JP2009014491A - Target material detection element and target material detection device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a target material detection element capable of intensifying sufficiently a Raman scattering signal of a target material. <P>SOLUTION: This target material detection element has a support 101; a metal nanodot 102 existing on the surface of the support; and capturing molecules 103 existing on the surface of the metal nanodot 102, for capturing a target material in a specimen. The metal nanodot 102 has n-pieces of spectrum peaks of plasmon resonance, and each peak wavelength to the n-th large peak among peaks carried by a Raman band of the target material in the specimen and each peak wavelength of the n-pieces of peaks carried by the metal nanodot 102 exist nearby in association with each other. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、検体中の標的物質を高感度に検出する標的物質検出用の素子に関する。   The present invention relates to a target substance detection element for detecting a target substance in a specimen with high sensitivity.

医療分野において、疾患の要因となるマーカーをモニタリングする技術は、次世代の技術として期待されており、また、医療の質向上にも大きく貢献すると期待されている。   In the medical field, a technique for monitoring a marker that causes a disease is expected as a next-generation technique, and is also expected to greatly contribute to improvement of medical quality.

血液中には、特定の疾患例えばガン、肝炎、糖尿病、または骨粗鬆症に対するマーカーが複数存在している。罹患すると、平時よりマーカーとなる例えば特定のタンパク質の濃度が変化(増加もしくは減少)する。これらのタンパク質の濃度を平時からモニタしておくことにより、重大な病気を早期に発見することができる。また、腫瘍除去後の予後診断を行なう際にも、マーカーとなるタンパク質の濃度をモニタしておくことにより、腫瘍の転移や再発を早期に発見することができる。   There are multiple markers in the blood for specific diseases such as cancer, hepatitis, diabetes, or osteoporosis. When affected, the concentration of, for example, a specific protein that becomes a marker from normal time changes (increases or decreases). By monitoring the concentration of these proteins from normal time, a serious disease can be detected early. In addition, when performing prognosis after tumor removal, tumor metastasis or recurrence can be detected early by monitoring the concentration of the protein serving as a marker.

未加工で未精製のタンパク質を分析する方法として、例えば蛍光免疫法、プラズモン共鳴法、または光干渉法がある。   Examples of methods for analyzing raw and unpurified proteins include fluorescence immunization, plasmon resonance, and optical interference.

いずれの方法も生物学的なリガンドーアナライト相互作用を利用する。リガンドーアナライト相互作用は、検体中の分析対象となるアナライトに特異的に結合するリガンドをセンサ表面に固定し、アナライトを選択性よく選別する。これにより、検体中の夾雑物は除かれ、分析対象となるアナライトがセンサ表面のリガンドと高効率的に結合することができる。   Both methods utilize biological ligand-analyte interactions. In the ligand-analyte interaction, a ligand that specifically binds to the analyte to be analyzed in the specimen is immobilized on the sensor surface, and the analyte is selected with high selectivity. As a result, contaminants in the sample are removed, and the analyte to be analyzed can bind to the ligand on the sensor surface with high efficiency.

一方、上述の方法の他に、表面増強ラマン分光法(以下、「SERS(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)法」という)が近年注目されている。   On the other hand, in addition to the above-described method, surface-enhanced Raman spectroscopy (hereinafter referred to as “SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy) method”) has attracted attention in recent years.

SERS法では、金属ナノ構造体例えば金属薄膜または金属コロイドがセンサ表面に固定しており、励起用レーザー光でセンサ表面が照射されると、金属ナノ構造体の周辺にエバネッセント電場が誘起される。エバネッセント電場が誘起されると、ラマン散乱断面積は103〜1014倍程度にまで増強され、金属ナノ構造体に吸着した分子や材料のラマン散乱信号が増強される。 In the SERS method, a metal nanostructure such as a metal thin film or a metal colloid is fixed on the sensor surface, and when the sensor surface is irradiated with excitation laser light, an evanescent electric field is induced around the metal nanostructure. When the evanescent electric field is induced, the Raman scattering cross section is enhanced to about 10 3 to 10 14 times, and the Raman scattering signal of the molecules and materials adsorbed on the metal nanostructure is enhanced.

そのため、アナライトに標識されたラマン活性分子からのラマン散乱信号の強度を検出することにより、標的物質であるアナライトが同定され、またアナライトの濃度も測定される。また、付加的な情報として、リガンドとアナライトの結合により生じる結合ボンドの情報やリガンドとアナライトの結合に関する他の情報も検出することができる。   Therefore, by detecting the intensity of the Raman scattering signal from the Raman active molecule labeled on the analyte, the analyte as the target substance is identified, and the concentration of the analyte is also measured. Further, as additional information, it is possible to detect information on bond bonds generated by the bond between the ligand and the analyte and other information related to the bond between the ligand and the analyte.

ここで、SERS法の特徴をまとめると以下のようになる。   Here, the characteristics of the SERS method are summarized as follows.

(1)非常に大きい電場増大
金属ナノ構造体の極近傍では、ラマン散乱断面積が103〜1014倍程度まで増強する。そのため、SERS法をイムノアッセイに適用した場合、検出感度が高く、また検出限界を大きく下げることができる。
(1) Very large electric field increase In the very vicinity of the metal nanostructure, the Raman scattering cross section is enhanced to about 10 3 to 10 14 times. Therefore, when the SERS method is applied to an immunoassay, the detection sensitivity is high and the detection limit can be greatly reduced.

(2)自己蛍光の減少
生体由来の自己蛍光はラマン散乱信号と同じような波長帯域に出現してしまう。SERS法では金属ナノ構造体をセンサ表面に用いるので、自己蛍光は金属ナノ構造体に吸収され、バックグラウンドを減じることができる。
(2) Reduction of autofluorescence Biofluorescence derived from living organisms appears in the same wavelength band as the Raman scattering signal. In the SERS method, since the metal nanostructure is used for the sensor surface, the autofluorescence is absorbed by the metal nanostructure, and the background can be reduced.

(3)B/F分離不要
SERS法では、金属ナノ構造体の周辺に固定化した分子または固定化した分子に吸着した分子からのラマン散乱信号が特異的に増強される。そのため、所望の分子のラマン散乱信号を得ることができる。
(3) No need for B / F separation In the SERS method, the Raman scattering signal from the molecule immobilized around the metal nanostructure or the molecule adsorbed on the immobilized molecule is specifically enhanced. Therefore, a Raman scattering signal of a desired molecule can be obtained.

(4)ラマン活性分子の優位性
SERS法では、蛍光分子などに比べて安定であり退色の可能性が低いラマン活性分子を用いて標識する手法を採用できる。また、複数種類のラマン活性分子を同時に使うことができる。
(4) Superiority of Raman active molecule In the SERS method, it is possible to employ a technique of labeling with a Raman active molecule that is stable and has a low possibility of fading compared to a fluorescent molecule or the like. Multiple types of Raman-active molecules can be used simultaneously.

これらの特徴を生かし、SERS法を利用した有機分子の分析やイムノアッセイが試みられてきた。   Taking advantage of these features, attempts have been made to analyze organic molecules and immunoassay using the SERS method.

例えば、特許文献1に記載されたSERS法では、金属ナノ構造体を単粒子膜状態でセンサ表面に固定化し、ラマン散乱信号を増強する技術が開示されている。特許文献1では、入射電界の偏向方向に対して金属ナノ構造体をランダムに分布させ、生じるプラズモンピークにより、ラマン散乱信号を増強させる。プラズモンとは、光により金属中の自由電子が集団的に振動することをいい、金属により吸収される波長が異なっている。プラズモンピークとは、プラズモンが起きたときに光を最も強く吸収する波長のことである。   For example, the SERS method described in Patent Document 1 discloses a technique for enhancing a Raman scattering signal by immobilizing a metal nanostructure on a sensor surface in a single particle film state. In Patent Document 1, the metal nanostructures are randomly distributed with respect to the deflection direction of the incident electric field, and the Raman scattering signal is enhanced by the generated plasmon peak. Plasmon means that free electrons in a metal collectively vibrate by light, and the wavelengths absorbed by the metal are different. The plasmon peak is a wavelength that absorbs light most strongly when plasmon occurs.

また、特許文献2に記載されたSERS法では、ナノ三角柱などのエッジ部分の領域で電場が強くなることを利用して、ラマン散乱信号を増強する技術が開示されている。   In addition, the SERS method described in Patent Document 2 discloses a technique for enhancing the Raman scattering signal by utilizing the fact that the electric field becomes strong in the region of the edge portion such as a nano triangular prism.

また、非特許文献1に記載されたSERS法では、ガン細胞表面のタンパク質を検出する技術が開示されている。金属コロイドをラマン活性分子の一種であるMGITC(Malachite green isothiocyanate)で標識し、金属コロイドに抗体を結合させる。非特許文献1の方法は、細胞表面のタンパク質を検出するなど、可搬性に優れている。   The SERS method described in Non-Patent Document 1 discloses a technique for detecting a protein on the surface of cancer cells. The metal colloid is labeled with MGITC (Malachite green isothiocyanate), which is a kind of Raman active molecule, and an antibody is bound to the metal colloid. The method of Non-Patent Document 1 is excellent in portability, such as detecting protein on the cell surface.

また、非特許文献2に記載されたSERS法ではRhodamine123の各ラマンバンドを測定する技術が開示されている。非特許文献2は、銀ナノ粒子の凝集状態を変化させることにより、プラズモンピークの位置を変化させている。ラマンバンドとは、原子の結合または原子団に現れる特有のバンドである。
特開2005−233637号公報 特開2005−219184号公報 Dominic O. Ansari, Douglas A. Stuart, and Shuming Nie (2005), Proceedings of SPIE -- Volume 5699 pp. 82-90 吉田健一,伊藤民武,吉川泰生,尾崎幸洋(2005)分子構造総合討論会 予稿集 3P131
In addition, the SERS method described in Non-Patent Document 2 discloses a technique for measuring each Raman band of Rhodamine 123. Non-Patent Document 2 changes the position of the plasmon peak by changing the aggregation state of the silver nanoparticles. A Raman band is a unique band that appears in an atomic bond or atomic group.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-233637 JP 2005-219184 A Dominic O. Ansari, Douglas A. Stuart, and Shuming Nie (2005), Proceedings of SPIE-Volume 5699 pp. 82-90 Kenichi Yoshida, Tammu Ito, Yasuo Yoshikawa, Yukihiro Ozaki (2005) General Meeting of Molecular Structures Proceedings 3P131

しかしながら、上述したような有機分子の分析やイムノアッセイにSERS法では、プラズモンのピークと標的物質のラマンバンドの波長位置が必ずしも一致するとは限らなかった。その場合、ラマン散乱信号が十分に増強されないという問題点があった。   However, in the SERS method for organic molecule analysis and immunoassay as described above, the wavelength position of the plasmon peak and the Raman band of the target substance do not always match. In that case, there is a problem that the Raman scattering signal is not sufficiently enhanced.

本発明の目的は、標的物質のラマン散乱信号を十分に増強することのできる標的物質検出素子を提供することである。   An object of the present invention is to provide a target substance detection element that can sufficiently enhance the Raman scattering signal of the target substance.

本発明は、
検体中の標的物質を検出する標的物質検出素子であって、
支持体と、
該支持体の表面に存在する金属ナノドッドと、
該金属ナノドッドの表面に存在し、前記検体中の標的物質を捕捉する捕捉分子とを有し、
前記金属ナノドッドがプラズモンスペクトルのピークをn個有し、
前記標的物質のラマンバンドが有するピークのうちn番目までの大きなピークのピーク波長と、前記金属ナノドットが有するn個のピークのピーク波長が各々対応して近傍に存在することを特徴とする標的物質検出素子である。
The present invention
A target substance detection element for detecting a target substance in a specimen,
A support;
Metal nanodods present on the surface of the support;
A capture molecule that is present on the surface of the metal nanodot and captures a target substance in the specimen;
The metal nanodot has n plasmon spectrum peaks;
The target substance characterized in that the peak wavelength of the n-th largest peak among the peaks of the Raman band of the target substance and the peak wavelengths of the n peaks of the metal nanodots are respectively present in the vicinity. It is a detection element.

前記金属ナノドットは、吸収波長の異なる複数の種類の金属ナノドッドで構成されていることが好ましい。   The metal nanodots are preferably composed of a plurality of types of metal nanodots having different absorption wavelengths.

前記金属ナノドットが異方性を有することが好ましい。   It is preferable that the metal nanodot has anisotropy.

前記金属ナノドットは、形状の異なる複数の種類のロッド群で構成され、前記ロッドの主軸方向と前記ロッドを励起光の偏向方向との角度θが、次のような関係にあることが好ましい。   The metal nanodots are preferably composed of a plurality of types of rod groups having different shapes, and the angle θ between the main axis direction of the rod and the deflection direction of the excitation light of the rod is preferably as follows.

Figure 2009014491
Figure 2009014491

(iはロッド群の種類、X(i)は各種類のロッドの長軸方向の長さ、Y(i)を各種類のロッドの短軸方向の長さ、X1をプラズモンピークの波長が最も短いロッドの長軸方向の長さ、Y1をプラズモンピークの波長が最も短いロッドの短軸方向の長さを示す)
また、別の本発明は、
前記標的物質検出素子と、
前記標的物質検出素子が有する金属ナノドットの近傍にエバネッセント電場を誘起するための光を照射する第1の光源と、
前記金属ナノドットにラマン散乱を生じさせるための光を照射する第2の光源と、
前記金属ナノドットによって増強された前記ラマン散乱光を検出するための分光器と、を有する標的物質検出装置である。
(I is the type of rod group, X (i) is the length in the major axis direction of each type of rod, Y (i) is the length in the minor axis direction of each type of rod, and X1 is the wavelength of the plasmon peak. (The length in the major axis direction of the short rod, Y1 represents the length in the minor axis direction of the rod with the shortest plasmon peak wavelength)
Another aspect of the present invention is:
The target substance detection element;
A first light source that emits light for inducing an evanescent electric field in the vicinity of the metal nanodots of the target substance detection element;
A second light source for irradiating the metal nanodots with light for causing Raman scattering;
And a spectroscope for detecting the Raman scattered light enhanced by the metal nanodots.

前記第2の光源からの光の波長は、検体中に含まれる不純物の自己蛍光を励起させないような波長とすることが好ましい。   The wavelength of the light from the second light source is preferably set to a wavelength that does not excite the autofluorescence of impurities contained in the specimen.

検体中の標的物質を高感度に検出することが可能となる。   It becomes possible to detect the target substance in the specimen with high sensitivity.

本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。図1を参照して素子形成用の基板および標的物質検出用の標的物質検出素子について説明する。本標的物質検出素子は、支持体101、金属ナノドット102、および捕捉体103を有している。   Embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. With reference to FIG. 1, the substrate for element formation and the target substance detection element for target substance detection are demonstrated. This target substance detection element has a support 101, metal nanodots 102, and a trap 103.

素子形成用の基板は支持体101および金属ナノドット102で構成されており、平面形状の金属ナノドット102が支持体101の表面に規則的に配置されている。   The element formation substrate is composed of a support 101 and metal nanodots 102, and the planar metal nanodots 102 are regularly arranged on the surface of the support 101.

更に、標的物質検出素子は素子形成用の基板および標的物質に対する捕捉体103で構成されおり、捕捉体103は金属ナノドット102に固定される。標的物質検出素子を作製するための標的物質検出用キットは、この素子形成用の基板と捕捉体103とを有しており、必要に応じて金属ナノドット102に捕捉体103を固定するための試薬も備える。例えば、試薬はIgG(immunogloburin G)やIgE(immunogloburin E)を含む溶液であり、水溶液や各種緩衝液として提供することができる。   Further, the target substance detection element includes a substrate for element formation and a capture body 103 for the target substance, and the capture body 103 is fixed to the metal nanodots 102. The target substance detection kit for producing the target substance detection element has the element forming substrate and the capture body 103, and a reagent for fixing the capture body 103 to the metal nanodots 102 as necessary. Also equipped. For example, the reagent is a solution containing IgG (immunoglobulin G) or IgE (immunoglobulin E), and can be provided as an aqueous solution or various buffers.

金属ナノドット102は、プラズモン共鳴のスペクトルを有し、n個(nは自然数)のスペクトルピークを有する。ここで、スペクトルピークとは、スペクトルにフィッティングをかけて得られる補正スペクトルの極大値を示すものとする。   The metal nanodot 102 has a spectrum of plasmon resonance, and has n (n is a natural number) spectrum peaks. Here, the spectrum peak indicates the maximum value of the corrected spectrum obtained by fitting the spectrum.

また、金属ナノドットが有するn個のプラズモン共鳴のスペクトルピークのピーク波長と、前記検体中での前記標的物質のラマンバンドが有するピークのうちn番目までの大きなピークのピーク波長とが各々対応して近傍に存在する。   Further, the peak wavelength of the n plasmon resonance spectral peaks of the metal nanodots corresponds to the peak wavelength of the nth largest peak among the peaks of the Raman band of the target substance in the specimen. It exists in the vicinity.

ここで、プラズモン共鳴のスペクトルピークのピーク波長と標的物質のラマンバンドのピークのピーク波長が近傍に存在するとは、プラズモン共鳴のスペクトルの半値幅の波長域に標的物質のラマンバンドのピークのピーク波長が存在することとする。より好ましくは、3/4幅の波長域に標的物質のラマンバンドのピークのピーク波長が存在する。   Here, the peak wavelength of the spectrum peak of plasmon resonance and the peak wavelength of the Raman band peak of the target substance are in the vicinity. The peak wavelength of the peak of the Raman band of the target substance is in the half-width wavelength region of the spectrum of plasmon resonance. Is assumed to exist. More preferably, the peak wavelength of the Raman band peak of the target substance exists in the wavelength range of 3/4 width.

なお、n個のプラズモン共鳴のスペクトルピークのピーク波長と検体中での前記標的物質のラマンバンドが有するピークのうちn番目までの大きなピークのピーク波長とが各々対応して近傍に存在するとは、以下の意味である。   It should be noted that the peak wavelength of n plasmon resonance spectrum peaks and the peak wavelength of the n-th largest peak among the peaks of the Raman band of the target substance in the sample correspond to each other in the vicinity. It has the following meaning.

すなわち、n個のプラズモン共鳴のスペクトルピークのうちの一つのピークと、標的物質のラマンバンドが有するn番目までに大きいピークのうち一つとが近傍に存在するというように、n個のプラズモン共鳴のピークとn番目までのラマンバンドのピークが1対1で近傍に存在する。   That is, one of the n plasmon resonance spectral peaks and one of the nth largest peaks in the Raman band of the target substance are present in the vicinity, so that there are n plasmon resonances. There is a one-to-one correspondence between the peak and the peak of the nth Raman band.

このような性質を有していれば、金属ナノドット102はどのような形状であっても良い。好ましくは、赤外帯域でプラズモン共鳴波長を有する構造体であり、赤外帯域の励起光で照射したときに、試料の自己蛍光を抑制してラマン散乱信号をS/N(信号対雑音比Signal/Noise)よく測定できる形状とする。   As long as it has such properties, the metal nanodots 102 may have any shape. Preferably, the structure is a structure having a plasmon resonance wavelength in the infrared band, and suppresses the autofluorescence of the sample when irradiated with excitation light in the infrared band, so that the Raman scattering signal is converted into S / N (signal to noise ratio Signal). / Noise) The shape can be measured well.

また、金属ナノドットの種類としては、一種類でもいいし、複数種類から構成されていても構わない。好ましくは、金属ナノドットが複数種類から構成され、異なる吸収波長を有するようにする。これによれば、広い帯域でラマン散乱ピークを一様に増強させることができる。   Moreover, as a kind of metal nanodot, one type may be sufficient and it may be comprised from multiple types. Preferably, the metal nanodots are composed of a plurality of types and have different absorption wavelengths. According to this, the Raman scattering peak can be uniformly enhanced in a wide band.

捕捉体103は、標的物質と特異的な結合対を形成でき、金属ナノドット102に固定化可能なものであれば、特に制約はない。ここでは抗体や核酸を用いることが好ましい。   The capturing body 103 is not particularly limited as long as it can form a specific binding pair with the target substance and can be immobilized on the metal nanodot 102. Here, it is preferable to use an antibody or a nucleic acid.

捕捉体103の検出対象となる標的物質は非生体物質と生体物質に分類できる。非生体物質は環境ホルモンと呼ばれる内分泌撹乱物質である。内分泌撹乱物質には、環境汚染物質、例えば塩素置換数と位置の異なるPCB(PolyChlorinated Biphenyl)類やダイオキシン類が含まれている。   The target substance to be detected by the capturing body 103 can be classified into a non-biological substance and a biological substance. Non-biological substances are endocrine disruptors called environmental hormones. Endocrine disrupting substances include environmental pollutants, such as PCBs (Polychlorinated Biphenyls) and dioxins having different positions from the number of chlorine substitutions.

生体物質は、核酸、タンパク質、糖鎖、脂質及びそれらの複合体である。生体物質には、DNA(DeoxyriboNucleic Acid)、RNA(RiboNucleic Acid)、アプタマー、遺伝子、染色体、細胞膜、ウイルス、抗原、抗体、レクチン、ハプテン、ホルモン、レセプター、酵素、ペプチド、スフィンゴ糖、スフィンゴ脂質が含まれる。また、生体物質を産生する細菌や細胞そのものも標的物質となり得る。   Biological substances are nucleic acids, proteins, sugar chains, lipids, and complexes thereof. Biological materials include DNA (Deoxyribonucleic Acid), RNA (RiboNucleic Acid), aptamer, gene, chromosome, cell membrane, virus, antigen, antibody, lectin, hapten, hormone, receptor, enzyme, peptide, sphingosaccharide, sphingolipid It is. In addition, bacteria and cells themselves that produce biological substances can also be target substances.

次に、図2を参照して標的物質検出装置の構成を説明する。本標的物質検出装置は、支持体101、金属ナノドット102、光源202,206、フィルタ203、集光レンズ204、コリメートレンズ207、ダイクロイックミラー208、対物レンズ209、全反射ミラー210、レンズ211、アパーチャー212、レンズ213、アパーチャー214、ノッチフィルター215、および分光器218を有している。   Next, the configuration of the target substance detection device will be described with reference to FIG. The target substance detection apparatus includes a support 101, metal nanodots 102, light sources 202 and 206, a filter 203, a condenser lens 204, a collimating lens 207, a dichroic mirror 208, an objective lens 209, a total reflection mirror 210, a lens 211, and an aperture 212. , Lens 213, aperture 214, notch filter 215, and spectrometer 218.

光源202は、フィルタ203および集光レンズ204を介して支持体101上の金属ナノドット102に励起光205を照射し、金属ナノドット102の周辺にエバネッセント電場を誘起させる。   The light source 202 irradiates the metal nanodots 102 on the support 101 with the excitation light 205 through the filter 203 and the condenser lens 204 to induce an evanescent electric field around the metal nanodots 102.

光源206は、ラマン散乱を生じさせるためのレーザー光216をコリメートレンズ207を介してダイクロイックミラー208に照射する。ダイクロイックミラー208は、光源206で照射された光を入射すると、対物レンズ209を介して支持体101に配置された金属ナノドット102に照射し、弾性散乱または非弾性散乱のラマン散乱を生じさせる。   The light source 206 irradiates the dichroic mirror 208 with a laser beam 216 for generating Raman scattering via a collimator lens 207. When the light emitted from the light source 206 is incident, the dichroic mirror 208 irradiates the metal nanodots 102 disposed on the support 101 via the objective lens 209, and generates elastic scattering or inelastic Raman scattering.

分光器218は、金属ナノドット102によってラマン散乱されたラマン散乱光を光学系210〜215を経て入射すると、入射光に基づく波長のスペクトルを測定する。スペクトルは原子の結合または原子団とそのバンドから固有の波数の位置にピークが現れたものとなり、このピーク波数から標的物質を同定し、また光強度に基づいて標的物質の濃度を測定できる。   The spectroscope 218 measures the spectrum of the wavelength based on the incident light when the Raman scattered light Raman-scattered by the metal nanodot 102 is incident through the optical systems 210 to 215. The spectrum is a combination of atomic bonds or atomic groups and their bands, and a peak appears at a specific wave number. The target substance can be identified from the peak wave number, and the concentration of the target substance can be measured based on the light intensity.

次に、図3を参照して標的物質検出素子を作製する方法について説明する。まず、標的物質検出素子は、石英ウェハーの支持体401に、接着(バインダ)層としてTi層(不図示)を5nm成膜し、連続してAu層402を50nm成膜する(図3(a)参照)。   Next, a method for producing a target substance detection element will be described with reference to FIG. First, in the target substance detection element, a Ti layer (not shown) is deposited as a bonding (binder) layer to a thickness of 5 nm on a quartz wafer support 401, and an Au layer 402 is continuously deposited to a thickness of 50 nm (FIG. 3A). )reference).

続いて、ネガ型レジスト(シプレイファーイースト社、SAL601)をスピンコートし、レジスト層403を設ける(図3(b)参照)。プリベークした後、レジスト層403を設けた支持体401を電子線描画装置のチャンバーに導入すると、所望のパターンがレジスト層403に描画される(図3(c)参照)。続いて、ポストエクスポージャーベークを行なって支持体401を急冷する。その後、現像液によって支持体401を現像し、レジスト層403のパターニングを行なう(図3(d)参照)。   Subsequently, a negative resist (Shipley Far East, SAL601) is spin-coated to provide a resist layer 403 (see FIG. 3B). After pre-baking, when the support 401 provided with the resist layer 403 is introduced into the chamber of the electron beam drawing apparatus, a desired pattern is drawn on the resist layer 403 (see FIG. 3C). Subsequently, post-exposure baking is performed to quench the support 401. Thereafter, the support 401 is developed with a developer, and the resist layer 403 is patterned (see FIG. 3D).

パターニングしたレジスト層をマスクとして、ドライエッチングを行なう。そして、Au層402にパターンを転写すると、ナノドットが得られる。最後に、リムーバー等の処理を行なうと、ナノドット上のレジスト層403が除去される(図3(e)参照)。   Dry etching is performed using the patterned resist layer as a mask. Then, when the pattern is transferred to the Au layer 402, nanodots are obtained. Finally, when a process such as a remover is performed, the resist layer 403 on the nanodots is removed (see FIG. 3E).

以上のプロセスを経ることにより、図4AのようなSEM(Scanning Electron Microscope)像に示すような直方体の金属ナノドットが形成され、入射電場の偏向方向と並行に配置している。そして、金属ナノドットの表面にAnti−DNP(Anti−Dinitrophenyl)の捕捉体を固定することにより、標的物質検出素子が作製される。   Through the above process, rectangular metal nanodots as shown in an SEM (Scanning Electron Microscope) image as shown in FIG. 4A are formed and arranged in parallel with the direction of deflection of the incident electric field. And a target substance detection element is produced by fixing the capture body of Anti-DNP (Anti-Dinitrophenyl) to the surface of metal nanodot.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。ここでは、ラマン活性分子を用いて免疫応答を測定する例と、ラマン活性分子を用いずに免疫応答を測定する例について説明する。まず、ラマン活性分子を用いて免疫反応を測定する例について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. Here, an example in which an immune response is measured using a Raman active molecule and an example in which an immune response is measured without using a Raman active molecule will be described. First, an example in which an immune reaction is measured using a Raman active molecule will be described in detail.

(実施例1)
図1を参照して本実施例における標的物質検出素子の構成について説明する。標的物質検出素子は、支持体101、金属ナノドット102、および捕捉体103、を有している。
Example 1
With reference to FIG. 1, the structure of the target substance detection element in a present Example is demonstrated. The target substance detection element includes a support 101, metal nanodots 102, and a trap 103.

支持体101は高さ525μmの石英ウェハーを用いる。   As the support 101, a quartz wafer having a height of 525 μm is used.

金属ナノドット102は、長辺200nm、短辺50nm、高さ200nmの直方体の素子であり、金属ナノドットの材料は金である。金属ナノドット102の長辺の長さと短辺の長さは、プラズモンのピークと標的物質のラマンバンドの波長位置が一致する長さである。   The metal nanodot 102 is a rectangular parallelepiped element having a long side of 200 nm, a short side of 50 nm, and a height of 200 nm, and the material of the metal nanodot is gold. The length of the long side and the length of the short side of the metal nanodot 102 are lengths at which the plasmon peak and the wavelength position of the Raman band of the target substance coincide.

また、金属ナノドット102は、主軸が入射光と略同一方向になるように、入射光と垂直な支持体101の表面に配置する。これによれば、プラズモンの共鳴が最も強く起こるので、ラマン散乱信号が増強され、標的物質のラマンバンドを感度よく測定することができる。   Further, the metal nanodots 102 are arranged on the surface of the support 101 perpendicular to the incident light so that the main axis is in the same direction as the incident light. According to this, since the plasmon resonance occurs most strongly, the Raman scattering signal is enhanced, and the Raman band of the target substance can be measured with high sensitivity.

また、金属ナノドット102は、入射光との角度を規定するための異方性を有している。これによれば、入射光との角度を変化させることにより、ラマン散乱信号の強度も変化するので、標的物質のラマンバンドを必要な強度で測定することができる。   Further, the metal nanodots 102 have anisotropy for defining an angle with incident light. According to this, since the intensity of the Raman scattering signal is changed by changing the angle with the incident light, the Raman band of the target substance can be measured with the required intensity.

捕捉体103は抗体である。   The capturing body 103 is an antibody.

次に、本実施例におけるイムノアッセイについて説明する。金属ナノドットの表面にAnti−DNPを固定化し、標的物質検出素子を作製する。作製した標的物質検出素子に、1.5x105MのDNBA(2,4−Dinitrobenzonic Acid)の含まれた検体溶液をインキュベートして2時間の結合反応を行なう。その後、検体溶液をリン酸緩衝液に置換すると、図5で示されるDNBAとAnti−DNBAの複合体が金属ナノ構造体の表面に固定化される。 Next, the immunoassay in this example will be described. Anti-DNP is immobilized on the surface of the metal nanodots to produce a target substance detection element. A specimen solution containing 1.5 × 10 5 M DNBA (2,4-Dinitrobenzonic Acid) is incubated on the prepared target substance detection element to perform a binding reaction for 2 hours. Thereafter, when the sample solution is replaced with a phosphate buffer, the complex of DNBA and Anti-DNBA shown in FIG. 5 is immobilized on the surface of the metal nanostructure.

次に、標的物質の測定方法について説明する。図2で示す標的物質検出装置はantiDNP−DNBAの複合体のラマン散乱信号のスペクトルを測定する。   Next, a method for measuring the target substance will be described. The target substance detection apparatus shown in FIG. 2 measures the spectrum of the Raman scattering signal of the complex of antiDNP-DNBA.

まず、光源202から金属ナノドット102に励起光205が照射されると、金属ナノドットの周辺に強いエバネッセント電場が誘起される。   First, when the excitation light 205 is irradiated from the light source 202 to the metal nanodot 102, a strong evanescent electric field is induced around the metal nanodot.

続いて、光源206から金属ナノドット102に金属ナノドット102の吸収波長(近赤外帯域)付近のレーザー光が照射されると、金属ナノドット102でラマン散乱が生じる。分光器218は、金属ナノドット102によりラマン散乱された光のスペクトルを測定する。なお、検体中に含まれる不純物の自己蛍光を励起させないような波長とする。これによれば、検体溶液中に含まれる夾雑不純物による自己蛍光を実用上問題のないレベルにまで抑制し、ラマン散乱された光を測定することができる。   Subsequently, when the laser light near the absorption wavelength (near infrared band) of the metal nanodot 102 is irradiated from the light source 206 to the metal nanodot 102, Raman scattering occurs in the metal nanodot 102. The spectroscope 218 measures the spectrum of light that has been Raman-scattered by the metal nanodots 102. Note that the wavelength is set so as not to excite the autofluorescence of impurities contained in the specimen. According to this, it is possible to measure the Raman scattered light by suppressing the autofluorescence due to the impurity impurities contained in the sample solution to a level where there is no practical problem.

図4Bは、金属ナノ構造体における大気中での吸収スペクトルを測定した図である。図4Bでは、横軸を波長(nm)とし、縦軸を吸光度(O.D.)とする。金属ナノ構造体である金属ナノドット102は、大気中で920nm付近に吸収ピークを持つ構造体である。金属ナノドット102は、ほぼ350nm/indexの特性を持つことが各種実験および検討から知られている。また、大気の屈折率は1.0であり、検体の溶液に導入したときの屈折率は1.4である。そのため、実際に検体の溶液に導入した場合、金属ナノドット102の吸収ピーク波長は、920+350x(1.4−1.0)=1060nmと算出される。   FIG. 4B is a diagram obtained by measuring an absorption spectrum in the atmosphere of the metal nanostructure. 4B, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents absorbance (OD). The metal nanodot 102 which is a metal nanostructure is a structure having an absorption peak near 920 nm in the atmosphere. It is known from various experiments and examinations that the metal nanodot 102 has a characteristic of approximately 350 nm / index. The refractive index of the atmosphere is 1.0, and the refractive index when introduced into the sample solution is 1.4. Therefore, when the sample is actually introduced into the sample solution, the absorption peak wavelength of the metal nanodot 102 is calculated as 920 + 350 × (1.4−1.0) = 1060 nm.

図6は、本実施例におけるラマン散乱スペクトルを示す図である。図6では、横軸をスペクトルのシフト(cm-1)とし、縦軸を強度とする。図6では、1549cm-1、1525cm-1付近のベンゼン環の伸縮振動、1338cm-1付近のNO2の伸縮振動、839cm-1付近の伸縮振動を確認できる。この場合、励起光、半導体レーザー:980nmで励起しているので、波長で記述すると、1155nm,1152nm,1128nm,1067nm付近にピークを有することになる。 FIG. 6 is a diagram showing a Raman scattering spectrum in this example. In FIG. 6, the horizontal axis is the spectrum shift (cm −1 ), and the vertical axis is the intensity. In Figure 6, 1549cm -1, stretching vibration of a benzene ring in the vicinity of 1525 cm -1, stretching vibration of NO2 in the vicinity of 1338cm -1, it can be confirmed stretching vibration near 839cm -1. In this case, excitation light, semiconductor laser: excitation is performed at 980 nm, and therefore, when described in terms of wavelength, there are peaks in the vicinity of 1155 nm, 1152 nm, 1128 nm, and 1067 nm.

検体溶液がナノ構造体表面に存在すると、プラズモン共鳴の吸収スペクトルは、1060nm程度に吸収ピークを有するので、839cm-1付近の伸縮振動が最良なS/Nとなる。 When the sample solution is present on the surface of the nanostructure, the absorption spectrum of plasmon resonance has an absorption peak at about 1060 nm, so that the stretching vibration around 839 cm −1 is the best S / N.

本実施例よれば、金属ナノドットのプラズモンピークと標的物質のラマンバンドの波長位置が一致することにより、標的物質のラマン散乱信号を十分に増強することができる。   According to this example, the plasmon peak of the metal nanodot matches the wavelength position of the Raman band of the target substance, so that the Raman scattering signal of the target substance can be sufficiently enhanced.

(実施例2)
まず、図7Aを参照して標的物質検出用素子の構成について説明する。金属ナノドットは、入射光との角度を規定するための異方性をもつ2つの直方体の素子を用いており、金属ナノドット1020は、長辺200nm、短辺50nm、高さ20nmの素子であり、金属ナノドット1021は、長辺220nm、短辺50nm、高さ20nmの素子である。
(Example 2)
First, the configuration of the target substance detection element will be described with reference to FIG. 7A. The metal nanodot uses two rectangular parallelepiped elements having anisotropy for defining an angle with incident light, and the metal nanodot 1020 is an element having a long side of 200 nm, a short side of 50 nm, and a height of 20 nm. The metal nanodot 1021 is an element having a long side of 220 nm, a short side of 50 nm, and a height of 20 nm.

図7Bには、空気中での金属ナノドット1020,1021の吸収スペクトルが示されており、金属ナノドット1020のピーク波長と金属ナノドット1021のピーク波長を比較すると、金属ナノドット1020のピーク波長の方が低い。また、金属ナノドット1020と金属ナノドット1021のスペクトルのパターンから図7Cに示すような吸収スペクトルが得られる。標的物質検出素子は金属ナノドットの表面にAnti−DNPの捕捉分子を固定化する。   FIG. 7B shows absorption spectra of the metal nanodots 1020 and 1021 in the air. When the peak wavelength of the metal nanodot 1020 and the peak wavelength of the metal nanodot 1021 are compared, the peak wavelength of the metal nanodot 1020 is lower. . Further, an absorption spectrum as shown in FIG. 7C is obtained from the spectrum patterns of the metal nanodots 1020 and the metal nanodots 1021. The target substance detection element immobilizes Anti-DNP capture molecules on the surface of the metal nanodots.

次に、本実施例におけるイムノアッセイについて説明する。金属ナノドットの表面にAnti−DNPを固定化し、固定化した標的物質検出素子に、1.5x105MのDNBAの含まれた検体溶液をインキュベートして2時間の結合反応を行なう。その後、検体溶液をリン酸緩衝液に置換すると、図5で示されるDNBAとAnti−DNPの複合体が金属ナノ構造体の表面に固定化される。 Next, the immunoassay in this example will be described. Anti-DNP is immobilized on the surface of the metal nanodots, and a specimen solution containing 1.5 × 10 5 M DNBA is incubated on the immobilized target substance detection element to perform a binding reaction for 2 hours. Thereafter, when the sample solution is replaced with a phosphate buffer, the complex of DNBA and Anti-DNP shown in FIG. 5 is immobilized on the surface of the metal nanostructure.

次に、標的物質の測定方法について説明する。図2で示す標的物質検出装置はantiDNP−DNBAの複合体のラマン散乱信号のスペクトルを測定する。   Next, a method for measuring the target substance will be described. The target substance detection apparatus shown in FIG. 2 measures the spectrum of the Raman scattering signal of the complex of antiDNP-DNBA.

まず、光源202から金属ナノドット1020,1021に励起光205が照射されると、金属ナノドット1020,1021の周辺に強いエバネッセント電場が誘起される。   First, when the excitation light 205 is irradiated from the light source 202 to the metal nanodots 1020 and 1021, a strong evanescent electric field is induced around the metal nanodots 1020 and 1021.

続いて、光源206から金属ナノドット1020,1021に金属ナノドット1020,1021の吸収波長(近赤外帯域)付近のレーザー光が照射されると、金属ナノドット1020,1021でラマン散乱が生じる。分光器218は、金属ナノドット1020,1021でラマン散乱されたラマン散乱光のスペクトルを測定する。本発明の構成によると、検体溶液中に含まれる夾雑不純物による自己蛍光を実用上問題のないレベルにまで抑制し、ラマン散乱された光を得ることができる。   Subsequently, when the laser light near the absorption wavelength (near infrared band) of the metal nanodots 1020 and 1021 is irradiated from the light source 206 to the metal nanodots 1020 and 1021, Raman scattering occurs in the metal nanodots 1020 and 1021. The spectroscope 218 measures the spectrum of Raman scattered light that has been Raman scattered by the metal nanodots 1020 and 1021. According to the configuration of the present invention, it is possible to suppress the self-fluorescence due to the impurity impurities contained in the sample solution to a level that causes no practical problem, and to obtain Raman-scattered light.

図7Cの金属ナノドット1020,1021における大気中で吸収スペクトルを測定した図を参照すると、金属ナノドット1020,1021の吸収スペクトルは大気中で1000nm付近に吸収ピークを持つ。金属ナノドット1020,1021は、ほぼ350nm/indexの特性を持つことが各種実験および検討から知られている。また、大気の屈折率は1.0であり、検体の溶液に導入したときの屈折率は1.4である。そのため、実際に検体の溶液に導入した場合、金属ナノドット1020,1021の吸収ピーク波長は、1000+350x(1.4−1.0)=1140nmと算出される。   Referring to FIG. 7C, the absorption spectrum of metal nanodots 1020 and 1021 measured in the atmosphere, the absorption spectrum of metal nanodots 1020 and 1021 has an absorption peak near 1000 nm in the atmosphere. It is known from various experiments and examinations that the metal nanodots 1020 and 1021 have a characteristic of approximately 350 nm / index. The refractive index of the atmosphere is 1.0, and the refractive index when introduced into the sample solution is 1.4. Therefore, when actually introduced into the sample solution, the absorption peak wavelength of the metal nanodots 1020 and 1021 is calculated as 1000 + 350 × (1.4−1.0) = 1140 nm.

図8は、本実施例におけるラマン散乱スペクトルを示す図である。図8では、横軸をスペクトルのシフト(cm-1)とし、縦軸を強度とする。図8では、1549cm-1、1525cm-1付近のベンゼン環の伸縮振動、1338cm-1付近のNO2の伸縮振動、839cm-1付近の伸縮振動をよいS/Nで確認することが出来る。この場合、励起光、半導体レーザー:980nmで励起しているので、波長で記述すると、1155nm,1152nm,1128nm,1067nm付近にピークを有することになる。これらのピークを分析することにより分子同士の結合やピークの積分強度を分析することにより結合の量を測定できる。 FIG. 8 is a diagram showing a Raman scattering spectrum in this example. In FIG. 8, the horizontal axis is the spectrum shift (cm −1 ), and the vertical axis is the intensity. In Figure 8, 1549cm -1, stretching vibration of a benzene ring in the vicinity of 1525 cm -1, stretching vibration of NO2 in the vicinity of 1338cm -1, it is possible to verify the stretching vibration near 839cm -1 in good S / N. In this case, excitation light, semiconductor laser: excitation is performed at 980 nm, and therefore, when described in terms of wavelength, there are peaks in the vicinity of 1155 nm, 1152 nm, 1128 nm, and 1067 nm. By analyzing these peaks, the amount of bonds can be measured by analyzing the bonds between molecules and the integrated intensity of the peaks.

本実施例によれば、異なる吸収波長を有する複数の金属ナノ構造体を基板上に配置することで、ナノ構造固有のプラズモンピークにより、ラマンバンドの帯域を、ほぼカバーすることが可能となる。これにより、広い帯域に亘りラマン散乱信号を測定することができる。   According to the present example, by arranging a plurality of metal nanostructures having different absorption wavelengths on the substrate, the Raman band can be substantially covered by the plasmon peak unique to the nanostructure. Thereby, the Raman scattering signal can be measured over a wide band.

(実施例3)
まず、図9Aを参照して標的物質検出用素子の構成について説明する。
(Example 3)
First, the configuration of the target substance detection element will be described with reference to FIG. 9A.

金属ナノドットは、入射光との角度を規定するための異方性をもつ4つの直方体の素子であり、支持体上に配置する。   The metal nanodots are four rectangular parallelepiped elements having anisotropy for defining an angle with incident light, and are arranged on a support.

金属ナノドット1021は、長辺220nm、短辺50nm、高さ20nmの素子であり、金属ナノドット1020は、長辺200nm、短辺50nm、高さ20nmの素子である。また、金属ナノドット1022は、長辺180nm、短辺50nm、高さ20nmの素子であり、金属ナノドット1023は、長辺160nm、短辺50nm、高さ20nmの素子である。   The metal nanodot 1021 is an element having a long side of 220 nm, a short side of 50 nm, and a height of 20 nm, and the metal nanodot 1020 is an element having a long side of 200 nm, a short side of 50 nm, and a height of 20 nm. The metal nanodot 1022 is an element having a long side of 180 nm, a short side of 50 nm, and a height of 20 nm, and the metal nanodot 1023 is an element having a long side of 160 nm, a short side of 50 nm, and a height of 20 nm.

金属ナノドットの主軸方向と入射電場の偏向方向との角度θは、(1)の式で関係付けられる。なお、iは金属ナノドットのロッド群の種類を表しており、X1は長辺の長さが短いロッドの長さであり、X(i)はロッドの主軸の長さである。例えば、金属ナノドット1022の角度θを算出する場合、長さが短いロッド(金属ナノドット1023)の長さは160nmであり、金属ナノドット1022のロッドの長辺の長さは180nmである。それぞれの値を式(1)に代入すると、角度θが27.3°と算出される。   The angle θ between the principal axis direction of the metal nanodot and the deflection direction of the incident electric field is related by the equation (1). Here, i represents the type of rod group of metal nanodots, X1 is the length of the rod with the long side being short, and X (i) is the length of the main axis of the rod. For example, when the angle θ of the metal nanodot 1022 is calculated, the length of the short rod (metal nanodot 1023) is 160 nm, and the length of the long side of the metal nanodot 1022 rod is 180 nm. By substituting each value into Equation (1), the angle θ is calculated as 27.3 °.

Figure 2009014491
Figure 2009014491

図9Aに示した標的物質検出用素子の場合、長軸方向の長さが最も短い金属ナノドット1023を、入射電場の偏向方向と並行に配置する。長軸方向の長さが次に短い金属ナノドット1022を、偏向方向から27.3°回転させ配置する。さらに、金属ナノドット1020を、偏向方向から36.9°回転させて配置し、長軸方向の流さが最も長い金属ナノドット1021を偏向方向から43.3°回転させて配置する。標的物質検出素子は金属ナノドットの表面にAnti−DNPの捕捉分子を固定化する。   In the case of the target substance detection element shown in FIG. 9A, the metal nanodot 1023 having the shortest length in the major axis direction is arranged in parallel with the deflection direction of the incident electric field. The metal nanodot 1022 having the next shortest length in the major axis direction is arranged by rotating by 27.3 ° from the deflection direction. Further, the metal nanodots 1020 are arranged by rotating 36.9 ° from the deflection direction, and the metal nanodots 1021 having the longest flow in the major axis direction are arranged by rotating 43.3 ° from the deflection direction. The target substance detection element immobilizes Anti-DNP capture molecules on the surface of the metal nanodots.

また、金属ナノドットの主軸方向と励起光の偏向方向との角度θは、短軸方向の長さを考慮すると(2)の式のように表すことができる。その場合、X(i)をロッドの長軸方向の長さとし、Y(i)をロッドの短軸方向の長さとし、X1はプラズモンピークの波長が最も短いロッドの長軸方向の長さとし、Y1はプラズモンピークの波長が最も短いロッドの短軸方向の長さである。   In addition, the angle θ between the principal axis direction of the metal nanodots and the deflection direction of the excitation light can be expressed by the equation (2) in consideration of the length in the minor axis direction. In this case, X (i) is the length in the major axis direction of the rod, Y (i) is the length in the minor axis direction of the rod, X1 is the length in the major axis direction of the rod having the shortest plasmon peak wavelength, and Y1 Is the length in the minor axis direction of the rod with the shortest plasmon peak wavelength.

Figure 2009014491
Figure 2009014491

次に、イムノアッセイについて説明する。金属ナノドットの表面にAnti−DNPを固定化し、固定化した標的物質検出素子に、1.5x105MのDNBAの含まれた検体溶液をインキュベートして2時間の結合反応を行なう。その後、検体溶液をリン酸緩衝液に置換すると、金属ナノ構造体の表面は、図5で示されるようにDNBAとAnti−DNPの複合体が固定化される。 Next, the immunoassay will be described. Anti-DNP is immobilized on the surface of the metal nanodots, and a specimen solution containing 1.5 × 10 5 M DNBA is incubated on the immobilized target substance detection element to perform a binding reaction for 2 hours. Thereafter, when the sample solution is replaced with a phosphate buffer, a complex of DNBA and Anti-DNP is immobilized on the surface of the metal nanostructure as shown in FIG.

次に、標的物質の測定について説明する。図2に示す標的物質検出装置はantiDNP−DNBAの複合体のラマン散乱スペクトルを測定する。   Next, measurement of the target substance will be described. The target substance detection apparatus shown in FIG. 2 measures the Raman scattering spectrum of the complex of antiDNP-DNBA.

まず、光源202から金属ナノドット1020,1021,1022,1023に励起光205が照射されると、金属ナノドット1020,1021,1022,1023の周辺に強いエバネッセント電場が誘起される。   First, when the metal nanodots 1020, 1021, 1022, and 1023 are irradiated with the excitation light 205 from the light source 202, a strong evanescent electric field is induced around the metal nanodots 1020, 1021, 1022, and 1023.

続いて、光源206から金属ナノドット1020,1021,1022,1023に金属ナノドット1020,1021,1022,1023の吸収波長(近赤外帯域)付近のレーザー光が照射されると、金属ナノドット1020,1021,1022,1023でラマン散乱が生じる。分光器218は、金属ナノドット1020,1021,1022,1023によりラマン散乱されたラマン散乱光のスペクトルを測定する。金属ナノドット1020,1021,1022,1023はそれぞれ異なる吸収波長を有しており、検体溶液中に含まれる夾雑不純物による自己蛍光を実用上問題のないレベルにまで抑制するため、ラマン散乱信号をより確実に測定することができる。   Subsequently, when the laser light near the absorption wavelength (near infrared band) of the metal nanodots 1020, 1021, 1022, and 1023 is irradiated from the light source 206 to the metal nanodots 1020, 1021, 1022, and 1023, the metal nanodots 1020, 1021, and so on. Raman scattering occurs at 1022 and 1023. The spectroscope 218 measures the spectrum of Raman scattered light that has been Raman scattered by the metal nanodots 1020, 1021, 1022, and 1023. Since the metal nanodots 1020, 1021, 1022, and 1023 have different absorption wavelengths, the Raman scattering signal is more surely suppressed in order to suppress the self-fluorescence due to the impurity impurities contained in the sample solution to a level at which there is no practical problem. Can be measured.

図9Bは、本実施例におけるラマン散乱スペクトルを示す図である。図9Bでは、1549cm-1、1525cm-1付近のベンゼン環の伸縮振動、1338cm-1付近のNO2の伸縮振動、839cm-1付近の伸縮振動が最良なS/Nとなる。この場合、励起光、半導体レーザー:980nmで励起しているので、波長で記述すると、1155nm,1152nm,1128nm,1067nm付近にピークを有することとなる。これらのピークを分析することにより分子同士の結合やピークの積分強度を分析することにより結合の量を測定できる。 FIG. 9B is a diagram showing a Raman scattering spectrum in this example. In Figure 9B, 1549cm -1, stretching vibration of a benzene ring in the vicinity of 1525 cm -1, stretching vibration of NO2 in the vicinity of 1338cm -1, stretching vibration near 839cm -1 is the best S / N. In this case, excitation light, semiconductor laser: excitation is performed at 980 nm, and therefore, when described in terms of wavelength, there are peaks in the vicinity of 1155 nm, 1152 nm, 1128 nm, and 1067 nm. By analyzing these peaks, the amount of bonds can be measured by analyzing the bonds between molecules and the integrated intensity of the peaks.

本実施例によれば、複数の金属ナノドットの長軸の長さと短軸の長さを変化させると、金属ナノドットのプラズモンピークの波長も変化する。そのため、標的物質のラマンバンドの波長が複数ある場合に、金属ナノドットの長軸の長さと短軸の長さを調整することにより、標的物質のラマンバンドの波長のそれぞれの位置と、金属ナノドットのプラズモンのピークの一つを一致できる。その際、金属ナノドットの長軸や短軸の長さを変化させると、プラズモンピークの強度が変化してしまう。その場合、それぞれの金属ナノドットのプラズモンの強度を一定になるように、入射光の偏光の向きと金属ナノドットの長軸の向きの角度を変化させればよい。これによれば、長軸方向や短軸方向の長さの異なる複数の金属ナノドットを使用したときでも、標的物質の複数のラマンバンドを均一なS/Nで増強することができる。   According to the present example, when the major axis length and minor axis length of the plurality of metal nanodots are changed, the wavelength of the plasmon peak of the metal nanodot also changes. Therefore, when there are multiple wavelengths of the Raman band of the target substance, by adjusting the length of the major axis and the length of the minor axis of the metal nanodot, each position of the wavelength of the Raman band of the target substance and the metal nanodot Can match one of the plasmon peaks. At that time, if the length of the major axis or minor axis of the metal nanodot is changed, the intensity of the plasmon peak will change. In that case, the angle between the polarization direction of the incident light and the major axis direction of the metal nanodots may be changed so that the plasmon intensity of each metal nanodot becomes constant. According to this, even when a plurality of metal nanodots having different lengths in the major axis direction and the minor axis direction are used, a plurality of Raman bands of the target substance can be enhanced with uniform S / N.

(実施例4)
まず、図10Aを参照して標的物質検出用素子の構成ついて説明する。
Example 4
First, the configuration of the target substance detection element will be described with reference to FIG. 10A.

金属ナノドットは、入射光との角度を規定するための異方性をもつ2つの直方体の素子を用いている。金属ナノドット1020は、長辺200nm、短辺50nm、高さ20nmであり、金属ナノドット1022は、長辺180nm、短辺50nm、高さ20nmである。   The metal nanodot uses two rectangular parallelepiped elements having anisotropy for defining an angle with incident light. The metal nanodot 1020 has a long side of 200 nm, a short side of 50 nm, and a height of 20 nm, and the metal nanodot 1022 has a long side of 180 nm, a short side of 50 nm, and a height of 20 nm.

図10Bを参照すると、金属ナノドット1020の表面にAnti−IgG1301の捕捉分子を固定化し、また金属ナノドット1022の表面にAnti−IgE1302の補足分子を固定化している。   Referring to FIG. 10B, Anti-IgG1301 capture molecules are immobilized on the surface of metal nanodots 1020, and anti-IgE1302 supplemental molecules are immobilized on the surfaces of metal nanodots 1022.

次に、本実施例におけるイムノアッセイについて説明する。図10Bを参照して標的物質検出素子に、非特異吸着防止用のコーティング材料、例えばBSA(Bovine Serum Albumine)を吸着させる。バッファー溶液として、pHを7付近に調整したリン酸緩衝液(PBS(Phosphate buffered saline))を使用し、IgG抗原1303ならびにIgE抗原1304の入った検体溶液を導入する。検体溶液の導入後、2時間の結合反応を行なうと、図11Aのような抗原抗体反応が生じる。その後、検体溶液をリン酸緩衝液に置換し、さらにラマン活性分子で標識した抗IgG抗体1305および抗IgE抗体1306を導入してサンドイッチアッセイを行なう(図11B参照)。   Next, the immunoassay in this example will be described. Referring to FIG. 10B, a coating material for preventing nonspecific adsorption, for example, BSA (Bovine Serum Albumin) is adsorbed on the target substance detection element. As a buffer solution, a phosphate buffer solution (PBS (Phosphate buffered saline)) having a pH adjusted to around 7 is used, and a specimen solution containing IgG antigen 1303 and IgE antigen 1304 is introduced. When a binding reaction is performed for 2 hours after introduction of the sample solution, an antigen-antibody reaction as shown in FIG. 11A occurs. Thereafter, the sample solution is replaced with a phosphate buffer, and a sandwich assay is performed by introducing anti-IgG antibody 1305 and anti-IgE antibody 1306 labeled with a Raman-active molecule (see FIG. 11B).

次に、標的物質の測定方法について説明する。図2で示す標的物質検出装置は、DNBAで標識化された抗体抗原複合体のラマン散乱スペクトルを測定する。   Next, a method for measuring the target substance will be described. The target substance detection apparatus shown in FIG. 2 measures the Raman scattering spectrum of the antibody-antigen complex labeled with DNBA.

まず、光源202から金属ナノドット1020,1022に励起光205が照射されると、金属ナノドットの周辺に強いエバネッセント電場が誘起される。   First, when the metal nanodots 1020 and 1022 are irradiated with the excitation light 205 from the light source 202, a strong evanescent electric field is induced around the metal nanodots.

続いて、光源206から金属ナノドット1020,1022に金属ナノドット1020,1022の吸収波長(近赤外帯域)付近のレーザー光が照射されると、金属ナノドット1020,1022でラマン散乱が生じる。分光器218は、金属ナノドット1020,1022によりラマン散乱されたラマン散乱光のスペクトルを測定する。本発明の構成によると、検体溶液中に含まれる夾雑不純物による自己蛍光を実用上問題のないレベルにまで抑制し、ラマン散乱された光を得ることができる。   Subsequently, when the laser light near the absorption wavelength (near infrared band) of the metal nanodots 1020 and 1022 is irradiated from the light source 206 to the metal nanodots 1020 and 1022, Raman scattering occurs in the metal nanodots 1020 and 1022. The spectroscope 218 measures the spectrum of Raman scattered light that has been Raman scattered by the metal nanodots 1020 and 1022. According to the configuration of the present invention, it is possible to suppress the self-fluorescence due to the impurity impurities contained in the sample solution to a level that causes no practical problem, and to obtain Raman-scattered light.

図12は本実例におけるラマン散乱信号のスペクトルを示す図である。図12では、プラズモン吸収スペクトルのピークに対応した1549cm-1、1525cm-1付近のベンゼン環の伸縮振動および839cm-1付近の伸縮振動が最良のS/Nとなる。本実施例によれば、プラズモンピークを測定することにより、抗体に結合する抗原の量を定量的に測定できる。 FIG. 12 is a diagram showing the spectrum of the Raman scattering signal in this example. In Figure 12, 1549Cm -1 corresponding to the peak of the plasmon absorption spectrum, the stretching vibration and 839cm stretching vibration in the vicinity of -1 benzene ring in the vicinity of 1525 cm -1 becomes the best S / N. According to this example, the amount of antigen bound to the antibody can be quantitatively measured by measuring the plasmon peak.

(実施例5)
次に、ラマン活性分子を用いずに免疫応答を測定する例について詳細に説明する。
(Example 5)
Next, an example in which an immune response is measured without using a Raman active molecule will be described in detail.

図7Aを参照して標的物質検出用素子の構成について説明する。金属ナノドットは、入射光との角度を規定するための異方性をもつ2つの直方体の素子を用いている。金属ナノドット1020は、長辺200、短辺50nm、高さ20nmの素子であり、金属ナノドット1021は、長辺220、短辺50nm、高さ20nmの素子である。   The configuration of the target substance detection element will be described with reference to FIG. 7A. The metal nanodot uses two rectangular parallelepiped elements having anisotropy for defining an angle with incident light. The metal nanodot 1020 is an element having a long side 200, a short side 50 nm, and a height 20 nm, and the metal nanodot 1021 is an element having a long side 220, a short side 50 nm, and a height 20 nm.

図7Bには、空気中での金属ナノドット1020,1021の吸収スペクトルが示されており、金属ナノドット1020のピーク波長と金属ナノドット1021のピーク波長を比較すると、金属ナノドット1020のピーク波長の方が低い。また、金属ナノドット1020と金属ナノドット1021のスペクトルのパターンから図7Cに示すような吸収スペクトルが得られる。金属ナノドット1020,1021の表面には、濃度が2.0x10-10mol/LのAnti−IgG1301が固定化される。 FIG. 7B shows absorption spectra of the metal nanodots 1020 and 1021 in the air. When the peak wavelength of the metal nanodots 1020 and the peak wavelength of the metal nanodots 1021 are compared, the peak wavelength of the metal nanodots 1020 is lower. . Further, an absorption spectrum as shown in FIG. 7C is obtained from the spectrum patterns of the metal nanodots 1020 and the metal nanodots 1021. Anti-IgG1301 having a concentration of 2.0 × 10 −10 mol / L is immobilized on the surfaces of the metal nanodots 1020 and 1021.

次に、本実施例におけるイムノアッセイについて説明する。捕捉体を表面に固定化した標的物質検出素子に非特異吸着防止用のコーティング材料としてBSA(Bovine Serum Albumine)を吸着させておく。バッファー溶液として、pHを7付近に調整したリン酸緩衝液(PBS)を用い、IgG抗原1303の入った溶液を導入し、2時間結合反応を行なう。   Next, the immunoassay in this example will be described. BSA (Bovine Serum Albumin) is adsorbed as a coating material for preventing non-specific adsorption on a target substance detection element having a capturing body immobilized on the surface. As a buffer solution, a phosphate buffer solution (PBS) whose pH is adjusted to around 7 is used, a solution containing IgG antigen 1303 is introduced, and a binding reaction is performed for 2 hours.

次に、図13を参照して本実施例における検出装置の構成について説明する。本検出装置は、支持体101、金属ナノドット1020,1021、光源601,610、フィルタ602、コリメートレンズ603、プリズム604、対物レンズ607、ダイクロイックミラー608、コリメートレンズ609、全反射ミラー611、レンズ612、アパーチャー613、レンズ614、アパーチャー615、ノッチフィルター616、分光器617と、を有している。このような検出装置でanti−IgGとIgGの複合体のラマン散乱スペクトルが測定される。   Next, the configuration of the detection apparatus in the present embodiment will be described with reference to FIG. The detection apparatus includes a support 101, metal nanodots 1020 and 1021, light sources 601 and 610, a filter 602, a collimator lens 603, a prism 604, an objective lens 607, a dichroic mirror 608, a collimator lens 609, a total reflection mirror 611, a lens 612, An aperture 613, a lens 614, an aperture 615, a notch filter 616, and a spectroscope 617 are provided. With such a detector, the Raman scattering spectrum of the complex of anti-IgG and IgG is measured.

まず、光源601から金属ナノドット1020,1021に励起光205が照射されると、金属ナノドット1020,1021の周辺に強いエバネッセント電場が誘起される。   First, when the metal nanodots 1020 and 1021 are irradiated with the excitation light 205 from the light source 601, a strong evanescent electric field is induced around the metal nanodots 1020 and 1021.

続いて、光源610から金属ナノドット1020,1021に金属ナノドット1020,1021の吸収波長(近赤外帯域)付近のレーザー光が照射されると、金属ナノドット1020,1021でラマン散乱が生じる。分光器617は、金属ナノドット1020,1021によりラマン散乱したラマン散乱光のスペクトルを測定する。本発明の構成によると、検体溶液中に含まれる夾雑不純物による自己蛍光を実用上問題のないレベルにまで抑制し、ラマン散乱された光を得ることができる。   Subsequently, when the laser light near the absorption wavelength (near infrared band) of the metal nanodots 1020 and 1021 is irradiated from the light source 610 to the metal nanodots 1020 and 1021, Raman scattering occurs in the metal nanodots 1020 and 1021. The spectroscope 617 measures the spectrum of Raman scattered light that has been subjected to Raman scattering by the metal nanodots 1020 and 1021. According to the configuration of the present invention, it is possible to suppress the self-fluorescence due to the impurity impurities contained in the sample solution to a level that causes no practical problem, and to obtain Raman-scattered light.

図7Cは、金属ナノ構造体における大気中での吸収スペクトルを測定した図である。図7Cでは、横軸を波長(nm)とし、縦軸を吸光度(O.D.)とする。金属ナノドット1020,1021の吸収スペクトルは1000nm付近に吸収ピークを持つ。金属ナノ構造体である金属ナノドット1020,1021は、ほぼ350nm/indexの特性を持つことが各種実験および検討から知られている。また、大気の屈折率は1.0であり、検体の溶液に導入したときの屈折率は1.4である。そのため、実際に検体溶液を導入すると、金属ナノドット1020,1021の吸収ピークの波長は、1000+350x(1.4−1.0)=1140nmと算出される。   FIG. 7C is a diagram obtained by measuring an absorption spectrum in the atmosphere of the metal nanostructure. In FIG. 7C, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents absorbance (OD). The absorption spectrum of the metal nanodots 1020 and 1021 has an absorption peak near 1000 nm. It is known from various experiments and examinations that the metal nanodots 1020 and 1021 that are metal nanostructures have a characteristic of approximately 350 nm / index. The refractive index of the atmosphere is 1.0, and the refractive index when introduced into the sample solution is 1.4. Therefore, when the sample solution is actually introduced, the wavelength of the absorption peak of the metal nanodots 1020 and 1021 is calculated as 1000 + 350 × (1.4−1.0) = 1140 nm.

図14は本実施例におけるラマン散乱スペクトルを示す図である。ラマン散乱スペクトル700は、anti−IgGのみが金属ナノドットの表面に存在する場合のラマン散乱スペクトルである。ラマン散乱スペクトル701はanti−IgGとIgGの複合体から得られるラマン散乱スペクトルである。反応前後でスペクトルが大きく変化しており、これらスペクトルを用いることで、抗原の濃度を測定できる。   FIG. 14 is a diagram showing a Raman scattering spectrum in this example. The Raman scattering spectrum 700 is a Raman scattering spectrum when only anti-IgG exists on the surface of the metal nanodot. A Raman scattering spectrum 701 is a Raman scattering spectrum obtained from a complex of anti-IgG and IgG. The spectrum changes greatly before and after the reaction, and the concentration of the antigen can be measured by using these spectra.

本発明によれば、血清中の病気に関連するマーカーの濃度、あるいは、投薬した薬の血中濃度、あるいは、代謝産物の血中濃度を調べることで、病気の診断や診療方針の決定に役立てることができる。   According to the present invention, the concentration of a marker related to a disease in serum, the blood concentration of a drug administered, or the blood concentration of a metabolite is examined to help diagnose a disease or determine a medical treatment policy. be able to.

素子形成用の基板および標的物質検出素子を示す図である。It is a figure which shows the board | substrate for element formation, and a target substance detection element. 標的物質検出装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of a target substance detection apparatus. 標的物質検出素子を作製するプロセスについて説明する図である。It is a figure explaining the process which produces a target substance detection element. SEM(Scanning Electron Microscope)像による金属ナノドットを示す図である。It is a figure which shows the metal nanodot by a SEM (Scanning Electron Microscope) image. 金属ナノ構造体における大気中での吸収スペクトルを測定した図である。It is the figure which measured the absorption spectrum in air | atmosphere in a metal nanostructure. DNBAとAnti−DNBAの複合体が金属ナノ構造体の表面に固定化されるときの図である。It is a figure when the composite_body | complex of DNBA and Anti-DNBA is fix | immobilized on the surface of a metal nanostructure. 実施例1におけるラマン散乱スペクトルを示す図である。2 is a diagram showing a Raman scattering spectrum in Example 1. FIG. 標的物質検出用素子の構成について説明する図である。It is a figure explaining the structure of the element for target substance detection. 空気中での金属ナノドット1020,1021の吸収スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the absorption spectrum of the metal nanodots 1020 and 1021 in the air. 空気中での金属ナノドット1020,1021の吸収スペクトルを重ね合わせた図である。It is the figure which piled up the absorption spectrum of metal nanodot 1020,1021 in the air. 実施例2におけるラマン散乱スペクトルを示す図である。6 is a diagram showing a Raman scattering spectrum in Example 2. FIG. 標的物質検出用素子の構成について説明する図である。It is a figure explaining the structure of the element for target substance detection. 実施例3におけるラマン散乱スペクトルを示す図である。6 is a diagram showing a Raman scattering spectrum in Example 3. FIG. 標的物質検出用素子の構成について説明する図である。It is a figure explaining the structure of the element for target substance detection. 金属ナノドットの表面に捕捉体を固定化したときの状態を示す図である。It is a figure which shows a state when the capture body is fix | immobilized on the surface of metal nanodot. 抗原抗体反応が生じたときの状態を示す図である。It is a figure which shows a state when an antigen antibody reaction arises. サンドイッチアッセイを行ったときの状態を示す図である。It is a figure which shows a state when a sandwich assay is performed. 本実例4におけるラマン散乱信号のスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of the Raman scattering signal in the present Example 4. 本実施例5における検出装置の構成について説明する図である。It is a figure explaining the structure of the detection apparatus in the present Example 5. FIG. 本実施例5におけるラマン散乱スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the Raman scattering spectrum in the present Example 5.

符号の説明Explanation of symbols

101 支持体
102,1020,1021,1022,1023 金属ナノドット
103 捕捉体
202 光源
203 フィルタ
204 集光レンズ
205 励起光
206 光源
207 コリメートレンズ
208 ダイクロイックミラー
209 対物レンズ
210 全反射ミラー
211 レンズ
212 アパーチャー
213 レンズ
214 アパーチャー
215 ノッチフィルター
218 分光器
401 支持体
402 Au層
403 レジスト層
601 光源
602 フィルタ
603 コリメートレンズ
604 プリズム
607 対物レンズ
608 ダイクロイックミラー
609 コリメートレンズ
610 光源
611 全反射ミラー
612 レンズ
613 アパーチャー
614 レンズ
615 アパーチャー
616 ノッチフィルター
617 分光器
700,701 ラマン散乱スペクトル
1301 Anti−IgG
1302 Anti−IgE
1303 IgG抗原
1304 IgE抗原
1305 ラマン活性分子で標識した抗IgG抗体
1306 ラマン活性分子で標識した抗IgE抗体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Support body 102,1020,1021,1022,1023 Metal nanodot 103 Capture body 202 Light source 203 Filter 204 Condensing lens 205 Excitation light 206 Light source 207 Collimator lens 208 Dichroic mirror 209 Objective lens 210 Total reflection mirror 211 Lens 212 Aperture 213 Lens 214 Aperture 215 Notch filter 218 Spectrometer 401 Support 402 Au layer 403 Resist layer 601 Light source 602 Filter 603 Collimate lens 604 Prism 607 Objective lens 608 Dichroic mirror 609 Collimate lens 610 Light source 611 Total reflection mirror 612 Lens 613 Aperture 6 614 Lens 613 Lens Filter 617 Spectrometer 700,7 1 Raman scattering spectra 1301 Anti-IgG
1302 Anti-IgE
1303 IgG antigen 1304 IgE antigen 1305 Anti-IgG antibody labeled with Raman-active molecule 1306 Anti-IgE antibody labeled with Raman-active molecule

Claims (6)

検体中の標的物質を検出する標的物質検出素子であって、
支持体と、
該支持体の表面に存在する金属ナノドットと、
該金属ナノドットの表面に存在し、前記検体中の標的物質を捕捉する捕捉分子とを有し、
前記金属ナノドットがプラズモン共鳴のスペクトルピークをn個有し、
前記検体中での前記標的物質のラマンバンドが有するピークのうちn番目までの大きなピークのピーク波長と、前記金属ナノドットが有するn個のピークのピーク波長が各々対応して近傍に存在することを特徴とする標的物質検出素子。
A target substance detection element for detecting a target substance in a specimen,
A support;
Metal nanodots present on the surface of the support;
A capture molecule that is present on the surface of the metal nanodot and captures a target substance in the specimen;
The metal nanodot has n plasmon resonance spectral peaks,
The peak wavelength of the n-th largest peak among the peaks of the Raman band of the target substance in the sample and the peak wavelengths of the n peaks of the metal nanodots correspond to each other in the vicinity. A target substance detection element.
前記金属ナノドットは、吸収波長の異なる複数の種類の金属ナノドットで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の標的物質検出素子。   2. The target substance detection element according to claim 1, wherein the metal nanodot is composed of a plurality of types of metal nanodots having different absorption wavelengths. 前記金属ナノドットが異方性を有することを特徴とする請求項1または2に記載の標的物質検出素子。   The target substance detection element according to claim 1, wherein the metal nanodot has anisotropy. 前記金属ナノドットは、形状の異なる複数の種類のロッド群で構成され、前記ロッドの主軸方向と前記ロッドを励起光の偏向方向との角度θが、次のような関係にあることを特徴とする請求項3に記載の標的物質検出素子。
Figure 2009014491
(iはロッド群の種類、X(i)は各種類のロッドの長軸方向の長さ、Y(i)を各種類のロッドの短軸方向の長さ、X1をプラズモンピークの波長が最も短いロッドの長軸方向の長さ、Y1をプラズモンピークの波長が最も短いロッドの短軸方向の長さを示す)
The metal nanodots are composed of a plurality of types of rod groups having different shapes, and an angle θ between a main axis direction of the rod and a deflection direction of excitation light of the rod has the following relationship: The target substance detection element according to claim 3.
Figure 2009014491
(I is the type of rod group, X (i) is the length in the major axis direction of each type of rod, Y (i) is the length in the minor axis direction of each type of rod, and X1 is the wavelength of the plasmon peak. (The length in the major axis direction of the short rod, Y1 represents the length in the minor axis direction of the rod with the shortest plasmon peak wavelength)
請求項1から4に記載の標的物質検出素子と、
前記標的物質検出素子が有する金属ナノドットの近傍にエバネッセント電場を誘起するための光を照射する第1の光源と、
前記金属ナノドットにラマン散乱を生じさせるための光を照射する第2の光源と、
前記金属ナノドットによって増強された前記ラマン散乱光を検出するための分光器と、を有する標的物質検出装置。
The target substance detection element according to claim 1,
A first light source that emits light for inducing an evanescent electric field in the vicinity of the metal nanodots of the target substance detection element;
A second light source for irradiating the metal nanodots with light for causing Raman scattering;
And a spectroscope for detecting the Raman scattered light enhanced by the metal nanodots.
前記第2の光源からの光の波長は、検体中に含まれる不純物の自己蛍光を励起させないような波長とすることを特徴とする請求項5に記載の標的物質検出装置。   6. The target substance detection apparatus according to claim 5, wherein the wavelength of the light from the second light source is a wavelength that does not excite the autofluorescence of impurities contained in the specimen.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011208993A (en) * 2010-03-29 2011-10-20 Toyo Univ Analyzing substrate, and method for manufacturing the same
JP2012519833A (en) * 2010-04-20 2012-08-30 パナソニック株式会社 Method for measuring the concentration of biological components contained in a living body
JP2013501917A (en) * 2010-09-13 2013-01-17 パナソニック株式会社 Method for measuring concentration of antigen contained in test solution
WO2014181816A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-13 有限会社マイテック Raman quantification method of cancer-related substance

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011208993A (en) * 2010-03-29 2011-10-20 Toyo Univ Analyzing substrate, and method for manufacturing the same
JP2012519833A (en) * 2010-04-20 2012-08-30 パナソニック株式会社 Method for measuring the concentration of biological components contained in a living body
JP2013501917A (en) * 2010-09-13 2013-01-17 パナソニック株式会社 Method for measuring concentration of antigen contained in test solution
WO2014181816A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-13 有限会社マイテック Raman quantification method of cancer-related substance
WO2014181814A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-13 有限会社マイテック Biochip for raman quantitative analysis of biological samples
KR20160019419A (en) * 2013-05-08 2016-02-19 유겐가이샤 마이테크 Raman quantification method of cancer-related substance
US9535069B2 (en) 2013-05-08 2017-01-03 Mytech Co., Ltd. Method of measuring cancer related substances by raman spectroscopy
JPWO2014181816A1 (en) * 2013-05-08 2017-02-23 有限会社マイテック Method for Raman determination of cancer-related substances
JPWO2014181814A1 (en) * 2013-05-08 2017-02-23 有限会社マイテック Biochip for Raman quantitative analysis of biological samples
US10365222B2 (en) 2013-05-08 2019-07-30 Mytech Co., Ltd. Biochip for Raman quantitative analysis of biological samples
KR102162706B1 (en) 2013-05-08 2020-10-07 유겐가이샤 마이테크 Raman quantification method of cancer-related substance
EA037886B1 (en) * 2013-05-08 2021-06-01 Митек Ко., Лтд. Method of measuring cancer related substances by raman spectroscopy and biochip used in said method

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