JP2020190550A - Analysis kit for test substance and method for analyzing test substance - Google Patents

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比呂子 柳澤
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比呂子 柳澤
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淳一 島村
豊田 孝
Takashi Toyoda
孝 豊田
崔 京九
Kyong-Gu Choe
京九 崔
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Abstract

To provide an analysis kit capable of analyzing test substances with high selectivity and high sensitivity by a simple operation and enabling long-term storage, and a method for analyzing the test substances using the analysis kit.SOLUTION: An analysis kit for test substances comprises: a sensor 10 including a working electrode 12, a reference electrode 14 and a counter electrode 13, where primary antibodies are immobilized on the surface of the working electrode 12; and metallic nanoparticles in which secondary antibodies specifically binding to a test substance, are immobilized on the surface, where the surface other than the portion on which the secondary antibodies are immobilized is blocked by a hetero-organic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair, or an organic compound having a triple bond. An analysis method for the test substances using the analysis kit is also provided.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、抗原抗体反応を利用して被検物質を分析するための分析キット、及び分析方法に関する。 The present invention relates to an analysis kit and an analysis method for analyzing a test substance using an antigen-antibody reaction.

生体物質の検出は、医療、ヘルスケア、環境などの分野において行われている。そして、複数の生体物質から測定対象の生体物質を、選択的に高感度かつ簡便な操作性で定量することができる分析方法の開発が望まれている。 Detection of biological substances is carried out in fields such as medicine, healthcare, and the environment. Then, it is desired to develop an analysis method capable of selectively quantifying a biological substance to be measured from a plurality of biological substances with high sensitivity and simple operability.

液体中の微量な生体物質を選択的に高感度で測定することができる方法の1つとして、免疫測定法が知られている。免疫測定法とは、測定対象の生体物質(抗原、ハプテン等)と、その抗原と結合する物質(抗体)との反応(抗原抗体反応)を利用して、抗原を定量する方法である。 An immunoassay is known as one of the methods capable of selectively measuring a trace amount of a biological substance in a liquid with high sensitivity. The immunoassay is a method of quantifying an antigen by utilizing a reaction (antigen-antibody reaction) between a biological substance (antigen, hapten, etc.) to be measured and a substance (antibody) that binds to the antigen.

抗原を定量する方法としては、サンドイッチ法が知られている。サンドイッチ法とは、一次抗体が固定された固体と、二次抗体が固定された標識とで、抗原を挟む(サンドイッチする)方法である。すなわち、サンドイッチ法は、抗原を一次抗体で補足し、その補足した抗原と二次抗体とを結合させ、その抗原と結合した二次抗体に固定されている標識を定量する方法である。
また、抗原を定量する方法としては、競合法も知られている。競合法とは、分析対象となる溶液中に含まれる被験物質である抗原と、標識が固定された抗体とを抗原抗体反応させ、次いでこのとき発生した未反応の標識が固定された抗体を定量する方法である。
As a method for quantifying an antigen, a sandwich method is known. The sandwich method is a method of sandwiching (sandwiching) an antigen between a solid on which the primary antibody is immobilized and a label on which the secondary antibody is immobilized. That is, the sandwich method is a method in which an antigen is supplemented with a primary antibody, the supplemented antigen is bound to a secondary antibody, and a label immobilized on the secondary antibody bound to the antigen is quantified.
A competitive method is also known as a method for quantifying an antigen. The competitive method is an antigen-antibody reaction between an antigen, which is a test substance contained in a solution to be analyzed, and an antibody having a fixed label, and then quantifying the unreacted labeled antibody generated at this time. How to do it.

標識を定量する方法として、ELISA法の他、標識として金属粒子を用い、その金属粒子の量を、電気化学的手法を用いて定量する方法が知られている。
特許文献1には、コロイド金属粒子で標識した少なくとも1つの試薬と、少なくとも1つの電極、及び、前記コロイド金属粒子を化学的に溶解するための試薬を含むイムノアッセイ法が開示されている。この特許文献1に開示されているイムノアッセイ法では、標識であるコロイド金属粒子を化学的に溶解し、次いでその金属の溶液を電極に移して還元して、還元した金属を電極に堆積させた後、その電極の表面に堆積した金属を電気的に再溶解させ、その再溶解後に現れるボルタンメトリーピークを解析することによって、その金属の量を測定する。なお、コロイド金属粒子は、溶媒に分散させた金属ナノ粒子である。
As a method for quantifying the label, in addition to the ELISA method, a method of using metal particles as the label and quantifying the amount of the metal particles by using an electrochemical method is known.
Patent Document 1 discloses an immunoassay method including at least one reagent labeled with colloidal metal particles, at least one electrode, and a reagent for chemically dissolving the colloidal metal particles. In the immunoassay method disclosed in Patent Document 1, the colloidal metal particles as labels are chemically dissolved, then a solution of the metal is transferred to an electrode for reduction, and the reduced metal is deposited on the electrode. The amount of the metal is measured by electrically redissolving the metal deposited on the surface of the electrode and analyzing the voltammetry peak that appears after the redissolution. The colloidal metal particles are metal nanoparticles dispersed in a solvent.

一方、ELISA等の抗原抗体反応を用いる免疫測定方法では、二次抗体の固相への非特異的な吸着や、二次抗体が一次抗体に抗原を介さずに直接非特異的に結合するのを防止するため、ウシ血清アルブミン(BSA)やカゼインなどのタンパク質、ゼラチンやスキムミルク等の生体関連物質でタンパク質を含む物質をブロッキング剤として用いている(例えば、特許文献2等)。
しかし、これらのタンパク質やタンパク質を含む物質は、バクテリア等により変質しやすいため、これらの物質をブロッキング剤として用いる分析キットは、長期保存することが困難である。
On the other hand, in the immunoassay method using an antigen-antibody reaction such as ELISA, non-specific adsorption of the secondary antibody to the solid phase or direct non-specific binding of the secondary antibody to the primary antibody without an antigen is used. In order to prevent this, proteins such as bovine serum albumin (BSA) and casein, and bio-related substances such as gelatin and skim milk containing proteins are used as blocking agents (for example, Patent Document 2 and the like).
However, since these proteins and substances containing proteins are easily altered by bacteria and the like, it is difficult to store analysis kits using these substances as blocking agents for a long period of time.

特表2004−512496号公報Japanese Patent Publication No. 2004-512996 特許第6367783号公報Japanese Patent No. 6376783

一次抗体が固定されている作用電極や、二次抗体が固定されている金属ナノ粒子を用い、抗原抗体反応を電気化学的酸化還元電流により検出する被検物質(抗原)の分析チップにおいて、ブロッキング剤として、BSA、スキムミルク、ゼラチンなどのタンパク質やタンパク質を含む物質を用いた場合、タンパク質はバクテリア等による変質のため、分析キットの保存期間が短いという問題があった。 Blocking in an analysis chip of a test substance (antigen) that detects an antigen-antibody reaction by an electrochemical oxidation-reduction current using an action electrode on which a primary antibody is immobilized or metal nanoparticles on which a secondary antibody is immobilized. When a protein such as BSA, skim milk, or gelatin or a substance containing the protein is used as the agent, there is a problem that the storage period of the analysis kit is short because the protein is altered by bacteria or the like.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡便な操作で、被検物質を高い選択性と高感度で分析することができ、且つ、保存期間が長い分析キット、前記分析キットを用いる被検物質の分析方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is an analysis kit capable of analyzing a test substance with high selectivity and high sensitivity by a simple operation and having a long storage period. , The present invention is to provide a method for analyzing a test substance using the analysis kit.

本発明者らは、被検物質に特異的に結合する二次抗体が固定されている金属ナノ粒子の表面又は、一次抗体が固定されている作用電極の表面を、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングすることにより、二次抗体の作用電極への非特異的な吸着や、二次抗体が一次抗体に抗原を介さずに直接非特異的に結合するのを防止し、簡便な操作で、被検物質を高い選択性と高感度で分析することができ、且つ、分析キットの長期保存が可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
The present inventors have unpaired electron pairs or isolated electrons on the surface of metal nanoparticles on which a secondary antibody that specifically binds to a test substance is immobilized or on the surface of an action electrode on which a primary antibody is immobilized. By blocking with a hetero-organic compound having a pair or an organic compound having a triple bond, non-specific adsorption of the secondary antibody to the acting electrode or the secondary antibody is directly non-specific to the primary antibody without an antigen. The present invention is completed by finding that it is possible to analyze a test substance with high selectivity and high sensitivity by preventing binding to the antibody, and to enable long-term storage of an analysis kit with a simple operation. It came to.
That is, the present invention provides the following means for solving the above problems.

(1)第1の態様にかかる分析キットは、作用電極と、参照電極と、対極と、を有し、前記作用電極の表面に一次抗体が固定されているセンサ、及び、表面に被検物質に特異的に結合する二次抗体が固定されており、前記二次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている金属ナノ粒子を含むことを特徴とする。 (1) The analysis kit according to the first aspect has a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode, and a sensor in which a primary antibody is immobilized on the surface of the working electrode, and a test substance on the surface. A secondary antibody that specifically binds to is immobilized, and the surface other than the portion to which the secondary antibody is immobilized is a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair, or an organic compound having a triple bond. It is characterized by containing metal nanoparticles that are blocked by.

(2)上記態様にかかる分析キットにおいて、前記作用電極の一次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされていてもよい。 (2) In the analysis kit according to the above embodiment, the surface other than the portion where the primary antibody of the working electrode is fixed is blocked by a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond. It may have been done.

(3)第2の態様に係る分析キットは、作用電極と、参照電極と、対極と、を有し、前記作用電極の表面に一次抗体が固定されており、前記一次抗体が固定されている部分以外の作用電極の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされているセンサ、及び、表面に被検物質に特異的に結合する二次抗体が固定されている金属ナノ粒子を含むことを特徴とする。 (3) The analysis kit according to the second aspect has a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode, and the primary antibody is immobilized on the surface of the working electrode, and the primary antibody is immobilized. A sensor in which the surface of the working electrode other than the portion is blocked by a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond, and a sensor that specifically binds to the test substance on the surface. It is characterized by containing metal nanoparticles to which the next antibody is immobilized.

(4)上記の第1の態様及び第2の態様にかかる分析キットにおいて、前記不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物が、有機イオウ化合物、有機窒素化合物、有機酸素化合物であってもよい。 (4) In the analysis kit according to the first aspect and the second aspect, the heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair is an organic sulfur compound, an organic nitrogen compound, or an organic oxygen compound. May be good.

(5)上記の第1の態様及び第2の態様にかかる分析キットにおいて、前記三重結合をもつ有機化合物が、アセチレン系有機化合物であってもよい。 (5) In the analysis kit according to the first aspect and the second aspect, the organic compound having a triple bond may be an acetylene-based organic compound.

(6)上記の第1の態様及び第2の態様にかかる分析キットにおいて、前記金属ナノ粒子が、金、白金、銀、銅、ロジウム、パラジウム、鉄、コバルト及びニッケルからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属を含んでいてもよい。 (6) In the analysis kit according to the first aspect and the second aspect, the metal nanoparticles are selected from the group consisting of gold, platinum, silver, copper, rhodium, palladium, iron, cobalt and nickel at least. It may contain a kind of metal.

(7)第3の態様にかかる被検物質の分析方法は、被検物質溶液に含まれる被検物質の分析方法であって、作用電極と、参照電極と、対極と、を有し、前記作用電極の表面に被検物質に特異的に結合する一次抗体が固定されているセンサの前記作用電極と、前記被検物質溶液とを接触させて、前記作用電極の前記一次抗体と前記被検物質溶液の被検物質とを結合させる第1結合工程と、前記作用電極と、表面に被検物質に特異的に結合する二次抗体が固定されており、前記二次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている金属ナノ粒子が分散されている金属ナノ粒子の分散液とを接触させて、前記作用電極の前記一次抗体に結合した前記被検物質と前記二次抗体とを結合させることによって、前記被検物質と前記金属ナノ粒子とを結合させる第2結合工程と、前記作用電極と前記対極との間に電圧を印加して、前記金属ナノ粒子を電解質溶液の存在下でイオン化させ、前記金属ナノ粒子の全量がイオン化するまでの電流量を計測する電流量計測工程と、前記電流量から金属ナノ粒子量を求め、前記金属ナノ粒子量から被検物質量を算出する算出工程と、を含むことを特徴とする。 (7) The method for analyzing a test substance according to the third aspect is a method for analyzing a test substance contained in a solution of a test substance, which has an action electrode, a reference electrode, and a counter electrode. The action electrode of the sensor in which the primary antibody that specifically binds to the test substance is fixed on the surface of the action electrode is brought into contact with the test substance solution, and the primary antibody of the action electrode and the test are tested. The first binding step of binding the test substance of the substance solution, the action electrode, and the secondary antibody that specifically binds to the test substance are immobilized on the surface, and the secondary antibody is immobilized. The surface other than the portion is in contact with a dispersion liquid of metal nanoparticles in which metal nanoparticles blocked by a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or an isolated electron pair or an organic compound having a triple bond are dispersed. The second binding step of binding the test substance and the metal nanoparticles by binding the test substance bound to the primary antibody of the action electrode and the secondary antibody, and the action electrode. A current amount measurement step of applying a voltage between the counter electrode to ionize the metal nanoparticles in the presence of an electrolyte solution and measuring the amount of current until the entire amount of the metal nanoparticles is ionized, and the current. It is characterized by including a calculation step of obtaining the amount of metal nanoparticles from the amount and calculating the amount of a test substance from the amount of metal nanoparticles.

(8)第4の態様にかかる分析方法は、作用電極と、参照電極と、対極と、を有し、前記作用電極の表面に被検物質に特異的に結合する一次抗体が固定されているセンサの前記作用電極と、前記被検物質溶液とを接触させて、前記作用電極の前記一次抗体と前記被検物質溶液の被検物質とを結合させる第1結合工程と、前記作用電極と、表面に被検物質に特異的に結合する二次抗体が固定されており、前記二次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている金属ナノ粒子の分散液とを接触させて、前記作用電極の前記一次抗体に結合した前記被検物質と前記二次抗体とを結合させることによって、前記被検物質と前記金属ナノ粒子とを結合させる第2結合工程と、前記作用電極と前記対極との間に電圧を印加して、全量の前記金属ナノ粒子を電解質溶液の存在下で酸化によってイオン化させ、イオン化した前記金属ナノ粒子を更に還元させたときの電流量を計測する電流量計測工程と、前記電流量から金属ナノ粒子量を求め、前記金属ナノ粒子量から被検物質量を算出する算出工程と、を含むことを特徴とする。 (8) The analysis method according to the fourth aspect has a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode, and a primary antibody that specifically binds to the test substance is immobilized on the surface of the working electrode. A first binding step of bringing the working electrode of the sensor into contact with the test substance solution to bind the primary antibody of the working electrode and the test substance of the test substance solution, and the working electrode. A secondary antibody that specifically binds to the test substance is immobilized on the surface, and the surface other than the portion on which the secondary antibody is immobilized is a heteroorganic compound or triple having an unpaired electron pair or an isolated electron pair. The subject is brought into contact with a dispersion of metal nanoparticles blocked by a binding organic compound to bind the test substance bound to the primary antibody of the working electrode and the secondary antibody. A voltage is applied between the second bonding step of binding the test substance and the metal nanoparticles and the working electrode and the counter electrode to ionize the entire amount of the metal nanoparticles by oxidation in the presence of an electrolyte solution. , A current amount measurement step for measuring the current amount when the ionized metal nanoparticles are further reduced, and a calculation for obtaining the metal nanoparticle amount from the current amount and calculating the test substance amount from the metal nanoparticle amount. It is characterized by including a process.

(9)上記第3の態様及び第4の態様にかかる分析方法は、前記作用電極の一次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされていてもよい。 (9) In the analysis method according to the third aspect and the fourth aspect, a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair on the surface other than the portion where the primary antibody of the working electrode is fixed or It may be blocked by an organic compound having a triple bond.

(10)第5の態様にかかる分析方法は、被検物質溶液に含まれる被検物質の分析方法であって、作用電極と、参照電極と、対極と、を有し、前記作用電極の表面に被検物質に特異的に結合する一次抗体が固定されており、前記一次抗体が固定されている部分以外の表面が不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされているセンサの前記作用電極と、前記被検物質溶液とを接触させて、前記作用電極の前記一次抗体と前記被検物質溶液の被検物質とを結合させる第1結合工程と、前記作用電極と、表面に前記被検物質と結合する二次抗体が固定された金属ナノ粒子が分散されている金属ナノ粒子の分散液とを接触させて、前記作用電極の前記一次抗体に結合した前記被検物質と前記二次抗体とを結合させることによって、前記被検物質と前記金属ナノ粒子とを結合させる第2結合工程と、前記作用電極と前記対極との間に電圧を印加して、前記金属ナノ粒子を電解質溶液の存在下でイオン化させ、前記金属ナノ粒子の全量がイオン化するまでの電流量を計測する電流量計測工程と、前記電流量から金属ナノ粒子量を求め、前記金属ナノ粒子量から被検物質量を算出する算出工程と、を含むことを特徴とする。 (10) The analysis method according to the fifth aspect is a method for analyzing a test substance contained in a test substance solution, which has an action electrode, a reference electrode, and a counter electrode, and has a surface of the action electrode. A primary antibody that specifically binds to the test substance is immobilized on the substance, and the surface other than the portion on which the primary antibody is immobilized is a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or an isolated electron pair, or an organic having a triple bond. A first binding step in which the action electrode of the sensor blocked by the compound is brought into contact with the test substance solution to bind the primary antibody of the action electrode and the test substance of the test substance solution. The working electrode and the dispersion liquid of the metal nanoparticles in which the metal nanoparticles having the secondary antibody bound to the test substance fixed on the surface are dispersed are brought into contact with the primary antibody of the working electrode. A voltage is applied between the action electrode and the counter electrode in the second binding step of binding the test substance and the metal nanoparticles by binding the bound test substance and the secondary antibody. Then, the metal nanoparticles are ionized in the presence of an electrolyte solution, and the current amount measurement step of measuring the amount of current until the entire amount of the metal nanoparticles is ionized, and the amount of metal nanoparticles are obtained from the current amount. It is characterized by including a calculation step of calculating the amount of a test substance from the amount of metal nanoparticles.

(11)第6の態様にかかる分析方法は、被検物質溶液に含まれる被検物質の分析方法であって、作用電極と、参照電極と、対極と、を有し、前記作用電極の表面に被検物質に特異的に結合する一次抗体が固定されており、前記一次抗体が固定されている部分以外の表面が不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされているセンサの前記作用電極と、前記被検物質溶液とを接触させて、前記作用電極の前記一次抗体と前記被検物質溶液の被検物質とを結合させる第1結合工程と、前記作用電極と、表面に前記被検物質と結合する二次抗体が固定された金属ナノ粒子が分散されている金属ナノ粒子の分散液とを接触させて、前記作用電極の前記一次抗体に結合した前記被検物質と前記二次抗体とを結合させることによって、前記被検物質と前記金属ナノ粒子とを結合させる第2結合工程と、前記作用電極と前記対極との間に電圧を印加して、全量の前記金属ナノ粒子を電解質溶液の存在下で酸化によってイオン化させ、イオン化した前記金属ナノ粒子を更に還元させたときの電流量を計測する電流量計測工程と、前記電流量から金属ナノ粒子量を求め、前記金属ナノ粒子量から被検物質量を算出する算出工程と、を含むことを特徴とする。 (11) The analysis method according to the sixth aspect is a method for analyzing a test substance contained in a test substance solution, which has an action electrode, a reference electrode, and a counter electrode, and has a surface of the action electrode. A primary antibody that specifically binds to the test substance is immobilized on the substance, and the surface other than the portion on which the primary antibody is immobilized is a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or an isolated electron pair, or an organic having a triple bond. A first binding step in which the action electrode of the sensor blocked by the compound is brought into contact with the test substance solution to bind the primary antibody of the action electrode and the test substance of the test substance solution. The working electrode and the dispersion liquid of the metal nanoparticles in which the metal nanoparticles having the secondary antibody bound to the test substance fixed on the surface are dispersed are brought into contact with the primary antibody of the working electrode. A voltage is applied between the action electrode and the counter electrode in the second binding step of binding the test substance and the metal nanoparticles by binding the bound test substance and the secondary antibody. Then, the entire amount of the metal nanoparticles is ionized by oxidation in the presence of an electrolyte solution, and the current amount measurement step of measuring the current amount when the ionized metal nanoparticles are further reduced, and the metal from the current amount. It is characterized by including a calculation step of obtaining the amount of nanoparticles and calculating the amount of a test substance from the amount of metal nanoparticles.

(12)上記第3〜第6の態様にかかる分析方法において、前記不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物が、有機イオウ化合物、有機窒素化合物、有機酸素化合物であってもよい。 (12) In the analysis method according to the third to sixth aspects, the heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair may be an organic sulfur compound, an organic nitrogen compound, or an organic oxygen compound.

(13)上記第3〜第6の態様にかかる分析方法において、前記三重結合をもつ有機化合物が、アセチレン系有機化合物であってもよい。 (13) In the analysis method according to the third to sixth aspects, the organic compound having a triple bond may be an acetylene-based organic compound.

(14)上記第3〜第6の態様にかかる分析方法において、前記金属ナノ粒子が、金、白金、銀、銅、ロジウム、パラジウム、鉄、コバルト及びニッケルからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属を含んでいてもよい。 (14) In the analysis method according to the third to sixth aspects, the metal nanoparticles are at least one metal selected from the group consisting of gold, platinum, silver, copper, rhodium, palladium, iron, cobalt and nickel. May include.

(15)上記第3〜第6の態様にかかる分析方法において、前記分析方法が、イムノクロマトグラフィー法であってもよい。 (15) In the analysis method according to the third to sixth aspects, the analysis method may be an immunochromatography method.

本発明によれば、簡便な操作で、被検物質を高い選択性と高感度で分析することができ、且つ、長期保存が可能な分析キット、及び前記分析キットを用いる被検物質の分析方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, an analysis kit capable of analyzing a test substance with high selectivity and high sensitivity and capable of long-term storage by a simple operation, and an analysis method of the test substance using the analysis kit. Can be provided.

本発明の第1実施形態にかかる分析キットで用いるセンサの平面図である。It is a top view of the sensor used in the analysis kit which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1のII−II線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. 本発明の第3〜第6実施形態にかかる分析方法を説明するフロー図である。It is a flow chart explaining the analysis method which concerns on 3rd to 6th Embodiment of this invention. 本発明の第3〜第6実施形態にかかる分析方法を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the analysis method which concerns on 3rd to 6th Embodiment of this invention. 実施例1で使用した各抗原分析用試料の抗原濃度と、抗原の標識である金ナノ粒子をイオン化させた後、イオン化した金ナノ粒子を還元させるために要した電流量とをプロットしたグラフである。菱形のプロットが安定性試験前、三角のプロットが安定性試験後の結果をそれぞれ示す。A graph plotting the antigen concentration of each antigen analysis sample used in Example 1 and the amount of current required to reduce the ionized gold nanoparticles after ionizing the gold nanoparticles that are the antigen labels. is there. The diamond-shaped plot shows the results before the stability test, and the triangular plot shows the results after the stability test. 実施例2で使用した各抗原分析用試料の抗原濃度と、抗原の標識である金ナノ粒子をイオン化させた後、イオン化した金ナノ粒子を還元させるために要した電流量とをプロットしたグラフである。菱形のプロットが安定性試験前、三角のプロットが安定性試験後の結果をそれぞれ示す。A graph plotting the antigen concentration of each antigen analysis sample used in Example 2 and the amount of current required to reduce the ionized gold nanoparticles after ionizing the gold nanoparticles that are the antigen labels. is there. The diamond-shaped plot shows the results before the stability test, and the triangular plot shows the results after the stability test. 実施例3で使用した各抗原分析用試料の抗原濃度と、抗原の標識である金ナノ粒子をイオン化させた後、イオン化した金ナノ粒子を還元させるために要した電流量とをプロットしたグラフである。菱形のプロットが安定性試験前、三角のプロットが安定性試験後の結果をそれぞれ示す。A graph plotting the antigen concentration of each antigen analysis sample used in Example 3 and the amount of current required to reduce the ionized gold nanoparticles after ionizing the gold nanoparticles that are the antigen labels. is there. The diamond-shaped plot shows the results before the stability test, and the triangular plot shows the results after the stability test. 比較例1で使用した各抗原分析用試料の抗原濃度と、抗原の標識である金ナノ粒子をイオン化させた後、イオン化した金ナノ粒子を還元させるために要した電流量とをプロットしたグラフである。菱形のプロットが安定性試験前、三角のプロットが安定性試験後の結果をそれぞれ示す。A graph plotting the antigen concentration of each antigen analysis sample used in Comparative Example 1 and the amount of current required to reduce the ionized gold nanoparticles after ionizing the gold nanoparticles that are the antigen labels. is there. The diamond-shaped plot shows the results before the stability test, and the triangular plot shows the results after the stability test.

以下、本実施形態について、図面を用いてその構成を説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the configuration of this embodiment will be described with reference to the drawings. In the drawings used in the following description, the featured portion may be enlarged for convenience in order to make the feature easy to understand, and the dimensional ratio of each component may not be the same as the actual one. Further, the materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited thereto.

「第1実施形態」
[分析キット]
本実施形態の分析キットは、被検物質溶液に含まれる被検物質を、抗原抗体反応を利用して分析するための分析キットである。被検物質は、例えば、生体材料であり、特にタンパク質やメタボロームである。
本実施形態の分析キットは、センサと金属ナノ粒子の分散液を備える。センサは、被検物質溶液に含まれる被検物質を補足する機能を有し、金属ナノ粒子は、補足した被検物質を定量するための標識として機能する。
"First embodiment"
[Analysis kit]
The analysis kit of the present embodiment is an analysis kit for analyzing a test substance contained in a test substance solution by utilizing an antigen-antibody reaction. The test substance is, for example, a biomaterial, particularly a protein or a metabolome.
The analysis kit of this embodiment includes a sensor and a dispersion of metal nanoparticles. The sensor has a function of capturing the test substance contained in the test substance solution, and the metal nanoparticles function as a marker for quantifying the captured test substance.

(センサ)
本発明の第1実施形態にかかる分析キットで用いるセンサを図1と図2を参照して説明する。図1は、センサの一実施形態を示す平面図である。図2は、図1のII−II線断面図である。
図1に示すセンサ10は、第1基板11と、第1基板11の表面(図2において上面)において一方の端部近傍に設けられた作用電極12、対極13及び参照電極14と、作用電極12、対極13及び参照電極14にそれぞれ接続されるとともに第1基板11の他方の端部まで延在するように第1基板11上に形成されたリード線12a、13a及び14aと、第1基板11に接着された、作用電極12、対極13及び参照電極14が露出するような窓15が形成されている第2基板16とから構成される。第2基板16は、リード線12a、13a及び14aのうち第1基板11の他方の端部近傍以外の部分を覆っている。
(Sensor)
The sensor used in the analysis kit according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the sensor. FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
The sensor 10 shown in FIG. 1 includes a first substrate 11, a working electrode 12, a counter electrode 13 and a reference electrode 14 provided near one end on the surface (upper surface in FIG. 2) of the first substrate 11, and a working electrode. Lead wires 12a, 13a and 14a, which are connected to 12, the counter electrode 13 and the reference electrode 14, and are formed on the first substrate 11 so as to extend to the other end of the first substrate 11, and the first substrate. It is composed of a second substrate 16 having a working electrode 12, a counter electrode 13 and a window 15 from which the reference electrode 14 is exposed, which is adhered to 11. The second substrate 16 covers a portion of the lead wires 12a, 13a, and 14a other than the vicinity of the other end of the first substrate 11.

作用電極12は、金属電極、カーボン電極、導電性ダイヤモンド電極または導電性ダイヤモンド様炭素電極(DLC電極)であることが好ましい。金属電極としては銅電極、金電極、白金電極、パラジウム電極等を用いることができる。金属電極は、耐食性の観点から貴金属電極が好ましい。カーボン電極は、グラファイト等の導電性をもつ炭素の電極であり、例えば黒鉛を主体としたペーストで印刷したカーボン印刷電極を用いることができる。導電性ダイヤモンド電極としては、ホウ素をドープしたホウ素ドープダイヤモンド電極を用いることができる。導電性ダイヤモンド電極は、sp結合を有するダイヤモンド構造を有する結晶質炭素電極である。導電性DLC電極は、主として炭素及び水素から構成され、sp結合およびsp結合が混在する非晶質炭素電極である。導電性DLC電極としては、窒素、リン、ヒ素、アンチモン及びビスマスからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素をドープしたn型半導体のDLC電極と、ホウ素、ガリウム及びインジウムからなる群から選ばれる元素をドープしたp型半導体のDLC電極のいずれも用いることができる。 The working electrode 12 is preferably a metal electrode, a carbon electrode, a conductive diamond electrode or a conductive diamond-like carbon electrode (DLC electrode). As the metal electrode, a copper electrode, a gold electrode, a platinum electrode, a palladium electrode, or the like can be used. The metal electrode is preferably a noble metal electrode from the viewpoint of corrosion resistance. The carbon electrode is a carbon electrode having conductivity such as graphite, and for example, a carbon printing electrode printed with a paste mainly composed of graphite can be used. As the conductive diamond electrode, a boron-doped diamond electrode doped with boron can be used. Conductive diamond electrode is a crystalline carbon electrodes having a diamond structure with sp 3 bonds. The conductive DLC electrode is an amorphous carbon electrode mainly composed of carbon and hydrogen, in which sp 3 bonds and sp 2 bonds are mixed. As the conductive DLC electrode, an n-type semiconductor DLC electrode doped with at least one element selected from the group consisting of nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony and bismuth, and an element selected from the group consisting of boron, gallium and indium are used. Any of the doped p-type semiconductor DLC electrodes can be used.

sp結合の炭素を主体とする導電性ダイヤモンド電極およびDLC電極は、電気化学反応によって酸化または還元される化学物質が吸着する過程が極めて少ない。このため、例えば水に起因する水素や水酸化物やそれらのイオンによる電極への吸着を経る内圏酸化還元反応が極めて起こりにくい。その結果、残余電流と言われるノイズ電流が極端に小さくなるので、検出対象である被検物質の電気化学的反応を高SN比で検出することが可能である。 The sp 3- bonded carbon-based conductive diamond electrode and DLC electrode have very few processes of adsorbing chemical substances that are oxidized or reduced by an electrochemical reaction. Therefore, for example, the inner redox reaction via adsorption of hydrogen, hydroxides, and their ions caused by water to the electrode is extremely unlikely to occur. As a result, the noise current called the residual current becomes extremely small, so that the electrochemical reaction of the test substance to be detected can be detected at a high SN ratio.

作用電極12は、表面(図2において上側の面)に、一次抗体が固定されている。一次抗体は、測定対象の被検物質(抗原)に合せて適宜、選択して使用する。一次抗体としては、測定対象の被検物質に対して高い親和性を有し、被検物質(抗原)と結合するものであれば特に制限なく使用することができる。 The primary antibody is immobilized on the surface (upper surface in FIG. 2) of the working electrode 12. The primary antibody is appropriately selected and used according to the test substance (antigen) to be measured. The primary antibody can be used without particular limitation as long as it has a high affinity for the test substance to be measured and binds to the test substance (antigen).

作用電極12は、一次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされていることが好ましい。前記不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物(ブロッキング剤)は、単独でも複数を組み合わせて使用してもよい。作用電極12は、一次抗体が固定されている部分以外の表面が、前記ブロッキング剤によってブロッキングされていることにより、二次抗体の作用電極への非特異的な吸着を防止し、被検物質をより高い選択性と高感度で分析することができる。また、前記ブロッキング剤として、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物を用いることにより、前記ブロッキング剤が、バクテリア等により変質することなく、分析キットの長期保存が可能になる。 It is preferable that the surface of the working electrode 12 other than the portion where the primary antibody is fixed is blocked by a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond. The heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond (blocking agent) may be used alone or in combination of two or more. Since the surface of the working electrode 12 other than the portion where the primary antibody is fixed is blocked by the blocking agent, non-specific adsorption of the secondary antibody to the working electrode is prevented, and the test substance is used. It can be analyzed with higher selectivity and sensitivity. Further, by using a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond as the blocking agent, the blocking agent is not deteriorated by bacteria or the like, and the analysis kit is stored for a long period of time. Becomes possible.

前記不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物としては、有機イオウ化合物、有機窒素化合物、有機酸素化合物等が挙げられる。 Examples of the heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair include an organic sulfur compound, an organic nitrogen compound, and an organic oxygen compound.

前記有機イオウ化合物としては、チオ尿素およびその誘導体、チアゾールおよびその誘導体、ジスルフィド、カルバミン酸およびその誘導体ならびにそれらの塩等が挙げられる。 Examples of the organic sulfur compound include thiourea and its derivatives, thiazole and its derivatives, disulfides, carbamic acids and their derivatives, and salts thereof.

前記チオ尿素およびその誘導体としては、例えば、チオ尿素、N,N’−ジエチルチオ尿素、ジブチルチオ尿素、ジラウリルチオ尿素、トリメチルチオ尿素、N,N’−ジフェニルチオ尿素2−メルカプトイミダゾリン等が挙げられる。 Examples of the thiourea and its derivatives include thiourea, N, N'-diethylthiourea, dibutylthiourea, dilaurylthiourea, trimethylthiourea, N, N'-diphenylthiourea 2-mercaptoimidazoline and the like.

前記チアゾールおよびその誘導体としては、例えば、チアゾール、ベンソチアゾール、2−(N,N’−ジエチルチオカルバモイルチオ)ベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール等が挙げられる。 Examples of the thiazole and its derivatives include thiazole, benzothiazole, 2- (N, N'-diethylthiocarbamoylthio) benzothiazole, 2-mercaptobenzothiazole and the like.

前記ジスルフィドとしては、シスチン、ジベンゾチアジルジウルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラキス(2−エチルヘキシル)チウラムジスルフィド等が挙げられる。 Examples of the disulfide include cystine, dibenzothiazyldiulfide, tetramethylthiuram disulfide, tetraethylthiuram disulfide, tetrabutylthiuram disulfide, tetramethylthiuram monosulfide, tetrakis (2-ethylhexyl) thiuram disulfide and the like.

前記カルバミン酸およびその誘導体ならびにそれらの塩としては、ジメチルジチオカルバミン酸、ジエチルジチオカルバミン酸、ジブチルジチオカルバミン酸、N−メチルーN−フェニルジチオカルバミン酸、N−ペンタメチレンジチオカルバミン酸、ジベンジルジチオカルバミン酸、およびそれらのナトリウム塩や亜鉛塩等が挙げられる。 Examples of the carbamic acid and its derivatives and salts thereof include dimethyldithiocarbamic acid, diethyldithiocarbamic acid, dibutyldithiocarbamic acid, N-methyl-N-phenyldithiocarbamic acid, N-pentamethylenedithiocarbamic acid, dibenzyldithiocarbamic acid, and sodiums thereof. Examples include salt and zinc salt.

その他の有機イオウ化合物としては、ブチルキサントゲン酸、イソブチルキサントゲン酸、およびそれらの塩、2−ジ−n−ブチルアミノ−4,6−ジメルカプト−S−トリアジン、トリメルカプト−S−トリアジン等が挙げられる。 Examples of other organic sulfur compounds include butylxanthate, isobutylxanthate, and salts thereof, 2-di-n-butylamino-4,6-dimercapto-S-triazine, trimercapto-S-triazine, and the like. ..

前記有機窒素化合物としては、脂肪族アミン、芳香族アミン、アゾ化合物、イミダゾールおよびその誘導体、トリアゾールおよびその誘導体、イミン類、アミド類、アミノ酸等が挙げられる。 Examples of the organic nitrogen compound include aliphatic amines, aromatic amines, azo compounds, imidazoles and derivatives thereof, triazoles and derivatives thereof, imines, amides, amino acids and the like.

前記脂肪族アミンとしては、n−ブチルアミン、n−ヘキシアミン、n−オクチルアミン、n−ドデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−シクロヘキシルアミン、n−オクタデシルプロピレンジアミン、n−ドデシルプロピレンジアミン、カプロイック酸アミン、N,N’−ジブチルアミン、N,N’−ジヘキシアミン、N,N’−ジオクチルアミン、N,N’−ジドデシルアミン、N,N’−ジヘキサデシルアミン、N,N’−ジシクロヘキシルアミン、N,N’−ジオクタデシルプロピレンジアミン、N,N’−ジドデシルプロピレンジアミン、N,N’−カプロイック酸ジメチルアミン、N,N’−ジメチルN’−メチルオクタデシルプロピレンジアミン、N,N’−ジメチルN’−メチルドデシルプロピレンジアミン、N−シクロヘキシルジメチルアミン、モルホリン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジエチルヒドロキシアミン、ポリビニルアミン、ホスホン酸アミンなどが挙げられる。 Examples of the aliphatic amine include n-butylamine, n-hexiamine, n-octylamine, n-dodecylamine, n-hexadecylamine, n-cyclohexylamine, n-octadecylpropylenediamine, n-dodecylpropylenediamine and caproic acid. Amine, N, N'-dibutylamine, N, N'-dihexiamine, N, N'-dioctylamine, N, N'-didodecylamine, N, N'-dihexadecylamine, N, N'-dicyclohexyl Amine, N, N'-dioctadecylpropylenediamine, N, N'-didodecylpropylenediamine, N, N'-dimethylamine caproic acid, N, N'-dimethyl N'-methyloctadecylpropylenediamine, N, N' -Dimethyl N'-methyldodecylpropylene diamine, N-cyclohexyldimethylamine, morpholine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, monoisopropanolamine, diethylhydroxyamine, polyvinylamine, phosphonate amine and the like can be mentioned.

前記芳香族アミンとしては、アニリン、トルイジン、トリメチルアニリン、アニシジン、ピロール、ピリジン、キノリン、ローダミン、サッカリン、サフラニン等が挙げられる。 Examples of the aromatic amine include aniline, toluidine, trimethylaniline, anicidin, pyrrole, pyridine, quinoline, rhodamine, saccharin, safranin and the like.

前記アゾ化合物としては、フェニルアゾフェノール、ヒドロキシアゾベンゼン、ジメチルアミノアゾベンゼンスルホン酸、ジメチルアミノアゾベンゼンカルボン酸等が挙げられる。 Examples of the azo compound include phenylazophenol, hydroxyazobenzene, dimethylaminoazobenzenesulfonic acid, dimethylaminoazobenzenecarboxylic acid and the like.

前記イミダゾールおよびその誘導体としては、イミダゾール、1−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1,1’−チオカルボニルジイミダゾール、シメチジン、エメダスチンジフマル酸塩、イミダゾールジペプチド等が挙げられる。 Examples of the imidazole and its derivative include imidazole, 1-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 1,1'-thiocarbonyldiimidazole, cimetidine, emedastine difumarate, and imidazole dipeptide.

前記トリアゾールおよびその誘導体としては、ベンゾトリアゾール、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール等が挙げられる。 Examples of the triazole and its derivatives include benzotriazole, 1-hydroxybenzotriazole, and triltriazole.

前記イミン類としては、アルジミン、ケチミン、ヒドロキシイミン、エチレンイミン、ポリエチレンイミンなどが挙げられる。 Examples of the imines include aldimine, ketimine, hydroxyimine, ethyleneimine, polyethyleneimine and the like.

前記アミド類としては、ホルムアミド、アセトアミド、ベンズアミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミリド、アクリルアミド、ポリアクリルアミド等が挙げられる。 Examples of the amides include formamide, acetamide, benzamide, dimethylformamide, acetamide, acrylamide, polyacrylamide and the like.

前記アミノ酸としては、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、プロリン、フェニルアラニン、トリプトファン、セリン、トレオニン、アスパラギン、グルタミン、チロシン、システイン、リシン、アルギニン、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸等が挙げられる。 Examples of the amino acid include glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, methionine, proline, phenylalanine, tryptophan, serine, threonine, asparagine, glutamine, tyrosine, cysteine, lysine, arginine, histidine, aspartic acid, glutamic acid and the like.

前記有機酸素化合物としては、ラウリル硫酸ナトリウム、Tween20、マリアリム、ナフトール、エチレングリコール、ポリビニルピロリドン、アルキロールアミド、ハロ酢酸、ポリカルボン酸、グリセルアルデヒド、ジヒドロキシアセトン、糖類であるエリトロース、トレオース、エリトルロース 、リボース、リキソース、キシロース、アラビノース、アピオース、リブロース、キシルロース、アロース、タロース、グロース、グルコース、アルトロース、マンノース、ガラクトース、イドース、プシコース、フルクトース、ソルボース、タガトース、セドヘプツロース、コリオース、トレハロース、イソトレハロース、コージビオース、ソホロース、ニゲロース 、ラミナリビオース、マルトース、セロビオース、イソマルトース、ゲンチオビオース、ラクトース、スクロース、ラフィノース、パノース、マルトトリオース、メレジトース、ゲンチアノース、スタキオース、シクロデキストリン、デオキシリボース、フコース、ラムノース、グルクロン酸、ガラクツロン酸、フルクトオリゴ糖、パラチノース、グルコサミン、ガラクトサミン、グリセリン、キシリトール、ソルビトール、アスコルビン酸、グルクロノラクトン、グルコノラクトン、アミロース、デンプン、デキストリン、アミロペクチン、グリコーゲン、セルロース、ペクチン、グルコマンナン、キサンタガム、プルラン、ヒアルロン酸等が挙げられる。 Examples of the organic oxygen compound include sodium lauryl sulfate, Tween20, marialim, naphthol, ethylene glycol, polyvinylpyrrolidone, alkyrolamide, haloacetic acid, polycarboxylic acid, glyceraldehyde, dihydroxyacetone, saccharides erythrose, trehalose, and elittlerose. Ribos, liquose, xylose, arabinose, apiose, ribulose, xylulose, allose, talose, growth, glucose, altrose, mannose, galactose, idose, psicose, fructose, sorbose, tagatous, sedhepturose, collios, trehalose, isotrehalose Sorbose, nigerose, laminaribiose, maltose, cellobiose, isomaltose, gentiobiose, lactose, sucrose, raffinose, panose, maltotriose, meregitos, gentianose, stachiose, cyclodextrin, deoxyribose, fucose, lambnorse, glucuronic acid, galacturonic acid. , Fructoligosaccharide, palatinose, glucosamine, galactosemin, glycerin, xylitol, sorbitol, ascorbic acid, glucuronolactone, gluconolactone, amylose, starch, dextrin, amylopectin, glycogen, cellulose, pectin, glucomannose, xantagam, purulan, hyaluronic acid And so on.

前記三重結合をもつ有機化合物としては、プロパギルアルコール、アリルアルコール、2−ブチン−1,4−ジオール、3−ヘキシン−2,5−ジオール、1,4−ビス(ヒドロキシエトキシ)ブチン等のアセチレン系有機化合物等が挙げられる。 Examples of the organic compound having a triple bond include acetylene such as propagyl alcohol, allyl alcohol, 2-butyne-1,4-diol, 3-hexyne-2,5-diol, and 1,4-bis (hydroxyethoxy) butyne. Examples include system organic compounds.

対極13は、電気化学計測用のセンサにおいて通常用いられる電極用の導電性材料から構成される。対極13としては、例えば、カーボン電極、白金電極及び金電極などの貴金属電極、導電性ダイヤモンド電極、導電性DLC電極を用いることができる。 The counter electrode 13 is composed of a conductive material for an electrode, which is usually used in a sensor for electrochemical measurement. As the counter electrode 13, for example, a noble metal electrode such as a carbon electrode, a platinum electrode and a gold electrode, a conductive diamond electrode, and a conductive DLC electrode can be used.

参照電極14としては、例えば、銀−塩化銀電極または水銀−塩化水銀電極を用いることができる。参照電極14は、好ましくは銀−塩化銀電極である。 As the reference electrode 14, for example, a silver-silver chloride electrode or a mercury-mercury chloride electrode can be used. The reference electrode 14 is preferably a silver-silver chloride electrode.

第2基板16は、第1基板11と同様の基板が用いられる。第1基板11と第2基板16は接着剤17によって接着されている。
第2基板16は、第1基板11との間に、流路を形成する。第2基板16は、流路となる溝が掘られているか、第1基板と第2基板の間に流路を形成するための第3基板を挟んだ平滑なものでもよい。
As the second substrate 16, the same substrate as the first substrate 11 is used. The first substrate 11 and the second substrate 16 are adhered to each other by an adhesive 17.
The second substrate 16 forms a flow path with the first substrate 11. The second substrate 16 may be a smooth one in which a groove serving as a flow path is dug or a third substrate for forming a flow path is sandwiched between the first substrate and the second substrate.

第1基板11、第2基板16および第3基板は、分析チップとしての使用に耐え得る物理的強度を有し、被検物質を含む液体により物理的・化学的損傷を受けなければよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリイミド、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹脂、ポリエチレンオキシド、テフロン(登録商標)などの一般的な高分子が好ましい。環境調和の面からは、ポポリ乳酸樹脂、ポリカプロラクトン樹脂、ポリヒドロキシアルカノエート樹脂、ポリグリコール酸樹脂、変性ポリビニルアルコール樹脂などの生分解プラスチックでも、上記条件を備えれば用いることができる。 The first substrate 11, the second substrate 16, and the third substrate may have physical strength that can withstand use as an analysis chip, and may not be physically or chemically damaged by a liquid containing a test substance. For example, general polymers such as polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polystyrene, polyimide, nylon, polyethylene terephthalate, epoxy resin, polyethylene oxide, and Teflon (registered trademark) are preferable. From the viewpoint of environmental harmony, biodegradable plastics such as popolic lactic acid resin, polycaprolactone resin, polyhydroxyalkanoate resin, polyglycolic acid resin, and modified polyvinyl alcohol resin can also be used if the above conditions are satisfied.

(金属ナノ粒子)
金属ナノ粒子は、平均粒子径が1nm以上100nm以下の範囲にあることが好ましく、10nm以上50nm以下の範囲にあることがより好ましい。金属ナノ粒子は、溶媒に分散させることが好ましい。溶媒としては、水系溶媒、有機系溶媒およびこれらの混合液を用いることができる。水系溶媒の例としては、水、緩衝液を挙げることができる。緩衝液としては、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)を用いることができる。有機系溶媒の例としては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノールなどの1価アルコール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトンを挙げることができる。
(Metal nanoparticles)
The average particle size of the metal nanoparticles is preferably in the range of 1 nm or more and 100 nm or less, and more preferably in the range of 10 nm or more and 50 nm or less. The metal nanoparticles are preferably dispersed in a solvent. As the solvent, an aqueous solvent, an organic solvent, or a mixed solution thereof can be used. Examples of the aqueous solvent include water and a buffer solution. Phosphate buffered saline (PBS) can be used as the buffer solution. Examples of the organic solvent include monohydric alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol and 2-propanol, and ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone.

金属ナノ粒子は、金、白金、銀、銅、ロジウム、パラジウム、鉄、コバルトおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属を含むことが好ましい。金属は一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組合せた合金として使用してもよい。金属ナノ粒子は、金ナノ粒子、銀ナノ粒子であることが好ましい。これらの金属ナノ粒子は、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組合せて使用してもよい。 The metal nanoparticles preferably contain at least one metal selected from the group consisting of gold, platinum, silver, copper, rhodium, palladium, iron, cobalt and nickel. One type of metal may be used alone, or two or more types may be used as an alloy in combination. The metal nanoparticles are preferably gold nanoparticles and silver nanoparticles. One of these metal nanoparticles may be used alone, or two or more of these metal nanoparticles may be used in combination.

金属ナノ粒子は、表面に二次抗体が固定されている。二次抗体は、測定対象の被検物質(抗原)に合せて適宜、選択して使用する。二次抗体としては、測定対象の被検物質に対して高い親和性を有し、被検物質(抗原)と結合するものであれば特に制限なく使用することができる。 Secondary antibodies are immobilized on the surface of metal nanoparticles. The secondary antibody is appropriately selected and used according to the test substance (antigen) to be measured. The secondary antibody can be used without particular limitation as long as it has a high affinity for the test substance to be measured and binds to the test substance (antigen).

金属ナノ粒子は、二次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている。不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物(ブロッキング剤)としては、前記したものが挙げられる。前記ブロッキング剤は、単独でも複数を組み合わせて使用してもよい。金属ナノ粒子の二次抗体が固定されている部分以外の表面が、前記ブロッキング剤によってブロッキングされていることにより、二次抗体が一次抗体に抗原を介さずに直接非特異的に結合するのを防止し、簡便な操作で、被検物質を高い選択性と高感度で分析することができる。また、前記ブロッキング剤として、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物を用いることにより、前記ブロッキング剤が、バクテリア等により変質することなく、分析キットの長期保存が可能になる。 The surface of the metal nanoparticles other than the portion where the secondary antibody is fixed is blocked by a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond. Examples of the heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or the organic compound having a triple bond (blocking agent) include those described above. The blocking agent may be used alone or in combination of two or more. The surface of the metal nanoparticles other than the portion where the secondary antibody is immobilized is blocked by the blocking agent, so that the secondary antibody directly and non-specifically binds to the primary antibody without an antigen. It is possible to prevent and analyze the test substance with high selectivity and high sensitivity by a simple operation. Further, by using a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond as the blocking agent, the blocking agent is not deteriorated by bacteria or the like, and the analysis kit is stored for a long period of time. Becomes possible.

金属ナノ粒子は、更に、硫黄を含有していてもよい。硫黄は金属粒子ナノ粒子の表面に付着してもよいし、金属原子間に挿入されていてもよい。硫黄は、金属ナノ粒子の酸化を抑制する効果がある。金属ナノ粒子の硫黄の含有量は、0.001質量%以上0.5質量%以下の範囲にあることが好ましい。 The metal nanoparticles may further contain sulfur. Sulfur may adhere to the surface of the metal particle nanoparticles or may be inserted between metal atoms. Sulfur has the effect of suppressing the oxidation of metal nanoparticles. The sulfur content of the metal nanoparticles is preferably in the range of 0.001% by mass or more and 0.5% by mass or less.

金属ナノ粒子が分散されている分散液は、さらに、増粘剤、界面活性剤、分散剤、酸化防止剤などを含有していてもよい。 The dispersion liquid in which the metal nanoparticles are dispersed may further contain a thickener, a surfactant, a dispersant, an antioxidant and the like.

「第2実施形態」
[分析キット]
本発明の第2実施形態の分析キットは、作用電極が、表面に一次抗体が固定されており、前記一次抗体が固定されている部分以外の作用電極の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている点と、金属ナノ粒子の二次抗体が固定化されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされていなくてもよい点を除いて、第1の実施形態の分析キットと同様に構成されている。
"Second embodiment"
[Analysis kit]
In the analysis kit of the second embodiment of the present invention, the primary antibody is fixed on the surface of the working electrode, and the surface of the working electrode other than the portion where the primary antibody is fixed is an unpaired electron pair or a lone electron. The surface other than the point blocked by the heteroorganic compound having a pair or the organic compound having a triple bond and the portion where the secondary antibody of the metal nanoparticles is immobilized has an unpaired electron pair or a lone electron pair. It is configured similar to the analysis kit of the first embodiment, except that it does not have to be blocked by a heteroorganic compound or an organic compound having a triple bond.

本実施形態の分析キットにおいて、作用電極12は、一次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている。不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物(ブロッキング剤)としては、前記したものが挙げられる。作用電極12は、一次抗体が固定されている部分以外の表面が、前記ブロッキング剤によってブロッキングされていることにより、二次抗体の作用電極への非特異的な吸着を防止し、被検物質を高い選択性と高感度で分析することができる。また、前記ブロッキング剤として、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物を用いることにより、前記ブロッキング剤が、バクテリア等により変質することなく、分析キットの長期保存が可能になる。 In the analysis kit of the present embodiment, the surface of the working electrode 12 other than the portion where the primary antibody is fixed is blocked by a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond. There is. Examples of the heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or the organic compound having a triple bond (blocking agent) include those described above. Since the surface of the working electrode 12 other than the portion where the primary antibody is fixed is blocked by the blocking agent, non-specific adsorption of the secondary antibody to the working electrode is prevented, and the test substance is used. It can be analyzed with high selectivity and high sensitivity. Further, by using a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond as the blocking agent, the blocking agent is not deteriorated by bacteria or the like, and the analysis kit is stored for a long period of time. Becomes possible.

本実施形態の分析キットにおいて、金属ナノ粒子は、二次抗体が固定化されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされていることが好ましい。不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物(ブロッキング剤)としては、前記したものが挙げられる。金属ナノ粒子の二次抗体が固定化されている部分以外の表面が、前記ブロッキング剤によってブロッキングされていることにより、二次抗体が一次抗体に抗原を介さずに直接非特異的に結合するのを防止し、簡便な操作で、被検物質をより高い選択性と高感度で分析することができる。また、前記ブロッキング剤として、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物を用いることにより、前記ブロッキング剤が、バクテリア等により変質することなく、分析キットの長期保存が可能になる。 In the analysis kit of this embodiment, the surface of the metal nanoparticles other than the portion where the secondary antibody is immobilized is blocked by a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond. It is preferable that it is. Examples of the heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or the organic compound having a triple bond (blocking agent) include those described above. Since the surface of the metal nanoparticles other than the portion where the secondary antibody is immobilized is blocked by the blocking agent, the secondary antibody directly and non-specifically binds to the primary antibody without an antigen. It is possible to analyze the test substance with higher selectivity and sensitivity with a simple operation. Further, by using a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond as the blocking agent, the blocking agent is not deteriorated by bacteria or the like, and the analysis kit is stored for a long period of time. Becomes possible.

「第3実施形態」
[分析方法]
次に、本発明の第3実施形態の分析方法を、図3と図4とを参照して説明する。
図3は、本発明の第3実施形態にかかる分析方法を説明するフロー図である。
本実施形態の分析方法は、図3に示すように、第1結合工程S01、第2結合工程S02、電圧印加工程S03、電流量計測工程S04、算出工程S05を含む。
"Third embodiment"
[Analysis method]
Next, the analysis method of the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
FIG. 3 is a flow chart illustrating an analysis method according to a third embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 3, the analysis method of the present embodiment includes a first coupling step S01, a second coupling step S02, a voltage application step S03, a current amount measurement step S04, and a calculation step S05.

(第1結合工程S01)
第1結合工程S01では、上述のセンサ10の作用電極12と、被検物質溶液とを接触させる。図4(a)に示すように、作用電極12の表面には、測定対象物である被検物質と選択的に結合可能な一次抗体31が固定されている。このため、第1結合工程S01では、図4(b)に示すように、測定対象となる被検物質32のみが一次抗体31に補足される。
また、作用電極12の一次抗体31が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている場合は、二次抗体の作用電極12への非特異的な吸着が防止される。そのため、被検物質をより高い選択性と高感度で分析することができる。
(First Bonding Step S01)
In the first coupling step S01, the working electrode 12 of the sensor 10 described above is brought into contact with the test substance solution. As shown in FIG. 4A, a primary antibody 31 capable of selectively binding to a test substance to be measured is immobilized on the surface of the working electrode 12. Therefore, in the first binding step S01, as shown in FIG. 4B, only the test substance 32 to be measured is captured by the primary antibody 31.
Further, when the surface other than the portion where the primary antibody 31 of the working electrode 12 is fixed is blocked by a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond, it is secondary. Non-specific adsorption of the antibody to the working electrode 12 is prevented. Therefore, the test substance can be analyzed with higher selectivity and higher sensitivity.

第1結合工程S01の後、作用電極12を洗浄して作用電極12に付着している被検物質溶液を除去してもよい。洗浄液としては、水系溶媒、有機系溶媒を用いることができる。 After the first bonding step S01, the working electrode 12 may be washed to remove the test substance solution adhering to the working electrode 12. As the cleaning liquid, an aqueous solvent or an organic solvent can be used.

(第2結合工程S02)
第2結合工程S02では、作用電極12と、前述の金属ナノ粒子の分散液とを接触させる。図4(c)に示すように、金属ナノ粒子33の表面には、測定対象物である被検物質32と選択的に結合可能な二次抗体34が固定されている。このため、第2結合工程S02により、図4(c)に示すように、被検物質32と二次抗体34が結合し、被検物質32に金属ナノ粒子33が結合される。金属ナノ粒子33の二次抗体34が固定されている部分以外の表面は、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされているため、二次抗体34が一次抗体31に抗原を介さずに直接非特異的に結合するのが防止される。そのため、被検物質を高い選択性と高感度で分析することができる。
(Second Bonding Step S02)
In the second bonding step S02, the working electrode 12 is brought into contact with the above-mentioned dispersion of metal nanoparticles. As shown in FIG. 4C, a secondary antibody 34 that can selectively bind to the test substance 32, which is the object to be measured, is immobilized on the surface of the metal nanoparticles 33. Therefore, in the second binding step S02, as shown in FIG. 4C, the test substance 32 and the secondary antibody 34 are bound, and the metal nanoparticles 33 are bound to the test substance 32. Since the surface of the metal nanoparticles 33 other than the portion where the secondary antibody 34 is fixed is blocked by a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond, the secondary antibody It is prevented that 34 directly and non-specifically binds to the primary antibody 31 without an antigen. Therefore, the test substance can be analyzed with high selectivity and high sensitivity.

第2結合工程の後、作用電極12を洗浄して被検物質32に結合していない金属ナノ粒子33を除去してもよい。洗浄液としては、水系溶媒、有機系溶媒を用いることができる。 After the second bonding step, the working electrode 12 may be washed to remove the metal nanoparticles 33 that are not bonded to the test substance 32. As the cleaning liquid, an aqueous solvent or an organic solvent can be used.

(電圧印加工程S03)
電圧印加工程S03では、電解質溶液に作用電極12、対極13及び参照電極14を浸漬し、作用電極12の電位を被検物質32と結合した金属ナノ粒子33を酸化してイオン化させる電位とするため、作用電極12と対極13との間に電圧を印可する。
(Voltage application step S03)
In the voltage application step S03, the working electrode 12, the counter electrode 13, and the reference electrode 14 are immersed in the electrolyte solution, and the potential of the working electrode 12 is set to the potential for oxidizing and ionizing the metal nanoparticles 33 bonded to the test substance 32. , A voltage is applied between the working electrode 12 and the counter electrode 13.

電解質溶液の電解質としては、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化リチウムなどの塩化物を用いることができる。塩化物は、金属ナノ粒子33をイオン化させる際に、金属ナノ粒子33の表面に形成されている酸化物被膜(不働態被膜)を破壊し、金属を溶液に露呈させ、イオン化を進行し易くする効果がある。電解質溶液の溶媒としては、水の他、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の有機溶媒を用いることができる。電解質溶液の塩化物イオン濃度は、0.05モル/L以上1.0モル/L以下の範囲にあることが好ましい。 As the electrolyte of the electrolyte solution, chlorides such as potassium chloride, sodium chloride and lithium chloride can be used. When the metal nanoparticles 33 are ionized, the chloride destroys the oxide film (passivation film) formed on the surface of the metal nanoparticles 33, exposes the metal to the solution, and facilitates the progress of ionization. effective. As the solvent of the electrolyte solution, in addition to water, an organic solvent such as dimethyl sulfoxide (DMSO) can be used. The chloride ion concentration of the electrolyte solution is preferably in the range of 0.05 mol / L or more and 1.0 mol / L or less.

作用電極12の電位を金属ナノ粒子33が酸化してイオン化する電位とするため、作用電極12と対極13との間に印加する電圧としては、作用電極12の電位が金属ナノ粒子33をイオン化できる電位になれば、特に制限はないが、参照電極14が銀−塩化銀電極である場合は、参照電極14に対して0〜1.0Vが好ましく、0.2〜0.8Vがより好ましい。この電圧印加工程S03により、被検物質32と結合した金属ナノ粒子33は電気化学的に酸化されてイオン化する。 Since the potential of the working electrode 12 is a potential at which the metal nanoparticles 33 are oxidized and ionized, the potential of the working electrode 12 can ionize the metal nanoparticles 33 as the voltage applied between the working electrode 12 and the counter electrode 13. The potential is not particularly limited, but when the reference electrode 14 is a silver-silver chloride electrode, 0 to 1.0 V is preferable with respect to the reference electrode 14, and 0.2 to 0.8 V is more preferable. In this voltage application step S03, the metal nanoparticles 33 bonded to the test substance 32 are electrochemically oxidized and ionized.

(電流量計測工程S04)
電流量計測工程S06では、作用電極12と対極13との間に電圧を印加して、電解質溶液の存在下でイオン化(酸化)した金属ナノ粒子33の全量がイオン化するまでの電流量を計測する。例えば、金属ナノ粒子33が金ナノ粒子である場合、作用電極12と対極13との間に電圧を印加することによって、金ナノ粒子が塩化金の錯イオンとして溶解するときの電流量を計測する。具体的には、センサ10のリード線12a、13a、14aをポテンシオスタットに接続し、ボルタンメトリー法を用いて、作用電極12と対極13との間に電圧を印加しながら、作用電極12と対極13との間に流れる電流量を測定する。
(Current amount measurement step S04)
In the current amount measurement step S06, a voltage is applied between the working electrode 12 and the counter electrode 13 to measure the amount of current until the entire amount of the metal nanoparticles 33 ionized (oxidized) in the presence of the electrolyte solution is ionized. .. For example, when the metal nanoparticles 33 are gold nanoparticles, a voltage is applied between the working electrode 12 and the counter electrode 13 to measure the amount of current when the gold nanoparticles are dissolved as gold chloride complex ions. .. Specifically, the lead wires 12a, 13a, 14a of the sensor 10 are connected to the potentiostat, and the working electrode 12 and the counter electrode are applied while applying a voltage between the working electrode 12 and the counter electrode 13 using the voltammetry method. The amount of current flowing between the 13 and 13 is measured.

(算出工程S05)
算出工程S05では、電流量から金属ナノ粒子33の量を求め、金属ナノ粒子33の量から被検物質量を算出する。電流量計測工程S04で得られる電流量は、金属ナノ粒子33の量(すなわち、被検物質量)と相関する。従って、既知量の被検物質を含む試料を用いて検量線を作成することによって、被検物質溶液に含まれる被検物質を正確に定量することが可能となる。
(Calculation step S05)
In the calculation step S05, the amount of the metal nanoparticles 33 is obtained from the amount of current, and the amount of the test substance is calculated from the amount of the metal nanoparticles 33. The amount of current obtained in the current amount measuring step S04 correlates with the amount of the metal nanoparticles 33 (that is, the amount of the test substance). Therefore, by creating a calibration curve using a sample containing a known amount of the test substance, it is possible to accurately quantify the test substance contained in the test substance solution.

「第4実施形態」
本発明の第4実施形態の分析方法は、図3に示す第3実施形態と同じように、第1結合工程S01、第2結合工程S02、電圧印加工程S03、電流量計測工程S04、算出工程S05を含む。第4実施形態の分析方法は、電圧印加工程03において、第3実施形態の、全量の金属ナノ粒子を電解質溶液の存在下で酸化によってイオン化させる代わりに、全量の金属ナノ粒子を電解質溶液の存在下で酸化によってイオン化させ、イオン化した金属ナノ粒子を更に還元させる点、及び電流量計測工程S04において、第3実施形態の、作用電極12と対極13との間に電圧を印加して、電解質溶液の存在下でイオン化(酸化)した金属ナノ粒子33の全量がイオン化するまでの電流量を計測する代わりに、作用電極12と対極13との間に電圧を印加して、電解質溶液の存在下で全量の金属ナノ粒子33をイオン化(酸化)した後、更に、作用電極12と対極13との間に逆の電圧を印加して電解質溶液の存在下でイオン化(酸化)した前記金属ナノ粒子33が更に還元するまでの電流量を計測する点を除いて、第3実施形態の分析方法と同様に構成されている。
"Fourth embodiment"
The analysis method of the fourth embodiment of the present invention is the same as that of the third embodiment shown in FIG. 3, the first coupling step S01, the second coupling step S02, the voltage application step S03, the current amount measurement step S04, and the calculation step. Including S05. In the analysis method of the fourth embodiment, in the voltage application step 03, instead of ionizing the entire amount of the metal nanoparticles by oxidation in the presence of the electrolyte solution in the third embodiment, the total amount of the metal nanoparticles is present in the electrolyte solution. In the point of further reducing the ionized metal nanoparticles by being ionized by oxidation below, and in the current amount measurement step S04, a voltage is applied between the working electrode 12 and the counter electrode 13 of the third embodiment to apply an electrolyte solution. Instead of measuring the amount of current until the total amount of the metal nanoparticles 33 ionized (oxidized) in the presence of the working electrode 12 is ionized, a voltage is applied between the working electrode 12 and the counter electrode 13 in the presence of the electrolyte solution. After ionizing (oxidizing) the entire amount of the metal nanoparticles 33, the metal nanoparticles 33 further ionized (oxidized) in the presence of an electrolyte solution by applying a reverse voltage between the working electrode 12 and the counter electrode 13. It is configured in the same manner as the analysis method of the third embodiment except that the amount of current until reduction is measured.

本実施形態の電圧印加工程S03では、まず、全量の前記金属ナノ粒子を電解質溶液の存在下で酸化によってイオン化させる作用電極12の電位とするため、作用電極12と対極13との間に電圧を印加する。その後、イオン化した金属ナノ粒子を電気化学的に還元させる作用電極12の電位とするため、作用電極12と対極13との間に逆の電圧を印加する。還元する際の、作用電極12に印加する電位は、0.0〜1.0Vが好ましく、0.1〜0.8Vがより好ましい。 In the voltage application step S03 of the present embodiment, first, in order to obtain the potential of the working electrode 12 for ionizing the entire amount of the metal nanoparticles by oxidation in the presence of the electrolyte solution, a voltage is applied between the working electrode 12 and the counter electrode 13. Apply. Then, a reverse voltage is applied between the working electrode 12 and the counter electrode 13 in order to obtain the potential of the working electrode 12 that electrochemically reduces the ionized metal nanoparticles. The potential applied to the working electrode 12 at the time of reduction is preferably 0.0 to 1.0 V, more preferably 0.1 to 0.8 V.

本実施形態の電流量計測工程S04では、作用電極12と対極13との間に電圧を印加して、電解質溶液の存在下で金属ナノ粒子33の全量がイオン化した後、作用電極12と対極13の間に逆の電圧を印加することにより、イオン化した金属ナノ粒子が還元するまでの電流量を計測する。例えば、金属ナノ粒子33が金ナノ粒子である場合、作用電極12と対極13との間に逆の電圧を印加するために、作用電極12に電位を印加することによって、塩化金錯イオンが、還元されて金として電析するときの電流量を計測する。具体的には、センサ10のリード線12a、13a、14aをポテンシオスタットに接続し、ボルタンメトリー法を用いて、作用電極12に電位を印加しながら、作用電極12と対極13との間に流れる電流量を測定する。 In the current amount measurement step S04 of the present embodiment, a voltage is applied between the working electrode 12 and the counter electrode 13, and the entire amount of the metal nanoparticles 33 is ionized in the presence of the electrolyte solution, and then the working electrode 12 and the counter electrode 13 are formed. By applying the opposite voltage between the two, the amount of current until the ionized metal nanoparticles are reduced is measured. For example, when the metal nanoparticles 33 are gold nanoparticles, the gold chloride complex ion is generated by applying an electric potential to the working electrode 12 in order to apply a reverse voltage between the working electrode 12 and the counter electrode 13. The amount of current when it is reduced and electrodeposited as gold is measured. Specifically, the lead wires 12a, 13a, 14a of the sensor 10 are connected to the potentiostat and flow between the working electrode 12 and the counter electrode 13 while applying an electric potential to the working electrode 12 using the voltammetry method. Measure the amount of current.

「第5実施形態」
本発明の第5実施形態の分析方法は、第3実施形態の第1結合工程S01において、作用電極12の一次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている点を除いて、第3実施形態の分析方法と同様に構成されている。
"Fifth Embodiment"
In the analysis method of the fifth embodiment of the present invention, in the first binding step S01 of the third embodiment, the surface other than the portion where the primary antibody of the working electrode 12 is fixed has an unpaired electron pair or an isolated electron pair. It is configured in the same manner as the analysis method of the third embodiment except that it is blocked by a heteroorganic compound having a heteroorganic compound or an organic compound having a triple bond.

本実施形態においては、作用電極12の一次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている。そのため、二次抗体の作用電極12への非特異的な吸着が防止される。そのため、被検物質を高い選択性と高感度で分析することができる。不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物は前記と同様のものが例示される。 In the present embodiment, the surface other than the portion where the primary antibody of the working electrode 12 is fixed is blocked by a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond. Therefore, non-specific adsorption of the secondary antibody to the working electrode 12 is prevented. Therefore, the test substance can be analyzed with high selectivity and high sensitivity. Examples of the heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or the organic compound having a triple bond are the same as described above.

なお、本実施形態においては、第2結合工程S02において、金属ナノ粒子33の二次抗体が固定されている部分以外の表面は、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされていてもよい。この場合は、二次抗体34が一次抗体31に抗原を介さずに直接非特異的に結合するのが防止される。そのため、被検物質をより高い選択性と高感度で分析することができる。 In the present embodiment, in the second binding step S02, the surface of the metal nanoparticles 33 other than the portion where the secondary antibody is fixed is a heteroorganic compound or a triple bond having an unpaired electron pair or a lone electron pair. It may be blocked by an organic compound having. In this case, the secondary antibody 34 is prevented from directly and non-specifically binding to the primary antibody 31 without an antigen. Therefore, the test substance can be analyzed with higher selectivity and higher sensitivity.

「第6実施形態」
本発明の第6実施形態の分析方法は、第4実施形態の第1結合工程S01において、作用電極12の一次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている点を除いて、第4実施形態の分析方法と同様に構成されている。
"Sixth Embodiment"
In the analysis method of the sixth embodiment of the present invention, in the first binding step S01 of the fourth embodiment, the surface other than the portion where the primary antibody of the working electrode 12 is fixed has an unpaired electron pair or an isolated electron pair. It is configured in the same manner as the analysis method of the fourth embodiment except that it is blocked by the heteroorganic compound having or the organic compound having a triple bond.

本実施形態においては、作用電極12の一次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている。そのため、二次抗体の作用電極12への非特異的な吸着が防止され、被検物質を高い選択性と高感度で分析することができる。不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物は前記と同様のものが例示される。 In the present embodiment, the surface other than the portion where the primary antibody of the working electrode 12 is fixed is blocked by a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond. Therefore, non-specific adsorption of the secondary antibody to the working electrode 12 is prevented, and the test substance can be analyzed with high selectivity and high sensitivity. Examples of the heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or the organic compound having a triple bond are the same as described above.

なお、本実施形態においては、第2結合工程S02において、金属ナノ粒子33の二次抗体が固定されている部分以外の表面は、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされていてもよい。この場合は、二次抗体34が一次抗体31に抗原を介さずに直接非特異的に結合するのが防止される。そのため、被検物質をより高い選択性と高感度で分析することができる。 In the present embodiment, in the second binding step S02, the surface of the metal nanoparticles 33 other than the portion where the secondary antibody is fixed is a heteroorganic compound or a triple bond having an unpaired electron pair or a lone electron pair. It may be blocked by an organic compound having. In this case, the secondary antibody 34 is prevented from directly and non-specifically binding to the primary antibody 31 without an antigen. Therefore, the test substance can be analyzed with higher selectivity and higher sensitivity.

以上説明したように、第1実施形態の分析キットによれば、金属ナノ粒子の二次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされているので、二次抗体が一次抗体に抗原を介さずに直接非特異的に結合するのが防止され、簡便な操作で、被検物質を高い選択性と高感度で分析することができる。 As described above, according to the analysis kit of the first embodiment, the surface other than the portion where the secondary antibody of the metal nanoparticles is fixed is a heteroorganic compound or a triple having an unpaired electron pair or a lone electron pair. Since it is blocked by an organic compound having a bond, it is prevented that the secondary antibody is directly non-specifically bound to the primary antibody without an antigen, and the test substance can be highly selective and highly selective by a simple operation. It can be analyzed by sensitivity.

また、第1実施形態の分析キットは、ブロッキング剤として、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物を用いるので、前記ブロッキング剤が、バクテリア等により変質することないため、長期保存が可能になる。 Further, since the analysis kit of the first embodiment uses a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond as the blocking agent, the blocking agent is altered by bacteria or the like. Since there is no such substance, long-term storage is possible.

また、第2実施形態の分析キットによれば、作用電極12の一次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている。そのため、二次抗体の作用電極への非特異的な吸着が防止され、被検物質を高い選択性と高感度で分析することができる。 Further, according to the analysis kit of the second embodiment, the surface other than the portion where the primary antibody of the working electrode 12 is fixed is a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair, or an organic compound having a triple bond. Blocked by. Therefore, non-specific adsorption of the secondary antibody to the working electrode is prevented, and the test substance can be analyzed with high selectivity and high sensitivity.

また、第2実施形態の分析キットは、ブロッキング剤として、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物を用いるので、前記ブロッキング剤が、バクテリア等により変質することないため、長期保存が可能になる。 Further, since the analysis kit of the second embodiment uses a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond as the blocking agent, the blocking agent is altered by bacteria or the like. Since there is no such substance, long-term storage is possible.

また、第3実施形態及び第5実施形態の分析方法によれば、金属ナノ粒子の二次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされているので、二次抗体が一次抗体に抗原を介さずに直接非特異的に結合するのが防止され、簡便な操作で、被検物質を高い選択性と高感度で分析することができる。 Further, according to the analysis methods of the third embodiment and the fifth embodiment, the surface other than the portion where the secondary antibody of the metal nanoparticles is fixed is a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair. Since it is blocked by an organic compound having a triple bond, it is prevented that the secondary antibody directly and non-specifically binds to the primary antibody without an antigen, and the test substance can be highly selective with a simple operation. It can be analyzed with high sensitivity.

また、第3実施形態及び第5実施形態の分析方法によれば、作用電極と対極の間に電圧を印加して、被検物質と結合した金属ナノ粒子をイオン化させるので、従来行われていた金属を化学的に溶解させる工程を実施せずに、電気化学的手法を用いて、被検物質を定量することができる。 Further, according to the analysis methods of the third embodiment and the fifth embodiment, a voltage is applied between the working electrode and the counter electrode to ionize the metal nanoparticles bound to the test substance, which has been conventionally performed. The test substance can be quantified using an electrochemical technique without performing the step of chemically dissolving the metal.

また、第4実施形態及び第6実施形態の分析方法によれば、作用電極の一次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされているので、二次抗体の作用電極への非特異的な吸着が防止され、被検物質を高い選択性と高感度で分析することができる。 Further, according to the analysis methods of the fourth embodiment and the sixth embodiment, the surface other than the portion where the primary antibody of the working electrode is fixed is a heteroorganic compound or triple bond having an unpaired electron pair or a lone electron pair. Since it is blocked by an organic compound having a secondary antibody, non-specific adsorption of the secondary antibody to the working electrode is prevented, and the test substance can be analyzed with high selectivity and high sensitivity.

また、第4実施形態及び第6実施形態の分析方法によれば、作用電極と対極の間に電圧を印加して、被検物質と結合した金属ナノ粒子の全量をイオン化させ、更に、イオン化した前記金属ナノ粒子を還元しているので、従来行われていた金属を化学的に溶解させる工程を実施せずに、電気化学的手法を用いて、被検物質を定量することができる。また、金属ナノ粒子を酸化するときに同時に酸化される物質が存在する場合、イオン化された前記金属ナノ粒子を還元する電流を測定する方が、金属ナノ粒子と同時に酸化される物質の酸化電流を測定するよりも、より正確に被検物質を分析することができる。
従って、本発明の分析キットおよび分析方法によれば、簡便な操作で、被検物質を高い選択性で、かつ高感度で分析することが可能となるともに、分析キットの長期保存が可能となる。また、本発明の分析方法は、イムノクロマトグラフィー法にも適用することも可能である。
Further, according to the analysis methods of the 4th embodiment and the 6th embodiment, a voltage was applied between the working electrode and the counter electrode to ionize the entire amount of the metal nanoparticles bound to the test substance, and further ionized. Since the metal nanoparticles are reduced, the test substance can be quantified by using an electrochemical method without performing the conventional step of chemically dissolving the metal. In addition, when there is a substance that is oxidized at the same time as oxidizing the metal nanoparticles, it is better to measure the current that reduces the ionized metal nanoparticles to reduce the oxidation current of the substance that is oxidized at the same time as the metal nanoparticles. The test substance can be analyzed more accurately than it is measured.
Therefore, according to the analysis kit and analysis method of the present invention, it is possible to analyze the test substance with high selectivity and high sensitivity by a simple operation, and the analysis kit can be stored for a long period of time. .. The analytical method of the present invention can also be applied to the immunochromatography method.

また、本発明の不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている金属ナノ粒子は、競合法による実施形態でも適用可能である。競合法は、抗原が低分子化合物であるハプテン(低分子抗原)の場合に好ましく用いられる。例えば、測定対象の抗原がハプテンの場合、ハプテン−タンパク質の結合体を作用極に固定する。ここに測定対象の低分子抗原と限られた量の金ナノ粒子標識抗体とを添加すると、固定化抗原と、遊離する測定対象の低分子抗原とが競合的に金ナノ粒子標識抗体に反応する。遊離する測定対象の低分子抗原が多いほど固定化抗原と反応する金ナノ粒子標識抗体量は少ない。逆に遊離する測定対象の低分子抗原が少ないほど固定化抗原と反応する金ナノ粒子標識抗体量は多い。抗原抗体反応後に、洗浄により未反応の遊離する測定対象の低分子抗原と金ナノ粒子標識抗体とを除去するB/F分離(Bound/Free)を行う。電極上の金ナノ粒子標識の電気化学的酸化と還元とにより、電流値を測定する。予め既知量の測定対象の低分子抗原を用いて検量線を作成しておけば、未知量の測定対象の低分子抗原を測定可能である。 Further, the metal nanoparticles blocked by the heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or the organic compound having a triple bond of the present invention are also applicable to the embodiment by the competitive method. The competitive method is preferably used when the antigen is a hapten (small molecule antigen) which is a small molecule compound. For example, when the antigen to be measured is a hapten, the hapten-protein conjugate is fixed to the working electrode. When a small molecule antigen to be measured and a limited amount of gold nanoparticle-labeled antibody are added thereto, the immobilized antigen and the released small molecule antigen to be measured competitively react with the gold nanoparticle-labeled antibody. .. The more small molecule antigens to be measured released, the smaller the amount of gold nanoparticle-labeled antibody that reacts with the immobilized antigen. On the contrary, the smaller the amount of small molecule antigen to be measured released, the larger the amount of gold nanoparticle-labeled antibody that reacts with the immobilized antigen. After the antigen-antibody reaction, B / F separation (Bound / Free) is performed to remove the unreacted low-molecular-weight antigen to be measured and the gold nanoparticle-labeled antibody that have not been reacted by washing. The current value is measured by electrochemical oxidation and reduction of the gold nanoparticle label on the electrode. If a calibration curve is prepared in advance using a known amount of the small molecule antigen to be measured, an unknown amount of the small molecule antigen to be measured can be measured.

以下、具体的実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
(1)一次抗体付センサの作製
ポリエチレンテレフタレート基板に対極とリード線をマスクでパターニングした金蒸着膜、作用電極にSiウエハに成膜した導電性DLC膜、参照電極にペースト化したAg/AgClのスクリーン印刷により作成したAg/AgCl膜を用いたセンサチップを用意した。このセンサチップの作用電極(電極面積S=0.0962cm)に、一次抗体として未標識の抗ヤギIgGを固定して、さらにベンゾイミダゾールにて一次抗体が固定されている部分以外の作用電極の表面をブロッキングすることで、作用電極の表面に一次抗体が固定されている一次抗体付き分析チップを作製した。
[Example 1]
(1) Fabrication of sensor with primary antibody Gold-deposited film with counter electrode and lead wire patterned with a mask on a polyethylene terephthalate substrate, conductive DLC film formed on a Si wafer on a working electrode, and Ag / AgCl pasted on a reference electrode. A sensor chip using an Ag / AgCl film prepared by screen printing was prepared. An unlabeled anti-goat IgG as a primary antibody is fixed to the working electrode (electrode area S = 0.0962 cm 2 ) of this sensor chip, and the working electrode other than the portion where the primary antibody is fixed with benzoimidazole. By blocking the surface, an analysis chip with a primary antibody in which the primary antibody was immobilized on the surface of the working electrode was prepared.

(2)二次抗体付き金ナノ粒子分散液
田中貴金属社製の平均粒子径18nmの金ナノ粒子分散液を用いた。
(2) Gold Nanoparticle Dispersion with Secondary Antibody A gold nanoparticle dispersion with an average particle diameter of 18 nm manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd. was used.

上記の金ナノ粒子と、ベンゾイミダゾールと、抗ヤギIgGと、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)と、ポリエチレングリコールソルビタンモノラウラート(Tween20、非イオン系界面活性剤)を混合し、金ナノ粒子の表面に、抗ヤギIgG(二次抗体)を固定した二次抗体付き金ナノ粒子分散液を作製した。二次抗体付き金ナノ粒子分散液の金ナノ粒子の濃度は0.007質量%とした。抗ヤギIgGとしては、Jackson Immunoresearch Laboratories社から市販されているポリクローナル抗体を使用した。 The above gold nanoparticles, benzoimidazole, anti-goat IgG, phosphate buffered saline (PBS), and polyethylene glycol sorbitan monolaurate (Tween 20, nonionic surfactant) are mixed to produce gold nanoparticles. A gold nanoparticle dispersion with a secondary antibody was prepared by immobilizing an anti-goat IgG (secondary antibody) on the surface of the sample. The concentration of gold nanoparticles in the gold nanoparticle dispersion with the secondary antibody was 0.007% by mass. As the anti-goat IgG, a polyclonal antibody commercially available from Jackson Immunoresearch Laboratories was used.

(3)抗原分析用試料
抗原分析用試料として、下記に示すように抗原濃度がそれぞれ異なるNo.1〜No.6を用意した。下記のNo.1〜No.6は、0.1%のTween20を含むPBS緩衝液と、ヤギIgG(抗原)とを抗原濃度が下記の濃度となるように混合することによって調製した。
No.1:抗原濃度=0.01ng/mL
No.2:抗原濃度=0.1ng/mL
No.3:抗原濃度=1.0ng/mL
No.4:抗原濃度=10ng/mL
No.5:抗原濃度=100ng/mL
No.6:抗原濃度=1000ng/mL
(3) Sample for antigen analysis As a sample for antigen analysis, No. 1 having different antigen concentrations as shown below. 1-No. 6 was prepared. The following No. 1-No. 6 was prepared by mixing PBS buffer containing 0.1% Tween 20 and goat IgG (antigen) so that the antigen concentration was as follows.
No. 1: Antigen concentration = 0.01 ng / mL
No. 2: Antigen concentration = 0.1 ng / mL
No. 3: Antigen concentration = 1.0 ng / mL
No. 4: Antigen concentration = 10 ng / mL
No. 5: Antigen concentration = 100 ng / mL
No. 6: Antigen concentration = 1000 ng / mL

(4)抗原の分析
(3)で用意したNo.1〜No.6の各抗原分析用試料について、35μLを正確に量り取り、これを上記(1)で作製した一次抗体付きセンサの作用電極の上に滴下した後、40分間インキュベートした(第1結合工程)。
(4) Antigen analysis No. prepared in (3). 1-No. For each of the antigen analysis samples of No. 6, 35 μL was accurately weighed, dropped onto the working electrode of the sensor with the primary antibody prepared in (1) above, and then incubated for 40 minutes (first binding step).

次に、一次抗体付きセンサの作用電極を、洗浄液を用いて洗浄して、抗原分析用試料を洗い流した。洗浄液には、PBSを用いた。 Next, the working electrode of the sensor with the primary antibody was washed with a washing solution to wash away the sample for antigen analysis. PBS was used as the washing solution.

次に、上記(2)で調製した二次抗体付き金ナノ粒子分散液を1μL正確に量り取り、これを、一次抗体付きセンサの作用電極の上に滴下した後、3時間インキュベートした(第2結合工程)。 Next, 1 μL of the gold nanoparticle dispersion with the secondary antibody prepared in (2) above was accurately weighed, and this was dropped onto the working electrode of the sensor with the primary antibody and then incubated for 3 hours (second). Bonding process).

次に、一次抗体付きセンサの作用電極を、洗浄液を用いて洗浄して、二次抗体付き金ナノ粒子分散液を洗い流した。洗浄液には、PBSを用いた。 Next, the working electrode of the sensor with the primary antibody was washed with a washing solution to wash away the gold nanoparticle dispersion with the secondary antibody. PBS was used as the washing solution.

次に、一次抗体付きセンサのリード線をポテンシオスタットに接続し、PBSに0.1モル/L塩化カリウムを溶解させた電解質溶液を注入し、一次抗体付きセンサを電解質溶液に浸漬させた。 Next, the lead wire of the sensor with the primary antibody was connected to the potentiostat, an electrolyte solution in which 0.1 mol / L potassium chloride was dissolved in PBS was injected, and the sensor with the primary antibody was immersed in the electrolyte solution.

次に、ポテンシオスタットを用いて、作用電極と対極との間に電圧を印加して、一旦金ナノ粒子を電気化学的に酸化してイオン化した。その後、作用電極と対極との間に逆の電圧を印加して、イオン化した金ナノ粒子を電気化学的に還元し、その間に作用電極と対極との間に流れる電流量を計測した(電流量計測工程)。 Next, using a potentiostat, a voltage was applied between the working electrode and the counter electrode to once electrochemically oxidize and ionize the gold nanoparticles. After that, a reverse voltage was applied between the working electrode and the counter electrode to electrochemically reduce the ionized gold nanoparticles, and the amount of current flowing between the working electrode and the counter electrode was measured during that time (current amount). Measurement process).

図5に、No.1〜No.6の各抗原分析用試料の抗原濃度と、作用電極と対極との間に流れた電流量(すなわちイオン化した金ナノ粒子を電気化学的に還元させるために要した電流量)とをプロットしたグラフを示す(図5の安定性試験前のプロット)。図5のグラフから電流値と、抗原分析用試料の抗原濃度との間には相関関係があることが確認された。従って、既知量の抗原(被検物質)を含む試料を用いて検量線(電流値−抗原濃度曲線)を作成することによって、被検物質溶液に含まれる抗原(被検物質)を正確に定量することが可能となることが確認された。 In FIG. 5, No. 1-No. A graph plotting the antigen concentration of each of the samples for antigen analysis of 6 and the amount of current flowing between the working electrode and the counter electrode (that is, the amount of current required to electrochemically reduce the ionized gold nanoparticles). (Plot before stability test in FIG. 5). From the graph of FIG. 5, it was confirmed that there is a correlation between the current value and the antigen concentration of the antigen analysis sample. Therefore, by creating a calibration curve (current value-antigen concentration curve) using a sample containing a known amount of antigen (test substance), the antigen (test substance) contained in the test substance solution can be accurately quantified. It was confirmed that it was possible to do so.

また、上記一次抗体付きセンサを真空滅菌し、アルミパウチ包装した後、25℃、75%RH、3カ月の安定性試験を行った。3カ月経過後、包装を開封して抗原濃度を測定した。その結果を図5に示す(図5の安定性試験後のプロット)。図5に示したように、安定性試験前と安定性試験後で、検量線には大きな変化はなく、長期に保存しても被検物質を正確に定量することが可能となることが確認された。 In addition, the sensor with the primary antibody was vacuum sterilized, wrapped in an aluminum pouch, and then subjected to a stability test at 25 ° C., 75% RH, and for 3 months. After 3 months, the package was opened and the antigen concentration was measured. The results are shown in FIG. 5 (plot after stability test in FIG. 5). As shown in FIG. 5, it was confirmed that there was no significant change in the calibration curve before and after the stability test, and it was possible to accurately quantify the test substance even after long-term storage. Was done.

[実施例2]
ベンゾトリアゾールをシスチンに変更する以外は、実施例1と同様の方法で一次抗体付センサ、二次抗体付き金ナノ粒子分散液、抗原分析用試料を作成し、抗原の分析を行った。
図6に、No.1〜No.6の各抗原分析用試料の抗原濃度と、作用電極と対極との間に流れた電流量(すなわちイオン化した金ナノ粒子を電気化学的に還元させるために要した電流量)とをプロットしたグラフを示す(図6の安定性試験前のプロット)。図6のグラフから電流値と、抗原分析用試料の抗原濃度との間には相関関係があることが確認された。従って、既知量の抗原(被検物質)を含む試料を用いて検量線(電流値−抗原濃度曲線)を作成することによって、被検物質溶液に含まれる抗原(被検物質)を正確に定量することが可能となることが確認された。
[Example 2]
A sensor with a primary antibody, a gold nanoparticle dispersion with a secondary antibody, and a sample for antigen analysis were prepared in the same manner as in Example 1 except that benzotriazole was changed to cystine, and the antigen was analyzed.
In FIG. 6, No. 1-No. A graph plotting the antigen concentration of each of the samples for antigen analysis of 6 and the amount of current flowing between the working electrode and the counter electrode (that is, the amount of current required to electrochemically reduce the ionized gold nanoparticles). (Plot before stability test in FIG. 6). From the graph of FIG. 6, it was confirmed that there is a correlation between the current value and the antigen concentration of the antigen analysis sample. Therefore, by creating a calibration curve (current value-antigen concentration curve) using a sample containing a known amount of antigen (test substance), the antigen (test substance) contained in the test substance solution can be accurately quantified. It was confirmed that it was possible to do so.

また、上記一次抗体付きセンサを真空滅菌し、アルミパウチ包装した後、25℃、75%RH、3カ月の安定性試験を行った。3カ月経過後、包装を開封して抗原濃度を測定した。その結果を図6に示す(図6の安定性試験後のプロット)。図6に示したように、安定性試験前と安定性試験後で、検量線には大きな変化はなく、長期に保存しても被検物質を正確に定量することが可能となることが確認された。 In addition, the sensor with the primary antibody was vacuum sterilized, wrapped in an aluminum pouch, and then subjected to a stability test at 25 ° C., 75% RH, and for 3 months. After 3 months, the package was opened and the antigen concentration was measured. The results are shown in FIG. 6 (plot after stability test in FIG. 6). As shown in FIG. 6, it was confirmed that there was no significant change in the calibration curve before and after the stability test, and it was possible to accurately quantify the test substance even after long-term storage. Was done.

[実施例3]
ベンゾトリアゾールをスクロースに変更する以外は、実施例1と同様の方法で一次抗体付センサ、二次抗体付き金ナノ粒子分散液、抗原分析用試料を作成し、抗原の分析を行った。
図7に、No.1〜No.6の各抗原分析用試料の抗原濃度と、作用電極と対極との間に流れた電流量(すなわちイオン化した金ナノ粒子を電気化学的に還元させるために要した電流量)とをプロットしたグラフを示す(図7の安定性試験前のプロット)。図7のグラフから電流値と、抗原分析用試料の抗原濃度との間には相関関係があることが確認された。従って、既知量の抗原(被検物質)を含む試料を用いて検量線(電流値−抗原濃度曲線)を作成することによって、被検物質溶液に含まれる抗原(被検物質)を正確に定量することが可能となることが確認された。
[Example 3]
A sensor with a primary antibody, a gold nanoparticle dispersion with a secondary antibody, and a sample for antigen analysis were prepared in the same manner as in Example 1 except that benzotriazole was changed to sucrose, and the antigen was analyzed.
In FIG. 7, No. 1-No. A graph plotting the antigen concentration of each of the samples for antigen analysis of 6 and the amount of current flowing between the working electrode and the counter electrode (that is, the amount of current required to electrochemically reduce the ionized gold nanoparticles). (Plot before stability test in FIG. 7). From the graph of FIG. 7, it was confirmed that there is a correlation between the current value and the antigen concentration of the antigen analysis sample. Therefore, by creating a calibration curve (current value-antigen concentration curve) using a sample containing a known amount of antigen (test substance), the antigen (test substance) contained in the test substance solution can be accurately quantified. It was confirmed that it was possible to do so.

また、上記一次抗体付きセンサを真空滅菌し、アルミパウチ包装した後、25℃、75%RH、3カ月の安定性試験を行った。3カ月経過後、包装を開封して抗原濃度を測定した。その結果を図7に示す(図7の安定性試験後のプロット)。図7に示したように、安定性試験前と安定性試験後で、検量線には大きな変化はなく、長期に保存しても被検物質を正確に定量することが可能となることが確認された。 In addition, the sensor with the primary antibody was vacuum sterilized, wrapped in an aluminum pouch, and then subjected to a stability test at 25 ° C., 75% RH, and for 3 months. After 3 months, the package was opened and the antigen concentration was measured. The results are shown in FIG. 7 (plot after stability test in FIG. 7). As shown in FIG. 7, it was confirmed that there was no significant change in the calibration curve before and after the stability test, and it was possible to accurately quantify the test substance even after long-term storage. Was done.

[比較例1]
ベンゾイミダゾールの代わりに、スキムミルクを用いる以外は、実施例1と同様にして、センサを作成し、抗原濃度を測定した。その結果を図8に示す(図8の安定性試験前のプロット)。
[Comparative Example 1]
A sensor was prepared and the antigen concentration was measured in the same manner as in Example 1 except that skim milk was used instead of benzimidazole. The results are shown in FIG. 8 (plot before stability test in FIG. 8).

上記一次抗体付きセンサを真空滅菌し、アルミパウチ包装した後、25℃、75%RH、3カ月の安定性試験を行った。3カ月経過後、包装を開封して抗原濃度を測定した。その結果を図8に示す(図8の安定性試験後のプロット)。図8に示したように、安定性試験後で、検出電流に低下がみられ、長期に保存すると被検物質の定量性が低下することが確認された。 The sensor with the primary antibody was vacuum sterilized, wrapped in an aluminum pouch, and then subjected to a stability test at 25 ° C., 75% RH, and for 3 months. After 3 months, the package was opened and the antigen concentration was measured. The results are shown in FIG. 8 (plot after stability test in FIG. 8). As shown in FIG. 8, after the stability test, a decrease in the detected current was observed, and it was confirmed that the quantitativeness of the test substance decreased when stored for a long period of time.

10…センサ、11…第1基板、12…作用電極、13…対極、14…参照電極、12a、13a、14a…リード線、15…窓、16…第2基板、17…接着剤、31…一次抗体、32…被検物質、33…金属ナノ粒子、34…二次抗体 10 ... sensor, 11 ... first substrate, 12 ... working electrode, 13 ... counter electrode, 14 ... reference electrode, 12a, 13a, 14a ... lead wire, 15 ... window, 16 ... second substrate, 17 ... adhesive, 31 ... Primary antibody, 32 ... test substance, 33 ... metal nanoparticles, 34 ... secondary antibody

Claims (15)

作用電極と、参照電極と、対極と、を有し、前記作用電極の表面に一次抗体が固定されているセンサ、及び、表面に被検物質に特異的に結合する二次抗体が固定されており、前記二次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている金属ナノ粒子を含むことを特徴とする被検物質の分析キット。 A sensor having a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode and having a primary antibody immobilized on the surface of the working electrode, and a secondary antibody that specifically binds to a test substance are immobilized on the surface. It is characterized in that the surface other than the portion where the secondary antibody is immobilized contains metal nanoparticles blocked by a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond. Analysis kit for the test substance. 前記作用電極の一次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている、請求項1に記載の分析キット。 The analysis according to claim 1, wherein the surface other than the portion where the primary antibody of the working electrode is fixed is blocked by a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond. kit. 作用電極と、参照電極と、対極と、を有し、前記作用電極の表面に一次抗体が固定されており、前記一次抗体が固定されている部分以外の作用電極の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされているセンサ、及び、表面に被検物質に特異的に結合する二次抗体が固定されている金属ナノ粒子を含むことを特徴とする被検物質の分析キット。 It has a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode, and the primary antibody is fixed on the surface of the working electrode, and the surface of the working electrode other than the portion where the primary antibody is fixed is an unpaired electron pair. Alternatively, it includes a sensor blocked by a heteroorganic compound having a lone electron pair or an organic compound having a triple bond, and metal nanoparticles having a secondary antibody immobilized on the surface that specifically binds to the test substance. An analysis kit for the test substance. 前記不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物が、有機イオウ化合物、有機窒素化合物、有機酸素化合物である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の分析キット。 The analysis kit according to any one of claims 1 to 3, wherein the heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair is an organic sulfur compound, an organic nitrogen compound, or an organic oxygen compound. 前記三重結合をもつ有機化合物が、アセチレン系有機化合物である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の分析キット。 The analysis kit according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic compound having a triple bond is an acetylene-based organic compound. 前記金属ナノ粒子が、金、白金、銀、銅、ロジウム、パラジウム、鉄、コバルト及びニッケルからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の分析キット。 Any one of claims 1 to 5, wherein the metal nanoparticles contain at least one metal selected from the group consisting of gold, platinum, silver, copper, rhodium, palladium, iron, cobalt and nickel. The analysis kit described in. 被検物質溶液に含まれる被検物質の分析方法であって、
作用電極と、参照電極と、対極と、を有し、前記作用電極の表面に被検物質に特異的に結合する一次抗体が固定されているセンサの前記作用電極と、前記被検物質溶液とを接触させて、前記作用電極の前記一次抗体と前記被検物質溶液の被検物質とを結合させる第1結合工程と、
前記作用電極と、表面に被検物質に特異的に結合する二次抗体が固定されており、前記二次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている金属ナノ粒子が分散されている金属ナノ粒子の分散液とを接触させて、前記作用電極の前記一次抗体に結合した前記被検物質と前記二次抗体とを結合させることによって、前記被検物質と前記金属ナノ粒子とを結合させる第2結合工程と、
前記作用電極と前記対極との間に電圧を印加して、前記金属ナノ粒子を電解質溶液の存在下でイオン化させ、前記金属ナノ粒子の全量がイオン化するまでの電流量を計測する電流量計測工程と、
前記電流量から金属ナノ粒子量を求め、前記金属ナノ粒子量から被検物質量を算出する算出工程と、
を含むことを特徴とする被検物質の分析方法。
This is a method for analyzing the test substance contained in the test substance solution.
The working electrode of a sensor having a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode, and a primary antibody that specifically binds to the test substance is immobilized on the surface of the working electrode, and the test substance solution. In the first binding step of binding the primary antibody of the working electrode and the test substance of the test substance solution.
A secondary antibody that specifically binds to a test substance is immobilized on the surface of the working electrode, and the surface other than the portion on which the secondary antibody is immobilized has an unpaired electron pair or a lone electron pair. With the test substance bound to the primary antibody of the working electrode by contacting with a dispersion of metal nanoparticles in which metal nanoparticles blocked by a heteroorganic compound or an organic compound having a triple bond are dispersed. A second binding step of binding the test substance and the metal nanoparticles by binding the secondary antibody, and
A current amount measuring step of applying a voltage between the working electrode and the counter electrode to ionize the metal nanoparticles in the presence of an electrolyte solution and measuring the amount of current until the entire amount of the metal nanoparticles is ionized. When,
A calculation step of obtaining the amount of metal nanoparticles from the amount of the current and calculating the amount of the test substance from the amount of the metal nanoparticles.
A method for analyzing a test substance, which comprises.
被検物質溶液に含まれる被検物質の分析方法であって、
作用電極と、参照電極と、対極と、を有し、前記作用電極の表面に被検物質に特異的に結合する一次抗体が固定されているセンサの前記作用電極と、前記被検物質溶液とを接触させて、前記作用電極の前記一次抗体と前記被検物質溶液の被検物質とを結合させる第1結合工程と、
前記作用電極と、表面に被検物質に特異的に結合する二次抗体が固定されており、前記二次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている金属ナノ粒子の分散液とを接触させて、前記作用電極の前記一次抗体に結合した前記被検物質と前記二次抗体とを結合させることによって、前記被検物質と前記金属ナノ粒子とを結合させる第2結合工程と、
前記作用電極と前記対極との間に電圧を印加して、全量の前記金属ナノ粒子を電解質溶液の存在下で酸化によってイオン化させ、イオン化した前記金属ナノ粒子を更に還元させたときの電流量を計測する電流量計測工程と、
前記電流量から金属ナノ粒子量を求め、前記金属ナノ粒子量から被検物質量を算出する算出工程と、
を含むことを特徴とする被検物質の分析方法。
This is a method for analyzing the test substance contained in the test substance solution.
The working electrode of a sensor having a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode, and a primary antibody that specifically binds to the test substance is immobilized on the surface of the working electrode, and the test substance solution. In the first binding step of binding the primary antibody of the working electrode and the test substance of the test substance solution.
A secondary antibody that specifically binds to a test substance is immobilized on the surface of the working electrode, and the surface other than the portion on which the secondary antibody is immobilized has an unpaired electron pair or a lone electron pair. A dispersion of metal nanoparticles blocked by a heteroorganic compound or an organic compound having a triple bond is brought into contact with the test substance bound to the primary antibody of the working electrode to bind the secondary antibody. Thereby, the second bonding step of bonding the test substance and the metal nanoparticles, and
A voltage is applied between the working electrode and the counter electrode to ionize the entire amount of the metal nanoparticles by oxidation in the presence of an electrolyte solution, and the amount of current when the ionized metal nanoparticles are further reduced. The current amount measurement process to be measured and
A calculation step of obtaining the amount of metal nanoparticles from the amount of the current and calculating the amount of the test substance from the amount of the metal nanoparticles.
A method for analyzing a test substance, which comprises.
前記作用電極の一次抗体が固定されている部分以外の表面が、不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされている、請求項7又は8に記載の分析方法。 The 7th or 8th claim, wherein the surface other than the portion where the primary antibody of the working electrode is fixed is blocked by a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair or an organic compound having a triple bond. Analysis method. 被検物質溶液に含まれる被検物質の分析方法であって、
作用電極と、参照電極と、対極と、を有し、前記作用電極の表面に被検物質に特異的に結合する一次抗体が固定されており、前記一次抗体が固定されている部分以外の表面が不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされているセンサの前記作用電極と、前記被検物質溶液とを接触させて、前記作用電極の前記一次抗体と前記被検物質溶液の被検物質とを結合させる第1結合工程と、
前記作用電極と、表面に前記被検物質と結合する二次抗体が固定された金属ナノ粒子が分散されている金属ナノ粒子の分散液とを接触させて、前記作用電極の前記一次抗体に結合した前記被検物質と前記二次抗体とを結合させることによって、前記被検物質と前記金属ナノ粒子とを結合させる第2結合工程と、
前記作用電極と前記対極との間に電圧を印加して、前記金属ナノ粒子を電解質溶液の存在下でイオン化させ、前記金属ナノ粒子の全量がイオン化するまでの電流量を計測する電流量計測工程と、
前記電流量から金属ナノ粒子量を求め、前記金属ナノ粒子量から被検物質量を算出する算出工程と、
を含むことを特徴とする被検物質の分析方法。
This is a method for analyzing the test substance contained in the test substance solution.
It has a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode, and a primary antibody that specifically binds to the test substance is immobilized on the surface of the working electrode, and the surface other than the portion to which the primary antibody is immobilized is immobilized. The working electrode of the sensor, which is blocked by a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone pair of electrons, or an organic compound having a triple bond, is brought into contact with the test substance solution to bring the primary of the working electrode into contact with the test substance solution. The first binding step of binding the antibody and the test substance of the test substance solution, and
The working electrode and the dispersion liquid of the metal nanoparticles in which the metal nanoparticles having the secondary antibody bound to the test substance fixed on the surface are dispersed are brought into contact with each other and bound to the primary antibody of the working electrode. A second binding step of binding the test substance and the metal nanoparticles by binding the test substance and the secondary antibody.
A current amount measuring step of applying a voltage between the working electrode and the counter electrode to ionize the metal nanoparticles in the presence of an electrolyte solution and measuring the amount of current until the entire amount of the metal nanoparticles is ionized. When,
A calculation step of obtaining the amount of metal nanoparticles from the amount of the current and calculating the amount of the test substance from the amount of the metal nanoparticles.
A method for analyzing a test substance, which comprises.
被検物質溶液に含まれる被検物質の分析方法であって、
作用電極と、参照電極と、対極と、を有し、前記作用電極の表面に被検物質に特異的に結合する一次抗体が固定されており、前記一次抗体が固定されている部分以外の表面が不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物又は三重結合をもつ有機化合物によってブロッキングされているセンサの前記作用電極と、前記被検物質溶液とを接触させて、前記作用電極の前記一次抗体と前記被検物質溶液の被検物質とを結合させる第1結合工程と、
前記作用電極と、表面に前記被検物質と結合する二次抗体が固定された金属ナノ粒子が分散されている金属ナノ粒子の分散液とを接触させて、前記作用電極の前記一次抗体に結合した前記被検物質と前記二次抗体とを結合させることによって、前記被検物質と前記金属ナノ粒子とを結合させる第2結合工程と、
前記作用電極と前記対極との間に電圧を印加して、全量の前記金属ナノ粒子を電解質溶液の存在下で酸化によってイオン化させ、イオン化した前記金属ナノ粒子を更に還元させたときの電流量を計測する電流量計測工程と、
前記電流量から金属ナノ粒子量を求め、前記金属ナノ粒子量から被検物質量を算出する算出工程と、
を含むことを特徴とする被検物質の分析方法。
This is a method for analyzing the test substance contained in the test substance solution.
It has a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode, and a primary antibody that specifically binds to the test substance is immobilized on the surface of the working electrode, and the surface other than the portion to which the primary antibody is immobilized is immobilized. The working electrode of the sensor, which is blocked by a heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone pair of electrons, or an organic compound having a triple bond, is brought into contact with the test substance solution to bring the primary of the working electrode into contact with the test substance solution. The first binding step of binding the antibody and the test substance of the test substance solution, and
The working electrode and the dispersion liquid of the metal nanoparticles in which the metal nanoparticles having the secondary antibody bound to the test substance fixed on the surface are dispersed are brought into contact with each other and bound to the primary antibody of the working electrode. A second binding step of binding the test substance and the metal nanoparticles by binding the test substance and the secondary antibody.
A voltage is applied between the working electrode and the counter electrode to ionize the entire amount of the metal nanoparticles by oxidation in the presence of an electrolyte solution, and the amount of current when the ionized metal nanoparticles are further reduced. The current amount measurement process to be measured and
A calculation step of obtaining the amount of metal nanoparticles from the amount of the current and calculating the amount of the test substance from the amount of the metal nanoparticles.
A method for analyzing a test substance, which comprises.
前記不対電子対または孤立電子対をもつヘテロ有機化合物が、有機イオウ化合物、有機窒素化合物、有機酸素化合物である、請求項7〜11のいずれか一項に記載の分析方法。 The analysis method according to any one of claims 7 to 11, wherein the heteroorganic compound having an unpaired electron pair or a lone electron pair is an organic sulfur compound, an organic nitrogen compound, or an organic oxygen compound. 前記三重結合をもつ有機化合物が、アセチレン系有機化合物である、請求項7〜11のいずれか一項に記載の分析方法。 The analysis method according to any one of claims 7 to 11, wherein the organic compound having a triple bond is an acetylene-based organic compound. 前記金属ナノ粒子が、金、白金、銀、銅、ロジウム、パラジウム、鉄、コバルト及びニッケルからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属を含むことを特徴とする請求項7〜13のいずれか一項に記載の分析方法。 Any one of claims 7 to 13, wherein the metal nanoparticles contain at least one metal selected from the group consisting of gold, platinum, silver, copper, rhodium, palladium, iron, cobalt and nickel. The analysis method described in. 前記分析方法が、イムノクロマトグラフィー法である、請求項7〜14のいずれか一項に記載の分析方法。 The analysis method according to any one of claims 7 to 14, wherein the analysis method is an immunochromatography method.
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