JP2007528003A - ナノワイヤ光センサ及びこれを含むキット - Google Patents
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Abstract
Description
実施例1
シリコン基板の一面にスパッタリング蒸着法でAuを2nmの厚さで蒸着し、この基板にCVDによって500℃でInCl3とNH3を供給することで、InNナノワイヤを成長させた。図9は、基板に成長したInNナノワイヤを示す図である。この基板をイソプロピルアルコールに入れて10秒間超音波を加えて基板からナノワイヤを分離した。溶液をTi/Au電極が位置する基板に分散して電極間に20Vの電位差を加えて電極間にナノワイヤを整列して位置させた。次いで、加熱(500℃、30秒)または電子ビームを照射して電極をナノワイヤと接続させてナノワイヤセンサを製作した。電気的な接続を確認した後、図7に示すように、作製されたナノワイヤセンサを化学発光が起こる信号線と確認線に密着するように位置させた。この時、検出対象基質は、ルミノール誘導体を使用した。この時、化学発光が起こった状態で現れる電流の変化を図10に示す。このような電流の変化で対象物質に対する検出の結果を確認することができる。
サファイア基板の一面にスパッタリング蒸着法でNiを2nmの厚さで蒸着し、この基板にCVDによって700℃でTMG(trimethylgallium)、NH3及び少量のCp2Mgを供給してMgがドーピングされたGaNナノワイヤを成長させた。合成したナノワイヤを用いて実施例1と同様の方法で診断キットを構成した。ここで、検出対象基質は、アクリジニウム化合物を使用し、ナノワイヤに現れる電流の変化で対象物質に対する検出の結果を確認した。
サファイア基板の一面にスパッタリング蒸着法でNiを2nmの厚さで蒸着し、この基板にIn金属を位置させて、NH3を供給しながらInNナノワイヤを成長させた。合成したナノワイヤを用いて実施例1と同様の方法で診断キットを構成した。この時、検出対象基質は、発光蛋白質を使用し、ナノワイヤに現れる電流の変化で対象物質に対する検出の結果を確認した。
サファイア基板の一面にスパッタリング蒸着法でNiを2nmの厚さで蒸着し、この基板にCVDによって700℃でTMG(trimethylgallium)、NH3を供給してGaNナノワイヤを成長させた。次いで、DEZ(dethyl zinc)とO2を継続して供給してコアはGaN、シースはZnOから構成された半径方向に異種構造を有するナノワイヤを合成した。合成したナノワイヤを用いて実施例1と同様の方法で診断キットを構成した。ここで、検出対象基質は、アクリジニウム化合物を使用し、ナノワイヤに現れる電流の変化で対象物質に対する検出の結果を確認した。
サファイア基板の一面にスパッタリング蒸着法でAuを2nmの厚さで蒸着し、この基板にCVDによって700℃でDEZ(dethyl zinc)とO2を供給してZnOナノワイヤを成長させた。次いで、TMG(trimethylgallium)、NH3を継続して供給してGaNを表面に蒸着させた。次いで、ナノワイヤをHCl溶液で12時間処理してZnOコアを除去してGaNナノチューブを合成した。合成したナノチューブを用いて実施例1と同様の方法でキットを構成した。この時、検出対象基質は、アクリジニウム化合物を使用し、ナノワイヤに現れる電流の変化で対象物質に対する検出の結果を確認した。
サファイア基板の一面にスパッタリング蒸着法でNiを2nmの厚さで蒸着し、この基板から2cm離隔した部分にGaとIn金属を3 : 1の質量比で混ぜて位置させて、NH3を供給しながらGa1-xInxNナノワイヤを成長させた。合成したナノワイヤを用いて実施例1と同様の方法で診断キットを構成した。この時、検出対象基質は、発光蛋白質を使用し、ナノワイヤに現れる電流の変化で対象物質に対する検出の結果を確認した。
癌標識物質であるCA 125(NatuTec GmbH、Germany)をマイクロプレートに固定した後、HRPが結合されたCA 125抗体(NatuTec GmbH、Germany)を濃度を変えて結合した。次いで、ルミノールが入った発光基質溶液を加えた後、実施例1で得られたInNナノワイヤ光センサを利用して化学発光量を測定した。実験の結果、InNナノワイヤ光センサは、結合されたHRPと抗体の濃度によって定量的な反応を示した。測定結果の確認のために従来の発光及び蛍光測定装置(LS45、Perkin-Elmer)を使用して化学発光を同時に測定した。実験の結果、化学発光波長に適したナノワイヤで製造した光センサが化学発光の定量的な測定に適していることが明らかになった。
B型肝炎抗原が結合されたガラス板にフルオレセインが結合されたB型肝炎抗体を濃度を変えて結合させた。フルオレセインの励起波長である495nmのレーザを照射し、同時にInNナノワイヤ光センサでレーザと約90゜の位置で発生する蛍光を測定した。測定結果の確認のために従来の発光及び蛍光測定装置(LS45、Perkin-Elmer)を使用して蛍光を測定した。実験の結果、GaPナノワイヤ光センサは、結合されたフルオレセイン量による定量信号を示した。この実験の結果は、蛍光波長に適したナノワイヤで製造した光センサが定量的に蛍光を測定可能であることを示している。
Claims (41)
- 絶縁体基板、2つの導電性金属薄膜電極及び前記2つの電極に接続され半導体物質から形成された半導体ナノワイヤを含み、前記半導体ナノワイヤは、直径が1〜100ナノメータで、長さが前記2つの電極間の間隔より大きく、特定波長で光励起によって電気抵抗が低くなる物質から形成されることを特徴とするナノワイヤ光センサ。
- 前記基板が、半導体、セラミック、ガラス、高分子及びプラスチックからなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載のナノワイヤ光センサ。
- 前記電極が、Au、Ti、Pt、Pd、TiN及びこれらのうちの2つ以上の合金からなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載のナノワイヤ光センサ。
- 前記2つの電極間の距離が、1〜100ナノメートルであることを特徴とする請求項1に記載のナノワイヤ光センサ。
- 前記半導体ナノワイヤが、ZnO、SnO2、CdSe、GaN、CdS、InP、GaP、GaAs、AlAs、InN、Si、Ge及びSiCからなる群から選択された1つ以上の物質から形成されることを特徴とする請求項1に記載のナノワイヤ光センサ。
- 前記ナノワイヤが、2種類以上の半導体物質から形成されることで、光感応波長帯域が所望の範囲に調節されることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のナノワイヤ光センサ。
- 前記ナノワイヤが、適切な不純物でドーピングされることで、光感応波長帯域が所望の範囲に調節されることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のナノワイヤ光センサ。
- 前記ナノワイヤが、異なる物質から形成されたコア部分とシース部分とからなる半径方向に異種構造を有することで、光感応波長帯域が所望の範囲に調節されることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のナノワイヤ光センサ。
- 前記ナノワイヤが、異なる物質が交互に蒸着されて長手方向に異種構造を有することで、光感応波長帯域が所望の範囲に調節されることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のナノワイヤ光センサ。
- 前記ナノワイヤが、中心部分が除去されたチューブ状であることで、光感応波長帯域が所望の範囲に調節されることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のナノワイヤ光センサ。
- 前記ナノワイヤが、2種類以上の成分が互いに固溶することで、光感応波長帯域が所望の範囲に調節されることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のナノワイヤ光センサ。
- 基板上に直径1〜100ナノメータのナノワイヤを成長させた後に分離する段階と、
絶縁体基板上に2つの導電性金属薄膜電極を間隔が前記ナノワイヤの長さより短くなるように配置する段階と、
前記得られたナノワイヤを前記2つの電極間に分散させそして電圧を加えて、前記ナノワイヤを2つの電極の間に2つの電極を接続するように配置する段階と、
電子ビームの照射または加熱によって前記電極とナノワイヤとを電気的に接続する段階と、を含むことを特徴とするナノワイヤ光センサの製造方法。 - 前記基板としてシリコンまたはサファイアを使用し、前記電極としてAu、Ti、Pt、Pd、TiN及びこれらのうち2つ以上の合金からなる群から選択される物質を使用することを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記ナノワイヤが、ZnO、SnO2、CdSe、GaN、CdS、InP、GaP、GaAs、AlAs、InN、Si、Ge及びSiCからなる群から選択された1つ以上の物質から形成されるように適切な前駆物質を供給して成長させることを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記ナノワイヤを、2つ以上の物質で形成させることで、光感応波長帯域を所望の範囲に調節することを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記ナノワイヤを、適切な不純物でドーピングさせることで、光感応波長帯域を所望の範囲に調節することを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記ナノワイヤを、異なる物質から形成されたコア部分とシース部分とからなる半径方向に異種構造を有するように形成することで、光感応波長帯域を所望の範囲に調節することを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記ナノワイヤを、異なる物質を交互に蒸着させて長手方向に異種構造を有するように形成することで、光感応波長帯域を所望の範囲に調節することを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記ナノワイヤを、中心部分が除去されたチューブ状に形成することで、光感応波長帯域を所望の範囲に調節することを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記ナノワイヤを、2種類以上の成分が互いに固溶することで、光感応波長帯域を所望の範囲に調節することを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 絶縁体基板、2つの導電性金属薄膜電極及び前記2つの電極に接続され半導体物質から形成された半導体ナノワイヤを含み、前記半導体ナノワイヤは、直径が1〜100ナノメータで、長さが前記2つの電極間の間隔より大きく、前記ナノワイヤが、蛍光物質の蛍光波長で光励起により電気抵抗が低くなる物質から形成されたものであり、かつ蛍光物質を含む検出ストリップを含むことを特徴とする化学蛍光測定キット。
- 前記半導体ナノワイヤが、ZnO、SnO2、CdSe、GaN、CdS、InP、GaP、GaAs、AlAs、InN、Si、Ge及びSiCからなる群から選択された1つ以上の物質から形成されることを特徴とする請求項21に記載の化学蛍光測定キット。
- 前記ナノワイヤが、2つ以上の物質から形成されるか、不純物でドーピングされるか、異なる物質からなるコア部分とシース部分とから形成された半径方向に異種構造を有するか、異なる物質が交互に蒸着されて長手方向に異種構造を有するか、中心部分が除去されてチューブ構造を有するか、または異なる物質が互いに固溶することで、前記光励起によって電気抵抗が低くなる波長帯域が調節されることを特徴とする請求項21に記載の化学蛍光測定キット。
- 前記蛍光物質が、フルオレセイン(Fluorescein)、バイオジピ-FL(Biodipy-FL)、アレクサフルオルグリーン(Alexa Fluor Green)、R-フィコエリトリン(R-phycoerythrin)、フィコエリトリン-テキサスレッド(Phycoerythrin-Texas Red)、フィコエリトリン-シアニン5(Phycoerythrin-cyanine5)、フィコエリトリン-シアニン7(Phycoerythrin-cyanine7)、ペリディニン-クロロフィル蛋白質(Peridinin-chlorophyll protein)、アロフィコシアニン(Allophycocyanin)及びアロフィコシアニン-シアニン7(Allophycocyanin-cyanine7)からなる群から選択されることを特徴とする請求項21に記載の化学蛍光測定キット。
- 絶縁体基板、2つの導電性金属薄膜電極及び前記2つの電極に接続されて半導体物質から構成された半導体ナノワイヤを含み、前記半導体ナノワイヤは、直径が1〜100ナノメータで、長さが前記2つの電極間の間隔より大きく、前記ナノワイヤが、発光物質の発光波長で光励起により電気抵抗が低くなる物質から形成されたものであり、かつ発光酵素及び発光基質を含む検出ストリップを含むことを特徴とする化学発光測定キット。
- 前記半導体ナノワイヤが、ZnO、SnO2、CdSe、GaN、CdS、InP、GaP、GaAs、AlAs、InN、Si、Ge及びSiCからなる群から選択された1つ以上の物質から形成されることを特徴とする請求項25に記載の化学発光測定キット。
- 前記ナノワイヤが、2つ以上の物質から形成されるか、不純物でドーピングされるか、異なる物質からなるコア部分とシース部分とから形成された半径方向に異種構造を有するか、異なる物質が交互に蒸着されて長手方向に異種構造を有するか、中心部分が除去されてチューブ構造を有するか、異なる物質が互いに固溶することで、前記光励起によって電気抵抗が低くなる波長帯域が調節されることを特徴とする請求項25に記載の化学発光測定キット。
- 前記発光酵素が、ホースラディシュ・ペルオキシダーゼ(HRP)、アルカリホスファターゼ(AP)及びルシフェラーゼからなる群から選択されることを特徴とする請求項25に記載の化学発光測定キット。
- 前記発光基質が、アダマンタン-ジオキセタン(Adamantane-dioxetane)、アクリジニウム(Acridinium)誘導体、ルミノール(Luminol)誘導体、ルシゲニン(Lucigenin)、ホタルルシフェリン(Firefly luciferin)、発光蛋白質(Photoprotein)、ヒドラジド(Hydrazides)及びシッフ(Schiff)塩基化合物、電気化学的な発光基質及び発光性酸素チャネリング基質からなる群から選択されることを特徴とする請求項25に記載の化学発光測定キット。
- 分析対象物と、請求項21〜24のうちの一項による化学蛍光測定キットと、請求項25〜29のうちの一項による化学発光測定キットと、を含むことを特徴とする免疫分析キット。
- 前記化学蛍光測定キットのナノワイヤ光センサが、蛍光励起光源と90゜に配置されていることを特徴とする請求項30に記載の免疫分析キット。
- 前記分析対象物が、オリゴヌクレオチド、DNA、RNA、PNA及びcDNAからなる群から選択される核酸または蛋白質であることを特徴とする請求項30に記載の免疫分析キット。
- 2つ以上のナノワイヤ光センサが、マイクロアレイ化されていることを特徴とする請求項30に記載の免疫分析キット。
- 前記マイクロアレイ化されたナノワイヤ光センサが、マルチプレクサを介して接続されていて、それぞれのナノワイヤ光センサの信号を順次処理するか、またはアナログスイッチングによりそれぞれの光センサの信号を同時に処理し得ることを特徴とする請求項33に記載の免疫分析キット。
- 化学蛍光物質または化学発光酵素及び化学発光基質並びに請求項1〜5のうちの一項によるナノワイヤ光センサを含み、前記ナノワイヤ光センサのナノワイヤの表面が化学結合物質でコーティングされていて、分析対象物がナノワイヤに直接固定されていることを特徴とする免疫分析キット。
- 前記ナノワイヤが、2つ以上の物質から形成されるか、不純物でドーピングされるか、異なる物質からなるコア部分とシース部分とから形成された半径方向に異種構造を有するか、異なる物質が交互に蒸着されて長手方向に異種構造を有するか、中心部分が除去されてチューブ構造を有するか、異なる物質が互いに固溶することで、前記光励起によって電気抵抗が低くなる波長帯域が調節されることを特徴とする請求項35に記載の免疫分析キット。
- 前記化学結合物質が、末端にアミン基、カルボキシル基、エポキシ基及びスルホン酸基からなる群から選択された物質が結合されたチオール誘導体または有機シラン誘導体であることを特徴とする請求項35に記載の免疫分析キット。
- 前記カルボキシル基が、N−(3−ジメチルアミノプロピル)−N−エチルカルボジイミド(EDAC)及びN−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)を含み、前記アミン基がグルタルアルデヒドを含むことを特徴とする請求項37に記載の免疫分析キット。
- 前記分析対象物が、オリゴヌクレオチド、DNA、RNA、PNA及びcDNAからなる群から選択される核酸または蛋白質であることを特徴とする請求項35に記載の免疫分析キット。
- 2つ以上のナノワイヤ光センサが、マイクロアレイ化されていることを特徴とする請求項39に記載の免疫分析キット。
- 前記マイクロアレイ化されたナノワイヤ光センサが、マルチプレクサを介して接続されていて、それぞれのナノワイヤ光センサの信号を順次処理するか、またはアナログスイッチングによりそれぞれの光センサの信号を同時に処理し得ることを特徴とする請求項40に記載の免疫分析キット。
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