JP2012141140A - Probe immobilization method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、DNAアレイ、プロテインアレイ、糖鎖アレイなどに用いられるアレイ基板に固定されるプローブの固定化方法に関するものである。 The present invention relates to a method for immobilizing probes to be immobilized on an array substrate used for DNA arrays, protein arrays, sugar chain arrays and the like.
各種診断チップやDNAアレイ、プロテインアレイ、糖鎖アレイなどに用いられるアレイ基板に用いられるアレイチップの構築のために、核酸、ペプチド、抗体、レクチンなどのプローブを固定化することが有用視されている。 Immobilizing probes such as nucleic acids, peptides, antibodies, and lectins is considered useful for the construction of array chips used in various diagnostic chips, array arrays used in DNA arrays, protein arrays, sugar chain arrays, etc. Yes.
従来、基板表面に抗体などのプローブを固定化する技術としては、シランカップリング反応が知られている。これは、例えば、固相担体と、例えば、3−(トリエトキシシリル)プロピルコハク酸無水物のような、酸無水物官能基を有するシランカップリング剤とを接触させること、前記接触後の固相担体を0℃〜60℃の温度範囲下に保持しながら、前記酸無水物官能基に対する前記生理活性物質の結合処理を行うこと、を含むことによって、シランカップリング法によってプローブを固定化することができる。 Conventionally, a silane coupling reaction is known as a technique for immobilizing a probe such as an antibody on a substrate surface. This can be achieved, for example, by bringing a solid phase carrier into contact with a silane coupling agent having an acid anhydride functional group, such as 3- (triethoxysilyl) propyl succinic anhydride. Immobilizing the probe by the silane coupling method, including holding the phase carrier in a temperature range of 0 ° C. to 60 ° C. and performing the binding treatment of the physiologically active substance to the acid anhydride functional group. be able to.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献1が知られている。 As a prior art document related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.
しかしながら、上記従来のプローブの固定化方法においては、化学反応を伴うことによって、プローブの機能を最大限に活用できない場合があった。 However, in the conventional method for immobilizing a probe, there are cases where the function of the probe cannot be fully utilized due to a chemical reaction.
すなわち、シランカップリング反応は手順が煩雑であり、プローブを保持していた溶媒をシランカップリング用の試薬に置換する必要があり、pH、塩濃度、温度の変化や界面活性剤の影響によりプローブが変性してしまうことも考えられる。このように化学反応により官能基を基板に付加するため、工程が煩雑になり手間がかかると共に、固定化基板ロット毎のばらつきを生むという問題を有していた。 That is, the procedure for the silane coupling reaction is complicated, and it is necessary to replace the solvent holding the probe with a reagent for silane coupling. The probe is affected by changes in pH, salt concentration, temperature, and surfactant. May be denatured. In this way, the functional group is added to the substrate by a chemical reaction, and thus the process becomes complicated and troublesome, and there is a problem in that it causes variations for each immobilized substrate lot.
さらに、シランカップリング反応を用いた場合、基板と結合するプローブ面を特定することができないので、上記反応方法ではプローブが基板に固定化される向きを制御することは難しい。すなわち、化学反応によく用いられるシランカップリング法は、基板と結合するプローブ面を特定できない上に、プローブと基板の間に長いリンカーを有することになるので、プローブの配向が困難となる。 Furthermore, when the silane coupling reaction is used, it is difficult to control the direction in which the probe is immobilized on the substrate by the above reaction method because the probe surface that binds to the substrate cannot be specified. That is, the silane coupling method often used for a chemical reaction cannot specify the probe surface to be bonded to the substrate and has a long linker between the probe and the substrate, so that the orientation of the probe becomes difficult.
そこで本発明は、プローブの変性を抑制することを目的とするものである。 Therefore, an object of the present invention is to suppress the denaturation of the probe.
上記目的を達成するために本発明のプローブの固定化方法は、特に化学反応を伴わず、自然反応的あるいは物理的に基板を処理することでプローブを基板に吸着、固定化する工程を有する。 In order to achieve the above object, the probe immobilization method of the present invention has a step of adsorbing and immobilizing a probe on a substrate by treating the substrate spontaneously or physically without any chemical reaction.
本発明の基板を物理的に処理することにより、プローブを自然反応的に基板に吸着し固定することができるため、化学反応におけるpHや温度の変化に伴ったプローブの変性を抑制することが可能となる。さらに、化学反応を伴わないため工程数の軽減、測定時における固定化基板ロット毎のばらつきを軽減することができる。さらに、プローブと基板間の距離をごく短くすることを可能とし、プローブの配向を可能にするという効果を奏するものである。 By physically treating the substrate of the present invention, the probe can be adsorbed and fixed spontaneously to the substrate, so that denaturation of the probe with changes in pH or temperature in a chemical reaction can be suppressed. It becomes. Furthermore, since no chemical reaction is involved, the number of processes can be reduced, and variations in each immobilized substrate lot during measurement can be reduced. Furthermore, the distance between the probe and the substrate can be made extremely short, and the probe can be oriented.
(実施例1)
以下、本実施例におけるプローブの固定化方法について説明する。
Example 1
Hereinafter, the method for immobilizing the probe in this embodiment will be described.
図1に本実施例のプローブの固定化方法において固定化された固定化基板の断面模式図を示す。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an immobilization substrate immobilized in the probe immobilization method of this embodiment.
固定化基板10には、基板11の表面にある表面分子とプローブ12のアルデヒド基とが共有結合することでプローブ12が固定化されている。
The
次に、図2及び図3を用いて本実施例におけるプローブの固定化方法を示す。 Next, a probe immobilization method in the present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、基板11と、固定化するためのプローブ12とを準備し、準備した基板11にプラズマ処理をすることで、ラジカル化した官能基(基板の官能基13)を基板11に付加する。例えば、図2(a)に示すように、シリコン、ガラス、石英、酸化シリコン、酸窒化シリコン、のいずれからなるか、あるいは、これらのうちのいずれかの混合物よりなる基板11を、酸素プラズマによって処理するとラジカル化された水酸基(−OH)(基板の官能基13)が多数形成される。もしくは、図3(a)に示すように、窒化シリコン、酸窒化シリコンあるいはこれらの混合物よりなる基板11を、笑気ガスプラズマ、もしくはNOxプラズマ、もしくは窒素と水素の混合プラズマによって処理するとラジカル化されたアミン基(−NH2)(基板の官能基13)が多数形成される。あるいは、基板11に酸素プラズマ処理によってラジカル化された水酸基(−OH)を形成し、その後窒素プラズマ処理によってラジカル化された−ON基を形成させてもよい。なお、プラズマは、チャンバー内に不活性気体ガスや反応性ガス圧力を一定の減圧状態に保ち、電極間に印加した直流電圧や高周波電圧、あるいはマイクロ波などによる電界によって加速された電子とガス分子との衝突電離を利用して生成することができる。このようなプラズマ処理によって形成される基板の官能基13の数および密度は、プラズマ発生の際の電力・ガスの分圧、真空度によって厳密に制御することができる。
First, the
このようなラジカル化された基板の官能基13は、図2(b)あるいは図3(b)に示すように、準備されていたプローブ12の官能基14と容易に反応し、共有結合を形成することにより、プローブ12が基板11に吸着し固定される。ここでいうプローブの官能基14とは、アルデヒド基、チオール基、カルボキシル基、活性化カルボキシル基、ジスルフィド基、活性化ジスルフィド基、アルキル基、アルケン基、アルキン基、アルデヒド基、ケトン基、アジド基、アミンあるいはそれらの誘導体からなる。
The
本実施例におけるプローブの固定化方法による効果を示す。 The effect by the probe immobilization method in a present Example is shown.
本発明におけるプローブの固定化方法は、従来のシランカップリング法のように、プローブの末端を特定の反応基に置換する必要がないので、プローブに薬品処理などの化学処理を施す必要がない。すなわち、プローブそのものを化学処理による化学反応により処理することなく、基板11をプラズマ処理してラジカル化した基板の官能基13を発生させることにより、プローブ12に存在するアルデヒド基などのプローブの官能基14をそのまま用いて基板11に吸着、固定化させることができる。従って、プローブ12を固定化する際に、プローブ12の混ざった溶液を化学反応させるために必要な溶液に置換する必要がなく、どのようなpHや温度の溶液を用いた場合でもプローブ12を固定化することができる。その結果、プローブ12に対して好ましくないpH、塩濃度、温度もしくは界面活性剤を含んだ溶液に置換することによるプローブ12の変性を避けることができる。さらに、従来のような化学反応を伴わないため工程数の軽減、測定時における固定化基板10ロット毎のばらつきを軽減することができる。さらに、プローブ12と基板11の間に長いリンカーを有する必要がないのでプローブ12の配向制御が容易となる。
The probe immobilization method in the present invention does not need to be subjected to chemical treatment such as chemical treatment because the probe does not need to be substituted with a specific reactive group as in the conventional silane coupling method. That is, the
なお、プラズマに用いるガスとして、酸素ガス、笑気ガス、NOxについて説明したが、プラズマ化としては、他に、窒素、水素、アンモニア、C2F6、CF4、大気などのガスのいずれかあるいはそれらのいずれかの混合ガスを利用しても良い。 Note that oxygen gas, laughing gas, and NOx have been described as the gases used for plasma, but any other gas such as nitrogen, hydrogen, ammonia, C 2 F 6 , CF 4 , or the air can be used for plasma. Alternatively, any mixed gas thereof may be used.
なお、基板11として、ABS樹脂、ポリカーボネイト、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、COP(シクロオレフィンポリマー)、COC(環状オレフィン・コポリマー)のような、樹脂基板を前記のプラズマガスで処理しても同様の効果を得ることができる。
Note that a resin substrate such as ABS resin, polycarbonate, polystyrene, polyethylene, polypropylene, vinyl chloride, COP (cycloolefin polymer), COC (cyclic olefin copolymer) may be treated with the plasma gas as the
なお、プローブ12として糖を用いた場合に、プローブ12に特別に官能基を付加する必要性がないので、より工程数を軽減させることができる。この場合は、プローブ12である糖の末端を還元し還元糖にすることでアルデヒド基が露出することができる。そしてこの還元糖をプラズマ処理しラジカル化された官能基13を有する基板11に固定化させることによって、還元糖を末端に含む糖であるプローブ12を吸着、固定化することができる。
In addition, when sugar is used as the
なお、プローブ12である糖を還元糖とする工程では、酵素反応を用いることができるので、薬品処理などの化学処理を施す必要がなく、プローブの変性を抑制することができる。
In the step of using the saccharide as the
また図4に示すように、プローブ12に官能基がない場合は、官能基を持ったエピトープ15をプローブ12に付加することでラジカル化された基板11にプローブを固定できる。例えば、プローブ12がタンパク質12aである場合、エピトープ15として糖15aの末端を還元した還元糖を糖転移酵素によってプローブ12であるタンパク質12aのリジン残基ないしセリン残基に付加し、還元糖のアルデヒド基を介してプローブ12を基板11に吸着、固定化することができる。リンカーとして還元糖を用いることにより、リンカーを短くすることができ、従来に比べプローブ12の配向制御を容易とすることができる。
As shown in FIG. 4, when the
本発明はDNAアレイ、プロテインアレイ、糖鎖アレイなどに用いられるアレイ基板に固定されるプローブの固定化方法として有用である。 The present invention is useful as a method for immobilizing probes to be immobilized on an array substrate used for DNA arrays, protein arrays, sugar chain arrays, and the like.
10 固定化基板
11 基板
12 プローブ
12a タンパク質
13 基板の官能基
14 プローブの官能基
15 エピトープ
15a 糖
DESCRIPTION OF
Claims (10)
基板とプローブとを準備する工程と、
化学反応を伴わずに基板を処理することでプローブを基板に固定化するプローブの固定化方法。 A probe immobilization method for immobilizing a probe on a substrate,
Preparing a substrate and a probe;
A probe immobilization method in which a probe is immobilized on a substrate by processing the substrate without a chemical reaction.
基板をプラズマ処理する工程と、
プラズマ処理した基板にプローブを固定化する工程とを含む請求項1に記載のプローブの固定化方法。 Plasma treating the substrate after the step of preparing the substrate and the probe;
The method for immobilizing a probe according to claim 1, further comprising immobilizing the probe on the plasma-treated substrate.
前記プラズマ処理した基板にプローブを固定化する工程において、
前記プラズマ処理された基板と、このアルデヒド基を有したプローブのアルデヒド基とが固定化される工程を含む請求項2に記載のプローブの固定化方法。 Preparing a probe having an aldehyde group in the step of preparing the probe;
In the step of fixing the probe to the plasma-treated substrate,
The probe immobilization method according to claim 2, further comprising a step of immobilizing the plasma-treated substrate and the aldehyde group of the probe having the aldehyde group.
前記糖の末端を還元し還元糖とする工程と、
前記還元糖をプラズマ処理した基板に固定化する工程とを含む請求項2に記載のプローブの固定化方法。 Preparing a sugar as the probe;
Reducing the sugar end to a reducing sugar;
The method for immobilizing a probe according to claim 2, further comprising a step of immobilizing the reducing sugar on a plasma-treated substrate.
前記糖の末端を還元し還元糖とする工程と、
前記プローブに還元糖を付加する工程と、
前記還元糖をプラズマ処理した基板に固定化する工程とを含む請求項2に記載のプローブの固定化方法。 Preparing sugar,
Reducing the sugar end to a reducing sugar;
Adding a reducing sugar to the probe;
The method for immobilizing a probe according to claim 2, further comprising a step of immobilizing the reducing sugar on a plasma-treated substrate.
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JP2016017866A (en) * | 2014-07-09 | 2016-02-01 | 株式会社Sumco | Dna chip and manufacturing method thereof |
-
2010
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