JP2006337244A - Method and apparatus for measuring sample by surface plasmon resonance method - Google Patents

Method and apparatus for measuring sample by surface plasmon resonance method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for analyzing samples including at least two samples or more on the same sensor chip in a surface plasmon resonance sensor device that utilizes external oscillations. <P>SOLUTION: By constituting spacer molecules which fix ligands to be different, frequency characteristics are changed for each spacer molecule. It is possible to measure a plurality of types of a large number of samples including analyte molecules which bond, according to each ligand molecule on the same sensor chip by the differences in the frequency characteristics. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、外部より振動を印加する表面プラズモン共鳴装置により、リガンド分子とアナライト分子との相互作用を少なくとも2以上の試料を含むサンプルの測定方法ができる装置に関する。   The present invention relates to an apparatus capable of measuring a sample including at least two samples of interaction between a ligand molecule and an analyte molecule by a surface plasmon resonance apparatus that applies vibration from outside.

表面プラズモン共鳴(SPR)法は、センサーチップ(ガラス基板上に、金等の金属を蒸着したもの)の下面に接触している溶液等の媒質の屈折率が変化すると、該金属薄膜の上面にプリズムを通して種々の角度で入射する光の反射光のうち、強度の低下した反射光の角度が変化することを利用して、媒質の屈折率の変化を測定する方法である。例えば、金属薄膜表面にリガンドを結合させておき、リガンドがアナライトに結合すると、その金属薄膜近傍の誘電率が変化する。表面プラズモン共鳴現象を利用して、その変化を検出し、リガンドとアナライトの結合量を分析法が知られている。(例えば、非特許文献1参照)。また、リガンドが固定化されている金属薄膜の裏面に電界を印加することで金属薄膜に試料の分離及び移動制御する技術(例えば、特許文献1参照)や金属薄膜の屈折率の変化を利用して多量の試料を一度に計測する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。しかし、これらの方法では、リガンドに結合したアナライトの量を表面プラズモンが励起して光量が減少する微小な角度変化量から解析している。また、リガンドが固定化された領域に外部振動を印加する印加手段に対する表面プラズモン共鳴角の周波数特性からリガンドと結合したアナライトを分析する方法が提案されている。
Anal.Chem.,1998,70,2019−2024 特開2003−65947号公報 特開2002−75336号公報
The surface plasmon resonance (SPR) method is performed when the refractive index of a medium such as a solution in contact with the lower surface of a sensor chip (a metal substrate such as gold deposited on a glass substrate) changes. This is a method of measuring the change in the refractive index of the medium by utilizing the fact that the angle of the reflected light with reduced intensity among the reflected light incident at various angles through the prism is changed. For example, when a ligand is bonded to the surface of the metal thin film and the ligand is bonded to the analyte, the dielectric constant near the metal thin film changes. A method for detecting the change by utilizing the surface plasmon resonance phenomenon and analyzing the binding amount of the ligand and the analyte is known. (For example, refer nonpatent literature 1). In addition, a technique (for example, refer to Patent Document 1) that controls the separation and movement of a sample on a metal thin film by applying an electric field to the back surface of the metal thin film on which a ligand is immobilized, or a change in the refractive index of the metal thin film is used. Thus, a technique for measuring a large number of samples at once has been proposed (see, for example, Patent Document 2). However, in these methods, the amount of analyte bound to the ligand is analyzed from a minute amount of change in angle at which the amount of light decreases as surface plasmons are excited. In addition, a method for analyzing an analyte bound to a ligand from a frequency characteristic of a surface plasmon resonance angle with respect to an application means for applying external vibration to a region where the ligand is immobilized has been proposed.
Anal. Chem. 1998, 70, 2019-2024. JP 2003-65947 A JP 2002-75336 A

従来、表面プラズモン共鳴センサーによる多項目測定を行う場合では、測定項目に対応するセンシング分子、例えば抗体を、それぞれの項目ごとに独立させたセンサーに固定化する必要があった。同時多項目測定を行うために、二次元SPRセンサーが提案されているが、抗体の固定化法や測定感度の面で課題があった。本発明は、同一センサー上で同時多項目測定が可能な外部振動による表面プラズモン共鳴センサーを提供することである。   Conventionally, when performing multi-item measurement using a surface plasmon resonance sensor, it has been necessary to immobilize a sensing molecule corresponding to the measurement item, for example, an antibody, to a sensor that is independent for each item. A two-dimensional SPR sensor has been proposed to perform simultaneous multi-item measurement, but there were problems in terms of antibody immobilization and measurement sensitivity. An object of the present invention is to provide a surface plasmon resonance sensor by external vibration capable of simultaneous multi-item measurement on the same sensor.

上記の課題を解決するために、本発明の外部振動を用いる免疫測定装置は計測光を照射する手段と、前記計測光の反射光あるいは透過光を受光する手段と、固定したリガンド領域に外部振動を印加する手段と、リガンド分子の方向転換の周波数特性を計測する手段とを備えたもので、外部振動を印加しながら表面プラズモン共鳴を生じる角度変動の周波数特性を計測する。周波数特性はアナライトの分子量、結合量及びリガンドを固定化しているスペーサーの種類によって決まる。すなわち、低分子量と高分子量の測定では、アナライトの分子量が違うため、周波数特性が異なるため、同時測定が可能である。アナライトの分子量に差が少ない場合には、リガンドのスペーサーの質量差を用いることにより周波数特性を変化させることができ、同時多項目測定が可能な外部振動による表面プラズモン共鳴センサーを提供する。   In order to solve the above problems, an immunoassay device using external vibration according to the present invention includes means for irradiating measurement light, means for receiving reflected light or transmitted light of the measurement light, and external vibration in a fixed ligand region. And means for measuring the frequency characteristics of the direction change of the ligand molecules, and measuring the frequency characteristics of the angular fluctuations that cause surface plasmon resonance while applying external vibration. The frequency characteristics are determined by the molecular weight of the analyte, the amount of binding, and the type of spacer immobilizing the ligand. That is, in the measurement of the low molecular weight and the high molecular weight, since the molecular weight of the analyte is different and the frequency characteristics are different, simultaneous measurement is possible. When there is little difference in the molecular weight of the analyte, it is possible to change the frequency characteristics by using the mass difference of the ligand spacer, and to provide a surface plasmon resonance sensor by external vibration capable of simultaneous multi-item measurement.

本発明の分析法および装置では外部振動を与え、この外部振動に対しアナライトの分子量の差によって表面プラズモン共鳴角の周波数特性を得る。このように分子量の差によって周波数特性が異なるため同一センサー上で、アナライトの測定が可能である。また、同一分子量のアナライトの測定にはスペーサーの質量を変えることにより、多試料測定が可能である。   In the analysis method and apparatus of the present invention, external vibration is applied, and the frequency characteristic of the surface plasmon resonance angle is obtained by the difference in the molecular weight of the analyte with respect to the external vibration. As described above, the frequency characteristic varies depending on the difference in molecular weight, so that the analyte can be measured on the same sensor. In addition, for the measurement of an analyte having the same molecular weight, multiple samples can be measured by changing the mass of the spacer.

以下に、本発明の免疫測定装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the immunoassay apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施例における免疫測定装置の最適な形態を示す。図1において1は光源、2はプリズム、3は入射光、4は受光装置、5は反射光、6はSPR共鳴角、7は金属薄膜兼上部電極、8は下側電極、9は金属薄膜兼上側電極に固定されたリガンド分子、10は交流源、11及び12は特定周波数のみを通すアクティブフィルター、13は外部振動の位相(θ0)と、反射光に含まれる外部振動の信号成分の位相(θ1)を比較する検出器、14は検出器13により得られたアナログ信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバーター、15は外部振動である。また、16はサンプル中のアナライトである。光源1は、プリズム2に全反射の条件で光を照射する位置に配置される。その照射される金属薄膜兼上側電極7の照射面の裏面にはリガンド9が固定されている。受光装置4はプリズム2で反射された反射光5を受光できる位置に配置される。下側電極8は、金属薄膜兼上側電極7に固定されたリガンド9に、外部振動を印加しうるように配置される。図1において、金属薄膜兼上側電極7を装置の上側、下側電極8を装置の下側に配置したが、その上下を逆転しても、または、装置の左右側に配置しても有効であることは言うまでもない。受光装置4を用いて、SPR共鳴角6を含むその反射光5の強度を検出する。さらに金属薄膜兼上側電極7及び下側電極8に交流源10を接続する。交流源10によりfの周波数を持った外部振動15が金属薄膜兼上側電極7に印加される。外部振動によりリガンド9が振動する。この振動により、リガンド9の誘電率を変化させ、共鳴角の変化を受光装置4で検出する。アクティブフィルター12で外部振動の信号成分以外が除去され、検出器13で外部振動の位相と反射光に含まれる外部振動の信号成分の位相が比較される。なお、光源1としては、He−Neレーザー、Arレーザー、色素レーザー等を用いることができ、例えば、AlGaAsダブルへテロ接合可視光半導体レーザー、(例えば、ROHM社製)、コリメートレンズ(例えば、松下日東社製)及び偏光ビームスプリッター(例えば、シグマ光機社製)から構成されてもよい。プリズムとしては、円錐形状、半球形状等を用いることができる。受光装置4は、CCD、Si、PIN、フォトダイオード(例えば、浜松フォトニックス社製)等にオペアンプ(例えば、ナショナルセミコンダクター社製)及び抵抗素子を用いて反射光5の強度を電圧に変換する装置であってもよい。   FIG. 1 shows an optimal form of an immunoassay apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a light source, 2 is a prism, 3 is incident light, 4 is a light receiving device, 5 is reflected light, 6 is an SPR resonance angle, 7 is a metal thin film and upper electrode, 8 is a lower electrode, and 9 is a metal thin film. Ligand molecules fixed to the upper electrode, 10 is an AC source, 11 and 12 are active filters that pass only a specific frequency, 13 is the phase of external vibration (θ0), and the phase of the signal component of external vibration included in the reflected light A detector for comparing (θ1), 14 is an A / D converter that converts an analog signal obtained by the detector 13 into a digital signal, and 15 is an external vibration. Reference numeral 16 denotes an analyte in the sample. The light source 1 is disposed at a position where the prism 2 is irradiated with light under the condition of total reflection. A ligand 9 is fixed to the back surface of the irradiated surface of the metal thin film / upper electrode 7 to be irradiated. The light receiving device 4 is disposed at a position where the reflected light 5 reflected by the prism 2 can be received. The lower electrode 8 is arranged so that external vibration can be applied to the ligand 9 fixed to the metal thin film / upper electrode 7. In FIG. 1, the metal thin film / upper electrode 7 is disposed on the upper side of the apparatus, and the lower electrode 8 is disposed on the lower side of the apparatus. Needless to say. The intensity of the reflected light 5 including the SPR resonance angle 6 is detected using the light receiving device 4. Further, an AC source 10 is connected to the metal thin film / upper electrode 7 and the lower electrode 8. An external vibration 15 having a frequency f is applied to the metal thin film / upper electrode 7 by the AC source 10. The ligand 9 vibrates due to external vibration. By this vibration, the dielectric constant of the ligand 9 is changed, and the change in the resonance angle is detected by the light receiving device 4. The active filter 12 removes components other than the external vibration signal component, and the detector 13 compares the phase of the external vibration and the phase of the signal component of the external vibration included in the reflected light. As the light source 1, a He—Ne laser, an Ar laser, a dye laser, or the like can be used. For example, an AlGaAs double heterojunction visible light semiconductor laser (for example, manufactured by ROHM), a collimator lens (for example, Matsushita) Nitto Co., Ltd.) and a polarizing beam splitter (for example, Sigma Koki Co., Ltd.). As the prism, a conical shape, a hemispherical shape, or the like can be used. The light receiving device 4 is a device that converts the intensity of the reflected light 5 into a voltage by using an operational amplifier (for example, manufactured by National Semiconductor) and a resistance element for a CCD, Si, PIN, photodiode (for example, manufactured by Hamamatsu Photonics) or the like. It may be.

図2に定量方法を示す。図2(a)は図1に示す外部振動装置8と反射光に含まれるレセプターの振動12の信号成分の位相を比較することによって得られる。周波数特性の変極点(追従周波数限界)を検出することによって、測定精度の高い結果を得ることが可能となる。図2(b)は周波数特性の変極点を時間変化として計測した結果である。変極点の時間変化を計測することによって、リガンドに結合したアナライトの量を測定可能となる。結合アナライトが増えるに従って、変極点の時間変化はt1からt3へと時間が長くなる。時間変化と結合アナライトは比例するため定量が可能となる。   FIG. 2 shows the quantitative method. 2A is obtained by comparing the phase of the signal component of the receptor vibration 12 included in the reflected light with the external vibration device 8 shown in FIG. By detecting the inflection point (following frequency limit) of the frequency characteristic, it becomes possible to obtain a result with high measurement accuracy. FIG. 2B shows the result of measuring the inflection point of the frequency characteristic as a time change. By measuring the time change of the inflection point, the amount of the analyte bound to the ligand can be measured. As the combined analyte increases, the time change of the inflection point becomes longer from t1 to t3. Quantification is possible because the time change and the combined analyte are proportional.

図3にセンサー膜の作成方法を示す。金属膜上に自己組織化膜(Self Assebled Monolayer,SAM)を構成する分子としてアルキルチオールがある。本実施では、11−Mercaptoundecanoic acid(アルドリッチ社製)をスペーサーとしてリガンドの固定化を行った。作成法は、チオール分子2.5mMエタノール溶液を調製し、ガラス基板上に金膜を形成した市販のSPR用センサーチップ(金膜厚50nm、サイズ9mm×9mmを有するガラス板)を各溶液中に室温下、24時間浸漬しSAMを形成させた。SAM膜を形成させた後、エタノール溶液にて洗浄し、SPR用センサーチップを得た。図3(b)にチオール分子の構成が異なるセンサー膜を示す。また、図2(a)を作成するためには、SH−(CH2)n−Rを用いることが可能である。nは、1ないし30の整数でRはカルボキシル基またはアミノ基である。図3(c)にSAMとして使用可能なチオール分子の基本構造を示す。次にリガンド分子の固定化法を示す。上記で作製したセンサーチップのSAMのチオール分子のカルボキシル基に、抗体を結合した。この操作は具体的に次のようにして行った。0.4M EDC(アルドリッチ社製)/0.1M NHS(アルドリッチ社製)、(EDC:N−エチル−N’−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドヒドロクロリド、NHS:N−ヒドロキシサクシンイミド)によりカルボキシル基を活性化させた。EDC/NHSは、超純水(Mili Q水)に溶解させた。活性時間は7分間行った。活性化したカルボキシル基にタンパク質のアミノ基を利用して、カップリングさせた。牛血清アルブミン抗体(フナコシ社製)の濃度は100μg/mlで、10mM 酢酸バッファーpH4.5(和光純薬社製)に溶解させた。また、固定化時間は7分間とした。最後に未反応の活性化したカルボキシル基を1MエタノールアミンpH9.0(和光純薬社製)を用いて不活性化した。 FIG. 3 shows a method for creating a sensor film. Alkylthiol is a molecule that constitutes a self-assembled film (SAM) on a metal film. In this implementation, the ligand was immobilized using 11-Mercaptoundecanoic acid (manufactured by Aldrich) as a spacer. The preparation method is as follows. A commercially available SPR sensor chip (a glass plate having a gold film thickness of 50 nm and a size of 9 mm × 9 mm) prepared by preparing a 2.5 mM ethanol solution of thiol molecules and forming a gold film on a glass substrate in each solution. SAM was formed by immersion for 24 hours at room temperature. After forming the SAM film, it was washed with an ethanol solution to obtain an SPR sensor chip. FIG. 3B shows sensor films having different thiol molecule configurations. In addition, SH- (CH2) n-R can be used to create FIG. n is an integer of 1 to 30, and R is a carboxyl group or an amino group. FIG. 3C shows the basic structure of a thiol molecule that can be used as a SAM. Next, a method for immobilizing a ligand molecule is shown. The antibody was bound to the carboxyl group of the SAM thiol molecule of the sensor chip prepared above. This operation was specifically performed as follows. 0.4M EDC (manufactured by Aldrich) /0.1M NHS (manufactured by Aldrich), (EDC: N-ethyl-N ′-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride, NHS: N-hydroxysuccinimide) The carboxyl group was activated. EDC / NHS was dissolved in ultrapure water (Mili Q water). The activation time was 7 minutes. The activated carboxyl group was coupled using the amino group of the protein. The concentration of bovine serum albumin antibody (Funakoshi) was 100 μg / ml and dissolved in 10 mM acetate buffer pH 4.5 (Wako Pure Chemical Industries). The immobilization time was 7 minutes. Finally, the unreacted activated carboxyl group was inactivated using 1M ethanolamine pH 9.0 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).

図4に低分子(薬物等)と高分子(タンパク質等)の同時定量の概念図を示す。センサー部は、図3(a)の単一スペーサーのみからなるセンサーチップである。外部振動(f)、測定時間(t)との相関関係を、図4を用いて以下に説明する。低分子としてアスピリン(分子量180)(アルドリッチ社製)、高分子として牛血清アルブミン(66kDa)(アルドリッチ社製)をアナライトとする。図3(a)のセンサーチップには抗アスピリン抗体(フナコシ社製)及び抗牛血清アルブミン抗体(フナコシ社製)を前記方法にて固定化する。同一センサー上で同一スペーサーを用いてリガンド分子を固定化し、アナライトの分子量の異なる物質の相互作用は図4(b)となり、このときの周波数特性は図4(a)となる。牛血清アルブミンの周波数特性は、図4(a)中に示す追従周波数限界f2として得られる。これは、牛血清アルブミンのような高分子物質がリガンド分子に結合することによってリガンド分子の質量が増加し、外部振動に追従不可となることによる。一方、アスピリンの様な低分子化合物では、リガンド分子の質量増加が微量であるため、牛血清アルブミンに比べ高い周波数まで追従が可能となるため、周波数特性は、図4(a)中に示す追従周波数限界f1として得られる。従って、アナライトの分子量の差が大きい場合には低分子及び高分子の追従周波数限界を同一のセンサー上で得ることが可能である。   FIG. 4 shows a conceptual diagram of simultaneous determination of a low molecule (drug etc.) and a high molecule (protein etc.). The sensor unit is a sensor chip composed of only a single spacer in FIG. The correlation between the external vibration (f) and the measurement time (t) will be described below with reference to FIG. Aspirin (molecular weight 180) (manufactured by Aldrich) is used as the low molecule, and bovine serum albumin (66 kDa) (manufactured by Aldrich) is used as the analyte. An anti-aspirin antibody (manufactured by Funakoshi) and an anti-bovine serum albumin antibody (manufactured by Funakoshi) are immobilized on the sensor chip of FIG. The ligand molecules are immobilized on the same sensor using the same spacer, and the interaction of substances having different molecular weights of the analyte is shown in FIG. 4B, and the frequency characteristic at this time is shown in FIG. 4A. The frequency characteristic of bovine serum albumin is obtained as a follow-up frequency limit f2 shown in FIG. This is because the mass of the ligand molecule increases due to binding of a polymer substance such as bovine serum albumin to the ligand molecule, making it impossible to follow external vibration. On the other hand, in a low molecular weight compound such as aspirin, since the mass increase of the ligand molecule is small, it is possible to follow up to a higher frequency than that of bovine serum albumin. Therefore, the frequency characteristics are shown in FIG. Obtained as the frequency limit f1. Therefore, when the difference in the molecular weight of the analyte is large, it is possible to obtain the tracking frequency limit of the low molecule and the high molecule on the same sensor.

図5にスペーサーの長さが異なるセンサーチップによる追従周波数を測定したときの概念図を示す。図5(a)は、牛血清アルブミン(66kDa)、人血清アルブミン(68kDa)の同時定量時に得られる追従周波数特性図である。追従周波数限界f1は、牛血清アルブミンの周波数であり、追従周波数限界f2が人血清アルブミンである。図5(b)で示しているように、スペーサーの長さが異なるため、異なる周波数特性が得られる。図5(b)中に示す追従周波数限界f1は牛血清アルブミン抗体を固定化し、追従周波数限界f2には人血清アルブミン抗体を固定化した。スペーサーの長さは、振り子の原理を利用するとスペーサーが1/nとなると周波数はn1/2倍となり、スペーサーが短くなる程、周波数が高くなるので同一チップ上でスペーサーの長さが異なる事で、多様の周波数特性を得ることが可能であるため、同時定量が可能となる。 FIG. 5 shows a conceptual diagram when the tracking frequency is measured by sensor chips having different spacer lengths. FIG. 5A is a tracking frequency characteristic diagram obtained at the time of simultaneous determination of bovine serum albumin (66 kDa) and human serum albumin (68 kDa). The follow-up frequency limit f1 is the frequency of bovine serum albumin, and the follow-up frequency limit f2 is human serum albumin. As shown in FIG. 5B, since the spacers have different lengths, different frequency characteristics can be obtained. The follow-up frequency limit f1 shown in FIG. 5 (b) immobilized bovine serum albumin antibody, and the follow-up frequency limit f2 immobilized human serum albumin antibody. When the pendulum principle is used, the length of the spacer becomes n 1/2 times as long as the spacer becomes 1 / n, and the shorter the spacer, the higher the frequency. Since various frequency characteristics can be obtained, simultaneous quantification is possible.

図6にアナライトの分子量がほぼ同様で、スペーサー質量が異なる時の追従周波数を測定したときの概念図を示す。図3(b)で作成したセンサーにリガンド分子を固定化させ、外部振動を印加したときに得られる概念図である。オボアルブミン(45kDa)、牛血清アルブミン(66kDa)、人血清アルブミン(68kDa)を図6(b)の様に測定を行った場合、周波数特性は図6(a)として得られる。従って、スペーサー質量に変化が無いときは、追従周波数を測定することは困難である。これは、同程度のアナライトの分子量でスペーサーの質量が同種であるときでは、追従周波数特性に差が無いことに起因する。そこで、スペーサーの密度が異なるセンサーチップ図6(d)を用いることによって、リガンドの追従周波数を変化させることが可能となる。SAMに使用したL:SH−(dextran)−COOHにおいて、Lのデキストランの構成成分をグルコースとした場合、S:SH−(CH2)−COOHとの重量比は約10倍、L鎖の方が重くなる。この重量比はチオール鎖が長くなるにつれ大きくなり、デキストランの重合割合を変化させることにより、スペーサーの重量比を任意に変化させることが可能である。また、S鎖より多少重くしたい場合には、M鎖を用いることにより、重量に変化を持たせることが可能である。   FIG. 6 shows a conceptual diagram when the following frequency is measured when the molecular weight of the analyte is almost the same and the spacer mass is different. FIG. 4 is a conceptual diagram obtained when ligand molecules are immobilized on the sensor created in FIG. 3B and external vibration is applied. When ovalbumin (45 kDa), bovine serum albumin (66 kDa), and human serum albumin (68 kDa) are measured as shown in FIG. 6 (b), the frequency characteristics are obtained as shown in FIG. 6 (a). Therefore, it is difficult to measure the tracking frequency when there is no change in the spacer mass. This is because there is no difference in tracking frequency characteristics when the molecular weight of the analyte is the same and the mass of the spacer is the same. Therefore, it is possible to change the follow-up frequency of the ligand by using the sensor chip shown in FIG. 6D having different spacer densities. In L: SH- (dextran) -COOH used for SAM, when glucose is used as a constituent of L dextran, the weight ratio of S: SH- (CH2) -COOH is about 10 times, and the L chain is more Become heavier. This weight ratio becomes larger as the thiol chain becomes longer, and the weight ratio of the spacer can be arbitrarily changed by changing the polymerization ratio of dextran. If it is desired to make the chain slightly heavier than the S chain, the weight can be changed by using the M chain.

図7(a)に縦軸に振幅(A)を横軸に追従周波数限界(f)をとった図を示す。f3、f2、f1の振幅は、それぞれ、図6(d)のセンサーチップのスペーサーL、M、Sの追従周波数限界を示している。F3の周波数印加時には、Lが追従不可となるため、L分の振幅が減少し、この減少分は図7(a)のA1に相当し、このときの状態は図7(b−1)となる。続いてf2の周波数印加時にはMが追従不可となるため、M分の振幅が減少し、この減少分は図7(a)のA2に相当し、このときの状態は図7(b−2)となる。同様にf1の周波数印加時には、Sが追従不可となるため、S分の振幅が減少し、この減少分は図(a)のA3に相当し、このときの状態は図7(b−3)となる。また、このとき分子が受ける力Fは、次式の様に示される。F=1/2ρSV、ここでρはスペーサーの密度、Sはスペーサーの断面積、Vはアナライトの速度を示している。従ってスペーサーの断面積が大きく、密度が高いほど力Fを受け外部振動に追従不可となるL鎖に結合したアナライトは、スペーサー質量が重く密度が高いため周波数特性は、M,S鎖に比べ低くなり、図6(c)中に示す追従周波数限界f3となる。一番軽いスペーサーS鎖は、密度が低いため最後まで外部振動の影響を受け、周波数特性はL,M鎖に比べ高くなる。M鎖はL,Sの中間値を示す。L,M,S鎖が追従不可となるにつれ、振幅の幅は減少し、それぞれの周波数特性が得られる。従って、スペーサーの質量を変化させることによって密度が異なり、多数の追従周波数限界を得ることができ、同一チップ上で同時多項目測定が可能となる。 FIG. 7A shows a graph in which the vertical axis represents the amplitude (A) and the horizontal axis represents the tracking frequency limit (f). The amplitudes of f3, f2, and f1 indicate the tracking frequency limits of the spacers L, M, and S of the sensor chip in FIG. When the frequency of F3 is applied, L cannot follow, so the amplitude of L decreases, and this decrease corresponds to A1 in FIG. 7A, and the state at this time is as shown in FIG. 7B-1. Become. Subsequently, since M cannot follow when the frequency f2 is applied, the amplitude of M decreases, and this decrease corresponds to A2 in FIG. 7A, and the state at this time is shown in FIG. 7B-2. It becomes. Similarly, when the frequency of f1 is applied, S cannot follow, so the amplitude of S decreases, and this decrease corresponds to A3 in FIG. 7A, and the state at this time is shown in FIG. It becomes. Further, the force F received by the molecule at this time is represented by the following equation. F = 1 / 2ρSV 2 , where ρ is the density of the spacer, S is the cross-sectional area of the spacer, and V is the velocity of the analyte. Therefore, the larger the density of the spacer, the higher the density, the analyte coupled to the L chain, which receives force F and cannot follow external vibration, is heavier and has a higher density. It becomes low and becomes the follow-up frequency limit f3 shown in FIG. Since the lightest spacer S chain has a low density, it is affected by external vibrations to the end, and the frequency characteristics are higher than those of the L and M chains. The M chain indicates an intermediate value between L and S. As the L, M, and S chains become unable to follow, the amplitude width decreases, and the respective frequency characteristics are obtained. Therefore, the density varies depending on the mass of the spacer, and a large number of tracking frequency limits can be obtained. Simultaneous multi-item measurement can be performed on the same chip.

以上のように、本発明の分析法および装置は、外部振動に対する表面プラズモン共鳴角の周波数特性を測定するのであり、測定物質によって異なる周波数特性を得る事によって、従来困難であった同一センサー上での多項目測定が可能となる。従って、本発明の分析方法および装置は、サンプル中の多項目を分析するのに有用であり、例えば、生物学、医学、薬学、農学等の分野に有用である。 As described above, the analysis method and apparatus of the present invention measures the frequency characteristics of the surface plasmon resonance angle with respect to external vibration. By obtaining different frequency characteristics depending on the measured substance, the analysis method and apparatus of the present invention can be used on the same sensor that has been difficult in the past. Multi-item measurement is possible. Therefore, the analysis method and apparatus of the present invention are useful for analyzing multiple items in a sample, and are useful in fields such as biology, medicine, pharmacy, and agriculture, for example.

本発明の装置の一例を示した模式図Schematic diagram showing an example of the apparatus of the present invention 変極点(追従周波数限界)を用いた定量法の説明図Illustration of quantitative method using inflection point (following frequency limit) 本発明のセンサーチップの構成図および構造式を示す図、(a)同一チオール分子によるセンサーチップの構成図、(b)スペーサーの構成が異なるチオール分子によるセンサーチップの構成図、 (c)センサーチップを構成することが可能なチオール分子の構造式を示す図The figure which shows the block diagram and structural formula of the sensor chip of this invention, (a) The block diagram of the sensor chip by the same thiol molecule, (b) The block diagram of the sensor chip by the thiol molecule from which the structure of a spacer differs, (c) Sensor chip Showing the structural formula of thiol molecules that can constitute 分子量の異なるアナライトの同時測定の概念図、(a)分子量の異なる物質から得られる周波数特性を示す図、(b)センサー表面上の概念図Conceptual diagram of simultaneous measurement of analytes with different molecular weights, (a) Diagram showing frequency characteristics obtained from substances with different molecular weights, (b) Conceptual diagram on sensor surface スペーサーの長さが異なるセンサーチップの構成図、(a)同程度のアナライトから得られる周波数特性を示す図、(b)センサーチップの概念図Configuration diagram of sensor chips with different spacer lengths, (a) Diagram showing frequency characteristics obtained from comparable analytes, (b) Conceptual diagram of sensor chips 分子量の差が無いアナライト測定図、(a)同一スペーサーのセンサーチップから得られる周波数特性を示す図、(b)その時のセンサー表面上の概念図、(c)スペーサーの種類を変えたときに得られる周波数特性を示す図、(d)センサー表面上の概念図Analytical measurement diagram with no difference in molecular weight, (a) Diagram showing frequency characteristics obtained from the sensor chip of the same spacer, (b) Conceptual diagram on the sensor surface at that time, (c) When the type of spacer is changed The figure which shows the frequency characteristic which is obtained, (d) The conceptual diagram on the sensor surface スペーサーの種類を変えたときの振幅変化を示す図、(a)スペーサーの種類を変えたときに得られる振幅の変化図、(b−1)振幅A1におけるセンサー表面上の概念図、(b−2)振幅A2におけるセンサー表面上の概念図、(b−3)振幅A3におけるセンサー表面上の概念図The figure which shows the amplitude change when changing the kind of spacer, (a) The change figure of the amplitude obtained when changing the kind of spacer, (b-1) The conceptual diagram on the sensor surface in amplitude A1, (b- 2) Conceptual diagram on the sensor surface at amplitude A2, (b-3) Conceptual diagram on the sensor surface at amplitude A3

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2 プリズム
3 入射光
4 受光装置
5 反射光
6 SPR共鳴角
7 金属薄膜兼上部電極
8 下部電極
9 リガンド分子
10 高周波源
11、12 アクティブフィルター
13 位相検出器
14 A/Dコンバーター
15 外部振動
16 アナライト分子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Prism 3 Incident light 4 Light-receiving device 5 Reflected light 6 SPR resonance angle 7 Metal thin film / upper electrode 8 Lower electrode 9 Ligand molecule 10 High frequency source 11, 12 Active filter 13 Phase detector 14 A / D converter 15 External vibration 16 Analyte molecule

Claims (14)

表面プラズモン共鳴法用法においてセンサー表面に外部振動を印加し、外部振動に対する共鳴角の周波数特性により、サンプル中の測定分子であるアナライト分子と前記アナライト分子と結合するリガンド分子の相互作用を分析する手段であって、前記リガンド分子を固定化するスペーサー分子の構成が異なることを特徴としたサンプルの測定方法。 In the surface plasmon resonance method, an external vibration is applied to the sensor surface, and the interaction between the analyte molecule as the measurement molecule in the sample and the ligand molecule that binds to the analyte molecule is analyzed based on the frequency characteristics of the resonance angle with respect to the external vibration. A method for measuring a sample, characterized in that the spacer molecules for immobilizing the ligand molecules have different structures. 前記スペーサー分子がチオールまたはジスルフィドを有する自己組織化膜で、鎖長が異なることを特徴とした請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the spacer molecules are self-assembled films having thiols or disulfides and have different chain lengths. 前記スペーサー分子は、分子密度が異なることを特徴とした請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the spacer molecules have different molecular densities. 表面プラズモン共鳴法用法においてセンサー表面に外部振動を印加し、外部振動に対する共鳴角の周波数特性により、サンプル中の測定分子であるアナライト分子と前記アナライト分子と結合するリガンド分子の相互作用を分析する手段であって、前記アナライト分子は分子量が異なることを特徴としたサンプルの測定方法。 In the surface plasmon resonance method, an external vibration is applied to the sensor surface, and the interaction between the analyte molecule as the measurement molecule in the sample and the ligand molecule that binds to the analyte molecule is analyzed based on the frequency characteristics of the resonance angle with respect to the external vibration. A method for measuring a sample, characterized in that the analyte molecules have different molecular weights. 振幅の減少幅を測定することで、請求項2または請求項3により前記アナライトの同定を行うことなく同一センサー上で少なくとも2以上の試料を含むサンプルの測定が可能であることを特徴とした請求項1または、請求項4に記載の方法。 By measuring the amplitude reduction width, it is possible to measure a sample including at least two samples on the same sensor without identifying the analyte according to claim 2 or claim 3. The method according to claim 1 or claim 4. 前記アナライトとリガンドの少なくとも一方が電荷を帯びていることを特徴とした請求項1または、請求項4に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein at least one of the analyte and the ligand is charged. 前記印加手段が電気的および機械的振動の少なくとも一方を印加する手段であることを特徴とした請求項1または、請求項4に記載の方法。 The method according to claim 1 or 4, wherein the applying means is means for applying at least one of electrical and mechanical vibrations. 請求項1または、請求項4に記載の方法であって、前記レセプターと結合した前記サンプル中のアナライト量を分析することを特徴とした方法。 5. The method according to claim 1 or 4, wherein the amount of the analyte in the sample bound to the receptor is analyzed. 結合した前記アナライト物質がタンパク質又はペプチドであることを特徴とした請求項1または、請求項4に記載の方法。 The method according to claim 1 or 4, wherein the bound analyte substance is a protein or a peptide. 結合した前記反応物質が抗体又はその抗原結合性断片であることを特徴とした請求項1または、請求項4に記載の方法。 The method according to claim 1 or 4, wherein the bound reactant is an antibody or an antigen-binding fragment thereof. 前記分析手段が、前記外部振動の位相と、前記反射光に含まれる前記外部振動の信号成分の位相とを比較する比較手段を更に含む請求項1に記載の方法であって、前記周波数特性を得る行程が、前記比較手段により、前記外部振動の位相と、前記反射光に含まれる前記外部振動の信号成分の位相とを比較して、前記周波数特性の変極点を検出することにより行われる方法を利用した少なくとも2以上の試料を含むことを特徴としたサンプルの測定方法。 2. The method according to claim 1, wherein the analysis unit further includes a comparison unit that compares a phase of the external vibration with a phase of a signal component of the external vibration included in the reflected light. A method in which the step of obtaining is performed by comparing the phase of the external vibration with the phase of the signal component of the external vibration included in the reflected light and detecting the inflection point of the frequency characteristic by the comparison unit. A method for measuring a sample, comprising at least two or more samples using 前記印加手段が、電気的振動を少なくとも印加する手段である請求項7に記載の方法であって、前記分析手段から更に前記リガンドの物理学的物性を分析可能であることを特徴とした装置。 8. The method according to claim 7, wherein the applying means is means for applying at least an electrical vibration, wherein the physical properties of the ligand can be further analyzed from the analyzing means. 前記分析手段が、比較手段を更に含む請求項12の装置であって、前記比較手段が前記外部振動の位相と、前記反射光に含まれる前記外部振動の信号成分の位相とを比較して、前記周波数特性の変極点を検出可能であることを特徴とした装置。 The apparatus according to claim 12, wherein the analyzing means further includes a comparing means, wherein the comparing means compares the phase of the external vibration with the phase of the signal component of the external vibration included in the reflected light, An apparatus capable of detecting an inflection point of the frequency characteristic. 計測手段を更に含む請求項13に記載の装置であって、前記計測手段が、前記周波数特性の変極点の時間変化を計測することにより、前記アナライトと前記リガンドとの結合の度合いを検出可能であることを特徴とした装置。 14. The apparatus according to claim 13, further comprising a measuring means, wherein the measuring means can detect the degree of binding between the analyte and the ligand by measuring the time change of the inflection point of the frequency characteristic. The device characterized by being.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010096677A (en) * 2008-10-17 2010-04-30 Toray Ind Inc Nano particle for sensitive immunological measurement having antibody/antigen binding capability
WO2010122776A1 (en) * 2009-04-21 2010-10-28 パナソニック株式会社 Plasmon sensor and manufacturing method therefor, and method for inserting sample into plasmon sensor
JP2015507199A (en) * 2012-01-31 2015-03-05 ザ・ユニバーシティ・オブ・トレド Method and apparatus for analyte detection and measurement
JP5810267B2 (en) * 2010-05-12 2015-11-11 パナソニックIpマネジメント株式会社 Plasmon sensor, method of use and manufacturing method thereof

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010096677A (en) * 2008-10-17 2010-04-30 Toray Ind Inc Nano particle for sensitive immunological measurement having antibody/antigen binding capability
WO2010122776A1 (en) * 2009-04-21 2010-10-28 パナソニック株式会社 Plasmon sensor and manufacturing method therefor, and method for inserting sample into plasmon sensor
CN102405403A (en) * 2009-04-21 2012-04-04 松下电器产业株式会社 Plasmon sensor and manufacturing method therefor, and method for inserting sample into plasmon sensor
US9442067B2 (en) 2009-04-21 2016-09-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Plasmon sensor and manufacturing method therefor, and method for inserting sample into plasmon sensor
JP5810267B2 (en) * 2010-05-12 2015-11-11 パナソニックIpマネジメント株式会社 Plasmon sensor, method of use and manufacturing method thereof
JP2015507199A (en) * 2012-01-31 2015-03-05 ザ・ユニバーシティ・オブ・トレド Method and apparatus for analyte detection and measurement

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