JP2007212236A - Film formation method and measuring chip - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生理活性物質を固定可能な固定化膜を有する測定チップ、及び、この測定チップの固定化膜を製膜する製膜方法に関する。 The present invention relates to a measuring chip having an immobilizing film capable of immobilizing a physiologically active substance, and a film forming method for forming the immobilizing film of the measuring chip.
現在、臨床検査等で免疫反応など分子間相互作用を利用した測定が数多く行われているが、従来法では煩雑な操作や標識物質を必要とするため、標識物質を必要とすることなく、測定物質の結合量変化を高感度に検出することのできるいくつかの技術が使用されている。例えば、表面プラズモン共鳴(SPR)測定技術、水晶発振子マイクロバランス(QCM)測定技術、金のコロイド粒子から超微粒子までの機能化表面を使用した測定技術である。SPR測定技術はチップの金属膜に接する有機機能膜近傍の屈折率変化を反射光波長のピークシフト又は一定波長における反射光量の変化を測定して求めることにより、表面近傍に起こる吸着及び脱着を検知する方法である。QCM測定技術は水晶発振子の金電極(デバイス)上の物質の吸脱着による発振子の振動数変化から、ngレベルで吸脱着質量を検出できる技術である。また、金の超微粒子(nmレベル)表面を機能化させて、その上に生理活性物質を固定して、生理活性物質間の特異認識反応を行わせることによって、金微粒子の沈降、配列から生体関連物質の検出ができる。 Currently, many measurements using intermolecular interactions such as immune reactions are performed in clinical examinations, etc., but conventional methods require complicated operations and labeling substances, so measurement without the need for labeling substances Several techniques that can detect a change in the amount of a substance bound with high sensitivity are used. For example, surface plasmon resonance (SPR) measurement technology, quartz crystal microbalance (QCM) measurement technology, and measurement technology using functionalized surfaces from gold colloidal particles to ultrafine particles. SPR measurement technology detects adsorption and desorption near the surface by measuring the refractive index change in the vicinity of the organic functional film in contact with the metal film of the chip by measuring the peak shift of the reflected light wavelength or the change in the amount of reflected light at a fixed wavelength. It is a method to do. The QCM measurement technique is a technique capable of detecting the adsorption / desorption mass at the ng level from the change in the frequency of the oscillator due to the adsorption / desorption of a substance on the gold electrode (device) of the crystal oscillator. In addition, by functionalizing the surface of gold ultrafine particles (nm level), immobilizing a physiologically active substance on the surface, and performing a specific recognition reaction between the physiologically active substances, it is possible to obtain a living body from the sedimentation and arrangement of gold fine particles. Related substances can be detected.
上記した技術においては、いずれの場合も、生理活性物質を固定化する表面が重要である。以下、当技術分野で最も使われている表面プラズモン共鳴(SPR)を例として、説明する。 In any of the above techniques, the surface on which the physiologically active substance is immobilized is important. Hereinafter, the surface plasmon resonance (SPR) most used in this technical field will be described as an example.
一般に使用される測定チップは、透明基板(例えば、ガラス)、透明基板に蒸着された金属膜、及びその上に生理活性物質を固定化できる官能基を有する薄膜(固定化膜)を備え、その官能基を介して、金属表面に生理活性物質を固定化する。そして、固定化された生理活性物質へ検体物質を供給し、金属膜へ光を照射し、この光の全反射減衰を利用することにより、生理活性物質と検体物質との間の特異的な結合反応を測定して、生体分子間の相互作用を分析する。 A commonly used measurement chip includes a transparent substrate (for example, glass), a metal film deposited on the transparent substrate, and a thin film (an immobilized film) having a functional group capable of immobilizing a physiologically active substance thereon. A physiologically active substance is immobilized on the metal surface via a functional group. Then, by supplying the specimen substance to the immobilized physiologically active substance, irradiating the metal film with light, and utilizing the attenuated total reflection of this light, specific binding between the physiologically active substance and the specimen substance is performed. The reaction is measured to analyze the interaction between biomolecules.
ところで、生理活性物質を固定化できる固定化膜を有する測定チップとして、金属と結合する官能基、鎖長の原子数が10を超えるリンカー、及び生理活性物質と結合できる官能基を有する化合物を用いたものが報告されている(特許文献1を参照)。また、金属膜と、該金属膜の上に形成されたプラズマ重合膜からなる測定チップが報告されている(特許文献2を参照)。さらに、リンカーを介して、金属表面に親水性のハイドロゲルを固定化することで、物理吸着を抑制する方法も使用されている(特許文献1、特許文献3及び特許文献4を参照)。
By the way, as a measurement chip having an immobilized film capable of immobilizing a physiologically active substance, a functional group capable of binding to a metal, a linker having a chain length of more than 10 atoms, and a compound having a functional group capable of binding to a physiologically active substance are used. Have been reported (see Patent Document 1). In addition, a measurement chip comprising a metal film and a plasma polymerization film formed on the metal film has been reported (see Patent Document 2). Furthermore, a method of suppressing physical adsorption by immobilizing a hydrophilic hydrogel on the metal surface via a linker is also used (see Patent Document 1,
これらの固定化膜は、生理活性物質と検体物質との間の反応を精度よく測定するために、所望の膜厚で形成されることが好ましい。そこで、固定化膜の状態をモニターすることが考えられる。例えば、固定化膜の状態をモニターする方法としては、エリプソメトリの原理で計測できるが、膜厚が物理量として直接測定されないため、非線形演算が必要で測定誤差を生じるといった問題があった(特許文献5、6、7参照)。
本発明は上記した従来技術の問題を解消することを解決すべき課題とした。即ち、本発明は、精度よく生理活性物質と検体物質との反応を測定可能な測定チップ、及び、この測定チップの固定化膜を製膜する製膜方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, an object of the present invention is to provide a measurement chip capable of accurately measuring a reaction between a physiologically active substance and a sample substance, and a film forming method for forming an immobilized film of the measurement chip.
上記課題を解決するために、本発明の製膜方法は、平坦面に形成された薄膜上に生理活性物質を固定可能な固定化膜を製膜する製膜方法であって、前記薄膜上での製膜状態をモニターしつつ前記薄膜上に前記固定化膜を製膜するための第1製膜物質を供給し、前記モニターで前記薄膜上での製膜状態が所望の製膜状態と判断された後に、前記第1成膜物質を前記固定化膜を製膜するための第2製膜物質と置換し、多段階で前記固定化膜を製膜するものである。 In order to solve the above problems, a film forming method of the present invention is a film forming method for forming an immobilized film capable of immobilizing a physiologically active substance on a thin film formed on a flat surface. The first film forming material for forming the immobilized film on the thin film is supplied while monitoring the film forming state of the film, and the film forming state on the thin film is determined as the desired film forming state by the monitor. Then, the first film-forming material is replaced with a second film-forming material for forming the immobilization film, and the immobilization film is formed in multiple stages.
上記製膜方法では、製膜状態をモニターし、第1製膜物質を供給して所望の製膜状態が得られた後に第2製膜物質を供給する。したがって、第1製膜物質による製膜が不十分な状態で次工程が行われることが防止でき、精度よく多段階で固定化膜を製膜することができる。 In the film forming method, the film forming state is monitored, and after the first film forming material is supplied and the desired film forming state is obtained, the second film forming material is supplied. Accordingly, it is possible to prevent the next process from being performed in a state where the film formation by the first film forming material is insufficient, and it is possible to form the immobilization film in multiple stages with high accuracy.
なお、本発明の製膜方法は、請求項2に記載のように、前記製膜状態のモニターが、非電気化学的な方法で行われること、が好ましい。 In the film forming method of the present invention, as described in claim 2, it is preferable that the film forming state is monitored by a non-electrochemical method.
非電気化学的な方法を用いることにより、モニターにより固定化膜の製膜が阻害されることを抑制することができる。 By using a non-electrochemical method, it is possible to suppress the formation of the immobilization film from being inhibited by the monitor.
また、本発明の製膜方法は、請求項3に記載のように、前記平坦面は透明部材の表面に構成され、前記製膜状態のモニターは、前記透明部材側から前記薄膜へ光を照射して、この光の全反射減衰を利用することにより行われること、を特徴とすることができる。
In the film forming method of the present invention, as described in
このように、光の全反射減衰を利用することにより、固定化膜の製膜をモニターすることができる。 Thus, the film formation of the immobilization film can be monitored by utilizing the total reflection attenuation of light.
また、本発明の製膜方法は、請求項4に記載のように、前記光は、前記生理活性物質が固定されると測定部と異なる位置に照射されることが好ましい。 In the film forming method of the present invention, as described in claim 4, it is preferable that the light is irradiated to a position different from the measurement unit when the physiologically active substance is fixed.
製膜される固定化膜によっては、光の照射により影響を受けるものもあることから、モニター用に光を照射する位置は、測定部として使用する位置とは異なることが好ましい。 Since some immobilization films to be formed are affected by light irradiation, the position where light is irradiated for monitoring is preferably different from the position used as the measurement unit.
また、本発明の製膜方法は、請求項5に記載のように、前記光の照射される面積は、前記固定化膜の全面積の10%以下であることが好ましい。 In the film forming method of the present invention, as described in claim 5, the area irradiated with the light is preferably 10% or less of the total area of the fixed film.
請求項6に記載の測定チップは、透明部材の平坦面に形成された薄膜と、上面にモニター部を有し、このモニター部への光の照射によりモニターされつつ前記薄膜上に形成され、生理活性物質を固定可能な固定化膜と、前記固定化膜上の前記モニター部と異なる位置に構成され生理活性物質が固定される測定部と、を含んで構成されている。 The measuring chip according to claim 6 has a thin film formed on a flat surface of a transparent member and a monitor unit on the upper surface, and is formed on the thin film while being monitored by light irradiation to the monitor unit. An immobilization membrane capable of immobilizing an active substance, and a measurement unit configured to be fixed at a position different from the monitor unit on the immobilization film and to which a physiologically active substance is immobilized are configured.
ここで、薄膜は、白金、金、銀などにより構成することができる。上記構成によれば、モニター用に光の照射されるモニター部と、生理活性物質が固定されて測定が行われる測定部とが、異なる位置に配置されている。したがって、モニター用の光の照射による測定部への影響はなく、精度よく生理活性物質と検体物質との反応を測定することができる。 Here, the thin film can be made of platinum, gold, silver or the like. According to the above configuration, the monitor unit irradiated with light for monitoring and the measurement unit where the physiologically active substance is fixed and the measurement is performed are arranged at different positions. Therefore, there is no influence on the measurement part due to the irradiation of the monitoring light, and the reaction between the physiologically active substance and the sample substance can be measured with high accuracy.
なお、前記モニター部は、請求項7に記載のように、前記固定化膜の全面積の10%以下であることが好ましい。 In addition, as for the said monitor part, it is preferable that it is 10% or less of the total area of the said fixed film | membrane as described in Claim 7.
本発明は上記構成としたので、精度よく生理活性物質と検体物質との反応を測定可能な測定チップ、及び、この測定チップの固定化膜を製膜する製膜方法を提供することができる。 Since the present invention has the above-described configuration, it is possible to provide a measurement chip capable of measuring the reaction between a physiologically active substance and a sample substance with high accuracy, and a film forming method for forming an immobilization film on the measurement chip.
以下、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
本実施形態の測定チップ10は、生理活性物質LGを固定して、検体物質との間の相互作用を測定するためのものである。生理活性物質LGは、図1に示すように、測定チップ10の表面に構成されている。以下、生理活性物質LGが固定されるこの位置を「測定部E」という。
The
本実施形態の測定チップ10は、図1に示すように、誘電体ブロック12、薄膜14、固定化膜16を備えている。誘電体ブロック12は、光ビームに対して透明な透明樹脂等で構成されており、断面が台形の棒状とされている。誘電体ブロック12の互いに平行な2面の内の広い側上面に、薄膜14が形成され、薄膜14上に固定化膜16が形成されている。測定チップ10の固定化膜16側表面には、モニター部18が構成されている。モニター部18は、固定化膜16を製膜する際に、製膜状態をモニターするために光が照射される部分である。モニター部18は、測定部Eと異なる位置に構成されている。測定部Eは、生理活性物質LGの固定される領域であり、測定部E上には、生理活性物質LGへ試料を供給するための流路が構成される。
As shown in FIG. 1, the
測定チップ10の薄膜14の形成は常法によって行えばよく、例えば、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法、メッキ法等によって行うことができる。材料は金属または金属酸化物、半導体、有機物から選ばれる。好ましくは、金属または金属酸化物でさらに好ましくは、金、銀、銅、白金又はアルミニウムからなる群より選ばれる自由電子金属からなるものである。例えば、表面プラズモン共鳴バイオセンサー用を考えた場合、表面プラズモン共鳴が生じ得るようなものであれば特に限定されない。好ましくは金、銀、銅、アルミニウム、白金等の自由電子金属が挙げられ、特に金が好ましい。それらの金属は単独又は組み合わせて使用することができる。また、上記誘電体ブロック12への付着性を考慮して、誘電体ブロック12と金属からなる層との間にクロム等からなる介在層を設けてもよい。
The
薄膜14の膜厚は任意であるが、例えば、表面プラズモン共鳴バイオセンサー用を考えた場合、0.1nm以上500nm以下であるのが好ましく、特に1nm以上200nm以下であるのが好ましい。500nmを超えると、媒質の表面プラズモン現象を十分検出することができない。また、クロム等からなる介在層を設ける場合、その介在層の厚さは、0.1nm以上、10nm以下であるのが好ましい。
Although the film thickness of the
本実施形態では、固定化膜16を、製膜状態をモニターしつつ形成するが、そのモニター方法として、非電気化学的方法、例えば、表面プラズモン共鳴(SPR)測定技術、水晶発振子マイクロバランス(QCM)測定技術、金のコロイド粒子から超微粒子までの機能化表面を使用した測定技術などを用いることができる。
In this embodiment, the
ここでは、表面プラズモン共鳴用バイオセンサーを用いる例について説明する。 Here, an example using a surface plasmon resonance biosensor will be described.
表面プラズモン共鳴用バイオセンサーとは、表面プラズモン共鳴の現象を利用して、生理活性物質と被験物質との相互作用を測定するものである。 The biosensor for surface plasmon resonance measures the interaction between a physiologically active substance and a test substance by utilizing the phenomenon of surface plasmon resonance.
表面プラズモン共鳴の現象は、ガラス等の光学的に透明な物質と金属薄膜層との境界で反射された光の強度が、金属側にある試料の屈折率に依存することによるものであり、反射された光の強度を測定することにより、試料を分析することができる。 The phenomenon of surface plasmon resonance is due to the fact that the intensity of light reflected at the boundary between an optically transparent substance such as glass and the metal thin film layer depends on the refractive index of the sample on the metal side. The sample can be analyzed by measuring the intensity of the emitted light.
表面プラズモンが光波によって励起される現象を利用して、被測定物質の特性を分析する表面プラズモン測定装置としては、Kretschmann配置と称される系を用いるものが挙げられる(例えば特開平6−167443号公報参照)。上記の系を用いる表面プラズモン測定装置は、基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロック(本実施形態の誘電体ブロック12に対応)と、この誘電体ブロックの一面に形成されて試料液などの被測定物質に接触させられる金属膜(本実施形態の薄膜14に対応)と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を測定して表面プラズモン共鳴の状態、つまり全反射減衰の状態を検出する光検出手段を備えている。
As a surface plasmon measuring apparatus for analyzing the characteristics of a substance to be measured by utilizing a phenomenon in which surface plasmons are excited by light waves, an apparatus using a system called a Kretschmann arrangement (for example, JP-A-6-167443) can be cited. See the official gazette). A surface plasmon measuring apparatus using the above system basically has a dielectric block (corresponding to the
なお上述のように種々の入射角を得るためには、比較的細い光ビームを入射角を変化させて上記界面に入射させてもよいし、あるいは光ビームに種々の角度で入射する成分が含まれるように、比較的太い光ビームを上記界面に収束光状態であるいは発散光状態で入射させてもよい。前者の場合は、入射した光ビームの入射角の変化に従って、反射角が変化する光ビームを、上記反射角の変化に同期して移動する小さな光検出器によって検出したり、反射角の変化方向に沿って延びるエリアセンサによって検出したりすることができる。一方後者の場合は、種々の反射角で反射した各光ビームを全て受光できる方向に延びるエリアセンサによって検出することができる。 In order to obtain various incident angles as described above, a relatively thin light beam may be incident on the interface by changing the incident angle, or a component incident on the light beam at various angles is included. As described above, a relatively thick light beam may be incident on the interface in a convergent light state or a divergent light state. In the former case, a light beam whose reflection angle changes according to the change in the incident angle of the incident light beam is detected by a small photodetector that moves in synchronization with the change in the reflection angle, or the direction in which the reflection angle changes Or an area sensor extending along the line. On the other hand, in the latter case, it can be detected by an area sensor extending in a direction in which each light beam reflected at various reflection angles can be received.
上記構成の表面プラズモン測定装置において、光ビームを金属膜に対して全反射角以上の特定入射角で入射させると、該金属膜に接している被測定物質中に電界分布をもつエバネッセント波が生じ、このエバネッセント波によって金属膜と被測定物質との界面に表面プラズモンが励起される。エバネッセント光の波数ベクトルが表面プラズモンの波数と等しくて波数整合が成立しているとき、両者は共鳴状態となり、光のエネルギーが表面プラズモンに移行するので、誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射した光の強度が鋭く低下する。この光強度の低下は、一般に上記光検出手段により暗線として検出される。なお上記の共鳴は、入射ビームがp偏光のときにだけ生じる。したがって、光ビームがp偏光で入射するように予め設定しておく必要がある。 In the surface plasmon measuring apparatus having the above configuration, when a light beam is incident on a metal film at a specific incident angle that is greater than the total reflection angle, an evanescent wave having an electric field distribution is generated in the measured substance in contact with the metal film. The evanescent wave excites surface plasmons at the interface between the metal film and the substance to be measured. When the wave number vector of the evanescent light is equal to the wave number of the surface plasmon and the wave number matching is established, both are in a resonance state and the energy of the light is transferred to the surface plasmon. The intensity of the reflected light decreases sharply. This decrease in light intensity is generally detected as a dark line by the light detection means. The resonance described above occurs only when the incident beam is p-polarized light. Therefore, it is necessary to set in advance so that the light beam is incident as p-polarized light.
この全反射減衰(ATR)が生じる入射角、すなわち全反射減衰角(θSP)より表面プラズモンの波数が分かると、被測定物質の誘電率が求められる。この種の表面プラズモン測定装置においては、全反射減衰角(θSP)を精度良く、しかも大きなダイナミックレンジで測定することを目的として、特開平11−326194号公報に示されるように、アレイ状の光検出手段を用いることが考えられている。この光検出手段は、複数の受光素子が所定方向に配設されてなり、前記界面において種々の反射角で全反射した光ビームの成分をそれぞれ異なる受光素子が受光する向きにして配設されたものである。 If the wave number of the surface plasmon is known from the incident angle at which this total reflection attenuation (ATR) occurs, that is, the total reflection attenuation angle (θSP), the dielectric constant of the substance to be measured can be obtained. In this type of surface plasmon measurement apparatus, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-326194, in order to measure the total reflection attenuation angle (θSP) with high accuracy and a large dynamic range, It is considered to use detection means. This light detection means is provided with a plurality of light receiving elements arranged in a predetermined direction, and arranged so that different light receiving elements receive light beam components totally reflected at various reflection angles at the interface. Is.
そしてその場合は、上記アレイ状の光検出手段の各受光素子が出力する光検出信号を、該受光素子の配設方向に関して微分する微分手段が設けられ、この微分手段が出力する微分値に基づいて全反射減衰角(θSP)を特定し、被測定物質の屈折率に関連する特性を求めることが多い。 In that case, there is provided differential means for differentiating the light detection signals output from the light receiving elements of the arrayed light detection means with respect to the arrangement direction of the light receiving elements, and based on the differential value output by the differential means. In many cases, the total reflection attenuation angle (θSP) is specified to obtain a characteristic related to the refractive index of the substance to be measured.
また、全反射減衰(ATR)を利用する類似の測定装置として、例えば「分光研究」第47巻 第1号(1998)の第21〜23頁および第26〜27頁に記載がある漏洩モード測定装置も知られている。この漏洩モード測定装置は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層と、このクラッド層の上に形成されて、試料液に接触させられる光導波層と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを上記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックとクラッド層との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を測定して導波モードの励起状態、つまり全反射減衰状態を検出する光検出手段とを備えてなるものである。
Moreover, as a similar measuring device using total reflection attenuation (ATR), for example, “Spectroscopic Research” Vol. 47, No. 1, (1998), pages 21 to 23 and
上記構成の漏洩モード測定装置において、光ビームを誘電体ブロックを通してクラッド層に対して全反射角以上の入射角で入射させると、このクラッド層を透過した後に光導波層においては、ある特定の波数を有する特定入射角の光のみが導波モードで伝搬するようになる。こうして導波モードが励起されると、入射光のほとんどが光導波層に取り込まれるので、上記界面で全反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。そして導波光の波数は光導波層の上の被測定物質の屈折率に依存するので、全反射減衰が生じる上記特定入射角を知ることによって、被測定物質の屈折率や、それに関連する被測定物質の特性を分析することができる。 In the leakage mode measuring apparatus having the above-described configuration, when a light beam is incident on the cladding layer through the dielectric block at an incident angle greater than the total reflection angle, the light waveguide layer transmits a specific wave number after passing through the cladding layer. Only light having a specific incident angle having a wave length propagates in the waveguide mode. When the waveguide mode is excited in this way, most of the incident light is taken into the optical waveguide layer, resulting in total reflection attenuation in which the intensity of light totally reflected at the interface is sharply reduced. Since the wave number of guided light depends on the refractive index of the substance to be measured on the optical waveguide layer, knowing the specific incident angle at which total reflection attenuation occurs, the refractive index of the substance to be measured and the measurement object related thereto The properties of the substance can be analyzed.
なおこの漏洩モード測定装置においても、全反射減衰によって反射光に生じる暗線の位置を検出するために、前述したアレイ状の光検出手段を用いることができ、またそれと併せて前述の微分手段が適用されることも多い。 In this leakage mode measuring apparatus, the above-mentioned array-shaped light detecting means can be used to detect the position of the dark line generated in the reflected light due to the total reflection attenuation, and the above-described differentiating means is applied in conjunction therewith. Often done.
また、上述した表面プラズモン測定装置や漏洩モード測定装置は、創薬研究分野等において、所望のセンシング物質に結合する特定物質を見いだすランダムスクリーニングへ使用されることがあり、この場合には前記薄膜層(表面プラズモン測定装置の場合は金属膜であり、漏洩モード測定装置の場合はクラッド層および光導波層)上に上記被測定物質としてセンシング物質を固定し、該センシング物質上に種々の被検体が溶媒に溶かされた試料液を添加し、所定時間が経過する毎に前述の全反射減衰角(θSP)の角度を測定している。 In addition, the surface plasmon measurement device and the leakage mode measurement device described above may be used for random screening to find a specific substance that binds to a desired sensing substance in the field of drug discovery research. In this case, the thin film layer A sensing substance is fixed on the sensing substance on the sensing substance (a metal film in the case of a surface plasmon measuring apparatus, a clad layer and an optical waveguide layer in the case of a leakage mode measuring apparatus), and various analytes are placed on the sensing substance. A sample solution dissolved in a solvent is added, and the total reflection attenuation angle (θSP) is measured every time a predetermined time elapses.
試料液中の被検体が、センシング物質と結合するものであれば、この結合によりセンシング物質の屈折率が時間経過に伴って変化する。したがって、所定時間経過毎に上記全反射減衰角(θSP)を測定し、該全反射減衰角(θSP)の角度に変化が生じているか否か測定することにより、被検体とセンシング物質の結合状態を測定し、その結果に基づいて被検体がセンシング物質と結合する特定物質であるか否かを判定することができる。このような特定物質とセンシング物質との組み合わせとしては、例えば抗原と抗体、あるいは抗体と抗体が挙げられる。具体的には、ウサギ抗ヒトIgG抗体をセンシング物質として薄膜層の表面に固定し、ヒトIgG抗体を特定物質として用いることができる。 If the analyte in the sample liquid binds to the sensing substance, the refractive index of the sensing substance changes with time due to this binding. Therefore, by measuring the total reflection attenuation angle (θSP) every predetermined time and measuring whether or not the total reflection attenuation angle (θSP) has changed, the binding state of the analyte and the sensing substance is determined. It is possible to determine whether or not the analyte is a specific substance that binds to the sensing substance based on the result. Examples of the combination of the specific substance and the sensing substance include an antigen and an antibody, or an antibody and an antibody. Specifically, rabbit anti-human IgG antibody can be immobilized on the surface of the thin film layer as a sensing substance, and human IgG antibody can be used as the specific substance.
なお、被検体とセンシング物質の結合状態を測定するためには、全反射減衰(θSP)の角度そのものを必ずしも検出する必要はない。例えばセンシング物質に試料液を添加し、その後の全反射減衰角(θSP)の角度変化量を測定して、その角度変化量の大小に基づいて結合状態を測定することもできる。前述したアレイ状の光検出手段と微分手段を全反射減衰を利用した測定装置に適用する場合であれば、微分値の変化量は、全反射減衰角(θSP)の角度変化量を反映しているため、微分値の変化量に基づいて、センシング物質と被検体との結合状態を測定することができる(本出願人による特願2000−398309号参照)。このような全反射減衰を利用した測定方法および装置においては、底面に予め成された薄膜層上にセンシング物質が固定されたカップ状あるいはシャーレ状の測定チップに、溶媒と被検体からなる試料液を滴下供給して、上述した全反射減衰角(θSP)の角度変化量の測定を行っている。 Note that in order to measure the binding state between the subject and the sensing substance, it is not always necessary to detect the angle of total reflection attenuation (θSP) itself. For example, a sample solution can be added to the sensing substance, and the amount of change in the total reflection attenuation angle (θSP) thereafter can be measured, and the binding state can be measured based on the magnitude of the angle change. If the above-described arrayed light detecting means and differentiating means are applied to a measuring device using total reflection attenuation, the change amount of the differential value reflects the angle change amount of the total reflection attenuation angle (θSP). Therefore, the binding state between the sensing substance and the analyte can be measured based on the amount of change in the differential value (see Japanese Patent Application No. 2000-398309 by the present applicant). In such a measurement method and apparatus using total reflection attenuation, a sample liquid consisting of a solvent and an analyte is placed on a cup-shaped or petri-shaped measuring chip in which a sensing substance is fixed on a thin film layer formed in advance on the bottom surface. The amount of change in angle of the total reflection attenuation angle (θSP) described above is measured.
さらに、ターンテーブル等に搭載された複数個の測定チップの測定を順次行うことにより、多数の試料についての測定を短時間で行うことができる全反射減衰を利用した測定装置が、特開2001−330560号公報に記載されている。 Furthermore, a measuring apparatus using total reflection attenuation capable of measuring a large number of samples in a short time by sequentially measuring a plurality of measuring chips mounted on a turntable or the like is disclosed in JP-A-2001-2001. No. 330560.
本実施形態の測定チップ10は、表面プラズモン共鳴用バイオセンサー用に用いられ、誘電体ブロック12がプリズムとして機能し、測定の際には、対向する互いに平行でない2つの側面の内の一方から光ビームが入射され、他方から薄膜14との界面で全反射された光ビームが出射される。
The
また、本実施形態では、モニター手段として、図2に示すように、光源54A、第1光学系54B、第2光学系54C、受光部54D、信号処理部54E、を含んで構成される測定装置54が用いられている。光源54Aからは、発散状態の光ビームLが出射される。光ビームLは、第1光学系54Bを介して、誘電体ブロック12のモニター部18に入射される(図6参照)。モニター部18において、光ビームLは、薄膜14と誘電体ブロック12との界面に対して種々の入射角成分を含み、かつ全反射角以上の角度で入射される。光ビームLは、誘電体ブロック12と薄膜14との界面で全反射される。全反射された光ビームLは、第2光学系54Cを経て受光部54Dで受光されて、各々光電変換され、光検出信号が信号処理部54Eへ出力される。信号処理部54Eでは、入力された光検出信号に基づいて所定の処理が行なわれ、モニター部18の全反射減衰角のデータ(以下「全反射減衰データ」という)が求められる。この全反射減衰データが制御部61へ出力される。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the measuring device includes a
次に、固定化膜16について説明する。
Next, the
固定化膜16としては、薄膜14の表面と化学結合を生成する化合物が用いられ、分子内に親水性官能基を有することが好ましい。これは、薄膜14の表面が水溶液中に存在する際に水和層が形成され、水溶液中の物質の非特異的な吸着を防止する効果があるためである。親水性官能基としては、−OH、−SH、−COOH、−NH2、−NR1R2(式中、R1及びR2は互いに独立に水素原子又は低級アルキル基を示す)、−CHO、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドなどが挙げられる。
As the
白金、金、銀から選ばれた材料から成る薄膜14の表面と化学結合を形成する化合物としては、特に制限はないが分子内に、[化1]に示す化学式を有するいずれかの官能基を有するものなどが挙げられる。特に−SH、−S−、または−S−S−を有する化合物が好ましい。ジスルフィド化合物が挙げられる。
The compound that forms a chemical bond with the surface of the
これらの化合物はその溶液を、薄膜14の表面に接触させることで化学結合を形成し、反応時に化学修飾度(製膜状態)をモニターしながら、最適な反応度で反応を終了させる。モニター手段としては、前述の測定装置54が用いられる。
These compounds form a chemical bond by bringing the solution into contact with the surface of the
また、薄膜14の表面は高分子化合物で表面修飾されていることが好ましい。高分子化合物は親水性化合物でも疎水性化合物でも良い。親水性の高分子化合物としては、アルブミン、カゼインなどの蛋白質、寒天、アルギン酸ナトリウム、デンプン誘導体などの糖誘導体、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロースなどのセルロース化合物、キチン、キトサンなどの多糖類、ポリビニルアルコール、ポリ−N−ビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸などの合成親水性高分子などが挙げられる。疎水性の高分子化合物としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルクロライド、ポリメチルメタクリレート、ポリエステル、ナイロンなどが挙げられる。
The surface of the
親水性高分子化合物の薄膜14へのコーティングは常法によって行うことができ、例えば、スピン塗布、エアナイフ塗布、バー塗布、ブレード塗布、スライド塗布、カーテン塗布、さらにはスプレー法、蒸着法、キャスト法、浸漬法等によって行うことができる。また薄膜14の表面と化学結合する分子を介して化学的に結合しても良い。
Coating of the hydrophilic polymer compound on the
これらの高分子材料は、化学薬品、カップリング剤、界面活性剤、表面蒸着などを使用した化学処理、加熱、紫外線、放射線、プラズマ、イオンなどを使用した物理的処理から、表面修飾することが可能である。 These polymer materials can be surface modified from chemical treatments using chemicals, coupling agents, surfactants, surface deposition, etc., physical treatments using heating, ultraviolet rays, radiation, plasma, ions, etc. Is possible.
上記のようにして形成される高分子化合物被膜層は、生理活性物質と共有結合を生成しうる官能基を有して固定化膜16が構成されていることが好ましい。生理活性物質と共有結合を生成しうる好ましい官能基としては−OH、−SH、−COOH、−NR1R2(式中、R1及びR2は互いに独立に水素原子又は低級アルキル基を示す)、−CHO、−NR3NR1R2(式中、R1、R2及びR3は互いに独立に水素原子又は低級アルキル基を示す)、−NCO、−NCS、エポキシ基、またはビニル基などが挙げられる。ここで、低級アルキル基における炭素数は特に限定されないが、一般的にはC1〜C10程度であり、好ましくはC1〜C6である。
In the polymer compound coating layer formed as described above, it is preferable that the
高分子化合物被膜層を製膜後、薄膜14の表面に生理活性物質を固定化することができるよう化学修飾することで、生体分子間の相互作用を電気的信号等の信号に変換して、対象となる物質を測定・検出することが可能となり有用である。
After forming the polymer compound coating layer, by chemically modifying the surface of the
この化学修飾は、水溶液または有機溶剤に薄膜14の表面を接触させて官能基を導入することにより行うことができる。ここでも、化学修飾度(製膜状態)をモニターしながら、最適な反応度で反応を終了させる。モニター手段としては、前述の測定装置54が用いられる。
This chemical modification can be performed by introducing a functional group by bringing the surface of the
測定チップ10の固定化膜16を製膜するための反応段数には特に制限はないが、反応の段数が多いほど製膜の制御が重要となる。このため、製膜反応の段数が多くなるほど製膜状態をモニターしながら製膜を行うことが好ましい。固定化膜16の製膜は、以下のようにして行われる。
The number of reaction stages for forming the
固定化膜16の製膜を行うために、図3に示すように、液体貯留用のリアクタ20が用意される。リアクタ20は、ゴムで一体成型されており、長尺で、底部側が開放された空間Rを構成する流路部材22を有する。流路部材22は、図4に示すように、保持部材48によって誘電体ブロック12に取り付けられた状態で、図6に示すように、薄膜14との間に薄膜14に沿った流路21を構成する。
In order to form the
図3に示すように、流路部材22の上面には、ピペットチップCPを差し込み可能な注入孔24が長尺方向に複数(本実施形態では12個)穿孔されている。また、流路部材22の一端には、空間Rと連通された供給口26が設けられ、流路部材22の他端には、空間Rと連通された排出口28が設けられている。
As shown in FIG. 3, a plurality of injection holes 24 (12 in this embodiment) are perforated in the longitudinal direction on the upper surface of the
流路部材22の内側には、流路部材22の上部から空間Rへ突出するリブ23が、長尺方向に沿って等間隔で形成されている。リブ23により、流路部材22の強度が補強されている。また、流路部材の側面の下側は、上側よりも水平方向に突出された凸枠22Aを備えている。
On the inner side of the
図4に示すように、リアクタ20は、保持部材48により誘電体ブロック12上に固定される。保持部材48は、図5にも示すように、押さえ板48A、及び、載置板48Bを備えている。載置板48Bの周縁部には、押さえ板48Aとの接合用柱48Cが角部に設けられている。
As shown in FIG. 4, the
押さえ板48Aには、リアクタ20に沿った長尺の開口49が構成されている。開口49からは、図4に示すように、流路部材22の上側が突出される。また、押さえ板48Aの側面には、リアクタ20の供給口26及び排出口28を差し込み可能な連通孔51が構成されている。図2に示すように、押さえ板48Aは、流路部材22の凸枠22A上に当接して、リアクタ20を誘電体ブロック12上に密着させる。リアクタ20の保持は、載置板48B上に誘電体ブロック12を載置し、その上へリアクタ20を被せ、その上から押さえ板48Aを被せて連通孔51へ供給口26及び排出口28を差し込むことにより行う。これにより、リアクタ20は誘電体ブロック12上に保持され、図6に示すように、薄膜14と流路部材22との間に流路21が構成される。
A
流路21には、バッファー液BAを供給/排出するためのバッファー液供給装置が接続される。バッファー液供給装置は、図7に示すように、供給用チューブ60、切換バルブ62、貯留部64、排出用チューブ66、ペリスタポンプ68、及び、廃液ボトル69を備えている。供給用チューブ60、及び、排出用チューブ66は、リアクタ20の供給口26及び排出口28へ、各々接続される。貯留部64は、複数のタンクを備え、切換バルブ62は、バルブの切換により供給用チューブ60と連通されるタンクを切り換える。ペリスタポンプ68は、排出用チューブ66と接続され、吸引により貯留部60の洗浄液を供給口26から流路21へ流入させ、流入したバッファー液BAを排出口28から流出させて廃液ボトル69へ排出させる。
A buffer liquid supply device for supplying / discharging the buffer liquid BA is connected to the
次に、固定化膜16の製膜手順について説明する。
Next, a procedure for forming the
まず、上記のようにして構成された流路21へ、バッファー液BAを供給する。バッファー液BAの供給は、ベリスタポンプ68を作動させ、貯留部60の洗浄液を供給口26から流路21へ流入させることにより行う。そして、測定装置54を作動させて、図6に示すように、光源54Aから光を出射してモニター部18へ入射させ、反射光を受光部54Dで受光して、モニター部18における所定時間毎の全反射減衰データを継続的に得る。この全反射減衰データにより、固定化膜16の膜厚状態を知ることができる。
First, the buffer solution BA is supplied to the
次に、バッファー液BAの供給を停止し、流路21へ、固定化膜16を製膜するための第1製膜物質を含んだ第1溶液Y1を供給する。この供給は、注入孔24にピペットチップCPを差し込んで行う。そして、測定装置54により得られる全反射減衰データにより所定の膜厚が得られたと判断されるまで待機する。所定の膜厚が得られた後、流路21へ、再びバッファー液BAを供給して洗浄する。
Next, the supply of the buffer solution BA is stopped, and the first solution Y <b> 1 containing the first film-forming substance for forming the
次に、固定化膜16を製膜するための第2製膜物質を含んだ第2溶液Y2を供給する。この供給も、注入孔24にピペットチップCPを差し込んで行う。そして、測定装置54により得られる全反射減衰データにより、所定の膜厚が得られたと判断されるまで待機する。所定の膜厚が得られた後、流路21へ、再びバッファー液BAを供給して洗浄し、固定化膜16の製膜が終了する。
Next, a second solution Y2 containing a second film forming material for forming the
本実施形態によれば、固定化膜16の製膜状態をモニターし、所定の膜圧が得られた後に次の処理へ移行するので、精度よく固定化膜16を製膜することができる。
According to this embodiment, since the film forming state of the
また、本実施形態によれば、モニター部18を測定部Eと異なる位置に構成しているので、光の照射により固定化膜16への影響があった場合(例えば、光の照射、発熱に起因する反応阻害など)でも、実際の生理活性物質LGと検体物質との間の相互作用の測定への影響を防止することができる。
Further, according to the present embodiment, since the
なお、検出法がQCMの場合にも、測定チップのモニター部が高周波数で振動して反応への影響が懸念されるため、モニター部と測定部とは異なる位置であることが好ましい。 Even when the detection method is QCM, the monitor unit of the measurement chip vibrates at a high frequency and there is a concern about the influence on the reaction. Therefore, the monitor unit and the measurement unit are preferably at different positions.
また、モニター部18は、図8に示すように、各測定部Eに隣接する位置に複数構成することもできる。このように、各測定部Eに対応する位置に複数構成することにより、製膜状態を平均的に測定することができる。
Further, as shown in FIG. 8, a plurality of
また、本実施形態では、測定チップ10として、プリズムとして機能する誘電体ブロックを備えたものを使用した例について説明したが、図9に示すように、平板の透明プレート13上に薄膜14を形成して、測定チップ11を構成することもできる。この場合には、別体で測定用のプリズムを使用して、製膜状態のモニターを行う。
In the present embodiment, an example in which the
また、モニター部18は、製膜する固定化膜16の全面積の10%以下であることが好ましい。これは、モニター部18と測定部Eとを異なる位置に配置することと、測定部Eとして必要な面積を考慮したものである。
Moreover, it is preferable that the
ところで、通常のバイオセンサーは、検出対象とする化学物質を認識するレセプター部位と、そこに発生する物理的変化又は化学的変化を電気信号に変換するトランスデューサー部位とから構成される。生体内には、互いに親和性のある物質として、酵素/基質、酵素/補酵素、抗原/抗体、ホルモン/レセプターなどがある。バイオセンサーでは、これら互いに親和性のある物質の一方を基板に固定化して分子認識物質として用いることによって、対応させるもう一方の物質を選択的に計測するという原理を利用している。 By the way, a normal biosensor is composed of a receptor site for recognizing a chemical substance to be detected and a transducer site for converting a physical change or a chemical change generated therein into an electrical signal. In the living body, there are enzymes / substrates, enzymes / coenzymes, antigens / antibodies, hormones / receptors and the like as substances having affinity for each other. Biosensors use the principle that one of these substances having affinity with each other is immobilized on a substrate and used as a molecular recognition substance, thereby selectively measuring the other substance to be matched.
上記のようにして得られた測定チップ10の表面において、固定化膜16の官能基を介して生理活性物質LGを共有結合させることによって、薄膜14に生理活性物質を固定化することができる。
The bioactive substance can be immobilized on the
生理活性物質LGを固定化するために、測定チップ10上に生理活性物質LGを供給するための流路を構成するには、図10に示すように、誘電体ブロック12上の固定化膜16が形成された表面に、流路部材17を配置する。流路部材17の下面には固定化膜16へ露出する流路溝が形成されており、上面に形成された供給口17A及び排出口17Bと連通されて、固定化膜16との間に、流路17Cが構成される。流路部材17を誘電体ブロック12上に保持するために、保持部材19が取り付けられ、保持部材19の上面に接着部材19Aを介して蒸発防止部材19Bが取り付けられて、流路部材17が固定される。
In order to configure the flow path for supplying the physiologically active substance LG onto the
本実施形態の測定チップ10の表面上に固定される生理活性物質としては、測定対象物と相互作用するものであれば特に限定されず、例えば免疫蛋白質、酵素、微生物、核酸、低分子有機化合物、非免疫蛋白質、免疫グロブリン結合性蛋白質、糖結合性蛋白質、糖を認識する糖鎖、脂肪酸もしくは脂肪酸エステル、あるいはリガンド結合能を有するポリペプチドもしくはオリゴペプチドなどが挙げられる。
The physiologically active substance immobilized on the surface of the
免疫蛋白質としては、測定対象物を抗原とする抗体やハプテンなどを例示することができる。抗体としては、種々の免疫グロブリン、即ちIgG、IgM、IgA、IgE、IgDを使用することができる。具体的には、測定対象物がヒト血清アルブミンであれば、抗体として抗ヒト血清アルブミン抗体を使用することができる。また、農薬、殺虫剤、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、抗生物質、麻薬、コカイン、ヘロイン、クラック等を抗原とする場合には、例えば抗アトラジン抗体、抗カナマイシン抗体、抗メタンフェタミン抗体、あるいは病原性大腸菌の中でO抗原26、86、55、111 、157 などに対する抗体等を使用することができる。
Examples of immunity proteins include antibodies and haptens that use the measurement target as an antigen. As the antibody, various immunoglobulins, that is, IgG, IgM, IgA, IgE, IgD can be used. Specifically, when the measurement target is human serum albumin, an anti-human serum albumin antibody can be used as the antibody. In addition, when using pesticides, insecticides, methicillin-resistant Staphylococcus aureus, antibiotics, narcotics, cocaine, heroin, cracks, etc. as antigens, for example, anti-atrazine antibodies, anti-kanamycin antibodies, anti-methamphetamine antibodies, or pathogenic E. coli Among them, antibodies against
酵素としては、測定対象物又は測定対象物から代謝される物質に対して活性を示すものであれば、特に限定されることなく、種々の酵素、例えば酸化還元酵素、加水分解酵素、異性化酵素、脱離酵素、合成酵素等を使用することができる。具体的には、測定対象物がグルコースであれば、グルコースオキシダーゼを、測定対象物がコレステロールであれば、コレステロールオキシダーゼを使用することができる。また、農薬、殺虫剤、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、抗生物質、麻薬、コカイン、ヘロイン、クラック等を測定対象物とする場合には、それらから代謝される物質と特異的反応を示す、例えばアセチルコリンエステラーゼ、カテコールアミンエステラーゼ、ノルアドレナリンエステラーゼ、ドーパミンエステラーゼ等の酵素を使用することができる。 The enzyme is not particularly limited as long as it shows activity against the measurement object or a substance metabolized from the measurement object, and various enzymes such as oxidoreductase, hydrolase, isomerase , A desorbing enzyme, a synthesizing enzyme and the like can be used. Specifically, if the measurement object is glucose, glucose oxidase can be used, and if the measurement object is cholesterol, cholesterol oxidase can be used. In addition, when pesticides, insecticides, methicillin-resistant Staphylococcus aureus, antibiotics, narcotics, cocaine, heroin, cracks, etc. are used as measurement objects, they exhibit specific reactions with substances metabolized from them, such as acetylcholinesterase. Enzymes such as catecholamine esterase, noradrenaline esterase and dopamine esterase can be used.
微生物としては、特に限定されることなく、大腸菌をはじめとする種々の微生物を使用することができる。 The microorganism is not particularly limited, and various microorganisms including Escherichia coli can be used.
核酸としては、測定の対象とする核酸と相補的にハイブリダイズするものを使用することができる。核酸は、DNA(cDNAを含む)、RNAのいずれも使用できる。DNAの種類は特に限定されず、天然由来のDNA、遺伝子組換え技術により調製した組換えDNA、又は化学合成DNAの何れでもよい。 As the nucleic acid, one that hybridizes complementarily with the nucleic acid to be measured can be used. As the nucleic acid, either DNA (including cDNA) or RNA can be used. The type of DNA is not particularly limited, and may be any of naturally derived DNA, recombinant DNA prepared by gene recombination technology, or chemically synthesized DNA.
低分子有機化合物としては通常の有機化学合成の方法で合成することができる任意の化合物が挙げられる。 Examples of the low molecular weight organic compound include any compound that can be synthesized by an ordinary organic chemical synthesis method.
非免疫蛋白質としては、特に限定されることなく、例えばアビジン(ストレプトアビジン)、ビオチン又はレセプターなどを使用できる。 The non-immune protein is not particularly limited, and for example, avidin (streptavidin), biotin or a receptor can be used.
免疫グロブリン結合性蛋白質としては、例えばプロテインAあるいはプロテインG、リウマチ因子(RF)等を使用することができる。 As the immunoglobulin-binding protein, for example, protein A or protein G, rheumatoid factor (RF) and the like can be used.
糖結合性蛋白質としては、レクチン等が挙げられる。 Examples of sugar-binding proteins include lectins.
脂肪酸あるいは脂肪酸エステルとしては、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、ステアリン酸エチル、アラキジン酸エチル、ベヘン酸エチル等が挙げられる。 Examples of the fatty acid or fatty acid ester include stearic acid, arachidic acid, behenic acid, ethyl stearate, ethyl arachidate, and ethyl behenate.
生理活性物質が抗体や酵素などの蛋白質又は核酸である場合、その固定化は、生理活性物質のアミノ基、チオール基等を利用し、固定化膜16の官能基に共有結合させることで行うことができる。
When the physiologically active substance is a protein or nucleic acid such as an antibody or an enzyme, the immobilization is performed by covalently bonding to the functional group of the immobilized
上記のようにして生理活性物質を固定化した測定チップ10は、当該生理活性物質と相互作用する物質の検出及び/又は測定のために使用することができる。
The
即ち、生理活性物質が固定化された測定チップ10を用いて、これに被験物質を接触させることにより、測定チップ10に固定化されている生理活性物質と相互作用する物質を検出及び/又は測定することができる。
That is, by using the
被験物質としては例えば、上記した生理活性物質と相互作用する物質を含む試料などを使用することができる。 As the test substance, for example, a sample containing a substance that interacts with the above physiologically active substance can be used.
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to these examples.
1.測定チップの作製
ゼオネックス(日本ゼオン社製)のペレットを240℃で溶解し、この溶融物を射出成型器で縦8mm×横120mm×1.5mmの基板を成型した。この基板上の縦8mm×横120mmのセンサー側表面に、周端辺1mm以外が開口したマスクを設置し、平行平板型6インチ用スパッタ装置(SH−550、アルバック(株)社製)を用いて、開口部に金の厚さが50nmになるようにスパッタ製膜を行ない、金薄膜を形成した。
1. Preparation of Measurement Chip A pellet of ZEONEX (manufactured by ZEON Corporation) was melted at 240 ° C., and this melt was molded into an 8 mm long × 120 mm × 1.5 mm substrate by an injection molding machine. A mask with an opening other than the peripheral edge of 1 mm is placed on the sensor side surface of 8 mm long by 120 mm wide on this substrate, and a parallel plate type 6 inch sputtering apparatus (SH-550, ULVAC, Inc.) is used. Then, sputtering was performed so that the gold thickness was 50 nm in the opening, and a gold thin film was formed.
上記基板の金薄膜形成側に、液体を供給するための流路を構成した。流路は、基板の金薄膜が形成された面の周端辺1mmの領域で接触し、横方向の両端に溶液の入口部と出口部を有し、内部に1mmの厚みで溶液を保持するポリジメチルシロキサン樹脂性の部材を設置して構成した。この基板を特開2001−330560号公報の図22に記載の装置(以下、表面プラズモン装置と呼ぶ)に設置した。 A flow path for supplying a liquid was formed on the gold thin film forming side of the substrate. The channel is in contact with an area of 1 mm peripheral edge of the surface of the substrate on which the gold thin film is formed, has a solution inlet and outlet at both lateral ends, and holds the solution with a thickness of 1 mm inside. A polydimethylsiloxane resinous member was installed. This substrate was set in an apparatus (hereinafter referred to as a surface plasmon apparatus) shown in FIG. 22 of JP-A-2001-330560.
流路内にエタノール/水(80/20)溶液を充填し、次いで流路内をエタノール/水(80/20)中0.1mM 16−カルボキシ−1−ヘキサデカンチオールと、0.9mM 11−ヒドロキシ−1−ウンデカンチオール溶液に置換した。25℃で1時間表面処理を行い、再び流路内をエタノール/水(80/20)溶液に置換した。この間表面プラズモン装置で共鳴シグナル(RU値)変化量の検出を継続し、5分間で、300RU変化した後、値に変化はみられなくなり、16−カルボキシ−1−ヘキサデカンチオールおよび11−ヒドロキシ−1−ウンデカンチオールの表面修飾が飽和したことを確認した。 The channel was filled with an ethanol / water (80/20) solution, and then the channel was filled with 0.1 mM 16-carboxy-1-hexadecanethiol and 0.9 mM 11-hydroxy in ethanol / water (80/20). Substitution with -1-undecanethiol solution. Surface treatment was performed at 25 ° C. for 1 hour, and the inside of the flow path was again replaced with an ethanol / water (80/20) solution. During this time, detection of the amount of change in the resonance signal (RU value) was continued with the surface plasmon device, and after changing 300 RU in 5 minutes, no change was observed in the value, and 16-carboxy-1-hexadecanethiol and 11-hydroxy-1 -It was confirmed that the surface modification of undecanethiol was saturated.
次いで流路内に1−エチル−2,3−ジメチルアミノプロピルカルボジイミド(400mM)とN−ヒドロキシスクシンイミド(100mM)との1:1混合液を充填し7分静置した。さらに純水で置換後、NH2−PEG−COOH(Mw3400、NECTER社製)0.10gを5mN水酸化ナトリウム水溶液1mLに溶解した溶液で置換した。25℃で16時間表面処理を行い、再び流路内を純水で置換した。この間表面プラズモン装置で共鳴シグナル(RU値)変化量の検出を継続し、6時間で、3000RU変化した後、値に変化はみられなくなり、NH2−PEG−COOHの表面修飾が飽和したことを確認した。 Next, a 1: 1 mixed solution of 1-ethyl-2,3-dimethylaminopropylcarbodiimide (400 mM) and N-hydroxysuccinimide (100 mM) was filled in the flow path, and allowed to stand for 7 minutes. Furthermore, after replacing with pure water, 0.10 g of NH 2 -PEG-COOH (Mw 3400, manufactured by NECTER) was replaced with a solution of 1 mL of 5 mN aqueous sodium hydroxide solution. Surface treatment was performed at 25 ° C. for 16 hours, and the inside of the flow path was again replaced with pure water. During this time, the detection of the amount of change in the resonance signal (RU value) was continued with the surface plasmon device, and after 6 hours, after 3000 RU changes, no change was observed in the value, indicating that the surface modification of NH 2 -PEG-COOH was saturated. confirmed.
流路を基板から外し、本発明の測定チップを得た。以下、上記の表面修飾を行った表面をセンサー面という。 The flow path was removed from the substrate to obtain the measurement chip of the present invention. Hereinafter, the surface subjected to the above surface modification is referred to as a sensor surface.
2.低分子化合物の非特異吸着の測定
センサー表面に対する非特異的な蛋白質の吸着は、測定時のノイズの原因となるため、極力少ないほうが好ましい。作製した測定チップを用いて、CGP−74514A Hydrochloride(シグマ社製)の非特異吸着性を測定した。ここでは、センサー表面の測定チップ作成時に反応をモニターした部分(モニター部)と異なる場所にポリプロピレン製の部材を被せることにより、幅(縦方向)1mm、長さ(横方法)7.5mm、深さ1mmの流路を構成し、この流路が構成された測定チップを、表面プラズモン装置に設置した。HBS−Nバッファー(ビアコア社製)をセルに添加し20分間静置後、CGP−74514A Hydrochloride溶液(10μM、HBS−Nバッファー)を流路に添加し10分間静置した。なお、HBS−Nバッファーの組成は、HEPES(N−2−Hydroxyethylpiperazine−N’−2−ethanesulfonicAcid)0.01mol/l(pH7.4)、NaCl0.15mol/lである。10間静置後の共鳴シグナル(RU値)に変化は見られず、センサー表面は非特異吸着が極めて低かった。
2. Measurement of non-specific adsorption of low molecular weight compounds Adsorption of non-specific proteins on the sensor surface causes noise during measurement, so it is preferable that the amount be as small as possible. Using the prepared measuring chip, the nonspecific adsorption property of CGP-74514A Hydrochloride (manufactured by Sigma) was measured. Here, by covering a part made of polypropylene at a location different from the portion where the reaction was monitored at the time of creating the measurement chip on the sensor surface (monitor portion), the width (vertical direction) 1 mm, length (horizontal method) 7.5 mm, depth A 1 mm long flow path was formed, and the measurement chip having the flow path was installed in a surface plasmon device. HBS-N buffer (Biacore) was added to the cell and allowed to stand for 20 minutes, and then CGP-74514A Hydrochloride solution (10 μM, HBS-N buffer) was added to the channel and allowed to stand for 10 minutes. The composition of the HBS-N buffer is HEPES (N-2-Hydroxyethylperazine-N'-2-ethanesulfonic Acid) 0.01 mol / l (pH 7.4) and NaCl 0.15 mol / l. No change was observed in the resonance signal (RU value) after standing for 10 minutes, and the nonspecific adsorption was extremely low on the sensor surface.
3.蛋白質・検体化合物間の相互作用の測定
センサー表面に構成した、幅(縦方向)1mm、長さ(横方法)7.5mm、深さ1mmの流路内に1−エチルー2、3−ジメチルアミノプロピルカルボジイミド(200mM)と、N−ヒドロキシスクシンイミド(50mM)との混合液で10分間充填し、次に50mM酢酸バッファー(pH4.5、ビアコア社製)で置換した。次に、ProteinA(ナカライテスク社製)溶液(100μg/mL、50mM酢酸バッファー、pH4.5)をセル内に10分間充填し、その後50mM酢酸バッファー(pH4.5)で置換した。
3. Measurement of interaction between protein and analyte compound 1-Ethyl-2,3-dimethylamino in a flow path of 1 mm in width (vertical direction), 7.5 mm in length (horizontal method) and 1 mm in depth constructed on the sensor surface The mixture was filled with a mixed solution of propylcarbodiimide (200 mM) and N-hydroxysuccinimide (50 mM) for 10 minutes, and then replaced with 50 mM acetate buffer (pH 4.5, manufactured by Biacore). Next, Protein A (manufactured by Nacalai Tesque) solution (100 μg / mL, 50 mM acetate buffer, pH 4.5) was filled in the cell for 10 minutes, and then replaced with 50 mM acetate buffer (pH 4.5).
さらに、エタノールアミン・HCl溶液(1M、pH8.5)を10分間充填した後、50mM酢酸バッファー(pH4.5)で置換することにより、ProteinAと反応せずに残存した活性化COOH基をブロックした。 Furthermore, after filling with ethanolamine / HCl solution (1M, pH 8.5) for 10 minutes, the activated COOH group remaining without reacting with Protein A was blocked by replacing with 50 mM acetate buffer (pH 4.5). .
さらに、NaOH水溶液(10mM)を1分間充填した後、HBS−EPバッファー(HEPES(N−2−Hydroxyethylpiperazine−N’−2−ethanesulfonicAcid)0.01mol/L(pH7.4)、NaCl 0.15mol/L、EDTA 0.003mol/L、surfactantP20 0.005重量%、ビアコア社製)で置換することにより、センサー表面に非特異的に吸着しているProteinAを除去した。このサンプルをProteinA固定測定チップと呼ぶ。 Further, after filling with NaOH aqueous solution (10 mM) for 1 minute, HBS-EP buffer (HEPES (N-2-Hydroxyethylperazine-N'-2-ethanesulfonic Acid) 0.01 mol / L (pH 7.4), NaCl 0.15 mol / L, EDTA 0.003 mol / L, surfactant P20 0.005 wt%, manufactured by Biacore), protein A adsorbed nonspecifically on the sensor surface was removed. This sample is called a Protein A fixed measurement chip.
ProteinA固定測定チップを表面プラズモン測定装置にセットした。流路内をHBS−EPバッファーで満たし、測定を開始した。流路内をmouse IgG(コスモバイオ社製)溶液(10μg/mL、HBS−EPバッファー)に置き換え、5分間静置した。5分後、600RUの信号変化を示し、上記測定チップを用いることで蛋白質と検体物質との相互作用を検出することができた。 The Protein A fixed measurement chip was set on the surface plasmon measurement device. The flow path was filled with HBS-EP buffer, and measurement was started. The inside of the flow path was replaced with a mouse IgG (Cosmo Bio) solution (10 μg / mL, HBS-EP buffer) and allowed to stand for 5 minutes. After 5 minutes, a signal change of 600 RU was shown, and the interaction between the protein and the sample substance could be detected by using the measurement chip.
10 測定チップ
11 測定チップ
14 薄膜
16 固定化膜
18 モニター部
21 流路
20 リアクタ
54 測定装置
E 測定部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記薄膜上での製膜状態をモニターしつつ前記薄膜上に前記固定化膜を製膜するための第1製膜物質を供給し、
前記モニターで前記薄膜上での製膜状態が所望の製膜状態と判断された後に、前記第1成膜物質を前記固定化膜を製膜するための第2製膜物質と置換し、
多段階で前記固定化膜を製膜する製膜方法。 A film forming method for forming an immobilized film capable of fixing a physiologically active substance on a thin film formed on a flat surface,
Supplying a first film-forming substance for forming the immobilization film on the thin film while monitoring a film-forming state on the thin film;
After the film forming state on the thin film is determined to be a desired film forming state by the monitor, the first film forming material is replaced with a second film forming material for forming the immobilization film,
A film forming method for forming the immobilized film in multiple stages.
前記製膜状態のモニターは、前記透明部材側から前記薄膜へ光を照射して、この光の全反射減衰を利用することにより行われること、を特徴とする請求項2に記載の製膜方法。 The flat surface is configured on the surface of the transparent member,
The film forming method according to claim 2, wherein the film forming state monitor is performed by irradiating the thin film with light from the transparent member side and utilizing the total reflection attenuation of the light. .
上面にモニター部を有し、このモニター部への光の照射によりモニターされつつ前記薄膜上に形成され、生理活性物質を固定可能な固定化膜と、
前記固定化膜上の前記モニター部と異なる位置に構成され生理活性物質が固定される測定部と、
を備えた測定チップ。 A thin film formed on the flat surface of the transparent member;
An immobilization membrane that has a monitor portion on the upper surface, is formed on the thin film while being monitored by light irradiation to the monitor portion, and is capable of immobilizing a physiologically active substance;
A measurement unit configured to fix a physiologically active substance at a position different from the monitor unit on the immobilized membrane;
Measuring chip with.
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JP2006031192A JP2007212236A (en) | 2006-02-08 | 2006-02-08 | Film formation method and measuring chip |
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- 2006-02-08 JP JP2006031192A patent/JP2007212236A/en active Pending
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