's effect

本発明で得られた微粒子分散液は高濃度で安定しており、また高いイオン強度下でも凝集せずに安定である。また、当該金属微粒子はオリゴ核酸のみで表面修飾した金属微粒子と比較すると、粒子表面における負の電荷密度を低下させても、分散安定性に支障はなく、むしろ核酸相補鎖の認識能を向上させることが可能である。そして本微粒子を用いることにより、SPRセンサー表面における表面プラズモン波と金属微粒子のプラズモン吸収が相互作用することで、SPRセンサーにおける検出感度を著しく向上させることが可能であり、高感度な核酸等の医療診断に好適に使用することが可能である。
また、本微粒子は粒子表面に固定された核酸が、周囲の環境に影響されて放出され、核酸放出後の金属微粒子がPEG誘導体により分散安定性を維持し得ることから、核酸輸送用材料としても好適に使用することが可能である。
The fine particle dispersion obtained in the present invention is stable at a high concentration, and is stable without aggregation even under high ionic strength. In addition, compared with metal fine particles whose surface is modified only with oligonucleic acid, the metal fine particles have no problem in dispersion stability even if the negative charge density on the particle surface is lowered, but rather improve the ability to recognize nucleic acid complementary strands. It is possible. By using this fine particle, the surface plasmon wave on the surface of the SPR sensor interacts with the plasmon absorption of the metal fine particle, so that the detection sensitivity in the SPR sensor can be remarkably improved. It can be suitably used for diagnosis.
In addition, since the nucleic acid fixed on the particle surface is released by the influence of the surrounding environment, the fine metal particle after the nucleic acid release can maintain the dispersion stability by the PEG derivative. It can be preferably used.

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。    Examples and the like specifically showing the configuration and effects of the present invention will be described below.

実施例1
金コロイド溶液の調製(PEG/PAMAを粒子表面に有する金属微粒子)
acetal−PEG/PAMA(5700/3800)30mgを超純水5mlに溶解し、2.5mg/ml塩化金酸1mlを加えて一晩激しく攪拌し、acetal−PEG/PAMAで表面を修飾した金微粒子を得た。遊離しているブロックポリマーとDNAがコンプレックスをするため、ここで滅菌水を使用して遠心精製(65,000×g,30min,20℃×3)を行った。得られた粒子の平均粒径はTEM画像より求めた。また、金原子の濃度を原子吸光測定法によって求め、TEM画像より求めた平均粒径を用いて、溶液中の金微粒子濃度を決定した。
5’末端チオール修飾核酸(以下、SH−DNAともいう)は滅菌水に溶解して濃度を100μMとし、所定のSH化処理を行った後、金微粒子に対しての50倍量加え、一晩振盪した。精製は超遠心(80,000×g,15min,15℃×5)により行い、同時に30mM Sodium Citrate(1M NaCl,1mM EDTA,pH7)solutionに溶媒置換した。また、粒子の濃度を原子吸光測定法により決定した。SH−DNA添加前と後で紫外可視光吸収を測定し、粒子の分散安定性と、イオン強度に対する安定性を評価した。(図1)これにより、従来の末端チオール化オリゴ核酸のみで安定化した金微粒子、もしくはPEG/PAMAのみで安定化した金微粒子と同等の分散安定性を有するものが調製されたことが明らかにされた。
Example 1
Preparation of colloidal gold solution (metal fine particles with PEG / PAMA on the particle surface)
Gold fine particles in which 30 mg of aceta-PEG / PAMA (5700/3800) is dissolved in 5 ml of ultrapure water, 1 ml of 2.5 mg / ml chloroauric acid is added and stirred vigorously overnight, and the surface is modified with aceta-PEG / PAMA Got. Since free block polymer and DNA were complexed, centrifugal purification (65,000 × g, 30 min, 20 ° C. × 3) was performed using sterilized water. The average particle size of the obtained particles was determined from a TEM image. The concentration of gold atoms was determined by atomic absorption measurement, and the concentration of gold fine particles in the solution was determined using the average particle size determined from the TEM image.
5′-terminal thiol-modified nucleic acid (hereinafter also referred to as SH-DNA) is dissolved in sterilized water to a concentration of 100 μM, subjected to a predetermined SH treatment, added 50 times the amount of gold fine particles, and overnight. Shake. Purification was carried out by ultracentrifugation (80,000 × g, 15 min, 15 ° C. × 5), and the solvent was replaced with 30 mM sodium citrate (1M NaCl, 1 mM EDTA, pH 7) solution at the same time. The particle concentration was determined by atomic absorption measurement. UV-visible light absorption was measured before and after addition of SH-DNA, and the dispersion stability of the particles and the stability against ionic strength were evaluated. (Fig. 1) This clearly shows that gold particles stabilized only with conventional terminal thiolated oligonucleic acids or those having dispersion stability equivalent to gold particles stabilized only with PEG / PAMA were prepared. It was done.

実施例2
核酸担持後の微粒子表面構造の評価1
実施例1の手法でPEG/PAMA修飾金微粒子を調製した後、3’末端を蛍光ラベルしたSH−DNA−FITCを実施例1と同様の手法で担持、精製した後、溶媒を10mM pH8のリン酸バッファーに置換後、450μlを分取し、pHを8に調整した1.0M NaCN 50μlを添加しピペッティング操作で金を完全に溶解した後、蛍光スペクトルを測定したところSH−DNA−FITCに由来する蛍光、スペクトルが観察された。(図2)これにより、SH−DNAがPEG/PAMAで被覆された金微粒子表面に担持されていることが明らかにされた。
Example 2
Evaluation of surface structure of fine particles after nucleic acid support 1
After preparing PEG / PAMA-modified gold fine particles by the method of Example 1, SH-DNA-FITC fluorescently labeled at the 3 ′ end was supported and purified by the same method as in Example 1, and then the solvent was added to 10 mM pH 8 phosphorous. After substituting with acid buffer, 450 μl was taken out, 50 μl of 1.0M NaCN adjusted to pH 8 was added, and gold was completely dissolved by pipetting, and the fluorescence spectrum was measured. As a result, SH-DNA-FITC was obtained. The derived fluorescence and spectrum were observed. (FIG. 2) This revealed that SH-DNA was carried on the surface of gold fine particles coated with PEG / PAMA.

実施例3
核酸担持後の微粒子表面構造の評価2
蛍光基FITCをあらかじめ末端に化学修飾したフルオレセイン−PEG/PAMAを用い、実施例1の手法でPEG/PAMA修飾金微粒子を調製した後、SH−DNAを実施例1と同様の手法で担持、精製した後、溶媒を10mM pH8のリン酸バッファーに置換後、450μlを分取し、pHを8に調整した1.0M NaCN 50μlを添加しピペッティング操作で金を完全に溶解した後、蛍光スペクトルを測定したところフルオレセイン−PEG/PAMAに由来する蛍光、スペクトルが観察された。(図3)これにより、SH−DNA担持後もPEG/PAMAが金微粒子表面に存在していることが明らかにされた。
Example 3
Evaluation of surface structure of fine particles after loading with nucleic acid 2
After using fluorescein-PEG / PAMA chemically modified with a fluorescent group FITC at the end in advance, PEG / PAMA-modified gold fine particles were prepared by the method of Example 1, and then SH-DNA was supported and purified in the same manner as in Example 1. Then, after replacing the solvent with 10 mM pH 8 phosphate buffer, 450 μl was collected, 50 μl of 1.0 M NaCN adjusted to pH 8 was added, and gold was completely dissolved by pipetting. When measured, fluorescence and spectrum derived from fluorescein-PEG / PAMA were observed. (FIG. 3) This revealed that PEG / PAMA was still present on the surface of the gold fine particles even after SH-DNA was supported.

実施例4
核酸担持金微粒子同士によるハイブリダイズ試験
相補対となる塩基配列を構造中に含むSH−DNA(SH 5’−dT(20)GCCACAGC−3’、SH5’−dT(20)GCTGTGGC−3’)または相補的ではない塩基配列を構造中に含むSH−DNA(SH被覆された金微粒子表面に担持されたSH−DNAがハイブリダイズ能を有していることが明らかにされた。
Example 4
Hybridization test using nucleic acid-carrying gold microparticles SH-DNA (SH 5′-dT (20) GCCA C CAGC-3 ′, SH5′-dT (20) GCTG G TGGC-) containing a complementary base sequence in the structure 3 ') or SH-DNA containing a non-complementary base sequence in the structure (SH-DNA carried on the surface of SH-coated gold fine particles was found to have a hybridizing ability.

実施例5
市販の10nm金コロイド溶液5mlにMeO−PEG−b−PAMA(分子量:12,000)を約10000倍モル量(4.08mg)加え、一日攪拌した後、滅菌水を用いて遠心精製(60,000×g,20℃,15min×3)を行い、吸光度(λ=520nm)を測定した。調製したPEG化金コロイド溶液について原子吸光によって粒子濃度を決定し、このPEG化金コロイド溶液4.6mlを分取し、金ナノ粒子に対して結果的に95倍量のDNAを加えた後、一晩遮光して攪拌した。その後、10mM tris−HClbuffer with 0.15M NaClを用いて遠心精製(80,000×g,20℃, 20min,×5)を行い、5回の総上澄みを20mlにメスアップして蛍光強度を測定した(蛍光強度をもとにした遊離DNAの定量による、金ナノ粒子1個に対するDNA導入率の計算)。また、調製したSH−DNA−FITC/PEG−b−PAMA共固定化金ナノ粒子についてUV−visスペクトルを測定し520nmにおけるその吸光度と、市販金コロイドの吸光度と比較することにより金粒子濃度を決定した。そして2.00nMのSH−DNA/PEG化金コロイド溶液(DNA:0.984nmol)450μlに1M DTT溶液を50μl加えその濃度を100mMに調整後37℃で6,12,20,40h振盪後遠心分離(80,000×g,20℃,20min)を行い、上澄み200μlを分取し蛍光強度を測定することによって金ナノ粒子表面からのDNAのリリースが観測された。(図5)
Example 5
About 10,000-fold molar amount (4.08 mg) of MeO-PEG-b-PAMA (molecular weight: 12,000) was added to 5 ml of a commercially available 10 nm colloidal gold solution, stirred for one day, and then purified by centrifugation using sterile water (60 , 000 × g, 20 ° C., 15 min × 3), and the absorbance (λ = 520 nm) was measured. The particle concentration of the prepared PEGylated gold colloid solution was determined by atomic absorption, and 4.6 ml of this PEGylated gold colloid solution was collected, and after that, a 95-fold amount of DNA was added to the gold nanoparticles, Stir overnight and protected from light. Thereafter, centrifugal purification (80,000 × g, 20 ° C., 20 min, × 5) was performed using 10 mM tris-HCl buffer with 0.15M NaCl, and the fluorescence intensity was measured by measuring the total supernatant of 5 times to 20 ml. (Calculation of DNA introduction rate for one gold nanoparticle by quantification of free DNA based on fluorescence intensity). Also, the gold particle concentration was determined by measuring the UV-vis spectrum of the prepared SH-DNA-FITC / PEG-b-PAMA co-immobilized gold nanoparticles and comparing the absorbance at 520 nm with the absorbance of commercially available colloidal gold. did. Then, 50 μl of 1M DTT solution was added to 450 μl of 2.00 nM SH-DNA / PEGylated gold colloid solution (DNA: 0.984 nmol), the concentration was adjusted to 100 mM, and the mixture was shaken at 37 ° C. for 6, 12, 20, 40 h and then centrifuged. (80,000 × g, 20 ° C., 20 min) was performed, and 200 μl of the supernatant was collected, and the fluorescence intensity was measured to observe the release of DNA from the gold nanoparticle surface. (Fig. 5)

比較例1
核酸のみで安定化した金微粒子とのハイブリダイズ能比較

Figure 2005328809
SH−DNAのみで安定化した金コロイドの調製
市販金コロイド(10nm poly science社製)3mlにSH化処理を施したSH−DNAsequenceI20を200倍モル量加え、24時間攪拌した。時間後、20mMリン酸バッファー(0.2MNaCl,pH7)2倍量にメスアップし、さらに40時間攪拌した。遠心精製(120000xg,4℃,15min)で精製し、同時に2×SSC 1mM EDTAに置換した。粒子濃度は原子吸光TEMから求めた。Comparative Example 1
Comparison of hybridization ability with gold microparticles stabilized only with nucleic acid
Figure 2005328809
Preparation of gold colloid stabilized with only SH-DNA A 200-fold molar amount of SH-DNA sequence I 20 subjected to SH treatment was added to 3 ml of commercially available gold colloid (manufactured by 10 nm polyscience) and stirred for 24 hours. After the time, the volume was increased to 2 volumes of 20 mM phosphate buffer (0.2 M NaCl, pH 7), and the mixture was further stirred for 40 hours. Purification was performed by centrifugal purification (120,000 × g, 4 ° C., 15 min), and simultaneously replaced with 2 × SSC 1 mM EDTA. The particle concentration was determined from atomic absorption TEM.

PEG/PAMA,SH−DNA共固定金基板
オゾン洗浄を施した金基板に1.6mg/mlに調整したPEG/PAMA(5660/2780)水溶液を数滴たらし、40℃(密閉)で1時間静置し、さらに流路系でPEG/PAMAを流したチップに、SH−DNA(5μM,sequenceII20)を5μl/minで10min流した。このときサンプルはI=0.3になるように調整した。 (37℃,Running buffer:MilliQ)
PEG / PAMA, SH-DNA co-immobilized gold substrate A few drops of PEG / PAMA (5660/2780) aqueous solution adjusted to 1.6 mg / ml was placed on a gold substrate that had been subjected to ozone cleaning, and then at 40 ° C. (sealed) for 1 hour. Then, SH-DNA (5 μM, sequence II 20 ) was allowed to flow at 5 μl / min for 10 min on a chip that was allowed to stand and further flowed with PEG / PAMA in the flow path system. At this time, the sample was adjusted so that I = 0.3. (37 ° C, Running buffer: MilliQ)

SH−DNA単独固定チップ
オゾン洗浄を施した金基板にSH−DNA(5μM,sequenceII205μl/minで30min流した。
このときサンプルはI=0.3になるように調整した。 (37℃,Running buffcr:2×SSC 1mM EDTA)
SH-DNA single immobilization chip SH-DNA (5 μM, sequence II 20 5 μl / min was allowed to flow for 30 min on a gold substrate subjected to ozone cleaning.
At this time, the sample was adjusted so that I = 0.3. (37 ° C., Running buffcr: 2 × SSC 1 mM EDTA)

各チップ条件での各金コロイドのハイブリダイゼーションおよび吸着
上記した各センサーチップにPEG/PAMA,SH−DNA共固定金コロイド、SH−DNAのみで安定化した金コロイドを各々流した。金コロイド側のDNA配列はsequence I20で、センサーチップ側と相補的なものを用いた。 (条件:25℃,5μl/min,10min,Running buffer:
各チップ条件での各金コロイドのハイブリダイゼーションおよび吸着
上記した各センサーチップにPEG/PAMA,SH−DNA共固定金コロイド、SH−DNAのみで安定化した金コロイドを各々流した。金コロイド側のDNA配列はsequenceI20で、センサーチップ側と相補的なものを用いた。 (条件:25℃,5μl/min,10min,Running buffer:2×SSC 1mM EDTA)
Hybridization and adsorption of each gold colloid under each chip condition PEG / PAMA, SH-DNA co-immobilized gold colloid, and gold colloid stabilized only with SH-DNA were flowed to each sensor chip described above. The DNA sequence on the gold colloid side was sequence I 20 , which was complementary to the sensor chip side. (Conditions: 25 ° C., 5 μl / min, 10 min, Running buffer:
Hybridization and adsorption of each gold colloid under each chip condition PEG / PAMA, SH-DNA co-immobilized gold colloid, and gold colloid stabilized only with SH-DNA were flowed to each sensor chip described above. The DNA sequence on the gold colloid side was sequence I 20 , which was complementary to the sensor chip side. (Conditions: 25 ° C., 5 μl / min, 10 min, Running buffer: 2 × SSC 1 mM EDTA)

上記の各金基板に、それぞれ機能化した金コロイドを流したところ、SH−DNAのみで安定化した金コロイドと、SH−DNAのみを修飾した金基板上でのハイブリダイズ量は、どちらか一方をPEG/PAMA,SH−DNA共固定表面にしたものに比べ小さかった。これはSH−DNAの導入密度が高すぎるために、DNA鎖同士の静電反発が、ハイブリダイズ能を低下していることを示しており、PEG/PAMAと共固定表面にすることで、DNAのハイブリダイズ能が向上することを示している。  When the colloidalized gold colloid was allowed to flow on each of the above gold substrates, either the gold colloid stabilized with SH-DNA alone or the amount of hybridization on the gold substrate modified with only SH-DNA was either Was smaller than that obtained on the PEG / PAMA, SH-DNA co-immobilized surface. This shows that since the introduction density of SH-DNA is too high, electrostatic repulsion between the DNA strands decreases the hybridizing ability. By making the surface co-immobilized with PEG / PAMA, It shows that the hybridizing ability of is improved.

発明の効果The invention's effect

本発明により、従来の技術よりも高感度に核酸を検出することのでき、また、核酸輸送用としても機能する金属微粒子が提供される。  According to the present invention, a metal fine particle capable of detecting a nucleic acid with higher sensitivity than conventional techniques and also functioning for nucleic acid transport is provided.

図1は実施例1に記載の金微粒子の核酸担持前後の分光スペクトルを示す。  FIG. 1 shows the spectrum before and after nucleic acid loading of the gold fine particles described in Example 1.

図2は実施例2に記載の金微粒子の表面に担持したSH−DNA−FITCに由来する蛍光スペクトルを示す。  FIG. 2 shows a fluorescence spectrum derived from SH-DNA-FITC carried on the surface of the gold fine particles described in Example 2.

図3は実施例3に記載の金微粒子の表面に固定したフルオレセイン−PEG/PAMAに由来する蛍光スペクトルを示す。  FIG. 3 shows a fluorescence spectrum derived from fluorescein-PEG / PAMA immobilized on the surface of the gold fine particles described in Example 3.

図4は実施例4に記載の金微粒子のTEM観察画像を示す。  FIG. 4 shows a TEM observation image of the gold fine particles described in Example 4.

図5は実施例5に記載のPEG/PAMA修飾金コロイド表面に担持したSH−DNA−FITCが過剰のチオール化合物(ジチオスレイトール)を加えることで、溶液中にリリースされたことを示す蛍光スペクトルである。  FIG. 5 is a fluorescence spectrum showing that SH-DNA-FITC supported on the PEG / PAMA-modified gold colloid surface described in Example 5 was released into a solution by adding an excess of a thiol compound (dithiothreitol). It is.

PEG/PAMAとSH−DNAを適宜用いて作成した金基板表面と、金微粒子表面について、ハイブリダイズ能を比較した結果を示す図である。  It is a figure which shows the result of having compared the hybridizing ability about the gold substrate surface created using PEG / PAMA and SH-DNA suitably, and the gold fine particle surface.

Claims (17)

微粒子表面に水溶性ポリカチオンをブロックセグメントとして有する親水性ポリマーで被覆して、水中での分散安定性を確保した表面に、オリゴ核酸を直接的または間接的に担持させ、核酸相補鎖のセンシング、または核酸輸送を行う微粒子。  The surface of the fine particle is coated with a hydrophilic polymer having a water-soluble polycation as a block segment, and the oligonucleic acid is directly or indirectly supported on the surface ensuring dispersion stability in water, thereby sensing a nucleic acid complementary strand. Alternatively, fine particles that perform nucleic acid transport. 微粒子が金属である請求項1の微粒子  The fine particle according to claim 1, wherein the fine particle is a metal. 親水性ポリマーが、重合度2〜10,000のポリエチレングリコールであるPEG/ポリカチオン共重合体である請求項1または2に記載の核酸担持微粒子。  The nucleic acid-carrying fine particles according to claim 1 or 2, wherein the hydrophilic polymer is a PEG / polycation copolymer which is polyethylene glycol having a polymerization degree of 2 to 10,000. 親水性ポリマーが、下記(a)および(b)の特徴を有するブロックポリマーの第1のブロックを構成する親水性ポリマーセグメントであり、かつ、第2のブロックを構成するポリマーセグメントの、微粒子表面の支持体に配位能を有する官能基を介して、下記のブロックポリマーが微粒子表面に固定されている、請求項1〜3のいずれかに記載の核酸担持金属微粒子。
(a)上記親水性ポリマーのセグメントを第1のブロック成分とする
(b)金属微粒子表面の支持体に配位能を有する官能基を有するモノマーをモノマー単位とする、重合度が1〜200のポリマーセグメントを第2のブロックとする。
The hydrophilic polymer is a hydrophilic polymer segment constituting the first block of the block polymer having the following characteristics (a) and (b), and the polymer segment constituting the second block is on the surface of the fine particles. The nucleic acid-carrying metal fine particles according to any one of claims 1 to 3, wherein the following block polymer is fixed to the surface of the fine particles through a functional group having coordination ability on the support.
(A) A segment of the hydrophilic polymer as a first block component (b) A monomer having a monomer having a functional group having a coordination ability on a support on the surface of a metal fine particle, the degree of polymerization being 1 to 200 Let the polymer segment be the second block.
微粒子表面の支持体に配位能を有する官能基が、メルカプト基、ジチオール基、スルフィド基、またはアミノ基である、請求項1〜4記載の核酸担持金属微粒子。The nucleic acid-carrying metal microparticle according to claim 1, wherein the functional group having a coordination ability on the support on the surface of the microparticle is a mercapto group, a dithiol group, a sulfide group, or an amino group. ブロックポリマーの第2のブロックが、式(1)
Figure 2005328809
[式中、mは1〜10の整数、nは1〜100の整数を表し、R1、R2は互いに独立して、炭素原子数が1〜5のアルキル基、アミノ基、メルカプト基、または、スルフィド基を表す]で表される、メタクリル酸ポリマーのセグメント、またはペンタエチレンヘキサミン基である、請求項1〜5のいずれかに記載の金属微粒子。
The second block of the block polymer is of formula (1)
Figure 2005328809
[Wherein, m represents an integer of 1 to 10, n represents an integer of 1 to 100, and R1 and R2 each independently represent an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an amino group, a mercapto group, or The metal fine particle according to any one of claims 1 to 5, which is a segment of a methacrylic acid polymer or a pentaethylenehexamine group represented by [representing a sulfide group].
核酸が、メルカプト基、ジチオール基、スルフィド基を介して、ポリアミンセグメントまたは微粒子表面の一部に化学的に修飾され、金僕微粒子表面に担持されている、請求項4〜6のいずれかに記載の核酸担持金属微粒子。The nucleic acid is chemically modified to a part of the polyamine segment or the surface of the fine particle via a mercapto group, a dithiol group, or a sulfide group, and is supported on the surface of the gold fine particle. Nucleic acid-supported metal fine particles. 微粒子が金、銀、銅、白金、パラジウム、アルミニウムの内の少なくとも一種の金属から選ばれる素材で形成されている、請求項1〜7のいずれかに記載の核酸担持金属微粒子。The nucleic acid-carrying metal fine particles according to any one of claims 1 to 7, wherein the fine particles are formed of a material selected from at least one metal selected from gold, silver, copper, platinum, palladium, and aluminum. 金属微粒子の粒径が1nm以上であり、100nm未満のサイズを有する請求項1〜8に記載の核酸担持金属微粒子。The nucleic acid-carrying metal fine particles according to claim 1, wherein the metal fine particles have a particle size of 1 nm or more and a size of less than 100 nm. 核酸が1本鎖DNA、2本鎖DNA、siRNA、PNAから選ばれる、請求項1〜9のいずれかに記載の核酸担持金属微粒子。The nucleic acid-carrying metal fine particles according to any one of claims 1 to 9, wherein the nucleic acid is selected from single-stranded DNA, double-stranded DNA, siRNA, and PNA. 金属微粒子表面に直接的または間接的に担持されている核酸が、生体環境中で放出される、請求項1〜11のいずれかに記載の核酸輸送用金属微粒子。12. The fine metal particle for nucleic acid transport according to any one of claims 1 to 11, wherein the nucleic acid supported directly or indirectly on the surface of the fine metal particle is released in a living environment. 請求項1〜11のいずれかに記載の表面を持つ核酸検出用または輸送用金属微粒子。A metal fine particle for nucleic acid detection or transport having the surface according to any one of claims 1 to 11. 請求項12に記載の核酸輸送用金属微粒子の使用方法。A method for using the metal fine particles for nucleic acid transport according to claim 12. 核酸検出用の金属微粒子と核酸試料を接触させて、当該金属微粒子の固定化核酸とのハイブリダイズを検出する、請求項13に記載の核酸検出用金属微粒子の使用方法。The method for using the metal fine particles for nucleic acid detection according to claim 13, wherein the metal fine particles for nucleic acid detection and a nucleic acid sample are brought into contact with each other to detect hybridization of the metal fine particles with the immobilized nucleic acid. 請求項14記載の核酸検出用金属微粒子の使用方法において、核酸同士のハイブリダイズの検出が、表面プラズモン共鳴を利用するセンサによって行われる、核酸検出用金属微粒子の使用方法。The method for using the metal fine particles for nucleic acid detection according to claim 14, wherein the detection of hybridization between nucleic acids is performed by a sensor utilizing surface plasmon resonance. 表面プラズモンセンサーのセンサチップが請求項1〜11記載の表面を持つセンサチップを使用する請求項14記載の核酸検出用金属微粒子の使用方法。15. The method for using metal fine particles for nucleic acid detection according to claim 14, wherein the sensor chip of the surface plasmon sensor uses a sensor chip having the surface according to claims 1 to 11. 請求項15記載の核酸検出用金属微粒子の使用方法において、核酸同士のハイブリダイズの検出が、光学的手法によって行われる、核酸検出金属微粒子の使用方法。The method for using nucleic acid-detecting metal fine particles according to claim 15, wherein the detection of hybridization between nucleic acids is performed by an optical technique.
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