JP2010271216A - Sensor and sensor chip - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサ及び当該センサを備えるセンサチップに関する。 The present invention relates to a sensor and a sensor chip including the sensor.
従来、特定の物質を検出するためのセンサとして、当該検出に伴い色変化を生じるセンサが知られている。 Conventionally, as a sensor for detecting a specific substance, a sensor that causes a color change with the detection is known.
具体的には、例えば、検出対象物質と検出試薬との反応生成物質による発色を光により検出することにより、大気中に含まれる微量の物質を検出可能なガス検出装置であって、
透明な素材で出来た基材とその基材表面に設けた多孔質薄膜とその多孔質薄膜中の細孔内に保持されるガス検出試薬とから構成され検出対象ガスとガス検出試薬との反応により光学特性が変化する光導波路として機能する検出素子、検出素子の一方の端部から入射し検出素子内を伝播される光のための光源、検出素子の他方の端部から放出される光を受ける光検出器、光検出器からの信号を処理する信号処理装置、信号処理装置の出力を表示する表示装置からなるガス検出装置(例えば、特許文献1参照)が知られている。
Specifically, for example, a gas detection device capable of detecting a trace amount of substance contained in the atmosphere by detecting color development by a reaction product of a detection target substance and a detection reagent with light,
A reaction between a detection target gas and a gas detection reagent comprising a base material made of a transparent material, a porous thin film provided on the surface of the base material, and a gas detection reagent held in the pores of the porous thin film Detecting element that functions as an optical waveguide whose optical characteristics change due to, a light source for light that is incident from one end of the detecting element and propagated through the detecting element, and light emitted from the other end of the detecting element 2. Description of the Related Art A gas detection device (for example, see Patent Document 1) including a photodetector, a signal processing device that processes a signal from the photodetector, and a display device that displays an output of the signal processing device is known.
また、例えば、メソポーラス構造を有する金属酸化物からなる糖センサであって、当該金属酸化物と糖類の反応生成物に基づく可視光領域における光吸収を指標として糖類の濃度を測定することができる糖センサ(例えば、特許文献2参照)も知られている。 In addition, for example, a sugar sensor composed of a metal oxide having a mesoporous structure, and the sugar concentration can be measured by using light absorption in the visible light region based on a reaction product of the metal oxide and the sugar as an index. Sensors (see, for example, Patent Document 2) are also known.
また、例えば、水溶液試料に含まれる被検物質を検出する化学センサ材であって、規則的細孔構造を持つシリカと色素分子とを複合化して色素をシリカ細孔内に担持させた化学センサ材(例えば、特許文献3参照)も知られている。 Further, for example, a chemical sensor material for detecting a test substance contained in an aqueous solution sample, in which silica having a regular pore structure and a dye molecule are combined and the dye is supported in the silica pores Materials (see, for example, Patent Document 3) are also known.
しかしながら、特許文献1記載のセンサ(ガス検出装置)は、発色を光により検出するものであるため、光源、信号処理装置、表示装置が必須であり、取り扱い難いという問題がある。
また、特許文献2記載のセンサ(糖センサ)や特許文献3記載のセンサ(化学センサ材)は、色変化を目視により判定可能であるが、メソポーラス構造を有する金属酸化物や規則的細孔構造を持つシリカは脆く、取り扱い難いという問題がある。
また、これらのセンサは、十分な感度を得るために前処理や後処理が必要であるなど取り扱いが面倒である。
However, since the sensor (gas detection device) described in
Moreover, although the sensor (sugar sensor) described in Patent Document 2 and the sensor (chemical sensor material) described in Patent Document 3 can visually determine a color change, a metal oxide having a mesoporous structure or a regular pore structure. There is a problem that silica having fragile is fragile and difficult to handle.
In addition, these sensors are troublesome to handle because they require pre-processing and post-processing in order to obtain sufficient sensitivity.
本発明の課題は、取り扱い易いセンサ及び当該センサを備えるセンサチップを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a sensor that is easy to handle and a sensor chip including the sensor.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
検出対象物質を検出するセンサにおいて、
前記検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、
前記検出対象物質と前記反応物質との反応に基づいて色変化を生じる色素と、
前記反応物質と前記色素とを保持するゲル体と、
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
In a sensor for detecting a detection target substance,
A reactive substance that selectively reacts with the substance to be detected;
A dye that causes a color change based on a reaction between the detection target substance and the reactive substance;
A gel body holding the reactant and the dye;
It is characterized by providing.
請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載のセンサにおいて、
複数の細孔を有する反応物質固定化用担体を備え、
前記反応物質は、生体物質であり、前記反応物質固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、前記ゲル体に保持されており、
前記反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記反応物質のサイズの0.5〜2.0倍であることを特徴とする。
The invention described in claim 2
The sensor according to
Comprising a carrier for immobilizing a reactant having a plurality of pores,
The reactive substance is a biological substance, and is retained in the gel body in a state of being immobilized in pores of the reactive substance immobilization support,
The pore size of the reactant immobilization support is 0.5 to 2.0 times the size of the reactant.
請求項3に記載の発明は、
請求項1又は2に記載のセンサにおいて、
複数の細孔を有する色素固定化用担体を備え、
前記色素は、前記色素固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、前記ゲル体に保持されており、
前記色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記色素のサイズの0.5〜2.0倍であることを特徴とする。
The invention according to claim 3
The sensor according to
A carrier for fixing a dye having a plurality of pores;
The dye is held in the gel body in a state of being fixed in the pores of the dye fixing carrier,
The pore size of the carrier for immobilizing a dye is 0.5 to 2.0 times the size of the dye.
請求項4に記載の発明は、
検出対象物質を検出するセンサにおいて、
複数の細孔を有する反応物質固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、を備える反応物質複合体と、
複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に基づいて色変化を生じる色素と、を備える色素複合体と、
前記反応物質複合体と前記色素複合体とを保持するゲル体と、
を備えるとともに、略球状に形成されており、
前記反応物質は、生体物質であり、
前記ゲル体は、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に必要な水分子を含有しており、
前記反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記反応物質のサイズの0.5〜2.0倍であり、
前記色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記色素のサイズの0.5〜2.0倍であることを特徴とする。
The invention according to claim 4
In a sensor for detecting a detection target substance,
A reactant complex comprising: a support for immobilizing a reactant having a plurality of pores; and a reactant that is immobilized inside the pore and selectively reacts with the detection target substance;
A dye complex comprising: a dye-immobilizing carrier having a plurality of pores; and a dye that is immobilized inside the pores and causes a color change based on a reaction between the detection target substance and the reactant. ,
A gel body holding the reactant complex and the dye complex;
And is formed in a substantially spherical shape,
The reactive substance is a biological substance,
The gel body contains water molecules necessary for the reaction between the detection target substance and the reactive substance,
The pore size of the carrier for immobilizing the reactant is 0.5 to 2.0 times the size of the reactant,
The pore size of the carrier for immobilizing a dye is 0.5 to 2.0 times the size of the dye.
請求項5に記載の発明は、
センサチップにおいて、
所定の基板と、
前記基板上に配置された請求項1〜4の何れか一項に記載のセンサと、
を備えることを特徴とする。
The invention described in claim 5
In the sensor chip,
A predetermined substrate;
The sensor according to any one of
It is characterized by providing.
本発明によれば、センサは、検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、検出対象物質と反応物質との反応に基づいて色変化を生じる色素と、反応物質と色素とを保持するゲル体と、を備えて構成されている。
すなわち、センサは、検出対象物質の検出をセンサの色変化によって判定可能であるとともに、脆性が低く壊れ難いゲル体により形成されているため、取り扱い易い。
According to the present invention, a sensor includes a reactive substance that selectively reacts with a detection target substance, a dye that changes color based on a reaction between the detection target substance and the reactive substance, and a gel that holds the reactive substance and the dye. And a body.
That is, the sensor is easy to handle because it can detect the detection target substance by the color change of the sensor and is formed of a gel body that is low in brittleness and hard to break.
以下、図を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の範囲は、図示例に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The scope of the invention is not limited to the illustrated example.
<センサ>
本実施形態のセンサ10は、検出対象物質の検出に伴い色変化を生じるセンサである。
したがって、ユーザは、例えば、センサ10を試料(気体試料や液体試料)と接触させ、目視により(或いは、分光光度計等の装置を用いて)そのセンサ10の色変化を観察することによって、検出対象物質が試料中に含有されているか否か判定できるようになっている。
<Sensor>
The
Therefore, for example, the user detects the
具体的には、センサ10は、例えば、図1に示すように、略球状に形成されており、複数の反応物質複合体11と、複数の色素複合体12と、反応物質複合体11…と色素複合体12…とを保持するゲル体13と、を備えて構成される。
ここで、センサ10のサイズは、センサ10の色変化を視認可能なサイズであれば任意であるが、センサ10を試料中に投入しやすい等の観点から、指やピンセットなどで摘むことができるサイズが好ましい。
Specifically, for example, as shown in FIG. 1, the
Here, the size of the
反応物質複合体11は、複数の細孔を有する反応物質固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、検出対象物質と選択的に反応する酵素と、を備えて構成され、粉状又は粒状を成している。
The
反応物質固定化用担体は、複数の細孔を有する多孔体であり、その細孔のサイズは、固定された酵素の立体構造の変化を防止可能な程度に設定されている。
具体的には、反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、例えば、固定される酵素(酵素分子又は活性部位を含む酵素の断片)のサイズの0.5〜2.0倍程度であることが好ましく、固定される酵素のサイズの0.7〜1.4倍程度であることがより好ましく、固定される酵素のサイズとほぼ同一であることが最も好ましい。すなわち、反応物質固定化用担体が有する細孔の直径(中心細孔直径)は、固定される酵素の直径の0.5〜2.0倍程度であることが好ましく、固定される酵素の直径の0.7〜1.4倍程度であることがより好ましく、固定される酵素の直径とほぼ同一であることが最も好ましい。
なお、具体的な中心細孔直径の値は、酵素の直径との関係で決定されるので一律には規定できないが、例えば、酵素がホルムアルデヒド脱水素酵素である場合、ホルムアルデヒド脱水素酵素の直径は約8nmであるため、4nm〜16nm程度が好ましい。
ここで、酵素が多量体を形成する場合には、固定される酵素のサイズ(直径)は、多量体のサイズ(直径)とすることができる。ここで、多量体とは、2以上の酵素(タンパク質)が、直接に、或いは、水などの低分子を介して結合してなる化合物をいい、結合には、共有結合、イオン結合、水素結合、配位結合が含まれる。しかし、これらの結合の種類は、特に制限されない。
The support for immobilizing a reactant is a porous body having a plurality of pores, and the size of the pores is set to such an extent that a change in the three-dimensional structure of the immobilized enzyme can be prevented.
Specifically, the pore size of the reactant immobilization carrier is, for example, about 0.5 to 2.0 times the size of the enzyme to be immobilized (enzyme molecule or enzyme fragment containing an active site). Preferably, the size is about 0.7 to 1.4 times the size of the enzyme to be immobilized, and most preferably the size of the enzyme to be immobilized is almost the same. That is, the diameter of the pore (center pore diameter) of the carrier for immobilizing the reactant is preferably about 0.5 to 2.0 times the diameter of the enzyme to be immobilized. Is more preferably about 0.7 to 1.4 times, and most preferably about the same as the diameter of the enzyme to be immobilized.
In addition, since the specific value of the central pore diameter is determined in relation to the diameter of the enzyme and cannot be uniformly defined, for example, when the enzyme is formaldehyde dehydrogenase, the diameter of formaldehyde dehydrogenase is Since it is about 8 nm, about 4 nm to 16 nm is preferable.
Here, when the enzyme forms a multimer, the size (diameter) of the enzyme to be immobilized can be the size (diameter) of the multimer. Here, the multimer means a compound in which two or more enzymes (proteins) are bonded directly or through a small molecule such as water, and the bond includes a covalent bond, an ionic bond, and a hydrogen bond. A coordination bond is included. However, the type of these bonds is not particularly limited.
色素複合体12は、複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、検出対象物質と酵素との反応に基づいて色変化を生じる色素と、を備えて構成され、粉状又は粒状を成している。
The
色素固定化用担体は、複数の細孔を有する多孔体であり、その細孔のサイズは、固定された色素に対する酸化剤等の影響を抑制可能な程度に設定されている。
具体的には、色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、例えば、固定される色素(色素分子)のサイズの0.5〜2.0倍程度であることが好ましく、固定される色素のサイズの0.7〜1.4倍程度であることがより好ましく、固定される色素のサイズとほぼ同一であることが最も好ましい。すなわち、色素固定化用担体が有する細孔の直径(中心細孔直径)は、固定される色素の直径の0.5〜2.0倍程度であることが好ましく、固定される色素の直径の0.7〜1.4倍程度であることがより好ましく、固定される色素の直径とほぼ同一であることが最も好ましい。
なお、具体的な中心細孔直径の値は、色素の直径との関係で決定されるので一律には規定できないが、例えば、色素がINT(2-(4-Iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-phenyl-2H- tetrazolium chloride)である場合、INTの直径は約1.4nmであるため、0.7nm〜2.8nm程度が好ましい。
The carrier for dye immobilization is a porous body having a plurality of pores, and the size of the pores is set to such an extent that the influence of an oxidizing agent or the like on the immobilized dye can be suppressed.
Specifically, the size of the pores of the dye-immobilizing carrier is preferably, for example, about 0.5 to 2.0 times the size of the dye (dye molecule) to be immobilized. More preferably, it is about 0.7 to 1.4 times the size of the dye, and most preferably the size is substantially the same as the size of the dye to be fixed. That is, the pore diameter (center pore diameter) of the dye-immobilizing carrier is preferably about 0.5 to 2.0 times the diameter of the dye to be immobilized, It is more preferably about 0.7 to 1.4 times, and most preferably almost the same as the diameter of the dye to be fixed.
The specific value of the central pore diameter is determined by the relationship with the diameter of the dye and cannot be uniformly defined. For example, the dye is INT (2- (4-Iodophenyl) -3- (4- In the case of nitrophenyl) -5-phenyl-2H-tetrazolium chloride), since the diameter of INT is about 1.4 nm, about 0.7 nm to 2.8 nm is preferable.
反応物質固定化用担体及び色素固定化用担体としては、例えば、粉状又は粒状のシリカ系メソ多孔体を好ましく用いることができる。
シリカ系メソ多孔体は、例えば、ケイ酸やアルミナなどの各種金属酸化物、ケイ酸と他種の金属との複合酸化物等によって構成することができる。
例えば、ケイ酸により構成されるシリカ系メソ多孔体の作製においては、例えば、カネマイトのような層状シリケート、アルコキシシラン、シリカゲル、水ガラス、ケイ酸ソーダ等を好ましく用いることができる。
As the reactant immobilization carrier and the dye immobilization carrier, for example, a powdery or granular silica-based mesoporous material can be preferably used.
The silica-based mesoporous material can be composed of, for example, various metal oxides such as silicic acid and alumina, composite oxides of silicic acid and other types of metals, and the like.
For example, in the production of a silica-based mesoporous material composed of silicic acid, for example, layered silicate such as kanemite, alkoxysilane, silica gel, water glass, sodium silicate, etc. can be preferably used.
具体的には、シリカ系メソ多孔体は、例えば、無機材料を界面活性剤と混合反応させて、界面活性剤のミセルの周りに無機の骨格が形成された界面活性剤/無機複合体を形成させた後、例えば、400℃〜600℃で焼成したり有機溶剤で抽出したりする等して界面活性剤を除去することにより作製される。これにより、シリカ系メソ多孔体は、無機骨格中に、界面活性剤のミセルと同じ形状のメソポア細孔を有するものとなる。 Specifically, the silica-based mesoporous material, for example, forms a surfactant / inorganic composite in which an inorganic material is mixed with a surfactant to form an inorganic skeleton around the micelles of the surfactant. Then, for example, the surface active agent is removed by baking at 400 ° C. to 600 ° C. or extraction with an organic solvent. Thereby, the silica-based mesoporous material has mesopore pores having the same shape as the micelle of the surfactant in the inorganic skeleton.
シリカ系メソ多孔体の作製において、ケイ酸等のケイ素含有化合物を出発材料とする場合には、例えば、カネマイトのような層状シリケートを形成して、この層間にミセルを挿入し、そして、ミセルが存在しない層間をシリケート分子でつなぎ、その後、ミセルを除去することによって細孔を形成することができる。
また、シリカ系メソ多孔体の作製において、水ガラス等のケイ素含有物質を出発材料とする場合には、例えば、ミセルの周囲にシリケート分子を集合させて重合させることによりシリカを形成し、その後、ミセルを除去することによって細孔を形成することができる。この場合、通常、ミセルの形状は柱状となり、その結果、シリカ系メソ多孔体に、柱状の細孔が形成されることになる。
In the production of a silica-based mesoporous material, when a silicon-containing compound such as silicic acid is used as a starting material, for example, a layered silicate such as kanemite is formed, and micelles are inserted between the layers. Pore can be formed by connecting non-existing layers with silicate molecules and then removing the micelles.
In the production of a silica-based mesoporous material, when a silicon-containing substance such as water glass is used as a starting material, for example, silica is formed by collecting and polymerizing silicate molecules around micelles, and then, The pores can be formed by removing the micelles. In this case, the shape of the micelle is usually a columnar shape, and as a result, columnar pores are formed in the silica-based mesoporous material.
シリカ系メソ多孔体は、作製段階で、界面活性剤のアルキル鎖の長さを変えてミセルの径を変化させることによって、細孔の内径を制御することができる。また、界面活性剤と併せて、トリメチルベンゼン、トリプロピルベンゼン等の比較的疎水性の分子を添加することによって、ミセルを膨潤させ、さらに大きな内径の細孔を形成することもできる。 In the silica-based mesoporous material, the inner diameter of the pores can be controlled by changing the micelle diameter by changing the length of the alkyl chain of the surfactant in the production stage. In addition, by adding relatively hydrophobic molecules such as trimethylbenzene and tripropylbenzene together with the surfactant, the micelles can be swollen to form pores with a larger inner diameter.
シリカ系メソ多孔体の細孔のサイズ(細孔の径)は、固定する酵素や色素のサイズ(酵素や色素の径)に応じて決定される。
すなわち、反応物質固定化用担体の場合、反応物質固定化用担体(シリカ系メソ多孔体)の細孔のサイズ(細孔の径)は、固定する酵素のサイズ(酵素の径)に応じて決定される。したがって、例えば、ミセルのサイズ(ミセルの径)が、酵素のサイズの0.5〜2.0倍となる界面活性剤を用いてシリカ系メソ多孔体を作製することによって、細孔のサイズが、固定する酵素のサイズの0.5〜2.0倍となるシリカ系メソ多孔体を得ることができる。
また、色素固定化用担体の場合、色素固定化用担体(シリカ系メソ多孔体)の細孔のサイズは、固定化する色素のサイズ(色素の径)に応じて決定される。したがって、例えば、ミセルのサイズが、色素のサイズの0.5〜2.0倍となる界面活性剤を用いてシリカ系メソ多孔体を作製することによって、細孔のサイズが、固定する色素のサイズの0.5〜2.0倍となるシリカ系メソ多孔体を得ることができる。
なお、シリカ系メソ多孔体における細孔の貫通方向は、任意であり、ランダムであっても良いし、一次元シリカナノチャンネルの集合体のように方向性が制御されたものであっても良い。
The pore size (pore diameter) of the silica-based mesoporous material is determined according to the size of the enzyme or pigment to be immobilized (diameter of the enzyme or pigment).
That is, in the case of the reactant immobilization carrier, the pore size (pore diameter) of the reactant immobilization carrier (silica-based mesoporous material) depends on the size of the enzyme to be immobilized (enzyme diameter). It is determined. Therefore, for example, by preparing a silica-based mesoporous material using a surfactant in which the micelle size (micelle diameter) is 0.5 to 2.0 times the enzyme size, the pore size is reduced. A silica-based mesoporous material that is 0.5 to 2.0 times the size of the enzyme to be immobilized can be obtained.
In the case of a dye-immobilizing carrier, the size of the pores of the dye-immobilizing carrier (silica-based mesoporous material) is determined according to the size of the dye to be immobilized (dye diameter). Therefore, for example, by preparing a silica-based mesoporous material using a surfactant whose micelle size is 0.5 to 2.0 times the size of the pigment, the size of the pores can be reduced. A silica-based mesoporous material that is 0.5 to 2.0 times the size can be obtained.
In addition, the penetration direction of the pores in the silica-based mesoporous material is arbitrary and may be random, or may be one in which the directionality is controlled like an aggregate of one-dimensional silica nanochannels.
シリカ系メソ多孔体の種類としては、細孔のサイズが均一であり、かつ、大きな空隙率を持つという特徴を有する、KSW、FSM、SBA、MCM、HOM等の公知の種類を採用することができる。
さらに、シリカ系メソ多孔体の種類としては、細孔のサイズが均一であり、かつ、細孔(チャンネル)の方向が一方向に向いているという特徴を有する、CTAB−M、P123−M、F127-M等の公知の種類を採用することができる。具体的には、CTAB−M、P123−M、F127-M等は、例えば、円筒形のアルミナ細孔内に界面活性剤を鋳型として作製され、アルミナ細孔の方向と同一のチャンネル方向を有するメソポーラスシリカナノチャンネル集合体(一次元シリカナノチャンネルの集合体)が充填された膜状のシリカ系メソ多孔体である。これらを乳鉢で細砕したものや、リン酸溶液等でアルミナ基板を溶解・除去して取り出したシリカチューブなどを利用することができる。
As the type of the silica-based mesoporous material, a known type such as KSW, FSM, SBA, MCM, HOM having the characteristics of uniform pore size and high porosity can be adopted. it can.
Furthermore, as a kind of the silica-based mesoporous material, CTAB-M, P123-M, which have the characteristics that the pore size is uniform and the direction of the pore (channel) is in one direction, Known types such as F127-M can be adopted. Specifically, CTAB-M, P123-M, F127-M, and the like are produced using, for example, a surfactant as a template in a cylindrical alumina pore, and have the same channel direction as the direction of the alumina pore. It is a membranous silica-based mesoporous material filled with mesoporous silica nanochannel aggregates (one-dimensional silica nanochannel aggregates). Those obtained by pulverizing them in a mortar or silica tubes taken out by dissolving and removing the alumina substrate with a phosphoric acid solution or the like can be used.
なお、反応物質固定化用担体及び色素固定化用担体は、シリカ系メソ多孔体に限ることはなく、複数の細孔を有する多孔体であれば任意であり、例えば、親水性テフロン(登録商標)膜、ナイロン膜やその他の材質(例えば、セルロース混合エステル、ポリビニリデンジフロライド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタートなど)からなる親水性膜、多孔質アルミナ等の多孔体、ナイロンメッシュ等のメッシュ体などであっても良い。また、反応物質固定化用担体及び色素固定化用担体は、多孔体に限ることはなく、多孔体と同等の機能を有するもの(比表面積が大きく、かつ、細孔(流路)を持つもの)であれば任意であり、例えば、カーボンナノチューブ等の繊維状集合体などであっても良い。 The reactant immobilization carrier and the dye immobilization carrier are not limited to a silica-based mesoporous material, and may be any porous material having a plurality of pores. For example, hydrophilic Teflon (registered trademark) ) Hydrophilic membranes made of membranes, nylon membranes and other materials (for example, cellulose mixed ester, polyvinylidene difluoride, polytetrafluoroethylene, polycarbonate, polypropylene, polyethylene terephthalate, etc.), porous bodies such as porous alumina, A mesh body such as nylon mesh may be used. In addition, the reactant immobilization carrier and the dye immobilization carrier are not limited to porous bodies, but have the same functions as porous bodies (those having a large specific surface area and pores (flow channels)). For example, a fibrous aggregate such as a carbon nanotube may be used.
酵素は、検出対象物質と選択的に反応する酵素であれば任意であり、検出対象物質の種類によって適宜選択可能である。
具体的には、酵素は、例えば、酸化還元酵素、加水分解酵素、転移酵素、異性化酵素等の酵素(酵素タンパク質)であるが、これらに限定されるものではない。
また、酵素は、例えば、生来の酵素分子であっても良いし、活性部位を含む酵素の断片であっても良い。当該酵素分子又は当該活性部位を含む酵素の断片は、例えば、動植物や微生物から抽出したものであっても良いし、所望によりそれを切断したものであっても良いし、遺伝子工学的に又は化学的に合成したものであっても良い。
The enzyme may be any enzyme as long as it selectively reacts with the detection target substance, and can be appropriately selected depending on the type of the detection target substance.
Specifically, the enzyme is, for example, an enzyme (enzyme protein) such as oxidoreductase, hydrolase, transferase, isomerase, but is not limited thereto.
The enzyme may be, for example, a natural enzyme molecule or an enzyme fragment containing an active site. The enzyme molecule or the fragment of the enzyme containing the active site may be, for example, extracted from animals or plants or microorganisms, or may be cleaved if desired, or may be genetic engineering or chemical. It may be a synthetically synthesized one.
反応物質固定化用担体に固定する酵素(すなわち、反応物質複合体11を構成する酵素)は、1種類の酵素であっても良いし、2種類以上の酵素であっても良い。
また、反応物質固定化用担体に固定する酵素が2種類以上である場合、酵素は、例えば、同種の検出対象物質(基質)に作用する2種類以上の酵素であっても良いし、異種の検出対象物質に作用する2種類以上の酵素であっても良いし、同種及び/又は異種の検出対象物質に作用する2種類以上の酵素であっても良い。
また、反応物質固定化用担体に固定する酵素が2種類以上である場合、その2種類以上の酵素は、反応物質固定化用担体が有する別々の細孔の内部に固定されていても良いし、同一の細孔の内部に固定されていても良い。
The enzyme immobilized on the reactant immobilization carrier (that is, the enzyme constituting the reactant complex 11) may be one type of enzyme or two or more types of enzyme.
When two or more types of enzymes are immobilized on the reactant immobilization carrier, the enzymes may be, for example, two or more types of enzymes that act on the same type of detection target substance (substrate), or different types of enzymes. Two or more types of enzymes acting on the detection target substance may be used, or two or more types of enzymes acting on the same type and / or different types of detection target substances may be used.
When two or more kinds of enzymes are immobilized on the reactant immobilization carrier, the two or more enzymes may be immobilized in separate pores of the reactant immobilization carrier. , They may be fixed inside the same pore.
酵素を反応物質固定化用担体に固定する方法としては、例えば、反応物質固定化用担体に酵素を含む溶液を滴下するディップ法、酵素を含む溶液に反応物質固定化用担体を漬侵する漬侵法、電場などの外場を利用して酵素を反応物質固定化用担体に導入する方法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これにより、高次構造と活性を保持したまま、酵素を反応物質固定化用担体に固定化することができる。
さらに、必要に応じて、公知の酵素固定化法(例えば、導電性高分子、グルタルアルデヒド、光架橋性樹脂等を用いる固定化法等)と併用することもできる。
Examples of a method for immobilizing an enzyme on a reactant immobilization carrier include a dipping method in which a solution containing the enzyme is dropped onto the reactant immobilization carrier, and a dipping method in which the reactant immobilization carrier is immersed in the enzyme-containing solution. Examples thereof include a method of introducing an enzyme into a carrier for immobilizing a reactant using an invasive method or an external field such as an electric field, but is not particularly limited. As a result, the enzyme can be immobilized on the reactant immobilization carrier while maintaining the higher order structure and activity.
Furthermore, if necessary, it can be used in combination with a known enzyme immobilization method (for example, an immobilization method using a conductive polymer, glutaraldehyde, a photocrosslinkable resin or the like).
ここで、特に酵素として補酵素依存型酵素を用いる場合、ゲル体13は、反応物質複合体11…及び色素複合体12…に加えて、補酵素を保持していることが好ましい。これにより、酵素反応を効率よく行わせることができる。
Here, in particular, when a coenzyme-dependent enzyme is used as the enzyme, the
補酵素は、酵素(補酵素依存型酵素)の種類に応じて、適宜選択することができる。具体的には、補酵素としては、例えば、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD+)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADP+)、補酵素I、補酵素II、フラビンモノヌクレオチド(FMN)、フラビンアデニンジヌクレオチド(FAD)、リポ酸、アデノシン三リン酸(ATP)、チアミンピロリン酸(TPP)、ピリドキサルリン酸(PALP)、テトラヒドロ葉酸(THF,Coenzyme F)、UDPグルコース(UDPG)、補酵素A、補酵素Q、ビオチン、補酵素B12(コバラミン)、S−アデノシルメチオニン等の1種又は2種以上の組み合わせが挙げられる。 The coenzyme can be appropriately selected according to the type of enzyme (coenzyme-dependent enzyme). Specifically, examples of the coenzyme include nicotinamide adenine dinucleotide (NAD + ), nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP + ), coenzyme I, coenzyme II, flavin mononucleotide (FMN), and flavin. Adenine dinucleotide (FAD), lipoic acid, adenosine triphosphate (ATP), thiamine pyrophosphate (TPP), pyridoxal phosphate (PALP), tetrahydrofolate (THF, Coenzyme F), UDP glucose (UDPG), coenzyme A, Examples thereof include one or a combination of two or more of coenzyme Q, biotin, coenzyme B 12 (cobalamin), S-adenosylmethionine and the like.
また、特に補酵素としてNAD+やNADP+などを用いる場合、ゲル体13は、さらに還元型補酵素(NADHやNADPHなど)を酸化型補酵素(NAD+やNADP+など)に戻すための補酵素酸化酵素(例えば、ジアホラーゼ)を保持していることが好ましい。
なお、補酵素や補酵素酸化酵素は、所定の担体に担持された状態(すなわち、所定の担体が有する細孔の内部に固定化された状態)で、ゲル体13に保持されていても良い。ここで、所定の担体とは、反応物質固定化用担体や色素固定化用担体であっても良いし、その他の担体であっても良い。
In particular, when NAD + or NADP + or the like is used as a coenzyme, the
Note that the coenzyme or coenzyme oxidase may be held on the
具体的に、センサ10による検出原理について説明する。
酵素としてホルムアルデヒド脱水素酵素(FDH)、色素としてINTを用いて、ホルムアルデヒド(検出対象物質)を検出するセンサ10を構成する場合、FDHは補酵素依存型酵素であるため、ゲル体13に補酵素(NAD+)を保持させるとともに、補酵素酸化酵素(ジアホラーゼ)が担持された担体を保持させておくことが好ましい。
この場合、(1)HCHO+NAD++3H2O―(FDH)→HCOO−+NADH+2H3O+、(2)H++NADH+INT(薄黄色)―(ジアホラーゼ)→NAD++INTH2(暗赤色)という2段階の反応が起こる。具体的には、反応の第1段階で、ホルムアルデヒドがFDHの触媒によりギ酸に変化し、同時に、NAD+がNADH/H+になる。次いで、反応の第2段階で、ジアホラーゼによりNADH/H+からH/H+が黄色テトラゾリウム塩INT(2-(4-Iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-phenyl-2H-tetrazolium chloride)に移動して、赤色ホルマザンとなる。
なお、2酵素系を利用せず、ジアホラーゼの代わりに電子伝達体を使用して、酵素反応を高速化することも可能である。
Specifically, the detection principle by the
When forming
In this case, (1) HCHO + NAD + + 3H 2 O− (FDH) → HCOO − + NADH + 2H 3 O + , (2) H + + NADH + INT (light yellow) − (diaphorase) → NAD + + INTH 2 (dark red) A reaction takes place. Specifically, in the first stage of the reaction, formaldehyde is converted to formic acid by the FDH catalyst, and at the same time, NAD + becomes NADH / H + . Then, in the second step of the reaction, NADH / H + to H / H + is converted to yellow tetrazolium salt INT (2- (4-Iodophenyl) -3- (4-nitrophenyl) -5-phenyl-2H-tetrazolium chloride by diaphorase. ) To become red formazan.
It is also possible to speed up the enzymatic reaction by using an electron carrier instead of diaphorase without using a two-enzyme system.
色素は、検出対象物質と酵素との反応に基づいて、視認可能な色変化を生じる色素(蛍光色素も含む)であれば任意であり、検出対象物質の種類、反応物質複合体11を構成する酵素の種類によって適宜選択可能である。
ここで、「色の変化」とは、発色(着色)、脱色、色相の変化、明度の変化、彩度の変化、蛍光強度の変化等、或いは、これらの組み合わせであり、目視にて判定可能な変化であることが好ましい。
具体的には、色素としては、例えば、INT、MTT(3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5- diphenyl-2H-tetrazolium bromide)、NTB(3,3'-[3,3'-Dimethoxy-(1,1'-biphenyl)- 4,4'-diyl]-bis[2-(4-nitrophenyl)-5-phenyl-2H-tetrazolium chloride])、XTT(2,3- bis-(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxanilide)、WST−1(2-(4-Iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium,monosodium salt)、WST−3(2-(4-Iodophenyl)-3-(2,4-dinitrophenyl)-5-(2,4- disulfophenyl)-2H-tetrazolium,monosodium salt)、WST−8(2-(2-methoxy-4- nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium, monosodium salt)等のアゾ色素が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、水溶性のものであっても、水不溶性のものであっても良く、感度、安定性、検出方式の簡便さ等を考慮して、適宜、適切な色素を選択することができる。
The dye is arbitrary as long as it is a dye (including a fluorescent dye) that causes a visible color change based on the reaction between the detection target substance and the enzyme, and constitutes the type of the detection target substance and the
Here, “color change” means color development (coloring), decoloring, hue change, change in brightness, change in saturation, change in fluorescence intensity, etc., or a combination thereof, and can be judged visually. It is preferable that this is a change.
Specifically, examples of the dye include INT, MTT (3- (4,5-dimethyl-2-thiazolyl) -2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide), NTB (3,3 ′-[3 , 3'-Dimethoxy- (1,1'-biphenyl) -4,4'-diyl] -bis [2- (4-nitrophenyl) -5-phenyl-2H-tetrazolium chloride]), XTT (2,3- bis- (2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl) -2H-tetrazolium-5-carboxanilide), WST-1 (2- (4-Iodophenyl) -3- (4-nitrophenyl) -5- (2, 4-disulfophenyl) -2H-tetrazolium, monosodium salt), WST-3 (2- (4-Iodophenyl) -3- (2,4-dinitrophenyl) -5- (2,4-disulfophenyl) -2H-tetrazolium, monosodium salt), WST-8 (2- (2-methoxy-4-nitrophenyl) -3- (4-nitrophenyl) -5- (2,4-disulfophenyl) -2H-tetrazolium, monosodium salt) However, the present invention is not limited to these and may be water-soluble or water-insoluble, and is appropriately selected in consideration of sensitivity, stability, simplicity of detection method, and the like. Can choose the right pigment .
色素固定化用担体に固定する色素(すなわち、色素複合体12を構成する色素)は、1種類の色素であっても良いし、2種類以上の色素であっても良い。
また、色素固定化用担体に固定する色素が2種類以上である場合、色素は、例えば、同種の反応(検出対象物質と酵素との反応)に基づいて色変化を生じる2種類以上の色素であっても良いし、異種の反応に基づいて色変化を生じる2種類以上の色素であっても良いし、同種及び/又は異種の反応に基づいて色変化を生じる2種類以上の酵素であっても良い。
また、色素固定化用担体に固定する色素が2種類以上である場合、その2種類以上の色素は、色素固定化用担体が有する別々の細孔の内部に固定されていても良いし、同一の細孔の内部に固定されていても良い。
The dye to be fixed to the dye immobilization carrier (that is, the dye constituting the dye complex 12) may be one kind of dye or two or more kinds of dyes.
Further, when two or more kinds of dyes are immobilized on the dye immobilization carrier, the dye is, for example, two or more kinds of dyes that cause a color change based on the same kind of reaction (reaction between the detection target substance and the enzyme). It may be two or more types of dyes that cause a color change based on different reactions, or two or more types of enzymes that cause a color change based on the same and / or different reactions. Also good.
Further, when two or more kinds of dyes are fixed to the dye fixing carrier, the two or more kinds of dyes may be fixed inside separate pores of the dye fixing carrier, or the same. It may be fixed inside the pores.
色素を色素固定化用担体に固定する方法としては、例えば、色素固定化用担体に色素を含む溶液を滴下するディップ法、色素を含む溶液に色素固定化用担体を漬侵する漬侵法、電場などの外場を利用して色素を色素固定化用担体に導入する方法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。 Examples of the method for fixing the dye to the dye immobilization carrier include, for example, a dip method in which a solution containing the dye is dropped on the dye immobilization carrier, an immersion method in which the dye immobilization carrier is immersed in a solution containing the dye, A method of introducing a dye into a carrier for immobilizing a dye using an external field such as an electric field is exemplified, but it is not particularly limited.
ゲル体13は、複数の反応物質複合体11と複数の色素複合体12とをまとめて一体的に保持する役割を有している。これにより、反応物質複合体11や色素複合体12が飛び散ったり壊れたりしてしまうことがなく、また、指やピンセットなどで摘みやすい形状に形成できるため、センサ10が取り扱い易くなっている。
The
具体的には、センサ10と接触する試料中の検出対象物質は、ゲル体13内を移動して、反応物質複合体11に到達し、この反応物質複合体11を構成する酵素と反応する。そして、当該反応により生じた生成物は、ゲル体13内を移動して、色素複合体12に到達し、この色素複合体12を構成する色素と反応する。これにより、色素は色変化を生じることとなる。
したがって、ゲル体13は、検出対象物質や生成物が透過可能であり、かつ検出対象物質と酵素との反応に必要な水分子を含有するヒドロゲルであれば任意であり、具体的には、例えば、コラーゲン、フィブリン、アルブミン、カゼイン、セルロースファイバー、セルローストリアセタール、寒天、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カルシウム、カラギーナン、アガロース等の天然高分子、ポリアクリルアミド、ポリ−2−ヒドロキシエチルメタクリル酸、ポリビニルクロリド、γ−メチルポリグルタミン酸、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリジメチルアクリルアミド、ポリウレタン、光硬化樹脂(ポリビニルアルコール誘導体、ポリエチレングリコール誘導体、ポリプロピレングリコール誘導体、ポリブタジエン誘導体等)等の合成高分子、或いはこれらの複合体等のゲル体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Specifically, the detection target substance in the sample that comes into contact with the
Therefore, the
<センサの製造方法>
センサ10の製造方法は、以下の[1]〜[4]の工程を含む。
<Sensor manufacturing method>
The manufacturing method of the
[1]反応物質複合体作製工程
反応物質複合体作製工程は、酵素と、反応物質固定化用担体と、により反応物質複合体11…を作製する工程である。
具体的には、例えば、酵素を電解液(緩衝液)に溶解させて酵素溶液を作製する。次いで、この酵素溶液と、反応物質固定化用担体と、を接触させて、反応物質固定化用担体の細孔の内部に酵素を吸着固定することによって、反応物質複合体11…を作製する。
[1] Reactive substance complex preparation process The reactive substance complex preparation process is a process of preparing the
Specifically, for example, an enzyme solution is prepared by dissolving an enzyme in an electrolytic solution (buffer solution). Next, the enzyme solution and the reactant immobilization carrier are brought into contact with each other, and the enzyme is adsorbed and immobilized inside the pores of the reactant immobilization carrier, thereby producing the
[2]色素複合体作製工程
色素複合体作製工程は、色素と、色素固定化用担体と、により色素複合体12…を作製する工程である。
具体的には、例えば、色素を電解液(緩衝液)に溶解させて色素溶液を作製する。次いで、この色素溶液と、色素固定化用担体と、を接触させて、色素固定化用担体の細孔の内部に色素を吸着固定することによって、色素複合体12…を作製する。
[2] Dye complex preparation step The dye complex preparation step is a step of preparing the
Specifically, for example, a dye is dissolved in an electrolytic solution (buffer solution) to prepare a dye solution. Then, the dye solution is brought into contact with the dye-immobilizing carrier to adsorb and immobilize the dye inside the pores of the dye-immobilizing carrier, thereby producing the
[3]複合体含有ゾル作製工程
複合体含有ゾル作製工程は、反応物質複合体11…と、色素複合体12…と、を含有する複合体含有ゾルを作製する工程である。
具体的には、例えば、ゲル化剤を電解液(緩衝液)に溶解させて当該電解液をゾル化する。次いで、このゾル化した電解液中に、作製した反応物質複合体11…や色素複合体12…などを分散させることによって、複合体含有ゾルを作製する。
[3] Complex-containing sol production process The complex-containing sol production process is a process of producing a complex-containing sol containing the
Specifically, for example, a gelling agent is dissolved in an electrolytic solution (buffer solution) to form a sol. Next, the composite material-containing sol is prepared by dispersing the prepared
[4]センサ作製工程
センサ作製工程は、複合体含有ゾルからセンサ10を作製する工程である。
具体的には、例えば、作製した複合体含有ゾルを、マイクロピペット等を用いて所定の水溶液中に滴下し、略球状に形成することによって、ゲル状のセンサ10を作製する。
[4] Sensor fabrication process The sensor fabrication process is a process for fabricating the
Specifically, for example, the gel-
そして、例えば、作製したセンサ10を指やピンセットなどで摘んで試料中に投入したり、作製したセンサ10に気体試料を吹き付けたり、作製したセンサ10に液体試料を滴下したりして、センサ10を試料と接触させ、目視により(或いは、分光光度計等の装置を用いて)そのセンサ10の色変化を観察することによって、検出対象物質が試料中に含有されているか否か判定する。
なお、上記センサ10の製造方法は、一例であって、これに限定されるものではない。
Then, for example, the produced
In addition, the manufacturing method of the
<センサチップ>
本実施形態のセンサチップ100は、センサ10を備えるセンサチップである。
ここで、図2〜図5においては、センサ10のみ、断面図ではなく側面図となっている。
<Sensor chip>
The
Here, in FIGS. 2 to 5, only the
具体的には、センサチップ100は、例えば、図2に示すように、略円板形状の基板20と、基板20上に配置されたセンサ10と、を備えて構成される。
基板20の上面略中央には上方に向かって突出する収容部20aが設けられている。収容部20aは、逆円錐形の凹部を有し、この凹部内にセンサ10が収容されている。
Specifically, for example, as shown in FIG. 2, the
An
また、センサチップ100は、例えば、図3に示すように、略円板形状の基板30と、基板30上に配置されたセンサ10と、を備えて構成されても良い。
基板30の上面略中央には略円柱形の凹陥部30aが設けられており、この凹陥部30a内にセンサ10が収容されている。また、基板30には、センサ10よりも小さな径を有する貫通孔30bが、凹陥部30aの底面から基板30の下面に亘って設けられている。これにより、例えば、センサ10の上側から気体試料を吹き付けた際、当該気体試料が貫通孔30bから排気されるようになっている。
Further, the
A substantially
また、センサチップ100は、例えば、図4に示すように、略円板形状の基板40と、基板40上に配置されたセンサ10と、センサ10を覆う透過膜41と、透過膜41を固定するための固定部42と、を備えて構成されても良い。
基板40の上面略中央には略半球形の凹陥部40aが設けられており、この凹陥部40a内にセンサ10が収容されている。
透過膜41は、センサ10の乾燥を抑制するために備えられている。透過膜41は、少なくとも検出対象物質が透過する透過膜であれば任意であり、検出対象物質の種類によって適宜選択可能である。
固定部42は、センサ10よりも大きな径の開口を有する略円環形状の上面部と、当該上面部の縁部から全周に亘り下方に向かって突出する周面部と、を備えている。固定部42の周面部の内径は基板40の径と略同一又はそれ以上に設定されており、センサ10及び透過膜41が上面に載置された基板40に、上側から固定部42を被せると、固定部42の上面部と基板40とで透過膜41を挟むことができるようになっている。
For example, as shown in FIG. 4, the
A substantially hemispherical recessed
The
The fixed
また、センサチップ100は、例えば、図5に示すように、略円板形状の基板50と、基板50上に配置されたセンサ10と、センサ10を覆う透過膜41と、透過膜41を固定するための固定部52と、を備えて構成されても良い。
基板50の上面略中央には上方に向かって突出する略円環形状の収容部50aが設けられており、この収容部50aが有する開口内にセンサ10が収容されている。また、基板50の上面には、透過膜41を位置決めするための位置決め部50bが設けられている。位置決め部50bは、略円環形状の上面部と、当該上面部の縁部から全周に亘り下方に向かって突出して基板50の上面の縁部に連結された周面部と、を備えており、位置決め部50bの上面部と基板50との間に透過膜41の端部が挿入できるようになっている。
固定部52は、収容部50aの外径よりも大きな径の開口を有する略円環形状の上面部と、当該上面部の下面から下方に向かって突出する略円環形状の突出部と、を備えている。固定部52の突出部は、固定部52の上面部が有する開口よりも大きな内径を有し、かつ、位置決め部50bの上面部が有する開口よりも小さな外径を有しており、センサ10及び透過膜41が上面に載置された基板50に、上側から固定部52を被せると、固定部52の突出部と基板50とで透過膜41を挟み込み、透過膜41を押さえつけることができるようになっている。
For example, as shown in FIG. 5, the
A substantially
The fixing
そして、例えば、センサチップ100を試料中に置いたり、センサチップ100の中央部(センサ10、或いは、透過膜41におけるセンサ10を覆う部分)に気体試料を吹き付けたり、センサチップ100の中央部に液体試料を滴下したりして、センサ10を試料(或いは、試料中の物質のうちの透過膜41を透過可能な物質)と接触させ、目視により(或いは、分光光度計等の装置を用いて)そのセンサ10の色変化を観察することによって、検出対象物質が試料中に含有されているか否か判定する。
For example, the
なお、上記センサチップ100の構成は、一例であって、これらに限定されるものではない。
具体的には、例えば、センサチップ100は、センサ10を1個備えるものに限ることはなく、複数個備えるものであっても良い。
また、例えば、センサチップ100の基板20,30,40,50は、略円板形状のものに限ることはなく、略平板矩形状のもの等であっても良い。
Note that the configuration of the
Specifically, for example, the
Further, for example, the
<実施例>
以下に、具体的な実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<Example>
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples, but the present invention is not limited thereto.
<実施例1>
実施例1では、色素複合体12を評価した。
<Example 1>
In Example 1, the
具体的には、色素(INT(20mg))をpH7.4のリン酸緩衝液(5cc)に溶解させ、それを、色素固定化用担体(FSM1.5(100mg))が入ったファルコンチューブに添加し、一晩攪拌して、色素複合体12を作製した。
比較のために、色素(INT(20mg))をpH7.4のリン酸緩衝液(5cc)に溶解させ、一晩攪拌し、それを、色素固定化用担体(FSM1.5(100mg))が入ったファルコンチューブに添加して、比較用の複合体を作製した。
Specifically, the dye (INT (20 mg)) was dissolved in a phosphate buffer solution (5 cc) having a pH of 7.4, and the solution was put into a falcon tube containing a dye-immobilizing carrier (FSM1.5 (100 mg)). The mixture was added and stirred overnight to prepare
For comparison, the dye (INT (20 mg)) was dissolved in a pH 7.4 phosphate buffer (5 cc) and stirred overnight, and the dye immobilization support (FSM1.5 (100 mg)) A composite for comparison was prepared by adding to the contained falcon tube.
そして、作製した色素複合体12と、作製した比較用の複合体と、の色を目視にて観察した。
その結果、色素複合体12の色は淡黄色、比較用の複合体の色は赤色であることが分かった。すなわち、比較用の複合体においては、色素固定化用担体にINTを担持させる前(すなわち、一晩攪拌している間)に、有機色素であるINTが酸化してしまって赤色に変色したのに対し、色素複合体12においては、FSM(色素固定化用担体)にINTを担持させた状態で一晩攪拌したため、INTの酸化が抑えられ、変色(自然発色)しないことが分かった。
以上の結果から、色素(特に有機色素)は溶液に含まれる酸化剤等の影響によって当該溶液中で酸化されて徐々に変色するが、色素を色素固定化用担体に担持させると(すなわち、色素固定化用担体が有する細孔内に色素を固定化すると)、色素の変色を抑制でき、溶液中での色素の安定性が向上することが分かった。これは、色素が、色素固定化用担体の細孔の内部に、酸化剤等の影響を受け難い程度にしっかりと固定されているためであると考えられる。また、本実施例で使用した色素固定化用担体は還元剤であるFSMであるため、より一層、色素の酸化を抑えることができたと考えられる。
And the color of the produced pigment | dye complex 12 and the produced composite for a comparison was observed visually.
As a result, it was found that the color of the
From the above results, the dye (particularly the organic dye) is oxidized in the solution and gradually discolored due to the influence of the oxidizing agent contained in the solution. However, when the dye is supported on the dye immobilization carrier (that is, the dye) It was found that when the dye is immobilized in the pores of the immobilization carrier, discoloration of the dye can be suppressed and the stability of the dye in the solution is improved. This is presumably because the dye is firmly fixed in the pores of the dye-immobilizing carrier to such an extent that it is hardly affected by the oxidizing agent or the like. In addition, since the dye-immobilizing carrier used in this example is FSM which is a reducing agent, it is considered that the oxidation of the dye could be further suppressed.
<実施例2>
実施例2では、色素固定化用担体の細孔のサイズを評価した。
<Example 2>
In Example 2, the size of the pores of the carrier for immobilizing a dye was evaluated.
具体的には、色素(INT(20mg))をpH7.4のリン酸緩衝液(5cc)に溶解させ、それを、細孔径が1.5nmの色素固定化用担体(FSM1.5(100mg))が入ったファルコンチューブに添加し、一晩攪拌して、色素複合体12を作製した。
比較のために、色素(INT(20mg))をpH7.4のリン酸緩衝液(5cc)に溶解させ、それを、細孔径が4.0nmの色素固定化用担体(FSM4.0(100mg))が入ったファルコンチューブに添加し、一晩攪拌して、比較用の複合体を作製した。
Specifically, a dye (INT (20 mg)) was dissolved in a phosphate buffer solution (5 cc) having a pH of 7.4, and the dye was immobilized on a dye-immobilizing carrier (FSM 1.5 (100 mg) having a pore size of 1.5 nm. ) Was added to the falcon tube and stirred overnight to prepare a
For comparison, a dye (INT (20 mg)) was dissolved in a phosphate buffer (5 cc) having a pH of 7.4, and the dye was immobilized on a dye-immobilizing carrier (FSM 4.0 (100 mg) having a pore size of 4.0 nm. ) Was added to the falcon tube and stirred overnight to prepare a composite for comparison.
そして、作製した色素複合体12と、作製した比較用の複合体と、をpH7.4のリン酸緩衝液中で2か月間保存(保存温度:室温)し、色変化を目視にて観察した。
その結果、2か月後の色素複合体12の色は淡黄色、比較用の複合体の色は赤色であることが分かった。すなわち、比較用の複合体においては、FSMにINTを担持させても、保存している間にINTが酸化してしまって赤色に変色したのに対し、色素複合体12においては、FSM(色素固定化用担体)の細孔のサイズがINTのサイズ(直径:約1.4nm)の0.5〜2.0倍の範囲内にあり、INTを、酸化剤等の影響を受け難い程度にFSMの細孔の内部にしっかりと固定することができるため、INTの酸化が抑えられ、変色(自然発色)しないことが分かった。
The
As a result, it was found that the color of the
また、作製した色素複合体12と、作製した比較用の複合体と、をpH7.4のリン酸緩衝液中で60分間保存(保存温度:50℃)し、色変化を目視にて観察した。
その結果、時間が経過するにつれて、色素複合体12も比較用の複合体も徐々に変色していったが、変色の度合いは、比較用の複合体の方が大きかった。
Further, the
As a result, as time passed, the
以上の結果から、細孔のサイズが色素のサイズの0.5〜2.0倍の範囲内にある色素固定化用担体に色素を担持させると、色素の変色を抑制でき、溶液中での色素の安定性が向上することが分かった。 From the above results, when the dye is supported on a dye-immobilizing carrier having a pore size in the range of 0.5 to 2.0 times the size of the dye, discoloration of the dye can be suppressed, It has been found that the stability of the dye is improved.
<実施例3>
実施例3では、検出対象物質(ホルムアルデヒド)を含有するガスを用いて、センサ10を評価した。
<Example 3>
In Example 3, the
(センサの作製)
まず、センサ10を作製した。
具体的には、検出対象物質と選択的に反応する酵素(ホルムアルデヒド脱水素酵素(20mg))をpH7.4のリン酸緩衝液(3cc)に溶解させ、それを、細孔径が8.0nmの反応物質固定化用担体(FSM8.0(100mg))が入ったファルコンチューブに添加して、一晩攪拌した。
次いで、遠心分離を行い、上澄み液を捨てて、反応物質複合体11を取り出した。
次いで、取り出した反応物質複合体11にpH7.4のリン酸緩衝液を加えて1ccとした。以下、これを「反応物質複合体含有液」という。
(Production of sensor)
First, the
Specifically, an enzyme (formaldehyde dehydrogenase (20 mg)) that selectively reacts with the detection target substance is dissolved in a phosphate buffer solution (3 cc) having a pH of 7.4, and the pore size is 8.0 nm. The reaction substance immobilization support (FSM 8.0 (100 mg)) was added to the Falcon tube and stirred overnight.
Subsequently, centrifugation was performed, the supernatant was discarded, and the
Next, a phosphate buffer solution having a pH of 7.4 was added to the removed
また、補酵素酸化酵素(ジアホラーゼ(10mg)をpH7.4のリン酸緩衝液(3cc)に溶解させ、それを、所定の担体(FSM8.0(100mg))が入ったファルコンチューブに添加して、一晩攪拌した。
次いで、遠心分離を行い、上澄み液を捨てて、補酵素酸化酵素複合体を取り出した。
次いで、取り出した補酵素酸化酵素複合体にpH7.4のリン酸緩衝液を加えて1ccとした。以下、これを「補酵素酸化酵素複合体含有液」という。
Also, coenzyme oxidase (diaphorase (10 mg) was dissolved in phosphate buffer (3 cc) at pH 7.4 and added to a falcon tube containing a predetermined carrier (FSM 8.0 (100 mg)). , Stirred overnight.
Subsequently, centrifugation was performed, the supernatant was discarded, and the coenzyme oxidase complex was taken out.
Next, a phosphate buffer solution having a pH of 7.4 was added to the removed coenzyme oxidase complex to make 1 cc. Hereinafter, this is referred to as “coenzyme oxidase complex-containing liquid”.
また、色素(INT(20mg))をpH7.4のリン酸緩衝液(5cc)に溶解させ、それを、色素固定化用担体(FSM1.5(100mg))が入ったファルコンチューブに添加して、一晩攪拌した。
次いで、遠心分離を行い、上澄み液を捨てて、色素複合体12を取り出した。
In addition, the dye (INT (20 mg)) was dissolved in a phosphate buffer solution (5 cc) having a pH of 7.4 and added to a falcon tube containing a dye-immobilizing carrier (FSM1.5 (100 mg)). , Stirred overnight.
Subsequently, centrifugation was performed, the supernatant was discarded, and the
次に、反応物質複合体含有液(1cc)に、補酵素酸化酵素複合体含有液(1cc)を加え、補酵素酸化酵素複合体含有液が入っていた容器をpH7.4のリン酸緩衝液(1cc)で洗浄し、その洗浄液も加えた。さらに、色素複合体12を加え、当該色素複合体12が入っていた容器をpH7.4のリン酸緩衝液(1cc)で洗浄し、その洗浄液も加えて、全複合体含有液(4cc)を作製した。
Next, the coenzyme oxidase complex-containing solution (1 cc) is added to the reactant complex-containing solution (1 cc), and the container containing the coenzyme oxidase complex-containing solution is added to a phosphate buffer solution having a pH of 7.4. It was washed with (1 cc) and the washing solution was also added. Further, the
また、ゲル化剤(アルギン酸ナトリウム(75mg))をpH7.4のリン酸緩衝液(5cc)中に添加して、45℃で一晩攪拌し、アルギン酸ゲルを作製した。
次いで、アルギン酸ゲル(5cc)に、補酵素(NAD+(50mg))をpH7.4のリン酸緩衝液(1cc)に溶解したものを添加して、15分間攪拌した。
Further, a gelling agent (sodium alginate (75 mg)) was added to a phosphate buffer solution (5 cc) having a pH of 7.4 and stirred overnight at 45 ° C. to prepare an alginate gel.
Next, a solution obtained by dissolving coenzyme (NAD + (50 mg)) in a phosphate buffer solution (1 cc) of pH 7.4 was added to alginate gel (5 cc) and stirred for 15 minutes.
次に、補酵素を添加したアルギン酸ゲル(6cc)に、全複合体含有液(4cc)を加え、当該全複合体含有液が入っていた容器をpH7.4のリン酸緩衝液(1cc)で洗浄し、その洗浄液も加えて、5分間攪拌して各複合体を分散させることにより、複合体含有ゾル(11cc)を作製した。 Next, the total complex-containing solution (4 cc) is added to the alginic acid gel (6 cc) to which the coenzyme has been added, and the container containing the total complex-containing solution is added with a phosphate buffer solution (1 cc) of pH 7.4. After washing, the washing liquid was added, and the mixture was stirred for 5 minutes to disperse each complex, thereby preparing a complex-containing sol (11 cc).
次に、塩化カルシウム(1g)を蒸留水(100cc)に溶解させて作製した塩化カルシウム溶液中に、マイクロピペットを使用して、複合体含有ゾルを滴下し、略球状に形成されたゲル状のセンサ10を作製した。
Next, in a calcium chloride solution prepared by dissolving calcium chloride (1 g) in distilled water (100 cc), using a micropipette, the complex-containing sol was dropped to form a gel-like shape formed into a substantially spherical shape. A
(センサの評価1)
次に、作製したセンサ10を目視にて評価した。
具体的には、作製したセンサ10を、ホルムアルデヒド濃度が60ppbのホルムアルデヒドガスと接触させて、センサ10の色変化を目視にて観察した。
その結果、センサ10は、淡黄色から赤色へと色変化を呈し、ホルムアルデヒドガスと5分程度接触させただけで、十分な色変化を確認できることが分かった。
以上の結果から、センサ10は、迅速かつ高感度に検出対象物質を検出できることが分かった。
(Sensor evaluation 1)
Next, the produced
Specifically, the produced
As a result, it was found that the
From the above results, it was found that the
(センサの評価2)
次に、作製したセンサ10を、分光光度計を用いて評価した。
具体的には、作製したセンサ30を、ホルムアルデヒド濃度が1ppbのホルムアルデヒドガスと5分間接触させ、分光光度計を用いて波長500nmでの反射による吸光度を測定することにより、センサ30の色変化を観察した。また、ホルムアルデヒド濃度が6ppb、60ppb、100ppb、200ppb、300ppb、400ppb、600ppb、800ppb及び1200ppbのホルムアルデヒドガスそれぞれを使用して同様の測定を行った。そして、これらの測定結果に基づいて、ホルムアルデヒド濃度と吸光度(=Log(I0/I)、I0:入射光の強度,I:反射光の強度)との関係を示す検量線を作成した。その結果を図6に示す。
(Sensor evaluation 2)
Next, the produced
Specifically, the
比較のために、センサ10とは形状のみが異なるセンサについても、分光光度計を用いて評価した。
具体的には、上記と同様の方法で作製した複合体含有ゾルをシート状に形成し、比較用のセンサを作成した。そして、センサ10と同様の方法で、ホルムアルデヒド濃度と吸光度との関係を示す検量線を作成した。その結果を図6に示す。
For comparison, a sensor having only a shape different from that of the
Specifically, a composite-containing sol prepared by the same method as described above was formed into a sheet shape, and a sensor for comparison was prepared. A calibration curve showing the relationship between the formaldehyde concentration and the absorbance was prepared by the same method as the
図6に示すように、略球状に形成されたセンサ10(実施例)においては、1ppb〜800ppbの濃度範囲で高い線形性を有する検量線が得られることが分かった。
一方、シート状に形成された比較用のセンサ(比較例)においては、1ppb〜600ppbの濃度範囲で線形性を有する検量線は得られたが、略球状に形成されたセンサ10(実施例)よりも感度が低く、色判別もしにくい(傾きが小さいため)ことが分かった。
以上の結果から、三次元形状のセンサ10は、二次元形状の比較用のセンサよりも、迅速かつ高感度に検出対象物質を検出できることが分かった。これは、センサ10が、ガスを、平面拡散ではなく、球面拡散で集めることができるためであると考えられる。
As shown in FIG. 6, in the sensor 10 (Example) formed in a substantially spherical shape, it was found that a calibration curve having high linearity was obtained in a concentration range of 1 ppb to 800 ppb.
On the other hand, in the comparative sensor (comparative example) formed in a sheet shape, a calibration curve having linearity was obtained in the concentration range of 1 ppb to 600 ppb, but the sensor 10 (Example) formed in a substantially spherical shape. It was found that the sensitivity was lower than that and color discrimination was difficult (because the inclination was small).
From the above results, it was found that the three-
<実施例4>
実施例2では、検出対象物質(ホルムアルデヒド)を含有する溶液を用いて、センサ10を評価した。
<Example 4>
In Example 2, the
(センサの作製)
実施例3と同様の方法で、略球状のセンサ10を作製した。
(Production of sensor)
A substantially
(センサの評価1)
次に、作製したセンサ10を目視にて評価した。
具体的には、作製したセンサ10を、ホルムアルデヒド濃度が20ppbのホルムアルデヒド溶液(2cc)と接触させて、センサ10の色変化を目視にて観察した。
その結果、センサ10は、淡黄色から赤色へと色変化を呈し、ホルムアルデヒド溶液と2分程度接触させただけで、十分な色変化を確認できることが分かった。
以上の結果から、センサ10は、迅速かつ高感度に検出対象物質を検出できることが分かった。
(Sensor evaluation 1)
Next, the produced
Specifically, the produced
As a result, it was found that the
From the above results, it was found that the
(センサの評価2)
次に、作製したセンサ10を、分光光度計を用いて評価した。
具体的には、作製したセンサ10を、ホルムアルデヒド濃度が1ppbのホルムアルデヒド溶液(2cc)と5分間接触させて、センサ10の色変化を、分光光度計を用いて測定した。また、ホルムアルデヒド濃度が5ppb、10ppb、20ppb、40ppb、60ppb、80ppb、100ppb、500ppb及び1000ppbのホルムアルデヒド溶液(2cc)それぞれを使用して同様の測定を行った。そして、これらの測定結果に基づいて、ホルムアルデヒド濃度と吸光度との関係を示す検量線を作成した。その結果を図7に示す。
(Sensor evaluation 2)
Next, the produced
Specifically, the produced
図7に示すように、センサ10においては、1ppb〜500ppbの濃度範囲で高い線形性を有する検量線が得られることが分かった。
以上の結果から、センサ10は、迅速かつ高感度に検出対象物質を検出できることが分かった。
As shown in FIG. 7, in the
From the above results, it was found that the
以上説明した本発明のセンサ10及びセンサチップ100によれば、センサ10は、検出対象物質と選択的に反応する酵素と、検出対象物質と酵素との反応に基づいて色変化を生じる色素と、酵素と色素とを保持するゲル体13と、を備えている。
すなわち、センサ10は、検出対象物質の検出をセンサ10の色変化によって判定可能であるとともに、従来のセンサ(メソポーラス構造を有する金属酸化物からなるセンサや、色素をシリカ細孔内に担持させたセンサ)よりも脆性が低く壊れ難いゲル体13により形成されているため、取り扱い易い。したがって、センサ10は、一般家庭等でも気軽に使うことができ、好適である。
According to the
That is, the
また、以上説明した本発明のセンサ10及びセンサチップ100によれば、センサ10は、複数の細孔を有する反応物質固定化用担体を備え、酵素は、反応物質固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、ゲル体13に保持されている。すなわち、ゲル体13は、複数の細孔を有する反応物質固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、検出対象物質と選択的に反応する酵素と、を備える反応物質複合体11を保持している。そして、反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、酵素のサイズの0.5〜2.0倍に設定されている。
また、以上説明した本発明のセンサ10及びセンサチップ100によれば、センサ10は、複数の細孔を有する色素固定化用担体を備え、色素は、色素固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、ゲル体13に保持されている。すなわち、ゲル体13は、複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、検出対象物質と酵素との反応に基づいて色変化を生じる色素と、を備える色素複合体12を保持している。そして、色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、色素のサイズの0.5〜2.0倍に設定されている。
Further, according to the
Further, according to the
すなわち、反応物質固定化用担体の細孔の内部に、酵素をしっかりと固定することができるため、酵素の立体構造の変化を防止することができる。また、色素固定化用担体の細孔の内部に、色素をしっかりと固定することができるため、固定された色素は酸化剤等の影響を受け難い。したがって、優れた安定性を有し、かつ、長寿命のセンサ10を提供することができる。
さらに、酵素や色素は溶液中での経時変化が大きく、すぐに劣化してしまうため、溶液中で安定的に保存することは困難である。そのため、酵素や色素を使用した従来のセンサにおいては、例えば、乾燥状態のまま冷蔵庫等で保存して、使用時に高純度蒸留水等を滴下する必要があり、使い勝手が悪いという問題があった。これに対し、本発明のセンサ10においては、酵素は反応物質固定化用担体の細孔の内部に固定化されるとともに、色素は色素固定化用担体の細孔の内部に固定化されているため、ゲル体13(水を含むヒドロゲル)に保持された状態でも安定的に保存することができる。したがって、センサ10は、使用時に高純度蒸留水等を滴下する必要がなく、そのまま使用できるため、使い勝手が良い。
That is, since the enzyme can be firmly fixed inside the pores of the reactant-immobilizing support, a change in the three-dimensional structure of the enzyme can be prevented. In addition, since the dye can be firmly fixed inside the pores of the dye-immobilizing carrier, the fixed dye is hardly affected by an oxidizing agent or the like. Therefore, the
Furthermore, since the enzyme and the dye change with time in the solution and deteriorate quickly, it is difficult to stably store them in the solution. Therefore, in the conventional sensor using an enzyme or a dye, for example, it is necessary to store it in a refrigerator or the like in a dry state and drop high-purity distilled water or the like at the time of use. On the other hand, in the
また、以上説明した本発明のセンサ10及びセンサチップ100によれば、センサ10は、略球状に形成されている。
したがって、センサ10は、検出対象物質を、平面拡散ではなく、球面拡散で集めることができるため、迅速かつ高感度に検出対象物質を検出できる。
Further, according to the
Accordingly, the
また、以上説明した本発明のセンサ10及びセンサチップ100によれば、ゲル体13は、水分子を含有している。
すなわち、ゲル体13は水を含むヒドロゲルであるため、ゲル体13内で、検出対象物質と酵素との反応や、当該反応により生じる生成物と色素との反応などが効率よく行われることとなる。また、ゲル体13は、水を含むヒドロゲルであり、高い粘弾性を有するため、センサ10が取り扱い易いものとなる。
Further, according to the
That is, since the
また、以上説明した本発明のセンサチップ100によれば、基板20,30,40,50と、基板20,30,40,50上に配置(固定)されたセンサ10と、を備えている。
センサ10は、単独でも(すなわち、センサチップ100を構成しなくても)、検出対象物質を検出することはできるが、例えば、センサ10に気体試料を吹き付けて当該気体試料を検査する場合、センサ10に液体試料を滴下して当該液体試料を検査する場合、センサ10の色変化を分光光度計等の装置を用いて観察する場合等は、センサ10は略球状に形成されているため、センサ10を基板20,30,40,50上に固定したセンサチップ100を使用する方が使い勝手が良い。
Moreover, according to the
The
なお、本発明は、上記した実施の形態のものに限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist thereof.
センサ10の形状は、略球状に限ることはなく任意であるが、三次元形状であることが好ましい。
The shape of the
検出対象物質と選択的に反応する酵素と、補酵素酸化酵素と、を別々の担体に固定化するようにしたが、これに限ることはなく、同一の担体に固定化しても良い。この場合、当該担体としては、酵素のサイズの0.5〜2.0倍のサイズを有する細孔(第1細孔)と、補酵素酸化酵素のサイズの0.5〜2.0倍のサイズを有する細孔(第2細孔)と、の双方を有する担体が好ましい。
また、検出対象物質と選択的に反応する酵素と、当該反応に基づいて色変化を生じる色素と、を別々の担体に固定化するようにしたが、これに限ることはなく、同一の担体に固定化するようにしても良い。この場合、当該担体としては、酵素のサイズの0.5〜2.0倍のサイズを有する細孔(第1細孔)と、色素のサイズの0.5〜2.0倍のサイズを有する細孔(第3細孔)と、の両方を有する担体が好ましい。
The enzyme that selectively reacts with the detection target substance and the coenzyme oxidase are immobilized on separate carriers. However, the present invention is not limited to this, and the enzyme may be immobilized on the same carrier. In this case, as the carrier, pores (first pores) having a size 0.5 to 2.0 times the size of the enzyme and 0.5 to 2.0 times the size of the coenzyme oxidase A carrier having both size pores (second pores) is preferred.
In addition, the enzyme that selectively reacts with the detection target substance and the dye that causes a color change based on the reaction are immobilized on separate carriers, but the present invention is not limited to this. It may be fixed. In this case, the carrier has a pore (first pore) having a size 0.5 to 2.0 times the size of the enzyme and a size 0.5 to 2.0 times the size of the pigment. A carrier having both pores (third pores) is preferred.
酵素を、反応物質固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、ゲル体13に保持するようにしたが、これに限ることはなく、例えば、酵素は、反応物質固定化用担体に担持されずに、ゲル体13に直接保持されていても良い。
また、色素を、色素固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、ゲル体13に保持するようにしたが、これに限ることはなく、例えば、色素は、色素固定化用担体に担持されずに、ゲル体13に直接保持されていても良い。
すなわち、酵素及び色素の両方が、ゲル体13に直接保持されていても良いし、酵素及び色素の何れか一方が、ゲル体13に直接保持されて、何れか他方が、担体が有する細孔の内部に固定化された状態でゲル体13に保持されていても良い。
The enzyme is held in the
In addition, the dye is held in the
That is, both the enzyme and the dye may be directly held on the
実施例では、反応物質複合体11を構成する酵素としてホルムアルデヒド脱水素酵素を用いたが、酵素はホルムアルデヒド脱水素酵素に限ることはなく、検出対象物質(グルコース、アルコール、コレステロール、乳酸、尿酸、農薬、VOC(Volatile Organic Compounds)等)に応じて適宜任意に変更可能である。
In the examples, formaldehyde dehydrogenase was used as the enzyme constituting the
反応物質複合体11を構成する反応物質は、酵素に限ることはなく、検出対象物質と選択的に反応する物質であれば任意であり、検出対象物質に応じて適宜任意に変更可能である。具体的には、反応物質としては、例えば、生体由来の分子識別素子(タンパク質等の生体物質(生体触媒)など)、パラジウムや白金などの金属触媒、酸化ルテニウムや酸化マンガン、酸化鉄、酸化チタンなどの酸化触媒、その他の有機触媒又は無機触媒、各種ポリマー、ポリマーコンプレックス、ポリイオンコンプレックス等が挙げられる。
なお、反応物質複合体11を構成する反応物質の種類は、1種類であっても良いし、複数種類であっても良い。
The reactive substance constituting the
In addition, the kind of the reactive substance which comprises the reactive substance
作製したゲル状のセンサ10を、所定の油溶液(大豆油、サラダ油、パラフィンオイル、シリコンオイル等)中に浸漬したり、界面活性剤に浸した後に所定の油溶液中に浸漬したり、或いは、作製した複合体含有ゾルを、マイクロピペット等を用いて所定の油溶液中に滴下することによりゲル状のセンサ10を形成したりする等して、センサ10の表面(ゲル体13の表面)を油脂膜で覆うようにしても良い。これにより、ゲル体13内部の水分の蒸発を防ぐことができる。
ここで、ホルムアルデヒド等の検出対象物質は油脂膜を透過することができる。したがって、高い検出性能を維持したまま、ゲル体13内部の水分の蒸発を防ぐことができるため、安定性をより一層向上させることができ、かつ、更なる長寿命化を図ることができる。
The
Here, a substance to be detected such as formaldehyde can permeate the oil film. Therefore, since the evaporation of moisture inside the
10 センサ
11 反応物質複合体
12 色素複合体
13 ゲル体
20,30,40,50 基板
100 センサチップ
10
Claims (5)
前記検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、
前記検出対象物質と前記反応物質との反応に基づいて色変化を生じる色素と、
前記反応物質と前記色素とを保持するゲル体と、
を備えることを特徴とするセンサ。 In a sensor for detecting a detection target substance,
A reactive substance that selectively reacts with the substance to be detected;
A dye that causes a color change based on a reaction between the detection target substance and the reactive substance;
A gel body holding the reactant and the dye;
A sensor comprising:
複数の細孔を有する反応物質固定化用担体を備え、
前記反応物質は、生体物質であり、前記反応物質固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、前記ゲル体に保持されており、
前記反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記反応物質のサイズの0.5〜2.0倍であることを特徴とするセンサ。 The sensor according to claim 1, wherein
Comprising a carrier for immobilizing a reactant having a plurality of pores,
The reactive substance is a biological substance, and is retained in the gel body in a state of being immobilized in pores of the reactive substance immobilization support,
The sensor, wherein the reactant immobilization support has a pore size of 0.5 to 2.0 times the size of the reactant.
複数の細孔を有する色素固定化用担体を備え、
前記色素は、前記色素固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、前記ゲル体に保持されており、
前記色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記色素のサイズの0.5〜2.0倍であることを特徴とするセンサ。 The sensor according to claim 1 or 2,
A carrier for fixing a dye having a plurality of pores;
The dye is held in the gel body in a state of being fixed in the pores of the dye fixing carrier,
The pore size of the carrier for immobilizing a dye is 0.5 to 2.0 times the size of the dye, The sensor.
複数の細孔を有する反応物質固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、を備える反応物質複合体と、
複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に基づいて色変化を生じる色素と、を備える色素複合体と、
前記反応物質複合体と前記色素複合体とを保持するゲル体と、
を備えるとともに、略球状に形成されており、
前記反応物質は、生体物質であり、
前記ゲル体は、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に必要な水分子を含有しており、
前記反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記反応物質のサイズの0.5〜2.0倍であり、
前記色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記色素のサイズの0.5〜2.0倍であることを特徴とするセンサ。 In a sensor for detecting a detection target substance,
A reactant complex comprising: a support for immobilizing a reactant having a plurality of pores; and a reactant that is immobilized inside the pore and selectively reacts with the detection target substance;
A dye complex comprising: a dye-immobilizing carrier having a plurality of pores; and a dye that is immobilized inside the pores and causes a color change based on a reaction between the detection target substance and the reactant. ,
A gel body holding the reactant complex and the dye complex;
And is formed in a substantially spherical shape,
The reactive substance is a biological substance,
The gel body contains water molecules necessary for the reaction between the detection target substance and the reactant,
The pore size of the carrier for immobilizing the reactant is 0.5 to 2.0 times the size of the reactant,
The pore size of the carrier for immobilizing a dye is 0.5 to 2.0 times the size of the dye.
前記基板上に配置された請求項1〜4の何れか一項に記載のセンサと、
を備えることを特徴とするセンサチップ。 A predetermined substrate;
The sensor according to any one of claims 1 to 4 disposed on the substrate;
A sensor chip comprising:
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