JP2006030155A - Plate assay using spectroscopy - Google Patents

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幸夫 長崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plate assay method that uses spectroscopy. <P>SOLUTION: (1) A compound to be measured is fixed and arranged on a substrate surface, and the compound, having a functional group for forming bonding in specific reaction with the object to be measured allows a metal particle having plasmon absorption by adsorption or bonding to the surface to operate on the compound to be measured, energy is applied to the surface, and the energy of the plasmon absorption is measured, thus performing the detection and quantitative analysis of the compound to be measured. (2) The functional group that forms bonding in specific reaction with a compound to be measured in which the metal particle, where the compound to be measured is adsorbed and bonded to the particle surface is fixed and arranged on the substrate surface is allowed to operate on metal particles having plasmon absorption, energy is applied to the substrate, and the energy of the plasmon absorption is measured, thus performing the detection and quantitative analysis of the compound to be measured. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、分光法を用いた分析方法に関する。より具体的には、基板表面に被測定物もしくは被測定物に対して特異的に結合する官能基を有する化合物を固定配置し、基板表面に固定配置された被測定物または被測定物に対して特異的に結合する官能基を有する化合物が表面に修飾されてなるプラズモン吸収を有する金属粒子を作用せしめ、基板と該粒子を結合させた後、未反応の化合物を洗浄により除去し、残存した被測定化合物の種類およびまたは量をプラズモン吸収を計測することによって、測定する分析方法に関する。本発明は様々な化合物の分析に適用可能であるが、近年特に高感度化、高速化が要求されているバイオテクノロジーの分野に有用に適用することができる。  The present invention relates to an analysis method using spectroscopy. More specifically, an object to be measured or a compound having a functional group that specifically binds to the object to be measured is fixedly arranged on the surface of the substrate, and the object to be measured or the object to be measured is fixedly arranged on the surface of the substrate. The compound having a functional group that specifically binds to the surface is allowed to act on metal particles having plasmon absorption, which are modified on the surface. After bonding the substrate and the particles, the unreacted compound is removed by washing and remains. The present invention relates to an analytical method for measuring the type and / or amount of a compound to be measured by measuring plasmon absorption. The present invention can be applied to the analysis of various compounds, but can be usefully applied to the field of biotechnology in which high sensitivity and high speed are particularly required in recent years.

30億のヒトゲノムの塩基配列の解読が完了し、ポストゲノムの時代が到来した。ヒトゲノム解読が完了したことによって、ポストゲノム研究として遺伝子情報の発現をタンパク質レベルで網羅的に調べ、疾患の原因を探るプロテオーム研究の時代へと移行した。プロテオーム研究がもたらす成果として、疾患の原因となるタンパクの同定などが挙げられる。疾患の原因となるタンパク質やその挙動を解明することによって、テーラーメード創薬やタンパク質の発現を目指した病気の診断・治療が可能になる。前述の内容を目的としたタンパク質−核酸の相互作用の研究は、急速に拡大している。  Decoding the base sequence of 3 billion human genomes has been completed, and the post-genomic era has come. With the completion of the human genome decoding, we moved to the era of proteomic research to investigate the cause of disease by comprehensively examining the expression of genetic information at the protein level as post-genomic research. Proteome research has resulted in the identification of proteins that cause disease. By elucidating proteins that cause diseases and their behaviors, it becomes possible to diagnose and treat diseases aimed at tailor-made drug discovery and protein expression. The study of protein-nucleic acid interactions aimed at the foregoing is rapidly expanding.

また、生体分子間や生体分子に対する薬物の影響を解析する上において、その組み合わせは天文学的に存在する。このため、高感度で高速な分析方法および装置が要求されている。本発明は、様々な生体物質並びに生体物質に特異的な相互作用を大量にかつ同時並行的に高感度で高速度に検出およびまたは解析する方法を提供する。  Moreover, the combination exists astronomically in analyzing the influence of drugs between and on biomolecules. For this reason, a high-sensitivity and high-speed analysis method and apparatus are required. The present invention provides a method for detecting and / or analyzing various biological materials and interactions specific to biological materials in large quantities and simultaneously in a highly sensitive and high speed manner.

被測定化合物としては核酸、タンパク質、糖、細胞、抗体、抗原、酵素、受容体および環境ホルモンなどが挙げられる。環境ホルモンの生体への影響が問題視されている近年、特にこの分野での分析需要が急増している。環境ホルモンとして具体的には、非特許文献1に記載されている化合物が挙げられる。  Examples of compounds to be measured include nucleic acids, proteins, sugars, cells, antibodies, antigens, enzymes, receptors and environmental hormones. In recent years, when the influence of environmental hormones on the living body is regarded as a problem, the demand for analysis in this field has been increasing rapidly. Specific examples of environmental hormones include compounds described in Non-Patent Document 1.

バイオテクノロジーの分野においてハイスループット分析を実施する手段としては、DNAチップやプロテインチップや糖鎖チップや細胞チップと称される分子アレイが普及している。分子アレイは、一般に核酸やタンパク質などの既知のプローブ(被測定化合物に対して特異的に作用する官能基または化合物)を基板表面上に固定化する、または、検体を基板上に固定化、次いで検体溶液またはプローブをアレイ上に分注し、一定時間作用させ、必要に応じて、未反応の検体を洗浄により除去する。そして、特異的相互作用によって発現した結合(状態)を光学的あるいは電気化学的手法によって検出するものである。前記測定によって得られたシグナルの強度やパターンの情報から被測定物の定性およびまたは定量およびまたは被測定化合物とプローブ間の相互作用の強さ定量分析できる。  As means for performing high-throughput analysis in the field of biotechnology, molecular arrays called DNA chips, protein chips, sugar chain chips, and cell chips are widely used. A molecular array generally immobilizes a known probe (functional group or compound that specifically acts on a compound to be measured) such as nucleic acid or protein on a substrate surface, or immobilizes an analyte on a substrate, A sample solution or probe is dispensed on the array and allowed to act for a certain period of time, and unreacted sample is removed by washing as necessary. The bond (state) expressed by the specific interaction is detected by an optical or electrochemical method. From the signal intensity and pattern information obtained by the measurement, it is possible to perform qualitative and / or quantitative analysis of the measurement object and / or quantitative analysis of the interaction strength between the measurement compound and the probe.

DNAチップとしての分子アレイは、DNA配列の決定(非特許文献2、非特許文献3)、または特定のDNA試料中の突然変異を検出する(非特許文献4)ことを目的されている。
以下、従来技術として開示または製品化されている分子アレイの支持体の形状、プローブまたは被測定化合物の固定化方法、検出方法、について詳述する。
The molecular array as a DNA chip is intended to determine a DNA sequence (Non-Patent Document 2, Non-Patent Document 3) or detect a mutation in a specific DNA sample (Non-Patent Document 4).
Hereinafter, the shape of the support for the molecular array, the method for immobilizing the probe or the compound to be measured, and the method for detection disclosed in the prior art will be described in detail.

支持体の形状としては、現在、平板型、ビーズ型、キャピラリー型、繊維型、μ−TAS型などが市販されている。  As the shape of the support, a flat plate type, a bead type, a capillary type, a fiber type, a μ-TAS type and the like are currently commercially available.

プローブとしては、核酸、ペプチド、糖などが代表的である。プローブの固定化法としては、2種類に大別される。一つ目は、支持体状でプローブを逐次合成して固定化する方法で(特許文献1、特許文献2)、2つ目は別途調製済みのプローブを支持体に固定する方法である(特許文献3)。2つ目の方法の支持体にプローブを固定化する装置としては、ピン、インクジェット、スタンプなどが適用されている。  Representative probes include nucleic acids, peptides, sugars and the like. There are two types of probe immobilization methods. The first is a method of sequentially synthesizing and immobilizing probes in the form of a support (Patent Documents 1 and 2), and the second is a method of fixing a separately prepared probe to a support (Patents). Reference 3). As an apparatus for immobilizing the probe on the support of the second method, a pin, an ink jet, a stamp or the like is applied.

相互作用の検出方法としては、被測定化合物またはプローブを蛍光色素で標識し、相互作用によるスポットの発光を分光的に検出するのが一般的である。この場合、検出器としては一般に電荷結合素子(CCD)が用いられる。また、Perkin Elmer社より市販されているプレートリーダーやスキャナーやデジタルカメラも必要精度に応じて適宜用いることができる。この他、標識せずに物理的な手法で測定する方法としては、以下の方法がある。相互作用に伴って変化する導電性によって検出する電気化学的手法、吸着または結合によって変化した誘電率の変化を測定する表面プラズモン共鳴(surfaceplasmon resonance;SPR)センサー、水晶振動子上での相互作用によって発現する振動周波数の変化を検出する水晶発振子マイクロバランス(quartzcrystal microbalance;QCM)、相互作用によって発現した薄膜の厚みの増分を表面の偏光反射光によって求める偏光解析(ellipsometry)、偏光解析と同様に厚みの変化が相互作用に起因するとして表面を針で走査し厚みの増分を測定する原子間力顕微鏡法(atomic force microscopy;AFM)。また、相互作用を認識する抗体を用いた古典的な免疫学的手法も利用されている。質量分析系を検出器として併用し、分取した化合物の構造解析もなされる場合がある。As a method for detecting the interaction, it is common to label the compound or probe to be measured with a fluorescent dye and to detect the luminescence of the spot due to the interaction spectroscopically. In this case, a charge coupled device (CCD) is generally used as the detector. In addition, a plate reader, a scanner, or a digital camera commercially available from Perkin Elmer can be used as appropriate according to the required accuracy. In addition, there are the following methods for measuring by a physical method without labeling. Electrochemical techniques that detect the conductivity that changes with the interaction, surface plasmon resonance (SPR) sensors that measure changes in the dielectric constant that change due to adsorption or binding, and interactions on the quartz crystal Quartz crystal microbalance (QCM) for detecting changes in the vibration frequency to be expressed, ellipsometry for obtaining the thickness increment of the thin film due to the interaction by polarized reflected light on the surface, as in the case of polarization analysis Atomic Force Microscopy (AFM), where the change in thickness is due to interaction and the surface is scanned with a needle to measure the increment in thickness. In addition, a classical immunological technique using an antibody that recognizes an interaction is also used. In some cases, a mass analysis system is also used as a detector, and structural analysis of the collected compound is also performed.

近年、多く普及しているDNAアレイはDNAのハイブリダイゼーーション現象の解析、配列の解析(非特許文献5)、突然変異部位の検出に用いられる。DNAアレイを代表とする前記分子アレイでは、一般に蛍光色素や電気化学活性な化合物によってラベル化し、検体を反応させ、蛍光の有無と強度によって、定性およびまたは定量分析する。しかしながら、蛍光色素でラベルする際に、ラベル化剤が結合する部位や数を制御することが困難であり、またラベル化することによって生理的・化学的性質が変化してしまうという問題がある。また、長いシーケンスを持つ場合には、解析が困難である(非特許文献4)。  In recent years, DNA arrays that have been widely used are used for analysis of DNA hybridization phenomena, sequence analysis (Non-patent Document 5), and detection of mutation sites. In the molecular array represented by a DNA array, it is generally labeled with a fluorescent dye or an electrochemically active compound, a sample is reacted, and qualitative and / or quantitative analysis is performed depending on the presence and intensity of fluorescence. However, when labeling with a fluorescent dye, it is difficult to control the site and number to which the labeling agent binds, and the physiological and chemical properties change due to the labeling. Moreover, when it has a long sequence, an analysis is difficult (nonpatent literature 4).

表面プラズモン共鳴(SPR)や水晶発振子(QCM)は、金薄膜に固定化した生体分子と結合した生体物質による誘電率や質量変化の変化を測定することによって、相互作用を検出するものであり、高感度であり、ラベル化が不要である。具体的には、タンパク質−核酸の相互作用の強度の分析や定性・定量分析に用いられている。しかしながら、商業的に提供されている “BIACORE社製”(BiacoreAB、Uppsala、Sweden)や日本レーザー社製SPR装置では、吸着・結合に伴う金属表面の誘電率の変化のみしから情報が得られない、および夾雑物質による非特異吸着という問題点を有する。また、SPRはその機械的構造特性上の理由により、一度に高速で多検体を分析するというハイスループットの分析には好適ではない。  Surface plasmon resonance (SPR) and crystal oscillator (QCM) detect interactions by measuring changes in dielectric constant and mass change caused by biological substances bound to biomolecules immobilized on gold thin films. High sensitivity and no labeling required. Specifically, it is used for analysis of the strength of protein-nucleic acid interaction and qualitative / quantitative analysis. However, commercially available “BIACORE” (Biacore AB, Uppsala, Sweden) and Nippon Laser Corp. SPR devices cannot obtain information from only changes in the dielectric constant of the metal surface due to adsorption / bonding. And non-specific adsorption by contaminants. Also, SPR is not suitable for high-throughput analysis in which many samples are analyzed at a high speed at a time because of its mechanical structural characteristics.

酵素免疫測定法は、主に医療検査や検疫などの現場で広く用いられており、手法は既に確立されている。特に、近年BSE(牛海綿状脳症)の検査や農薬測定や特定の細菌などの検出を目的とした環境測定分野にも用いられるようになり、この手法を用いた検査は急増している。しかしながら、操作の操作行程が必要とし、実際の測定には大型の専用装置と熟練した専門家の技術が必要である。また、酵素反応は既知のごとく様々な外的因子、特に反応温度などによって大きく影響を受けるという問題点を有する。長時間の分析を要するということも問題大量検査への大きな問題点となっている。  Enzyme immunoassay is widely used mainly in the field of medical examination and quarantine, and the method has already been established. In particular, in recent years, it has also been used in the field of environmental measurement for the purpose of BSE (bovine spongiform encephalopathy) testing, pesticide measurement, and detection of specific bacteria, and the number of tests using this technique has increased rapidly. However, an operation process of operation is required, and actual measurement requires a large dedicated device and skill of a skilled expert. In addition, the enzyme reaction has a problem that it is greatly affected by various external factors, particularly the reaction temperature. The long time required for analysis is also a big problem for mass inspection.

井口泰泉、シーエムシー出版、環境ホルモンの最新動向と測定・試験・機器開発(2003)Yasushi Iguchi, CM Publishing, Latest Trends in Environmental Hormones and Measurement / Test / Equipment Development (2003)

Mirzabekov、Trends in Biotechnology 12、27−32、(1994)Mirzabekov, Trends in Biotechnology 12, 27-32, (1994)

Pease et al.、Proc.Natl.Acd.Sci.USA 91、5022−5026(1994)Pease et al. Proc. Natl. Acd. Sci. USA 91, 5022-5026 (1994)

Winzeler et al.、Science 281、1194−1197(1998)Winzeler et al. Science 281, 1194-1197 (1998).

特開2004−141152号公報JP 2004-141152 A

特開2001−517300号公報JP 2001-517300 A

特許3272365公報Japanese Patent No. 3272365

Mirzabekov、Trends in Biotechnology、12、27−32、1994Mirzabekov, Trends in Biotechnology, 12, 27-32, 1994

Automation Technology for Genome Characterization、Wiley−Interscience(1997)、T.J.Beugelsdijk、205−225Automation Technology for Genome Characterisation, Wiley-Interscience (1997), T.W. J. et al. Begelsdijk, 205-225

本発明は上記に鑑み、高感度で高速に多検体を定量およびまたは定性分析する手段を提供することを目的とするものである。  In view of the above, an object of the present invention is to provide a means for quantitatively and / or qualitatively analyzing multiple samples with high sensitivity and high speed.

本プレートに用いる材料としては、前記透過光を計測する場合には光透過性の高い材料が好ましく、単結晶フッ化カルシウム、シリコン、セラミックス、ガラス、金属、高分子が挙げられる。高分子材料の具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネートなどが挙げられる。  The material used for the plate is preferably a material having high light transmittance when measuring the transmitted light, and examples thereof include single crystal calcium fluoride, silicon, ceramics, glass, metal, and polymer. Specific examples of the polymer material include polytetrafluoroethylene, polypropylene, polystyrene, and polycarbonate.

被測定化合物と特異的に結合を形成する化合物は、反応過程および未反応化合物を洗浄する洗浄過程で流去されることなく、基板表面に固定配置された状態を維持することが必要であり、必要に応じて被測定物およびまたは被測定化合物と被測定化合物と特異的に結合を形成する化合物と基板および金属粒子との間にリンカーを介在させることも可能である。具体的リンカーとしては、同仁化学社、Sigma社、Piece社のカタログに記載の化合物を用いることができる。  The compound that specifically forms a bond with the compound to be measured must be kept fixed on the substrate surface without being washed away in the reaction process and in the cleaning process for cleaning unreacted compounds. If necessary, a linker may be interposed between the object to be measured and / or the compound that specifically forms a bond with the compound to be measured and the substrate and the metal particles. As specific linkers, compounds described in catalogs of Dojindo, Sigma, and Piece can be used.

フッ化カルシウム基板にはアミノシラン系ポリマーで基板表面を処理することにより核酸などを固定配置可能であり、金表面にはタンパク質中のチオール基が強固に吸着することにより、リンカーを介在させることなく、安定に固定配置可能である。  Nucleic acid and the like can be fixed and arranged on the calcium fluoride substrate by treating the substrate surface with an aminosilane-based polymer, and the thiol group in the protein is firmly adsorbed on the gold surface without interposing a linker, It can be stably fixed.

基板の形状としては、いかなるものも用いることができるが、多検体を高速に測定が可能な平板、ウェル構造、ビーズ、キャピラリー、ファイバーなどを用いることができる。前記化合物の固定化量は表面積に依存するので、前記の基板の表面は、平滑かつバラツキの小さいものが好ましい。  Any substrate can be used, but flat plates, well structures, beads, capillaries, fibers, and the like that can measure multiple specimens at high speed can be used. Since the amount of immobilization of the compound depends on the surface area, the surface of the substrate is preferably smooth and small in variation.

前記試薬は、固体状態およびまたは溶液状態およびまたは気体状態のいずれの状態で基板表面に供しても構わない。溶液状態で供する場合には、システムバイオティクスPlatePrep400やカケンジェネックス社製Genex Sampling Systemなどのチップ型分注機を用いることができる。また、吐出量を精密に制御できるインクジェット装置を用いることも可能である。インクジェット分注装置は具体的には、日本レーザー電子製Stampman、メクト ディスペンサー社製MRMJなどが提供されており、正確にかつ少量で基板表面に分注することができる。  The reagent may be supplied to the substrate surface in any of a solid state and / or a solution state and / or a gas state. In the case of providing in a solution state, a chip type dispenser such as System Biotics PlatePrep 400 or Genex Sampling System manufactured by Kaken Genex can be used. It is also possible to use an ink jet apparatus capable of precisely controlling the discharge amount. Specific examples of the inkjet dispensing apparatus include Stampman manufactured by Nippon Laser Electronics, MRMJ manufactured by Mect Dispenser, and the like, and can be accurately and evenly dispensed onto the substrate surface.

測定においては、試料は水溶液で湿潤していることが好適である。特に生体試料においては、湿潤状態と乾燥状態では立体構造が異なり、被測定化合物とプローブとの親和性などが変化する可能性がある。また、前記プラズモン吸収を有する金属粒子のプラズモン吸収エネルギーは近傍の誘電率によって変化するため、乾燥状態と湿潤状態では、プラズモン吸収スペクトルが相違する。すなわち、乾燥率によってバラツキによるプラズモン吸収スペクトルのバラツキが生じる。完全に湿潤せしめる方が乾燥率を制御するよりも簡便であることから、完全に湿潤せしめて計測することが好ましい。
プラズモン吸収を有する金属粒子は、金、銀、銅、白金、アルミニウム、亜鉛、スズ、ロジウム、パラジウム、またはイリジウム、ニッケルルテニウム、オスミウム、およびイリジウムからなる群より選択された少なくとも1種類以上の金属を含むものである。金、銀のコロイド水溶液は田中貴金属やBritish Biocell社やPolyscience社などから市販されている。2種類以上の金属からなる金属粒子の場合はコアシェル構造または固溶体構造のいずれであっても構わない。金属の粒子径は1nm〜250nmの範囲が好適であり、さらに、好適には5nm〜100nmの範囲である。粒子径が250nmよりも大きな金属粒子は、重力により沈降する場合があり、反応溶液を攪拌する必要性が生じ、多検体処理を目的とするハイスループットには不適切である。一方、粒子径が1nmよりも小さな粒子の場合は、粒子表面にリガンドを多く導入することが困難となる。
In measurement, the sample is preferably wet with an aqueous solution. In particular, in a biological sample, the three-dimensional structure differs between a wet state and a dry state, and the affinity between the compound to be measured and the probe may change. Further, since the plasmon absorption energy of the metal particles having plasmon absorption varies depending on the dielectric constant in the vicinity, the plasmon absorption spectrum is different between the dry state and the wet state. That is, the plasmon absorption spectrum varies due to variations depending on the drying rate. Since it is easier to completely moisten than to control the drying rate, it is preferable to perform measurement after completely moistening.
The metal particles having plasmon absorption include at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum, aluminum, zinc, tin, rhodium, palladium, or iridium, nickel ruthenium, osmium, and iridium. Is included. Gold and silver colloidal aqueous solutions are commercially available from Tanaka Kikinzoku, British Biocell, Polyscience, and the like. In the case of metal particles composed of two or more kinds of metals, either a core-shell structure or a solid solution structure may be used. The metal particle diameter is preferably in the range of 1 nm to 250 nm, and more preferably in the range of 5 nm to 100 nm. Metal particles having a particle size larger than 250 nm may settle due to gravity, which necessitates stirring of the reaction solution, and is inappropriate for high throughput intended for multi-analyte processing. On the other hand, when the particle diameter is smaller than 1 nm, it is difficult to introduce a large amount of ligand on the particle surface.

金属粒子は、被測定化合物とプローブとの間の特異的に反応による結合の形成がなされる前は、凝集していないことが好適である。凝集した状態では、前記特異的反応が遅くなるおよびまたは阻害されることがあり、ハイスループット化には不適切である。金属粒子表面にポリエチレングリコールおよびまたはポリエチレングリコール誘導体などの高分子を吸着させることは、以下の2つの理由により好適である。1)ポリマーのエントロピー効果によって、分散安定化される。生体レベルでのイオン強度以上の溶液中で安定に保存することが可能である(H.Otsuka、Y.Akiyama、Y.Nagasaki、K.Kataoka:J.Am.Chem.Soc.、123、8226(2001)およびT.Ishii、H.Otsuka、Y.Nagasaki、K.Kataoka:Langmuir、20、561−564(2004))。市販の金コロイドは一般的には、クエン酸で還元されたものが一般的であり、表面にはクエン酸イオンまたはクエン酸の酸化体であるアセトンジカルボン酸が吸着しており、前記クエン酸イオンおよびまたはアセトンジカルボン酸による静電反発によって分散しているものである。静電反発力のみによって分散安定化されている金属粒子はイオン強度が高い環境下では、静電遮蔽が起こってしまい凝集してしまう。2)親水性高分子、特に生体適合性の高いポリエチレングリコールまたはポリエチレングリコール誘導体を金属粒子表面に吸着させることによって、タンパク質などによる非特異吸着を抑制することが可能であることが知られている(Y.Mori、S.Nagaoka、H.Takiuchi、T.Kikuchi、N.Noguchi、H.Tanzawa、Y.Noishiki:Trans.Am.Soc.Artif.Internal.Organs、28、459(1982))。前記親水性高分子上にタンパク質が吸着すると、高分子は水との相互作用が減少してエンタルピーが増加し、吸着による立体構造の自由度減少と、浸透圧の増加によりエントロピーが減少するため、熱力学的に吸着が置きにくい。また、タンパク質の吸着はポリエチレングリコールの周りの環境を疎水性に変えるものであり、ポリエチレングリコールを極性の高い構造から極性の低い構造に変化させる活性化エネルギーが非常に高くなりタンパク質の非特異吸着が抑制されるものである。金属粒子、特に金および銀粒子は生体分子内のチオールと結合し、非特異吸着が生じやすい。金属粒子のポリエチレングリコール誘導体による被覆については、Y.Mori、S.Nagaoka、H.Takiuchi、T.Kikuchi、N.Noguchi、H.Tanzawa、Y.Noishiki:Trans.Am.Soc.Artif.Internal.Organs、28、459(1982)およびT.Ishii、H.Otsuka、Y.Nagasaki、K.Kataoka:Langmuir、20、561−564(2004)に開示されている方法によって実施可能である。  It is preferable that the metal particles are not aggregated before formation of a bond by a specific reaction between the compound to be measured and the probe. In the aggregated state, the specific reaction may be slowed and / or inhibited, which is inappropriate for high throughput. Adsorption of a polymer such as polyethylene glycol and / or a polyethylene glycol derivative on the surface of the metal particles is preferable for the following two reasons. 1) The dispersion is stabilized by the entropy effect of the polymer. It can be stably stored in a solution having an ionic strength or higher at a biological level (H. Otsuka, Y. Akiyama, Y. Nagasaki, K. Kataoka: J. Am. Chem. Soc., 123, 8226 ( 2001) and T. Ishii, H. Otsuka, Y. Nagasaki, K. Kataoka: Langmuir, 20, 561-564 (2004)). Commercially available colloidal gold is generally reduced with citric acid, and citrate ions or acetone dicarboxylic acid, which is an oxidant of citric acid, is adsorbed on the surface. And / or dispersed by electrostatic repulsion by acetone dicarboxylic acid. Metal particles dispersed and stabilized only by electrostatic repulsion force are electrostatically shielded and agglomerate in an environment with high ionic strength. 2) It is known that non-specific adsorption due to proteins and the like can be suppressed by adsorbing hydrophilic polymers, particularly highly biocompatible polyethylene glycol or polyethylene glycol derivatives, on the surface of metal particles ( Y. Mori, S. Nagaoka, H. Takiuchi, T. Kikuchi, N. Noguchi, H. Tanzawa, Y. Noshiki: Trans. Am. Soc. Artif. When protein is adsorbed on the hydrophilic polymer, the interaction between the polymer and water increases and the enthalpy increases, the degree of freedom of the three-dimensional structure due to adsorption, and the entropy decreases due to the increase in osmotic pressure. Thermodynamically difficult to place. In addition, protein adsorption changes the environment around polyethylene glycol to hydrophobic, and the activation energy that changes polyethylene glycol from a highly polar structure to a less polar structure becomes very high, resulting in nonspecific adsorption of proteins. It is suppressed. Metal particles, particularly gold and silver particles, bind to thiols in biomolecules, and nonspecific adsorption tends to occur. For coating metal particles with a polyethylene glycol derivative, see Y. et al. Mori, S.M. Nagaoka, H .; Takiuchi, T .; Kikuchi, N .; Noguchi, H .; Tanzawa, Y .; Noishiki: Trans. Am. Soc. Artif. Internal. Organs, 28, 459 (1982) and T.W. Ishii, H.I. Otsuka, Y. et al. Nagasaki, K .; It can be implemented by the method disclosed in Kataoka: Langmuir, 20, 561-564 (2004).

照射される光としては、可視光、紫外光、赤外光、近赤外光を用いることができる。金、銀などからなる金属粒子であって粒子径が250nm以下のものは、可視光領域に電子のプラズモン振動に基づく光吸収を有する。具体的には、金の微粒子の吸収波長は、例えば、S.Linkand、M.A.ElSayedJ.Phys.Chem.B、103、4212−4217(1999)に開示されている。銀の微粒子については、N.Lepold、B.Lendl、J.Phys.Chem.B、107、5723−5727(2003)および、A.Henglein、M.Giersig、J.Phys.Chem.B、103、 9533−9539(1999)に開示されている。本発明の態様によれば、被測定化合物およびまたは被測定化合物に対して特異的に反応して結合を形成する官能基を有する化合物のいずれかにプラズモン吸収を有する金属粒子が結合しているので、特異的反応による結合を形成した場合には、未反応の物質を流去することによって、特異的反応を形成した被測定化合物を識別分析することができる。また、尾崎幸洋、伊藤民武、現代化学、9月、20−27(2003)に開示されているような表面増強ラマン分光法を用いて計測することも可能である。生体試料の場合、650nm〜800nmの波長範囲で蛍光を発するものが多い。この波長領域は、短波長の励起光で励起した場合のラマンシフトと重複するものであり、さらに短波長の励起光で励起すると蛍光発生の量子効率が高くなり、目的とするラマン散乱光のシグナルを遮蔽してしまう。このため、ラマン散乱光を用いて計測する場合には、近赤外光を照射することが好ましく、より好ましくは800nm〜1600nmの領域である。
溶媒は水が50wt%以上含まれている水溶液であることが好ましく、さらに好適には90%以上である。水分含有率が低く、すなわち有機化合物が多量に含有されているような溶媒は、基板を溶解およびまたは変形せしめることがあり、さらに生体成分を測定対象とする場合には、有機溶媒によってタンパク質の変性などをきたす可能性があるので、不適である。溶媒は、必要であれば、緩衝能を持たせることが可能であり、市販されている緩衝剤を適当量添加することが可能である。
被測定対象のRNAやDNAなどの濃度が低い場合には、必要であればPCR転写またはクローニング法などによって増幅してもよい。
Visible light, ultraviolet light, infrared light, or near infrared light can be used as the irradiated light. Metal particles made of gold, silver or the like having a particle diameter of 250 nm or less have light absorption based on plasmon vibration of electrons in the visible light region. Specifically, the absorption wavelength of the gold fine particles is, for example, S.I. Linkand, M.M. A. ElSaedJ. Phys. Chem. B, 103, 4212-4217 (1999). For silver fine particles, see N.C. Lepold, B.M. Lendl, J.M. Phys. Chem. B, 107, 5723-5727 (2003) and A.I. Henglein, M.M. Giersig, J.M. Phys. Chem. B, 103, 9533-9539 (1999). According to the aspect of the present invention, metal particles having plasmon absorption are bound to either the compound to be measured and / or the compound having a functional group that specifically reacts with the compound to be measured to form a bond. When a bond is formed by a specific reaction, the compound to be measured that has formed a specific reaction can be discriminated and analyzed by removing unreacted substances. It is also possible to measure using surface enhanced Raman spectroscopy as disclosed in Yukihiro Ozaki, Tamtake Ito, Hyundai Kagaku, September, 20-27 (2003). Many biological samples emit fluorescence in a wavelength range of 650 nm to 800 nm. This wavelength region overlaps with the Raman shift when excited with short-wavelength excitation light, and further increases the quantum efficiency of fluorescence generation when excited with short-wavelength excitation light. Will be shielded. For this reason, when measuring using a Raman scattered light, it is preferable to irradiate near infrared light, More preferably, it is an area | region of 800 nm-1600 nm.
The solvent is preferably an aqueous solution containing 50 wt% or more of water, and more preferably 90% or more. A solvent having a low water content, that is, containing a large amount of an organic compound may dissolve and / or deform the substrate. In addition, when biological components are to be measured, protein denaturation with an organic solvent may occur. It is not suitable because it may cause If necessary, the solvent can have a buffering capacity, and a commercially available buffering agent can be added in an appropriate amount.
When the concentration of RNA or DNA to be measured is low, it may be amplified by PCR transcription or cloning if necessary.

本発明による分析方法は、簡便かつ非特異吸着が抑制された高感度な分析方法である。また該分析方法は、ハイスループットの生体分子の分析などに好適に使用することが可能である。The analysis method according to the present invention is a simple and highly sensitive analysis method in which non-specific adsorption is suppressed. The analysis method can be suitably used for high-throughput biomolecule analysis.

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
[ビオチン抗体を表面に修飾した金コロイド(以下、ビオチン抗体−金コロイドと称する)の調製]
ビオチン抗体を表面に修飾した金コロイド(以下、ビオチン抗体−金コロイドと称する)を以下の手順で調製した。金コロイド溶液(粒径40nm、0.01wt/vol%、Polysciences社製)1mlに、0.4μmol/lビオチン抗体水溶液150ulを加え、室温で10分間転倒混和した。この溶液に、1.5mg/ml MeO−PEG−SH(分子量10000)の10mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.4、0.15MNaCl、以下リン酸ナトリウム緩衝液)溶液100μlを添加し、室温で1時間転倒混和した後、遠心分離(4℃、4000G、45分)を行い、沈渣を0.1wt/vol%BSAを含むリン酸ナトリウム緩衝液に分散させた。得られたビオチン抗体−金コロイド溶液の520nmにおける吸光度を測定し、未修飾の金コロイド溶液の520nmにおける吸光度に一致するように、0.1wt/vol%BSAを含むリン酸ナトリウム緩衝液を用いて濃度を調整した。
Example 1
[Preparation of gold colloid modified with biotin antibody on its surface (hereinafter referred to as biotin antibody-gold colloid)]
A gold colloid whose surface was modified with a biotin antibody (hereinafter referred to as biotin antibody-gold colloid) was prepared by the following procedure. To 1 ml of a colloidal gold solution (particle size: 40 nm, 0.01 wt / vol%, manufactured by Polysciences), 150 ul of a 0.4 μmol / l biotin antibody aqueous solution was added and mixed by inverting at room temperature for 10 minutes. To this solution, 100 μl of a 10 mM sodium phosphate buffer solution (pH 7.4, 0.15 M NaCl, hereinafter referred to as sodium phosphate buffer solution) in 1.5 mg / ml MeO-PEG-SH (molecular weight 10,000) was added, and the mixture was mixed with 1 at room temperature. After mixing by inversion for an hour, centrifugation (4 ° C., 4000 G, 45 minutes) was performed, and the sediment was dispersed in a sodium phosphate buffer containing 0.1 wt / vol% BSA. The absorbance at 520 nm of the obtained biotin antibody-gold colloid solution was measured, and sodium phosphate buffer containing 0.1 wt / vol% BSA was used so as to match the absorbance at 520 nm of the unmodified gold colloid solution. The concentration was adjusted.

[ビオチン化BSAの調製]
ビオチン化BSAを以下の手順で調製した。BSA 5mgにリン酸ナトリウム緩衝液1mlを加えて溶解し、20mg/ml Biotin−(AC5)2−Osu(同仁化学製)のDMSO溶液をBSAとBiotinのモル比が1:10となるように添加し、室温で2時間転倒混和した。これをPD10でゲル濾過し、未反応のBiotin−(AC5)2−Osuを除いた。得られたビオチン化BSAについて、HABA法によりビオチン導入量を測定した結果、BSA1分子に対してビオチンが7分子結合していることがわかった。
[Preparation of biotinylated BSA]
Biotinylated BSA was prepared by the following procedure. Dissolve 1 mg of sodium phosphate buffer in 5 mg of BSA and add DMSO solution of 20 mg / ml Biotin- (AC5) 2-Osu (manufactured by Dojindo) so that the molar ratio of BSA and Biotin is 1:10 And mixed by inversion for 2 hours at room temperature. This was gel-filtered with PD10 to remove unreacted Biotin- (AC5) 2-Osu. About the obtained biotinylated BSA, the amount of biotin introduced was measured by the HABA method. As a result, it was found that 7 molecules of biotin were bonded to 1 molecule of BSA.

[ビオチン化プレートの作成]
以下の手順で上記のビオチン化をプレート表面に固定化して、ビオチン化BSAプレートを作成した。前記の方法で調製したビオチン化BSAをリン酸ナトリウム緩衝溶液に溶解し、2μg/ml〜7.8ng/mlのビオチン化BSAリン酸ナトリウム水溶液を調製した。前記の各濃度のビオチン化BSAのリン酸ナトリウム緩衝液溶液およびリン酸ナトリウム緩衝液を50μlずつマイクロプレート(Nuncイムノプレート、MaxiSorp、ナルジェヌンク社製)に分注し、4℃で一晩静置して、ビオチン化BSAをプレートに修飾した。ビオチン化BSA溶液を捨て、プレートをリン酸ナトリウム緩衝液で洗浄し、プレート表面に固定配置されなかった余剰のビオチンかBSAを流去した後、各ウエルに1wt/vol%MeO−PEG/PLA(PEG部の分子量5000、ポリラクチド部の分子量5000)のリン酸ナトリウム緩衝液溶液(10vol/vol%MeOHを含む)を100ulずつ分注し、室温で1時間振盪してブロッキングを行った。プレートを0.05wt/vol%Tween20を含むリン酸ナトリウム緩衝液で洗浄して、表面に固定配置されなかったMeO−PEG/PLAを流去してビオチンプレートを作成した。
ビオチン化プレートにビオチン抗体−金コロイド溶液を50μlずつ分注して、4℃で一晩静置した後、室温で1時間振盪した。ビオチン化プレート表面と結合しなかったビオチン抗体−金粒子を0.05wt/vol%Tween20を含むリン酸ナトリウム緩衝液で洗浄・流去した後、直ちにプレートリーダーで吸光度(520nm、0.1秒、25ポイント/ウエル)を測定した。
[Preparation of biotinylated plate]
The biotinylation was immobilized on the plate surface by the following procedure to prepare a biotinylated BSA plate. The biotinylated BSA prepared by the above method was dissolved in a sodium phosphate buffer solution to prepare a 2 μg / ml to 7.8 ng / ml biotinylated BSA sodium phosphate aqueous solution. 50 μl each of the above-mentioned concentrations of biotinylated BSA sodium phosphate buffer solution and sodium phosphate buffer solution are dispensed into microplates (Nunc Immunoplate, MaxiSorp, manufactured by Nargenunk), and allowed to stand at 4 ° C. overnight. The biotinylated BSA was modified on the plate. The biotinylated BSA solution is discarded, the plate is washed with a sodium phosphate buffer, and excess biotin or BSA not fixedly arranged on the surface of the plate is washed away. Then, 1 wt / vol% MeO-PEG / PLA ( Blocking was performed by dispensing 100 ul of sodium phosphate buffer solution (containing 10 vol / vol% MeOH) of PEG part molecular weight 5000 and polylactide part molecular weight 5000) at room temperature for 1 hour. The plate was washed with a sodium phosphate buffer containing 0.05 wt / vol% Tween 20, and MeO-PEG / PLA not fixedly arranged on the surface was washed away to prepare a biotin plate.
50 μl of biotin antibody-gold colloid solution was dispensed onto a biotinylated plate and allowed to stand overnight at 4 ° C., followed by shaking at room temperature for 1 hour. The biotin antibody-gold particles that did not bind to the biotinylated plate surface were washed and washed away with a sodium phosphate buffer containing 0.05 wt / vol% Tween 20, and then immediately absorbed with a plate reader (520 nm, 0.1 second, 25 points / well).

比較例1
金コロイドの調製において、0.4μmol/lビオチン抗体水溶液の代わりに、水を用いたこと以外は、実施例1と同様に操作した結果、修飾に用いたビオチン化BSA溶液の濃度にかかわらず、520nmにおける吸光度の変化は確認されなかった。
Comparative Example 1
As a result of the same operation as in Example 1 except that water was used instead of the 0.4 μmol / l biotin antibody aqueous solution in the preparation of gold colloid, regardless of the concentration of the biotinylated BSA solution used for modification, No change in absorbance at 520 nm was observed.

実施例2
[ビオチン抗体−金コロイドの調製]
金コロイド溶液(粒径40nm、0.01wt/vol%、Polysciences社製)1mlに、0.4μmol/lビオチン抗体水溶液150ulを加え、室温で10分間転倒混和した。この溶液に、1.5mg/ml MeO−PEG−SH(分子量10000)のリン酸ナトリウム緩衝液溶液100μlを添加し、室温で1時間転倒混和した後、遠心分離(4℃、4000G、45分)を行い、沈渣を0.1wt/vol%BSAを含むリン酸ナトリウム緩衝液に分散させた。得られたビオチン抗体−金コロイド溶液の520nmにおける吸光度を測定し、未修飾の金コロイド溶液の520nmに対して2倍の吸光度となるように、0.1wt/vol%BSAを含むリン酸ナトリウム緩衝液で濃度を調整した。これをさらに0.1wt/vol%BSAを含むリン酸ナトリウム緩衝液で1倍〜32倍まで2希釈して、6種類の濃度のビオチン抗体−金コロイドを調製した。
Example 2
[Preparation of biotin antibody-gold colloid]
To 1 ml of a colloidal gold solution (particle size: 40 nm, 0.01 wt / vol%, manufactured by Polysciences), 150 ul of a 0.4 μmol / l biotin antibody aqueous solution was added and mixed by inverting at room temperature for 10 minutes. To this solution was added 100 μl of 1.5 mg / ml MeO-PEG-SH (molecular weight 10000) sodium phosphate buffer solution, and the mixture was mixed by inverting at room temperature for 1 hour, followed by centrifugation (4 ° C., 4000 G, 45 minutes). And the precipitate was dispersed in a sodium phosphate buffer containing 0.1 wt / vol% BSA. The absorbance of the obtained biotin antibody-gold colloid solution was measured at 520 nm, and a sodium phosphate buffer containing 0.1 wt / vol% BSA so that the absorbance was doubling with respect to 520 nm of the unmodified gold colloid solution. The concentration was adjusted with the liquid. This was further diluted 2 n with a sodium phosphate buffer containing 0.1 wt / vol% BSA from 1 to 32 times to prepare biotin antibody-gold colloids having six concentrations.

[ビオチンプレートの作成]
0.5μg/mlビオチン化BSAのリン酸ナトリウム緩衝液溶液を50μlずつマイクロプレート(Nuncイムノプレート、MaxiSorp、ナルジェヌンク社製)に分注し、4℃で一晩静置して、ビオチン化BSAをプレートに修飾した。ビオチン化BSA溶液を捨て、プレートをリン酸ナトリウム緩衝液で洗浄した後、各ウエルに1wt/vol%MeO−PEG/PLAのリン酸ナトリウム緩衝液溶液(10vol/vol%MeOHを含む)を100ulずつ分注し、室温で1時間振盪してブロッキングを行った。プレートを0.05wt/vol%Tween20を含むリン酸ナトリウム緩衝液で洗浄してビオチンプレートを作成した。
[Create biotin plate]
Distribute 50 μl of 0.5 μg / ml biotinylated BSA sodium phosphate buffer solution to a microplate (Nunc Immunoplate, MaxiSorp, manufactured by Nargenunk), and allow to stand overnight at 4 ° C. Modified to plate. After discarding the biotinylated BSA solution and washing the plate with sodium phosphate buffer, 100 ul of 1 wt / vol% MeO-PEG / PLA sodium phosphate buffer solution (containing 10 vol / vol% MeOH) is added to each well. The solution was dispensed and blocked by shaking at room temperature for 1 hour. The plate was washed with a sodium phosphate buffer containing 0.05 wt / vol% Tween 20 to prepare a biotin plate.

ビオチンプレートに濃度の異なるビオチン抗体−金コロイド溶液を50μlずつ分注して、4℃で一晩静置した後、室温で1時間振盪した。ビオチン化プレートと結合しなかったビオチン抗体−金粒子を0.05wt/vol%Tween20を含むリン酸ナトリウム緩衝液で洗浄・流去した後、直ちにプレートリーダーで吸光度(520nm、0.1秒、25ポイント/ウエル)を測定した。50 μl each of biotin antibody-gold colloid solutions having different concentrations were dispensed onto a biotin plate, left at 4 ° C. overnight, and then shaken at room temperature for 1 hour. The biotin antibody-gold particles that did not bind to the biotinylated plate were washed and washed away with a sodium phosphate buffer containing 0.05 wt / vol% Tween 20, and then immediately absorbed with a plate reader (520 nm, 0.1 sec, 25 Point / well) was measured.

比較例2
金コロイドの調製において、0.4μmol/lビオチン抗体水溶液の代わりに、0.4μmol/lウサギ抗体を用いたこと以外は、実施例2と同様に操作した結果、金コロイド溶液の濃度にかかわらず、520nmにおける吸光度の変化は確認されなかった。
Comparative Example 2
As a result of the same operation as in Example 2 except that 0.4 μmol / l rabbit antibody was used in place of the 0.4 μmol / l biotin antibody aqueous solution in preparation of the gold colloid, regardless of the concentration of the gold colloid solution. No change in absorbance at 520 nm was observed.

実施例3
[ビオチン抗体−金コロイドの調製]
金コロイド溶液(粒径40nm、0.01wt/vol%、Polysciences社製)1mlに、0.4μmol/lビオチン抗体水溶液150ulを加え、室温で10分間転倒混和した。この溶液に、1.5mg/ml MeO−PEG−SH(分子量10000)のリン酸ナトリウム緩衝液溶液100μlを添加し、室温で1時間転倒混和した後、遠心分離(4℃、4000G、45分)を行い、沈渣を0.1wt/vol%BSAを含むリン酸ナトリウム緩衝液に分散させた。得られたビオチン抗体−金コロイド溶液の520nmにおける吸光度を測定し、未修飾の金コロイド溶液の520nmにおける吸光度に一致するように、0.1wt/vol%BSAを含むリン酸ナトリウム緩衝液を用いて濃度を調整した。
Example 3
[Preparation of biotin antibody-gold colloid]
To 1 ml of a colloidal gold solution (particle size: 40 nm, 0.01 wt / vol%, manufactured by Polysciences), 150 ul of a 0.4 μmol / l biotin antibody aqueous solution was added and mixed by inverting at room temperature for 10 minutes. To this solution was added 100 μl of 1.5 mg / ml MeO-PEG-SH (molecular weight 10000) sodium phosphate buffer solution, and the mixture was mixed by inverting at room temperature for 1 hour, followed by centrifugation (4 ° C., 4000 G, 45 minutes). And the precipitate was dispersed in a sodium phosphate buffer containing 0.1 wt / vol% BSA. The absorbance at 520 nm of the obtained biotin antibody-gold colloid solution was measured, and sodium phosphate buffer containing 0.1 wt / vol% BSA was used so as to match the absorbance at 520 nm of the unmodified gold colloid solution. The concentration was adjusted.

[ビオチンプレートの作成]
2μg/mlビオチン化BSAのリン酸ナトリウム緩衝液溶液を、リン酸ナトリウム緩衝液で1倍(2μg/ml)〜256倍(7.8ng/ml)まで2希釈した。各濃度のビオチン化BSAのリン酸ナトリウム緩衝液溶液およびリン酸ナトリウム緩衝液を50μlずつマイクロプレート(Nuncイムノプレート、MaxiSorp、ナルジェヌンク社製)に分注し、4℃で一晩静置して、ビオチン化BSAをプレートに修飾した。プレート表面に固定配置されなかったビオチン化BSAをリン酸ナトリウム緩衝液で洗浄・流去した後、各ウエルに1wt/vol%MeO−PEG/PLAのリン酸ナトリウム緩衝液溶液(10wt/vol%MeOHを含む)を100ulずつ分注し、室温で1時間振盪してブロッキングを行った。プレートを0.05wt/vol%Tween20を含むリン酸ナトリウム緩衝液で洗浄してビオチンプレートを作成した。
[Create biotin plate]
A sodium phosphate buffer solution of 2 μg / ml biotinylated BSA was diluted 2 n with sodium phosphate buffer from 1-fold (2 μg / ml) to 256-fold (7.8 ng / ml). 50 μl each of biotinylated BSA sodium phosphate buffer solution and sodium phosphate buffer solution at each concentration was dispensed into a microplate (Nunc Immunoplate, MaxiSorp, manufactured by Nargenunk), and allowed to stand at 4 ° C. overnight. Biotinylated BSA was modified on the plate. The biotinylated BSA that was not fixedly arranged on the plate surface was washed and washed away with sodium phosphate buffer, and then 1 wt / vol% MeO-PEG / PLA in sodium phosphate buffer solution (10 wt / vol% MeOH) was added to each well. Were dispensed in 100 ul aliquots and blocked by shaking at room temperature for 1 hour. The plate was washed with a sodium phosphate buffer containing 0.05 wt / vol% Tween 20 to prepare a biotin plate.

ビオチンプレートにビオチン抗体−金コロイド溶液を50μlずつ分注して、4℃で一晩静置した後、室温で1時間振盪した。ビオチン化プレート表面と結合しなかったビオチン抗体−金粒子を0.05wt/vol%Tween20を含むリン酸ナトリウム緩衝液で洗浄・流去した後、直ちにプレートリーダーで吸光度(520nm、0.1秒、25ポイント/ウエル)を測定した。50 μl of a biotin antibody-gold colloid solution was dispensed onto a biotin plate and allowed to stand overnight at 4 ° C., followed by shaking at room temperature for 1 hour. The biotin antibody-gold particles that did not bind to the biotinylated plate surface were washed and washed away with a sodium phosphate buffer containing 0.05 wt / vol% Tween 20, and then immediately absorbed with a plate reader (520 nm, 0.1 second, 25 points / well).

比較例3
金コロイドの調製において、0.4μmol/lビオチン抗体水溶液の代わりに、0.4μmol/lウサギ抗体を用いたこと以外は、実施例3と同様に操作した結果、修飾に用いたビオチン化BSA溶液の濃度にかかわらず、520nmにおける吸光度の変化は確認されなかった(比較例3−1)。別に、0.4μmol/lビオチン抗体水溶液の代わりに、1μmol/l BSAを用い、1.5mg/ml MeO−PEG−SH(分子量10000)のリン酸ナトリウム緩衝液溶液100μlの代わりに、1.5mg/ml MeO−PEG−SH(分子量5000)のリン酸ナトリウム緩衝液溶液50μlを用いたこと以外は、実施例3と同様に操作した結果、修飾に用いたビオチン化BSA溶液の濃度にかかわらず、520nmにおける吸光度の変化は確認されなかった(比較例3−2)。
Comparative Example 3
The preparation of colloidal gold was carried out in the same manner as in Example 3 except that 0.4 μmol / l rabbit antibody was used instead of the 0.4 μmol / l biotin antibody aqueous solution. As a result, the biotinylated BSA solution used for modification was used. No change in absorbance at 520 nm was observed regardless of the concentration of (Comparative Example 3-1). Separately, instead of 0.4 μmol / l biotin antibody aqueous solution, 1 μmol / l BSA was used, and instead of 100 μl of 1.5 mg / ml MeO-PEG-SH (molecular weight 10,000) sodium phosphate buffer solution, 1.5 mg / Ml MeO-PEG-SH (molecular weight 5000) was used in the same manner as in Example 3 except that 50 μl of sodium phosphate buffer solution was used. As a result, regardless of the concentration of the biotinylated BSA solution used for modification, A change in absorbance at 520 nm was not confirmed (Comparative Example 3-2).

実施例4
[ビオチン抗体−金コロイドの調製]
金コロイド溶液(粒径40nm、0.01wt/vol%、Polysciences社製)1mlに、0.4μmol/lビオチン抗体水溶液150ulを加え、室温で10分間転倒混和した。この溶液に、1.5mg/ml MeO−PEG−SH(分子量10000)のリン酸ナトリウム緩衝液(溶液100μlを添加し、室温で1時間転倒混和した後、遠心分離(4℃、4000G、45分)を行い、沈渣を0.1wt/vol%BSAを含むリン酸ナトリウム緩衝液に分散させた。得られたビオチン抗体−金コロイド溶液の520nmにおける吸光度を測定し、未修飾の金コロイド溶液の520nmにおける吸光度に一致するように0.1wt/vol%BSAを含むリン酸ナトリウム緩衝液で濃度を調整して、ビオチン抗体−金コロイドを調製した。
Example 4
[Preparation of biotin antibody-gold colloid]
To 1 ml of a colloidal gold solution (particle size: 40 nm, 0.01 wt / vol%, manufactured by Polysciences), 150 ul of a 0.4 μmol / l biotin antibody aqueous solution was added and mixed by inverting at room temperature for 10 minutes. To this solution was added 1.5 mg / ml MeO-PEG-SH (molecular weight 10,000) sodium phosphate buffer solution (100 μl of solution, and mixed by inverting at room temperature for 1 hour, followed by centrifugation (4 ° C., 4000 G, 45 minutes). The precipitate was dispersed in a sodium phosphate buffer solution containing 0.1 wt / vol% BSA, and the absorbance of the obtained biotin antibody-gold colloid solution at 520 nm was measured, and 520 nm of the unmodified colloidal gold solution was measured. The biotin antibody-gold colloid was prepared by adjusting the concentration with a sodium phosphate buffer containing 0.1 wt / vol% BSA so as to coincide with the absorbance at.

[ビオチンプレートの作成]
0.5μg/mlビオチン化BSAのリン酸ナトリウム緩衝液溶液を50μlずつマイクロプレートに分注し、4℃で一晩静置して、ビオチン化BSAをプレートに修飾した。プレート表面に固定配置されなかったビオチン化BSA溶液をプレートをリン酸ナトリウム緩衝液で洗浄・流去した後、各ウエルに1wt/vol%MeO−PEG/PLAのリン酸ナトリウム緩衝液溶液(10wt/vol%MeOHを含む)を100ulずつ分注し、室温で1時間振盪してブロッキングを行った。プレートを0.05wt/vol%Tween20を含むリン酸ナトリウム緩衝液で洗浄してビオチンプレートを作成した。
[Create biotin plate]
50 μl of 0.5 μg / ml biotinylated BSA sodium phosphate buffer solution was dispensed into a microplate and allowed to stand overnight at 4 ° C. to modify the biotinylated BSA on the plate. The biotinylated BSA solution that was not fixedly arranged on the plate surface was washed and washed away with a sodium phosphate buffer solution, and then 1 wt / vol% MeO-PEG / PLA in a sodium phosphate buffer solution (10 wt / wt) was added to each well. 100 ul each) (containing vol% MeOH) was shaken at room temperature for 1 hour for blocking. The plate was washed with a sodium phosphate buffer containing 0.05 wt / vol% Tween 20 to prepare a biotin plate.

ビオチンプレートにビオチン抗体−金コロイド溶液を50μlずつ分注して、4℃で一晩静置した後、室温で1時間振盪した。ビオチン化プレート表面と結合しなかったビオチン抗体−金粒子を0.05wt/vol%Tween20を含むリン酸ナトリウム緩衝液で洗浄・流去した後、直ちにプレートリーダーで吸光度(520nm、0.1秒、25ポイント/ウエル)を測定した。50 μl of a biotin antibody-gold colloid solution was dispensed onto a biotin plate and allowed to stand overnight at 4 ° C., followed by shaking at room temperature for 1 hour. The biotin antibody-gold particles that did not bind to the biotinylated plate surface were washed and washed away with a sodium phosphate buffer containing 0.05 wt / vol% Tween 20, and then immediately absorbed with a plate reader (520 nm, 0.1 second, 25 points / well).

比較例4
ビオチンプレートの作成において、1wt/vol%MeO−PEG/PLAのリン酸ナトリウム緩衝液溶液(10wt/vol%MeOHを含む)の代わりに、1wt/vol%ゼラチン/リン酸ナトリウム緩衝液溶液を用いてブロッキングを行った以外は、実施例4と同様に操作した。
Comparative Example 4
Instead of 1 wt / vol% MeO-PEG / PLA in sodium phosphate buffer solution (including 10 wt / vol% MeOH) in the preparation of biotin plates, 1 wt / vol% gelatin / sodium phosphate buffer solution was used. The same operation as in Example 4 was performed except that blocking was performed.

ビオチン抗体を修飾した金コロイド(ビオチン抗体−金コロイド)とビオチン抗体を修飾していない金コロイドのビオチン化プレートへの反応性を示す図  Diagram showing the reactivity of colloidal gold modified with biotin antibody (biotin antibody-gold colloid) and colloidal gold not modified with biotin antibody to biotinylated plates

ビオチン抗体−金コロイド濃度とプレートへの結合量の相関性とウサギ抗体がビオチン化プレートに結合しないことを示す図  Diagram showing the correlation between biotin antibody-gold colloid concentration and the amount bound to the plate, and that the rabbit antibody does not bind to the biotinylated plate

ビオチン抗体を修飾した金コロイド(ビオチン抗体−金コロイド)とウサギ抗体またBSAを修飾した金コロイドのビオチン化プレートへの反応性を示す図  Diagram showing the reactivity of biotin antibody-modified colloidal gold (biotin antibody-gold colloid) and rabbit antibody or BSA-modified gold colloid to biotinylated plates

ゼラチンとMeO−PEG/PLAのブロッキング効果を比較した図  Figure comparing the blocking effect of gelatin and MeO-PEG / PLA

Claims (15)

被測定化合物を基板表面に固定配置し、被測定化合物に対して特異的に反応して結合を形成する官能基を有する化合物が表面に吸着およびまたは結合してなるプラズモン吸収を有する金属粒子を被測定化合物に作用せしめて、基板にエネルギーを照射しそのプラズモン吸収のエネルギーを計測することによって、被測定化合物を検出およびまたは定量分析する方法。  A compound to be measured is fixedly arranged on the surface of the substrate, and metal particles having plasmon absorption formed by adsorption and / or bonding to the surface of a compound having a functional group that reacts specifically with the compound to be measured to form a bond are covered. A method of detecting and / or quantitatively analyzing a compound to be measured by acting on a measurement compound, irradiating the substrate with energy, and measuring the energy of plasmon absorption. プラズモン吸収を有する金属粒子に被測定化合物が結合およびまたは吸着してなる金属粒子を基板表面に固定配置されてなる被測定化合物に対して特異的に反応して結合を形成する官能基を作用せしめて、基板にエネルギーを照射しそのプラズモン吸収のエネルギーを計測することによって、被測定化合物を検出およびまたは定量分析する方法。  A metal group formed by binding and / or adsorbing a compound to be measured to a metal particle having plasmon absorption reacts specifically with the compound to be measured which is fixedly arranged on the surface of the substrate to act on a functional group that forms a bond. A method for detecting and / or quantitatively analyzing a compound to be measured by irradiating the substrate with energy and measuring the energy of plasmon absorption. 被測定物が核酸、タンパク質、糖、細胞、抗体、抗原、酵素、受容体および環境ホルモンからなる群より選択された少なくとも1種類以上であることを特徴とする請求項1〜請求項2の分析方法。  3. The analysis according to claim 1, wherein the object to be measured is at least one selected from the group consisting of nucleic acids, proteins, sugars, cells, antibodies, antigens, enzymes, receptors and environmental hormones. Method. 前記プラズモン吸収を有する金属粒子が少なくとも金、銀、銅、白金、アルミニウム、亜鉛、スズ、ロジウム、パラジウム、またはイリジウム、ニッケル、ルテニウム、オスミウム、およびイリジウムからなる群より選択された少なくとも1種類以上の金属を含むことを特徴とする請求項1〜請求項2の分析方法。  The metal particles having plasmon absorption are at least one or more selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum, aluminum, zinc, tin, rhodium, palladium, or iridium, nickel, ruthenium, osmium, and iridium. The analysis method according to claim 1, further comprising a metal. 前記プラズモン吸収を有する金属粒子の粒子直径が1〜100nmの範囲であることを特徴とする請求項4の金属粒子。  5. The metal particle according to claim 4, wherein a particle diameter of the metal particle having plasmon absorption is in a range of 1 to 100 nm. 前記基板に照射するエネルギーが紫外光、可視光、赤外光、近赤外光からなる群より選択された少なくとも1種類以上であることを特徴とする請求項1〜請求項2の分析方法。  The analysis method according to claim 1, wherein the energy applied to the substrate is at least one selected from the group consisting of ultraviolet light, visible light, infrared light, and near infrared light. 基板およびまたは金属粒子の表面に非特異吸着を抑制するブロッキング剤が吸着およびまたは結合されていることを特徴とする請求項1〜請求項2の分析方法。  The analysis method according to claim 1, wherein a blocking agent that suppresses nonspecific adsorption is adsorbed and / or bound to the surface of the substrate and / or the metal particles. 基板およびまたは金属粒子の表面に非特異吸着を抑制するブロッキング剤がアルキレングリコールおよびまたはアルキレングリコール誘導体であることを特徴とする請求項1〜請求項2の分析方法。  3. The analysis method according to claim 1, wherein the blocking agent that suppresses nonspecific adsorption on the surface of the substrate and / or the metal particles is alkylene glycol and / or an alkylene glycol derivative. 前記非特異吸着を抑制するブロッキング剤がポリエチングリコールおよびまたはポリエチレングリコール誘導体であることを特徴とする請求項1〜請求項2の分析方法。  The analysis method according to claim 1, wherein the blocking agent that suppresses nonspecific adsorption is polyethylene glycol and / or a polyethylene glycol derivative. 前記ポリエチレングリコール誘導体がポリエチレングリコールとポリラクチドのブロックコポリマーであることを特徴とする請求項9に記載のポリエチレングリコール誘導体。  The polyethylene glycol derivative according to claim 9, wherein the polyethylene glycol derivative is a block copolymer of polyethylene glycol and polylactide. 前記ポリエチレングリコールとポリラクチドのブロックコポリマーであって、ポリエチレングリコール部の分子量が500〜50000、ポリラクチド部の分子量が500〜50000の範囲であることを特徴とする請求項9〜請求項10のポリエチレングリコール誘導体。  11. The polyethylene glycol derivative according to claim 9, wherein the polyethylene glycol and polylactide block copolymer has a polyethylene glycol part molecular weight of 500 to 50,000 and a polylactide part molecular weight of 500 to 50,000. . 前記、被測定化合物およびまたは被測定化合物に対して特異的に反応して結合を形成する官能基を有する化合物がリンカーを介して基板表面およびまたは金属粒子表面に固定されてなることを特徴とする請求項1〜の請求項2の分析方法。  The compound to be measured and / or the compound having a functional group that specifically reacts with the compound to be measured to form a bond is immobilized on the substrate surface and / or the metal particle surface through a linker. The analysis method according to claim 2 of claim 1. 被測定化合物およびまたは被測定化合物に対して特異的に反応して結合を形成する官能基を有する化合物がリンカーを介さずに直接的に基板表面およびまたは金属粒子表面に固定されてなることを特徴とする請求項1〜の請求項2の分析方法。  The compound to be measured and / or the compound having a functional group that specifically reacts with the compound to be measured to form a bond are directly fixed to the substrate surface and / or the metal particle surface without a linker. The analysis method according to claim 1 of claim 1. 前記基板に用いる材料が単結晶フッ化カルシウム、シリコン、セラミックス、ガラス、金属、高分子からなる群より選択された少なくとも1種類以上であることを特徴とする請求項1〜請求項2の分析方法。  3. The analysis method according to claim 1, wherein the material used for the substrate is at least one selected from the group consisting of single crystal calcium fluoride, silicon, ceramics, glass, metal, and polymer. . 検出器がデジタル画像読み取り装置であることを特徴とする請求項1〜請求項2の分析方法。  3. The analysis method according to claim 1, wherein the detector is a digital image reader.
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