JP2007279015A - Sensor and method for detecting cell activity - Google Patents

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Kazunobu Okano
和宣 岡野
Yukio Ito
由喜男 伊藤
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SEIMEI KAGAKU KENKYU CENTER
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SEIMEI KAGAKU KENKYU CT
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/46Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of cellular or enzymatic activity or functionality, e.g. cell viability

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means and a method for acquiring sequentially time-serial information from one cell or from a cell population. <P>SOLUTION: This sensor for detecting cell activity is provided with at least two kinds or more of detecting particles, and detects a substance derived from the activity of the cell. The each detecting particle contains a detecting component indicating optical characteristics, in response to the detecting substance, and the kinds of the detecting particles are different, in response to kinds of the detecting components. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、細胞の活動に由来する情報を検出する細胞活動検出用センサー、及び当該細胞活動検出用センサーを用いる細胞活動検出方法に関する。   The present invention relates to a cell activity detection sensor for detecting information derived from cell activity, and a cell activity detection method using the cell activity detection sensor.

ゲノム、トランスクリプトーム、プロテオーム、メタボローム、セロームといったオミックス解析技術は、生命現象をそれぞれ遺伝子、転写、タンパク質、代謝の総体として解析し、生体そのものを解析しようとする技術体系である。オミックスの技術や思想は、生命現象の記述という最も基礎的な学問分野から、医学、産業分野で利用されるようになっている。   The omics analysis technology such as genome, transcriptome, proteome, metabolome, and cerome is a technology system that analyzes living phenomena as a whole of genes, transcriptions, proteins, and metabolism, and analyzes the living body itself. Omics technology and ideas are used in the medical and industrial fields from the most basic academic field of describing life phenomena.

ゲノム解析では、高速DNAシーケンサを用いた配列解析技術の発達により可能となったが、最近では、次世代のゲノム配列解析技術として固体表面上に数多くのDNAプローブを種類毎に区分けして固定したDNAマイクロアレイ(DNAチップ)を用いたシーケンシング バイ ハイブリダイゼーションやマイクロリアクタービーズを用いたハイスループットパイロシーケンシングが現実のものとして研究されるようになっている。トランスクリプトーム解析では、すでにDNAマイクロアレイ(DNAプローブアレイやDNAチップも同一目的のための技術)が実用化され、多くの研究者に用いられている。プロテオーム解析には、種々のタンパク質をプローブとして(一般的には抗体をプローブ)アレイ状に固定したプロテインアレイチップが用いられるようになっている。   Genome analysis has become possible due to the development of sequence analysis technology using a high-speed DNA sequencer, but recently, as a next-generation genome sequence analysis technology, a large number of DNA probes are classified and fixed on a solid surface. Sequencing by hybridization using DNA microarrays (DNA chips) and high-throughput pyrosequencing using microreactor beads have been studied as real things. In transcriptome analysis, DNA microarrays (DNA probe arrays and techniques for the same purpose for DNA chips) have already been put into practical use and used by many researchers. For proteome analysis, protein array chips in which various proteins are immobilized as probes (generally, antibodies are used as probes) have been used.

DNAマイクロアレイやプロテインアレイチップを作るには光化学反応と半導体工業でよく用いられるリソグラフィーを用いて区画された多数のセルに設計された配列のオリゴマーを一塩基づつ合成して行く方法(非特許文献1参照),あるいはDNAプローブやタンパク質プローブを各区画に一つ一つ植え込んでいく方法(非特許文献2参照)がある。   In order to make a DNA microarray or protein array chip, a method of synthesizing oligomers of sequences designed in a large number of compartmented cells using photochemical reaction and lithography often used in the semiconductor industry one by one (Non-patent Document 1) Or a method of implanting DNA probes or protein probes one by one in each compartment (see Non-Patent Document 2).

これらのマイクロアレイは、いずれもスライドガラスやシリコン平面状に区画を区切り、多数のプローブをアレイ状に整列させた構造をしている。いずれの方法も、試料としては、細胞や組織を破砕して細胞内に存在するDNA(ゲノム解析用)、RNA(トランスクリプトーム解析用)あるいはタンパク質(プロテオーム解析用)を抽出し、プローブチップと反応させ、チップ上に捕捉した物質を何らかの方法で標識して検出するのが一般的である。特にDNAやRNAの分析には、一旦抽出したDNAやRNAをPCRなどで増幅する前処理を行い、この段階で、試料DNA或いはRNAを転写したcDNAに蛍光標識を行う。タンパク質を増幅することができないので、イムノアッセイと同じように標識物に酵素を用いて信号増幅するケースがある。   Each of these microarrays has a structure in which a plurality of probes are aligned in an array form by dividing the section into a slide glass or silicon plane. In either method, as a sample, cells or tissues are disrupted to extract DNA (for genome analysis), RNA (for transcriptome analysis) or protein (for proteome analysis) present in the cell, In general, a substance that has been reacted and captured on a chip is labeled and detected by some method. In particular, for analysis of DNA or RNA, pretreatment for amplifying the extracted DNA or RNA by PCR or the like is performed, and at this stage, fluorescent labeling is performed on the cDNA to which the sample DNA or RNA is transcribed. Since the protein cannot be amplified, there is a case where the signal is amplified using an enzyme for the label as in the immunoassay.

検出に関しては、チップ基板上のプローブに蛍光標識したDNA断片やmRNAやこれを逆転写したcDNAなどの試料ポリヌクレオチド(以下単に試料ポリヌクレオチド)をハイブリダイズさて基板上に導入される蛍光体を蛍光スキャナーで検出する。あるいは、試料ポリヌクレオチドをハイブリダイズさせた後に、プローブと隣接して試料ポリヌクレオチドに相補的な蛍光標識オリゴをライゲーション反応で連結したり、DNAポリメラーゼを用いて蛍光標識dNTP基質を反応させたりして、基板上に導入する蛍光体を検出する。最近では、酸化還元反応を利用した電気化学的な検出を行う方法も実用になっている。   For detection, fluorescent samples are introduced onto the substrate by hybridizing a sample polynucleotide (hereinafter simply referred to as a sample polynucleotide) such as a DNA fragment or mRNA fluorescently labeled onto a probe on the chip substrate and cDNA reversely transcribed from this. Detect with a scanner. Alternatively, after hybridizing the sample polynucleotide, a fluorescently labeled oligo complementary to the sample polynucleotide is ligated adjacent to the probe by a ligation reaction, or a fluorescently labeled dNTP substrate is reacted using a DNA polymerase. The phosphor to be introduced onto the substrate is detected. Recently, an electrochemical detection method using a redox reaction has been put into practical use.

タンパク質の場合は抗原抗体反応のようなアフィニティー反応を利用して、基板上に特定タンパク質などを捕捉した後、質量分析機で分析したり、蛍光標識抗体や酵素標識抗体でサンドイッチ反応をおこない、基板上に残る蛍光体や酵素活性を検出したりする方法、電気化学発光を用いる検出法がある。電気化学発光法の一例では、電極表面に抗原捕捉用の抗体でタンパク質を捕捉する。捕捉したタンパク質に対してルテニウム錯体標識した抗体でサンドイッチ反応を行う(非特許文献3参照)。電極表面ではルテニウムが酸化され、TPAのレドックス反応とカップルさせて還元するときに励起状態となったルテニウムの電子が基底状態に落ちる時に光を発する。高感度で定量的な検出を目的とした検出法としては、通常の顕微鏡検出が可能な700 mm程度の粒子を標識に用いて、基板上で反応した粒子数をカウンターでカウントして目的物質を定量検出するイムノアッセイの報告がある(非特許文献4参照)。   In the case of proteins, an affinity reaction such as an antigen-antibody reaction is used to capture a specific protein on the substrate and then analyzed with a mass spectrometer, or a sandwich reaction is performed with a fluorescently labeled antibody or an enzyme labeled antibody. There are a method for detecting the phosphor and enzyme activity remaining on the surface, and a detection method using electrochemiluminescence. In an example of the electrochemiluminescence method, a protein is captured on the electrode surface with an antigen capturing antibody. A sandwich reaction is performed on the captured protein with a ruthenium complex-labeled antibody (see Non-Patent Document 3). Ruthenium is oxidized on the electrode surface, and emits light when the ruthenium electrons, which are excited when they are reduced by being coupled with the redox reaction of TPA, fall to the ground state. As a detection method aiming at high-sensitivity and quantitative detection, particles of about 700 mm that can be detected with a normal microscope can be used as a label, and the number of particles reacted on the substrate is counted with a counter to determine the target substance. There is a report of an immunoassay for quantitative detection (see Non-Patent Document 4).

メタボロームやセロームでは生体や細胞の代謝状況や活動状況を解析するのであるが、実質的に代謝産物を網羅的に解析する方法は、現状では質量分析法がもっとも現実的な方法である。個別の物質に対して細胞内の特定物質の局在化や量の経時変化を測定する方法も開発されている。たとえば、カルシウムやマグネシウムといったイオンを測定する材料としては各種イオントラッカーが開発され、イオンチャンネルの研究に多用されていることは周知の事実である。これは細胞内に存在するイオンに配位する蛍光化合物を用いて、当該イオンの細胞内空間的分布を測定する技術である。他の例としてはグリーン フルオレッセイン プロテイン(GFP)を用いて、細胞内特定タンパク質の局在化を経時的に追跡する方法をあげることができる。   Metabolome and serome analyze the metabolic status and activity status of living organisms and cells. Currently, mass spectrometry is the most realistic method for comprehensively analyzing metabolites. Methods have also been developed for measuring localization of specific substances in cells and changes over time of individual substances. For example, it is a well-known fact that various ion trackers have been developed as materials for measuring ions such as calcium and magnesium and are widely used in ion channel research. This is a technique of measuring the intracellular spatial distribution of ions using a fluorescent compound that coordinates to ions present in the cells. Another example is a method of tracking the localization of a specific protein in cells over time using green fluorescein protein (GFP).

他方、細胞を基板上のマイクロストラクチャーで培養しながら光学的あるいは電気化学的に計測する研究が行われている。これらは、細胞の形状観察や細胞電位の変化を計測するため、細胞を連続的に生きたまま情報を得ることが出来る(特許文献1〜4参照)。
Science 251, 767-773(1991) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, 4613-4918(1996) Clin. Chem., 37, 1534-1539 (1991) Anal. Biochem. 202, 120-125 (1992) 特開2006−42671号公報 特開2006−94703号公報 特開2006−112846号公報 特開2006−115723号公報
On the other hand, research has been conducted on optically or electrochemically measuring cells while culturing them in a microstructure on a substrate. Since these measure the shape of the cell and change in the cell potential, information can be obtained while the cells are continuously alive (see Patent Documents 1 to 4).
Science 251, 767-773 (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, 4613-4918 (1996) Clin. Chem., 37, 1534-1539 (1991) Anal. Biochem. 202, 120-125 (1992) JP 2006-42671 A JP 2006-94703 A JP 2006-1112846 A JP 2006-115723 A

DNAマイクロアレイやプロテインアレイチップあるいは質量分析法を用いて生体、特に細胞の情報を得る上での最大の問題となるのは、これらの解析手法を行うためには細胞や組織を破壊して含まれるDNAなりRNAなりタンパク質、そして代謝産物を分析しなくてはならない点にある。そもそも、生命現象を記述するには、各種マイクロアレイや質量分析を用いてある瞬間の情報を得るだけでは不十分で、連続した時間の中で物質がどのように変化するかを捉える必要がある。また、細胞はお互いに相互作用しているのであるから、細胞間の空間的な位置関係を考慮して各細胞の生理的挙動を記述することが必要である。   The biggest problem in obtaining information on living organisms, especially cells, using DNA microarrays, protein array chips, or mass spectrometry is the destruction of cells and tissues in order to perform these analysis methods. DNA, RNA, protein, and metabolites must be analyzed. In the first place, it is not enough to obtain information at a certain moment using various microarrays and mass spectrometry in order to describe life phenomena, and it is necessary to grasp how substances change in a continuous time. Moreover, since cells interact with each other, it is necessary to describe the physiological behavior of each cell in consideration of the spatial positional relationship between the cells.

もちろん、従来の方法でも、いろいろな空間に存在する細胞群を刻々の時間で破壊して空間的時間的な連続性を持たせる解析が行われているが、同一の細胞ないし細胞群を用いるわけではないので、統計的な処理による平均化したデータが得られることになる。このため、たとえば、多細胞系の組織の特定細胞を刺激したときに、離れた位置の細胞(ここではレポーター細胞ということにする)の反応がどのようになるかを計測することを考えると、明らかに問題になる。すなわち、経時測定のため、刺激細胞とレポーター細胞のセットを多数得て、刺激後のレポーター細胞のレスポンスを測定計測したとしても、各細胞の状態を正確にコントロールすることが困難なために、多くの実験を繰り返して、統計処理することになり、重要な信号がノイズに埋もれてしまう。たとえ、統計処理によりノイズに埋もれないデータが得られ、見かけ上連続して解析した結果が得られても、実際は同一の細胞や組織の状態を経時的に追いかけているわけではない。   Of course, even in the conventional method, analysis is performed to destroy a group of cells existing in various spaces every moment and to have spatial and temporal continuity, but the same cell or group of cells is used. Therefore, averaged data obtained by statistical processing is obtained. For this reason, for example, when measuring a specific cell in a multicellular tissue, it is considered to measure how the reaction of a cell at a distant location (hereinafter referred to as a reporter cell) becomes, Obviously it becomes a problem. In other words, even if many sets of stimulator cells and reporter cells are obtained for measurement over time, and the response of the reporter cells after stimulation is measured and measured, it is difficult to accurately control the state of each cell. By repeating this experiment, statistical processing is performed, and important signals are buried in noise. Even if data that is not buried in noise is obtained by statistical processing and the result of seemingly continuous analysis is obtained, the state of the same cell or tissue is not actually chased over time.

昨今の生物学では、個々の細胞が外界や隣接する細胞とどのような影響を与え合いながら機能しているかを調べる研究が盛んになりつつあるが、このような目的には、上記のように従来の細胞を破壊してその成分を調べる方法は適切ではないことが多い。また、再生医療に用いるエンブリオニックステムセルのような基本的に1細胞の取り扱いが必要な場合は、細胞を分析のために破壊することはできない。これらは分化誘導して利用するわけであるが、分裂初期の段階からの細胞状態の追跡とコントロールが必要となる。   In recent biology, research to investigate how individual cells function while interacting with the outside world and neighboring cells is becoming popular. For this purpose, as described above, Conventional methods of destroying cells and examining their components are often not appropriate. In addition, when one cell is basically required to be handled, such as an embryonic stem cell used for regenerative medicine, the cell cannot be destroyed for analysis. These are used after differentiation induction, but it is necessary to follow and control the cell state from the early stage of division.

イオントラッカーやGFPを用いる方法では、細胞内の当該イオンや特定タンパク質の局在を経時的に計測できるが、その利用範囲は限られたものである。なぜなら、イオントラッカーでは、カルシウムやマグネシウムなどのイオンに利用が限られる。GFPあるいはその類似のフルオレッセインプロテインを用いる方法では、遺伝子組み換えの技術を用いて標的タンパク質にフルオレッセインプロテインを組み替えたフュージョンタンパク質を生産させて、蛍光測定することになる。したがって、本来のタンパク質のサイズが異なり、また、活性に影響している可能性があり、必ずしもネイティブの細胞と同じ情報が得られるのと保障は無い。さらに、これらの方法では、測定できる物質が無機イオンやフュージョン可能なタンパク質に限られるため、糖や脂肪酸や核酸やタンパク質の代謝にかかわる物質、特に低分子有機物を追跡することは困難である。質量分析を用いる方法としては、従来から、呼気マススペクトログラムのように、揮発性成分を質量分析機で一網打尽に計測する方法が研究されているが、個別細胞や細胞集団レベルでの計測を行うには、測定下限限界の点で、現状では現実性が低いといわざるをえない。   In the method using an ion tracker or GFP, the localization of the ion or specific protein in the cell can be measured over time, but the range of use is limited. This is because ion trackers have limited use for ions such as calcium and magnesium. In the method using GFP or a similar fluorescein protein, a fusion protein in which the fluorescein protein is recombined with the target protein is produced using a gene recombination technique, and the fluorescence is measured. Therefore, the size of the original protein is different and may affect the activity, and there is no guarantee that the same information as the native cell can be obtained. Furthermore, in these methods, since substances that can be measured are limited to inorganic ions or fusionable proteins, it is difficult to trace substances involved in metabolism of sugars, fatty acids, nucleic acids, and proteins, particularly low molecular organic substances. As a method of using mass spectrometry, a method of measuring volatile components in a single screen with a mass spectrometer has been studied as in the case of an expiratory mass spectrogram, but in order to perform measurement at the level of individual cells or cell populations. In terms of the lower limit of measurement, the reality is unavoidable at present.

本発明では、一つの細胞ないし細胞集団(組織の特定機能を行っていると思われる同一機能の細胞群)からの経時的な情報を逐次得る手段及び方法を提供することにある。さらに、細胞は使いきりではなく生きた状態のまま、逐次解析ができる手段及び方法を提案することを目的とする。   An object of the present invention is to provide means and a method for sequentially obtaining information over time from one cell or a cell population (a group of cells having the same function that is supposed to perform a specific function of a tissue). It is another object of the present invention to propose a means and method capable of performing sequential analysis while cells are not exhausted but remain alive.

本発明は、少なくとも2種類以上の検出用粒子を備え、細胞の活動に由来する物質を検出する細胞活動検出用センサーであって、前記検出用粒子は、検出する物質に応じた光学吸収特性を示す検出用成分を含有し、前記検出用粒子の種類は、前記検出用成分の種類に応じて異なるものである。前記検出用粒子は、その蛍光特性、核磁気共鳴特性、磁気特性、光学吸収特性、粒径またはこれらの組み合わせに基づき、その種類が識別可能であるように構成することができ、特に検出用粒子の種類が多数となる場合にこのような構成は有用である。   The present invention is a cell activity detection sensor comprising at least two types of detection particles and detecting a substance derived from cell activity, wherein the detection particles have optical absorption characteristics corresponding to the substance to be detected. The type of the detection particle is different depending on the type of the detection component. The detection particles can be configured to be identifiable based on their fluorescence characteristics, nuclear magnetic resonance characteristics, magnetic characteristics, optical absorption characteristics, particle size, or a combination thereof, and in particular the detection particles. Such a configuration is useful when there are a large number of types.

前記検出用成分は、好ましくは金属配位ポルフィリン誘導体及び/又は金属配位フタロシアニン誘導体を含む。金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体は、細胞が産出する有機化合物の検出に有用である。前記検出用粒子の粒径は、好ましくは0.1〜10μmとなるようにする。また、好ましくは、前記検出用粒子がガス透過性層を備え、前記検出用粒子の外部からのガスは前記ガス透過性層を透過して前記検出用成分に到達するように構成する。   The detection component preferably includes a metal coordinated porphyrin derivative and / or a metal coordinated phthalocyanine derivative. Metal-coordinate porphyrin derivatives and metal-coordinate phthalocyanine derivatives are useful for detecting organic compounds produced by cells. The particle size of the detection particles is preferably 0.1 to 10 μm. Preferably, the detection particles include a gas permeable layer, and gas from the outside of the detection particles passes through the gas permeable layer and reaches the detection component.

検出用粒子が細胞内に導入して使用される場合は、細胞に与える物理的なダメージを少なくするために、前記検出用粒子は、グアニジル基を有する化合物を含む最表面層を有するように構成されていることが好ましい。このような構成により、細胞表面の細胞膜のりん脂質とのインタラクションを容易とし、スムーズに検出用粒子が細胞内には入り込むようにすることができる。グアニジル基を有する化合物としてはアルギニンが挙げられる。検出用粒子の最表面の狭い範囲にグアニジル基が少なくとも6残基程度存在するように固定されていることが好ましく、アルギニンを含有する場合は、アルギニン分子が狭い範囲に少なくても6分子程度存在するのが好ましい。勿論、アルギニンやグアニジル基を有するオリゴマーやポリマーを固定して用いてもよい。       When detection particles are introduced into cells and used, the detection particles are configured to have an outermost surface layer containing a compound having a guanidyl group in order to reduce physical damage to the cells. It is preferable that With such a configuration, the interaction with the phospholipid on the cell membrane on the cell surface can be facilitated, and the detection particles can smoothly enter the cell. Arginine is mentioned as a compound which has a guanidyl group. It is preferable that guanidyl groups are fixed so that there are at least about 6 residues in a narrow range on the outermost surface of the detection particles. When arginine is contained, at least about 6 arginine molecules exist in a narrow range. It is preferable to do this. Of course, an oligomer or polymer having an arginine or guanidyl group may be fixed and used.

また、本発明は、上記細胞活動検出用センサーを用いて細胞の活動に由来する物質を検出する細胞活動検出方法であって、前記複数の検出用粒子を細胞内及び/又は細胞外に配置する配置工程、前記検出用粒子の光学吸収特性を測定する測定工程、及び前記測定工程の測定結果に基づき細胞の活動を解析する解析工程を有するものである。   The present invention also relates to a cell activity detection method for detecting a substance derived from cell activity using the cell activity detection sensor, wherein the plurality of detection particles are arranged inside and / or outside the cell. It has an arrangement | positioning process, the measurement process which measures the optical absorption characteristic of the said particle for detection, and the analysis process which analyzes the activity of a cell based on the measurement result of the said measurement process.

前記配置工程は、例えば、前記複数の検出用粒子を細胞内に分散させる工程を有する。また、前記配置工程は、例えば、前記複数の検出用粒子を細胞の近傍に、前記細胞に接触状態及び/又は非接触状態で配置する工程を有する。   The arrangement step includes, for example, a step of dispersing the plurality of detection particles in cells. Moreover, the arrangement step includes, for example, a step of arranging the plurality of detection particles in the vicinity of the cell in a contact state and / or a non-contact state with the cell.

前記解析工程は、好ましくは、位置情報に対応させて検出物質に関する情報を取得する工程を有するようにする。   Preferably, the analysis step includes a step of acquiring information on the detection substance in correspondence with the position information.

本発明により、細胞の活動により産出される物質を、細胞の内部及び/又は外部で検出することができ、さらに生きた状態の細胞について経時的に計測することができる。このため、同一細胞に関する生化学的な変化を連続してモニターすることが可能となる。   According to the present invention, a substance produced by the activity of a cell can be detected inside and / or outside the cell, and a living cell can be measured over time. For this reason, it is possible to continuously monitor biochemical changes related to the same cell.

本発明は、少なくとも2種類以上の検出用粒子を備え、細胞の活動に由来する物質を検出する細胞活動検出用センサーであって、前記検出用粒子は、検出する物質に応じた光学吸収特性を示す検出用成分を含有し、前記検出用粒子の種類は、前記検出用成分の種類に応じて異なる、細胞活動検出用センサーである。   The present invention is a cell activity detection sensor comprising at least two types of detection particles and detecting a substance derived from cell activity, wherein the detection particles have optical absorption characteristics corresponding to the substance to be detected. It is a sensor for detecting cell activity, which contains the detection component shown, and the type of the detection particle is different depending on the type of the detection component.

本発明の細胞活動検出用センサーは、検出用粒子を細胞内に配置して検出を行ってもよいし、検出用粒子を細胞近傍に配置して検出を行ってもよいし、又は検出用粒子を細胞内と細胞近傍に配置して検出を行ってもよい。細胞近傍に配置する場合は、培養中の細胞に検出用粒子をばらまいてこれを細胞の表面に吸着させてもよいし、あらかじめ基板の上に複数種類の検出用粒子を固定しておきその上で細胞培養を行って細胞の近傍に複数種の検出用粒子が配置されるような構造としてもよい。基板上に複数種の検出用粒子を固定するには、お互いに識別可能な要素を持つ粒子群の各粒子に各々異なる有機化合物検出用プローブが固定され、粒子群が基板上にランダムに固定された構造で、基板上の粒子群がランダムに固定された領域のいかなる位置でも細胞を培養しながら個々の細胞の放出する有機化合物を解析できるように粒子を基板上に固定しておくことにより上記課題を解決できる。   The cell activity detection sensor of the present invention may be detected by arranging the detection particles in the cells, may be detected by arranging the detection particles in the vicinity of the cells, or the detection particles Detection may be carried out by arranging in the cell and in the vicinity of the cell. When placed in the vicinity of the cells, the detection particles may be dispersed on the cells in culture and adsorbed on the surface of the cells, or a plurality of types of detection particles may be fixed on the substrate in advance. It is also possible to adopt a structure in which a plurality of types of detection particles are arranged in the vicinity of the cell by performing cell culture. In order to immobilize multiple types of detection particles on a substrate, different organic compound detection probes are immobilized on each particle of the particle group having mutually distinguishable elements, and the particle group is randomly immobilized on the substrate. By fixing the particles on the substrate so that the organic compounds released by individual cells can be analyzed while culturing the cells at any position in the region where the particles on the substrate are randomly fixed, The problem can be solved.

本発明の細胞活動検出用センサーは、細胞の活動に由来する物質を検出することができるように構成され、例えば、細胞の活動により細胞が放出する物質を検出することができるように構成される。物質の検出としては、例えば、物質の種類を特定する検出、さらには量を特定する検出、放出される物質の種類の変化の検出、着目した物質の放出量の変化の検出等が挙げられる。   The sensor for detecting cellular activity of the present invention is configured to detect a substance derived from the activity of the cell, for example, configured to detect a substance released by the cell due to the activity of the cell. . Examples of substance detection include detection for specifying the type of substance, detection for specifying the quantity, detection of change in the type of released substance, detection of change in the amount of released substance of interest, and the like.

検出用粒子の種類は、含有される検出用成分の種類に対応する。検出用成分としては、生体物質親和性化合物を用いることができる。検出する物質としては、例えば、細胞が放出する有機化合物が挙げられ、かかる有機化合物を検出する検出用成分として、例えば金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体を用いることができる。金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体は、細胞が産出する有機化合物の検出に特に適している。その他に、Richardtの色素として知られるSolvatochromicsや、水素イオン検出用のメチルレッドやキシレノールブルー等を用いることができる。   The kind of the particle for detection respond | corresponds to the kind of the component for a detection contained. As the detection component, a biological substance affinity compound can be used. Examples of the substance to be detected include an organic compound released by a cell. As a detection component for detecting such an organic compound, for example, a metal coordinated porphyrin derivative or a metal coordinated phthalocyanine derivative can be used. Metal-coordinated porphyrin derivatives and metal-coordinated phthalocyanine derivatives are particularly suitable for detecting organic compounds produced by cells. In addition, Solvatochromics known as Richardt's pigment, methyl red for detecting hydrogen ions, xylenol blue, and the like can be used.

金属配位ポルフィリン誘導体は、中心部の金属配位座とその周辺の疎水性ポルフィリン残基とポルフィリン残基の側鎖と物質のインタラクションから、特定の分子群ないし残基群を配位することができる(Nature 406, 710- 713(1990)、Angew. Chem. Int. Ed. 44, 4528-4532(2005))。特定分子群が配位した金属配位ポルフィリン誘導体は、特定分子群が配位していない金属配位ポルフィリン誘導体(以下フリーの金属配位ポルフィリン誘導体)と光吸収スペクトルが異なる。このため、インタラクションした特定分子群の量を光学的に測定することができる。ポルフィリンの側鎖と配位金属を変えると、異なる分子群ないし残基群がインタラクションするようになるので、種々金属配位ポルフィリン誘導体を用意することでいろいろな有機化合物分子群や有機化合物中の残基群を検出することができる。金属配位フタロシアニン誘導体も同様に中心部の金属配位座とその周辺の疎水性ポルフィリン残基とシアニン残基の側鎖と物質のインタラクションから、特定の分子群ないし残基群を配位することができる。このようにポルフィリンもフタロシアニンも実質的には同一な化合物の性質を持っている。   A metal coordinated porphyrin derivative can coordinate a specific molecular group or residue group based on the interaction between a metal coordination site in the central part, a hydrophobic porphyrin residue in the vicinity, a side chain of the porphyrin residue, and a substance. (Nature 406, 710-713 (1990), Angew. Chem. Int. Ed. 44, 4528-4532 (2005)). A metal coordinated porphyrin derivative coordinated with a specific molecular group has a light absorption spectrum different from a metal coordinated porphyrin derivative (hereinafter referred to as a free metal coordinated porphyrin derivative) not coordinated with a specific molecular group. For this reason, the quantity of the specific molecule group which interacted can be measured optically. If the side chain of the porphyrin and the coordination metal are changed, different molecular groups or residue groups will interact. Therefore, by preparing various metal coordinated porphyrin derivatives, various organic compound molecular groups and residues in organic compounds can be obtained. The base group can be detected. Similarly, metal-coordinated phthalocyanine derivatives must be coordinated to specific molecular groups or groups of residues based on the interaction between the metal coordination site in the central part, the hydrophobic porphyrin residue and the side chain of the cyanine residue, and the substance. Can do. Thus, both porphyrin and phthalocyanine have substantially the same compound properties.

これら金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体は疎水性が強く、生体への影響もあると予想されるので、直接細胞内、あるいは細胞近傍に添加することは好ましくない場合がある。また、たとえ細胞内や細胞近傍に添加したとしても、金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体に有機化合物等の生体関連物質が配位する分子の割合は低く、生体関連物質が配位していないフリーの金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体が計測の妨げとなるので、検出が困難となる。生体関連物質が配位した金属配位ポルフィリン誘導体の比率を上げるため、金属配位ポルフィリン誘導体の濃度を低下させると、生体関連物質の配位反応速度が遅くなり、そもそも、体積あたりの分子数が少なくなり検出下限を割って測定できなくなる場合がある。また、複数種の生体関連物質を検出する場合、多種類の金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体を同時に添加することになり、お互いの金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体のスペクトルが干渉しあって、ノイズ成分となるので、微量検出がより困難になる。   Since these metal-coordinated porphyrin derivatives and metal-coordinated phthalocyanine derivatives are highly hydrophobic and are expected to have an effect on the living body, it may not be preferable to add them directly into the cell or in the vicinity of the cell. In addition, even if added in the cell or in the vicinity of the cell, the proportion of molecules coordinated with biologically related substances such as organic compounds to metal coordinated porphyrin derivatives and metal coordinated phthalocyanine derivatives is low. Detection is difficult because the free metal-coordinated porphyrin derivative or metal-coordinated phthalocyanine derivative is an obstacle to measurement. In order to increase the ratio of metal-coordinated porphyrin derivatives coordinated with bio-related substances, reducing the concentration of metal-coordinated porphyrin derivatives slows the coordination reaction rate of bio-related substances, and in the first place, the number of molecules per volume In some cases, the number will decrease and the lower limit of detection will not be measured. In addition, when detecting multiple types of biological substances, multiple types of metal coordinated porphyrin derivatives and metal coordinated phthalocyanine derivatives must be added at the same time, and the spectra of each other metal coordinated porphyrin derivatives and metal coordinated phthalocyanine derivatives. Will interfere with each other and become a noise component, making it difficult to detect a trace amount.

そこで、本発明では、検出用成分である金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体の濃度を維持し、複数種用いたときでもお互いの干渉が無く測定できるようにするために、金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体を粒子に含有させて用いる。なお、金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体を粒子に含有させる形態としては、金属配位ポルフィリン誘導体の光学吸収スペクトルが測定できる形態であれば限定されることはなく、例えば、検出用粒子の核の表面に塗布し固定した形態、検出用粒子を構成する材料内に混合し検出用粒子を形成してなる形態等が挙げられる。   Therefore, in the present invention, in order to maintain the concentration of the metal coordination porphyrin derivative or metal coordination phthalocyanine derivative, which is a component for detection, and to enable measurement without interference with each other even when multiple types are used, the metal coordination A porphyrin derivative or a metal-coordinated phthalocyanine derivative is used in the particles. The form in which the metal coordinated porphyrin derivative or the metal coordinated phthalocyanine derivative is contained in the particle is not limited as long as the optical absorption spectrum of the metal coordinated porphyrin derivative can be measured. The form which apply | coated and fixed to the surface of the core of this, the form formed by mixing in the material which comprises the particle for detection, and forming the particle for detection, etc. are mentioned.

細胞の大きさは一般的に動物細胞で長径10〜30μm、植物細胞で長径10〜100μm程度である。検出用粒子を細胞内に配置して使用する場合、検出用粒子の粒径は、細胞の長径の約1/10以下であることが好ましい。したがって、検出用粒子を細胞内に配置して使用する場合、検出用粒子の粒径は好ましくは1000nm以下とする。細胞内に配置する検出用粒子の個数が複数個である場合、粒径はさらに小さい方が好ましい。本発明の細胞活動検出方法においては、検出用成分の光学吸収スペクトルを測定し、かかる測定結果に基づいて細胞の活動の解析を行う。この場合、対物レンズの透過光や反射光を回折格子で波長分散させ、CCD2次元センサーを用いて光学吸収スペクトルを得る一般的な条件下では、検出用粒子の粒径の下限値は、対物レンズの開口数と波長λにより決定される次式の分解能で決定される。   The cell size is generally about 10 to 30 μm in the major axis for animal cells and about 10 to 100 μm in the major axis for plant cells. When the detection particles are used in the cells, the particle size of the detection particles is preferably about 1/10 or less of the major axis of the cells. Therefore, when the detection particles are used in a cell, the particle size of the detection particles is preferably 1000 nm or less. When the number of detection particles arranged in a cell is plural, it is preferable that the particle size is smaller. In the cell activity detection method of the present invention, the optical absorption spectrum of the detection component is measured, and the cell activity is analyzed based on the measurement result. In this case, the lower limit of the particle size of the detection particle is the objective lens under general conditions in which transmitted light or reflected light of the objective lens is wavelength-dispersed by a diffraction grating and an optical absorption spectrum is obtained using a CCD two-dimensional sensor. Is determined by the following resolution determined by the numerical aperture and the wavelength λ.

分解能=0.61λ/開口数
金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体の吸収波長は400〜600nmの可視光領域であるので、開口数が0.64のレンズを用いる場合、375〜572nmの粒径が解析できる一応の下限値となる。ただし、かかる値は通常の対物レンズで透過光や反射光計測を行った場合である。エバネッセンス波を用いるニアフィールド顕微光学系を用いれば、さらに分解能が上がることは一般に知られた事実で、この場合上記で示した粒径より小さな粒子、たとえば粒径50nmの粒子であっても、各粒子を区別して光学吸収スペクトルを測定することが可能である。
Resolution = 0.61λ / Numerical aperture The absorption wavelength of the metal-coordinated porphyrin derivative or metal-coordinated phthalocyanine derivative is in the visible light region of 400 to 600 nm. Therefore, when using a lens with a numerical aperture of 0.64, the wavelength is 375 to 572 nm. This is a temporary lower limit that allows the particle size to be analyzed. However, this value is obtained when transmitted light or reflected light is measured with a normal objective lens. It is a generally known fact that the resolution can be further improved by using a near-field microscopic optical system using an evanescence wave. In this case, even if the particle is smaller than the above-mentioned particle size, for example, a particle having a particle size of 50 nm, It is possible to measure the optical absorption spectrum by distinguishing the particles.

金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体の中には蛍光を持つものもある。生体関連物質とのインタラクションで金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体の蛍光スペクトルが変化するので、生体関連物質の検出に利用できる。この場合も粒径50nm程度の検出用粒子であっても蛍光強度が十分あれば計測できる。粒径が小さい方が、多量の粒子を細胞内に投入できるので、細胞内の検出対象物質の空間分布を測定する場合には有利となる。また、より多数種の金属配位ポルフィリン誘導体粒子や金属配位フタロシアニン誘導体粒子を用いる上でも、粒径が小さい方が1種あたりの投入できる粒子数が増えるので限られた空間しかない細胞中において複数種の物質を計測する上で有利となる。   Some metal coordinated porphyrin derivatives and metal coordinated phthalocyanine derivatives have fluorescence. Since the fluorescence spectrum of the metal coordinated porphyrin derivative or metal coordinated phthalocyanine derivative changes due to the interaction with the biological material, it can be used for detection of the biological material. In this case as well, even detection particles having a particle size of about 50 nm can be measured if the fluorescence intensity is sufficient. The smaller the particle size, the larger the amount of particles that can be introduced into the cell, which is advantageous when measuring the spatial distribution of the substance to be detected in the cell. In addition, even when using more types of metal-coordinated porphyrin derivative particles and metal-coordinated phthalocyanine derivative particles, the smaller the particle size, the greater the number of particles that can be introduced per species, so in cells with limited space. This is advantageous in measuring a plurality of types of substances.

検出用粒子の種類が多くなる場合は、後に述べるように、例えば、金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体の吸収波長と、さらには使用する検出用粒子の蛍光特性、核磁気共鳴特性、磁気特性、光学吸収特性(検出用成分由来の特性を除く)、粒径またはこれらの組み合わせに基づいて検出用粒子の種類を識別できるようにすることが好ましい。金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体の吸収波長と検出用粒子の粒径の組み合わせでお互いに識別できるようにする場合、吸収波長の短い金属配位ポルフィリン誘導体を粒径の小さい粒子に含有させ、波長の長い金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体を粒径の大きい粒子に含有させることが好ましい。   When the number of types of detection particles increases, as described later, for example, the absorption wavelength of the metal coordinated porphyrin derivative or metal coordinated phthalocyanine derivative, and further the fluorescence characteristics of the detection particles used, the nuclear magnetic resonance characteristics, It is preferable to be able to identify the type of detection particles based on magnetic characteristics, optical absorption characteristics (excluding characteristics derived from detection components), particle sizes, or combinations thereof. When making it possible to distinguish from each other by the combination of the absorption wavelength of the metal-coordinated porphyrin derivative or metal-coordinated phthalocyanine derivative and the particle size of the detection particles, the metal coordinated porphyrin derivative with a short absorption wavelength is included in the particles with a small particle size. It is preferable that a metal coordinating porphyrin derivative or a metal coordinating phthalocyanine derivative having a long wavelength is contained in a particle having a large particle size.

また、金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体が、細胞に毒性や活性を与えることがある場合に備えて、これを防ぐために細胞質や細胞表面と金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体が直接接触しないように、金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体を検出用粒子の核の表面に塗布した場合、さらにその表面にガス透過性層を形成するようにする。ガス透過性層の材料としては、ポリフルオロカーボン系分子層や細胞層と同様な2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンと疎水性基質のコポリマーが好ましく用いられる。あるいは、シリコンポリマーを用いることができる。これらのガス透過性薄層は、検出用成分である金属配位ポルフィリン誘導体の反応性の点で薄いほうがよく、特に0.2μm以下の厚みである場合によい結果を得ることができるので好ましい。すなわち、粒子の構造が、核、内郭、外郭の少なくとも3層構造で、核は無機化合物ないし有機性ポリマーの固体からなり、核の表面でかつ外郭に覆われる内郭には金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体等の生体物質親和性化合物が固定されており、外郭はガス透過性物質からなる構造であることが好ましい。   In addition, in order to prevent the case where a metal coordinated porphyrin derivative or metal coordinated phthalocyanine derivative may give toxicity or activity to cells, in order to prevent this, the cytoplasm or cell surface and the metal coordinated porphyrin derivative or metal coordinated phthalocyanine derivative When a metal coordinated porphyrin derivative or a metal coordinated phthalocyanine derivative is applied to the surface of the core of the detection particle so as to prevent direct contact, a gas permeable layer is further formed on the surface. As a material for the gas permeable layer, a copolymer of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine and a hydrophobic substrate, which is the same as that for the polyfluorocarbon-based molecular layer or cell layer, is preferably used. Alternatively, a silicon polymer can be used. These gas-permeable thin layers are preferably thin in terms of the reactivity of the metal coordinated porphyrin derivative, which is a component for detection, and are particularly preferable since a good result can be obtained when the thickness is 0.2 μm or less. That is, the particle structure is at least a three-layer structure of a nucleus, an inner shell, and an outer shell, the core is made of a solid of an inorganic compound or an organic polymer, and the inner surface covered with the outer surface of the core is a metal coordinated porphyrin It is preferable that a biomaterial-affinity compound such as a derivative or a metal coordination phthalocyanine derivative is fixed, and the outer shell has a structure made of a gas-permeable substance.

検出用粒子の核となる部分の材料は、特に限定されることはない。例えば、ポリスチレンが好ましく用いられる。ポリスチレン粒子を作成するときに金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体を混合し金属配位ポルフィリン誘導体を含む核を形成し、その表面にシリコンポリマーやポリフルオロカーボン層を形成したり、2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンと疎水性基質のコポリマーを吸着したりすることで表面がガス透過性層で覆われた検出用粒子を得ることができる。あるいは、ポリスチレン粒子表面は疎水性であるので、これに金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体を吸着させた後、シリコンエラスターポリマーを吸着することで、核はポリスチレン、その表面に金属配位ポルフィリン誘導体層や金属配位フタロシアニン誘導体層、最表面にガス透過性層を有する検出用粒子とすることができる。このほか検出用粒子の核の材料には、シリコンやガラスの無機質を用いることもできる。シリコンの場合は、無機質粒子表面に直接金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体を吸着させてもよいし、より汎用的にはシラン処理して表面に疎水性有機層を設けてそこに金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体を結合させてもよい。金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体の吸着には、有機溶媒に溶解した金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体を塗布した後、溶媒を蒸発させる方法と、真空蒸着の技術を利用して粒子表面に固定する方法をとることができる。   The material of the part that becomes the core of the detection particle is not particularly limited. For example, polystyrene is preferably used. When making polystyrene particles, metal coordinated porphyrin derivatives and metal coordinated phthalocyanine derivatives are mixed to form nuclei containing metal coordinated porphyrin derivatives, and a silicon polymer or polyfluorocarbon layer is formed on the surface, or 2-methacryloyl By adsorbing a copolymer of oxyethyl phosphorylcholine and a hydrophobic substrate, particles for detection whose surface is covered with a gas-permeable layer can be obtained. Alternatively, since the polystyrene particle surface is hydrophobic, a metal coordinated porphyrin derivative or metal coordinated phthalocyanine derivative is adsorbed to the polystyrene particle surface, and then a silicon elastomer polymer is adsorbed. It can be set as a particle for detection which has a porphyrin derivative layer, a metal coordination phthalocyanine derivative layer, and a gas-permeable layer on the outermost surface. In addition, silicon or glass inorganic materials can be used as the core material of the detection particles. In the case of silicon, the metal coordinated porphyrin derivative or metal coordinated phthalocyanine derivative may be adsorbed directly on the surface of the inorganic particles, or more generally, a silane treatment is performed to provide a hydrophobic organic layer on the surface and a metal is formed there. A coordinated porphyrin derivative or a metal coordinated phthalocyanine derivative may be bound. Adsorption of metal-coordinated porphyrin derivatives and metal-coordinated phthalocyanine derivatives uses a method of evaporating the solvent after applying a metal-coordinated porphyrin derivative or metal-coordinated phthalocyanine derivative dissolved in an organic solvent, and vacuum deposition technology Then, a method of fixing to the particle surface can be taken.

このようにして調製した検出用粒子は、好ましくは複数種類を混合して用いる。たとえば256種の金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体を各々含有させた粒子群を細胞に鈍食作用を用いて細胞内に取り込ませたとする。例えば、1〜10個程の検出用粒子が各細胞内に入り込む。あるいは、細胞表面にとどまっている粒子もある。これら粒子は細胞内に局在したり分散したりしているが、粒子は1個ごと個別に認識することができる。光の波長とサイズの関係から、光の吸収を用いて測定すると、区別して測定できるのは400nm間隔程度に存在する粒子なので、多数の粒子がかかる間隔以下で配置されるような多量の粒子が細胞内に取り込まれないようにすることが好ましい。   The detection particles thus prepared are preferably used in a mixture of a plurality of types. For example, it is assumed that a group of particles each containing 256 kinds of metal coordinated porphyrin derivatives and metal coordinated phthalocyanine derivatives are incorporated into cells using a blunt action. For example, about 1 to 10 detection particles enter each cell. Alternatively, some particles remain on the cell surface. These particles are localized or dispersed in the cells, but each particle can be recognized individually. From the relationship between the wavelength and size of light, when measuring using light absorption, it is possible to distinguish and measure particles that are present at intervals of about 400 nm, so there are a large number of particles in which many particles are arranged at such intervals or less. It is preferable not to be taken up into cells.

このようにして細胞内や細胞表面に存在する金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体には細胞が産生する有機化合物が金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体の性質にしたがって配位し、粒子の光学吸収スペクトルや蛍光スペクトルが変化する。顕微分光法を用いて、顕微画像として捕らえた粒子のスペクトルを解析することで、細胞内外の特定の分子群(あるいは分子中の特定残基群)の量を測定することができる。顕微画像で粒子の位置の情報も得られるので、細胞内外の特定分子群の分布を得ることができる。一定時間間隔で粒子の位置を追跡しながらスペクトル変化を測定することにより、同一細胞からの情報を連続して得ることができる。   In this way, organic compounds produced by cells coordinate with metal-coordinating porphyrin derivatives and metal-coordinated phthalocyanine derivatives according to the properties of the metal-coordinated porphyrin derivatives and metal-coordinated phthalocyanine derivatives. The optical absorption spectrum and fluorescence spectrum of the particles change. By analyzing the spectrum of particles captured as a microscopic image using microspectroscopy, the amount of a specific molecular group (or a specific residue group in the molecule) inside and outside the cell can be measured. Since the information on the position of the particles can also be obtained with a microscopic image, the distribution of specific molecular groups inside and outside the cell can be obtained. Information from the same cell can be obtained continuously by measuring the spectral change while tracking the position of the particles at regular time intervals.

金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体等の種類が少ない場合は、金属ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体等の自身のスペクトル、特に配位金属原子団の吸収極大それ自身を識別用のインデックスとして用いることができる。しかし、使用する金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体等の種類が多くなると、自身のスペクトルだけでは区別できなくなるので、他のインデックスが必要となる。   When there are few types of metal coordinated porphyrin derivatives, metal coordinated phthalocyanine derivatives, etc., an index for identifying the spectrum of the metal porphyrin derivative, metal coordinated phthalocyanine derivative, etc., particularly the absorption maximum of the coordinated metal atom group itself Can be used as However, if the number of types of metal coordinated porphyrin derivatives, metal coordinated phthalocyanine derivatives, and the like to be used increases, it becomes impossible to distinguish them by their own spectrum alone, so another index is required.

このインデックスとして本発明では、第一に、種々蛍光体を粒子に混入させ、この種々蛍光体の蛍光波長の違いをインデックスとして用いる。インデックス用の蛍光体は、フルオレッセイン系やローダミン系、フタロシアニン系、BODIPYなどを用いることができ、特に限定されないが、金属配位ポルフィリン誘導体等の生体物質親和性化合物の吸収極大バンドと異なる波長域の蛍光色素を用いるようにする。金属配位ポルフィリン誘導体等の生体物質親和性化合物と同一波長の蛍光体を用いると、消光が起きる可能性がある。異なる2〜3種類の蛍光色素の量比を違えた組み合わせの粒子群を作成して識別可能としてもよい。いずれにせよ、異なる蛍光色素でインデックスした粒子群と異なる金属配位ポルフィリン誘導体等を1対1で組み合わせることで、識別可能な金属配位ポルフィリン誘導体等の生体物質親和性化合物を有する検出用粒子を得ることができる。400nm〜800nmの波長領域に8種類程度のお互いに識別可能な蛍光体を得ることができる。これら蛍光体の励起には複数のレーザー光源を用いる。エネルギートランスファーを利用することで、複数蛍光体の励起用レーザー光源の数を少なくすることもできる。   In the present invention, as the index, first, various phosphors are mixed in the particles, and the difference in fluorescence wavelength between the various phosphors is used as an index. Fluorescein-type, rhodamine-type, phthalocyanine-type, BODIPY, etc. can be used as the index phosphor. Although not particularly limited, the wavelength is different from the absorption maximum band of biomaterial-affinity compounds such as metal coordinated porphyrin derivatives Use fluorescent dyes in the region. When a fluorescent substance having the same wavelength as that of a biological substance affinity compound such as a metal coordination porphyrin derivative is used, quenching may occur. It is also possible to create a group of particles with different amounts of two to three different fluorescent dyes so that they can be identified. In any case, particles for detection having a biomaterial affinity compound such as a metal-coordinated porphyrin derivative that can be identified by combining a group of particles indexed with different fluorescent dyes and a different metal-coordinated porphyrin derivative in a one-to-one manner. Obtainable. About eight types of phosphors that can be distinguished from each other can be obtained in a wavelength region of 400 nm to 800 nm. A plurality of laser light sources are used for excitation of these phosphors. By using energy transfer, the number of laser light sources for excitation of a plurality of phosphors can be reduced.

また、本発明は、検出用粒子の種類がその核の核磁気共鳴特性で識別できるように構成され、これをインデックスとしてもよい。数T/mmの傾斜磁場を持つ顕微NMRを用いることで細胞内等に分布した検出用粒子の種類を識別する。   Further, the present invention is configured such that the type of detection particle can be identified by the nuclear magnetic resonance characteristics of the nucleus, and this may be used as an index. By using micro NMR with a gradient magnetic field of several T / mm, the types of detection particles distributed in the cell are identified.

また、本発明は、検出用粒子そのものが磁性体で、磁場特性で検出用種類が識別できるように構成されていてもよい。磁場検出としてはSQUIDを用いることができる。   Further, the present invention may be configured such that the detection particles themselves are magnetic materials, and the detection types can be identified by the magnetic field characteristics. A SQUID can be used for magnetic field detection.

また、本発明は、粒子の形状、特に粒径により検出用粒子の種類を識別できるように構成されていてもよい。異なる粒径の粒子に異なる金属ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体等を固定することで、粒子を指標にポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体等の種類を同定できる。粒子の粒径バラつきが、CV=2〜5%程度見込まれるので、粒径としては400nm〜600nmの範囲で例えば4段のお互いに粒径で識別できる粒子群を準備することができる。この場合、使用する粒径が4段と少ないので、金属ポルフィリン誘導体等の生体物質親和性化合物自身の極大吸収波長と組み合わせたり、別の蛍光色素のインデックスと組み合わせたりするのが実用的である。   Further, the present invention may be configured such that the type of particle for detection can be identified by the shape of the particle, particularly the particle size. By fixing different metal porphyrin derivatives, metal coordinated phthalocyanine derivatives, etc. to particles of different particle sizes, the types of porphyrin derivatives, metal coordinated phthalocyanine derivatives, etc. can be identified using the particles as an index. Since the particle size variation of the particles is expected to be about CV = 2 to 5%, for example, four stages of particle groups that can be distinguished from each other by the particle size can be prepared in the range of 400 nm to 600 nm. In this case, since the particle size to be used is as small as four stages, it is practical to combine with the maximum absorption wavelength of the biomaterial-affinity compound itself such as a metal porphyrin derivative or with an index of another fluorescent dye.

上記のように金属配位ポルフィリン誘導体等の生体物質親和性化合物を内包する粒子を細胞活動検出用センサーとして使用して細胞の情報を得る方法としては、細胞活動検出用センサーを細胞外に配して情報を得る方法、細胞内部に挿入して情報を得る方法、またはこれらを併用する方法がある。細胞外部に細胞活動検出用センサーを構成する検出用粒子を配する場合は、培養中の細胞に粒子を添加して細胞に吸着させる方法と、あらかじめ培養基板に粒子を固定しておき、その上で細胞を培養する方法を取ることが出来る。細胞内部に検出用粒子を挿入するには、細胞のファゴトーシスやエンドサイトーシスを利用できる細胞ではそれを使用して検出用粒子を挿入する。ファゴトーシスやエンドサイトーシス活性が低い細胞に用いる場合、検出用粒子の表面にアルギニン等のグアニジル基を有する化合物を固定することで、細胞透過性を増強することが好ましい。グアニジル基を有する化合物は、シランカップリング反応などを介して共有結合で検出用粒子表面に固定してもよいし、例えばガス透過性層を形成する材料内にポリマーの状態で配合しコーティングして使用しても効果がある。   As described above, as a method for obtaining cell information using particles encapsulating a biological substance affinity compound such as a metal coordinated porphyrin derivative as a cell activity detection sensor, a cell activity detection sensor is arranged outside the cell. There are a method for obtaining information, a method for obtaining information by inserting it into a cell, or a method for using these in combination. When the detection particles constituting the cell activity detection sensor are arranged outside the cells, the particles are added to the cells in culture and adsorbed to the cells, and the particles are fixed on the culture substrate in advance, The method of culturing cells can be taken. In order to insert a detection particle into a cell, a detection particle is inserted using a cell that can utilize phagotosis or endocytosis of the cell. When used for cells having low phagotosis or endocytosis activity, cell permeability is preferably enhanced by immobilizing a compound having a guanidyl group such as arginine on the surface of the detection particles. The compound having a guanidyl group may be covalently bonded to the surface of the particle for detection through a silane coupling reaction or the like. For example, it is blended and coated in a polymer state in a material forming a gas permeable layer. It is effective even if used.

(第1の実施形態)
本実施形態は、複数種類の検出用粒子を備えた細胞活動検出用センサーに関する。図1は、細胞検出用センサーを構成する検出用粒子の断面を模式的に表した図である。本実施形態の検出用粒子1は、その中心部を構成する核2と、核2の表面に形成されている金属配位ポルフィリン誘導体又は金属配位フタロシアニン誘導体等の検出用成分を含む検出層3からなる。核2は、ポリスチレンからなる粒径が400μmの粒子である。検出層3は、核2に検出用成分を吸着させて作成する。
(First embodiment)
The present embodiment relates to a cell activity detection sensor including a plurality of types of detection particles. FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of detection particles constituting a cell detection sensor. The detection particle 1 of the present embodiment includes a detection layer 3 that includes a core 2 that forms a central portion thereof, and a detection component such as a metal coordination porphyrin derivative or a metal coordination phthalocyanine derivative that is formed on the surface of the nucleus 2. Consists of. The core 2 is a particle having a particle diameter of 400 μm made of polystyrene. The detection layer 3 is formed by adsorbing a detection component on the nucleus 2.

検出用成分の核2への吸着法としては、適当な溶媒に任意の金属配位ポルフィリン誘導体又は金属配位フタロシアニン誘導体等の検出用成分を溶解した溶液を核2に塗布し、過剰の溶液を洗浄除去した後、乾燥させて吸着させる方法をとることが出来る。使用する溶媒や洗浄液に関しては、吸着させる金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体等の検出用成分ごとに最適なものが異なるが、一般的には、次の方法で行うことが出来る。まず金属配位ポルフィリン誘導体等を1mMの濃度でエタノールに溶解し、同じくエタノールに懸濁した0.5%(w/v)のポリスチレン粒子を等容量混合する。30分間穏やかに攪拌した後、10000Gで30分間遠心してポリスチレン粒子を回収する。沈殿物は、金属配位ポルフィリン誘導体又は金属配位フタロシアニン誘導体等が吸着することにより、色調が変化する。色調は、使用する金属配位ポルフィリン誘導体等の種類により赤系の色調、青系の色調等様々である。ポリスチレン粒子の色の変化により金属配位ポルフィリン誘導体等の吸着状態を判別することができる。ポリスチレン粒子の色の変化が小さいことにより金属配位ポリスチレン誘導体等の吸着量が少ないと判別される場合があるが、使用したポリスチレン粒子が界面活性剤などでコーティングされていることが原因である場合がある。これを防ぐために、ポリスチレン粒子をあらかじめ純水とエタノールで洗浄しておくことが好ましい。それでも吸着量が少ないときは、混合液のアルコール濃度を下げる。沈殿したポリスチレン粒子を20%エタノールでリンス後、純水でリンスし乾燥するようにする。   As a method for adsorbing the detection component to the nucleus 2, a solution in which a detection component such as an arbitrary metal coordination porphyrin derivative or metal coordination phthalocyanine derivative is dissolved in an appropriate solvent is applied to the nucleus 2, and an excess solution is applied. After washing and removing, it can be dried and adsorbed. As for the solvent and the washing solution to be used, optimum ones differ depending on the components to be detected such as a metal coordination porphyrin derivative and a metal coordination phthalocyanine derivative to be adsorbed, but in general, it can be carried out by the following method. First, a metal coordination porphyrin derivative or the like is dissolved in ethanol at a concentration of 1 mM, and 0.5% (w / v) polystyrene particles similarly suspended in ethanol are mixed in an equal volume. After gently stirring for 30 minutes, the polystyrene particles are collected by centrifugation at 10,000 G for 30 minutes. The color of the precipitate changes when a metal coordinated porphyrin derivative or a metal coordinated phthalocyanine derivative is adsorbed. The color tone varies depending on the type of metal coordination porphyrin derivative used and the like, such as a red color tone and a blue color tone. The adsorption state of the metal coordinated porphyrin derivative or the like can be determined by the change in color of the polystyrene particles. When the color change of polystyrene particles is small, it may be determined that the amount of adsorption of metal coordinated polystyrene derivatives, etc. is small, but the cause is that the polystyrene particles used are coated with a surfactant etc. There is. In order to prevent this, it is preferable to wash the polystyrene particles with pure water and ethanol in advance. If the amount of adsorption is still small, reduce the alcohol concentration of the mixture. The precipitated polystyrene particles are rinsed with 20% ethanol, rinsed with pure water, and dried.

ポルフィリン誘導体化合物としては、Nature418、399−402(2002)記載のポルフィリン化合物(金属を含まないアポタイプ)として、H2T(2,6-OHPh)P、H2T(3,5-pyrimidyl)P、H2TPP、H2T(2-pyridyl)P、H2T(3-pyridyl)P、H2T(4-pyridyl)P、H2tris(4-pyridyl)P、H H2trans-bis(4-pyridyl)P、H2cis-bis(4-pyridyl)P、H2mono(4-pyridyl)P、Angewandte ChemieInt. Ed. 44, 4528-4532 (2005)記載の5,10,15,20-tetrakis(2’,6’-bis(tert-butyldimethylsilyloxyl)phenyl)porphylyneなどが使用できる。これらアポポルフィリン誘導体の中心配位金属としては、Fe3+のほか、Sn4+, Co3+, Cr3+, Mn3+, Co2+, Cu2+, Ru2+,Zn2+,Ag2+、ユーロピウムやルテニウムなどの3A、4A、5A、6A、7A族、8族、1B、2Bに属するほとんどの遷移金属イオンのほか、Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Se, Te, Prのイオンが利用できる可能性がある。これらのアポポルフィリン誘導体と種々金属(半金族も含む)配位化合物の組み合わせから、任意の金属配位ポルフィリン誘導体を選択する。フタロシアニン誘導体としては、いわゆるフタロシアニンのほかに、周辺フェニル基がナフトールに置換された構造や、これらフェニル基やナフトール基に側鎖を付加したもの等の種々構造のものを用いることが出来る。フタロシアニン誘導体等の中心配位金属としては、Fe3+、Sn4+, Co3+, Cr3+, Mn3+, Co2+, Cu2+, Ru2+,Zn2+,Ag2+、ユーロピウムやルテニウムなどの3A、4A、5A、6A、7A族、8族、1B、2Bに属するほとんどの遷移金属イオンのほか、Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Se, Te, Prのイオンが利用できる可能性がある。ポルフィリン誘導体と同様に種々金属(半金族も含む)配位化合物の組み合わせから、任意の金属配位フタロシアニン誘導体を選択する。 The porphyrin derivative compounds, as Nature418,399-402 (2002) porphyrin compound according (Apotaipu metal free), H 2 T (2,6- OHPh) P, H 2 T (3,5-pyrimidyl) P , H 2 TPP, H 2 T (2-pyridyl) P, H 2 T (3-pyridyl) P, H 2 T (4-pyridyl) P, H 2 tris (4-pyridyl) P, HH 2 trans-bis 5,10,15, described in (4-pyridyl) P, H 2 cis-bis (4-pyridyl) P, H 2 mono (4-pyridyl) P, Angewandte Chemie Int. Ed. 44, 4528-4532 (2005) 20-tetrakis (2 ', 6'-bis (tert-butyldimethylsilyloxyl) phenyl) porphylyne can be used. Among these apoporphyrin derivatives, the most concerned metals include Fe 3+ , Sn 4+ , Co 3+ , Cr 3+ , Mn 3+ , Co 2+ , Cu 2+ , Ru 2+ , Zn 2+ , In addition to most transition metal ions belonging to 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8, 1B, 2B, such as Ag 2+ , europium and ruthenium, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Se, Te, Pr ions may be available. An arbitrary metal coordination porphyrin derivative is selected from a combination of these apoporphyrin derivatives and various metal (including semi-metal group) coordination compounds. As the phthalocyanine derivative, in addition to so-called phthalocyanine, various structures such as a structure in which a peripheral phenyl group is substituted with naphthol and a side chain added to the phenyl group or naphthol group can be used. Middle metals such as phthalocyanine derivatives include Fe 3+ , Sn 4+ , Co 3+ , Cr 3+ , Mn 3+ , Co 2+ , Cu 2+ , Ru 2+ , Zn 2+ , Ag 2+ In addition to most transition metal ions belonging to 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8, 1B, 2B, such as europium and ruthenium, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As , Sb, Bi, Se, Te, Pr may be available. Similar to the porphyrin derivative, an arbitrary metal coordination phthalocyanine derivative is selected from a combination of various metal (including semi-metal group) coordination compounds.

ここでは、粒径400nmの単一径粒子に金属ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体を固定する例について述べた。このようにして作成した検出用粒子はそのまま細胞に添加して使用することができる。複数種の検出用粒子を同時に使用する場合には、金属配位ポルフィリン誘導体の吸収波長で識別すればよく、最大で5〜6種類程度のセンサー粒子を同時に細胞計測に使用できる。   Here, an example in which a metal porphyrin derivative or a metal coordinated phthalocyanine derivative is fixed to a single particle having a particle diameter of 400 nm has been described. The particles for detection thus prepared can be used as they are added to cells. When a plurality of types of detection particles are used at the same time, they can be identified by the absorption wavelength of the metal coordinated porphyrin derivative, and up to about 5 to 6 types of sensor particles can be used simultaneously for cell measurement.

検出用粒子の種類がさらに多い場合は、各検出用粒子の種類を識別可能とするために、さらに他のインデックスを組み合わせてもよい。   When there are more types of detection particles, other indexes may be combined in order to identify the types of detection particles.

例えば、検出成分として用いる金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体の吸収波長と、検出用粒子の粒径及び蛍光のインデックスを組み合わせる。まず、検出用センサーを構成する検出用粒子として、粒子径が405nm、450nmの2種を選ぶ。このほかに、500nm粒子を加えて3種、さらに粒径のバリエーションを増やすことも可能である。405nm、450nmの2種では、粒子の粒径バラつきはSD=2%であるので、お互いに5σ以上で分離できる。   For example, the absorption wavelength of the metal coordinated porphyrin derivative or metal coordinated phthalocyanine derivative used as the detection component is combined with the particle size of the detection particles and the fluorescence index. First, two types of particles having a particle diameter of 405 nm and 450 nm are selected as detection particles constituting the detection sensor. In addition, it is possible to add three kinds of particles by adding 500 nm particles, and to further increase the particle size variation. In the two types of 405 nm and 450 nm, the particle size variation of the particles is SD = 2%, so that they can be separated from each other at 5σ or more.

さらに、検出用粒子のインデックス用蛍光体として、sulforhodamine 101(λex=594nm、λem=515nm)、Cy−5(λex=650nm、λem=670nm)の2種類を用いる。sulforhodamine 101とCy−5の2種類の蛍光体の量を8段に変化させた組み合わせの粒子を用いる。すなわち、sulforhodamine 101の相対量を0、14、28、43、57、71、86、100とした8種に対し、各々Cy−5の相対量が0、14、28、43、57、71、86、100の8種を含むすべての組み合わせ64種の粒子を得る。これで粒径インデックス2段ないし3段、蛍光インデックス64段の2×64=128段ないし3×64=192段の粒子識別が可能である。さらに、金属配位ポルフィリン誘導体のソーレー(Soret)バンドやほかの金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体の最大吸収波長を400nm以下帯、400〜450nm帯、450nm以上帯の3段に分類する。金属配位ポルフィリン誘導体のソーレーバンドや金属配位フタロシアニン誘導体の最大吸収波長等をインデクシングに追加することで、全体の組み合わせは384〜576段の粒子センサーの識別が可能である。金属配位ポルフィリン誘導体のソーレーバンドは400〜450nm帯に集中しているが、この帯域をさらにサブ帯域に分類して用いることも可能である。いずれにせよ、粒径、蛍光、ソーレー帯の組み合わせを工夫することで、256段以上の検出用粒子の識別が可能となる。   Further, two kinds of phosphors such as sulforhodamine 101 (λex = 594 nm, λem = 515 nm) and Cy-5 (λex = 650 nm, λem = 670 nm) are used as index phosphors for detection particles. A combination of particles in which the amount of two kinds of phosphors, sulforhodamine 101 and Cy-5, is changed to 8 stages is used. That is, the relative amount of Cy-5 is 0, 14, 28, 43, 57, 71, 86, 100, while the relative amount of Cy-5 is 0, 14, 28, 43, 57, 71, All combinations 64 particles including 8 types 86,100 are obtained. This makes it possible to identify particles having a particle size index of 2 to 3 and a fluorescence index of 64 and 2 × 64 = 128 to 3 × 64 = 192. Furthermore, the maximum absorption wavelength of the soret band of metal coordinated porphyrin derivatives and other metal coordinated porphyrin derivatives and metal coordinated phthalocyanine derivatives is classified into three stages of 400 nm or less band, 400 to 450 nm band, and 450 nm or more band. . By adding the sore band of the metal coordinated porphyrin derivative, the maximum absorption wavelength of the metal coordinated phthalocyanine derivative, and the like to the indexing, it is possible to identify particle sensors having 384 to 576 stages as a whole. The Soray band of the metal coordinated porphyrin derivative is concentrated in the 400 to 450 nm band, but this band can be further classified into sub bands. In any case, it is possible to discriminate 256 or more detection particles by devising a combination of particle size, fluorescence, and Soray band.

(第2の実施形態)
本実施形態は、複数種の検出用粒子を備えた細胞活動検出用センサーに関する。図2は、細胞活動検出用センサーを構成する検出用粒子の断面を模式的に示す図である。本実施形態における検出用粒子4は、第1の実施形態における検出用粒子1とは、検出層3の外側にさらにガス透過性層5を備える点のみ異なるのでこの点のみを説明し、他の説明は省略する。
(Second Embodiment)
The present embodiment relates to a cell activity detection sensor including a plurality of types of detection particles. FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross section of detection particles constituting a cell activity detection sensor. The detection particle 4 in the present embodiment is different from the detection particle 1 in the first embodiment only in that a gas permeable layer 5 is further provided outside the detection layer 3, and only this point will be described. Description is omitted.

本実施形態の検出用粒子4は、ガス透過性層5を備えることにより、検出層3中の検出用成分が細胞と直接接触させることなく、細胞の活動に由来する物質を検出することが可能となる。本実施形態の検出用粒子4は、主に揮発性の有機化合物を検出するのに適している。   By providing the gas permeable layer 5 in the detection particle 4 of the present embodiment, it is possible to detect a substance derived from the activity of the cell without the detection component in the detection layer 3 being in direct contact with the cell. It becomes. The detection particles 4 of the present embodiment are suitable mainly for detecting volatile organic compounds.

本実施形態の検出用粒子4の作成法を示す。第1の実施形態の検出用粒子1と同様の方法で、粒径が400μmのポリスチレン粒子表面に金属配位ポルフィリン誘導体や金属配位フタロシアニン誘導体を含む検出層3を形成する。次に、検出層3の表面に、0.2%の2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンと疎水性基質のコポリマーの25%エタノール溶液を1ml添加し、15分間放置する。そして、洗浄して真空乾燥する。この工程により、検出層3の表面が親水性でガス透過性のあるガス透過性層5で覆われた検出用粒子4が得られる。2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンと疎水性基質のコポリマーとしては、疎水性の大きな骨格を持つものが適している。   A method for producing the detection particle 4 of the present embodiment will be described. The detection layer 3 containing a metal coordinated porphyrin derivative or a metal coordinated phthalocyanine derivative is formed on the surface of polystyrene particles having a particle size of 400 μm by the same method as that for the detection particle 1 of the first embodiment. Next, 1 ml of a 25% ethanol solution of a copolymer of 0.2% 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine and a hydrophobic substrate is added to the surface of the detection layer 3 and left for 15 minutes. And it wash | cleans and vacuum-drys. By this step, the detection particles 4 in which the surface of the detection layer 3 is covered with the gas permeable layer 5 having a hydrophilic property and gas permeability are obtained. As a copolymer of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine and a hydrophobic substrate, those having a large hydrophobic skeleton are suitable.

(第3の実施形態)
本実施形態は、細胞膜透過能を持つ複数種類の検出用粒子を備えた細胞活動検出用センサーに関する。検出用粒子の表面にはアルギニン等のグアニジル基を有する化合物を固定することで、細胞透過性を増強する。グアニジル基を有する化合物は、図1で示した中心部を構成する核2と、核2の表面に形成されている金属配位ポルフィリン誘導体又は金属配位フタロシアニン誘導体等の検出用成分を含む検出層3からなる例では、実質的に核の表面に直接グアニジル基が結合している。すなわち、核2に島状にグアニジル基を露出させて残りの部分に、金属配位ポルフィリン誘導体又は金属配位フタロシアニン誘導体等を固定すればよい。島状にグアニジル基を露出させる方法としては、サブマイクロメーターサイズの大きさのガラスやジルコニウムやシリコンの無機粒子に、グアニジル基を有するシランカップリング剤とあらかじめカルボキシル基を側鎖に有する金属配位ポルフィリン誘導体又は金属配位フタロシアニン誘導体等と3−アミノプロピルトリメトキシシランを脱水縮合して調製することができる。
(Third embodiment)
The present embodiment relates to a cell activity detection sensor including a plurality of types of detection particles having cell membrane permeability. Cell permeability is enhanced by immobilizing a compound having a guanidyl group such as arginine on the surface of the detection particle. The compound having a guanidyl group includes a core 2 shown in FIG. 1 and a detection layer including a detection component such as a metal coordinated porphyrin derivative or metal coordinate phthalocyanine derivative formed on the surface of the nucleus 2 In the example consisting of 3, the guanidyl group is bonded directly to the surface of the nucleus. That is, the guanidyl group is exposed in the core 2 in an island shape, and a metal coordination porphyrin derivative, a metal coordination phthalocyanine derivative, or the like may be fixed to the remaining portion. As a method of exposing guanidyl groups in an island shape, silane coupling agents having guanidyl groups and metal coordination having carboxyl groups in the side chains in advance on submicrometer-sized glass or zirconium or silicon inorganic particles It can be prepared by dehydrating condensation of porphyrin derivative or metal coordination phthalocyanine derivative and the like and 3-aminopropyltrimethoxysilane.

化合物を混合した溶液でシランカップリング処理することで、無機粒子表面はグアニジル基と金属配位ポルフィリン誘導体又は金属配位フタロシアニン誘導体等がキメラ状に結合する。その後、金属配位ポルフィリン誘導体又は金属配位フタロシアニン誘導体等を吸着させることで、表面にグアニジル基と金属配位ポルフィリン誘導体又は金属配位フタロシアニン誘導体等を有するセンサー粒子を得ることが出来る。   By performing a silane coupling treatment with a solution in which the compound is mixed, the inorganic particle surface is bonded to the guanidyl group and the metal coordinated porphyrin derivative or the metal coordinated phthalocyanine derivative in a chimeric form. Thereafter, a sensor particle having a guanidyl group and a metal coordinated porphyrin derivative or metal coordinated phthalocyanine derivative on the surface can be obtained by adsorbing a metal coordinated porphyrin derivative or metal coordinated phthalocyanine derivative.

図3で示した3層構造の粒子においては、最外層のガス透過性層を形成するときに、2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンと疎水性基質のコポリマーにドデシル基のようなエチレン基が連なった疎水性残基の片方の末端にグアニジル基が存在する構造の化合物とを10対1程度混在させてコーティングすることにより作成される。   In the three-layered particle shown in FIG. 3, when forming the outermost gas permeable layer, a copolymer of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine and a hydrophobic substrate and a hydrophobic group in which an ethylene group such as a dodecyl group is linked. It is prepared by coating a compound having a structure in which a guanidyl group is present at one end of a sex residue in a mixture of about 10 to 1.

(実施例1)
本実施例では、第2の実施形態の細胞活動検出用センサーを用いて細胞内の有機化合物の分布を検出する実験例について述べる。ここでは、細胞活動検出用センサーとして、金属配位ポルフィリン誘導体の種類が異なる64種の検出用粒子を用いる。各検出用粒子は、2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンと疎水性基質のコポリマーでの表面コーティングよりなるガス透過性層5を有する。また、各検出用粒子は、sulforhodamine 101とCy−5の蛍光インデックスと粒径405nm、450nmの粒径インデックスで128段にインデクシングしたもののうち、sulforhodamine 101とCy−5の相対量を0、14、43、71、86、100と100、14、43、71、86、0とした36種種類と、2種類の粒径との組み合わせにより64段となるように選択されたものが使用されている。検出用粒子に固定されている金属配位ポルフィリン誘導体として、Sn(TPP)Cl2, Co(TPP)Cl, Cr(TPP)Cl, Mn(TPP)Cl, Co(TPP), Cu(TPP), Ru(TPP), Zn(TPP), Ag(TPP), Fe(TFPP)Cl、フタロシアニンとして、Al(III) PhthalocyanineやZn(II) Phthalocyanineなどが含まれる。
細胞内の有機化合物の分布を検出するために、まず細胞試料の調製と、細胞培養基板の作成を行う。細胞試料の調製法を述べる。ヒトの鼻腔から採取した神経幹細胞をマイクロスフェアー法で培養する。マイクロスフェアーをホッピングによりばらばらにして神経幹細胞懸濁液を得る。
Example 1
In this example, an experimental example will be described in which the distribution of an organic compound in a cell is detected using the cell activity detection sensor of the second embodiment. Here, 64 types of detection particles having different types of metal coordination porphyrin derivatives are used as the cell activity detection sensors. Each detection particle has a gas permeable layer 5 consisting of a surface coating with a copolymer of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine and a hydrophobic substrate. In addition, each detection particle is indexed in 128 steps with a fluorescent index of sulfurhodamine 101 and Cy-5 and a particle size index of 405 nm and 450 nm, and the relative amount of sulfohodamine 101 and Cy-5 is 0, 14, 43, 71, 86, 100 and 100, 14, 43, 71, 86, 0 are used, which are selected to be 64 stages by combining 36 kinds and two kinds of particle sizes. . Sn (TPP) Cl 2 , Co (TPP) Cl, Cr (TPP) Cl, Mn (TPP) Cl, Co (TPP), Cu (TPP), as metal-coordinated porphyrin derivatives fixed to detection particles Ru (TPP), Zn (TPP), Ag (TPP), Fe (TFPP) Cl, and phthalocyanine include Al (III) Phthalocyanine and Zn (II) Phthalocyanine.
In order to detect the distribution of the organic compound in the cell, first, a cell sample is prepared and a cell culture substrate is prepared. A method for preparing cell samples is described. Neural stem cells collected from the human nasal cavity are cultured by the microsphere method. Disrupt the microspheres by hopping to obtain a neural stem cell suspension.

図3は本実施例で使用する細胞培養チップを模式的に示す上面図であり、図4は図3のA−A断面図である。図3、図4に示すように、細胞培養チップ10は、基板11と、基板11上に設けられている隔壁部材12とを有し、基板11上の隔壁部材12によって囲まれている内部領域が細胞培養槽13となっている。細胞培養槽13の底面には複数の凹状のドット部が形成されており、各ドット部に細胞を固定できるように構成されている。   FIG. 3 is a top view schematically showing a cell culture chip used in this example, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, the cell culture chip 10 includes a substrate 11 and a partition member 12 provided on the substrate 11, and is an internal region surrounded by the partition member 12 on the substrate 11. Is a cell culture tank 13. A plurality of concave dot portions are formed on the bottom surface of the cell culture tank 13 so that cells can be fixed to the respective dot portions.

以下、細胞培養チップ10の作成方法を説明する。表面にコラーゲン層14が形成されている直径40mmで厚さ0.11mmのガラス基板11をスピンコーターに装着し、温度を50℃に保持する。1%アガロース水溶液1mlをガラス基板11に塗布し直ちに50rpmで5秒間回転させ、続いて200rpmで15秒間回転させる。ガラス基板11を一旦湿度70%以上、温度室温に放置し、アガロースのゲル化を促進する。この状態でアガロースゲル層15の厚さは10μm以下となる。アガロースゲル層15を形成した基板11のアガロースゲル層15上の外周部に200μm厚のポリエステルテープを貼り隔壁部材12とする。ポリエステルテープは撥水性なので、テープの内側の領域に水溶液を保持することができる。すなわち隔壁部材12として機能する。   Hereinafter, a method for producing the cell culture chip 10 will be described. A glass substrate 11 having a diameter of 40 mm and a thickness of 0.11 mm on which a collagen layer 14 is formed is mounted on a spin coater, and the temperature is maintained at 50 ° C. 1 ml of 1% agarose aqueous solution is applied to the glass substrate 11 and immediately rotated at 50 rpm for 5 seconds, and then rotated at 200 rpm for 15 seconds. The glass substrate 11 is once left at a humidity of 70% or more and a room temperature to promote gelation of agarose. In this state, the thickness of the agarose gel layer 15 is 10 μm or less. A 200 μm thick polyester tape is applied to the outer peripheral portion of the substrate 11 on which the agarose gel layer 15 is formed on the agarose gel layer 15 to form the partition wall member 12. Since the polyester tape is water-repellent, the aqueous solution can be held in the area inside the tape. That is, it functions as the partition member 12.

隔壁部材12の内側の領域に純水を添加し、基板11面に1480nmのレーザーを照射し、レーザー照射部のアガロースゲル層15をドット状に規則的に除去する。除去された凹部がドット部16となる。図3、図4はレーザー照射により6×6個のドット部16が形成されている状態を示す。各ドット部16では、アガロースゲル層15が除去されコラーゲン層14が露出している。各ドット部16の大きさ、及び各ドット部16間の距離は特に限定されないが、各ドット部16において一つの神経幹細胞が固定され、各ドット部16に固定されている神経幹細胞間で神経回路が形成可能な値とする。隔壁部材12の内側の領域が細胞培養槽13となる。   Pure water is added to the inner region of the partition member 12, and the surface of the substrate 11 is irradiated with a laser of 1480 nm, and the agarose gel layer 15 of the laser irradiation portion is regularly removed in a dot shape. The removed concave portion becomes the dot portion 16. 3 and 4 show a state in which 6 × 6 dot portions 16 are formed by laser irradiation. In each dot portion 16, the agarose gel layer 15 is removed and the collagen layer 14 is exposed. The size of each dot portion 16 and the distance between the dot portions 16 are not particularly limited, but one neural stem cell is fixed in each dot portion 16, and a neural circuit is connected between the neural stem cells fixed to each dot portion 16. Is a value that can be formed. A region inside the partition member 12 serves as a cell culture tank 13.

以上のように作成した細胞培養チップ10を用いて、神経幹細胞を培養し、細胞の活動に由来する物質の検出を行う。以下、その方法を説明する。   Using the cell culture chip 10 produced as described above, neural stem cells are cultured, and substances derived from the cell activity are detected. The method will be described below.

細胞培養チップ10の細胞培養槽13に所定の培養液を添加する。次に、上記のように調製した神経幹細胞懸濁液からキャピラリーピペットで細胞を吸い上げて、細胞を1個ずつ基板上の各ドット部16に放出し、5%CO雰囲気37℃で培養を続けるとドット部16の表面に細胞が固着する。あるいは、所定の濃度の神経幹細胞懸濁液を細胞培養槽13の底面に均一に塗布し培養してもよい。この場合であっても、アガロースゲル層15が形成されている面には細胞が固着しないので、ドット部16に細胞を固着させることができる。 A predetermined culture solution is added to the cell culture tank 13 of the cell culture chip 10. Next, the cells are sucked up from the neural stem cell suspension prepared as described above with a capillary pipette, and the cells are discharged one by one to each dot portion 16 on the substrate, and the culture is continued at 37 ° C. in a 5% CO 2 atmosphere. The cells adhere to the surface of the dot portion 16. Alternatively, a neural stem cell suspension with a predetermined concentration may be uniformly applied to the bottom surface of the cell culture tank 13 and cultured. Even in this case, since the cells do not adhere to the surface on which the agarose gel layer 15 is formed, the cells can be adhered to the dot portion 16.

固着した神経幹細胞は分化し、いずれアクソンとデンドロームを伸ばし始める。このとき、神経回路の形成が容易となるように、隣接するドット部16間に1450nmレーザーを照射し、溝17を形成してもよい。図3では、細胞及び神経回路の図示は省略するが、一部において溝17が形成されている状態を示す。   Adherent neural stem cells differentiate and eventually begin to grow axons and dendrome. At this time, the groove 17 may be formed by irradiating a 1450 nm laser between the adjacent dot portions 16 so as to facilitate the formation of the neural circuit. In FIG. 3, although the illustration of the cells and the neural circuit is omitted, a state in which the groove 17 is formed in a part is shown.

図5は、図3の領域18内の神経細胞アレイ回路の状態を模式的に示した図である。ドット部16e〜i内のそれぞれの神経細胞20e〜iからはそれぞれ一対のアクソン21e〜iとデンドローム22e〜iが伸びて、それぞれのアクソンとイントロンが接触しギャップジャンクションが形成されて、神経細胞アレイ回路23が形成される。   FIG. 5 is a diagram schematically showing the state of the nerve cell array circuit in the region 18 of FIG. A pair of axons 21e-i and dendromes 22e-i extend from the respective nerve cells 20e-i in the dot portions 16e-i, and the respective axons and introns come into contact with each other to form a gap junction, thereby forming a neuron array. A circuit 23 is formed.

次に、検出用粒子を細胞培養槽13内の培地に添加し、さらに6時間培養を続ける。かかる工程により検出用粒子が各細胞に取り込まれる。この状態で上清の培地を新しいものと交換すると、細胞内に取り込まれた検出用粒子と細胞表面に吸着した検出用粒子が存在する状態となる。   Next, the particles for detection are added to the medium in the cell culture tank 13, and the culture is further continued for 6 hours. By this step, the detection particles are taken up by each cell. When the supernatant culture medium is replaced with a new one in this state, the detection particles taken into the cells and the detection particles adsorbed on the cell surface are present.

図6は、説明のため、ドット部16内に固着され、神経細胞アレイ回路を形成している二つの細胞20e,20fにおいて、検出用粒子が内部及び表面に配置されている状態の断面で示すイメージ図である。図6においては、簡略化して検出用粒子として3種の検出用粒子24、25、26を示す。   For the sake of explanation, FIG. 6 shows a cross section in which the detection particles are arranged inside and on the surface of the two cells 20e and 20f that are fixed in the dot portion 16 and form a nerve cell array circuit. It is an image figure. In FIG. 6, three types of detection particles 24, 25, and 26 are simply shown as detection particles.

以上の工程により、神経幹細胞の活動に由来する物質の検出準備が完了する。以下、検出工程について説明する。   Through the above steps, preparation for detecting a substance derived from the activity of neural stem cells is completed. Hereinafter, the detection process will be described.

図3にもどり、各ドット部16a〜kに固着された細胞により形成された神経細胞アレイ回路23のドット部16aに固着されている末端細胞に、刺激物質として、例えばハロペリドールを添加する。すると、検出用粒子内の金属配位ポルフィリン誘導体がハロペリドール分子を配位しスペクトルが変化する。図7はハロペリドールを添加した細胞の検出用粒子のうち、4種の検出用粒子50,51,52,53の差吸光度(ΔA)を予想される変化曲線を示したものである。Tはハロペリドールを添加した点であり、横軸は時間である。各検出用粒子の蛍光スペクトルから金属配位ポルフィリン誘導体の種類を同定し、金属配位ポルフィリン誘導体と細胞由来有機化合物の配位によるスペクトル変化から細胞の活動状況を識別する。個別の細胞由来有機化合物の同定も可能であるが、同定できない場合でも、各検出用粒子のスペクトル変化パターンを得ることにより、細胞の活動状況を捉えることができる。 Returning to FIG. 3, for example, haloperidol is added as a stimulating substance to the terminal cells fixed to the dot portions 16a of the neuron array circuit 23 formed by the cells fixed to the dot portions 16a to 16k. Then, the metal coordinated porphyrin derivative in the detection particle coordinates the haloperidol molecule, and the spectrum changes. FIG. 7 shows a change curve in which the differential absorbance (ΔA) of four kinds of detection particles 50, 51, 52, and 53 among the detection particles for cells added with haloperidol is expected. T 1 is the point where haloperidol was added, and the horizontal axis is time. The type of metal-coordinated porphyrin derivative is identified from the fluorescence spectrum of each detection particle, and the state of cell activity is identified from the spectrum change due to the coordination of the metal-coordinated porphyrin derivative and the cell-derived organic compound. Although it is possible to identify individual cell-derived organic compounds, even if they cannot be identified, it is possible to capture the activity status of the cells by obtaining the spectrum change pattern of each detection particle.

各細胞について、各検出用成分の差吸光度を測定した場合、値が大きい検出用成分について予想される差吸光度の相対値を図8に示す。図8(a)はハロペリドール添加前の、図8(b)はハロペリドール添加後の神経細胞アレイ回路23内の細胞(横軸)毎の特定の検出用成分に関する差吸光度(縦軸)を示す図である。なお、横軸には細胞が固定されているドット部の符号を記載している。ハロペリドール添加前では差吸光度がどれも一定の範囲内に収まっているが、ハロペリドール添加後においては、差吸光度がピークとなるような細胞位置が存在する。   When the difference absorbance of each detection component is measured for each cell, the relative value of the difference absorbance expected for the detection component having a large value is shown in FIG. FIG. 8A shows the difference absorbance (vertical axis) regarding a specific detection component for each cell (horizontal axis) in the nerve cell array circuit 23 after addition of haloperidol, and FIG. It is. Note that the horizontal axis indicates the symbol of the dot portion where the cell is fixed. Before the addition of haloperidol, the difference absorbance is all within a certain range, but after the addition of haloperidol, there is a cell position where the difference absorbance reaches a peak.

図9は、ハロペリドール添加後の神経細胞アレイ回路23における差吸光度のピーク位置を経時的に評価した場合に予想されるピーク位置を示す図である。図9においてTはハロペリドールを添加した時間を示している。縦軸は細胞が固着されているドット部の符号を記載している。図9に示すように、ピーク位置は、11の細胞からなる神経細胞アレイ回路23の両端で反射して振動しているようなパターンが得られると予想される。本神経細胞アレイ23においては、電気的な信号は一方向に流れるが、このような結果が得られるとすれば、物質レベルの解析では双方向に信号が伝達する機構があることが示唆されることになる。また、ハロペリドールの影響が一時的に収まるのではなく、繰り返し細胞に影響していることが示唆されることとなる。 FIG. 9 is a diagram showing a peak position expected when the peak position of the differential absorbance in the neuron array circuit 23 after addition of haloperidol is evaluated over time. T 2 are indicates a time obtained by adding haloperidol in FIG. The vertical axis indicates the symbol of the dot portion to which the cell is fixed. As shown in FIG. 9, it is expected that the peak position is obtained as a pattern that reflects and vibrates at both ends of the neuron array circuit 23 composed of 11 cells. In the present neuron array 23, an electrical signal flows in one direction. If such a result is obtained, it is suggested that there is a mechanism for transmitting a signal bidirectionally in the analysis of the substance level. It will be. Moreover, it will be suggested that the influence of haloperidol is not temporarily settled but repeatedly affects cells.

本実施例では、ハロペリドールを神経細胞アレイ回路23に添加し、細胞内に取り込んだ検出用粒子のスペクトルをモニターすることで細胞に対するハロペリドールの影響を見ている。同様に、種々化合物添加の影響を検出することができる。従来、このような化合物の生体に与える影響を調べようとすると、培養細胞に化合物を添加し、増殖速度変化があらわれるか、あるいは、半分の細胞が死滅するのにどのくらいの化合物量と時間が必要か、あるいは動物個体に投与して様子を見ることが行われていた。本発明を用いることで、細胞に与える影響、さらには、今回示したような人工的に再構成した擬似組織ともいえる細胞回路、これは、神経細胞回路以外にも、心筋細胞回路や肝細胞組織なども利用できる、と検出用粒子とを組み合わせることで、化合物の影響等を迅速にかつ定量的に示すことができるようになる。したがって、本発明を用いることで、貴重な生物個体試料を代替する形で、創薬、特に毒性試験を行うことのできる優れた方法に発展する潜在的な要素を持っている。   In this example, haloperidol is added to the neuron array circuit 23, and the influence of haloperidol on the cells is observed by monitoring the spectrum of the detection particles taken into the cells. Similarly, the effects of various compound additions can be detected. Traditionally, when trying to investigate the effects of such compounds on living organisms, it is necessary to add compounds to cultured cells and change the growth rate, or how much compound amount and time it takes for half of the cells to die Or they were administered to individual animals and observed. By using the present invention, the influence on the cells, and further, the cell circuit that can be said to be artificially reconstructed pseudo-tissue as shown this time, in addition to the nerve cell circuit, the cardiomyocyte circuit and the hepatocyte tissue By combining the detection particles with the detection particles, the influence of the compound can be quickly and quantitatively shown. Therefore, by using the present invention, there is a potential element that develops into an excellent method capable of performing drug discovery, particularly toxicity test, in the form of replacing valuable biological specimens.

本発明の細胞活動検出センサー及び細胞活動検出方法は、創薬における毒性試験等に有用である。   The cell activity detection sensor and the cell activity detection method of the present invention are useful for toxicity tests in drug discovery.

第1の実施形態の細胞検出用センサーを構成する検出用粒子の断面を模式的に表した図。The figure which represented typically the cross section of the particle | grains for a detection which comprises the sensor for cell detection of 1st Embodiment. 第2の実施形態の細胞検出用センサーを構成する検出用粒子の断面を模式的に表した図。The figure which represented typically the cross section of the particle | grains for a detection which comprises the sensor for cell detection of 2nd Embodiment. 第1の実施例で使用する細胞培養チップを模式的に示す上面図。The top view which shows typically the cell culture chip | tip used in a 1st Example. 図3のA−A断面図。AA sectional drawing of FIG. 図3の領域18内の神経細胞アレイ回路の状態を模式的に示した図。The figure which showed typically the state of the nerve cell array circuit in the area | region 18 of FIG. 検出用粒子が内部及び表面に配置されている細胞の状態のイメージを示す断面図。Sectional drawing which shows the image of the state of the cell by which the particle for detection is arrange | positioned inside and on the surface. ハロペリドールを添加した際に予想される検出用粒子の変化曲線を示す図。The figure which shows the change curve of the particle | grains for detection anticipated when haloperidol is added. (a)はハロペリドール添加前の、(b)はハロペリドール添加後の各細胞の差吸光度の相対値を示す図。(A) is the figure before haloperidol addition, (b) is a figure which shows the relative value of the difference absorbance of each cell after haloperidol addition. ハロペリドールを添加後の神経細胞アレイ回路における差吸光度の予想されるピーク位置を経時的に評価した図。The figure which evaluated the peak position where the difference absorbance in a nerve cell array circuit after adding haloperidol was predicted over time.

符号の説明Explanation of symbols

1、4、24、25、26 検出用粒子
2 核
3 検出層
5 ガス透過性層
10 細胞培養チップ
11 ガラス基板
12 隔壁部材
13 細胞培養槽
14 コラーゲン層
15 アガロースゲル層
16 ドット部
17 溝
23 神経細胞アレイ回路
20e、20f、20g、20h、20i 細胞
1, 4, 24, 25, 26 Detection particle 2 Nucleus 3 Detection layer 5 Gas permeable layer 10 Cell culture chip 11 Glass substrate 12 Partition member 13 Cell culture tank 14 Collagen layer 15 Agarose gel layer 16 Dot part 17 Groove 23 Nerve Cell array circuit 20e, 20f, 20g, 20h, 20i cells

Claims (10)

少なくとも2種類以上の検出用粒子を備え、細胞の活動に由来する物質を検出する細胞活動検出用センサーであって、
前記検出用粒子は、検出する物質に応じた光学特性を示す検出用成分を含有し、
前記検出用粒子の種類は、前記検出用成分の種類に応じて異なる、細胞活動検出用センサー。
A cell activity detection sensor comprising at least two or more types of detection particles and detecting a substance derived from cell activity,
The detection particles contain a detection component exhibiting optical characteristics according to the substance to be detected,
The cell activity detection sensor, wherein the type of the detection particle is different depending on the type of the detection component.
前記検出用粒子は、その蛍光特性、核磁気共鳴特性、磁気特性、光学吸収特性、粒径またはこれらの組み合わせに基づき、その種類が識別可能である、請求項1に記載の細胞活動検出用センサー。   The sensor for detecting cellular activity according to claim 1, wherein the detection particles can be identified based on their fluorescence characteristics, nuclear magnetic resonance characteristics, magnetic characteristics, optical absorption characteristics, particle diameters, or a combination thereof. . 前記検出用成分が、金属配位ポルフィリン誘導体及び/又は金属配位フタロシアニン誘導体を含む、請求項1又は2に記載の細胞活動検出用センサー。   The cell activity detection sensor according to claim 1, wherein the detection component includes a metal coordinated porphyrin derivative and / or a metal coordinated phthalocyanine derivative. 前記検出用粒子の粒径が0.1〜10μmである、請求項1乃至3いずれかに記載の細胞活動検出用センサー。   The cell activity detection sensor according to claim 1, wherein a particle diameter of the detection particles is 0.1 to 10 μm. 前記検出用粒子がガス透過性層を備え、
前記検出用粒子の外部からのガスは前記ガス透過性層を透過して前記検出用成分に到達する、請求項1乃至4いずれかに記載の細胞活動検出用センサー。
The detection particles comprise a gas permeable layer;
The cell activity detection sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein a gas from outside the detection particles passes through the gas permeable layer and reaches the detection component.
前記検出用粒子は、グアニジル基を有する化合物を含む最表面層を有する、請求項1乃至5いずれかに記載の細胞活動検出用センサー。   The cell activity detection sensor according to claim 1, wherein the detection particles have an outermost surface layer containing a compound having a guanidyl group. 請求項1乃至6いずれかに記載の細胞活動検出用センサーを用いて細胞の活動に由来する物質を検出する細胞活動検出方法であって、
前記複数の検出用粒子を細胞内及び/又は細胞外に配置する配置工程、
前記検出用粒子の光学吸収特性を測定する測定工程、及び
前記測定工程の測定結果に基づき細胞の活動を解析する解析工程を有する、細胞活動検出方法。
A cell activity detection method for detecting a substance derived from cell activity using the cell activity detection sensor according to any one of claims 1 to 6,
An arrangement step of arranging the plurality of detection particles inside and / or outside the cell;
A cell activity detection method comprising: a measurement step of measuring an optical absorption characteristic of the detection particles; and an analysis step of analyzing a cell activity based on a measurement result of the measurement step.
前記配置工程は、前記複数の検出用粒子を細胞内に分散させる工程を有する、請求項7に記載の細胞活動検出方法。   The cell activity detection method according to claim 7, wherein the arranging step includes a step of dispersing the plurality of detection particles in a cell. 前記配置工程は、前記複数の検出用粒子を細胞の近傍に、前記細胞に接触状態及び/又は非接触状態で配置する工程を有する、請求項7又は8に記載の細胞活動検出方法。   The cell activity detection method according to claim 7 or 8, wherein the arranging step includes a step of arranging the plurality of detection particles in the vicinity of the cell in a contact state and / or a non-contact state. 前記解析工程は、位置情報に対応させて検出物質に関する情報を取得する工程を有する、請求項7乃至9いずれかに記載の細胞活動検出方法。
The cell activity detection method according to claim 7, wherein the analysis step includes a step of acquiring information on a detection substance in correspondence with position information.
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