JP2011002430A - Cortisol measurement method and cortisol sensor chip - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cortisol measurement method for simply and accurately measuring a cortisol concentration by using a compact apparatus, and a cortisol sensor chip used for the measurement method.SOLUTION: The cortisol sensor chip 10 is provided with a pair of comb electrodes 12, 13. A cortisol antibody is immobilized in the comb electrode 12. The cortisol measurement method for measuring the cortisol concentration in a sample solution uses the cortisol sensor chip 10, and has a process for dropping the sample solution containing the cortisol and a solution containing an enzyme-labeled antigen labeled by a peroxidase enzyme on the comb electrodes 12, 13, and a process for dropping a solution containing an oxidation-reduction material oxidized by the peroxidase enzyme, applying an oxidation potential of the oxidation-reduction material to the comb electrode 12, and measuring an oxidation current generated by oxidizing the oxidation-reduction material on a surface of the comb electrode 12. The the cortisol sensor chip 10 is used for the measurement method.

Description

本発明は、コルチゾール測定方法及びコルチゾールセンサチップに関する。   The present invention relates to a cortisol measurement method and a cortisol sensor chip.

生体の生理機能の分析及び診断のため、血中や唾液中に存在する必須ホルモンであるコルチゾールの濃度を測定する方法としては、高速液体クロマトグラフィー法(HPLC)、液体クロマトグラフィー/質量分析法(LC/MS)、酵素結合免疫吸着法(ELISA)、電気化学イムノアッセイ等の一般的な分析方法が適用できる。
なかでも、HPLC、LC/MS及びELISAは、高感度な分析が行えるために分析機関や医療機関等で広く使用されている。しかし、これらの方法は装置が大型であるうえ、複雑な測定手法を必要とするという問題がある。
For analyzing and diagnosing physiological functions in living organisms, high-performance liquid chromatography (HPLC), liquid chromatography / mass spectrometry (HPLC), and the concentration of cortisol, an essential hormone present in blood and saliva ( LC / MS), enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), electrochemical immunoassay, and other general analytical methods can be applied.
Among these, HPLC, LC / MS, and ELISA are widely used in analytical institutions and medical institutions because they can perform highly sensitive analysis. However, these methods have a problem that the apparatus is large and a complicated measurement method is required.

一方、電気化学イムノアッセイは、装置が小型で測定手法も簡便であるという特長を持つ。
電気化学イムノアッセイでは、測定対象物質に対する一次抗体、酵素を標識した抗体(以下、「二次抗体」という。)、酵素を標識した標準物質(以下、「酵素標識抗原」という。)、酵素の基質等を用いる。このとき、酵素の基質が酸化還元物質であるか、酵素反応の生成物が酸化還元物質であれば、その酸化還元反応を電気化学的に検出することにより、測定対象物質の濃度を測定できる。
On the other hand, the electrochemical immunoassay has a feature that the apparatus is small and the measurement technique is simple.
In an electrochemical immunoassay, a primary antibody against an analyte, an antibody labeled with an enzyme (hereinafter referred to as “secondary antibody”), a standard substance labeled with an enzyme (hereinafter referred to as “enzyme-labeled antigen”), an enzyme substrate. Etc. are used. At this time, if the enzyme substrate is a redox substance or the product of the enzyme reaction is a redox substance, the concentration of the measurement target substance can be measured by electrochemically detecting the redox reaction.

電気化学イムノアッセイの具体的な方法としては、ELISAによる生体成分測定法として知られている競合法、サンドイッチ法の利用が試みられている。
競合法は、電極に固定化した一次抗体に、測定対象物質と酵素標識抗原を添加して競合的に抗原抗体反応を行わせ、さらに酵素の基質である酸化還元物質を添加することで、酵素反応による生成物を電気化学的に検出する方法である。
非特許文献1においては、競合法とキャピラリー電気泳動イムノアッセイを利用したコルチゾールの測定方法が示されている。
As a specific method of electrochemical immunoassay, the use of a competitive method or a sandwich method known as a biological component measurement method by ELISA has been attempted.
In the competitive method, the target antibody and enzyme-labeled antigen are added to the primary antibody immobilized on the electrode to cause a competitive antigen-antibody reaction, and further, an oxidation-reduction substance that is a substrate for the enzyme is added to the enzyme. This is a method for electrochemically detecting the product of the reaction.
Non-Patent Document 1 discloses a method for measuring cortisol using a competitive method and a capillary electrophoresis immunoassay.

サンドイッチ法は、電極に固定化した一次抗体に測定対象物質を添加した後、二次抗体を添加して測定対象物質を2つの抗体でサンドイッチし、さらに酵素の基質を添加することで、酵素反応による生成物を電気化学的に検出する方法である。
非特許文献2においては、サンドイッチ法を利用した4−アミノフェノールの測定方法が示されている。
In the sandwich method, the target substance is added to the primary antibody immobilized on the electrode, then the secondary antibody is added, the target substance is sandwiched between the two antibodies, and the enzyme substrate is added to the enzyme reaction. This is a method for electrochemically detecting the product produced by the method.
Non-Patent Document 2 shows a method for measuring 4-aminophenol using a sandwich method.

M. Jia, Z. He, W. Jin, J. Chromatogr. A, 2002, 966, 187-194M. Jia, Z. He, W. Jin, J. Chromatogr. A, 2002, 966, 187-194 O. Niwa, Y. Xu, H. B. Halsall, W. R. Heineman, Anal Chem., 1993, 65, 1559-1563O. Niwa, Y. Xu, H. B. Halsall, W. R. Heineman, Anal Chem., 1993, 65, 1559-1563

電気化学イムノアッセイは、装置が小型で測定手法も簡便である一方、一般的にHPLC、LC/MS及びELISAによる分析に比べて感度が低い。そのため、非特許文献1のように競合法を利用しても、低濃度のコルチゾールの測定においては充分な感度を得ることが困難である。特に、血中や唾液中のコルチゾールの濃度は約5nMと低濃度であり、それらのコルチゾール濃度を測定するには非常に高い検出感度が求められる。   The electrochemical immunoassay is small in size and simple in measuring method, but generally has low sensitivity as compared with analysis by HPLC, LC / MS and ELISA. Therefore, even if the competition method is used as in Non-Patent Document 1, it is difficult to obtain sufficient sensitivity in the measurement of low concentration of cortisol. In particular, the concentration of cortisol in blood and saliva is as low as about 5 nM, and very high detection sensitivity is required to measure the concentration of cortisol.

また、本発明者等は、非特許文献2のようなサンドイッチ法をコルチゾールの測定に適用することを試みた。しかし、コルチゾールに対する検出電流の変化は観測できなかった。これは、サンドイッチ法の場合、検出には測定対象物質に対して一次抗体と二次抗体の2つの抗体が結合する必要があり、コルチゾールのように分子量が小さい生体物質の場合には結合できる抗体の数が限られることが要因であると考えられる。
以上のように、小型の装置を用いた簡便な測定方法で、血中や唾液中のコルチゾール濃度を高感度に測定することは困難である。
In addition, the present inventors tried to apply the sandwich method as described in Non-Patent Document 2 to the measurement of cortisol. However, no change in detected current relative to cortisol could be observed. This is because in the sandwich method, two antibodies, a primary antibody and a secondary antibody, need to bind to the substance to be measured for detection, and in the case of a biological substance with a low molecular weight such as cortisol, an antibody that can bind It is thought that this is due to the limited number of
As described above, it is difficult to measure cortisol concentration in blood or saliva with high sensitivity by a simple measurement method using a small device.

本発明は、HPLC、LC/MS及びELISAに比べて装置が小型で測定方法が簡便な電気化学イムノアッセイにより、コルチゾール濃度を高感度に測定できるコルチゾール測定方法、及び該測定方法に用いるコルチゾールセンサチップの提供を目的とする。   The present invention relates to a cortisol measurement method capable of measuring cortisol concentration with high sensitivity by an electrochemical immunoassay with a smaller apparatus and a simple measurement method compared with HPLC, LC / MS and ELISA, and a cortisol sensor chip used in the measurement method. For the purpose of provision.

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
[1]一対のくし型電極を具備し、その少なくとも一方のくし型電極にコルチゾール抗体が固定化されたコルチゾールセンサチップを用いた、試料溶液中のコルチゾール濃度の測定方法であって、前記一対のくし型電極上の同じ位置に、測定対象物質であるコルチゾールを含む試料溶液と、ペルオキシダーゼ酵素をコルチゾールに標識した酵素標識抗原を含む標識抗原含有溶液を滴下し、前記コルチゾールと前記酵素標識抗原とを前記コルチゾール抗体に競合的に結合させる競合反応工程と、前記一対のくし型電極上の前記位置に、前記ペルオキシダーゼ酵素により酸化される酸化還元物質を含む基質含有溶液をさらに滴下し、前記コルチゾール抗体が固定化されたくし型電極に前記酸化還元物質の酸化電位を印加して、該酸化電位を印加したくし型電極表面における前記酸化還元物質の酸化により生じる酸化電流を測定する電流測定工程と、を有するコルチゾール測定方法。
[2]前記一対のくし型電極の一方のくし型電極のみに前記コルチゾール抗体が固定化されており、該コルチゾール抗体が固定化されたくし型電極に前記酸化還元物質の酸化電位を印加し、他方のくし型電極に前記酸化還元物質の還元電位を印加する、前記[1]に記載のコルチゾール測定方法。
[3]滴下する前記酸化還元物質の量が、滴下する前記酵素標識抗原のペルオキシダーゼ酵素により1分間で全て酸化される量である、前記[1]又は[2]に記載のコルチゾール測定方法。
[4]前記ペルオキシダーゼ酵素の酵素活性をP(units/mg)、前記ペルオキシダーゼ酵素の分子量をQ、前記酸化還元物質のモル数をX、前記酵素標識抗原のモル数をYとしたとき、X<P×(Q×10−3)×Yを満たす、前記[3]に記載のコルチゾール測定方法。
[5]前記[1]に記載のコルチゾール測定方法に用いるコルチゾールセンサチップであって、一対のくし型電極を具備し、その少なくとも一方のくし型電極にコルチゾール抗体が固定化されたコルチゾールセンサチップ。
[6]前記[2]に記載のコルチゾール測定方法に用いるコルチゾールセンサチップであって、一対のくし型電極を具備し、その一方のくし型電極のみにコルチゾール抗体が固定化された、前記[5]に記載のコルチゾールセンサチップ。
The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.
[1] A method for measuring the concentration of cortisol in a sample solution using a cortisol sensor chip having a pair of comb-shaped electrodes and having a cortisol antibody immobilized on at least one of the comb-shaped electrodes, At the same position on the comb-shaped electrode, a sample solution containing cortisol as a measurement target substance and a labeled antigen-containing solution containing an enzyme-labeled antigen obtained by labeling peroxidase enzyme with cortisol are dropped, and the cortisol and the enzyme-labeled antigen are added. A competitive reaction step of competitively binding to the cortisol antibody, and a substrate-containing solution containing a redox substance that is oxidized by the peroxidase enzyme are further dropped at the position on the pair of comb-shaped electrodes, and the cortisol antibody Applying the oxidation potential of the redox substance to the immobilized comb electrode and applying the oxidation potential Cortisol measurement method having a current measuring step of measuring the oxidation current resulting from oxidation of the redox substance in the interdigital electrode surface.
[2] The cortisol antibody is immobilized only on one comb electrode of the pair of comb electrodes, the oxidation potential of the redox substance is applied to the comb electrode on which the cortisol antibody is immobilized, and the other The method for measuring cortisol according to [1], wherein the reduction potential of the redox substance is applied to a comb electrode.
[3] The cortisol measurement method according to [1] or [2], wherein the amount of the redox substance to be dropped is an amount that is completely oxidized in one minute by the peroxidase enzyme of the enzyme-labeled antigen to be dropped.
[4] When the enzyme activity of the peroxidase enzyme is P (units / mg), the molecular weight of the peroxidase enzyme is Q, the number of moles of the redox substance is X, and the number of moles of the enzyme-labeled antigen is Y, X < Cortisol measuring method as described in said [3] satisfy | filling Px (Qx10 < -3 >) xY.
[5] A Cortisol sensor chip for use in the cortisol measurement method according to [1], wherein the Cortisol sensor chip comprises a pair of comb-shaped electrodes, and a Cortisol antibody is immobilized on at least one of the comb-shaped electrodes.
[6] The Cortisol sensor chip used for the cortisol measurement method according to [2], wherein the chip comprises a pair of comb-shaped electrodes, and the cortisol antibody is immobilized only on one of the comb-shaped electrodes. ] Cortisol sensor chip of description.

本発明のコルチゾール測定方法は、HPLC、LC/MS及びELISAに比べて装置が小型で測定方法が簡便な電気化学イムノアッセイにより、高い感度でコルチゾール濃度を測定することができる。
また、本発明は、前記コルチゾール測定方法に用いるコルチゾールセンサチップを提供する。
The cortisol measurement method of the present invention can measure cortisol concentration with high sensitivity by an electrochemical immunoassay with a smaller apparatus and a simple measurement method compared with HPLC, LC / MS, and ELISA.
Moreover, this invention provides the cortisol sensor chip used for the said cortisol measuring method.

本発明のコルチゾールセンサチップの実施形態の一例を示した平面図である。It is the top view which showed an example of embodiment of the cortisol sensor chip of this invention. 図1のくし型電極にコルチゾール抗体を固定化した断面を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed the cross section which fix | immobilized the cortisol antibody to the comb-shaped electrode of FIG. 本発明のコルチゾールセンサチップを有する装置の実施形態の一例を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed an example of embodiment of the apparatus which has a cortisol sensor chip of this invention.

[コルチゾールセンサチップ]
本発明のコルチゾールセンサチップは、本発明のコルチゾール濃度を測定するコルチゾール測定方法に用いるセンサチップである。以下、本発明のコルチゾールセンサチップの実施形態の一例を示して詳細に説明する。
本実施形態のコルチゾールセンサチップ10(以下、「センサチップ10」という。)は、図1に示すように、基板11と、基板11上に形成された一対のくし型電極12、13と、参照電極14と、対向電極15とを有している。
[Cortisol sensor chip]
The cortisol sensor chip of the present invention is a sensor chip used in the cortisol measurement method for measuring the cortisol concentration of the present invention. Hereinafter, an example of an embodiment of the cortisol sensor chip of the present invention will be shown and described in detail.
As shown in FIG. 1, a cortisol sensor chip 10 (hereinafter referred to as “sensor chip 10”) of this embodiment includes a substrate 11, a pair of comb-shaped electrodes 12 and 13 formed on the substrate 11, and a reference. It has an electrode 14 and a counter electrode 15.

基板11は、センサチップ10によるコルチゾール濃度の測定に悪影響を及ぼさないものであれば特に限定されず、例えば、ガラス基板が挙げられる。
基板11の形状は矩形である。ただし、基板11の形状は、基板11上に各電極を形成でき、それら電極上に試料溶液等を滴下してコルチゾール濃度を測定できる形状であれば特に限定されない。基板11の大きさも特に限定されず、コルチゾール濃度の測定が可能な大きさであればよい。
The board | substrate 11 will not be specifically limited if it does not have a bad influence on the measurement of the cortisol density | concentration by the sensor chip 10, For example, a glass substrate is mentioned.
The shape of the substrate 11 is rectangular. However, the shape of the substrate 11 is not particularly limited as long as each electrode can be formed on the substrate 11 and a cortisol concentration can be measured by dropping a sample solution or the like onto the electrodes. The size of the substrate 11 is not particularly limited as long as the cortisol concentration can be measured.

くし型電極12、13は、相互に対応するくし型の形状を有する電極である。
くし型電極12、13は、公知の電極を用いることができ、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、塩化銀、白金、クロム、ニッケル、鉄、炭素からなる電極が挙げられる。
The comb electrodes 12 and 13 are comb-shaped electrodes corresponding to each other.
As the comb-shaped electrodes 12 and 13, known electrodes can be used, and examples thereof include electrodes made of copper, aluminum, gold, silver, silver chloride, platinum, chromium, nickel, iron, and carbon.

くし型電極12、13は、数多くの平行電極が並列につながった電極であるため、装置を小型に保ったまま電流密度を増加させることができる。そのため、単なる平行電極を用いる場合に比べて得られる電流値が大きくなり、感度を高くすることができる。
くし型電極12の平行する電極部分の幅d、間隔dは、大きな電流が得られるため小さければ小さいほど好ましいが、従来のフォトリソグラフィー技術で作製が可能という点で、0.1〜10μmであることが好ましい。
くし型電極13は、くし型電極12に対応する形状であればよく、前記幅及び間隔が同程度のものが好ましい。
Since the comb-shaped electrodes 12 and 13 are electrodes in which a large number of parallel electrodes are connected in parallel, the current density can be increased while the apparatus is kept small. For this reason, the current value obtained is larger than when using a simple parallel electrode, and the sensitivity can be increased.
The width d 1 and the interval d 2 of the parallel electrode portions of the comb-shaped electrode 12 are preferably as small as possible because a large current can be obtained, but 0.1 to 10 μm in that they can be manufactured by a conventional photolithography technique. It is preferable that
The comb electrode 13 may have a shape corresponding to the comb electrode 12 and preferably has the same width and interval.

くし型電極12には、図2に示すように、単分子膜21及び架橋分子22を介してコルチゾール抗体23が固定化されている。コルチゾール抗体23は、一対のくし型電極12、13の両方にそれぞれ固定化されていてもよいが、本実施形態のように一方のみに固定化されていることが好ましい。
単分子膜21は、ジスルフィド化合物を吸着させることにより電極表面上で自己組織化した単分子膜である。具体的には、10−カルボキシジスルフィド(10−CDD)、7−カルボキシヘプチルジスルフィド(7−CHD)、5−カルボキシペンチルジスルフィド(5−CPD)、4,4’−ジチオブタン酸(DDA)等からなる単分子膜が挙げられる。
As shown in FIG. 2, a cortisol antibody 23 is immobilized on the comb electrode 12 through a monomolecular film 21 and a cross-linking molecule 22. The cortisol antibody 23 may be immobilized on both of the pair of comb-shaped electrodes 12 and 13, but is preferably immobilized on only one as in this embodiment.
The monomolecular film 21 is a monomolecular film that is self-assembled on the electrode surface by adsorbing a disulfide compound. Specifically, it consists of 10-carboxydisulfide (10-CDD), 7-carboxyheptyl disulfide (7-CHD), 5-carboxypentyl disulfide (5-CPD), 4,4′-dithiobutanoic acid (DDA) and the like. A monomolecular film may be mentioned.

単分子膜21を架橋試薬で活性化し、コルチゾール抗体を反応させることにより、くし型電極12に、単分子膜21及び架橋分子22を介してコルチゾール抗体23を固定化することができる。
例えば、くし型電極12上に10−CDDからなる単分子膜21を形成し、架橋分子22である2,4−ジニトロフェニルアミンを結合させた後、コルチゾール抗体23を反応させることで、くし型電極12上にコルチゾール抗体23を固定化できる。
また、くし型電極12上に10−CDDからなる単分子膜21を形成し、架橋分子22であるN−ヒドロキシスクシイミド及びベンゾフェノン誘導体を結合させた後、光照射によりコルチゾール抗体23を反応させることで、くし型電極12上にコルチゾール抗体23を固定化できる。
ただし、くし型電極12上へのコルチゾール抗体の固定化は、前述の方法には限定されず、公知の固定化方法を適宜使用できる。
The cortisol antibody 23 can be immobilized on the comb-shaped electrode 12 via the monomolecular film 21 and the cross-linking molecule 22 by activating the monomolecular film 21 with a cross-linking reagent and reacting the cortisol antibody.
For example, a monomolecular film 21 made of 10-CDD is formed on the comb-shaped electrode 12, 2,4-dinitrophenylamine which is a cross-linking molecule 22 is bound, and then the cortisol antibody 23 is reacted to form a comb-shaped Cortisol antibody 23 can be immobilized on electrode 12.
Further, a monomolecular film 21 made of 10-CDD is formed on the comb-shaped electrode 12, and N-hydroxysuccinimide and a benzophenone derivative which are cross-linked molecules 22 are bonded, and then the cortisol antibody 23 is reacted by light irradiation. Thus, the cortisol antibody 23 can be immobilized on the comb electrode 12.
However, the immobilization of the cortisol antibody on the comb-shaped electrode 12 is not limited to the above-described method, and a known immobilization method can be appropriately used.

コルチゾール抗体23は、コルチゾールを特異的に認識するポリクローナル又はモノクローナル抗体である。コルチゾール抗体23は、公知の方法で産生したものを用いてもよく、市販のものを用いてもよい。   The cortisol antibody 23 is a polyclonal or monoclonal antibody that specifically recognizes cortisol. As the cortisol antibody 23, one produced by a known method may be used, or a commercially available one may be used.

くし型電極12、13、参照電極14及び対向電極15の形成方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、金からなる電極を形成する場合は、以下に示す方法等が使用できる。
まず、電気ビーム(EB)描画により、基板11上に各電極の溝になる部分を描画し、ネガレジストを行って現像により溝部分が残るようにする。そして、金を蒸着し、リフトオフにより各電極を形成する。次に、UVフォトリソグラフィー(ポジレジスト)、エッチングによりそれら電極を所望の形状に整えることで所望の形状の電極を形成することができる。
The formation method of the comb-shaped electrodes 12 and 13, the reference electrode 14, and the counter electrode 15 is not particularly limited, and a known method can be used. For example, when forming an electrode made of gold, the following method can be used.
First, a portion that becomes a groove of each electrode is drawn on the substrate 11 by electric beam (EB) drawing, and a negative resist is applied so that the groove portion remains by development. Then, gold is deposited and each electrode is formed by lift-off. Next, the electrodes having a desired shape can be formed by adjusting the electrodes into a desired shape by UV photolithography (positive resist) and etching.

参照電極14は特に限定されず、例えば、銀/塩化銀電極が挙げられる。参照電極14における回路を形成する部分14aは、金等の金属で形成されていてもよい。
また、対向電極15は特に限定されず、例えば、白金電極、カーボン電極が挙げられる。
参照電極14及び対向電極15の形状は特に限定されず、例えば平板状の電極が挙げられる。
The reference electrode 14 is not particularly limited, and examples thereof include a silver / silver chloride electrode. A portion 14a forming a circuit in the reference electrode 14 may be formed of a metal such as gold.
Moreover, the counter electrode 15 is not specifically limited, For example, a platinum electrode and a carbon electrode are mentioned.
The shape of the reference electrode 14 and the counter electrode 15 is not specifically limited, For example, a flat electrode is mentioned.

センサチップ10によりコルチゾール濃度を測定する装置としては、例えば、図3に示すように、くし型電極12、くし型電極13及び参照電極14と、電源30とをそれぞれ連結させ、くし型電極12、くし型電極13及び対向電極15と、電流計40とをそれぞれ連結させた装置が使用できる。該装置では、電源30により、参照電極14を基準としてくし型電極12及びくし型電極13に所望の電位を印加することができる。また、電流計40によりくし型電極12、くし型電極13で生じた電流を測定できる。
センサチップ10を用いたコルチゾール濃度測定に利用できる装置としては、例えば、市販の電気化学アナライザー(商品名:ALS600C、ビーエーエス株式会社)が挙げられる。
As an apparatus for measuring the concentration of cortisol using the sensor chip 10, for example, as shown in FIG. A device in which the comb electrode 13 and the counter electrode 15 are connected to the ammeter 40 can be used. In this apparatus, a desired potential can be applied to the comb-shaped electrode 12 and the comb-shaped electrode 13 with the reference electrode 14 as a reference by the power supply 30. Further, the current generated in the comb electrode 12 and the comb electrode 13 can be measured by the ammeter 40.
Examples of an apparatus that can be used for cortisol concentration measurement using the sensor chip 10 include a commercially available electrochemical analyzer (trade name: ALS600C, BIAS Co., Ltd.).

[コルチゾール測定方法]
以下、本発明のコルチゾール測定方法の実施形態の一例として、前述のセンサチップ10を用いたコルチゾール濃度の測定方法について説明する。
本実施形態のコルチゾール測定方法は、測定対象物質であるコルチゾールを含む試料溶液と、ペルオキシダーゼ酵素をコルチゾールに標識した酵素標識抗原を含む標識抗原含有溶液をくし型電極12、13上の同じ位置に滴下する競合反応工程と、くし型電極12、13上の前記位置に、前記ペルオキシダーゼ酵素に酸化される酸化還元物質を含む基質含有溶液をさらに滴下し、コルチゾール抗体23が固定化されたくし型電極12に前記酸化還元物質の酸化電位を印加して、該酸化電位を印加したくし型電極表面での前記酸化還元物質の酸化により生じた酸化電流を測定する電流測定工程と、を有する。
[Method for measuring cortisol]
Hereinafter, a cortisol concentration measuring method using the sensor chip 10 described above will be described as an example of an embodiment of the cortisol measuring method of the present invention.
In the cortisol measurement method of the present embodiment, a sample solution containing cortisol as a measurement target substance and a labeled antigen-containing solution containing an enzyme-labeled antigen obtained by labeling peroxidase enzyme on cortisol are dropped at the same position on the comb electrodes 12 and 13. And a substrate-containing solution containing a redox substance that is oxidized by the peroxidase enzyme is further dropped at the position on the comb-shaped electrodes 12 and 13 to the comb-shaped electrode 12 on which the cortisol antibody 23 is immobilized. A current measuring step of applying an oxidation potential of the oxidation-reduction substance and measuring an oxidation current generated by oxidation of the oxidation-reduction substance on the surface of the comb electrode to which the oxidation potential is applied.

競合反応工程では、試料溶液と標識抗原含有溶液を同じ位置に滴下する。これにより、試料溶液中のコルチゾールと標識抗原含有溶液中の酵素標識抗原とが、くし型電極12に固定化されたコルチゾール抗体23に対して競合的に抗原抗体反応を起こす。従って、試料溶液中のコルチゾールの濃度が高いほど、コルチゾール抗体23と結合する酵素標識抗原の量が減少する。
試料溶液と標識抗原含有溶液は、試料溶液中のコルチゾールと標識抗原含有溶液中の酵素標識抗原とを競合させることができれば、別々に滴下してもよく、予め混合した後に滴下してもよい。
In the competitive reaction step, the sample solution and the labeled antigen-containing solution are dropped at the same position. Thereby, the cortisol in the sample solution and the enzyme-labeled antigen in the labeled antigen-containing solution cause an antigen-antibody reaction competitively with the cortisol antibody 23 immobilized on the comb electrode 12. Therefore, the higher the concentration of cortisol in the sample solution, the smaller the amount of enzyme-labeled antigen that binds to the cortisol antibody 23.
The sample solution and the labeled antigen-containing solution may be dropped separately, or may be dropped after mixing in advance, as long as cortisol in the sample solution can compete with the enzyme-labeled antigen in the labeled antigen-containing solution.

酵素標識抗原のペルオキシダーゼ酵素は、基質含有溶液中の酸化還元物質を酸化する酵素であり、該酸化還元物質との組み合わせを考慮して適宜選択できる。例えば、西洋わさびペルオキシダーゼ(HRP)が挙げられる。   The peroxidase enzyme of the enzyme-labeled antigen is an enzyme that oxidizes the redox substance in the substrate-containing solution, and can be appropriately selected in consideration of the combination with the redox substance. An example is horseradish peroxidase (HRP).

Maを測定対象となるコルチゾールのモル量の最大値としたとき、滴下する酵素標識抗原のモル量Mbは、0.5Ma<Mb<2Maであることが好ましく、Ma=Mbであることがより好ましい。また、くし型電極12上に固定化されているコルチゾール抗体23のモル量Mcは、0.5Mb<Mc≦Mbであることが好ましく、Mb=Mcであることがより好ましい。これらの条件を満たすことにより、試料溶液中のコルチゾールと酵素標識抗原とを競合させることで、小型の装置でも容易にコルチゾール濃度の高感度な測定が行える。   When Ma is the maximum value of the molar amount of cortisol to be measured, the molar amount Mb of the enzyme-labeled antigen to be dropped is preferably 0.5Ma <Mb <2Ma, and more preferably Ma = Mb. . Further, the molar amount Mc of the cortisol antibody 23 immobilized on the comb electrode 12 is preferably 0.5 Mb <Mc ≦ Mb, and more preferably Mb = Mc. By satisfying these conditions, the cortisol concentration in the sample solution and the enzyme-labeled antigen are made to compete with each other, so that the cortisol concentration can be easily measured with high sensitivity even with a small apparatus.

競合反応工程では、コルチゾールと酵素標識抗原を充分に反応させる点から、試料溶液及び標識抗原含有溶液を滴下してから、60分間程度静置することが好ましい。   In the competitive reaction step, it is preferable that the sample solution and the labeled antigen-containing solution are dropped and then allowed to stand for about 60 minutes in order to sufficiently react cortisol with the enzyme-labeled antigen.

本実施形態のコルチゾール測定方法では、このように競合法を適用しているため、サンドイッチ法を採用した方法に比べて高感度である。つまり、サンドイッチ法では、一次抗体と二次抗体の両方が測定対象物質であるコルチゾールに結合しなければ測定できない。これに対し、本発明では測定対象物質に1つの抗体(コルチゾール抗体23)が結合するだけで検出が可能であるため、コルチゾールのように分子量が小さい物質であってもその濃度の測定が可能となる。   In the cortisol measurement method of the present embodiment, since the competition method is applied in this way, the sensitivity is higher than the method employing the sandwich method. That is, in the sandwich method, measurement cannot be performed unless both the primary antibody and the secondary antibody are bound to cortisol, which is a substance to be measured. On the other hand, in the present invention, detection is possible simply by binding one antibody (cortisol antibody 23) to the substance to be measured, and therefore the concentration of a substance having a low molecular weight such as cortisol can be measured. Become.

電流測定工程では、酵素標識抗原のペルオキシダーゼ酵素により酸化される酸化還元物質を含有する基質含有溶液を、試料溶液及び標識抗原含有溶液を滴下した位置に滴下する。
酸化還元物質は、酵素標識抗原のペルオキシダーゼ酵素の基質である。具体的には、HRPの場合は、例えば、テトラメチルベンジジン(TMB)、2,2’−アジノビス(3−エチルベンゾチアゾリン−6−スルホン酸(ABTS)が挙げられる。
In the current measurement step, a substrate-containing solution containing a redox substance that is oxidized by the peroxidase enzyme of the enzyme-labeled antigen is dropped at the position where the sample solution and the labeled antigen-containing solution are dropped.
The redox material is a substrate for the peroxidase enzyme of the enzyme-labeled antigen. Specifically, in the case of HRP, examples include tetramethylbenzidine (TMB) and 2,2′-azinobis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid (ABTS).

滴下する前記酸化還元物質の量は、競合反応工程で滴下する前記酵素標識抗原のペルオキシダーゼ酵素により1分間で全て酸化される量であることが好ましい。これにより、試料溶液中のコルチゾール濃度がゼロであり、酵素標識抗原が全てコルチゾール抗体23に結合した場合に、該酵素標識抗原のペルオキシダーゼ酵素によって全ての酸化還元物質が酸化されることとなる。そのため、酸化電位を印加したくし型電極表面上では酸化還元物質の酸化が起こらず、測定される酸化電流がゼロとなる。   It is preferable that the amount of the redox substance to be dropped is an amount that is completely oxidized in one minute by the peroxidase enzyme of the enzyme-labeled antigen that is dropped in the competitive reaction step. As a result, when the cortisol concentration in the sample solution is zero and all the enzyme-labeled antigen is bound to the cortisol antibody 23, all redox substances are oxidized by the peroxidase enzyme of the enzyme-labeled antigen. Therefore, oxidation of the redox substance does not occur on the surface of the comb electrode to which an oxidation potential is applied, and the measured oxidation current becomes zero.

具体的には、添加する酸化還元物質のモル数(X)と、コルチゾール抗体と結合する酵素標識抗原のモル数(Y)の関係を、X<aYとすることが好ましい。aは使用するペルオキシダーゼ酵素から得られる定数であり、該酵素の酵素活性をP(units/mg、units=μmol)、分子量をQ(g/mol)としたとき、a=P×Q×10−3である。
XをaYより小さい値に設定すれば、酵素標識抗原の量は、その全てがコルチゾール抗体23と結合したときに、該酵素標識抗原のペルオキシダーゼ酵素が全ての酸化還元物質を酸化できる量となる。試料溶液中のコルチゾール濃度がゼロの場合には、酵素標識抗原のみがコルチゾール抗体23と結合してくし型電極12表面がペルオキシダーゼ酵素で覆われるので、酸化還元物質は全て該酵素により酸化され、酸化電位を印加したくし型電極では酸化が起きず酸化電流は検出されない。そのため、測定できる濃度範囲が広くなり、コルチゾールが低濃度であっても高感度に濃度を測定できる。
例えば、HRPの酵素活性Pは50units/mg、分子量Qは44,000g/molであるので、a=2200である。そのため、酸化還元物質は、そのモル数XがX<2200×Yを満たすように滴下すればよい。
Specifically, the relationship between the number of moles (X) of the redox substance to be added and the number of moles (Y) of the enzyme-labeled antigen bound to the cortisol antibody is preferably X <aY. a is a constant obtained from the peroxidase enzyme to be used. When the enzyme activity of the enzyme is P (units / mg, units = μmol) and the molecular weight is Q (g / mol), a = P × Q × 10 − 3 .
If X is set to a value smaller than aY, the amount of the enzyme-labeled antigen is such that when all of them bind to the cortisol antibody 23, the peroxidase enzyme of the enzyme-labeled antigen can oxidize all the redox substances. When the cortisol concentration in the sample solution is zero, only the enzyme-labeled antigen binds to the cortisol antibody 23 and the surface of the type electrode 12 is covered with the peroxidase enzyme, so that all the redox substances are oxidized by the enzyme, In the comb electrode to which a potential is applied, no oxidation occurs and no oxidation current is detected. Therefore, the concentration range that can be measured is widened, and the concentration can be measured with high sensitivity even when cortisol is at a low concentration.
For example, since the enzyme activity P of HRP is 50 units / mg and the molecular weight Q is 44,000 g / mol, a = 2200. Therefore, the redox material may be dropped so that the number of moles X satisfies X <2200 × Y.

また、電流測定工程では、電源30により、コルチゾール抗体23が固定化されたくし型電極12に、酸化還元物質の酸化電位を印加する。これにより、試料溶液中のコルチゾールがコルチゾール抗体23と結合して、コルチゾール抗体23に対する酵素標識抗原の結合量が減少した場合に、それに応じて酸化電位を印加したくし型電極表面で酸化還元物質が酸化され、電流計40で酸化電流が検出される。
酸化電位は、電極表面上で酸化還元物質が酸化されるのに充分な電位であって、かつ電極の劣化あるいは他の物質の反応により酸化電流の測定に悪影響を及ぼすようなことがない範囲であればよい。例えば、酸化還元物質がTMBでその酸化還元電位が200mVの場合、400〜600mVとすることが好ましい。
In the current measurement step, the power supply 30 applies an oxidation potential of the redox substance to the comb-shaped electrode 12 on which the cortisol antibody 23 is immobilized. Thereby, when cortisol in the sample solution binds to the cortisol antibody 23 and the binding amount of the enzyme-labeled antigen to the cortisol antibody 23 decreases, the oxidation-reduction substance is applied on the surface of the comb electrode to which an oxidation potential is applied accordingly. Oxidized, and the ammeter 40 detects the oxidation current.
The oxidation potential is a potential sufficient to oxidize the redox substance on the electrode surface and does not adversely affect the measurement of the oxidation current due to electrode deterioration or reaction of other substances. I just need it. For example, when the redox substance is TMB and the redox potential is 200 mV, it is preferably set to 400 to 600 mV.

電流測定工程では、試料溶液中のコルチゾール濃度が高い場合、コルチゾール抗体23に結合するコルチゾールの数が多くなり、それに応じてコルチゾール抗体23に結合する酵素標識抗原の数が少なくなる。そのため、酵素標識抗原のペルオキシダーゼ酵素によって酸化される酸化還元物質の数が少なくなり、一方で酸化電位を印加したくし型電極で酸化される酸化還元物質の数が多くなる。したがって、試料溶液中のコルチゾールが多いほど大きな酸化電流が得られる。
一方、試料溶液中のコルチゾール濃度が低い場合、コルチゾール抗体に結合するコルチゾールの数が少なくなり、それに応じてコルチゾール抗体に結合する酵素標識抗原の数が多くなる。そのため、酵素標識抗原のペルオキシダーゼ酵素によって酸化される酸化還元物質の数は多くなり、酸化電位を印加したくし型電極で酸化される酸化還元物質の数が少なくなる。したがって、試料溶液中のコルチゾールが少ないほど得られる酸化電流は小さくなる。
このように、本実施形態のコルチゾール測定では、試料溶液中のコルチゾール濃度に依存した酸化電流を検出される。そのため、既知濃度のコルチゾールを含む溶液を用いて予め検量線を作成しておく等の方法を用いることにより、高感度なコルチゾール濃度の測定が可能である。
In the current measurement step, when the concentration of cortisol in the sample solution is high, the number of cortisol that binds to the cortisol antibody 23 increases, and the number of enzyme-labeled antigens that bind to the cortisol antibody 23 decreases accordingly. Therefore, the number of redox substances oxidized by the peroxidase enzyme of the enzyme-labeled antigen decreases, while the number of redox substances oxidized by the comb-type electrode to which an oxidation potential is applied increases. Therefore, the larger the cortisol in the sample solution, the larger the oxidation current can be obtained.
On the other hand, when the concentration of cortisol in the sample solution is low, the number of cortisol that binds to the cortisol antibody decreases, and accordingly, the number of enzyme-labeled antigens that bind to the cortisol antibody increases. Therefore, the number of redox substances that are oxidized by the peroxidase enzyme of the enzyme-labeled antigen increases, and the number of redox substances that are oxidized by the comb electrode to which an oxidation potential is applied decreases. Therefore, the smaller the cortisol in the sample solution, the smaller the oxidation current obtained.
Thus, in the cortisol measurement of this embodiment, the oxidation current depending on the cortisol concentration in the sample solution is detected. Therefore, highly sensitive measurement of cortisol concentration is possible by using a method such as preparing a calibration curve in advance using a solution containing cortisol at a known concentration.

本実施形態のコルチゾール測定方法では、電気化学イムノアッセイの競合法にくし型電極12、13を適用している。くし型電極12、13は数多くの平行電極が並列につながった形状の電極であるため、電流密度を増加させることができる。そのため、単なる平行電極に比べて、装置を小型に保ったまま得られる電流値を大きくし、感度を向上させることができる。   In the cortisol measurement method of this embodiment, the comb electrodes 12 and 13 are applied to the competitive method of electrochemical immunoassay. Since the comb-shaped electrodes 12 and 13 are electrodes having a shape in which a large number of parallel electrodes are connected in parallel, the current density can be increased. Therefore, compared with a simple parallel electrode, the current value obtained while keeping the device small can be increased, and the sensitivity can be improved.

また、本実施形態のコルチゾール測定方法では、くし型電極12のみにコルチゾール抗体23が固定されている。本発明のコルチゾール測定方法では、一方のくし型電極12のみにコルチゾール抗体23を固定化しておき、くし型電極12に酸化還元物質の酸化電位、くし型電極13に該酸化還元物質の還元電位をそれぞれ印加することが好ましい。
これにより、酸化電位を印加したくし型電極12で酸化された酸化還元物質は、拡散により還元電位を印加したくし型電極13に到達し、該くし型電極13で還元される。くし型電極13で還元された酸化還元物質は、拡散により再度くし型電極12に到達して酸化される。そのため、前記形態で測定を行うことで繰り返し酸化還元反応を起こさせることができるようになり、さらに高感度なコルチゾール濃度測定が可能となる。
Moreover, in the cortisol measurement method of this embodiment, the cortisol antibody 23 is fixed only to the comb electrode 12. In the cortisol measurement method of the present invention, the cortisol antibody 23 is immobilized only on one of the comb-type electrodes 12, and the oxidation potential of the redox substance is applied to the comb-type electrode 12, and the reduction potential of the redox substance is applied to the comb-type electrode 13. Each is preferably applied.
As a result, the redox material oxidized at the comb electrode 12 to which the oxidation potential is applied reaches the comb electrode 13 to which the reduction potential is applied by diffusion, and is reduced at the comb electrode 13. The redox material reduced by the comb electrode 13 reaches the comb electrode 12 again by diffusion and is oxidized. Therefore, it becomes possible to cause a redox reaction repeatedly by performing measurement in the above-described form, and it is possible to measure cortisol concentration with higher sensitivity.

くし型電極13に印加する還元電位は、酸化還元物質を還元するのに充分な電位であって、かつ電極の劣化あるいは他の物質の反応により酸化電流の測定に悪影響を及ぼすようなことがない範囲であればよい。例えば、酸化還元物質がTMBでその酸化還元電位が200mVの場合、0〜−200mVであることが好ましい。   The reduction potential applied to the comb-shaped electrode 13 is a potential sufficient to reduce the redox material and does not adversely affect the measurement of the oxidation current due to electrode deterioration or reaction of other materials. Any range is acceptable. For example, when the redox substance is TMB and the redox potential is 200 mV, it is preferably 0 to −200 mV.

以上説明した本発明のコルチゾール測定方法は、一対のくし型電極を適用したセンサチップを用い、競合法を利用する。そのため、サンドイッチ法を適用するには小さい分子であるコルチゾールであっても、小型の装置で簡便に高感度な濃度測定が可能である。
尚、本発明のコルチゾール測定方法は、センサチップ10及び装置1を用いる方法には限定されない。例えば、一対のくし型電極の両方の電極にコルチゾール抗体がそれぞれ固定化されたセンサチップを用いてもよい。この場合には、酸化電位は、両方のくし型電極に印加してもよく、いずれか一方のみに印加してもよい。
The cortisol measurement method of the present invention described above uses a competition method using a sensor chip to which a pair of comb electrodes are applied. Therefore, even for cortisol, which is a small molecule for applying the sandwich method, it is possible to easily measure a highly sensitive concentration with a small apparatus.
The cortisol measurement method of the present invention is not limited to the method using the sensor chip 10 and the device 1. For example, a sensor chip in which a cortisol antibody is immobilized on both electrodes of a pair of comb electrodes may be used. In this case, the oxidation potential may be applied to both of the comb electrodes, or may be applied to only one of them.

以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
本実施例では、コルチゾールセンサチップを用い、電気化学イムノアッセイを利用してコルチゾールを検出した。
[実施例1]
図1に例示したセンサチップ10を作成した。基板11である縦Dが12mm、横Dが20mmのガラス基板上に、電気ビーム(EB)描画により各電極の溝になる部分を描画し、ネガレジストを行って現像により溝部分を残し、金属蒸着、リフトオフにより各電極を形成し、さらにUVフォトリソグラフィー(ポジレジスト)、エッチングによりそれら電極を所望の形状に整えることで、くし型電極12、13、参照電極14及び対向電極15を有するセンサチップ10を得た。くし型電極12、13の幅dは10μm、間隔dは5μmとした。また、各電極は、参照電極14は銀/塩化銀、それ以外は金で形成した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited by the following description.
In this example, cortisol was detected using an electrochemical immunoassay using a cortisol sensor chip.
[Example 1]
The sensor chip 10 illustrated in FIG. 1 was created. On the glass substrate having a vertical D 1 of 12 mm and a horizontal D 2 of 20 mm, which is the substrate 11, a portion to be a groove of each electrode is drawn by drawing an electric beam (EB), a negative resist is applied, and a groove portion is left by development. Each electrode is formed by metal vapor deposition and lift-off, and further, comb electrodes 12 and 13, a reference electrode 14, and a counter electrode 15 are provided by adjusting these electrodes to a desired shape by UV photolithography (positive resist) and etching. A sensor chip 10 was obtained. The comb electrodes 12 and 13 have a width d 1 of 10 μm and a distance d 2 of 5 μm. Each electrode was formed of silver / silver chloride for the reference electrode 14 and gold for the other electrodes.

また、くし型電極12上には、図2に例示したように、単分子膜21と架橋分子22をCarboxydecyl disulfide SAM試薬とし、1μg/mLのコルチゾール抗体23(商品名:ab1949、abcam社製)を10μL固定化した。
得られたセンサチップ10の各電極と、市販の電気化学アナライザー(商品名:ALS600C、ビーエーエス株式会社)とを4本の電気ケーブルにより接続して測定に用いた。
酵素標識抗原としては、西洋わさびペルオキシダーゼ(HRP)を標識したコルチゾールを用いた。また、酸化還元物質としては、テトラメチルベンジン(TMB)を用いた。
On the comb electrode 12, as illustrated in FIG. 2, a monomolecular film 21 and a cross-linking molecule 22 are used as a Carboxydecyl disulfide SAM reagent, and 1 μg / mL cortisol antibody 23 (trade name: ab1949, manufactured by abcam) 10 μL was immobilized.
Each electrode of the obtained sensor chip 10 was connected to a commercially available electrochemical analyzer (trade name: ALS600C, BIAS Co., Ltd.) using four electric cables and used for measurement.
Cortisol labeled with horseradish peroxidase (HRP) was used as the enzyme-labeled antigen. Tetramethylbenzine (TMB) was used as the redox material.

(競合反応工程)
コルチゾール抗体23を固定化したくし型電極12とくし型電極13上に、コルチゾール濃度が0nMの試料溶液(10μL)と、100ng/mLのHRP標識コルチゾールを含む標識抗原含有溶液(10μL)を滴下し、1時間静置した。
(Competitive reaction process)
A sample solution (10 μL) having a cortisol concentration of 0 nM and a labeled antigen-containing solution (10 μL) containing 100 ng / mL of HRP-labeled cortisol are dropped on the comb-type electrode 12 and the comb-type electrode 13 on which the cortisol antibody 23 is immobilized. Let stand for hours.

(電流測定工程)
酸化還元物質であるTMBの使用量は、次のように決定した。
酸化還元物質のモル数(X)と、コルチゾール抗体と結合する酵素標識抗原のモル数(Y)の関係式X<P×(Q×10−3)×Yにおいて、HRPの酵素活性Pは50units/mg、HRPの分子量Qは44,000g/molである。また、TMBを含む基質含有溶液の滴下体積は10μLとした。このとき、a=2200、Y=2.3×10−14molであり、X<5.0×10−11となる。また、コンチゾール濃度が10nMの試料溶液の測定に少なくとも必要なTMBの量は、滴下する基質含有溶液の体積を10μLとしたときにはX>10−14molである。
そこで、滴下する基質含有溶液中のTMBの濃度は1μMとした。
(Current measurement process)
The amount of TMB used as a redox substance was determined as follows.
In the relational expression X <P × (Q × 10 −3 ) × Y between the number of moles (X) of the redox substance and the number of moles (Y) of the enzyme-labeled antigen that binds to the cortisol antibody, the enzyme activity P of HRP is 50 units. The molecular weight Q of HRP is 44,000 g / mol. The dropping volume of the substrate-containing solution containing TMB was 10 μL. At this time, a = 2200, Y = 2.3 × 10 −14 mol, and X <5.0 × 10 −11 . In addition, the amount of TMB necessary for the measurement of the sample solution having a contisol concentration of 10 nM is X> 10 −14 mol when the volume of the substrate-containing solution to be dropped is 10 μL.
Therefore, the concentration of TMB in the substrate-containing solution to be dropped was set to 1 μM.

くし型電極12とくし型電極13上の試料溶液及び標識抗原含有溶液を滴下した位置に、さらにTMBを含有する基質含有溶液(1μM)を10μL滴下し、くし型電極12に、参照電極14に対して400mVの電位を印加し、くし型電極12で得られる酸化電流を測定した。その結果、電流値は0Aであった。
これは、試料溶液中にコルチゾールが存在しないために、くし型電極12上に固定化されたコルチゾール抗体23には全て酵素標識抗原が結合しており、さらに滴下した基質含有溶液中のTMBの量XがaYよりも小さいために、TMBが全て該酵素標識抗原のペルオキシダーゼ酵素により酸化され、くし型電極12上で酸化が生じなかったためである。
Further, 10 μL of a substrate-containing solution (1 μM) containing TMB is dropped at the position where the sample solution and the labeled antigen-containing solution on the comb-shaped electrode 12 and the comb-shaped electrode 13 are dropped, and the comb-shaped electrode 12 with respect to the reference electrode 14 is dropped. A potential of 400 mV was applied, and the oxidation current obtained with the comb electrode 12 was measured. As a result, the current value was 0A.
This is because cortisol is not present in the sample solution, so that the enzyme-labeled antigen is all bound to the cortisol antibody 23 immobilized on the comb-shaped electrode 12, and the amount of TMB in the dripping substrate-containing solution This is because all the TMB was oxidized by the peroxidase enzyme of the enzyme-labeled antigen because X was smaller than aY, and no oxidation occurred on the comb-type electrode 12.

また、試料溶液のコルチゾール濃度を0nMから100nMまでの範囲で変更し、それぞれの試料溶液について前記と同様にして酸化電流を測定した。
その結果、試料溶液のコルチゾール濃度が増加するにつれて測定される酸化電流が増加し、100nMのときに測定された酸化電流は20nAであった。また、該酸化電流の測定による試料溶液中のコルチゾールの検出限界は10nMであった。
このように、実施例1では、小型の装置を用い、酸化還元物質の拡散を利用した簡便な測定により、低濃度のコルチゾールを高感度で検出できることが確認された。
Further, the cortisol concentration of the sample solution was changed in the range from 0 nM to 100 nM, and the oxidation current was measured for each sample solution in the same manner as described above.
As a result, the oxidation current measured as the cortisol concentration of the sample solution increased, and the oxidation current measured at 100 nM was 20 nA. Further, the detection limit of cortisol in the sample solution by measuring the oxidation current was 10 nM.
As described above, in Example 1, it was confirmed that a low concentration of cortisol can be detected with high sensitivity by simple measurement using diffusion of the redox substance using a small apparatus.

[実施例2]
コルチゾール抗体23が固定化されたくし型電極12に、参照電極に対して400mVの電位を印加し、コルチゾール抗体が固定化されていないもう一方のくし型電極13に、参照電極に対して0mVの電位を印加した以外は、実施例1と同様にしてくし型電極12で得られる電流を測定した。すなわち、実施例2では、酸化還元反応がつり合うレドックスサイクルを利用した測定を行った。
その結果、コルチゾール濃度が増加するにしたがってくし型電極12で得られる酸化電流が増加し、コルチゾール濃度が0nM、100nMのとき、電流はそれぞれ0nA、100nAであり、実施例1に比べて感度が5倍に増大した。すなわち、コルチゾール濃度の検出限界は2nMであった。
唾液中のコルチゾール濃度は平常時で約5nMと極めて低濃度であるが、この結果から、本発明の方法であれば極めて高い感度で生体中のコルチゾール濃度が測定可能であることが確認された。
[Example 2]
A potential of 400 mV with respect to the reference electrode is applied to the comb-shaped electrode 12 to which the cortisol antibody 23 is immobilized, and a potential of 0 mV to the other comb-shaped electrode 13 to which the cortisol antibody is not immobilized. The current obtained by the comb-shaped electrode 12 was measured in the same manner as in Example 1 except that. That is, in Example 2, the measurement using the redox cycle in which the oxidation-reduction reaction is balanced was performed.
As a result, as the cortisol concentration increases, the oxidation current obtained in the comb-type electrode 12 increases. When the cortisol concentration is 0 nM and 100 nM, the currents are 0 nA and 100 nA, respectively, and the sensitivity is 5 compared to Example 1. Doubled. That is, the detection limit of cortisol concentration was 2 nM.
The cortisol concentration in saliva is as low as about 5 nM in normal times. From this result, it was confirmed that the cortisol concentration in the living body can be measured with extremely high sensitivity by the method of the present invention.

[実施例3]
酸化還元物質として、TMBの代わりに2,2’−アジノビス(3−エチルベンゾチアゾリン−6−スルホン酸(ABTS)を用いた以外は、実施例1と同様にして酸化電流の測定を行った。
その結果、コルチゾール濃度が増加するにしたがってくし型電極12で得られた電流が増加し、コルチゾール濃度が0nM、100nMのとき、電流はそれぞれ0nA、20nAであった。
このように、TMB以外の酸化還元物質を用いても、極めて高感度で生体中のコルチゾール濃度が測定可能であることが確認された。
[Example 3]
The oxidation current was measured in the same manner as in Example 1 except that 2,2′-azinobis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid (ABTS) was used as the redox substance instead of TMB.
As a result, as the cortisol concentration increased, the current obtained from the comb electrode 12 increased. When the cortisol concentration was 0 nM and 100 nM, the current was 0 nA and 20 nA, respectively.
Thus, it was confirmed that the cortisol concentration in the living body can be measured with extremely high sensitivity even when a redox substance other than TMB is used.

本発明のコルチゾール濃度測定方法は、生体中のコルチゾールのような低分子の物質の濃度を、小型の装置を用いた簡便な手法により高感度で測定できるため、分析機関や医療機関はもとより、一般家庭等における生体の生理機能の分析・診断にも利用できる。   The cortisol concentration measurement method of the present invention can measure the concentration of a low-molecular substance such as cortisol in a living body with a high sensitivity by a simple method using a small device. It can also be used to analyze and diagnose physiological functions of living bodies at home.

10 コルチゾールセンサチップ 11 基板 12 くし型電極 13 くし型電極 14 参照電極 15 対向電極 21 単分子膜 22 架橋分子 23 コルチゾール抗体   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cortisol sensor chip 11 Substrate 12 Comb electrode 13 Comb electrode 14 Reference electrode 15 Counter electrode 21 Monomolecular film 22 Cross-linked molecule 23 Cortisol antibody

Claims (6)

一対のくし型電極を具備し、その少なくとも一方のくし型電極にコルチゾール抗体が固定化されたコルチゾールセンサチップを用いた、試料溶液中のコルチゾール濃度の測定方法であって、
前記一対のくし型電極上の同じ位置に、測定対象物質であるコルチゾールを含む試料溶液と、ペルオキシダーゼ酵素をコルチゾールに標識した酵素標識抗原を含む標識抗原含有溶液を滴下し、前記コルチゾールと前記酵素標識抗原とを前記コルチゾール抗体に競合的に結合させる競合反応工程と、
前記一対のくし型電極上の前記位置に、前記ペルオキシダーゼ酵素により酸化される酸化還元物質を含む基質含有溶液をさらに滴下し、前記コルチゾール抗体が固定化されたくし型電極に前記酸化還元物質の酸化電位を印加して、該酸化電位を印加したくし型電極表面における前記酸化還元物質の酸化により生じる酸化電流を測定する電流測定工程と、
を有するコルチゾール測定方法。
A method for measuring the concentration of cortisol in a sample solution using a cortisol sensor chip comprising a pair of comb-shaped electrodes and having a cortisol antibody immobilized on at least one of the comb-shaped electrodes,
A sample solution containing cortisol, which is a measurement target substance, and a labeled antigen-containing solution containing an enzyme-labeled antigen obtained by labeling cortisol with a peroxidase enzyme are dropped at the same position on the pair of comb-shaped electrodes, and the cortisol and the enzyme label A competitive reaction step of competitively binding an antigen to the cortisol antibody;
A substrate-containing solution containing a redox substance that is oxidized by the peroxidase enzyme is further dropped at the position on the pair of comb-type electrodes, and the oxidation potential of the redox substance is applied to the comb-type electrode on which the cortisol antibody is immobilized. A current measuring step of measuring an oxidation current generated by oxidation of the redox substance on the surface of the comb electrode to which the oxidation potential is applied;
A method for measuring cortisol.
前記一対のくし型電極の一方のくし型電極のみに前記コルチゾール抗体が固定化されており、該コルチゾール抗体が固定化されたくし型電極に前記酸化還元物質の酸化電位を印加し、他方のくし型電極に前記酸化還元物質の還元電位を印加する、請求項1に記載のコルチゾール測定方法。   The cortisol antibody is immobilized only on one comb-shaped electrode of the pair of comb-shaped electrodes, the oxidation potential of the redox substance is applied to the comb-shaped electrode on which the cortisol antibody is immobilized, and the other comb-shaped electrode The method for measuring cortisol according to claim 1, wherein a reduction potential of the redox substance is applied to an electrode. 滴下する前記酸化還元物質の量が、滴下する前記酵素標識抗原のペルオキシダーゼ酵素により1分間で全て酸化される量である、請求項1又は2に記載のコルチゾール測定方法。   The method for measuring cortisol according to claim 1 or 2, wherein the amount of the redox substance to be dropped is an amount that is oxidized in one minute by the peroxidase enzyme of the enzyme-labeled antigen to be dropped. 前記ペルオキシダーゼ酵素の酵素活性をP(units/mg)、前記ペルオキシダーゼ酵素の分子量をQ、前記酸化還元物質のモル数をX、前記酵素標識抗原のモル数をYとしたとき、X<P×(Q×10−3)×Yを満たす、請求項3に記載のコルチゾール測定方法。 When the enzyme activity of the peroxidase enzyme is P (units / mg), the molecular weight of the peroxidase enzyme is Q, the number of moles of the redox substance is X, and the number of moles of the enzyme-labeled antigen is Y, X <P × ( The method for measuring cortisol according to claim 3, wherein Q × 10 −3 ) × Y is satisfied. 請求項1に記載のコルチゾール測定方法に用いるコルチゾールセンサチップであって、
一対のくし型電極を具備し、その少なくとも一方のくし型電極にコルチゾール抗体が固定化されたコルチゾールセンサチップ。
A cortisol sensor chip used in the cortisol measurement method according to claim 1,
A cortisol sensor chip comprising a pair of comb-shaped electrodes and having a cortisol antibody immobilized on at least one of the comb-shaped electrodes.
請求項2に記載のコルチゾール測定方法に用いるコルチゾールセンサチップであって、
一対のくし型電極を具備し、その一方のくし型電極のみにコルチゾール抗体が固定化された、請求項5に記載のコルチゾールセンサチップ。
A cortisol sensor chip used for the cortisol measurement method according to claim 2,
The cortisol sensor chip according to claim 5, comprising a pair of comb-shaped electrodes, wherein a cortisol antibody is immobilized only on one of the comb-shaped electrodes.
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