JP2005504987A - 送波回折分析実施のための方法 - Google Patents

Abstract

本発明はサポート支持面上のアナライトの送波回折分析実施のための方法に関し、その方法が：放射線源により起こされた放射線ビームで上記アナライトを照射し、かつアナライトを通過した後に放射線を検出する工程を包含している。この方法は放射ビームがアナライトを実質的に垂直にかつ実質的に直角方向に衝突するように照射が行われることを特徴としている。更に本発明は送波回折分析実施のための装置に関する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明はサポート面上の１個またはそれより多いアナライトの送波回折分析実施のための方法であって、その方法は：
−放射線源により起こされた放射線ビームで上記アナライトの各々を照射し、かつ
−アナライトを通過した後に上記放射線を検出する工程を包含している。
【背景技術】
【０００２】
ＷＯ−Ａ−００／３６４０５はＸ線散布を使用する異なった材料の特性的資料室（ライブラリー）のための装置および方法を開示している。この装置は資料室へ向けられるＸ線ビームを備え、この資料室は各々が異なる材料を保持している要素のアレイ、資料室を収容しているチャンバーおよびチャンバー内の資料室上にＸ線ビームを向けるためのビームラインを保持している。特性付け中に、Ｘ線ビームは要素から飛散しかつ検出器が要素のための特性的データを起こすために飛散されたＸ線ビームを検出する。
【０００３】
ＵＳ６ １１１ ９３０は送波モードと同様に反射モード検出のために好適なＸ線回折メーターを開示している。反射モードではアナライトのためのサポートは水平位置にある。送波モードで分析を行うためにはサポートは角度計の水平軸周りに回され、従ってサポートは基本的には垂直位置を占める。
【０００４】
材料のサンプルからのＸ線、ガンマ線、カソード線などのような入射放射線の飛散は材料の原子構造についての情報を産出し得る。放射線のそのようなビームがサンプルに衝突すると、回折された放射線のパターンが創生され、そのパターンは入射放射線および材料の原子構造に依存する空間的な強度分布を備え、かつ好適な検出器上に記録され得る。回折分析は結晶性材料、結晶形態および液体、ゲルまたは固体位相、または材料の位相遷移の研究のために選択される方法である。
【０００５】
結晶化は一般に液体環境からの分離または沈殿または溶融体の固体位相への沈降と考えられている。溶液からの物質の結晶化に対する基本的なアプローチは通常かなり単純である。結晶化されるべき分子は溶融されまたは懸濁されかつ引き続き溶液中の分子または分子状コンプレックスの溶融性に影響する状態に晒される。これは溶剤の除去または可溶性を減す他の化合物の追加、選択的には温度、圧力または重力のような他のファクターの変更の組み合わせにより達成され得る。条件が適正であると、小さい核ができ、それから結晶が成長する。しかしながら、結晶化条件および結晶パッキングまたは結晶発生の間の関係は一般に良く理解されてはいない。結晶化条件の最適化および結晶内への分子パッキングのひとつの特殊タイプへ導く条件の特定は多分に試行錯誤に基づいている。最適結晶化条件の決定は従って骨の折れるかつ時間のかかる工程であり得る。
【０００６】
多くの異なるサンプルが回折分析のために提供されると、分析の効率が最大の重要事項となる。所要のサンプル量に関してはるかに効果的な分析方法では、計測時間およびシグナル対ノズル比が回折の送波ジオメトリーとなる。送波回折モードにおいては、反射モードと異なり、前方回折放射線の全体ファンが位置感知放射検出器により計測され、そこでは回折された放射線のファンの小部分のみが計測される。しかしながらパウダー回折の送波ジオメトリーは殆ど使用されておらず、その理由は電子密度の非常に高いサンプルの場合は強力な吸収により傷付けられるからである。また、非常に薄い分析フイルムが好適な結論を得るためには使用されなければならない。それにもかかわらず、薬剤または薬剤候補者のような多くの有機サンプルはパウダー回折データの質を傷付けないために充分に透明である。これらおよび多くの他の場合において、そのようなサンプルに対して送波ジオメトリーの適用は更なる特性化のために充分なシグナル対ノイズ比を得るために実質的に所要計測時間を低減する。処理量を増すために、人が関与することなく多くのアナライトの素速い計測を許容する自動化されたアレイが強く望まれている。この目的のために、全てのサンプルをひとつのアレイフォーマット内に同時に装着し、かつ分析中に上記アレイをひとつのサンプルから次のサンプルへと自動的に移送する便利な方法が採用され得る。
【０００７】
ＷＯ−Ａ−００／３６４０５内の場合と同様に、現在までに使用されている送波ジオメトリー内の回折のための全ての構成において、放射ビームは水平でありかつアナライトサポートは実質的に垂直に装着され、これは如何なるサンプルも何らかの物理的手段により（セミ）半透明物質に対して接着されるか、または例えば薄い壁のガラスまたは石英毛細管のようなコンテナー内に包み込まれる。この“水平”な構造においては或る実験中に形成されたアナライトは送波回折分析のために別のコンテナーに移されなければならない。これは不便であり、なぜならばそれには時間を要し、かつ追加の処理工程を要するからである。アナライトの取り外しは更にアナライトの結晶化された構造が破損し、またはアナライトが汚染される危険を伴う。更に、公知の装置を使用してアナライトの位相遷移を研究するには不便であり、それは位相のひとつが液体であり、そのときアナライトが放射線ビームに対して落下しまたはシフトするからである。
【０００８】
更に、現在までは、結晶化を成功裏に起こすためには、多量のアナライトが必要であった。
【０００９】
上述の問題は特に、例えば新規物質の初期開発または非常に少量のアナライトが得られる高処理量実験設備において適切である。高処理量実験設備は当業界で知られておりかつ多数の容器を使用して、選択的には異なる反応条件で多数の実験を同時に行うために使用されている。高処理量実験設備は例えば薬剤工業分野で新しいかつ有用な薬剤開発または、新しい触媒の開発のために触媒分野で使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って本発明の目的は、高シグナル対ノイズ比を持ち、特に得られるアナライトの量が非常に小さいアナライトの送波回折分析実施のための新規かつ代替の方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記および他の目的はアナライトの送波回折分析実施のための方法により達成され、その方法は：
−放射線源により起こされた放射線ビームで上記アナライトを照射し、かつ
−アナライトを通過した後に上記放射線を検出する工程を包含する方法において、
放射ビームがアナライトを支持面に対して実質的に垂直にかつ実質的に直角方向に衝突するように照射されることを特徴としている。
【００１２】
本発明による方法を使用すると、多数のアナライトの同時分析のための驚異的に簡単で、非常に速くかつ効率的な方法が可能となった。また、本発明による方法は位相のひとつが液体であるときのアナライトの位相遷移を研究する驚異的に精密簡潔かつ便利な方法を提供する。更にこの方法は容易な自動化を許容する。
【００１３】
本発明において、“実質的に垂直でかつ実質的に直角な方向”は水平面（即ち地球表面に対して実質的に平行な面）とそのような角度で遭遇する如何なる方向をも意味していて、アナライトが配置されてその上（またはコンテナーの中）に支持されるアナライトのための追加の取付け具を要しない。好ましくはこの角度は約９０度である。しかしながら、当業者であれば水平面と本発明による方法で使用される放射ビームの方向の間の他の角度も使用され得ることが容易に理解されるであろう。好適には、この角度は少なくとも７５度である。
【００１４】
当業者は放射線源がそれ自体で実質的に垂直方向の放射線ビームを提供し得ることを理解するであろう。代わりに、本発明の放射線源により提供される放射線ビームの方向は、例えば少なくともひとつの鏡の使用により、送波回折分析の実施前に変更され得る。
【００１５】
本発明によると、“放射線”で、Ｘ線、ガンマ線、カソード線のような、アナライトの送波回折分析実施のために使用され得るどれかの放射線が意味されている。使用に際し、放射線源はアナライトの上方に、下方を指向して配置され；代わりに上記放射線源はアナライトの下方に上方を指向して配置され得る。
【００１６】
“アナライト”はここでは回折または結晶化特性が決定されるべきサンプルまたは混合物と限定される。そのようなアナライトは化学物質、または異なる物質の混合物であり得る。また、少なくともひとつの結晶構造の物質が知られまたは存在が期待されている。本発明のアナライトは医薬的活性分子または触媒配位子複合体または二量体、塩、エステル、溶媒化合物またはそれらの機能的部分のような、有機または有機−金属分子複合物を包含している。本発明のアナライトはまた例えば（ＤＮＡ、ＲＮＡ、およびＰＮＡのような）核酸、ポリペプタイド、ペプタイド、グリコプロテインおよび他のプロテインナス物質などの生体高分子、リポプロテイン、プロテイン核酸複合体、カーボハイドレイト、バイオメトリックまたは機能部分、デリバテイブおよび／またはそれらのアナログを包含している。
【００１７】
本発明は多数のアナライトの同時審査を許容し、その際上記アナライトは例えばアレイ中に配置され、かつアナライトをそれらが内部に準備されているコンテナーから物理的に取り外す必要がなく、ただし上記コンテナーが使用される放射線に対して半透明であることが条件である。このようにして、好ましくは、上記アナライトは別のコンテナーまたはサポートへ移されない。放射線ビームの方向が実質的に垂直であるためこの配列はアナライトを開放コンテナー内またはサポート上に置いて回折のための送波ジオメトリー達成のために不可欠であり、その際上記アナライトを上記コンテナーまたはサポートに対して物理的にまたは別方法で取り付ける必要はない。今や、本発明の方法で２次元アレイ、例えばマイクロチタープレート内の上記アナライトの分析が可能となった。
【００１８】
従って、本発明による方法の好ましい実施例によると、アナライトは如何なる追加の取付け具を要することなくサポート上に配置される。これはアナライトが重力の手段以外によりサポートに対して固着され得ることを意味している。
【００１９】
これによりアナライトの汚染は阻止され、または少なくとも最小化される。
【００２０】
本発明は特にパウダー回折分析、特にアレイ中の多数の少量のアナライトが同時に分析されるべき時に有用である。本発明の方法はアナライトが半透明なコンテナー内に正常所在で形成されている時に、アナライトから飛散される広角および狭角の双方を検出するのに理想的に適している。この特殊な実施例において、サンプルは上記コンテナー内に結晶化されておりかつサンプルが好適なキャリヤー上に取り出されることなく分析される。複数のコンテナーが結果的に回折分析のために提供されることができ、これはサンプルの分析の更なる自動化能力を全体として増加させる。
【００２１】
アナライトはマイクロチターと同様な特別に設計された物質として提供されることができ、その物質はＸ線に対して半透明な材料から構成されている。上記物質は好ましくは採用された物体および溶剤に対して化学的に不活性であり、かつ例えばＸ線回折技術においては、使用される検出技術に対して好ましくは透明である。また上記物質は好ましくは可視光線（ｃａ２００ｎｍないし１０００ｎｍ）に対して透明であり、可視または光学的観察が許容されている。またこの物質は好ましくは熱移送が可能であり、従って温度変更が許容されている。アレイの例は８対１２ｍｍから３２対４８ｍｍで、中心距離に対する直交中心は物質のコンテナーまたは縦穴間で２ないし１０ｍｍ変わる。もちろん、上記物質はセル内または直上に大気条件を制御しかつ／または調整するための手段を備えている。この目的のためにサポート媒体は例えばシール器具またはシール物質に装着され、これらは個々のセルまたはセルの群をシールする。ボール、プレート、キャップ、パラフィンオイルのような不活性液体、シリコンオイルなどが上記シール目的のために備えられる。これに関して注目されるべきことは、シール器具および／またはシール物質は必ずしも（かつ好ましくは）アナライトをサポートへ取り付けず、むしろ大気制御のために個々のセルまたはセル群の直上に備えられている。
【００２２】
本発明の方法で、結晶化されたアナライトの回折特性の決定は用意されたアレイ内で好都合に行われ、そこでは結晶化方法が達成されてきた。送波回折ジオメトリーにおいてアレイそれ自体が回折に対して透明でありまたはアレイからの背景回折パターンが決定される必要があり、かつアレイ内の結晶から得られた回折データはこの背景パターンのために訂正される。この回折実験のより従来的な反射ジオメトリーに対して送波ジオメトリー使用の利点は、アナライトのマスユニットに対して実質的に多くのシグナルが計測されることである。このようにして材料量のミリグラムの使用、好ましくはマイクログラム、ナノグラムまたはピコグラムの材料量の使用が可能となり、しかも改良された処理量を達成し得る。
【００２３】
技術は一般的に多量の材料が結晶化成功のためには所望されることを教えているが、マイクログラム以下の量が小さい分子（モルあたり５００グラムより小さいオーダーの分子量）のために使用され得ることが示されておりかつ蛋白質（モルあたり５０００グラムより多い分子量）のために１ナノグラム以下の量さえも使用され得ることが示されている。本発明の方法では少量が使用可能であるために、アナライトの入手は小さい問題でありかつ多数の条件の素速いテストおよび関連する条件の容易な調整が容易に得られる。本発明の方法はこのように、例えば研究の初期段階において、単に微少量のアナライトが得られるときに有益に使用される。このようにして、本発明のひとつの実施例は本発明による方法を提供し、そこでは上記アナライトの量は１マイクログラムより少ない。
【００２４】
本発明による方法の主な利点は実験の自動化された機構が一般に少量のためにより素速く、より多くのサンプルが同時にテストされ得るのでアレイ内の結晶の条件の自動化された検出がより素速く、より少ない材料が所望されるので廃棄量が減り、得られる材料からより多くのテストが実施でき、結晶化が達成される機会の同定が顕著に増し、かつ異なる多様形の同定の機会も同様に増加する。
【００２５】
更なる局面において本発明はアナライトの送波回折分析実施のための装置を提供し、その装置が：
−アナライトに対して放射線ビームを向けるようにされた放射線源；
−アナライトを支持するためのサポートであって、そのサポートが放射線に対して半透明であるサポート；および
−アナライトを通過した放射線を検出するための検出器を包含し、
放射線源、アナライトのためのサポートおよび検出器が放射線源により起こされた放射線ビームがアナライトに実質的に垂直にかつ実質的に直角方向に衝突するように照射し得るように配置されている。サポートとして、例えば半透明材料の開放コンテナーまたは小さいプレートが使用され得る。
【００２６】
上述のように、放射線源は本質的に垂直な放射線ビームを提供し、このビームは直接的に使用可能である。しかしながら、代わりに、本発明装置の放射線ビームの方向は送波回折分析実施のために、例えば少なくともひとつの鏡の使用により、人工的に実質的な垂直にされ得る。
【００２７】
本発明による装置は高度な完全実験のために非常に適しており、かつこの目的のために装置のサポートは多数のアナライト支持のために設計されている。このサポートは上述のように半透明なコンテナーのアレイの形とされ得る。
【００２８】
更に本発明は本発明による方法または装置の、アナライトのパウダー回折パターンの検出および記録への使用に関する。これによりパウダー回折パターンが容易に得られる。
【００２９】
更に本発明は本発明による方法または装置をアナライトの位相挙動スクリーニングへの使用に関し、上記挙動はより詳細にはアナライトの液、ゲルまたは固体相内における結晶化挙動である。上記アナライトは有機体分子であり、例えば薬剤的に興味深い合成物または複合体、低重合体、塩、エステルまたはそれらの溶媒化合物、または同質触媒作用のための触媒などのような有機−金属分子である。好ましくはアナライトの位相挙動スクリーニングのための方法は分離セルのアレイ内で行われ、それによって各セルは異なる構成物を収容する。位相挙動に変化が生ずると、その変化は検出されかつスクリーニングが行われている特殊な構成要素および条件と相互に関係付けられる。本発明による方法または装置を使用すると、位相挙動変化が生じてもアナライトが基体から脱落せず、またはビームに対してシフトすることもない。
【００３０】
本発明の別の局面によると、本発明はアナライトの多形性検出のための本発明の方法または装置の使用に関する。これにより本発明はアナライトの異なる結晶構造の成長を許容する結晶化条件の決定を容易化し、このようにしてアナライトの多形性構造の同定が可能となる。これは重要な情報であり、例えば有効薬剤複合物の場合であって、上記薬剤複合物がそれぞれ異なる物理的特性または有機活動に付いての異なる特性を備えている場合である。特殊かつ良く限定された薬剤の米国食料薬剤管理局のような公式な許可は、例え構成している分子の化学的性質が同一であっても、サンプルの他の多形性に対しては与えられない。従って各種の多形性が開発されかつ同定されることはそれらの有機的特性の理解を得るために非常に重要なことである。
【００３１】
以下に本発明が図面によりより詳細に図解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は本発明による典型的な送波モードＸ線回折分析装置の線図を示している。装置１は従来型Ｘ線チューブのような強いＸ線放射線６の源２、複数個のアナライト（被分析体）４のための半透明なマイクロチッタープレートのようなアレイ（配列体）３およびアナライト４を通過した放射線検出のための検出器５を包含している。図示の実施例においてはＸ線放射線６の源２はアナライト４の上方に配置されている。放射線のための検出器５は図示の実施例内においては放射線２の源からアナライト４の反対端部上に配置されていて、放射線６はアナライト４を通過した後に検出されかつ記録される。検出器５は刺激型蛍光イメージプレートのような如何なる好適な検出器であり得る。好ましくは検出器５は位置感知２Ｄ放射線検出器である。
【００３３】
使用中にＸ線６のビームは放射線源２により起こされ、アレイ３内に配置されているアナライト４のひとつに向けられる。Ｘ線６のビームはアレイ３上に配置されているアナライト４に実質的に垂直にかつ実質的に直角方向に衝突し、かつ回折された放射線はアナライト４からパターン状に散乱しそれは検出器５内に記録される。引き続き、更なるアナライト４が分析される。
【００３４】
当業者は多くの変更がなされ得ることを理解するであろう。例えば、検出器５はアナライト４のアレイ３の上方に配置されることができ、一方、Ｘ線源２はアナライト４の下側に配置され得る。
【００３５】
図２は送波回折分析装置２０を略図的に示しており、装置２０は放射線ビーム２６を発生する放射線源２２を包含しており、このビーム２６は複数のアナライト２４のための共通サポート２３上に垂直かつ下向きに方向付けられている。このサポート２３は水平方向に保持されておりかつアナライト２４は上記サポート２３上の２軸列内に配置されている。
【００３６】
ビーム２６は上記アナライト２４のひとつ上に向けられかつ集束手段２７を通過する。ビーム２６はアナライトおよび回折された放射線２８のパターンを通過する。回折された放射線のための好適な検出器２５が上記サポート２３の垂直下方に配置されている。検出器２５は各特定アナライトのパターンの記録のためのレコーダー（図示されていない）に接続されている。
【００３７】
サポート２３内の各アナライト２４を分析するために転移器具３９が設けられており、この例内では器具２９がサポート２３の水平面内での動きを許容し、従ってアナライト２４の各々は上記アナライト２４の分析のためにビーム２６内に移行され得る。この器具２９は好ましくはサポート２３の自動的転移が許容されているのでサポート２３上の全てのアナライト２４が連続的に分析され得る。
【００３８】
図３は送波回折分析装置３０を示しており、この装置３０は基本的には装置２０と同じ構成要素を備えている。しかしながら装置３０内では放射線源２２はサポート２３の下側に配置されておりかつ垂直上向きのビーム２６を発生し、このビーム２６はアナライト２４に下側から衝突する。検出器２５は回折された放射線の上向きパターンを受け取るためにサポート２３の上方に配置されている。
【００３９】
サポート２３は好ましくは各アナライトのためのコンテナーを備えており、このコンテナーは少なくともアナライトのための支持面を形成するコンテナーの部分が、放射線のために半透明である。好ましい実施例においてはコンテナーは分析中には頂部が開放しているが、コンテナーが閉じられていることも考えられる。
【００４０】
好ましい実施例においてはアナライトは回折分析前にそれらのコンテナー内に結晶させられるので、アナライトは結晶工程と送波回折分析の間に移送される必要がなくなる。
【００４１】
実際的な実施例においてはサポート２３は多数の縦穴を有するプレートであり、各縦穴はアナライトを支持するためのコンテナーを形成している。
【００４２】
サポートが可視光線のために半透明であることも好ましいことである。
【００４３】
方法がサポートのための背景回折パターン決定工程およびこの背景回折パターンのための計測されたパターンの修正工程を備えることも考えられる。
【００４４】
ひとつの実施例においては図面中には示されていない大気状態制御手段が設けられている。
【００４５】
アナライトの温度制御のための熱移送手段を設けることもでき、上記手段は例えばアナライトの位相変更または送波回折分析中にアナライトの乾燥を達成する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による送波モードＸ線回折分析装置の線図である。
【図２】本発明による送波回折分析装置の好ましい実施例の略図である。
【図３】本発明による送波回折分析装置の代わりの好ましい実施例の略図である。

Claims (24)

1. 支持面を持つサポート上の１個またはそれより多いアナライトの送波回折分析実施のための方法であって、その方法が：
   放射線源により起こされた放射線ビームで上記アナライトの各々を照射し、上記放射線ビームが上記アナライト上へ向けられ、これにより回折された放射線のパターンが創生され、かつ
   上記アナライトを通過した後に上記回折された放射線を検出し、かつアナライトの回折パターンを決定する工程を包含する方法において、
   放射ビームがアナライトを支持面に対して実質的に垂直にかつ実質的に直角方向に衝突するように照射されることを特徴とする、方法。
2. 支持面が本質的に水平である、請求項１に記載の方法。
3. 多数のアナライトがサポート上に配置されている、請求項１に記載の方法。
4. 分析中にサポートがビームに対して自動的に動かされ、従ってアナライトの各々が上記ビームにより連続的に照射される、請求項３に記載の方法。
5. 多数のアナライトがアレイ内に、好ましくはサポート上の２次元の列内に配置されている、請求項３または４に記載の方法。
6. １個またはそれより多いアナライトが何らの追加のアタッチメントを伴うことなく配置されている、前記請求項の１個またはそれより多くに記載の方法。
7. サポートが各アナライトのためにアナライトを保持するためのコンテナーを包含し、かつ各コンテナーが放射線のために半透明である、前記請求項の１個またはそれより多くに記載の方法。
8. 複数個のコンテナーが上記サポート内に備えられている、請求項７に記載の方法。
9. 各コンテナーが異なるアナライトで満たされている、請求項８に記載の方法。
10. コンテナーが分析中に頂部で開放している、請求項７に記載の方法。
11. コンテナーが１個のアレイ内に配置されている、請求項７に記載の方法。
12. アナライトが回折分析前に上記コンテナー内に結晶させられている、請求項７に記載の方法。
13. サポートが多数の縦穴を有するプレートであり、各縦穴がアナライトを受け入れるためのコンテナーを形成している、前記請求項７−１３の１個またはそれより多くに記載の方法。
14. コンテナーの１個またはそれより多くが分析中にシールされている、前記請求項７−１３の１個またはそれより多くに記載の方法。
15. サポートが放射線のために半透明である、前記請求項の１個またはそれより多くに記載の方法。
16. サポートが可視光線のために半透明である、前記請求項の１個またはそれより多くに記載の方法。
17. 方法がサポートの背景回折パターンを決定する工程とこの背景回折パターンのために計測されたパターンを修正する工程とを備えている、前記請求項の１個またはそれより多くに記載の方法。
18. 大気条件が制御される、前記請求項の１個またはそれより多くに記載の方法。
19. アナライトの温度制御のための熱移送手段が使用され、上記手段は例えばアナライトの位相変更または送波回折分析中にアナライトの乾燥を達成する、前記請求項の１個またはそれより多くに記載の方法。
20. １個またはそれより多いアナライトのパウダー回折パターンが検出されかつ記録される、前記請求項の何れかに記載の方法。
21. １個またはそれより多いアナライトの位相の挙動が映写される、前記請求項１−１９の何れかに記載の方法。
22. １個またはそれより多いアナライトの同質異像が検出される、前記請求項１−１９の何れかに記載の方法。
23. アナライトの送波回折分析実施のための装置であって、その装置が：
    アナライトに対して放射線ビームを向けるようにされた放射線源；
    アナライトを支持するためのサポートであって、そのサポートが放射線に対して半透明であり；および
    アナライトを通過した放射線を検出するための検出器を包含し、
    放射線源、アナライトのためのサポートおよび検出器が放射線源により起こされた放射線ビームがアナライトを実質的に垂直にかつ実質的に直角方向に衝突するように照射し得るようにされている、装置。
24. サポートが多数のアナライトを支持するために設計されている、請求項２３に記載の装置。