JP2009250960A - Detection method of biomolecule, biomolecule trapping substance, and biomolecule detection device - Google Patents

Detection method of biomolecule, biomolecule trapping substance, and biomolecule detection device Download PDF

Info

Publication number
JP2009250960A
JP2009250960A JP2008103442A JP2008103442A JP2009250960A JP 2009250960 A JP2009250960 A JP 2009250960A JP 2008103442 A JP2008103442 A JP 2008103442A JP 2008103442 A JP2008103442 A JP 2008103442A JP 2009250960 A JP2009250960 A JP 2009250960A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
biomolecule
substance
detection
external force
fluorescence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008103442A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Kurata
武 倉田
Akio Miura
紀生 三浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2008103442A priority Critical patent/JP2009250960A/en
Publication of JP2009250960A publication Critical patent/JP2009250960A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detection method of a biomolecule with high sensitivity and high accuracy utilizing surface plasmon resonance excitation fluorescence, and provide a biomolecule trapping substance, and a biomolecule detection device. <P>SOLUTION: The detection method of the biomolecule is a method for detecting the biomolecule by detecting the surface plasmon resonance excitation fluorescence, and uses a biomolecule trapping substance which bonds a substance that can control arrangement by receiving external force. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、表面プラズモン共鳴励起蛍光を用いた生体分子の検出方法、生体分子捕捉物質及び生体分子検出装置に関する。   The present invention relates to a biomolecule detection method, biomolecule capture substance and biomolecule detection apparatus using surface plasmon resonance excitation fluorescence.

生体分子の相互作用を調べる方法、またそれによって特定の生体分子を検出する方法として、表面プラズモン共鳴(Surface Plasmon Resonance、以下SPRとも記す)を使用した分光分析法が知られている。例えば、特許文献1には、表面プラズモン共鳴測定及び蛍光測定によって得られた信号を個別に分析することによって、被検体の固相への結合を判定する装置及びその方法が開示されている。   A spectroscopic analysis method using surface plasmon resonance (hereinafter also referred to as SPR) is known as a method for investigating the interaction of biomolecules and a method for detecting specific biomolecules thereby. For example, Patent Document 1 discloses an apparatus and method for determining the binding of an analyte to a solid phase by individually analyzing signals obtained by surface plasmon resonance measurement and fluorescence measurement.

また、下記特許文献2、3、5には、表面プラズモン共鳴を用いた2次元イメージング装置が開示され、特許文献4には、表面プラズモン共鳴測定、及び発生した蛍光が生じる第2のプラズモン共鳴を用いた表面プラズモン蛍光顕微鏡が開示され、特許文献6にはプラズモン共鳴蛍光を用いた生体分子相互作用検出装置及び検出方法が開示されている。   Patent Documents 2, 3 and 5 below disclose a two-dimensional imaging apparatus using surface plasmon resonance, and Patent Document 4 discloses surface plasmon resonance measurement and second plasmon resonance in which generated fluorescence is generated. The surface plasmon fluorescence microscope used is disclosed, and Patent Document 6 discloses a biomolecule interaction detection apparatus and detection method using plasmon resonance fluorescence.

これら表面プラズモン共鳴励起蛍光法では、金属基板上に担体や生体分子捕捉物質等を介して固定された蛍光物質に対し、表面プラズモン共鳴によって生じた増強励起光が照射され、発する蛍光を検出する。このとき蛍光物質と金属基板との距離が近いと、励起された蛍光物質から金属基板へとエネルギー移動が起こり、蛍光量子収率が大幅に減少してしまう。微量な生体分子を高感度に検出し、精度よく定量するためには、標識蛍光物質の基盤からの距離を制御することが必要である。   In these surface plasmon resonance excitation fluorescence methods, enhanced excitation light generated by surface plasmon resonance is applied to a fluorescent material fixed on a metal substrate via a carrier, a biomolecule capturing material, or the like, and fluorescence emitted is detected. At this time, if the distance between the fluorescent material and the metal substrate is short, energy transfer occurs from the excited fluorescent material to the metal substrate, and the fluorescence quantum yield is greatly reduced. In order to detect a very small amount of biomolecules with high sensitivity and accurately quantify them, it is necessary to control the distance from the base of the labeled fluorescent substance.

金属基板上に生体分子捕捉物質、例えば抗体分子を配列する場合、通常ポリマー層SAAM層を形成し、この上に抗体分子を結合するが、これらを配向性よく配列するのは困難であり、したがってこれに抗原抗体反応によって捕捉される標識蛍光物質の基板からの距離を制御するのも同様にして困難であった。
特開平10−307141号公報 特開2001−255267号公報 特開2002−116149号公報 特開2004−156911号公報 特開2004−271337号公報 特開2006−208069号公報
When arranging biomolecule-capturing substances such as antibody molecules on a metal substrate, a polymer layer SAAM layer is usually formed, and antibody molecules are bound thereon, but it is difficult to arrange them with good orientation, and therefore Similarly, it is difficult to control the distance of the labeled fluorescent substance captured by the antigen-antibody reaction from the substrate.
JP-A-10-307141 JP 2001-255267 A JP 2002-116149 A JP 2004-156911 A JP 2004-271337 A JP 2006-208069 A

本発明の目的は、表面プラズモン共鳴励起蛍光を利用した、高感度かつ高精度な生体分子の検出方法生体分子の検出方法、生体分子捕捉物質及び生体分子検出装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a highly sensitive and highly accurate biomolecule detection method, biomolecule detection method, biomolecule capture substance, and biomolecule detection device using surface plasmon resonance excitation fluorescence.

本発明は以下の構成によって達成される。
1.表面プラズモン共鳴励起蛍光を検出することにより生体分子を検出する方法であって、外力を受けることにより配列を制御することが可能な物質を結合した生体分子捕捉物質を用いることを特徴とする生体分子の検出方法。
2.前記外力が磁力であることを特徴とする前記1に記載の生体分子の検出方法。
3.前記生体分子捕捉物質が抗体であることを特徴とする前記1または2に記載の生体分子の検出方法。
4.前記生体分子捕捉物質が蛍光標識されていることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載の生体分子の検出方法。
5.表面プラズモン共鳴励起蛍光を検出することにより生体分子を検出するのに用いられる生体分子捕捉物質が、外力を受けることにより配列を制御することが可能な物質を結合していることを特徴とする生体分子捕捉物質。
6.外力を受けることにより配列を制御することが可能な物質を結合した生体分子捕捉物質を用い、表面プラズモン共鳴励起蛍光を検出することにより生体分子を検出する生体分子検出装置であって、プリズム、レーザー発生手段、レーザー光検出手段、蛍光検出手段及び外力発生手段を有することを特徴とする生体分子検出装置。
The present invention is achieved by the following configurations.
1. A method for detecting a biomolecule by detecting surface plasmon resonance excitation fluorescence, characterized by using a biomolecule-capturing substance combined with a substance capable of controlling the sequence by receiving an external force Detection method.
2. 2. The biomolecule detection method according to 1 above, wherein the external force is a magnetic force.
3. 3. The method for detecting a biomolecule according to 1 or 2, wherein the biomolecule-capturing substance is an antibody.
4). 4. The biomolecule detection method according to any one of 1 to 3, wherein the biomolecule-capturing substance is fluorescently labeled.
5. A biomolecule-capturing substance used for detecting a biomolecule by detecting surface plasmon resonance excitation fluorescence is combined with a substance capable of controlling the arrangement by receiving an external force. Molecular trapping material.
6). A biomolecule detection apparatus that detects a biomolecule by detecting surface plasmon resonance excitation fluorescence using a biomolecule capture substance combined with a substance whose sequence can be controlled by receiving an external force. A biomolecule detection apparatus comprising a generation means, a laser light detection means, a fluorescence detection means, and an external force generation means.

本発明により、表面プラズモン共鳴励起蛍光を利用した、高感度かつ高精度な生体分子の検出方法、生体分子捕捉物質及び生体分子検出装置を提供できた。   According to the present invention, a highly sensitive and highly accurate biomolecule detection method, biomolecule capture substance, and biomolecule detection apparatus using surface plasmon resonance excitation fluorescence can be provided.

〔生体分子の検出方法〕
本発明の生体分子の検出方法を詳細に説明する。
[Method for detecting biomolecules]
The biomolecule detection method of the present invention will be described in detail.

本発明では表面プラズモン共鳴励起蛍光法(Surface Plasmon Fluorescence Spectroscopy、以下SPFSとも記す)を利用して生体分子(以下、被検体とも記す)の検出を行う。   In the present invention, biomolecules (hereinafter also referred to as analytes) are detected using surface plasmon resonance excitation fluorescence (Surface Plasma Fluorescence Spectroscopy, hereinafter also referred to as SPFS).

表面プラズモン共鳴励起蛍光法の一般的なプロトコルを以下に示す。この方法は、プリズム(A)と、プリズム表面の金属薄膜及び被検体検出層を有する被検体検出手段(B)と、レーザー発生手段(C)と、第1及び第2光検出手段(D、E)とを備えた装置を用い、レーザー発生手段(C)から薄膜に入射されたレーザー光の反射強度を第1光検出手段(D)で検出し、レーザー発生手段(C)から薄膜に入射されたレーザー光によって薄膜裏面に生じるプラズモン光によって励起された蛍光分子が出力する蛍光を、第2光検出手段(E)で検出する、という手順で行われる。   A general protocol for surface plasmon resonance excitation fluorescence is shown below. This method includes a prism (A), an object detection means (B) having a metal thin film on the prism surface and an object detection layer, a laser generation means (C), and first and second light detection means (D, E) is used to detect the reflection intensity of the laser light incident on the thin film from the laser generating means (C) by the first light detecting means (D) and enter the thin film from the laser generating means (C). The second light detection means (E) detects the fluorescence output from the fluorescent molecules excited by the plasmon light generated on the back surface of the thin film by the emitted laser light.

次にプラズモン光の特性について以下に説明する。   Next, the characteristics of plasmon light will be described below.

プラズモン光は、レーザー光が金属薄膜に対し全反射条件で照射されたときに、第1光検出手段(D)によって検出される反射光の強度が減衰する入射角領域で薄膜裏面に発生し、その強度はレーザー光の入射角度に依存して変動する。反射光強度の減衰が最大となるときのレーザー光入射角度を第1の入射角度とすると、その近傍でプラズモン光の強度が最大となるが、厳密にはプラズモン光の強度が最大となるときのレーザー光の入射角度(第2の入射角度)は、第1の入射角度よりわずかに低角度となる。この理論値の算出にあたっては、文献:T.Liebermann,W.Knoll,Surface−plasmon field−enhanced fluorescence spectroscopy,Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects 171(2000)115−130やその引用文献等を参考にして算出することができる。また、プラズモン光は近接場光であり、その電場強度は金属薄膜からの距離が離れるほど減衰するという特性を有している。プラズモン光によって蛍光分子を励起するときは、この近接場光が届く範囲に蛍光分子が存在する必要がある。それに加え、蛍光分子が金属薄膜のごく近傍に位置する場合、金属薄膜へと励起エネルギーの遷移が起きてしまう。   Plasmon light is generated on the back surface of the thin film in the incident angle region where the intensity of the reflected light detected by the first light detection means (D) attenuates when the laser light is irradiated to the metal thin film under total reflection conditions. The intensity varies depending on the incident angle of the laser beam. Assuming that the incident angle of the laser beam when the attenuation of the reflected light intensity is maximum is the first incident angle, the intensity of the plasmon light is maximized in the vicinity, but strictly speaking, the intensity of the plasmon light is the maximum. The incident angle of the laser light (second incident angle) is slightly lower than the first incident angle. In calculating this theoretical value, the document: T.W. Liebermann, W.M. Knoll, Surface-plasmon field-enhanced fluorescence spectroscopy, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 171 (2000) 115-130 and the like can be referred to. Plasmon light is near-field light, and its electric field strength has a characteristic that it attenuates as the distance from the metal thin film increases. When a fluorescent molecule is excited by plasmon light, the fluorescent molecule needs to exist in a range where the near-field light can reach. In addition, when the fluorescent molecule is located very close to the metal thin film, the transition of excitation energy to the metal thin film occurs.

従って、プラズモン光によって蛍光分子を効率的に励起するためには、蛍光分子の金属基板からの距離を制御する必要があることが分かる。   Therefore, it can be seen that in order to efficiently excite fluorescent molecules by plasmon light, it is necessary to control the distance of the fluorescent molecules from the metal substrate.

〔外力を受けることにより配列を制御することが可能な物質を結合している生体分子捕捉物質〕
表面プラズモン共鳴励起蛍光法によって生体分子(被検体とも表現する)を検出するためには、一般に生体分子を特異的に認識して吸着する物質(F)(生体分子捕捉物質あるいは被検体捕捉物質ともいう。例えば抗原に対する抗体等が挙げられる。)を利用する。生体分子捕捉物質(F)に蛍光分子を結合することで、蛍光を測定することによって被検体の検出が可能となる。
[Biomolecule-capturing substance binding substance capable of controlling sequence by receiving external force]
In order to detect a biomolecule (also expressed as an analyte) by surface plasmon resonance excitation fluorescence, generally a substance (F) that specifically recognizes and adsorbs a biomolecule (both a biomolecule capture substance or an analyte capture substance) For example, an antibody against an antigen is used. By binding a fluorescent molecule to the biomolecule capturing substance (F), the analyte can be detected by measuring fluorescence.

本発明では、生体分子捕捉物質(F)に、外力を受けることで配列を制御することが可能な物質(G)が結合されていることを特徴とする。   The present invention is characterized in that a substance (G) whose sequence can be controlled by receiving an external force is bound to the biomolecule capturing substance (F).

生体分子としては、例えばDNA、RNA、タンパク質、糖鎖あるいはこれらの分解物等が挙げられる。生体分子捕捉物質とは、これらを特異的に認識し捕捉することのできる相補的なDNAやRNA、抗体、レクチン、あるいはインプリントポリマー等が挙げられる。   Examples of the biomolecule include DNA, RNA, protein, sugar chain, or a degradation product thereof. Examples of the biomolecule-capturing substance include complementary DNA and RNA, an antibody, a lectin, or an imprint polymer that can specifically recognize and capture them.

生体分子を捕捉する方法としては、従来公知のアッセイに従えばよく、文献:バイオ検査薬の開発(株式会社シーエムシー出版)、バイオ診断薬の開発・評価と企業(株式会社シーエムシー出版)やその引用文献、イムノアッセイ講義(WEB情報、http://www.shibayagi.co.jp/IA−LECTURE/Contents.htm)等が参考になる。本発明においてはイムノアッセイが好ましく、またサンドイッチ型のアッセイが好ましい。   As a method for capturing biomolecules, a conventionally known assay may be used. References: Development of biotest drugs (CMC Publishing Co., Ltd.), development / evaluation of biodiagnostic drugs and companies (CMC Publishing Co., Ltd.) The cited literature, immunoassay lecture (WEB information, http://www.shibayagi.co.jp/IA-LEcture/Contents.htm), etc. are helpful. In the present invention, an immunoassay is preferred, and a sandwich type assay is preferred.

例えば、検出層に用いるセンサー基板として金基板を選び、サンドイッチイムノアッセイを行う場合には、金基板にカルボキシル基やアミノ基等の反応性基(または反応性基に変換可能な官能基)を有するアルカンチオールを作用させてSAM膜を形成し、これに適宜ポリマー等を介し、一次抗体を作用させ固定化する。また、1次抗体に対する反応性基(または反応性基に変換可能な官能基)を備えたポリマーを直接金基板上に固定化し、その上に1次抗体を固定化してもよい。各種反応性基を利用して抗体やポリマーを結合させる際には、スクシンイミジル化を経たアミド化縮合反応や、マレイミド化を経た付加反応等が一般的である。このようにして構成した検出層に抗原を含む溶液を流すことで、固定化した1次抗体によって抗原を捕捉することが可能である。これに対し、さらに標識した二次抗体を含む溶液を作用させることで捕捉された抗原を標識することができる。なお予め抗原と二次抗体とを反応させておいてから1次抗体を作用させてもよい。   For example, when a gold substrate is selected as the sensor substrate used for the detection layer and sandwich immunoassay is performed, an alkane having a reactive group (or a functional group that can be converted into a reactive group) such as a carboxyl group or an amino group on the gold substrate. A SAM film is formed by allowing thiol to act, and a primary antibody is allowed to act on and immobilize the SAM film appropriately through a polymer or the like. Alternatively, a polymer having a reactive group for the primary antibody (or a functional group that can be converted into a reactive group) may be directly immobilized on a gold substrate, and the primary antibody may be immobilized thereon. When an antibody or a polymer is bound using various reactive groups, an amidation condensation reaction through succinimidylation, an addition reaction through maleimidation, or the like is common. By flowing a solution containing the antigen through the thus configured detection layer, the antigen can be captured by the immobilized primary antibody. On the other hand, the captured antigen can be labeled by applying a solution containing a labeled secondary antibody. The primary antibody may be allowed to act after the antigen and the secondary antibody have been reacted in advance.

本発明の外力とは、例えば磁力(磁気的引力、磁気的斥力)、クーロン力(電気的引力、電気的斥力)、浮力等の、装置がその物質に接触することなしに働きかけることのできる力であり、扱いやすさから磁力が好ましい。   The external force of the present invention is, for example, a force that the device can work on without contacting the substance, such as magnetic force (magnetic attractive force, magnetic repulsive force), coulomb force (electric attractive force, electric repulsive force), buoyancy, etc. In view of ease of handling, magnetic force is preferable.

外力を受けることで配列を制御することが可能な物質とは、例えば外力が磁力の時は磁性体(常磁性体、強磁性体、超常磁性体等)であり、具体的には酸化鉄・酸化クロム・コバルト・フェライト、ネオジム等を含む粒子型の磁性体や分子性磁性体等を用いることができる。また外力がクーロン力の場合には、多原子イオンやクラスターイオン等の電荷を持つ物質を用いることができる。外力として浮力を利用する場合には、溶媒よりも比重の軽い粒子、あるいは比重の軽い物質を封入した粒子等を用いることができる。   A substance whose arrangement can be controlled by receiving an external force is, for example, a magnetic substance (paramagnetic substance, ferromagnetic substance, superparamagnetic substance, etc.) when the external force is a magnetic force. A particle-type magnetic body or molecular magnetic body containing chromium oxide, cobalt, ferrite, neodymium, or the like can be used. When the external force is a Coulomb force, a charged substance such as polyatomic ions or cluster ions can be used. When buoyancy is used as an external force, particles having a specific gravity lighter than that of a solvent or particles enclosing a substance having a light specific gravity can be used.

これに対し外力を与えるものが必要となるが、外力に磁力を用いる場合は、永久磁石や電磁石等が利用でき、外力にクーロン力を用いる場合には電極等が利用できる。   On the other hand, what gives an external force is required, but when a magnetic force is used for the external force, a permanent magnet, an electromagnet, or the like can be used. When a Coulomb force is used for the external force, an electrode or the like can be used.

通常の蛍光法では基板平面に対して垂直方向から検出するので、磁石や電極を配置すると検出を阻害する場合があるが、例えば透明な磁石や電極を用いたり、検出窓を用意してその両側に磁石を配置したり、あるいは蛍光の検出を横方向から行うといった手段をとることにより解決することができる。   In the normal fluorescence method, detection is performed from the direction perpendicular to the substrate plane. If a magnet or electrode is placed, detection may be hindered. For example, a transparent magnet or electrode is used, or a detection window is prepared on both sides. This can be solved by arranging a magnet on the screen or by detecting the fluorescence from the lateral direction.

本発明において、外力を受けることで配列を制御することが可能な物質は、基板に固定する被検体捕捉物質や蛍光分子を結合する(あるいは結合した)被検体捕捉物質、被検体捕捉物質に結合された蛍光分子に、結合させて用いる。このとき蛍光分子自身が外力によって配列を制御することが可能な物質であっても構わない。   In the present invention, the substance whose arrangement can be controlled by receiving an external force binds to an analyte capturing substance that binds (or binds) to an analyte capturing substance or a fluorescent molecule that is immobilized on the substrate, and binds to the analyte capturing substance. It is used by binding to the fluorescent molecule. At this time, the fluorescent molecule itself may be a substance capable of controlling the arrangement by an external force.

結合する場合は共有結合、イオン結合、配位結合、水素結合等を利用して結合すればよく、適当な高分子材料や低分子材料を介して結合することができる。   In the case of bonding, the bonding may be performed using a covalent bond, an ionic bond, a coordination bond, a hydrogen bond, or the like, and the bonding can be performed through an appropriate high molecular material or low molecular material.

外力によって蛍光分子の配列を制御する方法としては、例えば基板から、SAM膜、コーティング層等を介し、被検体を捕捉する物質(被検体捕捉物質ともいう)を結合しておき、これに被検体を捕捉させ、その後、蛍光分子と外力によって配列を制御することが可能な物質を結合した被検体捕捉物質を加えて、基板に固定された被検体を捕捉する。通常のアッセイの場合、被検体を捕捉した鎖状の分子群は、さまざまな方向を向いていたり、折れ曲がっていたりするため、基板からの距離も分子群の鎖長に対してきわめて短かったり、ばらつきも大きい。本発明では被検体を捕捉した物質に結合された、外力を受けることで配列を制御することが可能な物質に対して、外力を加えてその位置を制御する。例えば検出層の上部に磁石を配置し、磁気的引力を利用することで、磁性体を上方向に持ち上げることができ、結合した被検体を捕捉した鎖状の分子群を引き伸ばすことが可能となり、結合された蛍光分子の基板からの距離を制御することができる。またこの時、吸着力の差異を利用して、ノイズの原因となる被検体を捕捉していない被検体捕捉物質のみをプラズモン光の届く範囲から遠ざけることもできる。   As a method for controlling the arrangement of fluorescent molecules by an external force, for example, a substance that captures an analyte (also referred to as an analyte capturing substance) is bound from a substrate via a SAM film, a coating layer, etc. After that, an analyte capturing substance bound with a fluorescent molecule and a substance whose sequence can be controlled by an external force is added to capture the analyte immobilized on the substrate. In the case of a normal assay, the chain molecules that have captured the analyte are oriented in various directions or bent, so the distance from the substrate is very short or fluctuates with respect to the chain length of the molecules. Is also big. In the present invention, an external force is applied to a substance that can be controlled by receiving an external force that is bound to the substance that has captured the subject, and its position is controlled. For example, by placing a magnet on the upper part of the detection layer and using magnetic attraction, it is possible to lift the magnetic material upward, and it is possible to stretch the chain molecule group that captured the bound analyte, The distance of the bound fluorescent molecule from the substrate can be controlled. At this time, by using the difference in adsorption force, it is possible to move away only the analyte capturing substance that has not captured the analyte that causes noise from the range where the plasmon light reaches.

〔生体分子検出装置〕
以下、本発明の生体分子検出装置の構成例を示すが、本発明はこれに限定されない。
[Biomolecule detector]
Hereinafter, although the structural example of the biomolecule detection apparatus of this invention is shown, this invention is not limited to this.

図1は、本発明の実施の形態に係る生体分子検出装置の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る生体分子検出装置は、プリズム1、プリズム1の上に形成された、検出対象の生体分子(以下、被検体と記す)を含む試料を保持する被検体検出部(以下、検出部と記す)2と、レーザー発生装置3と、レーザー発生装置3から出力されるレーザー光Lの光路上に配置された偏光板41、絞り42、シャッタ43、回転ミラー44及びレンズ45で構成される光制御部4と光検出手段である第1及び第2CCDカメラ5、6と、第1及び第2フィルター7、8とを備えている。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a biomolecule detection apparatus according to an embodiment of the present invention. The biomolecule detection apparatus according to the present embodiment includes an analyte detection unit (hereinafter, referred to as “analyte”) that holds a sample including a biomolecule to be detected (hereinafter referred to as “analyte”) formed on the prism 1. 2), a laser generator 3, and a polarizing plate 41, a diaphragm 42, a shutter 43, a rotating mirror 44, and a lens 45 arranged on the optical path of the laser light L output from the laser generator 3. The first and second CCD cameras 5 and 6 serving as light detection means, and the first and second filters 7 and 8 are provided.

図2は、プリズム1の上に形成される検出部2の構成の一例を示す断面図である。プリズム1には、高屈折率の45度直角プリズムを用いることができる。検出部2は、プリズム1の表面にスパッター法あるいは蒸着法により30〜60nm(望ましくは40〜60nm、より望ましくは43〜53nm)の厚さに形成された金薄膜21と、金薄膜21表面上にスペーサ23によって周囲を囲まれて形成された、抗原と反応させる抗体を含む被検体検出層(以下、検出層ともいう)24と、石英基板25と、これらを固定する固定具22とを備えている。ここで、スペーサ23、検出層24及び石英基板25によって、バッファ空間27が形成されており、石英基板25には貫通孔によって流路26a、26bが形成されている。流路26a、26bは、試料溶液をバッファ空間27に注入するために使用され、例えば、試料溶液を、流路26aからチューブ(図示せず)を介してバッファ空間27に注入し、流路26bから別のチューブ(図示せず)を介してバッファ空間27から排出させる。検出層24には、抗体を結合させた高分子材料を用いることができる。抗体は高分子材料の一方の端部に結合されており、高分子材料の他方の端部は、直接若しくは間接に金薄膜21表面に固定されている。高分子材料は複数種類が介在していてもよい。高分子材料としては例えばポリエチレングリコール(polyethylene glycol、以下PEGと記す)やMPCポリマー等が挙げられる。これは用時に調製しても、予めこれらを結合させた基板を用いてもよい。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the detection unit 2 formed on the prism 1. As the prism 1, a 45-degree right-angle prism having a high refractive index can be used. The detection unit 2 includes a gold thin film 21 formed on the surface of the prism 1 by a sputtering method or a vapor deposition method to a thickness of 30 to 60 nm (preferably 40 to 60 nm, more preferably 43 to 53 nm), and a surface of the gold thin film 21. And an analyte detection layer (hereinafter, also referred to as a detection layer) 24 formed by being surrounded by a spacer 23 and containing an antibody that reacts with an antigen, a quartz substrate 25, and a fixture 22 for fixing them. ing. Here, a buffer space 27 is formed by the spacer 23, the detection layer 24, and the quartz substrate 25, and flow paths 26a and 26b are formed in the quartz substrate 25 by through holes. The flow paths 26a and 26b are used to inject the sample solution into the buffer space 27. For example, the sample solution is injected from the flow path 26a into the buffer space 27 via a tube (not shown), and the flow path 26b. From the buffer space 27 through another tube (not shown). For the detection layer 24, a polymer material to which an antibody is bound can be used. The antibody is bound to one end of the polymer material, and the other end of the polymer material is directly or indirectly fixed to the surface of the gold thin film 21. A plurality of types of polymer materials may be present. Examples of the polymer material include polyethylene glycol (hereinafter referred to as PEG) and MPC polymer. This may be prepared at the time of use, or a substrate on which these are bonded in advance may be used.

第1CCDカメラ5は、金薄膜による反射レーザー光を観測するためのものであり、第1フィルター7を介して反射レーザー光を受光可能な位置に配置されている。一方、第2CCDカメラ6は、検出層24に含まれている蛍光分子からの蛍光を検出するためのものであり、観測波長に適した蛍光用高感度CCDカメラと第2フィルター8とが、検出部2の上方に設置されている。ここで、第1CCDカメラ5は、少なくとも反射光強度を測定することができればよく、2次元撮像ができなくてもよく、フォトダイオードであってもよい。   The first CCD camera 5 is for observing the reflected laser beam from the gold thin film, and is arranged at a position where the reflected laser beam can be received through the first filter 7. On the other hand, the second CCD camera 6 is for detecting the fluorescence from the fluorescent molecules contained in the detection layer 24. The high-sensitivity CCD camera suitable for the observation wavelength and the second filter 8 detect the fluorescence. It is installed above the part 2. Here, the first CCD camera 5 only needs to be able to measure at least the reflected light intensity, and may not be capable of two-dimensional imaging, and may be a photodiode.

レーザー発生装置3には、例えば、He−Neレーザーを使用することができる。また、回転ミラー44は、ミラーの角度を変更することが可能であり、レーザー光Lの金薄膜21への入射角θを、例えば、θ=28〜62(度の範囲で変化させることができる。なお、図1において、レーザー光Lが通過するプリズム表面での光路の屈曲は省略している。   For the laser generator 3, for example, a He—Ne laser can be used. The rotating mirror 44 can change the angle of the mirror, and the incident angle θ of the laser light L to the gold thin film 21 can be changed, for example, in the range of θ = 28 to 62 (degrees). 1, the bending of the optical path on the prism surface through which the laser beam L passes is omitted.

レーザー発生装置3から出力されるレーザー光Lは、偏光板41によってP偏光され、絞り42を通過し、シャッタ43が開いている間、回転ミラー44、レンズ45及びプリズム1を介して検出部2の金薄膜21に入射され、その反射光が、レンズ45及びフィルター7を介して第1CCDカメラ5で測定される。また、検出層24内の蛍光分子からの蛍光は、第2CCDカメラ6で測定される。   Laser light L output from the laser generator 3 is P-polarized by the polarizing plate 41, passes through the aperture 42, and opens the shutter 43 while the detection unit 2 passes through the rotating mirror 44, the lens 45, and the prism 1. Is reflected by the first CCD camera 5 through the lens 45 and the filter 7. The fluorescence from the fluorescent molecules in the detection layer 24 is measured by the second CCD camera 6.

〔生体分子の検出方法の詳細な説明〕
次に、本生体分子の検出装置を用いた生体分子の検出方法を、具体例を挙げて説明するが本発明はこれに限定されない。
[Detailed description of biomolecule detection method]
Next, a biomolecule detection method using the biomolecule detection apparatus will be described with a specific example, but the present invention is not limited to this.

まず検出部2のバッファ空間27に、PBS(あるいはその他の緩衝液)溶液を注入する。   First, a PBS (or other buffer solution) solution is injected into the buffer space 27 of the detection unit 2.

レーザー発生装置3から出力されるレーザー光Lを、回転ミラー44のミラー表面の角度を固定し、上記のようにプリズム1を介して検出部2の金薄膜21に入射させ、その反射光を第1CCDカメラ5で測定し、反射強度を記録する。周知のように、偏光板41を介してP偏光されたレーザー光Lは、金薄膜21中の電子振動とカップリングしてSPR現象を生じた場合、反射光の強度が減少する。この反射光の強度が最低値になるように回転ミラーの角度を調整する。(ここからプラズモン光が最大となる入射角となるようにミラー角度を変更しても構わない。)
バッファ空間27中の検出層24には予め抗体を固定しておき、これに対する抗原を含む溶液を流した後、蛍光分子と磁性粒子とを結合させた二次抗体を含む溶液を流す。
The laser beam L output from the laser generator 3 is fixed to the angle of the mirror surface of the rotating mirror 44 and is incident on the gold thin film 21 of the detector 2 via the prism 1 as described above. Measure with 1 CCD camera 5 and record reflection intensity. As is well known, when the P-polarized laser beam L is coupled with the electronic vibration in the gold thin film 21 to cause the SPR phenomenon, the intensity of the reflected light decreases. The angle of the rotating mirror is adjusted so that the intensity of the reflected light becomes the minimum value. (From here, the mirror angle may be changed so that the plasmon light has the maximum incident angle.)
An antibody is immobilized on the detection layer 24 in the buffer space 27 in advance, and a solution containing an antigen for the antibody is flowed, followed by a solution containing a secondary antibody in which fluorescent molecules and magnetic particles are bound.

これによって、SPRによるプラズモン光によって、検出層24内の蛍光分子が励起され、蛍光を発生するが、この時上部から磁石を近づけることによって、二次抗体によって捕捉された抗原とそれに結合した抗体が上部に伸長し、蛍光強度を強めることができる。   As a result, the fluorescent molecules in the detection layer 24 are excited by the plasmon light generated by SPR and generate fluorescence. At this time, by bringing the magnet closer from the top, the antigen captured by the secondary antibody and the antibody bound thereto are changed. Extends to the top and can increase fluorescence intensity.

発生した蛍光を、検出部2の上方に位置する第2CCDカメラ6で測定、即ち2次元撮像する。得られた2次元画像における各画素の輝度が、検出層上の各場所での蛍光強度に対応する。   The generated fluorescence is measured, that is, two-dimensionally imaged, by the second CCD camera 6 located above the detection unit 2. The luminance of each pixel in the obtained two-dimensional image corresponds to the fluorescence intensity at each location on the detection layer.

以上のように、第2CCDカメラ6による蛍光強度の測定によって、検出層24に注入した溶液中の抗原を高感度、高精度に検出することができる。   As described above, the antigen in the solution injected into the detection layer 24 can be detected with high sensitivity and high accuracy by measuring the fluorescence intensity with the second CCD camera 6.

なおこの測定において蛍光分子としては、レーザー光の波長等を考慮して適切な蛍光分子を使用すればよい。例えば、光源として波長632.8nmのHe−Neレーザーを使用する場合、Cy5、Alexa Fluor647等を使用することができる。   In this measurement, an appropriate fluorescent molecule may be used as the fluorescent molecule in consideration of the wavelength of the laser beam or the like. For example, when a He-Ne laser having a wavelength of 632.8 nm is used as the light source, Cy5, Alexa Fluor 647, or the like can be used.

また、上記では、PEGを用いる場合を説明したが、これに限定されず、端部に蛍光分子及び抗体を結合させることができ、長さが数〜数十nmの柔らかい鎖状の高分子材料であればよい。使用する抗体や蛍光分子に応じて適切な高分子材料を使用することができ、例えば、ポリグルタミン酸、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、あるいは2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン等を使用することができる。   Moreover, although the case where PEG was used was demonstrated above, it is not limited to this, A fluorescent molecule | numerator and an antibody can be couple | bonded with an edge part, A soft chain-like high molecular material whose length is several to several dozen nm If it is. An appropriate polymer material can be used according to the antibody or fluorescent molecule to be used. For example, polyglutamic acid, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine, or the like can be used.

また、プリズム表面に形成される薄膜は、金薄膜に限定されず、その他の金属(銀等)や、金属酸化物(SiO、TiO、Al、AgO等)の薄膜であってもよい。 In addition, the thin film formed on the prism surface is not limited to a gold thin film, but may be a thin film of other metal (such as silver) or metal oxide (such as SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , Ag 2 O). There may be.

また、上記では、流路を有する石英基板及びスペーサを備えた検出部を説明したが、これに限定されない。金薄膜表面上に被検体検出層が形成され、被検体の生体分子を保持することができる構造であればよい。   Moreover, although the detection part provided with the quartz substrate and spacer which have a flow path was demonstrated above, it is not limited to this. Any structure may be used as long as the analyte detection layer is formed on the gold thin film surface and can hold the biomolecules of the analyte.

また、上記では1つの検出層を備える場合を説明したが、金薄膜上に、異なる抗体を含む複数の検出層をアレイ状に配列して検出部を形成してもよい。   Moreover, although the case where one detection layer was provided was demonstrated above, you may form a detection part by arranging the several detection layer containing a different antibody on an gold | metal thin film in an array form.

また、上記においては、1種類の蛍光分子を用いる場合を説明したが、これに限定されず、複数種類の抗体と、抗体の種類毎に、蛍光波長の異なる蛍光分子を結合させて検出部を形成してもよい。この場合、SPR測定及びSPFS測定は、蛍光分子の種類に応じた波長の異なる複数のレーザー光あるいは各種フィルターを挿入したランプを用いて行う。   In the above description, the case where one kind of fluorescent molecule is used has been described. However, the present invention is not limited to this. It may be formed. In this case, SPR measurement and SPFS measurement are performed using a plurality of laser beams having different wavelengths according to the type of fluorescent molecule or a lamp having various filters inserted therein.

また、第一光検出手段はCCDカメラに限定されず、所定の波長のレーザー光を測定可能なものであればよい。例えばフォトダイオード等を用いることができる。同様に第2光検出手段も、上記したCCDカメラに限定されず、所定の波長の蛍光を測定可能なものであればよい。例えば光電子増倍管等を用いてもよい。   Further, the first light detecting means is not limited to the CCD camera, and any means capable of measuring laser light having a predetermined wavelength may be used. For example, a photodiode or the like can be used. Similarly, the second light detection means is not limited to the CCD camera described above, and may be any means that can measure fluorescence of a predetermined wavelength. For example, a photomultiplier tube or the like may be used.

照射する光源としては直進性のある形で光線を取り出せる光源であればよく、半導体レーザーでもLEDでもランプでも構わない。   The light source to be irradiated may be any light source that can extract light in a straight line form, and may be a semiconductor laser, an LED, or a lamp.

照射光を走査する方法としては、回転ミラーに限定されず、光源そのものをステージコントローラー等で走査させてもかまわない。   The method of scanning the irradiation light is not limited to the rotating mirror, and the light source itself may be scanned by a stage controller or the like.

プリズムの形状としては、90度の三角プリズムに限定されず、60度の三角プリズムや半円柱のプリズムを用いてもよい。   The shape of the prism is not limited to a 90-degree triangular prism, and a 60-degree triangular prism or a semi-cylindrical prism may be used.

本発明を、具体例を挙げて説明するが、本発明はこれに限定されない。   The present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例1
(検出部の作製)
図2に示したように、プリズム1として、高屈折率の45度直角プリズムであるSCHOTT GLASS社製のLaSFN9(屈折率n=1.85)を用い、その底面にスパッター法により膜厚約48nmの金薄膜21を形成し、流路26a、26bが形成された石英基板25を、厚さ2mmのシリコンゴムのスペーサ23で挟んで金薄膜21の上に設置した。これに、ポンプを用いて、PBS緩衝液(りん酸緩衝液、pH=7.2)を注入した。このときのセル容積はおよそ160μlであった。
Example 1
(Preparation of detector)
As shown in FIG. 2, LaSFN9 (refractive index n = 1.85) manufactured by SCHOTT GLASS, which is a high-refractive 45-degree right-angle prism, is used as the prism 1, and a film thickness of about 48 nm is formed on the bottom by sputtering. A quartz substrate 25 on which the flow paths 26a and 26b were formed was sandwiched between silicon rubber spacers 23 having a thickness of 2 mm and placed on the gold thin film 21. A PBS buffer (phosphate buffer, pH = 7.2) was injected into this using a pump. The cell volume at this time was approximately 160 μl.

次にHS−PEG−COOH(MW5000、nanocs社)の0.5mM PBS緩衝液を調製し、このPBS緩衝液をポンプにより、石英基板25を形成した段階の検出部に注入して1夜放置し、金薄膜21の表面に自己組織化膜を形成させた。   Next, a 0.5 mM PBS buffer solution of HS-PEG-COOH (MW5000, nanoc) is prepared, and this PBS buffer solution is injected by a pump into the detection part at the stage where the quartz substrate 25 is formed and left overnight. A self-assembled film was formed on the surface of the gold thin film 21.

(本発明の標識抗体溶液の調製)
磁性を持った粒子であるnanomag−D−spio(登録商標、PEG−COOH、50nm、5mg/ml、コアフロント株式会社製)を100mlと、N−ヒドロキシスクシンイミドが50mM、WSC(1−Ethyl−3−(3−dimethylaminopropyl)carbodiimide,hydrochloide、縮合剤)が100mMとなるように調製したPBS緩衝液を5ml加え、20分攪拌した後に、抗AFPモノクローナル抗体(1D5、2.5mg/ml、日本医学臨床検査研究所販売)を40μl、1M炭酸水素ナトリウム水溶液を10μl、AlexaFluor647 NHS esterを0.5mg混合したものを加え、2時間反応を行うことで、磁性粒子と蛍光色素が結合された本発明の標識抗体のPBS緩衝液を得た。
(Preparation of labeled antibody solution of the present invention)
Nanomag-D-spio (registered trademark, PEG-COOH, 50 nm, 5 mg / ml, manufactured by Corefront Co., Ltd.) 100 ml, which is a magnetic particle, N-hydroxysuccinimide is 50 mM, WSC (1-Ethyl-3 -After adding 5 ml of PBS buffer prepared so that (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide, hydrochloride, condensing agent) is 100 mM, and stirring for 20 minutes, anti-AFP monoclonal antibody (1D5, 2.5 mg / ml, Japanese medical clinic) 40 μl of 1M sodium bicarbonate aqueous solution and 0.5 mg of AlexaFluor 647 NHS ester were added and reacted for 2 hours, so that the magnetic particles and the fluorescent dye were combined. To obtain a PBS buffer 識抗 body.

(比較の標識抗体溶液の調製)
抗AFPモノクローナル抗体(1D5、2.5mg/ml、日本医学臨床検査研究所販売)を40μl、1M炭酸水素ナトリウム水溶液を10μl、AlexaFluor647 NHS esterを0.5mg、PBSを5ml混合、2時間反応を行うことで、蛍光色素のみが結合された比較の標識抗体のPBS緩衝液を得た。
(Preparation of labeled antibody solution for comparison)
Anti-AFP monoclonal antibody (1D5, 2.5 mg / ml, sold by Nippon Medical Laboratory), 40 μl, 1 M sodium bicarbonate aqueous solution 10 μl, AlexaFluor 647 NHS ester 0.5 mg, PBS 5 ml mixed and reacted for 2 hours Thus, a PBS buffer solution of a comparative labeled antibody to which only a fluorescent dye was bound was obtained.

(本発明の標識抗体の検出)
実際の測定について説明する。なおレーザーは633nmのHeNeレーザーを用いた。
(Detection of labeled antibody of the present invention)
The actual measurement will be described. The laser used was a 633 nm HeNe laser.

前述のとおりに検出部の作製を行った後に、第1CCDに照射される反射光強度が最小となるようにレーザー入射光角度を調整して、第2CCDを用いて上方から検出部のレーザー照射範囲中心部の0.2mm角を観察し、このときのCCDのカウント値を0点として調整した。   After the detection unit is manufactured as described above, the laser incident light angle is adjusted so that the reflected light intensity applied to the first CCD is minimized, and the laser irradiation range of the detection unit from above using the second CCD. A 0.2 mm square at the center was observed, and the count value of the CCD at this time was adjusted to 0 point.

その後、検出部にN−ヒドロキシスクシンイミドが25mM、WSCが50mMとなるように調製したPBS緩衝液を注入し30分作用させ、その後、本発明の標識抗体を含むPBS緩衝液を注入し、循環させながら標識抗体の固定化反応を行った。注入から1時間後に0.05質量%Tween−PBS緩衝液で10分洗浄を行い、第2CCDから観察したときのカウント値を計測した。このときのカウント値は8000au(任意単位)であった。なお第2CCDは500000auまでは光強度とカウント値が正比例となることを事前に確認した。   Thereafter, a PBS buffer prepared so that N-hydroxysuccinimide is 25 mM and WSC is 50 mM is injected into the detection part and allowed to act for 30 minutes, and then a PBS buffer containing the labeled antibody of the present invention is injected and circulated. Then, the labeled antibody was immobilized. One hour after the injection, the plate was washed with 0.05% by mass Tween-PBS buffer for 10 minutes, and the count value when observed from the second CCD was measured. The count value at this time was 8000 au (arbitrary unit). The second CCD was confirmed in advance that the light intensity and the count value were in direct proportion up to 500,000 au.

次に、市販のネオジムマグネット2個を検出部の3cm上方にセッティングし(上方からの光検出を妨げないようにセルの両脇に固定した)、再び第2CCDのカウント値を確認したところ13000auであり、すなわち観測されたシグナルが1.6倍となった。   Next, two commercially available neodymium magnets were set 3 cm above the detector (fixed on both sides of the cell so as not to interfere with light detection from above), and the second CCD count was confirmed to be 13000 au. Yes, ie, the observed signal was 1.6 times.

(比較の標識抗体の検出)
本発明の標識抗体の代わりに比較の標識抗体溶液を用いた以外は上述の本発明の標識抗体の検出と同様の手法で計測を行った。
(Detection of comparative labeled antibody)
Measurement was performed in the same manner as in the detection of the labeled antibody of the present invention described above except that a comparative labeled antibody solution was used instead of the labeled antibody of the present invention.

このときのカウント値は9000au(任意単位)であった。   The count value at this time was 9000 au (arbitrary unit).

次に市販のネオジムマグネット2個を検出部の3cm上方にセッティングし(上方からの光検出を妨げないようにセルの両脇に固定した)、再び第2CCDのカウント値を確認したところ9000auであり、観測されたシグナルに変化はなかった。   Next, two commercially available neodymium magnets were set 3 cm above the detector (fixed on both sides of the cell so as not to prevent light detection from above), and the count value of the second CCD was confirmed again to be 9000 au. There was no change in the observed signal.

実施例2
(検出部の作製)
図2に示したように、プリズム1として、高屈折率の45度直角プリズムであるSCHOTT GLASS社製のLaSFN9(屈折率n=1.85)を用い、その底面にスパッター法により膜厚約48nmの金薄膜21を形成し、流路26a、26bが形成された石英基板25を、厚さ2mmのシリコンゴムのスペーサ23で挟んで金薄膜21の上に設置した。これに、ポンプを用いて、PBS緩衝液(りん酸緩衝液、pH=7.2)を注入した。このときのセル容積はおよそ160μL(マイクロリットル)であった。
Example 2
(Preparation of detector)
As shown in FIG. 2, LaSFN9 (refractive index n = 1.85) manufactured by SCHOTT GLASS, which is a high-refractive 45-degree right-angle prism, is used as the prism 1, and a film thickness of about 48 nm is formed on the bottom by sputtering. A quartz substrate 25 on which the flow paths 26a and 26b were formed was sandwiched between silicon rubber spacers 23 having a thickness of 2 mm and placed on the gold thin film 21. A PBS buffer (phosphate buffer, pH = 7.2) was injected into this using a pump. The cell volume at this time was about 160 μL (microliter).

次に、HS−PEG−COOH(MW5000、nanocs社製)の0.5mM PBS緩衝液を調製し、このPBS緩衝液をポンプにより、石英基板25を形成した段階の検出部に注入して1夜放置し、金薄膜21の表面に自己組織化膜を形成させた。   Next, a 0.5 mM PBS buffer solution of HS-PEG-COOH (MW5000, manufactured by nanoc) is prepared, and this PBS buffer solution is injected into the detection unit at the stage where the quartz substrate 25 is formed by a pump overnight. Then, a self-assembled film was formed on the surface of the gold thin film 21.

これにN−ヒドロキシスクシンイミドが25mM、WSCが50mMとなるように調製したPBS緩衝液を注入し30分作用させ、その後抗AFP(α−フェトプロテイン)モノクローナル抗体(1D5、20μg/ml、日本医学臨床検査研究所販売)を含むPBS緩衝液を注入し1時間作用させ、1%BSA−PBS緩衝液を注入して1時間作用させ、最後にPBS緩衝液を注入して検出部を作製した。   PBS buffer solution prepared so that N-hydroxysuccinimide is 25 mM and WSC is 50 mM is injected into this and allowed to act for 30 minutes, and then anti-AFP (α-fetoprotein) monoclonal antibody (1D5, 20 μg / ml, Japanese medical clinical examination) PBS buffer solution was infused and was allowed to act for 1 hour, and 1% BSA-PBS buffer solution was infused to act for 1 hour, and finally PBS buffer solution was infused to produce a detector.

(標識二次抗体の調製)
nanomag−D−spio(登録商標、PEG−COOH、50nm、5mg/ml、コアフロント株式会社製)を100mlと、N−ヒドロキシスクシンイミドが50mM、WSCが100mMとなるように調製したPBS緩衝液を5ml加え、20分攪拌した後に、抗AFPモノクローナル抗体(6D2、2.5mg/ml、日本医学臨床検査研究所販売)を40μl、1M炭酸水素ナトリウム水溶液を10μl、AlexaFluor647 NHS esterを0.5mgを混合したものを加え、3時間反応を行うことで、標識二次抗体PBS緩衝液を得た。
(Preparation of labeled secondary antibody)
100 ml of nanomag-D-spio (registered trademark, PEG-COOH, 50 nm, 5 mg / ml, manufactured by Corefront Co., Ltd.), 5 ml of PBS buffer prepared so that N-hydroxysuccinimide is 50 mM and WSC is 100 mM In addition, after stirring for 20 minutes, 40 μl of anti-AFP monoclonal antibody (6D2, 2.5 mg / ml, sold by Japan Medical Laboratory), 10 μl of 1M aqueous sodium bicarbonate solution, and 0.5 mg of AlexaFluor 647 NHS ester were mixed. A labeled secondary antibody PBS buffer solution was obtained by adding the mixture and reacting for 3 hours.

(アッセイ)
実際の測定について説明する。なおレーザーは633nmのHeNeレーザーを用いた。
(Assay)
The actual measurement will be described. The laser used was a 633 nm HeNe laser.

前述のとおりに検出部の作製を行った後に、第1CCDに照射される反射光強度が最小となるようにレーザー入射光角度を調整して、第2CCDを用いて上方から検出部のレーザー照射範囲中心部の0.2mm角を観察し、このときのCCDのカウント値を0点として調整した。AFPのPBS緩衝液(10ng/ml、5ml)を注入、30分循環送液しながら反応させ、その後、0.05質量%Tween−PBS緩衝液で10分洗浄を行った。次に標識二次抗体PBS緩衝液、5mlを30分間循環送液させ、再び0.05質量%Tween−PBS緩衝液で洗浄を行った。洗浄開始から20分後の第2CCDから観察したときのカウント値を計測した。このときのカウント値は38000au(任意単位)であった。なお第2CCDは500000auまでは光強度とカウント値が正比例となることを事前に確認した。   After the detection unit is manufactured as described above, the laser incident light angle is adjusted so that the reflected light intensity applied to the first CCD is minimized, and the laser irradiation range of the detection unit from above using the second CCD. A 0.2 mm square at the center was observed, and the count value of the CCD at this time was adjusted to 0 point. AFP PBS buffer solution (10 ng / ml, 5 ml) was injected, reacted while circulating for 30 minutes, and then washed with 0.05 mass% Tween-PBS buffer for 10 minutes. Next, 5 ml of the labeled secondary antibody PBS buffer was circulated for 30 minutes and washed again with 0.05 mass% Tween-PBS buffer. The count value when observed from the second CCD 20 minutes after the start of washing was measured. The count value at this time was 38000 au (arbitrary unit). The second CCD was confirmed in advance that the light intensity and the count value were in direct proportion up to 500,000 au.

次に市販のネオジムマグネット2個を検出部の3cm上方にセッティングし(上方からの光検出を妨げないようにセルの両脇に固定した)、再び第2CCDのカウント値を確認したところ53000auであり、すなわち観測されたシグナルが1.4倍となった。   Next, two commercially available neodymium magnets were set 3 cm above the detector (fixed on both sides of the cell so as not to prevent light detection from above), and the second CCD count was confirmed to be 53000 au. That is, the observed signal was 1.4 times.

また38000auのカウント値を示した時点(洗浄開始から20分後)から前後5分のカウント値の標準偏差は1000auであったが、マグネットをセッティングした後、53000auのカウント値を示した時点から前後5分のカウント値の標準偏差は800auであり、0.8倍となった。本発明の検出法ではカウント値のばらつきが抑えられ、より精度のよい測定であるといえる。   In addition, the standard deviation of the count value of 5 minutes before and after the count value of 38000 au (20 minutes after the start of washing) was 1000 au, but after setting the magnet, the standard deviation was about 53,000 au. The standard deviation of the 5-minute count value was 800 au, which was 0.8 times. In the detection method of the present invention, variation in the count value is suppressed, and it can be said that the measurement is more accurate.

実施例3
AFPを混合したPBS緩衝液の代わりに、AFPを混合していないPBS緩衝液を送液した他は実施例2と同一の条件でアッセイを行った。
Example 3
The assay was carried out under the same conditions as in Example 2 except that PBS buffer not mixed with AFP was sent instead of PBS buffer mixed with AFP.

標識二次抗体PBS緩衝液を送液し、洗浄を行ってから20分後の第2CCDのカウント値は5000auであった。その後、実施例1と同様にマグネットをセッティングしたところ、第2CCDのカウント値は3800auを示した。   The count value of the second CCD was 5000 au 20 minutes after feeding the labeled secondary antibody PBS buffer and washing. Thereafter, when the magnet was set in the same manner as in Example 1, the count value of the second CCD showed 3800 au.

以上のように、本発明を用いることで1つの生体分子当たりの蛍光強度が上がるうえ、そのばらつきも抑えることができ、また非特異吸着によるノイズも軽減することが可能となり、従来のSPFS法に比べて高感度、高精度に生体分子の検出を行うことが可能となった。   As described above, by using the present invention, the fluorescence intensity per biomolecule is increased, the variation can be suppressed, and the noise due to non-specific adsorption can be reduced. Compared to this, it has become possible to detect biomolecules with higher sensitivity and higher accuracy.

本発明の生体分子検出装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the biomolecule detection apparatus of this invention. 本実施の生体分子検出装置で使用される検出部の構成の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a structure of the detection part used with the biomolecule detection apparatus of this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 プリズム
2 被検体検出部
3 レーザー発生装置
4 光制御部
5 第1CCDカメラ
6 第2CCDカメラ
7 第1フィルター
8 第2フィルター
21 金薄膜
22 固定具
23 スペーサ
24 被検体検出層
25 石英基板
26a、26b 流路
27 バッファ空間
41 偏光板
42 絞り
43 シャッタ
44 回転ミラー
45 レンズ
46 外力発生装置(磁石)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Prism 2 Test object detection part 3 Laser generator 4 Light control part 5 1st CCD camera 6 2nd CCD camera 7 1st filter 8 2nd filter 21 Gold thin film 22 Fixture 23 Spacer 24 Test object detection layer 25 Quartz substrate 26a, 26b Flow path 27 Buffer space 41 Polarizing plate 42 Aperture 43 Shutter 44 Rotating mirror 45 Lens 46 External force generator (magnet)

Claims (6)

表面プラズモン共鳴励起蛍光を検出することにより生体分子を検出する方法であって、外力を受けることにより配列を制御することが可能な物質を結合した生体分子捕捉物質を用いることを特徴とする生体分子の検出方法。 A method for detecting a biomolecule by detecting surface plasmon resonance excitation fluorescence, characterized by using a biomolecule-capturing substance combined with a substance capable of controlling the sequence by receiving an external force Detection method. 前記外力が磁力であることを特徴とする請求項1に記載の生体分子の検出方法。 The biomolecule detection method according to claim 1, wherein the external force is a magnetic force. 前記生体分子捕捉物質が抗体であることを特徴とする請求項1または2に記載の生体分子の検出方法。 The method for detecting a biomolecule according to claim 1 or 2, wherein the biomolecule-capturing substance is an antibody. 前記生体分子捕捉物質が蛍光標識されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の生体分子の検出方法。 The method for detecting a biomolecule according to any one of claims 1 to 3, wherein the biomolecule-capturing substance is fluorescently labeled. 表面プラズモン共鳴励起蛍光を検出することにより生体分子を検出するのに用いられる生体分子捕捉物質が、外力を受けることにより配列を制御することが可能な物質を結合していることを特徴とする生体分子捕捉物質。 A biomolecule-capturing substance used for detecting a biomolecule by detecting surface plasmon resonance excitation fluorescence is combined with a substance capable of controlling the arrangement by receiving an external force. Molecular trapping material. 外力を受けることにより配列を制御することが可能な物質を結合した生体分子捕捉物質を用い、表面プラズモン共鳴励起蛍光を検出することにより生体分子を検出する生体分子検出装置であって、プリズム、レーザー発生手段、レーザー光検出手段、蛍光検出手段及び外力発生手段を有することを特徴とする生体分子検出装置。 A biomolecule detection apparatus that detects a biomolecule by detecting surface plasmon resonance excitation fluorescence using a biomolecule capture substance combined with a substance whose sequence can be controlled by receiving an external force. A biomolecule detection apparatus comprising a generation means, a laser light detection means, a fluorescence detection means, and an external force generation means.
JP2008103442A 2008-04-11 2008-04-11 Detection method of biomolecule, biomolecule trapping substance, and biomolecule detection device Pending JP2009250960A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008103442A JP2009250960A (en) 2008-04-11 2008-04-11 Detection method of biomolecule, biomolecule trapping substance, and biomolecule detection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008103442A JP2009250960A (en) 2008-04-11 2008-04-11 Detection method of biomolecule, biomolecule trapping substance, and biomolecule detection device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009250960A true JP2009250960A (en) 2009-10-29

Family

ID=41311814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008103442A Pending JP2009250960A (en) 2008-04-11 2008-04-11 Detection method of biomolecule, biomolecule trapping substance, and biomolecule detection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009250960A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011242161A (en) * 2010-05-14 2011-12-01 Konica Minolta Holdings Inc Analysis element chip for surface plasmon resonance fluorescence analysis, surface plasmon resonance fluorescence analysis device for analyzing specimen by using the analysis element chip, and surface plasmon resonance fluorescence analysis method
JP2012112885A (en) * 2010-11-26 2012-06-14 Konica Minolta Holdings Inc Prism part of analysis chip, analysis chip including prism part, and method for manufacturing prism part of analysis chip
JP2013076666A (en) * 2011-09-30 2013-04-25 Konica Minolta Holdings Inc Method for quantifying prostate specific antigen using surface plasmon-field enhanced fluorescence spectroscopy
WO2014076926A1 (en) * 2012-11-15 2014-05-22 コニカミノルタ株式会社 Detection device
WO2015194513A1 (en) * 2014-06-18 2015-12-23 コニカミノルタ株式会社 Measurement chip, measurement method, and measurement device
JP2017534844A (en) * 2014-09-10 2017-11-24 コニカ ミノルタ ラボラトリー ユー.エス.エー.,インコーポレイテッド SPFS biosensor based on structural change of nucleic acid ligand

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011242161A (en) * 2010-05-14 2011-12-01 Konica Minolta Holdings Inc Analysis element chip for surface plasmon resonance fluorescence analysis, surface plasmon resonance fluorescence analysis device for analyzing specimen by using the analysis element chip, and surface plasmon resonance fluorescence analysis method
JP2012112885A (en) * 2010-11-26 2012-06-14 Konica Minolta Holdings Inc Prism part of analysis chip, analysis chip including prism part, and method for manufacturing prism part of analysis chip
JP2013076666A (en) * 2011-09-30 2013-04-25 Konica Minolta Holdings Inc Method for quantifying prostate specific antigen using surface plasmon-field enhanced fluorescence spectroscopy
WO2014076926A1 (en) * 2012-11-15 2014-05-22 コニカミノルタ株式会社 Detection device
JPWO2014076926A1 (en) * 2012-11-15 2017-01-05 コニカミノルタ株式会社 Detection device
WO2015194513A1 (en) * 2014-06-18 2015-12-23 コニカミノルタ株式会社 Measurement chip, measurement method, and measurement device
JPWO2015194513A1 (en) * 2014-06-18 2017-04-20 コニカミノルタ株式会社 Measuring chip, measuring method and measuring device
JP2017534844A (en) * 2014-09-10 2017-11-24 コニカ ミノルタ ラボラトリー ユー.エス.エー.,インコーポレイテッド SPFS biosensor based on structural change of nucleic acid ligand
US10180425B2 (en) 2014-09-10 2019-01-15 Konica Minolta Laboratory U.S.A., Inc. SPFS biosensor based on nucleic acid ligand structural change

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7738107B2 (en) Surface plasmon enhanced fluorescence sensor and fluorescence detecting method
JP7008334B2 (en) Optical detection method and optical detection device
JP4370383B2 (en) Biomolecular interaction detection apparatus and detection method using plasmon resonance fluorescence
US7691648B2 (en) Target substance detecting element, target substance detection apparatus and target substance detection method
JP5652393B2 (en) Plasmon excitation sensor and assay method used for measurement method by SPFS-LPFS system
US8106368B2 (en) Fluorescence detecting method
JP5143668B2 (en) Detection method, detection sample cell and detection kit
AU2010206657A1 (en) Apparatus and methods for detecting inflammation using quantum dots
US10690596B2 (en) Surface plasmon-enhanced fluorescence measurement device and surface plasmon-enhanced fluorescence measurement method
KR20090064917A (en) Fluorescence microscope using surface plasmon resonance
JP2010091553A (en) Method for detecting biomolecule
JP2009250960A (en) Detection method of biomolecule, biomolecule trapping substance, and biomolecule detection device
JP2014535060A (en) Cluster detection device
JP2010145272A (en) Assay method using plasmon exciting sensor
US8228602B2 (en) Super critical angle fluorescence scanning system
Zhou et al. Development of localized surface plasmon resonance-based point-of-care system
JP2009080011A (en) Fluorescence detection method
Zhang et al. Smartphone surface plasmon resonance imaging for the simultaneous and sensitive detection of acute kidney injury biomarkers with noninvasive urinalysis
US20120322166A1 (en) Fluorescence detecting apparatus, sample cell for detecting fluorescence, and fluorescence detecting method
JP5516198B2 (en) Plasmon excitation sensor chip, plasmon excitation sensor using the same, and analyte detection method
JP5891990B2 (en) Optical specimen detector
WO2014007134A1 (en) Sensor chip
JP5459143B2 (en) Method for correcting fluorescence signal measured by SPFS (surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy), assay method using the same, structure used in these methods, and surface plasmon resonance sensor
WO2014017433A1 (en) Optical specimen detection device
JP2022061692A (en) Nanoparticle body