JP2007093355A - Optical sensing method and detection system of target material - Google Patents

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Takatoshi Kinoshita
隆利 木下
Ryojiro Tominaga
亮二郎 富永
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a system capable of detecting a target material highly accurately by a simple optical means based on a structural color change. <P>SOLUTION: This detection method uses a substrate 10; and a structural color evaluation device 20 equipped with a receptor 2 bondable specifically to the target material 1, an additional material 6 bonded to the receptor, which is the additional material for heightening the degree of the structural color change, and a capturing material 3 immobilized on the substrate in the bonded state to the receptor, which is the capturing material having a property capable of liberating the receptor in a prescribed condition wherein the target material exists. The device and a sample are incubated in the condition wherein the receptor and the additional material can be liberated from the device in accordance with existence of the target material in the sample, and the degree of the structural color change based on liberation of the receptor is optically examined. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学的手段によって標的物質を検出する方法に関する。詳しくは、構造色の変化に基づく標的物質の検出方法に関し、そのような検出方法を実施し得る検出システムに関する。   The present invention relates to a method for detecting a target substance by optical means. More specifically, the present invention relates to a method for detecting a target substance based on a change in structural color, and relates to a detection system that can implement such a detection method.

ナノテクノロジーの進展に伴って、構造性発色即ち構造色の変化に基づいて標的物質を検出する方法が提案されている。構造色とは光の反射等により表現される発色であり、被処理物の微細構造(典型的にはナノオーダーの微細構造)による光の干渉(例えば、薄膜干渉や多層膜干渉による干渉色)、回折(回折格子)、光散乱等によるものが知られている。これら構造色変化に基づく迅速で簡単な標的物質検出方法ならびに簡素な構成の検出システムの実現が期待されている。
例えば、特許文献1には、糖応答性高分子ゲルを糖含有溶液と接触させることによって該ゲルの構造色を変化させるとともにその変化の度合いを反射スペクトルの変化として観測することによって該供試溶液中の糖濃度を検出する方法が記載されている。
また、特許文献2には、光学的特性を与える表面を有する基質と、該基質表面によって支持されている薄膜状中間層と、当該中間層に固定された受容物質(標的物質即ち被検物と結合する物質)とを有する薄膜デバイスであって、標的物質が該受容物質に結合したときにその結果として薄膜状中間層または光学的厚みに生ずる変化から当該標的物質の存在又は量が検出できるように上記受容物質が濃密に上記薄膜状中間層に固定されていることを特徴とする薄膜デバイスが記載されている。
With the progress of nanotechnology, a method for detecting a target substance based on structural color development, that is, change in structural color, has been proposed. The structural color is a color expressed by reflection of light, etc., and light interference (for example, interference color due to thin film interference or multilayer film interference) due to the fine structure (typically nano-order fine structure) of the object to be processed. , Diffraction (diffraction grating), light scattering, etc. are known. Realization of a rapid and simple target substance detection method based on these structural color changes and a detection system with a simple configuration is expected.
For example, in Patent Document 1, the test solution is obtained by changing the structural color of the gel by bringing the sugar-responsive polymer gel into contact with the sugar-containing solution and observing the degree of the change as a change in the reflection spectrum. A method for detecting the sugar concentration in the medium is described.
Further, Patent Document 2 discloses a substrate having a surface that imparts optical properties, a thin film-like intermediate layer supported by the substrate surface, and a receptor substance (target substance, that is, a test substance and the like) fixed to the intermediate layer. A thin film device having a binding substance) so that the presence or amount of the target substance can be detected from the resulting change in the thin film intermediate layer or optical thickness when the target substance is bound to the receptor substance. Describes a thin film device in which the receptive substance is densely fixed to the thin film intermediate layer.

特開2004−27195号公報JP 2004-27195 A 特開2004−45421号公報JP 2004-45421 A

しかしながら、特許文献1に記載の方法は、特殊な材料(糖応答性高分子ゲル)を使用する方法であって用途が限定されており、汎用性に欠ける。また、特許文献2に記載の方法は、基板上に形成された薄膜部分に濃密に受容物質(例えば抗体)を付着させる必要があり、これによってデバイスの製造コスト高となり得るとともにデバイス毎に受容物質の保持量が異なり得る。このことは標的物質の検出精度の低下の要因となり得るため好ましくない。   However, the method described in Patent Document 1 is a method that uses a special material (sugar-responsive polymer gel), has limited applications, and lacks versatility. In addition, the method described in Patent Document 2 requires that a receptor material (for example, an antibody) be densely attached to a thin film portion formed on a substrate, which can increase the manufacturing cost of the device and can also be used for each device. The amount of retention may vary. This is not preferable because it may cause a decrease in detection accuracy of the target substance.

本発明は、構造色に基づく検出方法及び検出システムにおける上記従来の課題を解決すべく創出されたものであり、構造色変化に基づいて高精度に標的物質を検出し得る汎用的な方法を提供することを目的とする。また、そのような検出方法を好適に行い得る検出システム(検出方法に使用する物品を含む)を提供することを他の目的とする。   The present invention was created to solve the above-described conventional problems in detection methods and detection systems based on structural colors, and provides a general-purpose method capable of detecting a target substance with high accuracy based on structural color changes. The purpose is to do. Another object of the present invention is to provide a detection system (including articles used in the detection method) that can suitably perform such a detection method.

本発明は、従来とは異なる手段・プロセスによって、試料中に含まれる特定の標的物質を光学的に検出する方法を提供する。
すなわち、ここで開示される一つの標的物質検出方法は、(1)基材と、前記標的物質と特異的に結合し得る受容体と、前記基材上に固定され且つ前記受容体と結合した状態の捕捉物質であって前記標的物質が存在する所定の条件下にあっては前記受容体が遊離し得る性状の捕捉物質と、前記受容体に結合した付加物質であって構造色変化の度合いを高めるための付加物質とを備え、前記基材上には、構造色を測定可能なように前記捕捉物質、受容体及び付加物質がそれぞれ配列して成る表面層が形成されていることを特徴とする構造色評価用デバイスを用意すること、(2)前記デバイスに試料を付与するとともに、該試料中の標的物質の存在に応じて前記表面層から前記付加物質及び受容体が遊離し得る条件で該デバイスと試料をインキュベートすること、および、(3)前記インキュベートした後の前記基材の表面層について、前記付加物質及び受容体の遊離に基づく構造色変化の度合いを調べること、を包含する。
The present invention provides a method for optically detecting a specific target substance contained in a sample by means and processes different from the conventional ones.
That is, one target substance detection method disclosed herein includes (1) a base material, a receptor capable of specifically binding to the target substance, and immobilized on the base material and bound to the receptor. A capture substance in a state that is capable of being released by the receptor under a predetermined condition in which the target substance is present, and an additional substance bound to the receptor and having a degree of structural color change And a surface layer formed by arranging the trapping substance, the receptor and the additional substance so that the structural color can be measured. (2) Conditions for applying the sample to the device and allowing the additional substance and the receptor to be released from the surface layer in accordance with the presence of the target substance in the sample. Ink the device and sample with It encompasses be sorbate, and, a, to investigate the the surface layer of the base material, the additional material and the degree of structural color changes based on the free receptor after incubation (3) above.

本明細書において「受容体」とは、検出対象とする特定の標的物質に対して特異的(選択的)に結合し得る物質を指す用語であり、特定の形態のものに限定されない。標的物質との関係において高い結合定数を有する物質、例えば、特定の抗原抗体反応に関与する抗原(ネイティブな抗原物質の他に種々の断片を含む)と抗体(ネイティブな抗体物質の他に種々の修飾体や断片を含む)のいずれか一方(即ち他方は標的物質であり得る)は、ここでいう受容体に含まれる典型例である。
また、ここで「捕捉物質」とは、選定した受容体に対して種々の結合機構(例えば水素結合、疎水性結合)によってある程度の特異性(選択性)をもって可逆的な結合を起こすが、その結合力(典型的な指標として結合定数が挙げられる。)は目的とする標的物質と該受容体との間の結合力(結合定数)に及ばないものをいう。例えば、特定の抗原に対する抗体を受容体とした場合、該抗原のエピトープと構造上類似する部位を有する構造類似体(いわゆるアナログ)は、ここでいう捕捉物質に包含される一典型例であり得る。例えば、高い結合定数を有するアビジン−ビオチン複合体に関して、より低い結合定数の複合体をアビジンとの間で形成し得るビオチン類似体(例えば後述するデチオビオチン)は、ここでいう捕捉物質に該当する一典型例である。
また、ここで「付加物質」とは、上記受容体に結合可能な物質であって構造色変化の度合いを高めることができる性状の物質をいう。
また、ここで「構造色の変化」とは、種々の光学的手段によって測定可能な被処理物の微細構造の変化に基づく構造性発色の変化(典型的には構造変化に基づく光の波長変化)であればよく、その変化が直接的に視認し得るかし得ないかは問題とされない。
In this specification, the “receptor” is a term that refers to a substance that can specifically (selectively) bind to a specific target substance to be detected, and is not limited to a specific form. Substances having a high binding constant in relation to the target substance, for example, antigens involved in specific antigen-antibody reactions (including various fragments in addition to native antigen substances) and antibodies (various other than native antibody substances) Any one of the modifications and the fragments (that is, the other may be a target substance) is a typical example included in the receptor referred to herein.
In addition, the “capturing substance” here means reversible binding with a certain degree of specificity (selectivity) by various binding mechanisms (for example, hydrogen bond, hydrophobic bond) to the selected receptor. The binding force (a typical index includes a binding constant) refers to a substance that does not reach the binding force (binding constant) between the target substance of interest and the receptor. For example, when an antibody against a specific antigen is used as a receptor, a structural analog (so-called analog) having a site that is structurally similar to the epitope of the antigen may be a typical example included in the capture substance here. . For example, with respect to an avidin-biotin complex having a high binding constant, a biotin analog that can form a lower binding constant complex with avidin (for example, dethiobiotin described later) corresponds to the capture substance herein. This is a typical example.
Here, the “additional substance” refers to a substance that can bind to the receptor and can increase the degree of structural color change.
In addition, here, “change in structural color” means a change in structural coloration based on a change in the microstructure of an object that can be measured by various optical means (typically a change in the wavelength of light based on a structural change). ), And it does not matter whether the change can be seen directly.

本発明の検出方法で使用されるデバイスは、構造色を測定する基材(デバイス)上に、上述したような内容の捕捉物質、目的の標的物質に対する受容体、及び該受容体に結合した状態の付加物質が配列した表面層を有する。
そして、本方法では、試料に含まれる標的物質との相互作用によってインキュベート中に付加物質結合受容体の基材表面からの遊離が行われる。かかる受容体の遊離により基材表面層の微細構造が変化し、その変化を光学的に構造色変化として捉え、評価する。
本方法では、標的物質が基材表面に付着(結合)することに基づいた構造色の変化を測定する上記公報に記載されるような従来の方法とは異なり、試料中の標的物質の量に応じた構造色の変化の度合いを受容体の遊離によって実現する。このため、標的物質自体の大きさや標的物質の基材への結合形態に影響を受け難い。
さらに、受容体と同時に付加物質が基材上から遊離するため、当該受容体が基材から遊離する前後間における構造色の変化の度合いを比較的大きくすることができる。従って、本構成の検出方法によると、構造色測定によって、高精度且つ簡便に目的とする標的物質を定性的又は定量的に検出することができる。
The device used in the detection method of the present invention is a state in which a capture substance having the above-described contents, a receptor for a target substance of interest, and a state of binding to the receptor are formed on a substrate (device) for measuring a structural color. A surface layer on which the additional substances are arranged.
In this method, the additional substance-bound receptor is released from the substrate surface during the incubation by interaction with the target substance contained in the sample. The fine structure of the substrate surface layer changes due to the liberation of the receptor, and the change is optically regarded as a structural color change and evaluated.
Unlike the conventional method described in the above publication, which measures the change in structural color based on the target substance adhering (binding) to the surface of the substrate, this method is different from the target substance in the sample. The corresponding degree of structural color change is realized by the release of the receptor. For this reason, it is hard to be influenced by the size of the target substance itself and the binding form of the target substance to the base material.
Furthermore, since the additional substance is released from the substrate simultaneously with the receptor, the degree of change in the structural color before and after the receptor is released from the substrate can be made relatively large. Therefore, according to the detection method of this configuration, the target target substance can be detected qualitatively or quantitatively with high accuracy and simplicity by structural color measurement.

好ましくは、前記基材に備えられる受容体として、検出対象の標的物質よりも分子サイズの大きい物質が使用される。この態様の方法によると、小さい分子サイズの標的物質であっても、それよりも大きい受容体及び付加物質が遊離してデバイス表面の構造色を大きく変化させ得ることから、より高感度、高精度に標的物質を検出することができる。
特に好ましくは、前記使用する受容体が鎖状分子構造を有するものであることを特徴とする。鎖状分子構造(棒状構造や螺旋状構造を含む。)を有する受容体であると、基材表面の捕捉物質に捕捉された状態では該受容体の鎖状分子構造が規則的に配列して成る膜構造が形成され得る。そして、標的物質の存在によって受容体が捕捉物質から遊離した状態では、そのような膜構造の変化によって顕著な構造色の変化が実現され得る。このため、本構成の方法によると、より高精度な標的物質検出を簡便な構造色測定によって行うことができる。
Preferably, a substance having a molecular size larger than that of the target substance to be detected is used as the receptor provided on the substrate. According to the method of this aspect, even if the target substance has a small molecular size, larger receptors and additional substances can be liberated and the structural color of the device surface can be greatly changed. The target substance can be detected.
Particularly preferably, the receptor used has a chain molecular structure. In the case of a receptor having a chain molecular structure (including a rod-like structure and a spiral structure), the chain molecular structure of the receptor is regularly arranged in a state where it is captured by a capture substance on the substrate surface. A film structure can be formed. In the state where the receptor is released from the capture substance due to the presence of the target substance, a remarkable structural color change can be realized by such a change in the film structure. For this reason, according to the method of this configuration, more accurate target substance detection can be performed by simple structural color measurement.

また、好ましくは、前記付加物質として前記基材上に配置し得る球状物質が使用される。付加物質が球状であると、当該付加物質が膜状に基材上に配列(整列)した場合でも当該球状物質間の隙間を介して受容体と標的物質とが容易に接触、結合することができる。このため、付加物質の存在によって標的物質の検出が阻害されない。   Preferably, a spherical substance that can be disposed on the substrate is used as the additional substance. When the additional substance is spherical, even if the additional substance is arranged (aligned) on the substrate in the form of a film, the receptor and the target substance can be easily contacted and bonded via the gap between the spherical substances. it can. For this reason, the detection of the target substance is not inhibited by the presence of the additional substance.

好ましくは、前記試料として目的の標的物質が含まれ得る液体試料が使用され、該液体試料が基材表面層に接触した状態で前記インキュベートが行われる。この態様によると、捕捉物質からの受容体及び付加物質の遊離が助長され、容易に構造色変化を生じさせることができる。   Preferably, a liquid sample that can contain a target substance of interest is used as the sample, and the incubation is performed in a state where the liquid sample is in contact with the substrate surface layer. According to this aspect, the release of the receptor and the additional substance from the capture substance is promoted, and the structural color change can be easily caused.

また、好ましくは、前記構造色の変化の度合いは、前記インキュベートの前後で測定した前記基材表面層における反射スペクトルの比較に基づいて決定される。この態様によると、構造色の変化を簡便に測定することができる。   Also preferably, the degree of change in the structural color is determined based on a comparison of reflection spectra in the substrate surface layer measured before and after the incubation. According to this aspect, the change in structural color can be easily measured.

また、本発明は、他の側面として、ここで開示される検出方法を実施するのに好適なシステム(測定装置)及び該システムを構成するのに用いられる器具を提供する。
本発明は、試料中に含まれる特定の標的物質を光学的に検出する構造色評価用デバイスを提供する。
このデバイスは、基材と、前記標的物質と特異的に結合し得る受容体と、前記基材上に固定され且つ前記受容体と結合した状態の捕捉物質であって前記標的物質が存在する所定の条件下にあっては前記受容体が遊離し得る性状の捕捉物質と、前記受容体に結合した付加物質であって構造色変化の度合いを高めるための付加物質とを備える。このデバイスでは、前記基材上に構造色を測定可能なように前記捕捉物質、付加物質及び受容体がそれぞれ配列して成る表面層が形成されていることを特徴とする。
上述のとおり、かかる構成のデバイスによると、ここで開示される検出方法を好適に実施することができる。
Moreover, this invention provides the system (measurement apparatus) suitable for implementing the detection method disclosed here as another aspect, and the instrument used for comprising this system.
The present invention provides a structural color evaluation device that optically detects a specific target substance contained in a sample.
The device includes a substrate, a receptor capable of specifically binding to the target substance, a capture substance fixed on the substrate and bound to the receptor, wherein the target substance is present. Under such conditions, a capturing substance having a property that the receptor can be released and an additional substance that is bound to the receptor and increases the degree of structural color change are provided. This device is characterized in that a surface layer formed by arranging the capture substance, the additional substance, and the receptor is formed on the substrate so that the structural color can be measured.
As described above, according to the device having such a configuration, the detection method disclosed herein can be suitably implemented.

好ましくは前記受容体として検出対象の標的物質よりも分子サイズの大きい物質を備えている。例えば鎖状分子構造を有する受容体を備えている。このような構成のデバイスは、高精度且つ簡便に光学的に標的物質を検出することができる。   Preferably, a substance having a molecular size larger than the target substance to be detected is provided as the receptor. For example, a receptor having a chain molecular structure is provided. The device having such a configuration can optically detect a target substance with high accuracy and simplicity.

また、好ましくは、前記付加物質は前記基材上に配置し得る球状物質である。このような構成のデバイスは、付加物質の存在に拘わらず、当該球状物質間の隙間を介して受容体と標的物質とを容易に接触、結合させることができるため、高感度に標的物質の検出を行うことができる。   Preferably, the additional substance is a spherical substance that can be disposed on the substrate. The device having such a configuration can easily contact and bind the receptor and the target substance through the gap between the spherical substances regardless of the presence of the additional substance, so that the target substance can be detected with high sensitivity. It can be performed.

また、本発明は、試料中に含まれる特定の標的物質を光学的に検出するデバイスを製造するのに用いられるキット(即ち、いくつかの構成要素の組み合わせ品)を提供する。このキットは、基材と、前記標的物質と特異的に結合し得る受容体と、前記受容体に結合した付加物質であって構造色変化の度合いを高めるための付加物質と、前記基材上に固定された状態の捕捉物質であって前記受容体と結合し且つ前記標的物質が存在する所定の条件下においては該結合した受容体が遊離し得る性状の捕捉物質とを備える。また、このキットでは、前記基材上には前記捕捉物質が構造色を測定可能なように配列して成る表面層が形成されており、前記付加物質及び受容体は該表面層が形成された基材とは独立に保存可能な形態で装備されている。
かかる構成のキットによると、ここで開示される検出方法を行う前に上述のデバイスを容易に製造することができる。
The present invention also provides a kit (ie, a combination of several components) used to manufacture a device that optically detects a specific target substance contained in a sample. The kit includes a base material, a receptor that can specifically bind to the target substance, an additional substance that binds to the receptor and increases the degree of structural color change, And a capture substance that binds to the receptor and has a property that the bound receptor can be released under a predetermined condition in which the target substance exists. Further, in this kit, a surface layer is formed on the substrate so that the capturing substances are arranged so that structural color can be measured, and the additional substance and the receptor are formed with the surface layer. Equipped in a form that can be stored independently of the substrate.
According to the kit having such a configuration, the above-described device can be easily manufactured before performing the detection method disclosed herein.

好ましくは前記受容体として検出対象の標的物質よりも分子サイズの大きい物質を備える。特に好ましくは鎖状分子構造を有する受容体を備えている。また、好ましくは、付加物質として前記基材上に配置し得る球状物質を備える。
このような構成のキットは、高精度且つ簡便に光学的に標的物質を検出し得るデバイスを製造し得る。
Preferably, a substance having a larger molecular size than the target substance to be detected is provided as the receptor. Particularly preferably, a receptor having a chain molecular structure is provided. Preferably, a spherical substance that can be disposed on the substrate is provided as an additional substance.
The kit having such a configuration can manufacture a device capable of optically detecting a target substance with high accuracy and simplicity.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している内容以外の技術的事項であって本発明の実施に必要な事項は、従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書及び図面によって開示されている技術内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. It should be noted that technical matters other than the contents particularly mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention can be grasped as design matters for those skilled in the art based on the prior art. The present invention can be carried out based on the technical contents disclosed in the present specification and drawings and the common general technical knowledge in the field.

本発明の検出方法は、構造色の測定によって所定の標的物質(検査対象物質)を検出する方法であればよく、定性的であると定量的であるとを問わない。検出対象の試料は、種々の形態(例えば、液体、蒸気、固体、粉体、ゲル)であり得るが、好ましくは液体試料である。例えば、人又は他の生物、自然界或いは人工物から採取した液体試料(血液その他の体液、樹液、海水、陸水、食品又は化学品に含まれる液体、天然又は人工の油脂類、等)、或いは非液状試料を適当な溶媒に溶解又は分散して調製した液体試料を必要に応じて適宜希釈又は濃縮して利用することができる。例えば、本発明の検出方法は、ヒト又は他の哺乳類の体液中に含まれる有害物質(例えばウイルスや細菌等の微生物を起源とするタンパク質、核酸、毒素)或いは自然界に含まれる有害物質(例えば内分泌攪乱物質即ち環境ホルモンとして疑われる種々の有機塩素化合物や高分子化合物)を簡便な光学的手段によって検出することができる。   The detection method of the present invention only needs to be a method for detecting a predetermined target substance (test target substance) by measuring the structural color, regardless of whether it is qualitative or quantitative. The sample to be detected can be in various forms (eg, liquid, vapor, solid, powder, gel), but is preferably a liquid sample. For example, liquid samples taken from humans or other organisms, nature or man-made products (blood or other body fluids, sap, sea water, land water, liquids in food or chemicals, natural or artificial oils, etc.), or A liquid sample prepared by dissolving or dispersing a non-liquid sample in an appropriate solvent can be appropriately diluted or concentrated as necessary. For example, the detection method of the present invention is applicable to harmful substances contained in human or other mammalian body fluids (for example, proteins, nucleic acids, toxins originating from microorganisms such as viruses and bacteria) or harmful substances contained in nature (for example, endocrine secretion). Disturbing substances, that is, various organic chlorine compounds and polymer compounds suspected as environmental hormones, can be detected by simple optical means.

本発明の検出方法に使用するデバイスは、構造色の変化を測定し得る構成のデバイスであればよく、基材の材質や形状に特に制限はない。限定はしないが、基材表面層における薄膜干渉又は多層膜干渉による構造色の変化を利用する場合には、基材表面層において干渉光を生じさせ易く光反射性のよい基材、例えば表面に酸化シリコン膜を備えたシリコン基板が好適な一例として挙げられる。或いは、基材を透過した光の回折による構造色の変化を利用する場合には、光透過性のよい基材、例えば石英基板が例示される。
基材の表面(測定する構造色を発現させる部位)の形状は構造色の測定に適当であれば特に制限はないが、スペクトル観測の観点からフラットな表面形状が好ましい。従って、ここで開示されるデバイスの好適な一態様は、平板形状の基材(基板)を含むことを特徴とする。
The device used in the detection method of the present invention may be any device that can measure the change in structural color, and the material and shape of the substrate are not particularly limited. Although not limited, when utilizing a structural color change due to thin film interference or multilayer film interference in the substrate surface layer, interference light is easily generated in the substrate surface layer, for example, on a substrate having good light reflectivity, such as a surface. A silicon substrate provided with a silicon oxide film is a suitable example. Or when utilizing the change of the structural color by the diffraction of the light which permeate | transmitted the base material, a base material with good light transmittance, for example, a quartz substrate, is illustrated.
The shape of the surface of the substrate (the site that expresses the structural color to be measured) is not particularly limited as long as it is suitable for the measurement of the structural color, but a flat surface shape is preferable from the viewpoint of spectrum observation. Accordingly, a preferred embodiment of the device disclosed herein is characterized by including a flat substrate (substrate).

構造色は、いずれの原理によるものでもよい。例えば、基材上に形成された薄膜又は多層膜においての当該膜に照射され反射された光の干渉に基づく構造色が典型例として挙げられる。或いは、基材上に規則的に配列された物質群においての波長に依存した方向性のある光の回折に基づく構造色が他の典型例として挙げられる。これら構造色の発生機構や他の構造色の発生機構(例えば光の散乱に基づく構造色)は、技術常識であり、本発明の開示に特に必要がないため、構造色自体についてのこれ以上の詳細な説明を省略する。   The structural color may be based on any principle. For example, a structural color based on interference of light irradiated and reflected on the film in a thin film or a multilayer film formed on a substrate can be given as a typical example. Alternatively, another typical example is a structural color based on diffraction of light having directionality depending on a wavelength in a group of substances regularly arranged on a substrate. These structural color generation mechanisms and other structural color generation mechanisms (for example, structural colors based on light scattering) are technical common sense and are not particularly necessary for the disclosure of the present invention. Detailed description is omitted.

構造色の測定手段は特に限定されない。基材上の構造変化を的確に検知し得る手段が好ましい。ここで開示される方法では、典型的には基材(デバイス)表面層の構造変化、即ち反射する光の干渉及び/又は回折による構造色の変化を測定する。この場合における好適な測定手段の一つは、反射スペクトルの測定である。この種の反射スペクトルは、種々の光源、分光器、光検出器等を備えた反射率測定装置を使用することによって容易に測定することができる。   The structural color measuring means is not particularly limited. Means capable of accurately detecting structural changes on the substrate are preferred. The methods disclosed herein typically measure structural changes in the substrate (device) surface layer, i.e. structural color changes due to interference and / or diffraction of reflected light. One suitable measuring means in this case is measurement of the reflection spectrum. This kind of reflection spectrum can be easily measured by using a reflectance measuring device equipped with various light sources, spectrometers, photodetectors and the like.

構造色を発現させるため、好ましくは、所望する捕捉物質を使用して基材の表面に該捕捉物質が配列した表面層を構成する。例えば、捕捉物質から成る単分子層を形成することが好ましい。この目的には、鎖状分子構造を有する捕捉物質(後述する実施例参照)の採用が好ましい。捕捉物質は、基材表面に種々の結合機構(例えば、疎水性結合、水素結合、共有結合、イオン結合)で結合(固定)させることができる。
例えば、Langmuir−Blodgett法(LB法)に基づいて、比較的長いアルキル(或いはアルケニル又はアルキニル)鎖を有する高分子化合物を基材表面に規則的に配列し、それら鎖間のファンデルワールス力によって高密度及び高配向の単分子層(即ち自己組織化単分子層;self-assembled monolayer)を形成することができる。
In order to express the structural color, preferably, a surface layer in which the capturing material is arranged on the surface of the substrate is formed using a desired capturing material. For example, it is preferable to form a monomolecular layer made of a trapping substance. For this purpose, it is preferable to employ a capture substance having a chain molecular structure (see Examples described later). The capture substance can be bound (fixed) to the substrate surface by various binding mechanisms (for example, a hydrophobic bond, a hydrogen bond, a covalent bond, and an ionic bond).
For example, based on the Langmuir-Blodgett method (LB method), polymer compounds having relatively long alkyl (or alkenyl or alkynyl) chains are regularly arranged on the surface of the substrate, and van der Waals forces between the chains are used. High density and highly oriented monolayers (ie self-assembled monolayers) can be formed.

好ましくはカップリング剤(典型的にはシランカップリング剤)等を使用して捕捉物質を基材表面に化学結合することができる。例えば、シリコン基板の表面に形成された酸化シリコン膜のような、基材の無機酸化物表面に適当な表面処理を施して該表面に反応性基(例えばシラノール基(Si−OH)、水酸基、その他の親水性基)を導入し、例えば一般式:X−R−Si−Z(式中のXは有機材料と結合可能なアミノ基、ビニル基、エポキシ基、メタクリロキシ基等の官能基、Rはアルキル基、Zは各々独立してアルコキシル基又はハロゲン)で表されるような適当なシランカップリング剤(例えば、ビニルトリエトキシシラン(VTES)、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン(GPTES)、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン(MPTES)、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES))の水溶液を用いることによって、有機物である捕捉物質を当該無機酸化物表面上に強固に化学結合させることができる。この場合、反応性基の量が無機酸化物表面に十分に存在すれば、該シランカップリング剤のアルキル鎖によって一方向に規則的に配列する単分子層が形成される。 Preferably, the capture substance can be chemically bonded to the substrate surface using a coupling agent (typically a silane coupling agent) or the like. For example, an appropriate surface treatment is performed on the surface of the inorganic oxide of the base material, such as a silicon oxide film formed on the surface of the silicon substrate, and a reactive group (for example, a silanol group (Si-OH), a hydroxyl group, Other hydrophilic groups), for example, a general formula: X—R—Si—Z 3 (wherein X is a functional group such as an amino group, a vinyl group, an epoxy group, or a methacryloxy group that can bind to an organic material) A suitable silane coupling agent (for example, vinyltriethoxysilane (VTES), 3-glycidoxypropyltriethoxysilane (GPTES), wherein R is an alkyl group, and Z is independently an alkoxyl group or halogen) ), 3-methacryloxypropyltriethoxysilane (MPTES), 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES)) The capture agent is an organic substance can be firmly chemically bonded on the inorganic oxide surface. In this case, if the amount of the reactive group is sufficiently present on the surface of the inorganic oxide, a monomolecular layer regularly arranged in one direction is formed by the alkyl chain of the silane coupling agent.

本発明の検出方法で用いられる受容体は、検出対象である標的物質の内容に応じて適宜選択される。例えば、標的物質が試料中に含まれる抗原物質(例えば種々の毒素や菌体を構成するタンパク質)である場合は、抗体又は抗体の断片(例えばFabフラグメント)であり得る。また、標的物質が試料中に含まれるポリヌクレオチド(例えば種々の病原ウイルスが有するDNA又はRNA)である場合は、該ポリヌクレオチド(二本鎖の場合はいずれか一方のヌクレオチド鎖)の少なくとも一部の塩基配列と相補的な塩基配列を有するポリヌクレオチドであり得る。これらの他、特定のタンパク質を標的物質とする場合、該タンパク質と特異的に結合する(即ち高い結合定数を示す)物質(リガンド)を受容体とすることができる。例えば、種々の酵素とその基質(又は該基質と拮抗するアナログ化合物)の関係、種々のホルモンとそのレセプターの関係、種々の核酸結合性タンパク質とその標的核酸との関係において、いずれかが標的物質となり、いずれかが受容体であり得る。一典型例としてアビジンとビオチンの関係が挙げられる。   The receptor used in the detection method of the present invention is appropriately selected according to the content of the target substance to be detected. For example, when the target substance is an antigenic substance contained in the sample (for example, proteins that constitute various toxins or bacterial cells), it can be an antibody or an antibody fragment (for example, a Fab fragment). In addition, when the target substance is a polynucleotide (for example, DNA or RNA possessed by various pathogenic viruses) contained in the sample, at least a part of the polynucleotide (one nucleotide chain in the case of a double strand) The polynucleotide may have a base sequence complementary to the base sequence. In addition to these, when a specific protein is used as a target substance, a substance (ligand) that specifically binds to the protein (that is, exhibits a high binding constant) can be used as a receptor. For example, any of the relationship between various enzymes and their substrates (or analog compounds that antagonize the substrates), various hormones and their receptors, and various nucleic acid-binding proteins and their target nucleic acids is a target substance. And either can be a receptor. A typical example is the relationship between avidin and biotin.

本発明の検出方法で用いられる捕捉物質は、所定の条件下において、所定の受容体に対して可逆的に結合し得る一方で、該条件下において標的物質が存在する場合には該受容体の該捕捉物質からの遊離が容易に行われる(活発化され得る)物質である。捕捉物質は、標的物質及び受容体の種類や性質に応じて適宜選択すればよく、特に制限はない。
この種の捕捉物質として、典型的には、目的とする標的物質と化学構造が類似する物質(アナログ)であって該物質の受容体との結合定数が標的物質と受容体との結合定数よりも低いものが採用され得る。酵素、ホルモン等のタンパク質を標的物質とし、それに対する補酵素基質、レセプター等を受容体とする場合には、それら標的物質タンパク質よりも結合定数の低い構造のアナログタンパク質を用いるとよい。
例えば、図1に示すように、ビオチン(biotin)1を標的物質とし、アビジン(avidin)2を受容体とする系において、ビオチン1と構造類似の化合物であって該化合物とアビジン2との結合定数がビオチン/アビジンの結合定数よりも低い物質、例えば図示するようなデチオビオチン(dethiobiotin)3は、本発明の実施においての捕捉物質として使用され得る一好適例である。
The capture substance used in the detection method of the present invention can reversibly bind to a predetermined receptor under a predetermined condition, while the target substance exists in the presence of the target substance under the condition. It is a substance that can be easily released (can be activated) from the capture substance. The capture substance may be appropriately selected depending on the types and properties of the target substance and the receptor, and is not particularly limited.
This type of capture substance is typically a substance (analog) having a chemical structure similar to the target substance of interest, and the binding constant of the substance with the receptor is greater than the binding constant of the target substance with the receptor. Can be adopted. When a protein such as an enzyme or a hormone is used as a target substance and a coenzyme substrate or receptor for the target substance is used as a receptor, an analog protein having a structure having a lower binding constant than the target substance protein may be used.
For example, as shown in FIG. 1, in a system using biotin 1 as a target substance and avidin 2 as a receptor, a compound similar in structure to biotin 1 and binding of the compound to avidin 2 A substance having a constant lower than the biotin / avidin binding constant, such as dethiobiotin 3 as shown, is one preferred example that can be used as a capture substance in the practice of the present invention.

あるいは、特定の塩基配列を有する核酸(DNA又はRNA)を標的物質とし、それと相補する塩基配列のポリヌクレオチドを受容体とする系において、塩基配列の受容体に対する相同性が標的物質たる核酸よりも低いポリヌクレオチド(即ち標的物質の核酸よりも受容体に対してハイブリダイズし難いポリヌクレオチド)を捕捉物質として使用し得る。
捕捉物質からの受容体の遊離のされ易さは、インキュベート条件を適宜調節することによって容易に決定することができる。例えば、試料が液体であり、受容体及び捕捉物質がタンパク質、核酸である場合(典型的には、これらの結合がファンデルワールス力や水素結合によるもの)には、塩濃度や処理温度を変化させることによって、捕捉物質からの受容体の遊離の程度(速度)を調整することができる。
Alternatively, in a system in which a nucleic acid (DNA or RNA) having a specific base sequence is a target substance and a polynucleotide having a base sequence complementary thereto is a receptor, the homology of the base sequence to the receptor is higher than that of the target nucleic acid. Low polynucleotides (ie, polynucleotides that are less likely to hybridize to the receptor than the target nucleic acid) can be used as capture agents.
The ease with which the receptor is released from the capture substance can be easily determined by appropriately adjusting the incubation conditions. For example, if the sample is a liquid and the receptor and capture substance are proteins and nucleic acids (typically, these bonds are due to van der Waals forces or hydrogen bonds), the salt concentration and processing temperature will vary. By doing so, the degree (rate) of release of the receptor from the capture substance can be adjusted.

また、本発明の検出方法で用いられる付加物質は、構造色の変化の度合いを大きくする(典型的には波長の変化即ちΔλが増幅される)ために受容体に結合される物質であり、この目的に適う物質であれば特に制限はない。構造色変化の度合いが大きくなる比較的大きいサイズの分子或いは微粒子が好適である。また、標的物質に対して反応性を有さない安定した物質(例えば標的物質及び基材表面と非特異的吸着を起こさない物質)が好適である。特に球状微粒子(又は巨大分子)が上述の理由により好ましい。例えば、種々の高分子物質(ポリスチレン、シリカ、ラテックス等)から成る球状微粒子(好ましくは平均直径0.05μm〜1μm)が特に好ましい。このような形態の付加物質を受容体に結合することによって、従来の構造色変化(即ち基材上への標的物質吸着に基づく構造色変化)を採用する検出方法とは異なり、検出対象とする標的物質の分子(又は粒子)サイズが小さい場合であっても、それに代替して標的物質よりも格段に大きい付加物質結合受容体の遊離による構造色変化によって当該小さいサイズの標的物質の存在を高感度(高精度)に検出することができる。   In addition, the additional substance used in the detection method of the present invention is a substance that binds to the receptor in order to increase the degree of change in structural color (typically, the change in wavelength, that is, Δλ is amplified). If it is a substance suitable for this purpose, there will be no restriction | limiting in particular. Molecules or fine particles having a relatively large size that increase the degree of structural color change are preferred. In addition, a stable substance that is not reactive with the target substance (for example, a substance that does not cause nonspecific adsorption with the target substance and the substrate surface) is preferable. In particular, spherical fine particles (or macromolecules) are preferred for the reasons described above. For example, spherical fine particles (preferably having an average diameter of 0.05 μm to 1 μm) made of various polymer substances (polystyrene, silica, latex, etc.) are particularly preferable. Unlike conventional detection methods that employ a structural color change (that is, a structural color change based on adsorption of a target substance on a substrate) by binding such a form of an additional substance to a receptor, the target is a detection target. Even when the molecule (or particle) size of the target substance is small, the presence of the target substance of the small size is increased by the structural color change due to the release of the additional substance-binding receptor that is much larger than the target substance instead. Sensitivity (high accuracy) can be detected.

ここで開示される検出方法の大まかな手順と機構を図2に示す。本発明の検出方法では、先ず図2の(A)に示すように、構造色評価を行い得る適当な基材(例えば表面に酸化シリコン膜を備えたシリコン基板)10の表面の少なくとも構造色測定に関わる部分に配列した状態で捕捉物質(図では上述のデチオビオチン)3を結合させる。典型的にはシランカップリング剤等を利用して基材10表面に結合したスペーサー(架橋分子)4を介して捕捉物質(デチオビオチン)3を結合(固着)させる。これにより、基材10表面に捕捉物質3から成る(好ましくはスペーサー4によって一方向に配向した)表面層(好ましくは単分子層)が形成される。かかる単分子層は、所定のスペクトル(可視光波長域に反射光強度の最大値又は最小値又はその両者を有するスペクトル)を呈する。   FIG. 2 shows a rough procedure and mechanism of the detection method disclosed here. In the detection method of the present invention, first, as shown in FIG. 2A, at least the structural color measurement of the surface of an appropriate base material (for example, a silicon substrate having a silicon oxide film on the surface) 10 on which structural color evaluation can be performed. A capture substance (in the figure, the above-mentioned dethiobiotin) 3 is bound in a state where it is arranged in a part related to the above. Typically, a capture substance (dethiobiotin) 3 is bonded (fixed) through a spacer (crosslinked molecule) 4 bonded to the surface of the substrate 10 using a silane coupling agent or the like. As a result, a surface layer (preferably a monomolecular layer) made of the capturing substance 3 (preferably oriented in one direction by the spacer 4) is formed on the surface of the base material 10. Such a monomolecular layer exhibits a predetermined spectrum (a spectrum having a maximum value or a minimum value of reflected light intensity in the visible light wavelength region or both).

次いで、基材10に、目的とする標的物質に対する受容体(図では上述のアビジン)2であって適当な付加物質6が予め結合した状態の受容体2を添加し、適当な条件下でインキュベートすることによって基材10上の捕捉物質3から成る層(好ましくは単分子層)に付加物質6結合タイプの受容体2を捕捉させる。ここで、捕捉物質3が単分子層のように規則的に配列している場合は、典型的には、そこに捕捉される付加物質6結合タイプ受容体2についても、構造色評価を行い得るように配列した状態で基材表面に配置され得る。従って、この状態の基材10表面は、所定のスペクトル(可視光波長域に反射光強度の最大値又は最小値又はその両者を有するスペクトル)を呈する。
なお、図示するように、受容体3に対して付加物質6を結合するために行われる方法は特に限定されず、従来周知の方法によって結合することができる。例えば物理的吸着作用によって受容体2に付加物質6を直接結合してもよいが、図示されるようにシランカップリング剤等を利用して付加物質6の表面に結合したスペーサー(架橋分子)5を介して受容体2を共有結合させることが好ましい。
Next, a receptor 2 that is a receptor 2 for the target substance (in the figure, avidin described above) 2 and is bound with an appropriate additional substance 6 in advance is added to the substrate 10 and incubated under appropriate conditions. By doing so, the additional substance 6-binding type receptor 2 is captured by the layer (preferably a monomolecular layer) made of the capture substance 3 on the substrate 10. Here, when the capture substances 3 are regularly arranged like a monolayer, typically, the structural color evaluation can also be performed for the additional substance 6-binding type receptor 2 captured therein. It can arrange | position on the base-material surface in the state arranged so. Accordingly, the surface of the base material 10 in this state exhibits a predetermined spectrum (a spectrum having the maximum value or the minimum value of the reflected light intensity in the visible light wavelength region, or both).
As shown in the drawing, the method performed for binding the additional substance 6 to the receptor 3 is not particularly limited, and the binding can be performed by a conventionally known method. For example, the additional substance 6 may be directly bonded to the receptor 2 by physical adsorption action, but a spacer (crosslinked molecule) 5 bonded to the surface of the additional substance 6 using a silane coupling agent or the like as shown in the figure. It is preferable to covalently bind the receptor 2 via

なお、基材10上には、上記の付加物質6(架橋分子5を含む)、受容体3及び捕捉物質4(架橋分子4を含む)の他、種々の目的で種々の物質を装備することができる。例えば、非特異的吸着等を回避すべく、BSA等の化合物によって基材表面をコーティングしておくことが好ましい。   In addition to the addition substance 6 (including the cross-linking molecule 5), the receptor 3 and the capturing substance 4 (including the cross-linking molecule 4), various substances are provided on the base material 10 for various purposes. Can do. For example, it is preferable to coat the substrate surface with a compound such as BSA in order to avoid non-specific adsorption.

このようにして本発明のデバイス20が製造される。本発明により提供されるキットには、典型的にはこのようなデバイスを検出方法実施前に構築し得るように、上記捕捉物質3結合済みの基材10と、該基材10とは独立して保存可能な形態(例えば、付加物質が結合した受容体が好適な分子構造(形状)を維持し得るように好適な塩を含む溶液状態或いは凍結乾燥された粉末状態)でストックされた受容体2を含む。   In this way, the device 20 of the present invention is manufactured. The kit provided by the present invention typically includes the substrate 10 bound to the capture substance 3 and the substrate 10 so that such a device can be constructed before the detection method is performed. Stocked in a storable form (for example, a solution containing a suitable salt or a lyophilized powder so that the receptor to which the adduct is bound can maintain a suitable molecular structure (shape)) 2 is included.

そして、かかる構成のデバイス20に標的物質(図では上述のビオチン)1を含み得る試料を付与し、図2の(B)に示すように、該試料中の標的物質1の存在に応じて基材10の表面層から付加物質6及び受容体2が遊離し得る適当な条件で該デバイス20と試料をインキュベート(即ち、反応状態を保持)するとよい。かかるインキュベーション(所定時間の処理継続)によって、図示するように、標的物質1との高い結合定数を有する受容体2が標的物質1の存在に応じて基材表面層の捕捉物質3から付加物質6とともに遊離し、典型的には試料中の標的物質1と結合する。これにより、図示されるように、基材10表面の微細構造が大きく変化し、該変化(即ち図2(A)に示す状態から図2(B)に示す状態への変化)は構造色の変化として光学的に検知することができる。
なお、かかる構造色の変化は、従来公知の種々の光学的技法によって検知することができる。例えば、反射スペクトルの測定、吸収スペクトルの測定等は市販の光学機器(分光光度計等)を使用することで容易に実現することができる(後述の実施例参照)。
Then, a sample that may contain the target substance (the above-mentioned biotin in the figure) 1 is applied to the device 20 having such a configuration, and as shown in FIG. The device 20 and the sample may be incubated (ie, kept in a reaction state) under appropriate conditions that allow the additional substance 6 and the receptor 2 to be released from the surface layer of the material 10. By this incubation (continuation of treatment for a predetermined time), as shown in the figure, the receptor 2 having a high binding constant with the target substance 1 is changed from the capture substance 3 to the additional substance 6 on the substrate surface layer in accordance with the presence of the target substance 1. And is typically bound to the target substance 1 in the sample. As a result, as shown in the figure, the fine structure of the surface of the base material 10 is greatly changed, and the change (that is, the change from the state shown in FIG. 2A to the state shown in FIG. 2B) is a structural color. It can be detected optically as a change.
Such structural color change can be detected by various conventionally known optical techniques. For example, measurement of a reflection spectrum, measurement of an absorption spectrum, and the like can be easily realized by using a commercially available optical instrument (such as a spectrophotometer) (see examples described later).

従って、本発明によって提供され得る検出システムは、ここで開示される構造色評価用デバイスを使用するとともに、該デバイスの構造色の変化を光学的に測定し得る種々の装置を包含し得る。例えば、種々の光源、分光器(分光光度計)、該分光器によって得られたデータを解析する解析装置(コンピュータ)を備えることができる。例えば、図3に示すような構成の装置100によってデバイスの構造色の変化を光学的に測定することができる。即ち、本装置100は、大まかにいって、光源102と分光器104と解析装置(PC部)101とを備える。光源102と分光器104は、光ファイバ103,105によってそれぞれ計測部106と光学的に接続される。計測部106には測定容器108が付設され、その容器108内に標的物質を含む所定の試料即ち被処理物(検体)と本発明に係るデバイス110が配置される。そして、所定時間のインキュベート後、光源102より光ファイバ103を介して出力された測定用光をデバイス110表面に投射し、その反射光を光ファイバ105を介して分光器104において受光する。そして、解析装置(PC部)101は、計測された反射光スペクトル等に基づいて標的物質の定性又は定量を行う。なお、このような装置構成自体は、既存の装置と同様であるので、これ以上の詳細な説明は省略する。
また、このような装置100は、構造色評価用デバイス110をインキュベートし得る種々のインキュベーター(例えば恒温器)を備えることができる。これらシステムの構成要素は、標的物質及び/又は試料の性状に応じて好適なものを採用すればよい。
Accordingly, detection systems that can be provided by the present invention can include various devices that use the structural color evaluation device disclosed herein and that can optically measure changes in the structural color of the device. For example, various light sources, a spectroscope (spectrophotometer), and an analysis device (computer) that analyzes data obtained by the spectroscope can be provided. For example, the structural color change of the device can be optically measured by the apparatus 100 configured as shown in FIG. That is, the apparatus 100 generally includes a light source 102, a spectroscope 104, and an analysis apparatus (PC unit) 101. The light source 102 and the spectroscope 104 are optically connected to the measuring unit 106 by optical fibers 103 and 105, respectively. A measuring container 108 is attached to the measuring unit 106, and a predetermined sample containing a target substance, that is, an object to be processed (specimen) and a device 110 according to the present invention are arranged in the container 108. Then, after incubation for a predetermined time, measurement light output from the light source 102 via the optical fiber 103 is projected onto the surface of the device 110, and the reflected light is received by the spectroscope 104 via the optical fiber 105. Then, the analysis device (PC unit) 101 qualifies or quantifies the target substance based on the measured reflected light spectrum or the like. In addition, since such an apparatus structure itself is the same as that of the existing apparatus, the detailed description beyond this is abbreviate | omitted.
Moreover, such an apparatus 100 can include various incubators (for example, thermostats) that can incubate the structural color evaluation device 110. What is necessary is just to employ | adopt a suitable component according to the property of a target substance and / or a sample for the component of these systems.

ここで開示される方法によると、試料中に標的物質が存在することに基づくデバイス(基材表面層)における構造色の変化を簡便な光学的手段によって容易に検知することができる。即ち、ここで開示される検出方法によると、構造色の変化の度合いを調べることによって、試料中に含まれる標的物質を容易に定性的に検出することができる。
また、例えば、予め相互に異なる既知量の標的物質を含むいくつかの標準試料を用いて各標準試料における構造色変化の度合いを調べておき、それらデータより検量線を作成しておくことによって、測定対象の試料中の標的物質を定量的に測定することができる。
According to the method disclosed herein, a change in structural color in a device (base material surface layer) based on the presence of a target substance in a sample can be easily detected by simple optical means. That is, according to the detection method disclosed herein, the target substance contained in the sample can be easily and qualitatively detected by examining the degree of change in the structural color.
In addition, for example, by examining the degree of structural color change in each standard sample using several standard samples containing known amounts of target substances different from each other in advance, by creating a calibration curve from those data, The target substance in the sample to be measured can be quantitatively measured.

また、ここで開示される方法では、受容体の分子構造を大きくすることによって、標的物質の検出感度を向上させることができる。即ち、所定の条件下で遊離される受容体のサイズが大きいほど、当該受容体の遊離前と比べて構造色発現に関与する基材の表面構造の変化が大きくなる。換言すれば、僅かな量の受容体の遊離であっても、構造色の変化(例えば反射スペクトルの変化率)の度合いが大きくなり、そのことを光学的手段によって検知し易くなる。例えば、上述のアビジンのような受容体分子を鎖状分子(例えば長鎖脂肪酸、或いはパラフィン系、オレフィン系及びアセチレン系炭化水素のような脂肪族化合物)で修飾することによって、基材上での規則的な配列を維持しつつ分子サイズの大きい修飾受容体を得ることができる。なお、受容体の修飾方法は、使用する受容体(標的物質との結合に関与するコア部分)の性状に応じて異なるため、特に制限されない。受容体の種類に応じて従来公知の種々の修飾技法を採用すればよい。例えば、従来技法によって、タンパク質受容体を長鎖脂肪酸で修飾(結合)することができる。   In the method disclosed herein, the detection sensitivity of the target substance can be improved by increasing the molecular structure of the receptor. That is, the larger the size of the receptor that is released under a predetermined condition, the greater the change in the surface structure of the base material that is involved in the structural color development as compared to before the release of the receptor. In other words, even if a small amount of the receptor is liberated, the degree of structural color change (for example, the rate of change of the reflection spectrum) increases, and this can be easily detected by optical means. For example, by modifying a receptor molecule such as avidin described above with a chain molecule (eg, a long chain fatty acid or an aliphatic compound such as paraffinic, olefinic and acetylenic hydrocarbons) on the substrate. A modified receptor having a large molecular size can be obtained while maintaining a regular arrangement. The method for modifying the receptor is not particularly limited because it varies depending on the properties of the receptor used (core part involved in binding to the target substance). Various conventionally known modification techniques may be employed depending on the type of receptor. For example, protein receptors can be modified (coupled) with long chain fatty acids by conventional techniques.

以下に説明する実施例によって、本発明を更に詳細に説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not intended to be limited to those shown in the examples.

<構造色プレートの作製>
本実施例では、シリコン及び酸化シリコン表面膜から成る構造色プレートを基材とし、構造色変化に基づくビオチン検出用デバイスを製造した。
即ち、シリコンウェハ(面方位(100)、n−タイプ、厚さ0.5mm、片面研磨、株式会社ニラコ製品)をガラス切りで適当なサイズに切断し、アセトン及び硝酸に24時間浸漬して洗浄した。続いて、電気炉を用いて一定温度(950〜1120℃)で3時間アニールを行うことにより、シリコン表面の酸化層の膜厚を増大させ、表面にシラノール基(反応性水酸基:−OH)を有するプレート30を得た(図4(A))。
次に、1質量%の3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン(GPTES)エタノール溶液中に上記プレートを室温で24時間浸漬した。これにより、図4(B)に示すように、プレート30表面にシランカップリング剤(GPTES)を固定し、プレート表面にエポキシ基を導入した。
次に、0.05質量%のウシ血清アルブミン(BSA)のPBS溶液(pH7.4)中に上記プレートを室温で24時間浸漬した。これにより、図4(C)に示すように、上記エポキシ基とBSAのアミノ基とが反応・結合し、プレート30表面の架橋分子にBSA分子が導入された。また、プレート30表面の空白部分にもBSA分子が固定化(コーティング)された。
<Production of structural color plate>
In this example, a biotin detection device based on a structural color change was manufactured using a structural color plate composed of silicon and a silicon oxide surface film as a base material.
That is, a silicon wafer (plane orientation (100), n-type, thickness 0.5 mm, single-side polished, Niraco Co., Ltd. product) is cut into an appropriate size by glass cutting and immersed in acetone and nitric acid for 24 hours for cleaning. did. Subsequently, by performing annealing for 3 hours at a constant temperature (950 to 1120 ° C.) using an electric furnace, the thickness of the oxide layer on the silicon surface is increased, and silanol groups (reactive hydroxyl groups: —OH) are formed on the surface. A plate 30 was obtained (FIG. 4A).
Next, the plate was immersed in an ethanol solution of 1% by mass of 3-glycidoxypropyltriethoxysilane (GPTES) at room temperature for 24 hours. Thereby, as shown in FIG. 4B, a silane coupling agent (GPTES) was fixed to the surface of the plate 30 and an epoxy group was introduced to the surface of the plate.
Next, the plate was immersed in a PBS solution (pH 7.4) of 0.05% by mass bovine serum albumin (BSA) for 24 hours at room temperature. As a result, as shown in FIG. 4C, the epoxy group and the amino group of BSA reacted and bonded, and BSA molecules were introduced into the cross-linked molecules on the plate 30 surface. In addition, BSA molecules were immobilized (coated) on the blank area on the surface of the plate 30.

<構造色プレートへのデチオビオチンの結合>
次に、プレート30の表面に形成したスペーサー先端のBSAの末端カルボキシル基に、ビオチンのアナログであるデチオビオチンヒドラジド(DSB−H)を結合させた。
即ち、2.9mMのDSB−Hと、5vol%のDMSO(dimethyl sulfoxide)と、6.2mMのEDC(1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide)と、0.1MのMES(4-morpholineethanesulfonic acid)を含む水溶液(pH5.5)中に上記プレートを0℃で1時間、その後室温で50時間浸漬した。これにより、図4(D)に示すように、プレート30表面に、BSAを含む長鎖状のスペーサーを介して本実施例に係る捕捉物質であるDSB−Hが表面に結合したプレート30を得た。
<Binding of dethiobiotin to structural color plate>
Next, dethiobiotin hydrazide (DSB-H), which is an analog of biotin, was bound to the terminal carboxyl group of BSA at the tip of the spacer formed on the surface of the plate 30.
That is, 2.9 mM DSB-H, 5 vol% DMSO (dimethyl sulfoxide), 6.2 mM EDC (1- (3-dimethylaminopropyl) -3-ethylcarbodiimide), and 0.1 M MES (4-morpholineethanesulfonic). The plate was immersed in an aqueous solution (pH 5.5) containing acid) at 0 ° C. for 1 hour and then at room temperature for 50 hours. As a result, as shown in FIG. 4D, a plate 30 is obtained in which DSB-H, which is a capture substance according to the present example, is bound to the surface of the plate 30 via a long-chain spacer containing BSA. It was.

<構造色プレート表面のDSB−Hへのアビジンの結合>
上記のようにして得られたプレート(構造色評価用基材)30の表面に、本実施例に係る受容体であるアビジンを結合させた。即ち、1×10−5Mのアビジンを含むリン酸バッファー(pH=7.4)を調製した。このバッファーにプレート30を室温で24時間浸漬した。その後、プレート30をバッファーから引き上げ、超純水で洗浄した。これにより、図5(A)に示すように、プレート30表面のDSB−H(符号33)にアビジン32が結合したプレート30を得た。
<Binding of avidin to DSB-H on the surface of the structural color plate>
Avidin, which is a receptor according to this example, was bonded to the surface of the plate (base material for structural color evaluation) 30 obtained as described above. That is, a phosphate buffer (pH = 7.4) containing 1 × 10 −5 M avidin was prepared. The plate 30 was immersed in this buffer at room temperature for 24 hours. Thereafter, the plate 30 was lifted from the buffer and washed with ultrapure water. As a result, as shown in FIG. 5A, a plate 30 was obtained in which avidin 32 was bound to DSB-H (reference numeral 33) on the surface of the plate 30.

<構造色プレート表面のアビジンへの付加物質の結合>
次に、上記のようにして得られたプレート(構造色評価用基材)30の表面に、本実施例に係る付加物質であるポリスチレン(PS)微粒子(平均粒径100nm、屈折率1.59:Duke Scientific Corporation製品)を結合させた。
即ち、1.3mg/mLのPS微粒子を含むpH7.4のPBS−M溶液(1mg/mLの非イオン性界面活性剤(n-Octanoyl-N-methylglucamide:商品名MEGA−8)を含む)中にプレート30を室温で1時間浸漬した。その後、プレート30をバッファーから引き上げ、超純水で洗浄した。これにより、図5(B)に示すように、プレート30表面のアビジン32に結合したPS微粒子36が断面からみて規則的に配列したプレート30を得た。得られたプレート30の表面層を原子間力顕微鏡(AFM)で観察した。結果(AFM画像)を図6に示す。この画像からも明らかなように、得られたプレート(構造色評価用デバイス)の表面には、PS微粒子が密に配列していた。
<Binding of additional substances to avidin on the surface of the structural color plate>
Next, on the surface of the plate (structural color evaluation base material) 30 obtained as described above, polystyrene (PS) fine particles (average particle diameter of 100 nm, refractive index of 1.59) as an additional substance according to this example. : Duke Scientific Corporation product).
That is, in a PBS-M solution (containing 1 mg / mL nonionic surfactant (n-Octanoyl-N-methylglucamide: trade name MEGA-8)) containing 1.3 mg / mL PS fine particles. The plate 30 was immersed for 1 hour at room temperature. Thereafter, the plate 30 was lifted from the buffer and washed with ultrapure water. As a result, as shown in FIG. 5B, a plate 30 was obtained in which the PS fine particles 36 bonded to the avidin 32 on the surface of the plate 30 were regularly arranged as viewed from the cross section. The surface layer of the obtained plate 30 was observed with an atomic force microscope (AFM). The result (AFM image) is shown in FIG. As is clear from this image, PS fine particles were densely arranged on the surface of the obtained plate (device for structural color evaluation).

<ビオチン添加によるアビジンの遊離>
標的物質として4.1×10−3Mのビオチン(東京化成工業(株)製品)を含むリン酸バッファー(pH=7.4)を調製した。このバッファーに上記得られたプレート30を室温で20時間浸漬することによりインキュベートした。その後、プレート30をバッファーから引き上げ、超純水で洗浄した。なお、アビジンの変性を防ぐため、この作業はプレートを常に乾燥させることなく行った。
<Avidin release by adding biotin>
A phosphate buffer (pH = 7.4) containing 4.1 × 10 −3 M biotin (product of Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as a target substance was prepared. The plate 30 obtained above was immersed in this buffer at room temperature for 20 hours for incubation. Thereafter, the plate 30 was lifted from the buffer and washed with ultrapure water. In order to prevent denaturation of avidin, this operation was performed without always drying the plate.

<反射スペクトルの測定>
市販の紫外可視分光光度計(日本分光(株)製品、型式:V−550)と絶対反射率測定装置(日本分光(株)製品、型式:ARS−474)とを用いた可視光反射スペクトル測定によって、本実施例に係るデバイスの性能を評価した。比較対照としてビオチン含有バッファーに浸漬する前のプレートについても同様に反射スペクトルを測定した。具体的には、プレート(デバイス)を絶対反射率測定用ホルダに入射角10°で固定し、室温で測定した。この測定で得られたスペクトルから未処理のシリコンのスペクトルを除算することによって、構造色のみに起因するスペクトルを得た。
図7は、その結果を示すスペクトル・ダイアグラムである。横軸は波長(wavelength:nm)であり、縦軸は反射率(reflectivity:%)である。
かかるスペクトル図から明らかなように、ビオチン含有バッファーに浸漬する前(without
biotinとしてプロットされた曲線参照)と比較してビオチン含有バッファーに浸漬した後(with biotinとしてプロットされた曲線参照)では、受容体であるPS微粒子付きアビジンが遊離してプレート表面層の構造が変化し、該変化を構造色の変化(典型的には光干渉の変化に基づく。)として検知することができた。即ち、可視光反射スペクトルの波長シフト(色変化)が確認された。具体的には、ビオチン含有試料とのインキュベートによって、おおよそ−40nmの波長シフト(Δλ)が確認された。このことを裏付けるAFM画像を図8に示す。この画像から明らかなように、ビオチン含有バッファーに浸漬した後のプレート表面では多数のPS微粒子が遊離していることが認められた。また、図9に示すように、この色変化は肉眼でも確認されるレベルである。
<Measurement of reflection spectrum>
Visible light reflection spectrum measurement using a commercially available UV-visible spectrophotometer (JASCO Corporation product, model: V-550) and an absolute reflectance measuring device (JASCO Corporation product, model: ARS-474) Thus, the performance of the device according to this example was evaluated. As a comparative control, the reflection spectrum was measured in the same manner for the plate before being immersed in the biotin-containing buffer. Specifically, the plate (device) was fixed to an absolute reflectance measurement holder at an incident angle of 10 ° and measured at room temperature. By dividing the spectrum of the untreated silicon from the spectrum obtained by this measurement, a spectrum caused only by the structural color was obtained.
FIG. 7 is a spectrum diagram showing the result. The horizontal axis represents wavelength (wavelength: nm), and the vertical axis represents reflectivity (reflectivity:%).
As is apparent from the spectrum diagram, before immersion in the biotin-containing buffer (without
After immersion in a biotin-containing buffer (see curve plotted as biotin) compared to the biotin plotted curve), the receptor avidin with PS microparticles is released and the structure of the plate surface layer changes. The change could be detected as a change in structural color (typically based on a change in optical interference). That is, a wavelength shift (color change) in the visible light reflection spectrum was confirmed. Specifically, a wavelength shift (Δλ) of approximately −40 nm was confirmed by incubation with a biotin-containing sample. An AFM image that supports this is shown in FIG. As is clear from this image, it was confirmed that a large number of PS fine particles were released on the plate surface after being immersed in the biotin-containing buffer. Further, as shown in FIG. 9, this color change is at a level that can be confirmed with the naked eye.

次に、リン酸バッファー(pH=7.4)中に含まれるビオチン濃度を、0M、2.0×10−4M、4.1×10−4M、2.0×10−3M及び4.1×10−3Mと変更しつつ同様の処理を行って可視光反射スペクトル測定を行った。結果を図10に示す。横軸はビオチン濃度(M)であり、縦軸は最小波長シフト(Δλmin/nm)である。この図にプロットされた各ビオチン濃度に対する波長シフト(色変化)から明らかなように、本実施例に係るデバイスでは、ビオチン(標的物質)の濃度が2.0×10−4Mのように低い場合でも、大きな値の波長シフト(−15〜−20)が認められた。 Next, the biotin concentration contained in the phosphate buffer (pH = 7.4) was changed to 0M, 2.0 × 10 −4 M, 4.1 × 10 −4 M, 2.0 × 10 −3 M and The visible light reflection spectrum measurement was performed by performing the same process while changing to 4.1 × 10 −3 M. The results are shown in FIG. The horizontal axis is the biotin concentration (M), and the vertical axis is the minimum wavelength shift (Δλmin / nm). As is clear from the wavelength shift (color change) with respect to each biotin concentration plotted in this figure, in the device according to this example, the concentration of biotin (target substance) is as low as 2.0 × 10 −4 M. Even in this case, a large value of wavelength shift (-15 to -20) was observed.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

本発明の検出方法の測定原理を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the measurement principle of the detection method of this invention. 本発明の検出方法に用いる構造色評価用デバイスの微視的状態を模式的に示す説明図であり、(A)は基材表面に捕捉物質、受容体及び付加物質が配置された状態、(B)は標的物質の存在によって受容体及び付加物質が捕捉物質から遊離した状態を示している。It is explanatory drawing which shows typically the microscopic state of the device for structural color evaluation used for the detection method of this invention, (A) is the state by which the capture | acquisition substance, the receptor, and the additional substance were arrange | positioned on the base-material surface, ( B) shows a state in which the receptor and the additional substance are released from the capture substance due to the presence of the target substance. 標的物質の光学的検出装置の好適な一実施形態を模式的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing a preferred embodiment of an optical detection apparatus for a target substance. 一実施例に係る構造色評価用デバイスの製造手順を模式的に説明するフロー図であり、(A)は基材表面にシラノール基を導入した状態を示し、(B)はシランカップリング剤によって架橋分子(スペーサー)を基材表面に固定化した状態を示し、(C)は当該架橋分子の先端にBSA分子を導入した状態を示し、(D)は当該BSA分子表面のカルボキシル基を利用してデチオビオチンヒドラジドを結合(固定)した状態を示している。It is a flowchart which illustrates typically the manufacture procedure of the device for structural color evaluation which concerns on one Example, (A) shows the state which introduce | transduced the silanol group into the base-material surface, (B) is a silane coupling agent. The cross-linked molecule (spacer) is shown immobilized on the surface of the substrate, (C) shows the state where the BSA molecule is introduced at the tip of the cross-linked molecule, and (D) uses the carboxyl group on the surface of the BSA molecule. This shows a state in which dethiobiotin hydrazide is bound (fixed). 図4に続く構造色評価用デバイスの製造手順を模式的に説明するフロー図であり、(A)は基材に固定したデチオビオチンヒドラジドにアビジンを結合した状態を示し、(B)は当該アビジンに付加物質である球状ポリスチレン微粒子を結合した状態を示している。FIG. 5 is a flowchart schematically illustrating the manufacturing procedure of the structural color evaluation device following FIG. 4, wherein (A) shows a state in which avidin is bound to dethiobiotin hydrazide immobilized on a base material, and (B) shows the relevant step. It shows a state where spherical polystyrene fine particles as an additional substance are bound to avidin. 一実施例において製造された構造色評価用デバイスの表面の原子間力顕微鏡(AFM)観察で得られた画像(AFM像)である。It is the image (AFM image) obtained by atomic force microscope (AFM) observation of the surface of the device for structural color evaluation manufactured in one Example. 一実施例において得られた検出結果を示す反射スペクトルのダイアグラムであり、横軸は波長(nm)、縦軸は反射率(%)を示す。It is a diagram of the reflection spectrum which shows the detection result obtained in one Example, a horizontal axis shows a wavelength (nm) and a vertical axis | shaft shows a reflectance (%). 一実施例において使用したビオチン溶液浸漬後のデバイスの表面の原子間力顕微鏡(AFM)観察で得られた画像(AFM像)である。It is the image (AFM image) obtained by atomic force microscope (AFM) observation of the surface of the device after immersion in the biotin solution used in one Example. 一実施例において視認されたデバイス(基材)表面の色変化を示すカラー写真である。It is a color photograph which shows the color change of the device (base material) surface visually recognized in one Example. 一実施例において製造された構造色評価用デバイスを使用したときのビオチン濃度と波長シフトとの関係を示すダイアグラムであり、横軸はビオチン濃度(M)、縦軸は最小波長シフト(Δλmin/nm)を示す。It is a diagram which shows the relationship between a biotin density | concentration and wavelength shift when using the device for structural color evaluation manufactured in one Example, a horizontal axis is biotin density | concentration (M), and a vertical axis | shaft is minimum wavelength shift ((DELTA) lambdamin / nm). ).

符号の説明Explanation of symbols

1 標的物質(ビオチン)
2,32 受容体(アビジン)
3,33 捕捉物質(デチオビオチンアナログ)
4,5 スペーサー(架橋分子)
6 付加物質
36 付加物質(ポリスチレン微粒子)
10,30 基材
20,110 構造色評価用デバイス
100 光学的検出装置
1 Target substance (biotin)
2,32 receptor (avidin)
3,33 capture substance (dethiobiotin analog)
4,5 Spacer (crosslinking molecule)
6 Additional substances 36 Additional substances (polystyrene fine particles)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,30 Base material 20,110 Structural color evaluation device 100 Optical detection apparatus

Claims (9)

試料中に含まれる特定の標的物質を検出する方法であって:
基材と、
前記標的物質と特異的に結合し得る受容体と、
前記基材上に固定され且つ前記受容体と結合した状態の捕捉物質であって前記標的物質が存在する所定の条件下にあっては前記受容体が遊離し得る性状の捕捉物質と、
前記受容体に結合した付加物質であって構造色変化の度合いを大きくするための付加物質とを備え、
前記基材上には、構造色を測定可能なように前記捕捉物質、受容体及び付加物質がそれぞれ配列して成る表面層が形成されていることを特徴とする構造色評価用デバイスを用意すること;
前記デバイスに試料を付与するとともに、該試料中の標的物質の存在に応じて前記表面層から前記付加物質及び受容体が遊離し得る条件で該デバイスと試料をインキュベートすること;および
前記インキュベートした後の前記基材の表面層について、前記付加物質及び受容体の遊離に基づく構造色変化の度合いを調べること;
を包含する、標的物質検出方法。
A method for detecting a specific target substance contained in a sample comprising:
A substrate;
A receptor capable of specifically binding to the target substance;
A capturing substance fixed on the substrate and bound to the receptor, and having a property that the receptor can be released under a predetermined condition in which the target substance exists;
An additional substance bound to the receptor and for increasing the degree of structural color change,
A structural color evaluation device is provided, wherein a surface layer is formed on the substrate so that the capturing substance, the receptor and the additional substance are arranged so that the structural color can be measured. thing;
Applying a sample to the device and incubating the device and the sample under conditions that allow the additional substance and receptor to be released from the surface layer in response to the presence of a target substance in the sample; and after the incubation Examining the degree of structural color change based on the liberation of the additional substance and the receptor on the surface layer of the base material;
A method for detecting a target substance.
前記受容体として、検出対象の標的物質よりも分子サイズの大きい物質が使用される、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein a substance having a molecular size larger than a target substance to be detected is used as the receptor. 前記付加物質として前記基材上に配置し得る球状物質が使用される、請求項1又は2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein a spherical substance that can be disposed on the substrate is used as the additional substance. 前記試料として液体試料が使用され、該液体試料が前記基材表面層に接触した状態で前記インキュベートが行われる、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein a liquid sample is used as the sample, and the incubation is performed in a state where the liquid sample is in contact with the substrate surface layer. 前記構造色の変化の度合いは、前記インキュベートの前後で測定した前記基材表面層における反射スペクトルの比較に基づいて決定される、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the degree of change in the structural color is determined based on a comparison of reflection spectra in the substrate surface layer measured before and after the incubation. 試料中に含まれる特定の標的物質を光学的に検出するデバイスであって、
基材と、
前記標的物質と特異的に結合し得る受容体と、
前記基材上に固定され且つ前記受容体と結合した状態の捕捉物質であって前記標的物質が存在する所定の条件下にあっては前記受容体が遊離し得る性状の捕捉物質と、
前記受容体に結合した付加物質であって構造色変化の度合いを高めるための付加物質とを備え、
前記基材上には、構造色を測定可能なように前記捕捉物質、付加物質及び受容体がそれぞれ配列して成る表面層が形成されていることを特徴とする、構造色評価用デバイス。
A device for optically detecting a specific target substance contained in a sample,
A substrate;
A receptor capable of specifically binding to the target substance;
A capturing substance fixed on the substrate and bound to the receptor, and having a property that the receptor can be released under a predetermined condition in which the target substance exists;
An additional substance bound to the receptor and for increasing the degree of structural color change,
A structural color evaluation device, wherein a surface layer is formed on the substrate so that the capturing substance, the additional substance, and the receptor are arranged so that the structural color can be measured.
前記受容体として検出対象の標的物質よりも分子サイズの大きい物質を備える、請求項6に記載のデバイス。   The device according to claim 6, comprising a substance having a molecular size larger than a target substance to be detected as the receptor. 前記付加物質は、前記基材上に配置し得る球状物質である、請求項6又は7に記載のデバイス。   The device according to claim 6 or 7, wherein the additional substance is a spherical substance that can be disposed on the substrate. 試料中に含まれる特定の標的物質を光学的に検出するデバイスを製造するのに用いられるキットであって、
基材と、
前記標的物質と特異的に結合し得る受容体と、
前記受容体に結合した付加物質であって構造色変化の度合いを高めるための付加物質と、
前記基材上に固定された状態の捕捉物質であって前記受容体と結合し且つ前記標的物質が存在する所定の条件下においては該結合した受容体が遊離し得る性状の捕捉物質と、
を備え、
ここで前記基材上には前記捕捉物質が構造色を測定可能なように配列して成る表面層が形成されており、前記付加物質及び受容体は該表面層が形成された基材とは独立に保存可能な形態で装備されている、キット。
A kit used to manufacture a device for optically detecting a specific target substance contained in a sample,
A substrate;
A receptor capable of specifically binding to the target substance;
An additional substance bound to the receptor for increasing the degree of structural color change;
A capturing substance fixed on the substrate, which binds to the receptor and has a property that allows the bound receptor to be released under predetermined conditions in which the target substance exists;
With
Here, a surface layer is formed on the base material by arranging the capture substances so that the structural color can be measured, and the additional substance and the receptor are the base material on which the surface layer is formed. A kit equipped in an independently storable form.
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