JP2018044935A - 化学分析装置、前処理装置及び化学分析方法 - Google Patents

化学分析装置、前処理装置及び化学分析方法 Download PDF

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Abstract

【課題】検出対象物を迅速にかつ高感度に定量する化学分析装置及びこの化学分析装置に用いる前処理装置並びに化学分析方法を提供する。
【解決手段】検体に含まれる極性基を有する分子を捕捉する分子鋳型ポリマーを収容する前処理部６０と、前処理部６０に通液された検体に含まれる成分を定量する定量部６５と、を有する化学分析装置６００である。
【選択図】図１

Description

本発明は、化学分析装置及びこの化学分析装置に用いる前処理装置並びに化学分析方法に係り、特に生体分子の検出に用いられる化学分析装置及びこの化学分析装置に用いる前処理装置並びに化学分析方法に関する。
臨床検査、環境、衛生、防災等の分野で管理すべき化学物質は非常に多岐に渡り、その種類も極めて多い。例えば、ホルモン分子や、内分泌攪乱物質、工場跡地の土壌汚染物質、建築資材から発生するアスベスト、食品や容器、若しくはそれらの製造装置から発生する異臭や異味の原因となる化学物質等が挙げられる。そのような化学物質の多くは低分子であり、通常測定物中に極めて微量しか含まれていない。このような微量の化学物質を迅速に、また高感度に検出することは各分野での安全性等を確保する上で極めて重要な作業である。
例えばライフサイエンス分野では、メタボローム解析により、体内の現時点の状態を鋭敏に表す情報を取得し、テーラーメイドな予防を実現する動きが出てきている。このような手法を実現するには、アミノ酸や有機酸等の比較的低分子系の代謝産物を解析し、その結果を診断に応用することが求められるため、質量分析が重要な技術となっている。質量分析装置としては、例えば高電圧をかけた真空中に、血液、血清、尿、唾液等の生体試料を注入し、イオン化した成分を分離して検出することで、マススペクトルを得るものが知られている。
これらの測定現場では、目的の化学物質をその場で高感度に検出できる測定手法が求められている。さらに測定現場では、測定装置の小型化も求められている。これらの要求に対応するためには、特定の化学物質を検出対象物（以下、ターゲット分子とも示す。）として選択的に検出する際に、検出を攪乱する物質（以下、測定阻害物質と示す。）を、効率的に除去することが重要である。
例えば特許文献１には、反応室の上流に、検体中の測定阻害物質を除去する担体を収容するプレカラム部を有し、この反応室やプレカラム部に、回転による遠心力を用いて検体や試薬を送液するようにした反応チップが開示されている。
特開２０１１−２７４２１号公報
特許文献１に記載の反応チップでは、検体中の測定阻害物質を除去するための微細な構造や、遠心力を発生させる機構が必要であり、構造全体が複雑となる。また、この反応チップでは、回転による遠心力を用いて検体や試薬を送液しているため、送液に時間がかかり、高スループット分析には適しない。
また、質量分析装置では、例えば生体試料に含まれるリン脂質等の測定阻害物質が、ターゲット分子よりも優先的にイオン化することがある。この場合、本来検出されるべきターゲット分子がイオン化されず、分析結果に誤差を生じ、分析精度が低下することがある。
そこで本発明の目的は、検出対象物を迅速にかつ高感度に定量する化学分析装置及びこの化学分析装置に用いる前処理装置並びに化学分析方法を提供することにある。
本発明に係る化学分析装置の好ましい実施形態としては、検体に含まれる極性基を有する分子を捕捉する分子鋳型ポリマーを収容する前処理部と、前記前処理部に通液された前記検体に含まれる成分を定量する定量部と、を有することを特徴とする。
また、本発明に係る前処理装置の好ましい実施形態としては、検体に含まれる成分を定量分析する化学分析装置に使用される前処理装置であって、前記前処理装置は、前記検体に含まれる極性基を有する分子を捕捉する分子鋳型ポリマーを備えており、該分子鋳型ポリマーにより、前記検体から前記極性基を有する分子を除去することを特徴とする。
また、本発明に係る化学分析方法の好ましい実施形態としては、極性基を有する分子を捕捉する分子鋳型ポリマーを収容する前処理部に検体を通液し、前記前処理部に通液された前記検体に含まれる成分を定量分析することを特徴とする。
本発明によれば、検出対象物を迅速にかつ高感度に定量する化学分析装置及びこの化学分析装置に用いる前処理装置並びに化学分析方法を実現することができる。
実施例１に係る化学分析装置６００の概略構成を示す図である。 分子鋳型ポリマーの代表的な製造方法を模式的に示す図である。 分子鋳型ポリマー微粒子６１の断面を模式的に示す図である。 分子鋳型ポリマー微粒子６１の断面を模式的に示す図である。 分子鋳型ポリマーを用いて前処理工程から分析工程まで行うときの処理フロー図である。 実施例２に係る前処理装置４００の概略構成を示す図である。 リン脂質濃度と吸光度との関係を示す図である。 分子鋳型ポリマー添加濃度とリン脂質減少濃度との関係を示す図である。
図１に、実施例１に係る化学分析装置６００の概略構成を示す。化学分析装置６００は、分子鋳型ポリマー微粒子６１を内部に収容する前処理部６０を有している。分子鋳型ポリマー微粒子６１は、検体に含まれる極性基を有する分子を、測定阻害物質として捕捉する分子鋳型ポリマーを有している。分子鋳型ポリマーは、検体中の特定の測定阻害物質を、その測定阻害物質が有する特定分子構造に依存して捕捉するものである。なお、捕捉とは、結合や相互作用によって捉えることをいう。
前処理部６０は、例えばガラス、ＰＤＭＳ、アクリル等の樹脂により構成されている。分子鋳型ポリマー微粒子６１は、分子鋳型ポリマーにより測定阻害物質を捕捉する捕捉体としての機能を有しており、詳細は後述する。
前処理部６０には、前処理部６０に検体を導入する検体導入部６２が、流路６２１により接続されている。前処理部６０には、さらにドレイン６６が排出流路６６１により接続されており、定量部６５が送出流路６５１により接続されている。排出流路６６１と送出流路６５１とは、切り替え部６４により切り替え可能に接続されている。
定量部６５は、前処理部６０から送液された検体に含まれる検出対象物（ターゲット分子）を定量するものであり、例えば質量分析装置、液体クロマトグラフィ−質量分析装置、液体クロマトグラフ、分光光度計、生化学・免疫自動分析装置等を用いることができる。
検体導入部６２から流路６２１により前処理部６０に検体が注入されると、検体中に含まれる測定阻害物質は、分子鋳型ポリマー微粒子６１に捕捉され、前処理部６０内に留まる。切り替え部６４を送出流路６５１側に切り変えると、前処理部６０で前処理された検体溶液は、切り替え部６４を経由して、送出流路６５１により定量部６５に送液され、検出対象物（ターゲット分子）について定量分析される。
その結果、前処理部６０への通液前よりも、測定阻害物質が大幅に低減された検体溶液を、定量部６５で定量分析することが可能となる。このため、ターゲット分子の定量分析を迅速にかつ高感度に行うことができ、Ｓ／Ｎ（シグナル・ノイズ比）の高い分析結果を得ることができる。
なお、前処理部６０に残留した、測定阻害物質を捕捉した分子鋳型ポリマー微粒子６１は、切り替え部６４を排出流路６６１側に切り替えることで、不要な夾雑物と共に、排出流路６６１によりドレイン６６から排出してもよい。
また、実施例１の化学分析装置は、主に低分子量の化学物質をターゲット分子としているが、臨床検査用の質量分析装置の一部では、検査項目において、このような低分子量のターゲット分子と近い分子量を有する成分が、測定を阻害する検査ノイズとして扱われている。このような化学分析装置においては、ターゲット分子の効率的な濃縮及び測定阻害物質の低減が、検査項目の実施可否を決定する。実施例１に係る化学分析装置では、分子鋳型ポリマー微粒子６１を有する前処理部６０により、検体に含まれる測定阻害物質を効率的に除去することができるため、得られる検出結果における測定阻害物質の影響を低減することができる。
また、例えば質量分析装置は、高電圧をかけた真空中に、血液、血清、尿、唾液等の生体試料をインジェクションし、真空中でイオン化した成分を静電力によって飛行させ、電気的作用又は磁気的作用により質量電荷比に応じて各成分を分離して、分離した成分をそれぞれ検出することで、質量電荷比に対する検出強度に関するマススペクトルを得る成分分析が行われている。
例えば血液から血球を分離した血清成分を、このような質量分析装置により質量分析する際には、血清成分をそのまま質量分析装置にインジェクションする場合、又は前処理後の血清成分を質量分析装置にインジェクションする場合のいずれにおいても、血清中のリン脂質が、検出対象物（ターゲット分子）と共にイオン化ポートに入ることがあった。この場合、リン脂質が優先的にイオン化し、本来イオン化すべき検出対象物（ターゲット分子）がイオン化されないため、測定結果に誤差が生じていた。
実施例の化学分析装置では、極性基を有するイオン化し易い測定阻害物質を、前処理部６０で分子鋳型ポリマーにより予め検体から除去した上で、この検体を定量部６５に通液し、定量分析を行うことができる。このため、定量部６５が上記した質量分析装置である場合、例えばリン脂質のような極性基を有する測定阻害物質が優先的にイオン化されることによる、分析精度の低下を防止することができる。
また、定量部６５が例えば液体クロマトグラフィや分光分析装置である場合には、例えば定量分析により得られるスペクトルにおける、検出対象物（ターゲット分子）のピークと測定阻害物質のピークとの重なりを減少させることができる。
また、定量部６５が例えば生化学・免疫自動分析装置である場合には、抗原又は抗体を付着させた基材上に測定阻害物質が付着することによる測定誤差の発生や、測定阻害物質による抗原抗体反応の阻害反応を防止することができる。
なお、ターゲット分子の検出には、定量部６５として、上述した質量分析装置に加え、電気計測、インピーダンス測定、表面プラズモン共鳴、水晶振動子などを用いた計測手段や分光光度計等を使用してもよい。
図１では、定量部６５に前処理部６０を一つ設けた構成を示したが、一の定量部６５に対して複数個の前処理部６０を設けることも可能である。この場合には、測定阻害物質の除去を、複数の前処理部６０により並列的に行うことができるため、より効率的で高スループットな分析を行うことが可能となる。
分子鋳型ポリマーが捕捉する分子（以下、捕捉対象分子と示す）は、上記したように、極性基を有するイオン化し易い分子であり、例えばリン脂質、リン脂質誘導体、リンタンパク質、リンペプチド等の、リン酸基を有する分子が挙げられる。
捕捉対象分子の分子量は、捕捉体が捕捉可能な分子量であれば特に限定はされないが、実施例１は、低分子量の化学物質の検出を主たる目的としているため、ターゲット分子の分子量は、概ね数十から数百程度である。この点は、以下の実施例２においても同様である。
図２に、分子鋳型ポリマー微粒子６１に含まれる、分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）１２の代表的な作製原理を示す。まず、捕捉対象分子のテンプレート分子１０と、このテンプレート分子１０に相互作用するモノマー原料Ａ１０１、モノマー原料Ｂ１０２、及びモノマー原料Ｃ１０３との混合物中で重合反応を行い、テンプレート分子１０の認識部位１１を形成させる。その後、テンプレート分子１０を洗浄等により除去することで、認識部位１１を有する分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）１２を作製することができる。
テンプレート分子１０は、認識部位１１を形成するための鋳型分子であり、捕捉対象分子そのものを使用してもよく、捕捉対象分子の誘導体や類似体を用いても良い。
分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）１２は、特定のテンプレート分子１０を利用して形成したものであって、捕捉対象分子となる化学物質を、その捕捉対象分子が有する特定分子構造に依存して捕捉できるものである。捕捉対象分子を捕捉する捕捉体としては、少なくとも分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）１２を有していればよく、特定分子構造に依存して捕捉対象分子を捕捉する機能を有する、ポリマー以外の材質のものを有していてもよい。例えばタンパク質であっても良いし、また金属であっても良い。捕捉体としては、具体的には抗体や分子鋳型ポリマー等が該当する。
分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）１２の製造方法は、以下の通りである。例えば、まず、捕捉対象分子又はその類似の化学物質であるテンプレート分子１０の存在下で、そのテンプレート分子１０とイオン結合や水素結合によって相互作用する機能性モノマーを、必要に応じて用いる他のモノマー成分と共に重合させ、テンプレート分子１０をポリマー内に固定する。その際、機能性モノマーと他のモノマー成分との共重合比は、各モノマー成分の種類等によって異なり、特に限定されるものではないが、例えば機能性モノマー：他のモノマー成分＝１：１６〜１：６４（モル比）とすることができる。特に、機能性モノマー：他のモノマー成分＝１：３２が望ましい。その後、洗浄によってポリマーからテンプレート分子を除去する。ポリマー中に残ったキャビティー（空間）は、テンプレート分子１０の形状を記憶すると共に、分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）１２内に固定されている機能性モノマーによって化学的認識能も備えた認識部位となる。
テンプレート分子１０としては、例えば、捕捉対象分子を誘導体化し、分子鋳型ポリマーを形成するモノマーと共重合反応する官能基を導入したものを用いてもよい。テンプレート分子１０とモノマーとの間に共重合反応による共有結合を形成することによって、両者の相互作用がより強固となり、テンプレート分子１０とモノマーとのフィッティング性が向上する。これにより、分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）１２として、捕捉対象分子の取り込み効率が向上する等の有利な性質をもたらすことができる。このような誘導体化した捕捉対象分子と共重合させるモノマーとしては、誘導体化していない捕捉対象分子をテンプレート分子１０として用いる場合の原料モノマーと同様に、官能基を２つ以上有するモノマーや、複数種のモノマーの組み合わせを用いることができる。
また、テンプレート分子１０に導入する、モノマーと共重合反応する官能基としては、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、エポキシ基など重合性の置換基等が挙げられる。特に、メタクリロイル基が好ましい。
捕捉対象分子としては、常温常圧下では固体状態でのみ存在可能な物質であって、気体中若しくは液体中で微粒子として存在できる化学物質も含むものとする。ただし、分子鋳型ポリマーに対して腐蝕効果、溶解効果、変性効果等を有するものは、対象分子として不適である。
一般に、分子鋳型ポリマーを製造する際には、上記したように、捕捉対象分子やその誘導体をテンプレート分子として用いて合成した後、テンプレート分子を洗浄により除去することで、捕捉対象分子を捕捉するための認識部位（空間）を形成している。上記のようにして合成した分子鋳型ポリマーには、洗浄後においても、テンプレート分子がポリマー内に残存する可能性がある。このような分子鋳型ポリマーを検体の前処理に用いると、分子鋳型ポリマー内に残存したテンプレート分子が前処理後の検体に溶出し、定量部６５（図１参照）に流入することがある。この場合、定量部６５に流入したテンプレート分子が、検査結果を攪乱する測定阻害物質であると、定量部６５で得られる分析精度が低下する。
従って、捕捉対象分子が、例えばリン脂質のように、検体中に微量に残留していても分析結果を攪乱するような測定阻害物質である場合には、テンプレート分子として、捕捉対象分子やその誘導体以外の分子を用いて、分子鋳型ポリマーを作製することが好ましい。
例えば、捕捉対象分子が、リン酸基を有する分子である場合には、分子鋳型ポリマーは、テンプレート分子として、この捕捉対象分子と異なる分子を用いて合成することが好ましい。この場合、テンプレート分子としては、リン酸基を有する分子の分子構造を模倣する分子として、分子中に極性基を有し、かつこの極性基が、その両側に他の原子団との結合部位を有するものを用いることができる。
例えば、リン脂質を捕捉するための分子鋳型ポリマーを合成する場合には、テンプレート分子として、リン脂質やその誘導体を使用せず、リン脂質の分子構造を模倣する分子を用いることが好ましい。リン脂質の分子構造を模倣する分子としては、分子構造や官能基等の観点から、ケトプロフェン骨格を有する分子を用いることができ、例えばＳ−ケトプロフェン（Ｓ−ｋｅｔｏｐｒｏｆｅｎ）を用いることができる。
具体的には、テンプレート分子であるＳ−ケトプロフェン（Ｓ−ｋｅｔｏｐｒｏｆｅｎ）の存在下で、機能性モノマーとしてのビニルモノマーと、必要に応じてスチレンやジビニルベンゼン等の他のモノマー成分とを、重合開始剤ともに共重合させることによって、分子鋳型ポリマーを得ることができる。
上記した機能性モノマーとしてのビニルモノマーと他のモノマー成分とを共重合させる場合、その共重合比は、各モノマー成分やテンプレート分子の種類等によって異なり特に限定されるものではない。
このようにして得られた分子鋳型ポリマーは、ケトプロフェン骨格を有する分子と特異的に結合可能な認識部位を有する。上記したように、ケトプロフェン骨格は、リン脂質の分子構造を模倣する分子構造であるため、この認識部位が、リン脂質の認識部位として機能する。
テンプレート分子としてＳ−ケトプロフェン（Ｓ−ｋｅｔｏｐｒｏｆｅｎ）を用いる場合、Ｓ−ケトプロフェン（Ｓ−ｋｅｔｏｐｒｏｆｅｎ）に、例えばアクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、エポキシ基などの重合性の置換基を導入して誘導体化したものを、テンプレート分子としても良い。
なお、分子鋳型ポリマーとしては、テンプレート分子の存在下で重合反応を行って作成されるものであればよく、テンプレート分子とまわりのビニルモノマーとの相互作用は、共有結合に限られず、イオン結合、水素結合、ファンデルワールス力、疎水−疎水結合などの一部又は組み合わせを利用してもよい。
図３Ａ、図３Ｂに、前処理部６０に収容される分子鋳型ポリマー微粒子６１の断面図を示す。分子鋳型ポリマー微粒子６１は、コア層２０の周りに一層のシェル層２１を有する、２層構造のコア−シェル型の構造を有している。
コア−シェル型の分子鋳型ポリマー微粒子としては、例えば図３Ａに示すように、コア層２０としてポリスチレン層を用い、シェル層２１として分子鋳型ポリマーの層を形成した微粒子構造とすることができる。これらのコア−シェル構造を有する分子鋳型ポリマー微粒子は、サブミクロンサイズであり、かつ粒径が均一であるため、カラム状や平板状に並べた際に密に詰まり、ターゲット分子に対して高い認識力を得られる。
シェル層２１としては、コア層２０の外側に、測定阻害物質を捕捉する分子鋳型ポリマーの層を、表層として有していればよい。換言すれば、測定阻害物質を捕捉する分子鋳型ポリマーの層を表層として有する粒子を合成できればよい。
分子鋳型ポリマー微粒子６１としては、コア層２０の周りに一層のシェル層２１を有する、２層構造のコア−シェル型のもの（図３Ａ参照）に限られず、３層構造のコア−シェル１−シェル２型の微粒子を用いることもできる。３層構造のコア−シェル１−シェル２型の分子鋳型ポリマー微粒子６１は、図３Ｂに示すように、コア層２２の周りに第１シェル層２３を有し、その周りに第２シェル層２４を有するコア−シェル１−シェル２型の構造を有している。このような構造とすることで、例えば、コア層２２としてＦｅ２Ｏ３（酸化鉄）ビーズを用い、第１シェル層２３としてポリスチレン層を形成し、第２シェル層２４として分子鋳型ポリマーの層を形成することで、磁性を有する分子鋳型ポリマー微粒子を調製することができる。
ここでは、分子鋳型ポリマー微粒子６１のコア層２２として、Ｆｅ２Ｏ３（酸化鉄）を用いた例を示したが、コア層２２としては、Ｆｅ２Ｏ３（酸化鉄）以外の磁性体を用いてもよい。
これにより、分子鋳型ポリマー微粒子６１は磁性体として機能し、表層により測定阻害物質を捕捉した後、例えば磁石などにより分子鋳型ポリマー微粒子６１を移動させることができ、ハンドリングが容易になる。具体的には、例えば血清、尿などのように、検出対象物（ターゲット分子）と共に測定阻害物質を含む検体中に、上記した分子鋳型ポリマーを表層に有する磁性体を浸漬させ、一定時間放置して、分子鋳型ポリマーにより測定阻害物質を捕捉した後、磁石などにより、この磁性体を検体から容易に引き上げることができる。その結果、検体中に含まれる物質のうち、測定阻害物質を分離することができる。
中でも、コア−シェル１−シェル２型の分子鋳型ポリマー微粒子は、第１シェル層２３であるポリスチレン層により、第２シェル層２４である分子鋳型ポリマーの層とコア層２２であるＦｅ２Ｏ３（酸化鉄）ビーズとの密着性が高められており、分子鋳型ポリマーによる安定した分子捕捉機能を得ることができる。
コア−シェル型の分子鋳型ポリマー微粒子の合成スキームを、以下に示す。コア層となる成分を含む微粒子（以下、単にコアビーズと示す。）の存在下で重合反応を行い、さらに遠心分離、加水分解、洗浄を行うことで、分子鋳型ポリマーを表面に有するポリマービーズを合成できる。
即ち、コアビーズ（微粒子）の存在下で、テンプレート分子と、重合性のビニルモノマー（機能性モノマー）とを重合反応させることで、分子鋳型ポリマーの微粒子を作製できる点に特徴を有している。その後、遠心分離工程、加水分解工程、洗浄工程を経て、最終的に分子鋳型ポリマーの微粒子を得ることができる。
このようにして得られた分子鋳型ポリマー微粒子において、コアビーズ（微粒子）は、分子鋳型ポリマーの原料モノマー及びテンプレート分子（捕捉対象分子又はその誘導体）を用いて合成される分子鋳型ポリマーにより被覆される。コアビーズ（微粒子）を被覆する分子鋳型ポリマーは、捕捉対象分子の認識部位を有している。
例えば、コアビーズとしてポリスチレンビーズを用い、上記したようにして重合反応、遠心分離、加水分解、洗浄を行うことで、図３Ａに示す２層構造のコア−シェル型の分子鋳型ポリマー微粒子を合成することができる。
また、例えばコアビーズとしてＦｅ２Ｏ３（酸化鉄）ビーズを用い、その表面に予めポリスチレン層を形成した後、上記したようにして重合反応、遠心分離、加水分解、洗浄を行うことで、図３Ｂに示す３層構造のコア−シェル１−シェル２型の分子鋳型ポリマー微粒子を合成することができる。
以上説明した実施例１の化学分析装置では、分析を攪乱するリン脂質等の測定阻害物質を、分子鋳型ポリマーにより除去した上で、定量分析を行えるため、高精度な分析を行うことが可能となる。
また、実施例１の化学分析装置では、分子鋳型ポリマーを用いることにより、複雑な装置構成や大規模な装置構成を用いることなく、測定阻害物質を連続的に除去処理できるため、低コストで、効率的かつ高スループットな分析を行うことが可能となる。
図４に、上記した分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）を用いて前処理工程から分析工程まで行うときの処理フローの例を説明する。まず、検査対象である検体を、分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）を充填したバイアル瓶、シリンジ、カラム等に通液する。この際、検体と分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）との共存下で、これらを攪拌振蕩させる。これにより、検体中の測定阻害物質を、分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）により効果的に捕捉することが可能となる。次いで、検体と分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）との攪拌により得られた懸濁液中の上澄み液を分取する。そして、分取した上澄み液に含まれる成分を分析する。
以上説明したフローにより、例えばリン脂質等の測定阻害物質が、検体溶液から除去されるため、ターゲット分子の高感度分析が可能となる。
図５に、実施例２に係る前処理装置４００の概略構成を示す。前処理装置４００は、例えば図１に示す化学分析装置６００の前処理部６０として適用できるものであり、シリンジ状の容器４０を備えている。容器４０には、リン脂質４３を捕捉する分子鋳型ポリマー４１が充填されている。分子鋳型ポリマー４１としては、実施例１で説明した分子鋳型ポリマーと同様のものを用いることができる。検体４２には、測定阻害物質となるリン脂質４３が含まれている。また、検体４２には、検出対象物（ターゲット分子）である分子４４や分子４５が含まれている。
まず、この検体４２を容器４０に通液する。容器４０に通液された検体４２中のリン脂質４３は、分子鋳型ポリマー４１により捕捉されて除去される。このようにして前処理された後の検体４２を分析することで、正確な分析を行うことが可能となる。
なお、図５では、分子鋳型ポリマー４１により検体中のリン脂質４３を捕捉して除去する例について示した。但し、前処理装置４００は、分子鋳型ポリマー４１の種類を適宜選択することにより、例えばリン脂質誘導体、リンタンパク質、リンペプチド等の、リン脂質以外の測定阻害物質を除去することが可能である。
上記した実施例１〜実施例２では、分子鋳型ポリマー微粒子を用いた場合を例に説明した。但し、測定阻害物質の捕捉体としては、分子鋳型ポリマー合成後に得られた紛体を粉砕し分級することで、小粒径でかつ揃った粒径を有する粉砕型の分子鋳型ポリマーを用いてもよい。ただし、ターゲット分子の検出の高感度化のためには、分子鋳型ポリマーの表面積は大きいほど好適である。このため、捕捉体の粒径をより小さくするためには、上記したように、サブミクロンオーダーの粒径を持つコアビーズの表面に、分子鋳型ポリマーを被覆した分子鋳型ポリマー微粒子を用いることが好ましい。
また、上記した実施例１〜実施例２によれば、測定阻害物質の捕捉体として分子鋳型ポリマーを有する分子鋳型ポリマー微粒子を用いることで、従来定量分析に必要とされていた、分離装置（ＨＰＬＣ）等の高コストな装置を用いることなくかつ迅速に、検出対象物（ターゲット分子）の定量分析を行うことができる。このため、化学分析装置全体としての低コスト化や低サイズ化に貢献することができる。オフライン分離でもよい。
〔実験例１〕
次に、分子鋳型ポリマーの製造方法について、さらに詳細に説明する。以下では、上記の手順に従い、化学分析を擾乱する測定阻害物質であるリン脂質を捕捉するための分子鋳型ポリマー微粒子を合成する場合について説明する。
（分子鋳型ポリマー微粒子の合成）
実験例１では、リン脂質を捕捉する分子鋳型ポリマーを、Ｓ−ケトプロフェン（Ｓ−ｋｅｔｏｐｒｏｆｅｎ）をテンプレート分子として用いて合成した。
具体的には、以下に示すようにして、粉砕型の分子鋳型ポリマーを合成した。まず、バイアル瓶に、テンプレート分子としてのＳ−ｋｅｔｏｐｒｏｆｅｎ（０．１０ｍｍｏｌ／Ｌ、２５９ｍｇ）、ＭＡＡ（０．４８ｍｍｏｌ／Ｌ、４１０μＬ）、ＥＤＭＡ（１．５６ｍｍｏｌ／Ｌ、２．９５μＬ）、４−ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ（１００ｍｇ）、ＡＩＢＮ（１７．５ｍｇ）を、５０ｍＬの溶媒（アセトニトリル：４５ｍＬ、イオン交換水：５ｍＬ）に溶解させた。次いで、セプタムキャップをして窒素置換し、１０分間窒素パージした後、７０℃で１２時間反応させた。
重合液を回収し、遠心分離機にかけ、上澄み溶液を除去した後、ソクスレー洗浄を行った。具体的には、ソクスレー洗浄により、メタノール／酢酸＝９：１で洗浄した後、メタノールで洗浄した。
上記の方法により、リン脂質除去用の分子鋳型ポリマーを作製できた。上記のソクスレー洗浄により、分子鋳型ポリマーからケトプロフェンが十分に除去されたことを確認するため、ソクスレー洗浄の過程において、ケトプロフェンの濃度をＨＰＬＣ測定した。測定結果を表１に示す。
Figure 2018044935
〔実験例２〕
実施例１で合成した分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）を用いて、リン脂質の除去能力を評価した。まず、事前実験として、種々のリン脂質濃度における吸光度を測定した。各リン脂質濃度における吸光度の測定値を表２に示す。これらの吸光度の測定値を、各リン脂質濃度に対してプロットして検量線を作成し、リン脂質濃度と吸光度との関係を算出した。なお、検量線の作製には、リン脂質として、1−Palmitoyl−2−oleoyl−sn−glycero−3−PC(1，2−POPC，1−Palmitoyl−2−oleoyl−sn−glycero−3−Phosphocholine)を用いた。図６に、リン脂質濃度と吸光度との関係を示す。図６に示すとおり、各リン脂質濃度に対する吸光度のプロットは、線形の関係となった。リン脂質濃度をｘ、吸光度をｙとしたとき、これらの関係は、ｙ＝０．０３２４ｘ＋０．０１６５の計算式で近似され、相関係数Ｒ２＝０．９８９４となった。
Figure 2018044935
次に、リン脂質水溶液を、リン脂質濃度が１．５ｍｇ／ｍLとなるように調製し、この水溶液を、５本のバイアル瓶にそれぞれ１ｍLずつ入れた。なお、リン脂質は、図６の検量線の作成に用いたリン脂質と同じものを使用した。次いで、リン脂質水溶液を入れた各バイアル瓶に、実験例１で合成した分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）を、それぞれ１０ｍｇ、２０ｍｇ、３０ｍｇ、４０ｍｇ、５０ｍｇずつ入れ、温度２５℃、４００ｒｐｍの条件で６０分間攪拌振とうした。その後、得られた懸濁液を遠心分離し、上澄み液の吸光度を、リン脂質定量用ＥＬＩＳＡキットを用いて吸光度分析した（除去能力評価実験）。
上記した除去能力評価実験により得られた各吸光度から、図６の検量線を用いて、各上澄み液のリン脂質濃度を算出し、リン脂質減少濃度（リン脂質の濃度減少分）及び除去率を算出した。なお、リン脂質減少濃度は、除去能力評価実験後の各リン脂質濃度の、初期濃度（１．５ｍｇ／ｍL）との差分である。各分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）濃度での、リン脂質減少濃度及びリン脂質除去率を、表３に示す。また、分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）添加濃度とリン脂質減少濃度との関係を図７に示す。なお、図７では、横軸（ｘ軸）に分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）添加濃度[ｍｇ／ｍＬ]を示し、第１縦軸にリン脂質の減少濃度[ｍｇ／ｍＬ]を示し、第２縦軸に、第１縦軸に対応するリン脂質除去率[％]を示す。
図７に示すとおり、分子鋳型ポリマー（ＭＩＰ）の添加量の増加に従って、リン脂質減少濃度、即ちリン脂質の除去率が高まっており、５０ｍｇの添加量では、９０％以上の除去率が達成された。
Figure 2018044935
１０…テンプレート分子、１１…認識部位、１２…分子鋳型ポリマー、１０１…モノマー原料Ａ、１０２…モノマー原料Ｂ、１０３…モノマー原料Ｃ、２０、２２…コア層、２１…シェル層、２３…第１シェル層、２４…第２シェル層、４００…前処理装置、４０…容器、４１…分子鋳型ポリマー、４２…検体、４３…リン脂質、４４、４５…検出対象物である分子、６００…化学分析装置、６０…前処理部、６１…分子鋳型ポリマー微粒子、６２…検体導入部、６２１…流路、６４…切り替え部、６５…定量部、６５１…送出流路、６６…ドレイン、６６１…排出流路

Claims (9)

  1. 検体に含まれる極性基を有する分子を捕捉する分子鋳型ポリマーを収容する前処理部と、
    前記前処理部に通液された前記検体に含まれる成分を定量する定量部と、を有することを特徴とする化学分析装置。
  2. 前記前処理部は、前記分子鋳型ポリマーにより、前記極性基を有する分子として、リン脂質、リン脂質誘導体、リンタンパク質、リンペプチドからなる群から選択される少なくとも一つを捕捉することを特徴とする請求項１に記載の化学分析装置。
  3. 前記前処理部は、表面に前記分子鋳型ポリマーを有する分子鋳型ポリマー微粒子を収容することを特徴とする請求項１に記載の化学分析装置。
  4. 前記前処理部は、前記分子鋳型ポリマーとして、ケトプロフェン骨格を有する分子と特異的に結合可能な認識部位を有するポリマーを収容することを特徴とする請求項１に記載の化学分析装置。
  5. 前記定量部は、質量分析装置、液体クロマトグラフ又は液体クロマトグラフ質量分析装置であることを特徴とする請求項１に記載の化学分析装置。
  6. 検体に含まれる成分を定量分析する化学分析装置に使用される前処理装置であって、
    前記前処理装置は、前記検体に含まれる極性基を有する分子を捕捉する分子鋳型ポリマーを備えており、該分子鋳型ポリマーにより、前記検体から前記極性基を有する分子を除去することを特徴とする前処理装置。
  7. 前記前処理装置は、前記分子鋳型ポリマーにより、前記極性基を有する分子として、リン脂質、リン脂質誘導体、リンタンパク質、リンペプチドからなる群から選択される少なくとも一つを除去することを特徴とする請求項６に記載の前処理装置。
  8. 極性基を有する分子を捕捉する分子鋳型ポリマーを収容する前処理部に検体を通液し、
    前記前処理部に通液された前記検体に含まれる成分を定量分析することを特徴とする化学分析方法。
  9. 前記極性基を有する分子として、リン脂質、リン脂質誘導体、リンタンパク質、リンペプチドからなる群から選択される少なくとも一つを捕捉する前記分子鋳型ポリマーを収容する前記前処理部に検体を通液することを特徴とする請求項８に記載の化学分析方法。
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