JP2016151482A - Electrochemical concentration measurement method of endotoxin - Google Patents

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加藤 大
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大 加藤
鈴木 祥夫
Yoshio Suzuki
祥夫 鈴木
侑 小田
Yutaka Oda
侑 小田
鎌田 智之
Tomoyuki Kamata
智之 鎌田
修 丹羽
Osamu Niwa
修 丹羽
恭子 吉岡
Kyoko Yoshioka
恭子 吉岡
修治 佐々木
Shuji Sasaki
修治 佐々木
正美 戸所
Masami Todokoro
正美 戸所
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide means capable of easily measuring concentration of endotoxin with higher sensitivity (100 pg/mL order) compared to conventional electrochemical measurement.SOLUTION: The electrochemical concentration measurement method is a method to measure the concentration of endotoxin contained in a sample, the method including the steps of: (1) bringing a sample into contact with a carrier on which a first endotoxin recognition molecule is fixed to capture and concentrate the endotoxin in the sample on the carrier; (2) bringing an endotoxin recognition probe, which contains a heavy metal compound and a second endotoxin recognition molecule, into contact with the carrier to capture the endotoxin recognition probe on to the endotoxin on the carrier; (3) allowing the endotoxin recognition probe to react with an acid solution to elute heavy metal ion from the heavy metal compound of the probe; and (4) measuring the amount of the eluted heavy metal ion in an electrochemical manner using a working electrode for measuring the heavy metal ion. The concentration of the endotoxin in the sample is measured by using the amount of the heavy metal ion as the index.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本願発明は、グラム陰性菌が有するエンドトキシンの濃度測定方法とこの方法を実施するためのキットおよびデバイスに関する。   The present invention relates to a method for measuring the concentration of endotoxin possessed by gram-negative bacteria, and a kit and a device for carrying out this method.

エンドトキシンは、大腸菌やサルモネラ菌をはじめとするグラム陰性菌の外膜を構成している毒性物質の総称であり、その本体はリポ多糖(Lipopolysaccharide;LPS)である。   Endotoxin is a general term for toxic substances that constitute the outer membrane of Gram-negative bacteria such as Escherichia coli and Salmonella, and its main body is Lipopolysaccharide (LPS).

エンドトキシンは、医薬品の生産プロセス中に生息する細菌が破壊(死滅・溶菌)することによって遊離し、医薬品に混入する可能性がある。例えば、輸液や注射製剤等の非経口医薬品は、主に発酵技術や遺伝子組換え技術により製造されており、製造工程において宿主細胞壁成分からの混入が懸念される。エンドトキシンは、極微量(たとえば、ng/mLオーダー)でも血液中に混入すると、発熱作用、ショック死、血管内血液擬固、または敗血症等を引き起こす。そのため、これらの製剤中のエンドトキシン含有量は法的に規制されており、これら医薬品の安全性を確保する上でエンドトキシン含有量を、簡便かつ高感度に測定することは必須となっている。   Endotoxins can be released by the destruction (killing or lysis) of bacteria that inhabit the production process of pharmaceuticals, and can be mixed into pharmaceuticals. For example, parenteral pharmaceuticals such as infusion solutions and injectable preparations are produced mainly by fermentation technology or genetic recombination technology, and there is concern about contamination from host cell wall components in the production process. When endotoxin is mixed in blood even in a very small amount (for example, on the order of ng / mL), it causes fever, shock death, intravascular blood pseudo-solidification, or sepsis. For this reason, the endotoxin content in these preparations is legally regulated, and it is essential to measure the endotoxin content simply and with high sensitivity in order to ensure the safety of these pharmaceuticals.

エンドトキシンの濃度測定、定量方法としては、リムルス試験が主流となっている。このリムルス試験は、カブトガニの血球抽出液がエンドトキシンにより凝固する現象を利用したものである。リムルス試薬の凝固反応は、哺乳類の血液擬固系に類似したカスケード反応で起こる。したがって、少量のエンドトキシンのシグナルを増幅して擬固が引き起こされるもので、非常に高感度な測定系である(たとえば、特許文献1参照)。最近では、遺伝子改変されたルシフェラーゼと発光合成基質を使用し、その発光量から試料中のエンドトキシン濃度を測定する方法も開発されている(たとえば、特許文献2参照)。   As a method for measuring and quantifying endotoxin concentration, the Limulus test has become the mainstream. This Limulus test utilizes the phenomenon that the blood cell extract of horseshoe crab coagulates with endotoxin. The clotting reaction of Limulus reagent occurs in a cascade reaction similar to that of mammalian blood pseudosolid systems. Therefore, a small amount of endotoxin signal is amplified to cause quasi-solidity, which is a very sensitive measurement system (see, for example, Patent Document 1). Recently, a method has been developed in which a genetically modified luciferase and a luminescent synthetic substrate are used to measure the endotoxin concentration in a sample from the amount of luminescence (see, for example, Patent Document 2).

しかしながら、上記のような従来のリムルス試験およびリムルス試験を基にした測定方法は、測定装置および試薬ともに高価であり、オンサイト測定が困難であった。また、多段階にわたる反応を経る凝固過程の経時変化を測定原理としていることからも明らかなように、特に低濃度のエンドトキシンほどその凝固時間(測定時間)を要すること、さらには測定者間により測定値にばらつきが生じること等の問題があった。   However, the conventional limulus test and the measurement method based on the limulus test as described above are expensive for both the measuring apparatus and the reagent, and it is difficult to perform on-site measurement. In addition, as is clear from the fact that the measurement principle is the change over time in the coagulation process that undergoes multiple stages of reaction, the endotoxin concentration, especially at lower concentrations, requires more coagulation time (measurement time), and moreover it is measured by the measurer. There were problems such as variations in values.

ところで、試料中の目的成分の定量法において、簡便かつ高感度な測定方法としては電気化学的な測定方法がある。この方法では、溶液中の目的成分あるいは目的成分の濃度変化に対応して濃度が変化する特定成分について、その濃度あるいは濃度変化を電極上での電流信号として変換、出力することを特徴としている。   By the way, in a method for quantifying a target component in a sample, there is an electrochemical measurement method as a simple and highly sensitive measurement method. This method is characterized in that a target component in a solution or a specific component whose concentration changes in response to a change in the concentration of the target component is converted and output as a current signal on the electrode.

上記のような背景から、本発明は、リムルス試験に替わる新規なエンドトキシンの測定法として、簡便かつ高感度化の目標に最適の方法である電気化学的手法による簡便かつ高感度なエンドトキシンの測定法を提供するものである。しかしながら、測定対象であるエンドトキシンを構成する主要成分は多糖類と脂質類であり、それら自体は何ら電気化学的な活性を示さないため、本発明者らは、エンドトキシンを認識するボロン酸やポリミキシンBを導入した可逆的酸化還元能を持つ化合物を開発し、これがエンドトキシンと錯体形成を起こすこと、そのため結果的にその変化を引き起こすエンドトキシン量を定量的、かつ簡便、高選択的に電気化学的手法によって測定できることを見いだした(特許文献3、非特許文献1、2)。上記特許文献3、非特許文献1および2に記載の測定方法は、エンドトキシンの電気化学的測定を可能とし、ボロン酸およびその誘導体を使用した場合、検出限界濃度が100〜500ng/mLであり、ポリミキシンB使用時で検出限界濃度が50ng/mLと優れた測定方法であった。最近さらなるエンドトキシンの濃度測定の検出感度向上を目指し、以下に示す新たな検出方法を提案した(特許文献4、非特許文献3)。すなわち、(1)第一のエンドトキシン認識分子を固定化した電極上にエンドトキシンを添加し、電極上でエンドトキシンを捕捉する工程、(2)エンドトキシンを捕捉した電極に、可逆的酸化還元物質または可逆的酸化還元物質を生成可能な酵素のいずれかで修飾された第二のエンドトキシン認識分子を添加し、第二のエンドトキシン認識分子を捕捉する工程、(3)電極に電圧を印加した際の電流変化を測定し、電極上に濃縮された可逆的酸化還元物質量もしくは濃縮された酵素により生成する可逆的酸化還元物質量に基づく測定値からエンドトキシンの濃度を測定する工程からなるエンドトキシンの電気化学測定法である。しかしながら、上記特許文献4、非特許文献3の方法では1.67〜2ng/mL程度のエンドトキシンまで測定が可能な電気化学測定方法であるが、ng/mLオーダーで敗血症等を引き起こすエンドトキシンの測定方法としては、さらなる検出感度の向上が望まれていた。   From the background as described above, the present invention provides a simple and highly sensitive method for measuring endotoxin by an electrochemical method, which is a simple and optimal method for the purpose of high sensitivity, as a new method for measuring endotoxin replacing the Limulus test. Is to provide. However, since the main components constituting the endotoxin to be measured are polysaccharides and lipids, and they themselves do not show any electrochemical activity, the present inventors have made boronic acid and polymyxin B that recognize endotoxin. Developed a compound with reversible redox ability, which causes the formation of a complex with endotoxin, and as a result, the amount of endotoxin causing the change is quantitatively, easily, and highly selectively determined by an electrochemical method. It was found that it can be measured (Patent Document 3, Non-Patent Documents 1 and 2). The measurement methods described in Patent Document 3 and Non-Patent Documents 1 and 2 enable electrochemical measurement of endotoxin, and when boronic acid and its derivatives are used, the detection limit concentration is 100 to 500 ng / mL, The detection limit concentration was 50 ng / mL when using polymyxin B, which was an excellent measurement method. Recently, with the aim of further improving the detection sensitivity of endotoxin concentration measurement, the following new detection methods have been proposed (Patent Document 4, Non-Patent Document 3). That is, (1) a step of adding endotoxin on the electrode on which the first endotoxin recognition molecule is immobilized and capturing the endotoxin on the electrode; (2) reversible redox substance or reversible on the electrode capturing the endotoxin. Adding a second endotoxin recognition molecule modified with one of the enzymes capable of generating a redox substance, and capturing the second endotoxin recognition molecule; (3) a change in current when a voltage is applied to the electrode; An endotoxin electrochemical measurement method comprising the step of measuring the concentration of endotoxin from the measured value based on the amount of reversible redox material concentrated on the electrode or the amount of reversible redox material produced by the concentrated enzyme. is there. However, the methods of Patent Document 4 and Non-Patent Document 3 are electrochemical measurement methods capable of measuring up to about 1.67 to 2 ng / mL endotoxin. However, as a method for measuring endotoxin causing sepsis and the like on the order of ng / mL, Further improvement in detection sensitivity has been desired.

特開平06-324047号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 06-324047 国際公開2009/063840号パンフレットInternational Publication 2009/063840 Pamphlet 特開2007-093378号公報JP 2007-093378 A 特開2014-52224号公報JP 2014-52224

Biosensors and Bioelectronics 22 (2007) 1527-1531Biosensors and Bioelectronics 22 (2007) 1527-1531 Biosensors and Bioelectronics 26 (2011) 2080-2084Biosensors and Bioelectronics 26 (2011) 2080-2084 Electroanalysis 26 (2014) 618-624Electroanalysis 26 (2014) 618-624

以上のとおりの背景から、本発明は、従来の電気化学的測定よりもさらに簡便かつ高感度にエンドトキシンの濃度を測定することのできる方法と、この方法を実施するためのエンドトキシン濃度測定キットおよびデバイスを提供することを課題としている。   From the background as described above, the present invention provides a method capable of measuring the endotoxin concentration more easily and with higher sensitivity than conventional electrochemical measurements, and an endotoxin concentration measurement kit and device for carrying out this method. It is an issue to provide.

本発明者らは、先に述べた電気化学的なエンドトキシンの測定方法の開発(特許文献3、4)を踏まえて、鋭意研究したところ、エンドトキシンを高選択的に認識する第一のエンドトキシン認識分子が修飾された微粒子などの担体表面に、試料中のエンドトキシンを捕捉・濃縮した後に、電気化学シグナルを得ることのできる重金属化合物が修飾されたエンドトキシン認識プローブを捕捉・濃縮させ、最終的には捕捉されたプローブから溶出させた重金属イオンを堆積・脱離可能な電極上で測定することで、エンドトキシンの濃度が電気化学シグナル量から求められることを見いだし、本発明を完成したものである。本発明では、エンドトキシンの微粒子担体表面上への濃縮、ならびに重金属イオンの電極上への濃縮という二段階の濃縮過程の組合せと、最終的に重金属イオンを低濃度まで安定に測定可能な作用電極(例えば、カーボン電極:特許4513093号)によって、低濃度のエンドトキシンに対しても電気化学応答を増幅させ高感度で測定することが可能になるものである。   Based on the development of the electrochemical endotoxin measurement method described above (Patent Documents 3 and 4), the present inventors have conducted extensive research. As a result, the first endotoxin recognition molecule that recognizes endotoxin with high selectivity. After capturing and concentrating the endotoxin in the sample on the surface of a carrier such as microparticles modified with, the endotoxin recognition probe modified with a heavy metal compound capable of obtaining an electrochemical signal is captured and concentrated, and finally captured. The present inventors have completed the present invention by finding that the concentration of endotoxin can be determined from the amount of electrochemical signal by measuring heavy metal ions eluted from the probe obtained on an electrode that can be deposited and desorbed. In the present invention, a combination of a two-stage concentration process of concentrating endotoxin on the surface of a fine particle carrier and concentrating heavy metal ions on an electrode, and a working electrode that can finally measure heavy metal ions stably to a low concentration ( For example, the carbon electrode: Japanese Patent No. 4531093) makes it possible to amplify the electrochemical response even with a low concentration of endotoxin and to measure with high sensitivity.

すなわち、本願発明は、前記の課題を解決するための第1の発明として、試料中に含まれるエンドトキシンの濃度を測定する方法であって、以下の工程、
(1)第一のエンドトキシン認識分子を固定化した担体に試料を接触させ、試料中のエンドトキシンを担体に捕捉・濃縮する工程、
(2)重金属化合物と第二のエンドトキシン認識分子を含むエンドトキシン認識プローブを担体に接触させ、担体上のエンドトキシンにエンドトキシン認識プローブを捕捉する工程、
(3)エンドトキシン認識プローブに酸性溶液を反応させ、プローブの重金属化合物から重金属イオンを溶出する工程、および
(4)重金属イオンを測定する作用電極を用いて、溶出した重金属イオン量を電気化学的に測定する工程、
を含み、重金属イオン量を指標として試料中のエンドトキシン濃度を測定することを特徴とするエンドトキシン濃度測定方法を提供する。
That is, the invention of the present application is a method for measuring the concentration of endotoxin contained in a sample as a first invention for solving the above-mentioned problems, comprising the following steps:
(1) A step of contacting the sample with a carrier on which the first endotoxin recognition molecule is immobilized, and capturing and concentrating the endotoxin in the sample on the carrier,
(2) contacting an endotoxin recognition probe comprising a heavy metal compound and a second endotoxin recognition molecule with a carrier, and capturing the endotoxin recognition probe on the endotoxin on the carrier;
(3) A step of reacting an endotoxin-recognizing probe with an acidic solution to elute heavy metal ions from the heavy metal compound of the probe, and (4) electrochemically measuring the amount of heavy metal ions eluted using a working electrode that measures heavy metal ions. Measuring process,
And measuring the endotoxin concentration in the sample using the amount of heavy metal ions as an indicator.

このエンドトキシン濃度測定方法は、200pg/mL以上の濃度のエンドトキシンを測定可能である。   This endotoxin concentration measurement method can measure endotoxin at a concentration of 200 pg / mL or more.

このエンドトキシン濃度測定方法における態様の一つは、エンドトキシン認識分子が、ポリεリジン、ポリαリジン、ポリミキシンB、セチルピリニジウム、タンパク質、ポリペプチド、オリゴペプチド、オリゴヌクレオチド、ポリエチレンイミンおよびポリアリルアミンからなる群より選択される少なくとも一種であり、第一のエンドトキシン認識分子と第二のエンドトキシン認識分子は同一または別種である。   One of the embodiments in this method for measuring the concentration of endotoxin is that the endotoxin recognition molecule is selected from poly ε lysine, poly α lysine, polymyxin B, cetyl pyrinium, protein, polypeptide, oligopeptide, oligonucleotide, polyethyleneimine and polyallylamine. The first endotoxin recognition molecule and the second endotoxin recognition molecule are the same or different species.

別の態様は、エンドトキシン認識プローブの重金属化合物が、重金属錯体化合物であり、この重金属錯体化合物中の重金属が、亜鉛、銀、銅、カドミウム、ニッケル、コバルト、鉛、セレンまたはインジウムである。   In another embodiment, the heavy metal compound of the endotoxin recognition probe is a heavy metal complex compound, and the heavy metal in the heavy metal complex compound is zinc, silver, copper, cadmium, nickel, cobalt, lead, selenium or indium.

また別の態様は、作用電極がsp3カーボン結合を40%以上有し、重金属イオンを還元堆積および酸化溶出反応に基づいた電気化学反応によって測定するのに十分な広い電位窓を還元側に有するカーボン薄膜であり、さらにはこのカーボン薄膜が、ボロンドープダイヤモンド薄膜、導電性ダイヤモンドライクカーボン薄膜またはスパッタカーボン薄膜である。 In another embodiment, the working electrode has 40% or more sp 3 carbon bonds, and has a wide potential window on the reduction side sufficient to measure heavy metal ions by electrochemical reaction based on reduction deposition and oxidation elution reaction. The carbon thin film is a boron-doped diamond thin film, a conductive diamond-like carbon thin film, or a sputtered carbon thin film.

以上のエンドトキシン濃度測定方法において、エンドトキシンは、内毒素、リポ多糖、発熱物質およびパイロジェンからなる群より選択される少なくとも一種である。   In the above endotoxin concentration measuring method, endotoxin is at least one selected from the group consisting of endotoxin, lipopolysaccharide, pyrogen, and pyrogen.

第2の発明は、前記のエンドトキシン濃度測定方法を実施するためのキットであって、第一のエンドトキシン認識分子を固定化した担体、重金属化合物と第二のエンドトキシン認識分子を含むエンドトキシン認識プローブおよび酸性溶液を含むことを特徴とするエンドトキシン濃度測定キットである。   A second invention is a kit for carrying out the above endotoxin concentration measuring method, comprising a carrier on which the first endotoxin recognition molecule is immobilized, an endotoxin recognition probe comprising a heavy metal compound and a second endotoxin recognition molecule, and an acid An endotoxin concentration measurement kit comprising a solution.

第3の発明は、前記のエンドトキシン濃度測定方法を実施するめのデバイスであって、第一のエンドトキシン認識分子を固定化した担体と作用電極を備えた電気化学セル、電極への電圧印加手段および電流測定手段を含むことを特徴とするエンドトキシン濃度測定デバイスである。   A third invention is a device for carrying out the above-mentioned endotoxin concentration measuring method, an electrochemical cell comprising a carrier on which the first endotoxin recognition molecule is immobilized and a working electrode, means for applying voltage to the electrode, and current It is an endotoxin concentration measuring device characterized by including a measurement means.

本発明のエンドトキシンの濃度測定方法、濃度測定キットおよび濃度測定デバイスによれば、電気化学的測定を活用して、使用者の熟練度を問わずに、簡便かつ高感度(ng/mLオーダー以下)でエンドトキシンの濃度を測定することができる。   According to the endotoxin concentration measurement method, concentration measurement kit, and concentration measurement device of the present invention, electrochemical measurement is utilized, regardless of the skill level of the user, easily and with high sensitivity (ng / mL order or less). Can measure the concentration of endotoxin.

本願発明におけるエンドトキシンの濃度測定方法の原理を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed the principle of the density | concentration measuring method of endotoxin in this invention. 実施例1において、スパッタカーボン薄膜電極を作用電極として用いて、様々な濃度の亜鉛イオンを測定した際の矩形波ボルタモグラムを示す。また、図2(b)は、図2(a)のボルタモグラムから得られたピーク電流値と亜鉛イオン濃度との関係を示す図である。In Example 1, the rectangular wave voltammogram at the time of measuring zinc ion of various density | concentrations using a sputter carbon thin film electrode as a working electrode is shown. Moreover, FIG.2 (b) is a figure which shows the relationship between the peak electric current value obtained from the voltammogram of Fig.2 (a), and zinc ion concentration. 実施例2において、スパッタカーボン薄膜電極を作用電極として用いて、ETクリーンs上にエンドトキシンを含む試料溶液を作用させ、続いてエンドトキシン認識プローブを捕捉した後に、亜鉛イオンを溶出した溶液を測定した際のエンドトキシン濃度と応答電流値の関係を示したグラフである。In Example 2, when a sputtered carbon thin film electrode was used as a working electrode, a sample solution containing endotoxin was allowed to act on ET cleans, and after the endotoxin-recognizing probe was captured, the solution eluting zinc ions was measured. 5 is a graph showing the relationship between the endotoxin concentration and response current value.

1 エンドトキシン認識微粒子とエンドトキシン認識プローブを用いた測定系
2 担体
3 第一のエンドトキシン認識分子
4 エンドトキシン
5 エンドトキシン認識プローブ
6 電極
7 重金属イオン
1 Measurement System Using Endotoxin Recognition Particles and Endotoxin Recognition Probe 2 Carrier 3 First Endotoxin Recognition Molecule 4 Endotoxin 5 Endotoxin Recognition Probe 6 Electrode 7 Heavy Metal Ion

本願発明は、電気化学的測定方法による、試料中に含まれるエンドトキシンの濃度測定方法である。本願発明のエンドトキシンの濃度測定の原理を以下に説明する。また、図1に、本願発明におけるエンドトキシンの濃度測定方法の原理を概略図として例示した。   The present invention is a method for measuring the concentration of endotoxin contained in a sample by an electrochemical measurement method. The principle of endotoxin concentration measurement of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the principle of the endotoxin concentration measurement method in the present invention.

図1に例示したように、本発明は、第一のエンドトキシン認識分子(3)を化学架橋固定した担体(2)をエンドトキシン(4)の捕捉材として用いる。本発明の担体は、第一のエンドトキシン認識分子を固定化する事が出来れば、その様態に制限はなく、球状・不定形の粒子、微粒子でも良く、繊維状、膜状、平板状、柱状でも良い。また担体は、多孔質であっても良く、無孔質であっても良い。入手の用意さを考慮すれば、免疫測定用の微粒子、球状やモノリス状のクロマトグラフィー用担体、フィルター、繊維などが好ましく利用できる。担体(2)にエンドトキシン試料を添加し、捕捉する。次にここへ重金属化合物部位を有するエンドトキシン認識プローブ(5)を作用させ、エンドトキシン(4)へ捕捉させる。この時、担体(2)へ捕捉されたエンドトキシン(4)の量に応じて、エンドトキシン認識分子プローブ(5)が捕捉される。続いて、プローブ(5)が捕捉された担体(2)に酸溶液を添加することで、プローブ(5)中から重金属を重金属イオン(7)として溶出させる。重金属イオン(7)を含有している溶出液を所定の緩衝液に添加し、該重金属イオン(7)の電気化学測定が可能な作用電極(6)を用い、溶出液中の重金属イオン濃度を定量する。ここで重金属イオンの電気化学測定とは、アノーディックストリッピングボルタンメトリー(ASV)法である。ASV法は金属イオンを電極上に一度還元堆積させ、堆積した金属を酸化させる際に得られる酸化電流値を検出する分析法であり、非常に高感度な分析手法でありながら、安価で測定装置の小型化が可能であり、オンサイト分析に適した分析法である。   As illustrated in FIG. 1, in the present invention, the carrier (2) on which the first endotoxin recognition molecule (3) is chemically cross-linked and immobilized is used as a capture material for the endotoxin (4). The carrier of the present invention is not limited as long as the first endotoxin-recognizing molecule can be immobilized, and may be spherical or irregularly shaped particles or fine particles, and may be in the form of a fiber, a film, a plate, or a column. good. The carrier may be porous or nonporous. Considering the preparation for availability, fine particles for immunoassay, spherical or monolithic chromatographic carriers, filters, fibers and the like can be preferably used. Add endotoxin sample to carrier (2) and capture. Next, an endotoxin recognition probe (5) having a heavy metal compound site is allowed to act on the endotoxin (4). At this time, the endotoxin recognition molecular probe (5) is captured according to the amount of endotoxin (4) captured on the carrier (2). Subsequently, by adding an acid solution to the carrier (2) on which the probe (5) is captured, heavy metal is eluted from the probe (5) as heavy metal ions (7). An eluate containing heavy metal ions (7) is added to a predetermined buffer solution, and a working electrode (6) capable of electrochemical measurement of the heavy metal ions (7) is used to determine the concentration of heavy metal ions in the eluate. Quantify. Here, the electrochemical measurement of heavy metal ions is an anodic stripping voltammetry (ASV) method. The ASV method is an analytical method that detects the oxidation current value obtained by reducing and depositing metal ions once on the electrode and oxidizing the deposited metal. This is an analysis method suitable for on-site analysis.

したがって、既知のエンドトキシン量とそれに応じ捕捉されたエンドトキシン認識プローブ中の重金属化合物を構成する重金属イオン量との間で検量線を作成し、該重金属イオンを測定すれば、試料中のエンドトキシンの量を知ることが可能となる。   Therefore, by creating a calibration curve between the known endotoxin amount and the heavy metal ion amount constituting the heavy metal compound in the endotoxin recognition probe captured accordingly, and measuring the heavy metal ion, the amount of endotoxin in the sample can be calculated. It becomes possible to know.

本発明は、基本的には電子の授受により生ずる、電極に流れる電流を測定することにより重金属イオンの量を測定して、エンドトキシン量を把握するものであるが、この測定電流は電極表面への重金属イオンの堆積(濃縮)過程を経る。したがって、エンドトキシン上に捕捉されたエンドトキシン認識プローブすなわち重金属成分が微量であっても、重金属イオンの電極表面への濃縮効果が含まれており、これにより高感度でエンドトキシン量を測定し得る点に特徴を有する。   In the present invention, the amount of heavy metal ions is measured by measuring the current flowing through the electrode, which is basically caused by the transfer of electrons, and the amount of endotoxin is ascertained. Through the process of deposition (concentration) of heavy metal ions. Therefore, even if the endotoxin recognition probe trapped on endotoxin, that is, the amount of heavy metal component is small, it contains the effect of concentrating heavy metal ions on the electrode surface, which makes it possible to measure the amount of endotoxin with high sensitivity. Have

これら一連の反応は、エンドトキシン認識分子を固定化した担体表面への濃縮に加え、エンドトキシン認識プローブを構成する重金属イオンの作用電極上への堆積濃縮によって可能となったものであり、従来の液相でのエンドトキシンの濃度測定方法では実現不可能であった測定濃度の検出限界の向上をもたらすものである。   These series of reactions were made possible not only by concentrating the endotoxin-recognizing molecule on the carrier surface, but also by depositing and concentrating the heavy metal ions constituting the endotoxin-recognizing probe on the working electrode. This results in an improvement in the detection limit of the measured concentration, which was impossible to achieve with the endotoxin concentration measurement method in US Pat.

本願発明において利用される電極の材質としては特に制限はないが、最終的な重金属イオンをASV測定可能な広い電位窓を有する電極素材の観点から、カーボン系の材料が好都合に使用される。   Although there is no restriction | limiting in particular as a material of the electrode utilized in this invention, A carbon-type material is used conveniently from a viewpoint of the electrode raw material which has a wide electric potential window which can measure ASV of final heavy metal ions.

また、担体表面に固定する第一のエンドトキシン認識分子は主に、タンパク質、ポリペプチド、ポリアミノ酸、核酸から構成される生体分子やポリカチオン合成分子であり、具体的には、ポリεリジン、ポリαリジン、ポリミキシンB、セチルピリジニウム、LPS結合タンパク質、エンドトキシン中和タンパク質、抗LPS抗体、ポリペプチド、オリゴペプチド、オリゴヌクレオチド(アプタマー)、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミンのように、エンドトキシンと特異的に結合する能力を持つ認識分子を使用することができる。上述のポリεリジンのLPSに対する特異的吸着性については、例えば特開2002-263486およびAnalytical Biochemistry 385 (2009) 368-370に記載されている。   The first endotoxin recognition molecule immobilized on the carrier surface is mainly a biomolecule or polycation synthesis molecule composed of protein, polypeptide, polyamino acid, and nucleic acid. Specific binding to endotoxin, such as α-lysine, polymyxin B, cetylpyridinium, LPS binding protein, endotoxin neutralizing protein, anti-LPS antibody, polypeptide, oligopeptide, oligonucleotide (aptamer), polyethyleneimine, polyallylamine A recognition molecule with the ability can be used. The specific adsorptivity of polyε-lysine to LPS is described in, for example, JP-A-2002-263486 and Analytical Biochemistry 385 (2009) 368-370.

本発明において使用される、第二のエンドトキシン認識分子と重金属化合物から構成されるエンドトキシン認識プローブにおいて、プローブを構成する第二のエンドトキシン認識分子としては、上述したエンドトキシン認識能を有する物質群のうち少なくとも一種から構成される分子を適宜に使用することができる。また、上記エンドトキシン認識プローブを構成する重金属化合物としては、溶出した重金属イオンが最終的に電極上で堆積、脱離反応が進み、電気化学測定が可能な重金属種であれば特に制限はないが、安定で、安価なものが好都合に利用される。具体的には、重金属化合物を合成、形成しやすい亜鉛、ニッケル、銅などが配位された金属錯体(例えば、ピコリル基等の配位子と重金属から成る錯体)や、ナノ粒子を形成可能な銀や、カドミニウム、鉛、亜鉛、セレン、インジウムなどから構成される量子ドット、ニッケル、亜鉛、銅などの重金属などと配位結合を形成可能なヒスチジン残基からなるペプチド残基(His-tag)などが適宜利用できる。さらに、本発明において使用される重金属としては、毒性が比較的低く安全に使用できる観点から、亜鉛、銀、銅、コバルト、セレンなどがより好ましく使用できる。一例として、重金属化合物であるジピコリルアミン−亜鉛錯体とエンドトキシン認識分子である臭化セチルピリジニウムから構成されるエンドトキシン認識プローブの構造式を示す。   In the endotoxin recognition probe composed of the second endotoxin recognition molecule and the heavy metal compound used in the present invention, the second endotoxin recognition molecule constituting the probe includes at least the substance group having endotoxin recognition ability described above. A molecule composed of one kind can be used as appropriate. The heavy metal compound constituting the endotoxin recognition probe is not particularly limited as long as the eluted heavy metal ions are finally deposited on the electrode, the desorption reaction proceeds, and is a heavy metal species that can be electrochemically measured. Stable and inexpensive ones are advantageously used. Specifically, metal complexes in which zinc, nickel, copper, etc., which are easy to synthesize and form heavy metal compounds are coordinated (for example, complexes composed of ligands such as picolyl groups and heavy metals) and nanoparticles can be formed. Peptide residues consisting of histidine residues that can form coordinate bonds with quantum dots composed of silver, cadmium, lead, zinc, selenium, indium, etc., heavy metals such as nickel, zinc, and copper (His-tag) Etc. can be used as appropriate. Furthermore, as a heavy metal used in the present invention, zinc, silver, copper, cobalt, selenium and the like can be more preferably used from the viewpoint of relatively low toxicity and safe use. As an example, the structural formula of an endotoxin recognition probe composed of a dipicolylamine-zinc complex that is a heavy metal compound and cetylpyridinium bromide that is an endotoxin recognition molecule is shown.

次に、本発明の一実施形態について、一例を挙げて詳細に説明する。ここではスパッタカーボン薄膜を例に説明する。まず、第一のエンドトキシン認識分子であるポリεリジンをセルロース微粒子(直径40-130μm)上に化学架橋固定したエンドトキシン捕捉微粒子(ETクリーンs、JNC(株)製)にエンドトキシン試料を滴下し、エンドトキシンをETクリーンs表面に捕捉する。次に、第二のエンドトキシン認識分子である臭化セチルピリジニウムと重金属化合物であるジピコリルアミン−亜鉛錯体から構成されるエンドトキシン認識プローブを作用させ、エンドトキシン上へさらに捕捉させる。この時、エンドトキシンの量に応じて、エンドトキシン認識プローブが捕捉される。ここへ酸溶液を添加し、吸着したプローブ中の亜鉛を亜鉛イオンとして溶出させ、溶出液を回収する。このような処理を施した亜鉛イオンを含有する試料溶液を適当な緩衝液中に添加し、ここに作用電極と、適当な対向電極、参照電極と組み合わせて、電気化学測定を行うことで、エンドトキシン量に応じて捕捉された亜鉛イオンの酸化電流値が得られる。   Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with an example. Here, a sputtered carbon thin film will be described as an example. First, an endotoxin sample was dropped onto endotoxin capture particles (ET Cleans, manufactured by JNC Corporation) in which poly ε-lysine, the first endotoxin recognition molecule, was chemically cross-linked and fixed on cellulose fine particles (diameter 40-130 μm). ET cleans captured on the surface. Next, an endotoxin recognition probe composed of cetylpyridinium bromide, which is a second endotoxin recognition molecule, and a dipicolylamine-zinc complex, which is a heavy metal compound, is allowed to act on the endotoxin. At this time, the endotoxin recognition probe is captured according to the amount of endotoxin. An acid solution is added here, zinc in the adsorbed probe is eluted as zinc ions, and the eluate is recovered. The endotoxin is obtained by adding the sample solution containing zinc ions thus treated to an appropriate buffer solution and performing electrochemical measurement in combination with a working electrode, an appropriate counter electrode, and a reference electrode. Depending on the amount, the oxidation current value of the trapped zinc ions is obtained.

微粒子担体表面上に捕捉されたエンドトキシンに作用させるエンドトキシン認識プローブの濃度に特に制限はないが、明瞭な電流応答を与え得る濃度として1-100 μmol/L 程度が好都合である。また、使用する緩衝液の種類とそのpHについては、使用するプローブ中の重金属イオンが溶出後に緩衝液を構成する分子と錯体を形成し電極へ堆積しやすい電解質とpHを有する緩衝液の使用が好ましい。例えば上記亜鉛錯体を有するエンドトキシン認識プローブを使用する場合においては、弱アルカリ性のpH8.0、濃度10-100 mmol/Lのアンモニア緩衝液が好都合に用いられる。   There is no particular limitation on the concentration of the endotoxin recognition probe that acts on the endotoxin captured on the surface of the particulate carrier, but a concentration of about 1-100 μmol / L is advantageous as a concentration that can give a clear current response. In addition, regarding the type of buffer solution used and its pH, it is necessary to use an electrolyte that is easy to deposit on the electrode and an electrolyte that forms a complex with the molecules that make up the buffer solution after elution of heavy metal ions in the probe to be used. preferable. For example, when an endotoxin recognition probe having the above zinc complex is used, a weakly alkaline ammonia buffer having a pH of 8.0 and a concentration of 10-100 mmol / L is advantageously used.

具体的には、エンドトキシン認識プローブとして亜鉛錯体を有するエンドトキシン認識プローブを用いた場合、pH 8.0でASV測定を行うと、電極上で以下の反応が生ずる。
(a)Zn2+ + 2e → Zn(電極上への堆積反応)
次に、電極上へ正の電圧を印加すると、以下の酸化反応が生ずる(金属の脱離反応)。
(b)Zn→ Zn2+ + 2e
この時に、上記反応式(b)中eの量、つまり電極における電流は、試料中に存在する亜鉛イオン、ならびに、(a)の堆積反応に要する作用電極への印加電圧、印加電圧時間に依存する。
Specifically, when an endotoxin recognition probe having a zinc complex is used as an endotoxin recognition probe, when ASV measurement is performed at pH 8.0, the following reaction occurs on the electrode.
(A) Zn 2+ + 2e → Zn (deposition reaction on the electrode)
Next, when a positive voltage is applied to the electrode, the following oxidation reaction occurs (metal elimination reaction).
(B) Zn → Zn 2+ + 2e
At this time, the amount of e in the above reaction formula (b), that is, the current in the electrode depends on the zinc ion present in the sample, and the applied voltage and applied voltage time to the working electrode required for the deposition reaction of (a). To do.

すなわち、電極表面に濃縮、堆積された亜鉛が脱離反応を起こす際に酸化電流を与える。このときの酸化電流は電極表面に堆積された亜鉛量にほぼ比例する。したがって、試料中のエンドトキシン濃度の増加に応じて、電極表面に堆積される亜鉛量が増加するため、得られる電流も増加する。いいかえれば、電流の増加の度合いから、存在するエンドトキシンの量(濃度)を把握することが出来る。   That is, an oxidation current is applied when zinc concentrated and deposited on the electrode surface causes a desorption reaction. The oxidation current at this time is substantially proportional to the amount of zinc deposited on the electrode surface. Therefore, as the amount of zinc deposited on the electrode surface increases as the endotoxin concentration in the sample increases, the resulting current also increases. In other words, the amount (concentration) of endotoxin present can be determined from the degree of increase in current.

前記実施形態では、亜鉛錯体−臭化セチルピリジニウムの組合せによる例を説明したが、もちろん、亜鉛錯体−LPS認識ペプチド、あるいは他の重金属化合物−LPS認識ペプチドなど、ASV測定が可能な重金属化合物とLPS認識分子から構成される他のプローブの組み合わせでもよい。   In the above embodiment, an example of a combination of a zinc complex and cetylpyridinium bromide has been described. Needless to say, a zinc complex-LPS recognition peptide, or another heavy metal compound-LPS recognition peptide such as a heavy metal compound capable of ASV measurement and LPS It may be a combination of other probes composed of recognition molecules.

また、本願発明における測定対象となるエンドトキシンは、特に限定されるものではないが、例えば、内毒素(細胞壁の成分であり積極的には分泌されない毒素)、リポ多糖、発熱物質およびパイロジェンの少なくともいずれかであると、より効率よく測定できる。   The endotoxin to be measured in the present invention is not particularly limited. For example, endotoxin (a toxin that is a component of the cell wall and is not secreted actively), lipopolysaccharide, pyrogen, and pyrogen are included. If it is, it can measure more efficiently.

本願発明のエンドトキシンの測定キットならびにデバイスは、少なくともエンドトキシン認識分子を固定化した微粒子や基板などの固相担体と測定用作用電極を備えている電気化学セル、エンドトキシン認識プローブ、重金属を抽出するための酸試薬、重金属を測定するための緩衝液とを具有していることを特徴としている。さらに、洗浄液、pH調整剤、電流測定装置、フローセル構築のポンプ等、本発明の測定系を構築するための部材あるいは試薬等を組み合わせて測定キットやデバイスとしてもよい。   The endotoxin measurement kit and device of the present invention include an electrochemical cell, an endotoxin recognition probe, and a heavy metal for extracting at least a solid support such as a fine particle or a substrate on which an endotoxin recognition molecule is immobilized and a working electrode for measurement. It is characterized by having an acid reagent and a buffer solution for measuring heavy metals. Furthermore, it is good also as a measurement kit or device combining the member for constructing the measurement system of this invention, such as a washing | cleaning liquid, a pH adjuster, an electric current measuring apparatus, the pump of flow cell construction, or a reagent.

上記のとおりの本願発明の測定方法および測定キット、測定デバイスは、培養液、生体試料、注射液、輸液、透析液等の医薬品およびそれらの原材料である精製水の製造、貯蔵、分析、利用等に係る分野において利用される。例えば、注射製剤など非経口医薬品は主に発酵技術や遺伝子組換え技術により製造されており、宿主細胞壁成分からの混入が懸念されるため、これらの製剤を生体に接種した場合に有害な障害を引き起こすエンドトキシンを除去する必要がある。また、敗血症患者の治療法においては、血液中エンドトキシンを体外循環により人工透析的に除去させる。これらエンドトキシンの除去が、目的通り行われたか否かの判別のためには微量のエンドトキシンを簡便に測定するための方法が必要である。さらに、注射器、透析膜等の医療器具の製造においても、エンドトキシンの確認試験が必要不可欠である。このような状況の中で、本願発明の測定方法および測定キットは、これらエンドトキシンを測定する上で極めて有効であり、また、本願発明の測定キットにおいては、使用者の熟練度を問わずに、エンドトキシンの濃度を測定することができる。その際の具体的な形態は、上記測定キットに特に限定されるものではなく、例えば、フローインジェクション分析用の検出器として使用してもよい。この場合、人工透析等の治療後の最終工程に組み込んで行う形態がより好ましい。   The measurement method, measurement kit, and measurement device of the present invention as described above are used for the manufacture, storage, analysis, use, etc. of pharmaceuticals such as culture solution, biological sample, injection solution, infusion solution, dialysate, and purified water that is a raw material thereof. It is used in the related fields. For example, parenteral drugs such as injectable preparations are mainly produced by fermentation technology or genetic recombination technology, and there is concern about contamination from host cell wall components. It is necessary to remove the endotoxin that causes it. In the treatment of septic patients, blood endotoxin is removed by artificial dialysis by extracorporeal circulation. In order to determine whether or not these endotoxins have been removed as intended, a method for simply measuring a minute amount of endotoxins is required. Furthermore, endotoxin confirmation tests are indispensable also in the manufacture of medical devices such as syringes and dialysis membranes. Under such circumstances, the measurement method and measurement kit of the present invention are extremely effective in measuring these endotoxins, and in the measurement kit of the present invention, regardless of the skill level of the user, Endotoxin concentration can be measured. The specific form in that case is not specifically limited to the said measurement kit, For example, you may use as a detector for flow injection analysis. In this case, it is more preferable to use a form that is incorporated in the final step after treatment such as artificial dialysis.

また、本明細書に用いられる用語は、異なる定義が無い限り、本発明が属する技術の当業者によって広く理解されるのと同じ意味を有する。ここに用いられる用語は、異なる定義が明示されていない限り、本明細書及び関連技術分野における意味と整合的な意味を有するものとして解釈されるべきであり、理想化され、又は、過度に形式的な意味において解釈されるべきではない。   Moreover, unless otherwise defined, terms used in this specification have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms used herein should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in this specification and the related technical field, unless otherwise defined, idealized, or overly formal. It should not be interpreted in a general sense.

以下、本願発明について実施例及び比較例を用いて詳細に説明するが、本願発明はこれらの実施例に限定されるものではない。電気化学的な測定法として下記では矩形波ボルタンメトリーによる実施例を示すが、その他にも、サイクリックボルタンメトリー、微分パルスボルタンメトリー、ノーマルパルスボルタンメトリー、交流ボルタンメトリー、等の手法が適宜使用可能である。   Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example and a comparative example, this invention is not limited to these Examples. As an electrochemical measurement method, an example using rectangular wave voltammetry will be described below, but other methods such as cyclic voltammetry, differential pulse voltammetry, normal pulse voltammetry, and alternating current voltammetry can be used as appropriate.

実施例1:スパッタカーボン薄膜電極での亜鉛イオンの測定性能評価
作用電極として、シリコンウェハ―上に成膜されたスパッタカーボン薄膜電極を用いた。作製されたスパッタカーボン薄膜上に直径2mmの穴を開けた絶縁テープを貼り付けて、電極面積が既知のスパッタカーボン薄膜電極とした。この薄膜電極を、100 mmol/Lのアンモニア緩衝液(pH8.0)中に挿入し、ポテンシオスタット(CHIインスツルメンツ社製、ALS1240B)に塩橋を施した参照電極(銀−塩化銀:Ag/AgCl)、対向電極(白金:Pt)とともに接続した。
Example 1 Evaluation of Zinc Ion Measurement Performance with Sputtered Carbon Thin Film Electrode A sputtered carbon thin film electrode formed on a silicon wafer was used as a working electrode. An insulating tape with a hole having a diameter of 2 mm was attached to the produced sputtered carbon thin film to obtain a sputtered carbon thin film electrode having a known electrode area. This thin film electrode was inserted into a 100 mmol / L ammonia buffer (pH 8.0), and a potentiostat (CHI Instruments, ALS1240B) was subjected to a salt bridge (silver-silver chloride: Ag / AgCl) and a counter electrode (platinum: Pt).

次に、アンモニア緩衝液中に亜鉛イオン(Zn2+)の濃度が0〜1000ng/mLとなるようにそれぞれ調整し、還元堆積電位-1.5 V、堆積時間240秒に設定して、各濃度ごとに溶液中の亜鉛イオンを電極表面へ堆積した。続いて、周波数40Hz、電位増加分2mV、振幅25mVに設定して、各濃度ごとに矩形波ボルタンメトリー測定を行った。測定結果を図2に示した。図2(a)において、横軸は印加電圧、縦軸は亜鉛の酸化溶出に伴う酸化電流である。得られた測定結果より、亜鉛濃度に伴う酸化電流増加が明確に観測された。実際に亜鉛濃度と酸化電流値の関係は、図2(b)に示すように、5〜1000ng/mLの濃度範囲で直線性を示し、5ng/mLという低濃度領域まで定量性のある亜鉛イオンの検出が可能であることがわかった。
実施例2:ETクリーンsおよび亜鉛錯体プローブによるエンドトキシンの濃度測定
ETクリーンsをマイクロチューブに10mg秤り取り、ここに濃度が異なる日本薬局方エンドトキシン標準品を200μL滴下し、室温で120分間振盪しエンドトキシンを吸着させた後、ETクリーンs表面をTris緩衝液生理食塩水(TBS)で洗浄した。続いて100μmol/Lのエンドトキシン認識プローブ(ジピコリルアミン-亜鉛錯体と臭化セチルピリジニウムから構成)TBS溶液を200μL滴下し、室温で60分間振盪し、吸着したエンドトキシンを介してプローブもETクリーンs表面上に吸着させた後、ETクリーンs表面をTBSで洗浄した。この操作により、ETクリーンs表面上にプローブを捕捉することができる。さらに、ここへ0.1mol/Lの硫酸水溶液を200μL滴下し、10分間振盪することでプローブ中の亜鉛を亜鉛イオンとして溶出させ、溶出液を回収した。この溶出液を50mMアンモニア緩衝液(pH8.0)で100倍希釈した溶液を測定溶液とした。
Next, adjust the concentration of zinc ions (Zn 2+ ) in the ammonia buffer to be 0 to 1000 ng / mL, and set the reduction deposition potential to -1.5 V and the deposition time to 240 seconds. The zinc ions in the solution were deposited on the electrode surface. Subsequently, the frequency was set to 40 Hz, the potential increment was 2 mV, and the amplitude was 25 mV, and rectangular wave voltammetry measurement was performed for each concentration. The measurement results are shown in FIG. In FIG. 2 (a), the horizontal axis represents the applied voltage, and the vertical axis represents the oxidation current accompanying zinc elution. From the obtained measurement results, an increase in oxidation current with zinc concentration was clearly observed. Actually, as shown in Fig. 2 (b), the relationship between zinc concentration and oxidation current value shows linearity in the concentration range of 5 to 1000 ng / mL, and quantitative zinc ions up to a low concentration range of 5 ng / mL. It was found that it was possible to detect.
Example 2: Endotoxin concentration measurement with ET Cleans and zinc complex probe
Weigh 10 mg of ET Cleans in a microtube, drop 200 μL of Japanese Pharmacopoeia standard endotoxin standard with different concentration here, shake at room temperature for 120 minutes to adsorb endotoxin, and then clean the surface of ET Cleans with Tris buffer physiology. Washed with saline (TBS). Subsequently, 200 μL of 100 μmol / L endotoxin recognition probe (comprised of dipicolylamine-zinc complex and cetylpyridinium bromide) TBS solution was added dropwise, shaken at room temperature for 60 minutes, and the probe was ET Cleans surface via the adsorbed endotoxin. After adsorbing on the surface, the surface of ET Cleans was washed with TBS. By this operation, the probe can be captured on the ET clean s surface. Further, 200 μL of a 0.1 mol / L sulfuric acid aqueous solution was dropped here and shaken for 10 minutes to elute zinc in the probe as zinc ions, and the eluate was collected. A solution obtained by diluting the eluate 100 times with 50 mM ammonia buffer (pH 8.0) was used as a measurement solution.

上述の測定溶液を実施例1に記載の操作を、スパッタカーボン薄膜電極を作用電極として用いて行い、各濃度のエンドトキシンを作用させて得られた測定溶液の矩形波ボルタンメトリー測定を行った。測定結果を図3に示した。図3において、横軸はエンドトキシン濃度、縦軸は応答電流値である。図3から明らかなように、ETクリーンsに添加したエンドトキシン濃度に依存した電流増加が認められた。本法ではおよそ200pg/mLのエンドトキシンの定量が可能と見積もられた。   The above-described measurement solution was subjected to the operation described in Example 1 using a sputtered carbon thin film electrode as a working electrode, and rectangular wave voltammetry measurement was performed on the measurement solution obtained by causing each concentration of endotoxin to act. The measurement results are shown in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis represents the endotoxin concentration, and the vertical axis represents the response current value. As apparent from FIG. 3, an increase in current depending on the concentration of endotoxin added to ET Cleans was observed. In this method, it was estimated that about 200 pg / mL endotoxin could be quantified.

Claims (10)

試料中に含まれるエンドトキシンの濃度を測定する方法であって、以下の工程、
(1)第一のエンドトキシン認識分子を固定化した担体に試料を接触させ、試料中のエンドトキシンを担体に捕捉・濃縮する工程、
(2)重金属化合物と第二のエンドトキシン認識分子を含むエンドトキシン認識プローブを担体に接触させ、担体上のエンドトキシンにエンドトキシン認識プローブを捕捉する工程、
(3)エンドトキシン認識プローブに酸性溶液を反応させ、プローブの重金属化合物から重金属イオンを溶出する工程、および
(4)重金属イオンを測定する作用電極を用いて、溶出した重金属イオン量を電気化学的に測定する工程、
を含み、重金属イオン量を指標として試料中のエンドトキシン濃度を測定することを特徴とするエンドトキシン濃度測定方法。
A method for measuring the concentration of endotoxin contained in a sample, comprising the following steps:
(1) A step of contacting the sample with a carrier on which the first endotoxin recognition molecule is immobilized, and capturing and concentrating the endotoxin in the sample on the carrier,
(2) contacting an endotoxin recognition probe comprising a heavy metal compound and a second endotoxin recognition molecule with a carrier, and capturing the endotoxin recognition probe on the endotoxin on the carrier;
(3) A step of reacting an endotoxin-recognizing probe with an acidic solution to elute heavy metal ions from the heavy metal compound of the probe, and (4) electrochemically measuring the amount of heavy metal ions eluted using a working electrode that measures heavy metal ions. Measuring process,
And measuring the endotoxin concentration in the sample using the amount of heavy metal ions as an indicator.
200pg/mL以上の濃度のエンドトキシンを測定可能である請求項1のエンドトキシン濃度測定方法。   The method for measuring an endotoxin concentration according to claim 1, wherein an endotoxin concentration of 200 pg / mL or more can be measured. エンドトキシン認識分子が、ポリεリジン、ポリαリジン、ポリミキシンB、セチルピリニジウム、タンパク質、ポリペプチド、オリゴペプチド、オリゴヌクレオチド、ポリエチレンイミンおよびポリアリルアミンからなる群より選択される少なくとも一種であり、第一のエンドトキシン認識分子と第二のエンドトキシン認識分子は同一または別種である請求項1または2のエンドトキシン濃度測定方法。   The endotoxin recognition molecule is at least one selected from the group consisting of poly-ε-lysine, poly-α-lysine, polymyxin B, cetylpyridinium, protein, polypeptide, oligopeptide, oligonucleotide, polyethyleneimine, and polyallylamine; The endotoxin concentration measuring method according to claim 1 or 2, wherein the one endotoxin recognition molecule and the second endotoxin recognition molecule are the same or different. エンドトキシン認識プローブの重金属化合物が、重金属錯体化合物である請求項1または2のエンドトキシン濃度測定方法。   The method for measuring an endotoxin concentration according to claim 1 or 2, wherein the heavy metal compound of the endotoxin recognition probe is a heavy metal complex compound. 重金属錯体化合物中の重金属が、亜鉛、銀、銅、カドミウム、ニッケル、コバルト、鉛、セレンまたはインジウムである請求項4のエンドトキシン濃度測定方法。   The endotoxin concentration measuring method according to claim 4, wherein the heavy metal in the heavy metal complex compound is zinc, silver, copper, cadmium, nickel, cobalt, lead, selenium or indium. 作用電極がsp3カーボン結合を40%以上有し、重金属イオンを還元堆積および酸化溶出反応に基づいた電気化学反応によって測定するのに十分な広い電位窓を還元側に有するカーボン薄膜である請求項1または2のエンドトキシン濃度測定方法。 The working electrode is a carbon thin film having sp 3 carbon bonds of 40% or more and having a wide potential window on the reduction side sufficient to measure heavy metal ions by electrochemical reaction based on reduction deposition and oxidation elution reaction. 1 or 2 endotoxin concentration measurement method. カーボン薄膜が、ボロンドープダイヤモンド薄膜、導電性ダイヤモンドライクカーボン薄膜またはスパッタカーボン薄膜である請求項6のエンドトキシン濃度測定方法。   The endotoxin concentration measuring method according to claim 6, wherein the carbon thin film is a boron-doped diamond thin film, a conductive diamond-like carbon thin film, or a sputtered carbon thin film. エンドトキシンが、内毒素、リポ多糖、発熱物質およびパイロジェンからなる群より選択される少なくとも一種である請求項1から7のいずれかのエンドトキシン濃度測定方法。   The endotoxin concentration measuring method according to any one of claims 1 to 7, wherein the endotoxin is at least one selected from the group consisting of endotoxins, lipopolysaccharides, pyrogens, and pyrogens. 請求項1から8のいずれかのエンドトキシン濃度測定方法を実施するためのキットであって、第一のエンドトキシン認識分子を固定化した担体、重金属化合物と第二のエンドトキシン認識分子を含むエンドトキシン認識プローブおよび酸性溶液を含むことを特徴とするエンドトキシン濃度測定キット。   A kit for carrying out the endotoxin concentration measuring method according to any one of claims 1 to 8, comprising a carrier on which the first endotoxin recognition molecule is immobilized, an endotoxin recognition probe comprising a heavy metal compound and a second endotoxin recognition molecule, and An endotoxin concentration measurement kit comprising an acidic solution. 請求項1から8のいずれかのエンドトキシン濃度測定方法を実施するためのデバイスであって、第一のエンドトキシン認識分子を固定化した担体と作用電極を備えた電気化学セル、電極への電圧印加手段および電流測定手段を含むことを特徴とするエンドトキシン濃度測定デバイス。   A device for carrying out the endotoxin concentration measuring method according to any one of claims 1 to 8, comprising a carrier on which a first endotoxin recognition molecule is immobilized and a working electrode, and means for applying a voltage to the electrode. And an endotoxin concentration measuring device characterized by comprising current measuring means.
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