JP2006098261A - Method for manufacturing sensor chip - Google Patents

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利秀 江副
Yoshihiro Saito
祐弘 齋藤
Hideyuki Morimoto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a sensor chip in which the amount of immobilization of ligand is stabilized by stably producing a solid phase reaction for immobilizing the ligand on a sensor chip substrate. <P>SOLUTION: In the method for manufacturing a sensor chip, optical glass or an optical plastic substrate, a metal film, and a hydrophobic polymer film are laminated in this order, further a compound expressed by at least one type of general expression (1) X-L-Y (X and Y in the expression indicate each group that reacts with an organic molecule independently, and L indicates a divalent linkage group) is bonded. In the method for manufacturing a sensor chip, the ratio of a surface area that is not in contact with air to a surface area in contact with air in the droplet of a reaction liquid during reaction is larger than 1, when bringing the reaction liquid for bonding the compound expressed by the general expression (1) to the sensor chip into contact with the substrate surface of the sensor chip for reaction. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、バイオセンサー用のセンサチップの製造方法に関する。特に本発明は、表面プラズモン共鳴測定バイオセンサー用のセンサチップの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a sensor chip for a biosensor. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a sensor chip for a surface plasmon resonance measurement biosensor.

医薬品は生体内において蛋白質と相互作用し機能することが多い。例えば、阻害剤は酵素に結合し酵素反応を阻害することで生体内の生化学反応を変化させ、薬理作用を発現する。このため、医薬品探索において蛋白質と医薬品候補化合物の結合の強さを知ることが重要となる。   Drugs often interact and function with proteins in vivo. For example, an inhibitor binds to an enzyme and inhibits the enzyme reaction, thereby changing a biochemical reaction in the living body and expressing a pharmacological action. For this reason, it is important to know the strength of binding between a protein and a drug candidate compound in drug search.

近年、蛋白と化学物質の相互作用を手法として表面プラズモン共鳴法が注目されている。この手法では金などの金属表面に蛋白を固相化し、化学物質をここに供与したときの共鳴の変化を用いて相互作用を定量する。化学物質である被解析分子は金属表面に固定化された蛋白質などの被解析分子と相互作用する分子へ時間とともに吸着する。このときの吸着量すなわちSPR信号の変化は下式に従って変化する。
dR/dt = ka・Cs・(Rmax - R) - kd・R 式(1)
(式中、RはSPR信号であり、Rmaxは最大SPR信号である。また、kaは結合速度定数、kdは解離速度定数、Csは金属表面近傍の被解析分子の濃度を表す。)
In recent years, the surface plasmon resonance method has attracted attention as a method of interaction between proteins and chemical substances. In this method, protein is solid-phased on a metal surface such as gold, and the interaction is quantified using a change in resonance when a chemical substance is donated here. The analyte molecule, which is a chemical substance, is adsorbed over time to molecules that interact with the analyte molecule, such as proteins immobilized on the metal surface. At this time, the amount of adsorption, that is, the change of the SPR signal changes according to the following equation.
dR / dt = ka ・ Cs ・ (Rmax-R)-kd ・ R Equation (1)
(In the formula, R is an SPR signal, Rmax is a maximum SPR signal, ka is a binding rate constant, kd is a dissociation rate constant, and Cs is a concentration of an analyte molecule near the metal surface.)

ここで、金属表面を定常的に新鮮な液に置換しつづけられる理想的な条件ではCsは一定となり、簡素な微分方程式を解くことで測定結果からka、kdを求めることが可能である。結合定数(KD)は結合と解離の比を示すものであり、kd/kaで表される。   Here, Cs is constant under ideal conditions in which the metal surface is constantly replaced with fresh liquid, and ka and kd can be obtained from the measurement results by solving a simple differential equation. The association constant (KD) indicates the ratio of association to dissociation and is expressed in kd / ka.

低分子医薬の探索においては、通常、ひとつのターゲット蛋白質に対して、少なくとも10000個以上の低分子化合物のスクリーニングを行う。その結果得られたヒット化合物群について、さらに詳細な評価を実施し、ひとつのリード化合物に絞り込んでいく。   In searching for low molecular weight drugs, screening of at least 10,000 low molecular weight compounds is usually performed for one target protein. The hit compound group obtained as a result is subjected to further detailed evaluation and narrowed down to one lead compound.

表面プラズモン共鳴法による蛋白質と被験化合物との相互作用の測定は、非特許文献1に記載されているように、医薬探索のプロセスに用いられているが、1日あたりの測定数は100サンプル程度であり、その処理能力の低さから前述のような大規模なスクリーニングに使われることはなかった。   The measurement of the interaction between the protein and the test compound by the surface plasmon resonance method is used in the drug search process as described in Non-Patent Document 1, but the number of measurements per day is about 100 samples. Because of its low processing capacity, it was not used for large-scale screening as described above.

大規模スクリーニングは、FRET(fluorescense resonance energytransfer)法に代表される蛍光標識法、SPA(scintillation proximity assay)法に代表される放射線標識法が主に用いられているが、両者ともリガンドの標識が必要である。前者では標識による結合阻害が原因で測定系が組めないことがしばしばあり、また後者は、放射線物質の取り扱いの問題があった。また、近年、ゲノム科学の進歩によりリガンド不明のターゲット蛋白質が多く見出されている。これらの背景から、無標識の大規模スクリーニング法が強く望まれるようになってきた。   For large-scale screening, the fluorescent labeling method typified by FRET (fluorescense resonance energy transfer) method and the radiolabeling method typified by SPA (scintillation proximity assay) method are mainly used, but both need to be labeled with a ligand. It is. In the former case, the measurement system cannot often be constructed due to binding inhibition by the label, and in the latter case, there is a problem in handling radioactive substances. In recent years, a large number of target proteins with unknown ligands have been found due to advances in genomic science. Against this background, a label-free large-scale screening method has been strongly desired.

無標識の大規模スクリーニングは、例えば、リガンド蛋白質をディスポーザブルセンサチップに予め固定しておき、SPR測定部においてリガンド蛋白と被検物質の相互作用測定を並列処理することにより行うことができ、この方法によれば高い処理能力が実現できる。しかしながら、蛋白固定膜の品質が安定しないと、リガンド蛋白質の固定量が安定せず、正確な測定が行えない。   The label-free large-scale screening can be performed, for example, by immobilizing a ligand protein on a disposable sensor chip in advance and performing parallel measurement of the interaction between the ligand protein and the test substance in the SPR measurement unit. Therefore, high processing capability can be realized. However, if the quality of the protein-immobilized membrane is not stable, the amount of ligand protein immobilized is not stable, and accurate measurement cannot be performed.

蛋白質固定化膜をチップ基板上に形成するには、多段階の固相反応を行う必要があるが、これらの反応をいかに安定に行うか、そして薬品の損失量を減らして量産するかが大きな課題であった。また、数nm〜数十nmという極薄ポリマー膜の欠陥、厚みの均一性、また化学的表面修飾の均一性などの制御方法が望まれていた。   In order to form a protein-immobilized film on a chip substrate, it is necessary to perform a multi-step solid-phase reaction, but how to perform these reactions stably and to reduce the loss of chemicals for mass production is a major issue. It was a challenge. In addition, there has been a demand for a control method for defects, thickness uniformity, and chemical surface modification uniformity of an ultrathin polymer film of several nm to several tens of nm.

BUNSEKI KAGAKU vol.51, No.6, pp.461-468 (2002)BUNSEKI KAGAKU vol.51, No.6, pp.461-468 (2002)

本発明は上記した従来技術の問題を解消することを解決すべき課題とした。即ち、本発明は、リガンドをセンサチップ基板上に固定化するための固相反応を安定に行い、リガンドの固定量を安定化させたセンサチップの製造方法を提供することを解決すべき課題とした。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, the present invention has a problem to be solved by providing a sensor chip manufacturing method that stably performs a solid-phase reaction for immobilizing a ligand on a sensor chip substrate and stabilizes the amount of ligand immobilized. did.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、リンカー化合物をセンサチップに結合するための反応液をセンサチップの基板表面に接触させて反応させる際、反応中における反応液の液滴の(空気と接していない表面積)と(空気と接している表面積)の比を1より大きくすることによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have made a reaction solution for bonding a linker compound to the sensor chip to contact the substrate surface of the sensor chip to cause a reaction. The inventors have found that the above problem can be solved by increasing the ratio of (surface area not in contact with air) to (surface area in contact with air) of a droplet to be greater than 1, and the present invention has been completed.

即ち、本発明によれば、光学ガラス又は光学プラスチック基板、金属膜、及び疎水性ポリマー膜がこの順に積層されており、さらに少なくとも1種の一般式(1)で表される化合物が結合しているセンサチップの製造方法であって、一般式(1)で表される化合物をセンサチップに結合するための反応液をセンサチップの基板表面に接触させて反応させる際、反応中における反応液の液滴の(空気と接していない表面積)と(空気と接している表面積)の比が1より大きいことを特徴とする、センサチップの製造方法が提供される。
一般式(1):X−L−Y
(式中、X及びYはそれぞれ独立に、有機分子と反応しうる基を示し、Lは2価の連結基を示す。)
That is, according to the present invention, an optical glass or optical plastic substrate, a metal film, and a hydrophobic polymer film are laminated in this order, and at least one compound represented by the general formula (1) is bonded. A method for producing a sensor chip, wherein a reaction liquid for binding a compound represented by the general formula (1) to the sensor chip is brought into contact with the substrate surface of the sensor chip to cause a reaction. A method of manufacturing a sensor chip is provided, wherein a ratio of a (surface area not in contact with air) to a (surface area in contact with air) of the droplet is greater than 1.
General formula (1): X-L-Y
(In the formula, X and Y each independently represent a group capable of reacting with an organic molecule, and L represents a divalent linking group.)

好ましくは、一般式(1)で表される化合物をセンサチップに結合するための反応液は、基板上に存在する官能基を活性化するための反応液、及び/または一般式(1)で表される化合物を含む反応液である。   Preferably, the reaction liquid for binding the compound represented by the general formula (1) to the sensor chip is a reaction liquid for activating a functional group present on the substrate and / or the general formula (1). It is the reaction liquid containing the represented compound.

好ましくは、含水率100ppm以下の有機溶剤を用いて疎水性ポリマーを金属膜の上に塗布する。
好ましくは、疎水性ポリマーを金属膜の上に塗布した後に真空乾燥する。
好ましくは、センサチップの表面に少なくとも2種類以上の表面をパターニングするためのパターニング反応を行い、該パターニング反応後に、カルボン酸誘導体を含有する液でセンサチップの表面を洗浄する。
好ましくは、センサチップは表面プラズモン共鳴測定用センサチップである。
Preferably, the hydrophobic polymer is applied on the metal film using an organic solvent having a water content of 100 ppm or less.
Preferably, the hydrophobic polymer is applied on the metal film and then vacuum-dried.
Preferably, a patterning reaction for patterning at least two types of surfaces on the surface of the sensor chip is performed, and after the patterning reaction, the surface of the sensor chip is washed with a liquid containing a carboxylic acid derivative.
Preferably, the sensor chip is a surface plasmon resonance measurement sensor chip.

本発明の別の側面によれば、上記した本発明の方法で製造されるセンサチップが提供される。   According to another aspect of the present invention, a sensor chip manufactured by the above-described method of the present invention is provided.

本発明によれば、リガンドをセンサチップ基板上に固定化するための固相反応を安定に行い、リガンドの固定量を安定化させたセンサチップの製造方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solid-phase reaction for fixing a ligand on a sensor chip board | substrate is performed stably, The manufacturing method of the sensor chip which stabilized the fixed amount of the ligand is provided.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明のセンサチップの製造方法は、光学ガラス又は光学プラスチック基板、金属膜、及び疎水性ポリマー膜がこの順に積層されており、さらに少なくとも1種の一般式(1)で表される化合物が結合しているセンサチップの製造方法に関するものであり、一般式(1)で表される化合物をセンサチップに結合するための反応液をセンサチップの基板表面に接触させて反応させる際、反応中における反応液の液滴の(空気と接していない表面積)と(空気と接している表面積)の比が1より大きいことを特徴とする方法である。
一般式(1):X−L−Y
(式中、X及びYはそれぞれ独立に、有機分子と反応しうる基を示し、Lは2価の連結基を示す。)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
In the method for producing a sensor chip of the present invention, an optical glass or optical plastic substrate, a metal film, and a hydrophobic polymer film are laminated in this order, and at least one compound represented by the general formula (1) is bonded. When the reaction liquid for binding the compound represented by the general formula (1) to the sensor chip is brought into contact with the substrate surface of the sensor chip to cause the reaction, In this method, the ratio of the (surface area not in contact with air) and (surface area in contact with air) droplets of the reaction solution is greater than 1.
General formula (1): X-L-Y
(In the formula, X and Y each independently represent a group capable of reacting with an organic molecule, and L represents a divalent linking group.)

本発明においては、一般式(1)で表される化合物を溶液としてセンサチップ基板表面に反応させる場合に、反応中における化合物溶液の液滴の(空気と接していない部分の表面積)と(空気と接している部分の表面積)の比が1より大きい。5以上であることが好ましく、10以上であることが最も好ましい。   In the present invention, when the compound represented by the general formula (1) is reacted as a solution on the surface of the sensor chip substrate, the droplets of the compound solution during the reaction (surface area of the portion not in contact with air) and (air The ratio of the surface area of the part in contact with the surface is greater than 1. It is preferably 5 or more, and most preferably 10 or more.

反応中における化合物溶液の液滴の(空気と接していない部分の表面積)と(空気と接している部分の表面積)の比を1より大きくするためには、センサチップ上に化合物溶液をキャストし、その上にフイルム(例えば、PETフィルムなど)をのせて、液を拡げつつ表面をカバーすることができる。これにより、反応時の液の空気と接しない部分の表面積と空気と接する部分の表面積の比を1より大きくすることができる。   In order to make the ratio of (the surface area of the portion not in contact with air) and (the surface area of the portion in contact with air) of the droplet of the compound solution during the reaction larger than 1, cast the compound solution on the sensor chip. A film (for example, a PET film or the like) can be placed thereon to cover the surface while spreading the liquid. Thereby, the ratio of the surface area of the part which does not contact the air of the liquid at the time of reaction and the surface area of the part which contacts the air can be made larger than 1.

一般式(1)で表される化合物をセンサチップに結合するための反応液としては、基板上に存在する官能基を活性化するための反応液、及び/又は一般式(1)で表される化合物を含む反応液などが挙げられる。ここで、例えば、基板上に存在する官能基がカルボキシル基の場合には、該官能基を活性化するための反応液としては、Sulfo-NHS溶液及びEDC溶液などが挙げられる。   The reaction liquid for binding the compound represented by the general formula (1) to the sensor chip is a reaction liquid for activating a functional group present on the substrate and / or the general formula (1). And a reaction solution containing the compound. Here, for example, when the functional group present on the substrate is a carboxyl group, examples of the reaction solution for activating the functional group include a Sulfo-NHS solution and an EDC solution.

本発明で使用するリンカーの具体例としては下記一般式(1)で表される化合物が挙げられる。
一般式(1):X―L―Y
(式中、X及びYはそれぞれ独立に、有機分子と反応しうる基を示し、Lは2価の連結基を示す。)
Specific examples of the linker used in the present invention include compounds represented by the following general formula (1).
General formula (1): XY
(In the formula, X and Y each independently represent a group capable of reacting with an organic molecule, and L represents a divalent linking group.)

一般式(1)において、Xは例えば、疎水性高分子化合物などの有機分子の官能基と反応しうる基を表し、好ましくは、ハロゲン原子、アミノ基、もしくは保護基により保護されたアミノ基、カルボキシル基、もしくは脱離基を有するカルボニル基、水酸基、保護基により保護された水酸基、アルデヒド基、-NHNH2、-N=C=O、-N=C=S、エポキシ基、又はビニル基である。
ここでいう保護基とは、反応系内で脱保護して官能基を形成させる事のできる基であり、例えばアミノ基の保護基としては、tertブチルオキシカルボニル基(Boc)、9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基(Fmoc)、ニトロフェニルスルフェニル基(Nps)、ジチアスクシニル基(Dts)等が挙げられる。
In the general formula (1), X represents, for example, a group capable of reacting with a functional group of an organic molecule such as a hydrophobic polymer compound, preferably a halogen atom, an amino group, or an amino group protected by a protecting group, A carboxyl group, or a carbonyl group having a leaving group, a hydroxyl group, a hydroxyl group protected by a protecting group, an aldehyde group, —NHNH 2 , —N═C═O, —N═C═S, an epoxy group, or a vinyl group is there.
The protecting group here is a group that can be deprotected in the reaction system to form a functional group. For example, the protecting group for amino group includes tertbutyloxycarbonyl group (Boc), 9-fluorene group. Nylmethyloxycarbonyl group (Fmoc), nitrophenylsulfenyl group (Nps), dithiasuccinyl group (Dts) and the like can be mentioned.

また、水酸基の保護基としては、アシル基等が挙げられる。
ここでいう脱離基は、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、ハロゲン化アルキルカルボニルオキシ基、アルキルスルホニルオキシ基、ハロゲン化アルキルスルホニルオキシ基、アリールスルホニルオキシ基等を挙げることができる。
また、脱離基としては、カルボン酸と既知の脱水縮合試薬(例えばカルボジイミド類)とN-ヒドロキシ化合物を組み合わせて生成されるエステル基も好ましく用いられる。
Moreover, an acyl group etc. are mentioned as a hydroxyl-protecting group.
The leaving group here is a halogen atom, alkoxy group, aryloxy group, alkylcarbonyloxy group, arylcarbonyloxy group, halogenated alkylcarbonyloxy group, alkylsulfonyloxy group, halogenated alkylsulfonyloxy group, arylsulfonyloxy Groups and the like.
As the leaving group, an ester group produced by combining a carboxylic acid, a known dehydration condensation reagent (for example, carbodiimides) and an N-hydroxy compound is also preferably used.

一般式(1)において、Lは2価の連結基を表し、Lの総原子数は、2〜1000であることが好ましい。さらに、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルキレンオキシ基、置換もしくは無置換のアリーレンオキシ基、もしくは一般式(1)のXと別の分子のYが結合し、構成が連続する2価の連結基であることが好ましい。   In General formula (1), L represents a bivalent coupling group, and it is preferable that the total number of atoms of L is 2-1000. Further, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkyleneoxy group, a substituted or unsubstituted aryleneoxy group, or X in the general formula (1) and Y of another molecule are bonded to form a continuous structure. A divalent linking group is preferred.

一般式(1)において、Yは、例えば、生理活性物質などの有機分子を固定化できる基を表し、好ましくは、ハロゲン原子、アミノ基、もしくは保護基により保護されたアミノ基、カルボキシル基、もしくは脱離基を有するカルボニル基、水酸基、保護基により保護された水酸基、アルデヒド基、-NHNH2、-N=C=O、-N=C=S、エポキシ基、又はビニル基である。
保護基、脱離基は、前述のものと同様なものを用いることができる。
In the general formula (1), Y represents a group capable of immobilizing an organic molecule such as a physiologically active substance, and is preferably a halogen atom, an amino group, or an amino group protected by a protective group, a carboxyl group, or A carbonyl group having a leaving group, a hydroxyl group, a hydroxyl group protected by a protecting group, an aldehyde group, —NHNH 2 , —N═C═O, —N═C═S, an epoxy group, or a vinyl group.
As the protecting group and the leaving group, the same as those described above can be used.

以下に一般式(1)の化合物の具体例を示すが、本発明で使用できる一般式(1)の化合物はこれらに限定されるものではない。また、一般式(1)の化合物の別の具体例としては、α−アミノ−ω−カルボキシル-ポリエチレングリコールなどが挙げられる。   Specific examples of the compound of the general formula (1) are shown below, but the compound of the general formula (1) that can be used in the present invention is not limited thereto. Another specific example of the compound of the general formula (1) is α-amino-ω-carboxyl-polyethylene glycol.

Figure 2006098261
Figure 2006098261

本発明においては、含水率100ppm以下の有機溶剤を用いて疎水性ポリマーを塗布することが好ましく、50ppm以下であることがより好ましい。   In the present invention, the hydrophobic polymer is preferably applied using an organic solvent having a water content of 100 ppm or less, and more preferably 50 ppm or less.

本発明においては、疎水性ポリマー膜を塗布した後に真空乾燥を行うことが好ましい。真空度としては1kPa以下が好ましく、10Pa以下がより好ましく、0.1Pa以下が最も好ましい。真空乾燥を行う時間は、30分以上100時間以下が好ましく、2時間以上100時間以下がより好ましく、10時間以上100時間以下が最も好ましい。   In the present invention, it is preferable to vacuum dry after applying the hydrophobic polymer film. The degree of vacuum is preferably 1 kPa or less, more preferably 10 Pa or less, and most preferably 0.1 Pa or less. The time for vacuum drying is preferably from 30 minutes to 100 hours, more preferably from 2 hours to 100 hours, and most preferably from 10 hours to 100 hours.

本発明の少なくとも2種類以上の表面がパターニングされているセンサチップにおいては、パターニング反応後に、カルボン酸誘導体を含有する液で洗浄することが好ましい。カルボン酸誘導体としては、具体的には、酢酸、クエン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸などが挙げられ、クエン酸が特に好ましい。   In the sensor chip in which at least two kinds of surfaces of the present invention are patterned, it is preferable to wash with a liquid containing a carboxylic acid derivative after the patterning reaction. Specific examples of the carboxylic acid derivative include acetic acid, citric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, and the like, and citric acid is particularly preferable.

本発明のバイオセンサーは、疎水性高分子でコーティングされた金属表面あるいは金属膜から構成されている。   The biosensor of the present invention is composed of a metal surface or metal film coated with a hydrophobic polymer.

本発明で言うバイオセンサーとは最も広義に解釈され、生体分子間の相互作用を電気的信号等の信号に変換して、対象となる物質を測定・検出するセンサーを意味する。通常のバイオセンサーは、検出対象とする化学物質を認識するレセプター部位と、そこに発生する物理的変化又は化学的変化を電気信号に変換するトランスデューサー部位とから構成される。生体内には、互いに親和性のある物質として、酵素/基質、酵素/補酵素、抗原/抗体、ホルモン/レセプターなどがある。バイオセンサーでは、これら互いに親和性のある物質の一方を基板に固定化して分子認識物質として用いることによって、対応させるもう一方の物質を選択的に計測するという原理を利用している。   The biosensor in the present invention is interpreted in the broadest sense, and means a sensor that measures and detects a target substance by converting an interaction between biomolecules into a signal such as an electrical signal. A normal biosensor is composed of a receptor site for recognizing a chemical substance to be detected and a transducer site for converting a physical change or chemical change generated therein into an electrical signal. In the living body, there are enzymes / substrates, enzymes / coenzymes, antigens / antibodies, hormones / receptors and the like as substances having affinity for each other. Biosensors use the principle that one of these substances having affinity with each other is immobilized on a substrate and used as a molecular recognition substance, thereby selectively measuring the other substance to be matched.

本発明で用いる疎水性高分子化合物は、吸水性を有しない高分子化合物であり、水への溶解度(25℃)が10%以下、より好ましくは1%以下、最も好ましくは0.1%以下である。   The hydrophobic polymer compound used in the present invention is a polymer compound having no water absorption, and its solubility in water (25 ° C.) is 10% or less, more preferably 1% or less, most preferably 0.1% or less. It is.

疎水性高分子化合物を形成する疎水性単量体としては、ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、オレフィン類、スチレン類、クロトン酸エステル類、イタコン酸ジエステル類、マレイン酸ジエステル類、フマル酸ジエステル類、アリル化合物類、ビニルエーテル類、ビニルケトン類等から任意に選ぶことができる。疎水性高分子化合物としては、1種類のモノマーから成るホモポリマーでも、2種類以上のモノマーから成るコポリマーでもよい。   Hydrophobic monomers that form hydrophobic polymer compounds include vinyl esters, acrylic acid esters, methacrylic acid esters, olefins, styrenes, crotonic acid esters, itaconic acid diesters, and maleic acid diesters. , Fumaric acid diesters, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl ketones and the like. The hydrophobic polymer compound may be a homopolymer composed of one type of monomer or a copolymer composed of two or more types of monomers.

本発明で好ましく用いられる疎水性高分子化合物としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルクロライド、ポリメチルメタクリレート、ポリエステル、ナイロンなどが挙げられる。   Examples of the hydrophobic polymer compound preferably used in the present invention include polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, polymethyl methacrylate, polyester, and nylon.

本発明では、フッ素原子で置換されたアルキル基を有する疎水性高分子化合物を用いることもできる。フッ素原子で置換されたアルキル基を有する疎水性高分子化合物を形成する疎水性単量体としては、ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、オレフィン類、スチレン類、クロトン酸エステル類、イタコン酸ジエステル類、マレイン酸ジエステル類、フマル酸ジエステル類、アリル化合物類、ビニルエーテル類、ビニルケトン類等から任意に選ぶことができる。疎水性高分子化合物としては、1種類のモノマーから成るホモポリマーでも、2種類以上のモノマーから成るコポリマーでもよい。   In the present invention, a hydrophobic polymer compound having an alkyl group substituted with a fluorine atom can also be used. Hydrophobic monomers that form hydrophobic polymer compounds having alkyl groups substituted with fluorine atoms include vinyl esters, acrylic esters, methacrylic esters, olefins, styrenes, and crotonic esters. Itaconic acid diesters, maleic acid diesters, fumaric acid diesters, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl ketones and the like can be arbitrarily selected. The hydrophobic polymer compound may be a homopolymer composed of one type of monomer or a copolymer composed of two or more types of monomers.

フッ素原子で置換されたアルキル基を有する疎水性高分子化合物は、フッ素化アルキル基をエステルとして分子内に持つことが好ましい。特に、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルが好ましい。   The hydrophobic polymer compound having an alkyl group substituted with a fluorine atom preferably has a fluorinated alkyl group as an ester in the molecule. Particularly preferred are acrylic acid esters and methacrylic acid esters.

フッ素化アルキル基は、炭素数1以上であって、直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれであってもよい(以下、フッ素原子で置換されたアルキル基を「Rf」という)。 The fluorinated alkyl group has 1 or more carbon atoms and may be linear, branched or cyclic (hereinafter, the alkyl group substituted with a fluorine atom is referred to as “Rf”).

Rfは、炭素数1以上の少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基であり、Rfは少なくとも1つのフッ素原子で置換されていればよく、直鎖状、分岐状および環状のいずれの構造であってもよい。また、フッ素原子以外の置換基でさらに置換されていてもよいし、フッ素原子のみで置換されていてもよい。   Rf is an alkyl group substituted with at least one fluorine atom having 1 or more carbon atoms, and Rf only needs to be substituted with at least one fluorine atom, and has a linear, branched or cyclic structure. There may be. Further, it may be further substituted with a substituent other than a fluorine atom, or may be substituted only with a fluorine atom.

Rfのフッ素原子以外の置換基としては、アルケニル基、アリール基、アルコキシル基、フッ素以外のハロゲン原子、カルボン酸エステル基、カルボンアミド基、カルバモイル基、オキシカルボニル基、燐酸エステル基等が挙げられる。   Examples of the substituent other than the fluorine atom of Rf include an alkenyl group, an aryl group, an alkoxyl group, a halogen atom other than fluorine, a carboxylic acid ester group, a carbonamido group, a carbamoyl group, an oxycarbonyl group, and a phosphoric acid ester group.

Rfとしては、炭素数1〜16のフッ素置換アルキル基が好ましく、炭素数1〜12がより好ましく、炭素数4〜10がさらに好ましい。Rfの好ましい例を以下に示す。   Rf is preferably a fluorine-substituted alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, and still more preferably 4 to 10 carbon atoms. Preferred examples of Rf are shown below.

Figure 2006098261
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Rfとしてさらに好ましくは、末端がトリフルオロメチル基で置換された炭素数4〜10のアルキル基であり、特に好ましくは−(CH2n1−(CF2n2Fで表される炭素数3〜10のアルキル基である(n1は1〜6の整数を表す。n2は3〜8の整数を表す)。具体的には、−CH2−(CF22F、−(CH26−(CF24F、−(CH23−(CF24F、−CH2−(CF23F、−(CH22−(CF24F、−(CH23−(CF24F、−(CH26−(CF24F、−(CH22−(CF26F、−(CH23−(CF26F、−(CH22−(CF26F等が挙げられる。これらの中でも、特に、−(CH22−(CF24Fおよび−(CH22−(CF26Fが最も好ましい。 Rf is more preferably an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, the terminal of which is substituted with a trifluoromethyl group, and particularly preferably a carbon number of 3 represented by — (CH 2 ) n1 — (CF 2 ) n2 F (An n 1 represents an integer of 1 to 6; n 2 represents an integer of 3 to 8). Specifically, —CH 2 — (CF 2 ) 2 F, — (CH 2 ) 6 — (CF 2 ) 4 F, — (CH 2 ) 3 — (CF 2 ) 4 F, —CH 2 — (CF 2) 3 F, - (CH 2) 2 - (CF 2) 4 F, - (CH 2) 3 - (CF 2) 4 F, - (CH 2) 6 - (CF 2) 4 F, - (CH 2 ) 2- (CF 2 ) 6 F,-(CH 2 ) 3- (CF 2 ) 6 F,-(CH 2 ) 2- (CF 2 ) 6 F, and the like. Among these, in particular, - (CH 2) 2 - (CF 2) 4 F and - (CH 2) 2 - ( CF 2) 6 F is most preferred.

フッ素原子で置換されたアルキル基を有する疎水性高分子化合物は、その他のモノマーとの共重合体でもよい。その場合、共重合体の例としては、メチルメタクリレートなどのメタクリル酸エステル、メチルアクリレートなどのアクリル酸エステル、もしくはスチレンが好ましい。   The hydrophobic polymer compound having an alkyl group substituted with a fluorine atom may be a copolymer with another monomer. In that case, as an example of the copolymer, a methacrylic acid ester such as methyl methacrylate, an acrylic acid ester such as methyl acrylate, or styrene is preferable.

フッ素原子で置換されたアルキル基を有する疎水性高分子化合物の具体例としては以下のものが挙げられる。   Specific examples of the hydrophobic polymer compound having an alkyl group substituted with a fluorine atom include the following.

Figure 2006098261
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疎水性高分子化合物の基板へのコーティングは常法によって行うことができ、例えば、スピン塗布(スピンコート法)、エアナイフ塗布、バー塗布、ブレード塗布、スライド塗布、カーテン塗布、さらにはスプレー法、蒸着法、キャスト法、浸漬法等によって行うことができる。上記のうち、スピン塗布(スピンコート法)と浸漬法についてさらに詳細に説明する。   Coating of the hydrophobic polymer compound onto the substrate can be performed by a conventional method, for example, spin coating (spin coating method), air knife coating, bar coating, blade coating, slide coating, curtain coating, spray method, vapor deposition. It can be performed by the method, the casting method, the dipping method or the like. Among these, the spin coating (spin coating method) and the dipping method will be described in more detail.

スピンコート法とは、回転する円盤上等の基板に、溶液を滴下し、薄膜を製造する方法であり、溶液の濃度、円盤の回転数、溶剤の蒸気圧等により膜厚を制御する方法である。   The spin coating method is a method of manufacturing a thin film by dropping a solution onto a substrate such as a rotating disk, and controlling the film thickness by adjusting the concentration of the solution, the number of rotations of the disk, the vapor pressure of the solvent, and the like. is there.

スピンコート法において使用される溶液中の疎水性高分子化合物の濃度は、0.001重量%以上50重量%以下が好ましく、0.01重量%以上10重量%以下がより好ましく、0.1重量%以上5重量%以下がさらに好ましい。   The concentration of the hydrophobic polymer compound in the solution used in the spin coating method is preferably 0.001 to 50% by weight, more preferably 0.01 to 10% by weight, and more preferably 0.1 to 5% by weight. Is more preferable.

スピンコート時の円盤の回転数は、10rpm以上10,000rpm以下が好ましく、50rpm以上7500rpm以下がより好ましく、100rpm以上5000rpm以下がさらに好ましい。   The rotational speed of the disk during spin coating is preferably 10 rpm or more and 10,000 rpm or less, more preferably 50 rpm or more and 7500 rpm or less, and further preferably 100 rpm or more and 5000 rpm or less.

スピンコート法において使用される溶剤は、スピンコートによる薄膜製造時の環境温度における蒸気圧が0.1kPa以上100kPa以下であることが好ましく、0.5kPa以上50kPa以下がより好ましく、1kPa以上30kPa以下がさらに好ましい。使用できる溶剤の具体例としては、メタノール、エタノール、i-プロパノール、n-ブタノール、t-ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、などが挙げられる。   The solvent used in the spin coating method preferably has a vapor pressure of 0.1 kPa or more and 100 kPa or less, more preferably 0.5 kPa or more and 50 kPa or less, and further preferably 1 kPa or more and 30 kPa or less, at an environmental temperature during thin film production by spin coating. . Specific examples of the solvent that can be used include methanol, ethanol, i-propanol, n-butanol, t-butanol, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, butyl acetate, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, and the like.

本発明のバイオセンサーの製造方法は、円盤上に保持されている基板表面に塗布液を滴下した後、円盤を回転させることが好ましい。   In the method for producing a biosensor of the present invention, it is preferable to rotate the disk after dropping the coating solution onto the surface of the substrate held on the disk.

また、塗布液を基板表面に滴下する際、基板表面に対する被覆率が80%以上100%以下であることが好ましく、90%以上100%以下であることがより好ましい。   Further, when the coating solution is dropped onto the substrate surface, the coverage with respect to the substrate surface is preferably 80% or more and 100% or less, and more preferably 90% or more and 100% or less.

浸漬法は、基板を疎水性高分子化合物溶液に接触させた後に、前記疎水性高分子化合物溶液を含まない液に接触させる方法でコーティングを行う。好ましくは、疎水性高分子化合物溶液の溶剤と疎水性高分子化合物を含まない液の溶剤とは、同一の溶剤である。   In the dipping method, coating is performed by bringing the substrate into contact with a hydrophobic polymer solution and then bringing the substrate into contact with a liquid not containing the hydrophobic polymer solution. Preferably, the solvent of the hydrophobic polymer compound solution and the solvent of the liquid not containing the hydrophobic polymer compound are the same solvent.

浸漬法では、疎水性高分子化合物のコーティング用溶剤を適切に選択することで、基板の凹凸、曲率、形状などに依らず基板表面に均一なコーティング厚みの疎水性高分子化合物層が得られる。   In the dipping method, a hydrophobic polymer compound layer having a uniform coating thickness can be obtained on the surface of the substrate by appropriately selecting a solvent for coating the hydrophobic polymer compound, regardless of the unevenness, curvature, and shape of the substrate.

浸漬法のコーティング用溶剤は特に限定されず、疎水性高分子化合物の一部を溶解すれものであれば任意の溶剤を用いることができる。例えば、N,N−ジメチルホルムアミド等のホルムアミド系溶剤、アセトニトリル等のニトリル系溶剤、フェノキシエタノール等のアルコール系溶剤、2−ブタノン等のケトン系溶剤、トルエン等のベンゼン系溶剤などを使用することができるが、これらに限定されない。   The coating solvent for the dipping method is not particularly limited, and any solvent can be used as long as it dissolves a part of the hydrophobic polymer compound. For example, a formamide solvent such as N, N-dimethylformamide, a nitrile solvent such as acetonitrile, an alcohol solvent such as phenoxyethanol, a ketone solvent such as 2-butanone, and a benzene solvent such as toluene can be used. However, it is not limited to these.

基板に接触させる疎水性高分子化合物の溶液は、疎水性高分子化合物が完全に溶解しても、疎水性高分子化合物の不溶解成分を含む懸濁液でもよい。液温は、疎水性高分子化合物の一部が溶解する液体状態であれば特に制限はないが、−20℃以上100℃以下が好ましい。基板を疎水性高分子化合物の溶液に接触させている間に液温を変動させても良い。溶液の疎水性高分子化合物濃度に特に制限はないが、好ましくは0.01%以上30%以下、さらに好ましくは0.1%以上10%以下である。   The solution of the hydrophobic polymer compound to be brought into contact with the substrate may be either a completely dissolved hydrophobic polymer compound or a suspension containing an insoluble component of the hydrophobic polymer compound. The liquid temperature is not particularly limited as long as a part of the hydrophobic polymer compound is dissolved, but is preferably −20 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. The liquid temperature may be varied while the substrate is in contact with the hydrophobic polymer compound solution. Although there is no restriction | limiting in particular in the hydrophobic polymer compound density | concentration of a solution, Preferably it is 0.01% or more and 30% or less, More preferably, it is 0.1% or more and 10% or less.

固体基板を疎水性高分子化合物溶液に接触させる時間は特に制限されないが、好ましくは1秒以上24時間以下、さらに好ましくは3秒以上1時間以下である。   The time for bringing the solid substrate into contact with the hydrophobic polymer solution is not particularly limited, but is preferably 1 second to 24 hours, more preferably 3 seconds to 1 hour.

疎水性高分子化合物を含まない液としては、溶剤自身のSP値(単位:(J/cm3)1/2)と疎水性高分子化合物のSP値との差が、1以上20以下であることが好ましく、3以上15以下であることがさらに好ましい。SP値は、分子間の凝集エネルギー密度の平方根で表され、溶解度パラメーターとも呼ばれる。本発明では、SP値δは下記式で算出した。各官能基の凝集エネルギーEcohとモル容積Vは、Fedorsが規定した値を使用した(R.F.Fedors、Polym.Eng.Sci.、14(2)、P147、P472(1974))。
δ=(ΣEcoh/ΣV)1/2
疎水性高分子化合物および溶剤のSP値の例を挙げると、ポリメチルメタクリレート-ポリスチレンコポリマー(1:1):21.0に対する溶剤2−フェノキシエタノール:25.3、ポリメチルメタクリレート:20.3に対する溶剤アセトニトリル:22.9、ポリスチレン:21.6に対する溶剤トルエン:18.7である。
As the liquid not containing the hydrophobic polymer compound, the difference between the SP value of the solvent itself (unit: (J / cm 3 ) 1/2 ) and the SP value of the hydrophobic polymer compound is 1 or more and 20 or less. Preferably, it is 3 or more and 15 or less. The SP value is represented by the square root of the cohesive energy density between molecules and is also called a solubility parameter. In the present invention, the SP value δ is calculated by the following formula. As the cohesive energy Ecoh and the molar volume V of each functional group, values defined by Fedors were used (R. F. Fedors, Polym. Eng. Sci., 14 (2), P147, P472 (1974)).
δ = (ΣEcoh / ΣV) 1/2
Examples of hydrophobic polymer compounds and solvent SP values are: Polymethyl methacrylate-polystyrene copolymer (1: 1): solvent for 21.0, 2-phenoxyethanol: 25.3, solvent for polymethyl methacrylate: 20.3 Solvent toluene: 18.7 against acetonitrile: 22.9, polystyrene: 21.6.

基板を、疎水性高分子化合物を含まない液に接触させる時間は特に制限されないが、好ましくは1秒以上24時間以下、さらに好ましくは3秒以上1時間以下である。液温は、溶剤が液体状態であれば特に制限はないが、−20℃以上100℃以下が好ましい。基板を溶剤に接触させている間に液温を変動させてもよい。揮発させにくい溶剤を使用する場合、溶剤を除去する目的で、該溶媒に接触させた後、互いに溶解する揮発性溶剤で置換してもよい。   The time for contacting the substrate with the liquid not containing the hydrophobic polymer compound is not particularly limited, but is preferably 1 second or longer and 24 hours or shorter, more preferably 3 seconds or longer and 1 hour or shorter. The liquid temperature is not particularly limited as long as the solvent is in a liquid state, but is preferably −20 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. The liquid temperature may be varied while the substrate is in contact with the solvent. When using a solvent that is difficult to volatilize, for the purpose of removing the solvent, the solvent may be replaced with a volatile solvent that dissolves each other after contacting the solvent.

疎水性高分子化合物のコーティング厚さは特に限定されないが、好ましくは1オングストローム以上5000オングストローム以下であり、特に好ましくは10オングストローム以上3000オングストローム以下である。   The coating thickness of the hydrophobic polymer compound is not particularly limited, but is preferably 1 angstrom or more and 5000 angstrom or less, and particularly preferably 10 angstrom or more and 3000 angstrom or less.

本発明のバイオセンサーは、金属表面又は金属膜を疎水性高分子化合物でコーティングしたものである。金属表面あるいは金属膜を構成する金属としては、例えば、表面プラズモン共鳴バイオセンサー用を考えた場合、表面プラズモン共鳴が生じ得るようなものであれば特に限定されない。好ましくは金、銀、銅、アルミニウム、白金等の自由電子金属が挙げられ、特に金が好ましい。それらの金属は単独又は組み合わせて使用することができる。また、上記基板への付着性を考慮して、基板と金属からなる層との間にクロム等からなる介在層を設けてもよい。   The biosensor of the present invention is obtained by coating a metal surface or metal film with a hydrophobic polymer compound. The metal constituting the metal surface or metal film is not particularly limited as long as surface plasmon resonance can occur when, for example, a surface plasmon resonance biosensor is considered. Preferred examples include free electron metals such as gold, silver, copper, aluminum, and platinum, with gold being particularly preferred. These metals can be used alone or in combination. In consideration of adhesion to the substrate, an intervening layer made of chromium or the like may be provided between the substrate and the layer made of metal.

金属膜の膜厚は任意であるが、例えば、表面プラズモン共鳴バイオセンサー用を考えた場合、1オングストローム以上5000オングストローム以下であるのが好ましく、特に10オングストローム以上2000オングストローム以下であるのが好ましい。5000オングストロームを超えると、媒質の表面プラズモン現象を十分検出することができない。また、クロム等からなる介在層を設ける場合、その介在層の厚さは、1オングストローム以上、100オングストローム以下であるのが好ましい。   Although the thickness of the metal film is arbitrary, for example, when considering the use for a surface plasmon resonance biosensor, it is preferably 1 angstrom or more and 5000 angstrom or less, and particularly preferably 10 angstrom or more and 2000 angstrom or less. If it exceeds 5000 angstroms, the surface plasmon phenomenon of the medium cannot be sufficiently detected. When an intervening layer made of chromium or the like is provided, the thickness of the intervening layer is preferably 1 angstrom or more and 100 angstrom or less.

金属膜の形成は常法によって行えばよく、例えば、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法、電気めっき法、無電解めっき法等によって行うことができる。   The metal film may be formed by a conventional method, for example, sputtering, vapor deposition, ion plating, electroplating, electroless plating, or the like.

金属膜は好ましくは基板上に配置されている。ここで、「基板上に配置される」とは、金属膜が基板上に直接接触するように配置されている場合のほか、金属膜が基板に直接接触することなく、他の層を介して配置されている場合をも含む意味である。本発明で使用することができる基板としては例えば、表面プラズモン共鳴バイオセンサー用を考えた場合、一般的にはBK7等の光学ガラス、あるいは合成樹脂、具体的にはポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマーなどのレーザー光に対して透明な材料からなるものが使用できる。このような基板は、好ましくは、偏光に対して異方性を示さずかつ加工性の優れた材料が望ましい。   The metal film is preferably disposed on the substrate. Here, “arranged on the substrate” means that the metal film is arranged so as to be in direct contact with the substrate, and that the metal film is not directly in contact with the substrate, but through other layers. This also includes the case where they are arranged. As a substrate that can be used in the present invention, for example, when considering use for a surface plasmon resonance biosensor, generally, optical glass such as BK7, or synthetic resin, specifically, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polycarbonate A material made of a material transparent to laser light such as a cycloolefin polymer can be used. Such a substrate is preferably made of a material that does not exhibit anisotropy with respect to polarized light and has excellent processability.

本発明のバイオセンサーの表面の一部は、生理活性物質と結合できる末端を持つリンカーを用いて修飾されていてもよい。本発明のバイオセンサーの表面には少なくとも2種類以上の修飾がされていることが好ましい。本発明で用いる生理活性物質と結合できる末端を持つリンカーは、好ましくは親水性リンカーであり、例えば、ポリエチレングリコールから成るリンカーなどが挙げられる。   A part of the surface of the biosensor of the present invention may be modified with a linker having a terminal capable of binding to a physiologically active substance. The surface of the biosensor of the present invention preferably has at least two kinds of modifications. The linker having an end capable of binding to the physiologically active substance used in the present invention is preferably a hydrophilic linker, and examples thereof include a linker made of polyethylene glycol.

本発明のバイオセンサー用表面上に固定される生理活性物質としては、測定対象物と相互作用するものであれば特に限定されず、例えば免疫蛋白質、酵素、微生物、核酸、低分子有機化合物、非免疫蛋白質、免疫グロブリン結合性蛋白質、糖結合性蛋白質、糖を認識する糖鎖、脂肪酸もしくは脂肪酸エステル、あるいはリガンド結合能を有するポリペプチドもしくはオリゴペプチドなどが挙げられる。   The physiologically active substance immobilized on the biosensor surface of the present invention is not particularly limited as long as it interacts with the measurement target, and examples thereof include immune proteins, enzymes, microorganisms, nucleic acids, low molecular organic compounds, non-molecular compounds, and the like. Examples include immune proteins, immunoglobulin-binding proteins, sugar-binding proteins, sugar chains that recognize sugars, fatty acids or fatty acid esters, or polypeptides or oligopeptides having ligand binding ability.

免疫蛋白質としては、測定対象物を抗原とする抗体やハプテンなどを例示することができる。抗体としては、種々の免疫グロブリン、即ちIgG、IgM、IgA、IgE、IgDを使用することができる。具体的には、測定対象物がヒト血清アルブミンであれば、抗体として抗ヒト血清アルブミン抗体を使用することができる。また、農薬、殺虫剤、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、抗生物質、麻薬、コカイン、ヘロイン、クラック等を抗原とする場合には、例えば抗アトラジン抗体、抗カナマイシン抗体、抗メタンフェタミン抗体、あるいは病原性大腸菌の中でO抗原26、86、55、111 、157 などに対する抗体等を使用することができる。   Examples of immunity proteins include antibodies and haptens that use the measurement target as an antigen. As the antibody, various immunoglobulins, that is, IgG, IgM, IgA, IgE, IgD can be used. Specifically, when the measurement target is human serum albumin, an anti-human serum albumin antibody can be used as the antibody. In addition, when using pesticides, insecticides, methicillin-resistant Staphylococcus aureus, antibiotics, narcotics, cocaine, heroin, cracks, etc. as antigens, for example, anti-atrazine antibodies, anti-kanamycin antibodies, anti-methamphetamine antibodies, or pathogenic E. coli Among them, antibodies against O antigens 26, 86, 55, 111, 157 and the like can be used.

酵素としては、測定対象物又は測定対象物から代謝される物質に対して活性を示すものであれば、特に限定されることなく、種々の酵素、例えば酸化還元酵素、加水分解酵素、異性化酵素、脱離酵素、合成酵素等を使用することができる。具体的には、測定対象物がグルコースであれば、グルコースオキシダーゼを、測定対象物がコレステロールであれば、コレステロールオキシダーゼを使用することができる。また、農薬、殺虫剤、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、抗生物質、麻薬、コカイン、ヘロイン、クラック等を測定対象物とする場合には、それらから代謝される物質と特異的反応を示す、例えばアセチルコリンエステラーゼ、カテコールアミンエステラーゼ、ノルアドレナリンエステラーゼ、ドーパミンエステラーゼ等の酵素を使用することができる。   The enzyme is not particularly limited as long as it shows activity against the measurement object or a substance metabolized from the measurement object, and various enzymes such as oxidoreductase, hydrolase, isomerase , A desorbing enzyme, a synthesizing enzyme, etc. Specifically, if the measurement object is glucose, glucose oxidase can be used, and if the measurement object is cholesterol, cholesterol oxidase can be used. In addition, when pesticides, insecticides, methicillin-resistant Staphylococcus aureus, antibiotics, narcotics, cocaine, heroin, cracks, etc. are used as measurement objects, they exhibit specific reactions with substances metabolized from them, such as acetylcholinesterase. Enzymes such as catecholamine esterase, noradrenaline esterase and dopamine esterase can be used.

微生物としては、特に限定されることなく、大腸菌をはじめとする種々の微生物を使用することができる。
核酸としては、測定の対象とする核酸と相補的にハイブリダイズするものを使用することができる。核酸は、DNA(cDNAを含む)、RNAのいずれも使用できる。DNAの種類は特に限定されず、天然由来のDNA、遺伝子組換え技術により調製した組換えDNA、又は化学合成DNAの何れでもよい。
低分子有機化合物としては通常の有機化学合成の方法で合成することができる任意の化合物が挙げられる。
The microorganism is not particularly limited, and various microorganisms including Escherichia coli can be used.
As the nucleic acid, one that hybridizes complementarily with the nucleic acid to be measured can be used. As the nucleic acid, either DNA (including cDNA) or RNA can be used. The type of DNA is not particularly limited, and may be any of naturally derived DNA, recombinant DNA prepared by gene recombination technology, or chemically synthesized DNA.
Examples of the low-molecular organic compound include any compound that can be synthesized by an ordinary organic chemical synthesis method.

非免疫蛋白質としては、特に限定されることなく、例えばアビジン(ストレプトアビジン)、ビオチン又はレセプターなどを使用できる。
免疫グロブリン結合性蛋白質としては、例えばプロテインAあるいはプロテインG、リウマチ因子(RF)等を使用することができる。
糖結合性蛋白質としては、レクチン等が挙げられる。
脂肪酸あるいは脂肪酸エステルとしては、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、ステアリン酸エチル、アラキジン酸エチル、ベヘン酸エチル等が挙げられる。
The non-immune protein is not particularly limited, and for example, avidin (streptavidin), biotin or a receptor can be used.
As the immunoglobulin-binding protein, for example, protein A or protein G, rheumatoid factor (RF) and the like can be used.
Examples of sugar-binding proteins include lectins.
Examples of the fatty acid or fatty acid ester include stearic acid, arachidic acid, behenic acid, ethyl stearate, ethyl arachidate, and ethyl behenate.

上記のようにして生理活性物質を固定化したバイオセンサーは、当該生理活性物質と相互作用する物質の検出及び/又は測定のために使用することができる。   The biosensor on which a physiologically active substance is immobilized as described above can be used for detection and / or measurement of a substance that interacts with the physiologically active substance.

即ち、本発明によれば、生理活性物質が固定化された本発明のバイオセンサーを用いて、これに被験物質を接触させることにより、該バイオセンサーに固定化されている生理活性物質と相互作用する物質を検出及び/又は測定することができる。
被験物質としては例えば、上記した生理活性物質と相互作用する物質を含む試料などを使用することができる。
That is, according to the present invention, the biosensor of the present invention on which a physiologically active substance is immobilized is brought into contact with a test substance to thereby interact with the physiologically active substance immobilized on the biosensor. The substance to be detected can be detected and / or measured.
As the test substance, for example, a sample containing a substance that interacts with the above physiologically active substance can be used.

本発明では、バイオセンサー用表面に固定化されている生理活性物質と被験物質との相互作用を非電気化学的方法により検出及び/又は測定することが好ましい。非電気化学的方法としては、表面プラズモン共鳴(SPR)測定技術、水晶発振子マイクロバランス(QCM)測定技術、金のコロイド粒子から超微粒子までの機能化表面を使用した測定技術などが挙げられる。   In the present invention, it is preferable to detect and / or measure the interaction between the physiologically active substance immobilized on the biosensor surface and the test substance by a non-electrochemical method. Non-electrochemical methods include surface plasmon resonance (SPR) measurement technology, quartz crystal microbalance (QCM) measurement technology, measurement technology using functionalized surfaces from gold colloidal particles to ultrafine particles.

本発明の好ましい態様によれば、本発明のバイオセンサーは、例えば、透明基板上に配置される金属膜を備えていることを特徴とする表面プラズモン共鳴用バイオセンサーとして用いることができる。   According to a preferred aspect of the present invention, the biosensor of the present invention can be used as a surface plasmon resonance biosensor characterized by including a metal film disposed on a transparent substrate, for example.

表面プラズモン共鳴用バイオセンサーとは、表面プラズモン共鳴バイオセンサーに使用されるバイオセンサーであって、該センサーより照射された光を透過及び反射する部分、並びに生理活性物質を固定する部分とを含む部材を言い、該センサーの本体に固着されるものであってもよく、また脱着可能なものであってもよい。   The surface plasmon resonance biosensor is a biosensor used in the surface plasmon resonance biosensor, and includes a part that transmits and reflects light emitted from the sensor, and a part that fixes a physiologically active substance. And may be fixed to the main body of the sensor or may be removable.

表面プラズモン共鳴の現象は、ガラス等の光学的に透明な物質と金属薄膜層との境界から反射された単色光の強度が、金属の出射側にある試料の屈折率に依存することによるものであり、従って、反射された単色光の強度を測定することにより、試料を分析することができる。   The phenomenon of surface plasmon resonance is due to the fact that the intensity of monochromatic light reflected from the boundary between an optically transparent substance such as glass and the metal thin film layer depends on the refractive index of the sample on the metal exit side. Yes, so the sample can be analyzed by measuring the intensity of the reflected monochromatic light.

表面プラズモンが光波によって励起される現象を利用して、被測定物質の特性を分析する表面プラズモン測定装置としては、Kretschmann配置と称される系を用いるものが挙げられる(例えば特開平6−167443号公報参照)。上記の系を用いる表面プラズモン測定装置は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されて試料液などの被測定物質に接触させられる金属膜と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を測定して表面プラズモン共鳴の状態、つまり全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなるものである。   As a surface plasmon measuring device for analyzing the characteristics of a substance to be measured using a phenomenon in which surface plasmons are excited by light waves, an apparatus using a system called Kretschmann arrangement can be cited (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-167443). See the official gazette). A surface plasmon measuring apparatus using the above system basically includes a dielectric block formed in a prism shape, for example, and a metal film formed on one surface of the dielectric block and brought into contact with a substance to be measured such as a sample liquid. A light source that generates a light beam; an optical system that causes the light beam to enter the dielectric block at various angles so that a total reflection condition is obtained at an interface between the dielectric block and the metal film; and It comprises light detecting means for detecting the surface plasmon resonance state, that is, the state of total reflection attenuation by measuring the intensity of the light beam totally reflected at the interface.

なお上述のように種々の入射角を得るためには、比較的細い光ビームを入射角を変化させて上記界面に入射させてもよいし、あるいは光ビームに種々の角度で入射する成分が含まれるように、比較的太い光ビームを上記界面に収束光状態であるいは発散光状態で入射させてもよい。前者の場合は、入射した光ビームの入射角の変化に従って、反射角が変化する光ビームを、上記反射角の変化に同期して移動する小さな光検出器によって検出したり、反射角の変化方向に沿って延びるエリアセンサによって検出することができる。一方後者の場合は、種々の反射角で反射した各光ビームを全て受光できる方向に延びるエリアセンサによって検出することができる。   In order to obtain various incident angles as described above, a relatively thin light beam may be incident on the interface by changing the incident angle, or a component incident on the light beam at various angles is included. As described above, a relatively thick light beam may be incident on the interface in a convergent light state or a divergent light state. In the former case, a light beam whose reflection angle changes according to the change in the incident angle of the incident light beam is detected by a small photodetector that moves in synchronization with the change in the reflection angle, or the direction in which the reflection angle changes Can be detected by an area sensor extending along the line. On the other hand, in the latter case, it can be detected by an area sensor extending in a direction in which each light beam reflected at various reflection angles can be received.

上記構成の表面プラズモン測定装置において、光ビームを金属膜に対して全反射角以上の特定入射角で入射させると、該金属膜に接している被測定物質中に電界分布をもつエバネッセント波が生じ、このエバネッセント波によって金属膜と被測定物質との界面に表面プラズモンが励起される。エバネッセント光の波数ベクトルが表面プラズモンの波数と等しくて波数整合が成立しているとき、両者は共鳴状態となり、光のエネルギーが表面プラズモンに移行するので、誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射した光の強度が鋭く低下する。この光強度の低下は、一般に上記光検出手段により暗線として検出される。なお上記の共鳴は、入射ビームがp偏光のときにだけ生じる。したがって、光ビームがp偏光で入射するように予め設定しておく必要がある。   In the surface plasmon measuring apparatus having the above configuration, when a light beam is incident on a metal film at a specific incident angle that is greater than the total reflection angle, an evanescent wave having an electric field distribution is generated in the substance to be measured in contact with the metal film. The evanescent wave excites surface plasmons at the interface between the metal film and the substance to be measured. When the wave number vector of the evanescent light is equal to the wave number of the surface plasmon and the wave number matching is established, both are in a resonance state, and the light energy is transferred to the surface plasmon. The intensity of the reflected light decreases sharply. This decrease in light intensity is generally detected as a dark line by the light detection means. The resonance described above occurs only when the incident beam is p-polarized light. Therefore, it is necessary to set in advance so that the light beam is incident as p-polarized light.

この全反射減衰(ATR)が生じる入射角、すなわち全反射減衰角(θSP)より表面プラズモンの波数が分かると、被測定物質の誘電率が求められる。この種の表面プラズモン測定装置においては、全反射減衰角(θSP)を精度良く、しかも大きなダイナミックレンジで測定することを目的として、特開平11−326194号公報に示されるように、アレイ状の光検出手段を用いることが考えられている。この光検出手段は、複数の受光素子が所定方向に配設されてなり、前記界面において種々の反射角で全反射した光ビームの成分をそれぞれ異なる受光素子が受光する向きにして配設されたものである。   If the wave number of the surface plasmon is known from the incident angle at which this total reflection attenuation (ATR) occurs, that is, the total reflection attenuation angle (θSP), the dielectric constant of the substance to be measured can be obtained. In this type of surface plasmon measurement apparatus, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-326194, in order to measure the total reflection attenuation angle (θSP) with high accuracy and a large dynamic range, It is considered to use detection means. This light detection means is provided with a plurality of light receiving elements arranged in a predetermined direction, and arranged so that different light receiving elements receive light beam components totally reflected at various reflection angles at the interface. Is.

そしてその場合は、上記アレイ状の光検出手段の各受光素子が出力する光検出信号を、該受光素子の配設方向に関して微分する微分手段が設けられ、この微分手段が出力する微分値に基づいて全反射減衰角(θSP)を特定し、被測定物質の屈折率に関連する特性を求めることが多い。   In that case, there is provided differential means for differentiating the light detection signals output from the light receiving elements of the arrayed light detection means with respect to the arrangement direction of the light receiving elements, and based on the differential value output by the differential means. In many cases, the total reflection attenuation angle (θSP) is specified to obtain a characteristic related to the refractive index of the substance to be measured.

また、全反射減衰(ATR)を利用する類似の測定装置として、例えば「分光研究」第47巻 第1号(1998)の第21〜23頁および第26〜27頁に記載がある漏洩モード測定装置も知られている。この漏洩モード測定装置は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層と、このクラッド層の上に形成されて、試料液に接触させられる光導波層と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを上記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックとクラッド層との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を測定して導波モードの励起状態、つまり全反射減衰状態を検出する光検出手段とを備えてなるものである。   Moreover, as a similar measuring device using total reflection attenuation (ATR), for example, “Spectroscopic Research” Vol. 47, No. 1, (1998), pages 21 to 23 and pages 26 to 27 are described. Devices are also known. This leakage mode measuring device is basically a dielectric block formed in a prism shape, for example, a clad layer formed on one surface of the dielectric block, and formed on the clad layer to be in contact with the sample liquid. Optical waveguide layer to be generated, a light source for generating a light beam, and the light beam to the dielectric block at various angles so that a total reflection condition is obtained at the interface between the dielectric block and the cladding layer. The optical system includes an incident optical system and light detection means for detecting the excitation state of the waveguide mode, that is, the total reflection attenuation state by measuring the intensity of the light beam totally reflected at the interface.

上記構成の漏洩モード測定装置において、光ビームを誘電体ブロックを通してクラッド層に対して全反射角以上の入射角で入射させると、このクラッド層を透過した後に光導波層においては、ある特定の波数を有する特定入射角の光のみが導波モードで伝搬するようになる。こうして導波モードが励起されると、入射光のほとんどが光導波層に取り込まれるので、上記界面で全反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。そして導波光の波数は光導波層の上の被測定物質の屈折率に依存するので、全反射減衰が生じる上記特定入射角を知ることによって、被測定物質の屈折率や、それに関連する被測定物質の特性を分析することができる。   In the leakage mode measuring apparatus having the above-described configuration, when a light beam is incident on the cladding layer through the dielectric block at an incident angle greater than the total reflection angle, the light waveguide layer transmits a specific wave number after passing through the cladding layer. Only light having a specific incident angle having a wave length propagates in the waveguide mode. When the waveguide mode is excited in this way, most of the incident light is taken into the optical waveguide layer, resulting in total reflection attenuation in which the intensity of light totally reflected at the interface is sharply reduced. Since the wave number of guided light depends on the refractive index of the substance to be measured on the optical waveguide layer, knowing the specific incident angle at which total reflection attenuation occurs, the refractive index of the substance to be measured and the measurement object related thereto The properties of the substance can be analyzed.

なおこの漏洩モード測定装置においても、全反射減衰によって反射光に生じる暗線の位置を検出するために、前述したアレイ状の光検出手段を用いることができ、またそれと併せて前述の微分手段が適用されることも多い。   In this leakage mode measuring apparatus, the above-mentioned array-shaped light detecting means can be used to detect the position of the dark line generated in the reflected light due to the total reflection attenuation, and the above-described differentiating means is applied in conjunction therewith. Often done.

また、上述した表面プラズモン測定装置や漏洩モード測定装置は、創薬研究分野等において、所望のセンシング物質に結合する特定物質を見いだすランダムスクリーニングへ使用されることがあり、この場合には前記薄膜層(表面プラズモン測定装置の場合は金属膜であり、漏洩モード測定装置の場合はクラッド層および光導波層)上に上記被測定物質としてセンシング物質を固定し、該センシング物質上に種々の被検体が溶媒に溶かされた試料液を添加し、所定時間が経過する毎に前述の全反射減衰角(θSP)の角度を測定している。   In addition, the surface plasmon measurement device and the leakage mode measurement device described above may be used for random screening to find a specific substance that binds to a desired sensing substance in the field of drug discovery research. In this case, the thin film layer A sensing substance is fixed on the sensing substance on the sensing substance (a metal film in the case of a surface plasmon measuring apparatus, a clad layer and an optical waveguide layer in the case of a leakage mode measuring apparatus), and various analytes are placed on the sensing substance. A sample solution dissolved in a solvent is added, and the total reflection attenuation angle (θSP) is measured every time a predetermined time elapses.

試料液中の被検体が、センシング物質と結合するものであれば、この結合によりセンシング物質の屈折率が時間経過に伴って変化する。したがって、所定時間経過毎に上記全反射減衰角(θSP)を測定し、該全反射減衰角(θSP)の角度に変化が生じているか否か測定することにより、被検体とセンシング物質の結合状態を測定し、その結果に基づいて被検体がセンシング物質と結合する特定物質であるか否かを判定することができる。このような特定物質とセンシング物質との組み合わせとしては、例えば抗原と抗体、あるいは抗体と抗体が挙げられる。具体的には、ウサギ抗ヒトIgG抗体をセンシング物質として薄膜層の表面に固定し、ヒトIgG抗体を特定物質として用いることができる。   If the analyte in the sample liquid binds to the sensing substance, the refractive index of the sensing substance changes with time due to this binding. Therefore, by measuring the total reflection attenuation angle (θSP) every predetermined time and measuring whether or not the total reflection attenuation angle (θSP) has changed, the binding state of the analyte and the sensing substance is determined. It is possible to determine whether or not the analyte is a specific substance that binds to the sensing substance based on the result. Examples of the combination of the specific substance and the sensing substance include an antigen and an antibody, or an antibody and an antibody. Specifically, a rabbit anti-human IgG antibody can be immobilized on the surface of the thin film layer as a sensing substance, and a human IgG antibody can be used as the specific substance.

なお、被検体とセンシング物質の結合状態を測定するためには、全反射減衰角(θSP)の角度そのものを必ずしも検出する必要はない。例えばセンシング物質に試料液を添加し、その後の全反射減衰角(θSP)の角度変化量を測定して、その角度変化量の大小に基づいて結合状態を測定することもできる。前述したアレイ状の光検出手段と微分手段を全反射減衰を利用した測定装置に適用する場合であれば、微分値の変化量は、全反射減衰角(θSP)の角度変化量を反映しているため、微分値の変化量に基づいて、センシング物質と被検体との結合状態を測定することができる(本出願人による特願2000−398309号参照)。このような全反射減衰を利用した測定方法および装置においては、底面に予め成された薄膜層上にセンシング物質が固定されたカップ状あるいはシャーレ状の測定チップに、溶媒と被検体からなる試料液を滴下供給して、上述した全反射減衰角(θSP)の角度変化量の測定を行っている。   Note that, in order to measure the binding state between the subject and the sensing substance, it is not always necessary to detect the angle of the total reflection attenuation angle (θSP) itself. For example, a sample solution can be added to the sensing substance, and the amount of change in the total reflection attenuation angle (θSP) thereafter can be measured, and the binding state can be measured based on the magnitude of the amount of change in angle. If the above-described arrayed light detecting means and differentiating means are applied to a measuring apparatus using total reflection attenuation, the change amount of the differential value reflects the angle change amount of the total reflection attenuation angle (θSP). Therefore, the binding state between the sensing substance and the analyte can be measured based on the amount of change in the differential value (see Japanese Patent Application No. 2000-398309 by the present applicant). In such a measurement method and apparatus using total reflection attenuation, a sample liquid consisting of a solvent and an analyte is placed on a cup-shaped or petri-shaped measuring chip in which a sensing substance is fixed on a thin film layer formed in advance on the bottom surface. The amount of change in angle of the total reflection attenuation angle (θSP) described above is measured.

さらに、ターンテーブル等に搭載された複数個の測定チップの測定を順次行うことにより、多数の試料についての測定を短時間で行うことができる全反射減衰を利用した測定装置が、特開2001−330560号公報に記載されている。   Furthermore, a measuring apparatus using total reflection attenuation capable of measuring a large number of samples in a short time by sequentially measuring a plurality of measuring chips mounted on a turntable or the like is disclosed in JP-A-2001-2001. No. 330560.

本発明のセンサチップを表面プラズモン共鳴分析に使用する場合、上記したような各種の表面プラズモン測定装置の一部として適用することができる。
以下の実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
When the sensor chip of the present invention is used for surface plasmon resonance analysis, it can be applied as a part of various surface plasmon measuring devices as described above.
The following examples further illustrate the present invention, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

実施例1
以下の方法で、本発明のセンサチップを作成した。
(1)プラスチックプリズム上への金製膜
ゼオネックス(日本ゼオン社製)を射出成型して得られたプラスチックプリズム(図1)の上面に以下の方法で金薄膜を製膜した。
(1−1)金製膜
スパッタ装置の基板ホルダにプリズムを取付け、真空(ベースプレッシャー1×10-3Pa以下)に引いてからArガスを導入し(1Pa)、基板ホルダを回転(20rpm)させながら、基板ホルダにRFパワー(0.5kW)を約9分間印加してプリズム表面をプラズマ処理する。次に、Arガスを止めて真空に引き、Arガスを再び導入し(0.5Pa)、基板ホルダを回転(10〜40rpm)させながら、8inchのCrターゲットにDCパワー(0.2kW)を約30秒間印加して2nmのCr薄膜を成膜する。次に。Arガスを止めて再び真空に引き、Arガスを再び導入し、(0.5Pa)、基板ホルダを回転(20rpm)させながら、8inchのAuターゲットにDCパワー(1kW)を約50秒間印加して50nm程度のAu薄膜を成膜する。得られた試料をチップAと呼ぶ。
Example 1
The sensor chip of the present invention was produced by the following method.
(1) Gold film on plastic prism ZEONEX (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) was injection molded onto a plastic prism (FIG. 1) to form a gold thin film by the following method.
(1-1) Gold film A prism is attached to the substrate holder of the sputtering equipment, vacuum is applied (base pressure 1 × 10 -3 Pa or less), Ar gas is introduced (1 Pa), and the substrate holder is rotated (20 rpm) Then, RF power (0.5 kW) is applied to the substrate holder for about 9 minutes to plasma process the prism surface. Next, Ar gas was stopped and vacuum was drawn, Ar gas was introduced again (0.5 Pa), and DC power (0.2 kW) was applied to the 8-inch Cr target for about 30 seconds while rotating the substrate holder (10 to 40 rpm). This is applied to form a 2 nm Cr thin film. next. Stop Ar gas, pull vacuum again, introduce Ar gas again (0.5 Pa), rotate the substrate holder (20 rpm), and apply DC power (1 kW) to an 8-inch Au target for about 50 seconds to 50 nm A thin Au film is formed. The obtained sample is called chip A.

(2)ポリマー塗布
チップAの金薄膜上に以下の方法でポリマー薄膜を製膜した。
(2−1)ポリマー溶液Aの調製
ポリマー(F-1) 1.5gを脱水MiBK(メチルイソブチルケトン)100mLに溶解し、孔径0.45μmのミクロフィルターで濾過する。脱水MiBKの含水率は20ppm。
(2) Polymer application A polymer thin film was formed on the gold thin film of chip A by the following method.
(2-1) Preparation of polymer solution A 1.5 g of polymer (F-1) is dissolved in 100 mL of dehydrated MiBK (methyl isobutyl ketone) and filtered through a microfilter having a pore size of 0.45 μm. The water content of dehydrated MiBK is 20ppm.

Figure 2006098261
Figure 2006098261

(2−2)スピンコート
チップAをスピンコーター(SC-408S試料密閉型スピンコータ−、有限会社押鐘製)にセットする。チップAはスピンコーターの中心から135mmの位置に図2に示すように固定する。ポリマー溶液A 200μLをチップAの金膜全面を覆うようにキャストする。次に、チップAを完全に覆うように風よけカバーをセットする。その後、200rpmで60秒間スピンする。回転が停止した後、5分間そのまま静置する。
(2-2) Spin coating Chip A is set on a spin coater (SC-408S sample sealed spin coater, manufactured by Oshikelle Co., Ltd.). The chip A is fixed at a position of 135 mm from the center of the spin coater as shown in FIG. 200 μL of the polymer solution A is cast so as to cover the entire gold film of the chip A. Next, a windshield cover is set so as to completely cover the chip A. Then spin at 200 rpm for 60 seconds. After the rotation stops, leave it for 5 minutes.

(2−3)真空乾燥
ポリマーをスピンコートしたチップAを16時間真空乾燥する。得られた試料をチップBと呼ぶ。
(2-3) Vacuum drying Chip A spin-coated with polymer is vacuum-dried for 16 hours. The obtained sample is called chip B.

(3)ポリマー表面の加水分解
以下の方法で、チップBのポリマー薄膜表面を加水分解して、最表面にCOOH基を発生させた。
(3−1)加水分解
1N NaOH溶液にチップBを浸漬し、60℃の恒温槽で16時間保管する。
(3−2)洗浄
60℃の恒温槽から取り出した後、15分間自然冷却し、その後、超純水で洗浄する。得られた試料をチップCと呼ぶ。
(3) Hydrolysis of polymer surface By the following method, the polymer thin film surface of chip B was hydrolyzed to generate COOH groups on the outermost surface.
(3-1) Hydrolysis
Dip Chip B in 1N NaOH solution and store in a constant temperature bath at 60 ° C for 16 hours.
(3-2) Cleaning
After taking out from the thermostat at 60 ° C, it is naturally cooled for 15 minutes and then washed with ultrapure water. The obtained sample is called chip C.

(4)5アミノ吉草酸結合
以下の方法で、チップCの表面に存在するCOOH基に5アミノ吉草酸反応を共有結合させた。
(4−1)活性化液、5アミノ吉草酸溶液の調製
0.1M NHS溶液: 1.16gのNHS(N-hydroxysulfosuccinimide)を超純水で溶解し100mLにする。
0.4M EDC溶液: 7.7gのEDC(1-Ethyl-3-[3-Dimethylaminopropyl]carbodiimide Hydrochloride)を超純水で溶解し100mLにする。
1M 5アミノ吉草酸溶液: 11.7gの5アミノ吉草酸を超純水80mLで溶解し、1N NaOHを用いてpH8.5に調整する。さらに超純水を加え100mLにする。
(4) 5-aminovaleric acid bond The 5-aminovaleric acid reaction was covalently bonded to the COOH group present on the surface of chip C by the following method.
(4-1) Preparation of activation solution and 5-aminovaleric acid solution
0.1M NHS solution: Dissolve 1.16 g NHS (N-hydroxysulfosuccinimide) in ultrapure water to make 100 mL.
0.4M EDC solution: Dissolve 7.7 g of EDC (1-Ethyl-3- [3-Dimethylaminopropyl] carbodiimide Hydrochloride) in ultrapure water to make 100 mL.
1M 5-aminovaleric acid solution: 11.7 g of 5-aminovaleric acid is dissolved in 80 mL of ultrapure water and adjusted to pH 8.5 using 1N NaOH. Add ultrapure water to make 100 mL.

(4−2)活性化
エアガンでチップCの水切りを行う。チップCを湿箱(濡れ布を敷いたタイトボックス、密封した状態で湿度90%RH以上に保つ)にセットし、0.1M NHS溶液100μLと0.4M EDC溶液100μLの混合液200μLをキャストする。その上に120mm×8.5mmに切った厚さ175μmのPETフイルムをのせて液を拡げつつ表面をカバーする。この反応時の液の空気と接しない部分の表面積と空気と接する部分の表面積の比は26である。湿箱を密閉して、25℃で60分静置する。
(4-2) Activation Chip C is drained with an air gun. Place Chip C in a wet box (tight box with wet cloth, keep the humidity above 90% RH in a sealed state), and cast 200 μL of a mixture of 100 μL of 0.1 M NHS solution and 100 μL of 0.4 M EDC solution. A PET film with a thickness of 175 μm cut into 120 mm × 8.5 mm is placed on it to cover the surface while spreading the liquid. In this reaction, the ratio of the surface area of the portion not in contact with air to the surface area of the portion in contact with air is 26. Seal the wet box and let stand at 25 ° C for 60 minutes.

(4−3)洗浄
湿箱から取り出した試料からPETフイルムを取り外し、純水で洗浄する。得られた試料をチップDと呼ぶ。
(4-3) Washing Remove the PET film from the sample taken out of the wet box and wash it with pure water. The obtained sample is called chip D.

(4−4)5アミノ吉草酸反応
5アミノ吉草酸反応は活性化反応終了後1時間以内に開始する。先ずエアガンでチップDの水切りを行う。チップDを湿箱にセットし、1M 5アミノ吉草酸溶液200μLをキャストする。その上に120mm×8.5mmに切った厚さ175μmのPETフイルムをのせて液を拡げつつ表面をカバーする。この反応時の液の空気と接しない部分の表面積と空気と接する部分の表面積の比は24である。湿箱を密閉して、25℃で90分静置する。
(4-4) 5-aminovaleric acid reaction
The 5-aminovaleric acid reaction starts within 1 hour after the activation reaction. First, the tip D is drained with an air gun. Place chip D in a wet box and cast 200 μL of 1M 5 aminovaleric acid solution. A PET film with a thickness of 175 μm cut into 120 mm × 8.5 mm is placed on it to cover the surface while spreading the liquid. In this reaction, the ratio of the surface area of the part not in contact with air to the surface area of the part in contact with air is 24. Seal the wet box and let stand at 25 ° C for 90 minutes.

(4−5)洗浄
湿箱から取り出した試料からPETフイルムを取り外し、純水で洗浄する。得られた試料をチップEと呼ぶ。
(4-5) Washing Remove the PET film from the sample taken out of the wet box and wash with pure water. The obtained sample is called chip E.

(5)リガンド非結合部のパターン形成
以下の方法で、チップEの表面に、リガンドが結合できない部分のパターンを形成した。具体的には、チップEの特定の場所において、5アミノ吉草酸のCOOH基にPEG5000(α-アミノ-ω-メトキシ-ポリエチレングリコール)を共有結合させた。PEG5000の末端はメトキシ基なので、リガンドと共有結合を形成することができない。この部分は、アナライトの結合測定時にリファレンス部として計測される。
(5) Pattern formation of non-ligand binding part The pattern of the part which cannot bind a ligand was formed on the surface of chip E by the following method. Specifically, PEG5000 (α-amino-ω-methoxy-polyethylene glycol) was covalently bonded to the COOH group of 5-aminovaleric acid at a specific location on chip E. Since the end of PEG5000 is a methoxy group, it cannot form a covalent bond with the ligand. This part is measured as a reference part at the time of analyte binding measurement.

(5−1)反応液の調製
20% PEG5000溶液: 4.5gのPEG5000を超純水18.5mLと1N NaOH 4mLで溶解する。
0.2M NHS溶液: 2.32gのNHSを超純水で溶解し100mLにする。
0.4M EDC溶液: 7.7gのEDCを超純水で溶解し100mLにする。
(5−2)パターン化反応
エアガンでチップEの水切りを行い、武蔵エンジニアリング社製ディスペンサーの台座に固定する。次に、シリンジに20% PEG5000溶液1mLと0.2M NHS溶液1mLと0.4M EDC溶液2mLの混合液を投入する。チップEに18mm間隔で15μLづつ6点、前記混合液をスポッティングする。液滴の直径は約4mmとなる。スポッティングを行ったチップEを湿箱にセットし、湿箱を密閉して、25℃で60分静置する。
(5−3)洗浄
湿箱から取り出した試料を1Nクエン酸水溶液で洗浄し、さらに純水で洗浄する。得られた試料をチップFと呼ぶ。
(5-1) Preparation of reaction solution
20% PEG5000 solution: Dissolve 4.5 g of PEG5000 in 18.5 mL of ultrapure water and 4 mL of 1N NaOH.
0.2M NHS solution: Dissolve 2.32 g NHS in ultrapure water to make 100 mL.
0.4M EDC solution: Dissolve 7.7 g of EDC in ultrapure water to make 100 mL.
(5-2) Patterning reaction The chip E is drained with an air gun and fixed to a pedestal of a dispenser manufactured by Musashi Engineering. Next, a mixture of 1 mL of 20% PEG5000 solution, 1 mL of 0.2M NHS solution and 2 mL of 0.4M EDC solution is put into a syringe. The mixed solution is spotted on chip E at 15 points in intervals of 18 mm at 6 points. The diameter of the droplet is about 4 mm. Place spotted chip E in a wet box, seal the wet box, and leave it at 25 ° C. for 60 minutes.
(5-3) The sample taken out from the washing wet box is washed with a 1N aqueous citric acid solution and further washed with pure water. The obtained sample is called chip F.

(6)PEGリンカー結合
以下の方法で、チップFの表面に存在する5アミノ吉草酸のCOOH基にPEGリンカー(α-アミノ-ω-カルボキシル-ポリエチレングリコール)を共有結合させた。PEGリンカーはパターン化した表面には結合しない。
(6) PEG Linker Binding A PEG linker (α-amino-ω-carboxyl-polyethylene glycol) was covalently bonded to the COOH group of 5-aminovaleric acid present on the surface of chip F by the following method. The PEG linker does not bind to the patterned surface.

(6−1)活性化液、PEGリンカー溶液の調製
0.1M Sulfo-NHS溶液: 2.04gのNHSを超純水で溶解し100mLにする。
0.4M EDC溶液: 7.7gのEDCを超純水で溶解し100mLにする。
10% PEGリンカー溶液: 10gのPEGリンカーを超純水80mLで溶解し、1N NaOHを用いてpH8.5に調整する。さらに超純水を加え100mLにする。
(6-1) Preparation of activation solution and PEG linker solution
0.1M Sulfo-NHS solution: Dissolve 2.04 g NHS in ultrapure water to make 100 mL.
0.4M EDC solution: Dissolve 7.7 g of EDC in ultrapure water to make 100 mL.
10% PEG linker solution: 10 g PEG linker is dissolved in 80 mL of ultrapure water and adjusted to pH 8.5 using 1N NaOH. Add ultrapure water to make 100 mL.

(6−2)活性化
エアガンでチップFの水切りを行う。チップFを湿箱にセットし、0.1M Sulfo-NHS溶液100μLと0.4M EDC溶液100μLの混合液200μLをキャストする。その上に120mm×8.5mmに切った厚さ175μmのPETフイルムをのせて液を拡げつつ表面をカバーする。この反応時の液の空気と接しない部分の表面積と空気と接する部分の表面積の比は26である。湿箱を密閉して、25℃で60分静置する。
(6-2) Activation Drain the tip F with an air gun. Chip F is set in a wet box, and 200 μL of a mixture of 100 μL of 0.1 M Sulfo-NHS solution and 100 μL of 0.4 M EDC solution is cast. A PET film with a thickness of 175 μm cut into 120 mm × 8.5 mm is placed on it to cover the surface while spreading the liquid. In this reaction, the ratio of the surface area of the portion not in contact with air to the surface area of the portion in contact with air is 26. Seal the wet box and let stand at 25 ° C for 60 minutes.

(6−3)洗浄
湿箱から取り出した試料からPETフイルムを取り外し、純水で洗浄する。得られた試料をチップGと呼ぶ。
(6-3) Washing Remove the PET film from the sample taken out of the wet box and wash it with pure water. The obtained sample is called chip G.

(6−4)PEGリンカー反応
PEGリンカー反応は活性化反応終了後1時間以内に開始する。先ずエアガンでチップGの水切りを行い、武蔵エンジニアリング社製ディスペンサーの台座に固定する。次に、シリンジに10%PEGリンカー溶液5mLを投入する。チップGに18mm間隔で8μLづつ6点、10%PEGリンカー溶液をスポッティングする。その上に120mm×8.5mmに切った厚さ175μmのPETフイルムをのせて液を拡げつつ表面をカバーする。この反応時の液の空気と接しない部分の表面積と空気と接する部分の表面積の比は90である。この試料を湿箱にセットし、湿箱を密閉して、25℃で16時間静置する。
(6-4) PEG linker reaction
The PEG linker reaction starts within 1 hour after completion of the activation reaction. First, the chip G is drained with an air gun and fixed to the pedestal of the dispenser made by Musashi Engineering. Next, 5 mL of 10% PEG linker solution is put into a syringe. 6 points of 10% PEG linker solution are spotted on chip G at 8 mm intervals at 18 mm intervals. A PET film with a thickness of 175 μm cut into 120 mm × 8.5 mm is placed on it to cover the surface while spreading the liquid. In this reaction, the ratio of the surface area of the part not in contact with air to the surface area of the part in contact with air is 90. Set this sample in a wet box, seal the wet box, and leave it at 25 ° C. for 16 hours.

(6−5)洗浄
湿箱から取り出した試料を純水で洗浄する。得られた試料をチップHと呼ぶ。
(6−6)保管
エアガンでチップHの水切りを行い保管する。
(6-5) Washing The sample taken out from the wet box is washed with pure water. The obtained sample is called chip H.
(6-6) Storage Chip H is drained with an air gun and stored.

実施例2
実施例1のセンサチップ作成方法において、以下のプロセスのみ変更した下記のチップ(チップPは比較例)を作成した。
チップM:(6−2)において、PETフイルムを使用しないで反応させる。空気と接しない部分の表面積と空気と接する部分の表面積の比は0.7である。
チップN:(6−4)において、10%PEGリンカー溶液200μLをキャストし、PETフイルムを使用しないで反応させる。空気と接しない部分の表面積と空気と接する部分の表面積の比は0.7である。
チップP:(6−2)において、PETフイルムを使用しないで反応させる。空気と接しない部分の表面積と空気と接する部分の表面積の比は0.7である。(6−4)において、10%PEGリンカー溶液200μLをキャストし、PETフイルムを使用しないで反応させる。空気と接しない部分の表面積と空気と接する部分の表面積の比は0.7である。
Example 2
In the sensor chip production method of Example 1, the following chip (chip P is a comparative example) in which only the following process was changed was produced.
Chip M: In (6-2), the reaction is performed without using a PET film. The ratio of the surface area of the portion not in contact with air to the surface area of the portion in contact with air is 0.7.
Chip N: In (6-4), 200 μL of 10% PEG linker solution is cast and reacted without using PET film. The ratio of the surface area of the portion not in contact with air to the surface area of the portion in contact with air is 0.7.
Chip P: In (6-2), the reaction is carried out without using a PET film. The ratio of the surface area of the portion not in contact with air to the surface area of the portion in contact with air is 0.7. In (6-4), 200 μL of 10% PEG linker solution is cast and reacted without using PET film. The ratio of the surface area of the portion not in contact with air to the surface area of the portion in contact with air is 0.7.

実施例3
本発明のチップH、M及びN、および比較例のチップPの各48本について以下の方法でリガンド蛋白を固定し、固定量のばらつきを評価した。蛋白固定は図3に示すSPR装置を用いた。
Example 3
The ligand protein was immobilized on each of 48 chips H, M and N of the present invention and 48 chips P of the comparative example by the following method, and the variation of the immobilized amount was evaluated. For protein fixation, the SPR device shown in FIG. 3 was used.

(1)リガンド溶液の調製: トリプシン0.5mgを酢酸バッファー(pH5.5) 1mlに溶解。
(2)センサチップ表面の活性化: NHS(0.1M)/EDC(0.4M)=1/1、25℃、30分
(3)リガンドの固定: 上記のリガンド溶液、25℃、30分
(4)ブロッキング: 1Mエタノールアミン溶液(pH8.5)、25℃、30分
(1) Preparation of ligand solution: 0.5 mg of trypsin was dissolved in 1 ml of acetate buffer (pH 5.5).
(2) Activation of sensor chip surface: NHS (0.1M) / EDC (0.4M) = 1/1, 25 ° C., 30 minutes (3) Ligand fixation: the above ligand solution, 25 ° C., 30 minutes (4 ) Blocking: 1M ethanolamine solution (pH8.5), 25 ° C, 30 minutes

固定量のばらつきをCV値として表1に結果を示す。CV値が15%以上では実用に耐えない。CV値が10%以下であることが好ましい。   The results are shown in Table 1 with the variation in the fixed amount as the CV value. If the CV value is 15% or more, it is not practical. The CV value is preferably 10% or less.

Figure 2006098261
Figure 2006098261

表1の結果より、本発明のチップが極めて優れた蛋白固定量の再現性を示すことがわかる。   From the results in Table 1, it can be seen that the chip of the present invention exhibits extremely excellent reproducibility of the amount of protein immobilized.

図1は、実施例で使用したプラスチックプリズムを示す。FIG. 1 shows a plastic prism used in the example. 図2は、実施例におけるスピンコートを行う際の位置を示す。FIG. 2 shows a position when performing the spin coating in the embodiment. 図3は、本発明のスクリーニング方法を行うためのSPRシステムの一例を示す。FIG. 3 shows an example of an SPR system for performing the screening method of the present invention.

Claims (7)

光学ガラス又は光学プラスチック基板、金属膜、及び疎水性ポリマー膜がこの順に積層されており、さらに少なくとも1種の一般式(1)で表される化合物が結合しているセンサチップの製造方法であって、一般式(1)で表される化合物をセンサチップに結合するための反応液をセンサチップの基板表面に接触させて反応させる際、反応中における反応液の液滴の(空気と接していない表面積)と(空気と接している表面積)の比が1より大きいことを特徴とする、センサチップの製造方法。
一般式(1):X−L−Y
(式中、X及びYはそれぞれ独立に、有機分子と反応しうる基を示し、Lは2価の連結基を示す。)
An optical glass or optical plastic substrate, a metal film, and a hydrophobic polymer film are laminated in this order, and further a method for producing a sensor chip in which at least one compound represented by the general formula (1) is bonded. When the reaction liquid for binding the compound represented by the general formula (1) to the sensor chip is brought into contact with the substrate surface of the sensor chip and reacted, the droplets of the reaction liquid during the reaction (in contact with air) The ratio of (surface area not in contact) and (surface area in contact with air) is greater than 1.
General formula (1): X-L-Y
(In the formula, X and Y each independently represent a group capable of reacting with an organic molecule, and L represents a divalent linking group.)
一般式(1)で表される化合物をセンサチップに結合するための反応液が、基板上に存在する官能基を活性化するための反応液、及び/または一般式(1)で表される化合物を含む反応液である、請求項1に記載のセンサチップの製造方法。 The reaction liquid for binding the compound represented by the general formula (1) to the sensor chip is represented by the reaction liquid for activating the functional group present on the substrate and / or the general formula (1). The method for producing a sensor chip according to claim 1, which is a reaction solution containing a compound. 含水率100ppm以下の有機溶剤を用いて疎水性ポリマーを金属膜の上に塗布することを含む、請求項1又は2に記載のセンサチップの製造方法。 The method for producing a sensor chip according to claim 1, comprising applying a hydrophobic polymer on the metal film using an organic solvent having a water content of 100 ppm or less. 疎水性ポリマーを金属膜の上に塗布した後に真空乾燥することを含む、請求項1から3の何れかに記載のセンサチップの製造方法。 The method for producing a sensor chip according to claim 1, comprising applying a hydrophobic polymer onto the metal film and then vacuum drying. センサチップの表面に少なくとも2種類以上の表面をパターニングするためのパターニング反応を行い、該パターニング反応後に、カルボン酸誘導体を含有する液でセンサチップの表面を洗浄することを含む、請求項1から4の何れかに記載のセンサチップの製造方法。 5. The method includes performing a patterning reaction for patterning at least two types of surfaces on the surface of the sensor chip, and washing the surface of the sensor chip with a liquid containing a carboxylic acid derivative after the patterning reaction. A method for producing a sensor chip according to any one of the above. センサチップが表面プラズモン共鳴測定用センサチップである、請求項1から5の何れかに記載のセンサチップの製造方法。 The sensor chip manufacturing method according to claim 1, wherein the sensor chip is a surface plasmon resonance measurement sensor chip. 請求項1から6の何れかに記載の方法で製造されるセンサチップ。

A sensor chip manufactured by the method according to claim 1.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101320246B1 (en) * 2012-01-17 2013-10-23 삼성전기주식회사 Bio-chip module and device for measuring bio-chip

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