JP2021076529A - Aptamer immobilization semiconductor sensing device and method for detecting uncharged molecules - Google Patents
Aptamer immobilization semiconductor sensing device and method for detecting uncharged molecules Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021076529A JP2021076529A JP2019204856A JP2019204856A JP2021076529A JP 2021076529 A JP2021076529 A JP 2021076529A JP 2019204856 A JP2019204856 A JP 2019204856A JP 2019204856 A JP2019204856 A JP 2019204856A JP 2021076529 A JP2021076529 A JP 2021076529A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aptamer
- immobilized
- sensing device
- group
- molecule
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 108091023037 Aptamer Proteins 0.000 title claims abstract description 93
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 6
- 108091008102 DNA aptamers Proteins 0.000 claims description 4
- 125000002345 steroid group Chemical group 0.000 claims 1
- JYGXADMDTFJGBT-VWUMJDOOSA-N hydrocortisone Chemical compound O=C1CC[C@]2(C)[C@H]3[C@@H](O)C[C@](C)([C@@](CC4)(O)C(=O)CO)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 JYGXADMDTFJGBT-VWUMJDOOSA-N 0.000 description 40
- -1 Ca 2+ and Mg 2+ Chemical class 0.000 description 34
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 32
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 30
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 21
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 20
- 229960000890 hydrocortisone Drugs 0.000 description 20
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 20
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 16
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 239000007975 buffered saline Substances 0.000 description 12
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 12
- UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N guanine Chemical compound O=C1NC(N)=NC2=C1N=CN2 UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 9
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 8
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 8
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 7
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000004183 alkoxy alkyl group Chemical group 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 6
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 5
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N Potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 4
- DEFVIWRASFVYLL-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol bis(2-aminoethyl)tetraacetic acid Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCOCCOCCN(CC(O)=O)CC(O)=O DEFVIWRASFVYLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 4
- IHPYMWDTONKSCO-UHFFFAOYSA-N 2,2'-piperazine-1,4-diylbisethanesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)CCN1CCN(CCS(O)(=O)=O)CC1 IHPYMWDTONKSCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]ethanesulfonic acid Chemical compound OCC[NH+]1CCN(CCS([O-])(=O)=O)CC1 JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000004200 2-methoxyethyl group Chemical group [H]C([H])([H])OC([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007995 HEPES buffer Substances 0.000 description 3
- 239000007987 MES buffer Substances 0.000 description 3
- 239000007993 MOPS buffer Substances 0.000 description 3
- 239000007990 PIPES buffer Substances 0.000 description 3
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 3
- 125000002344 aminooxy group Chemical group [H]N([H])O[*] 0.000 description 3
- JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N benzonitrile Chemical compound N#CC1=CC=CC=C1 JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N cytosine Chemical compound NC=1C=CNC(=O)N=1 OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 3
- 150000003431 steroids Chemical group 0.000 description 3
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 3
- RMVRSNDYEFQCLF-UHFFFAOYSA-N thiophenol Chemical compound SC1=CC=CC=C1 RMVRSNDYEFQCLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003656 tris buffered saline Substances 0.000 description 3
- DXBHBZVCASKNBY-UHFFFAOYSA-N 1,2-Benz(a)anthracene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC4=CC=CC=C4C=C3C=CC2=C1 DXBHBZVCASKNBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VOXZDWNPVJITMN-ZBRFXRBCSA-N 17β-estradiol Chemical compound OC1=CC=C2[C@H]3CC[C@](C)([C@H](CC4)O)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 VOXZDWNPVJITMN-ZBRFXRBCSA-N 0.000 description 2
- SXAMGRAIZSSWIH-UHFFFAOYSA-N 2-[3-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]-1,2,4-oxadiazol-5-yl]-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C1=NOC(=N1)CC(=O)N1CC2=C(CC1)NN=N2 SXAMGRAIZSSWIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KWOLFJPFCHCOCG-UHFFFAOYSA-N Acetophenone Chemical compound CC(=O)C1=CC=CC=C1 KWOLFJPFCHCOCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-IVMDWMLBSA-N D-allopyranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-IVMDWMLBSA-N 0.000 description 2
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 2
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108091093037 Peptide nucleic acid Proteins 0.000 description 2
- RJKFOVLPORLFTN-LEKSSAKUSA-N Progesterone Chemical compound C1CC2=CC(=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H](C(=O)C)[C@@]1(C)CC2 RJKFOVLPORLFTN-LEKSSAKUSA-N 0.000 description 2
- 108091008103 RNA aptamers Proteins 0.000 description 2
- 108091028664 Ribonucleotide Proteins 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MUMGGOZAMZWBJJ-DYKIIFRCSA-N Testostosterone Chemical compound O=C1CC[C@]2(C)[C@H]3CC[C@](C)([C@H](CC4)O)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 MUMGGOZAMZWBJJ-DYKIIFRCSA-N 0.000 description 2
- ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYSA-N Uracil Chemical compound O=C1C=CNC(=O)N1 ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003862 amino acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N anisole Chemical compound COC1=CC=CC=C1 RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 2
- HUMNYLRZRPPJDN-UHFFFAOYSA-N benzaldehyde Chemical compound O=CC1=CC=CC=C1 HUMNYLRZRPPJDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 2
- WDECIBYCCFPHNR-UHFFFAOYSA-N chrysene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=C3C4=CC=CC=C4C=CC3=C21 WDECIBYCCFPHNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VPUGDVKSAQVFFS-UHFFFAOYSA-N coronene Chemical compound C1=C(C2=C34)C=CC3=CC=C(C=C3)C4=C4C3=CC=C(C=C3)C4=C2C3=C1 VPUGDVKSAQVFFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- RWGFKTVRMDUZSP-UHFFFAOYSA-N cumene Chemical compound CC(C)C1=CC=CC=C1 RWGFKTVRMDUZSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005547 deoxyribonucleotide Substances 0.000 description 2
- 125000002637 deoxyribonucleotide group Chemical group 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000005745 ethoxymethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])OC([H])([H])* 0.000 description 2
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 125000004184 methoxymethyl group Chemical group [H]C([H])([H])OC([H])([H])* 0.000 description 2
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 2
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108091008104 nucleic acid aptamers Proteins 0.000 description 2
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 2
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 2
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N phenanthrene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004962 physiological condition Effects 0.000 description 2
- GBROPGWFBFCKAG-UHFFFAOYSA-N picene Chemical compound C1=CC2=C3C=CC=CC3=CC=C2C2=C1C1=CC=CC=C1C=C2 GBROPGWFBFCKAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 description 2
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 2
- BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N pyrene Chemical compound C1=CC=C2C=CC3=CC=CC4=CC=C1C2=C43 BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002336 ribonucleotide Substances 0.000 description 2
- 125000002652 ribonucleotide group Chemical group 0.000 description 2
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 2
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N thymine Chemical compound CC1=CNC(=O)NC1=O RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N triton Chemical compound [3H+] GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- PROQIPRRNZUXQM-UHFFFAOYSA-N (16alpha,17betaOH)-Estra-1,3,5(10)-triene-3,16,17-triol Natural products OC1=CC=C2C3CCC(C)(C(C(O)C4)O)C4C3CCC2=C1 PROQIPRRNZUXQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 4-pyren-1-ylbutanoate Chemical compound C=1C=C(C2=C34)C=CC3=CC=CC4=CC=C2C=1CCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZWVMLYRJXORSEP-LURJTMIESA-N (2s)-hexane-1,2,6-triol Chemical compound OCCCC[C@H](O)CO ZWVMLYRJXORSEP-LURJTMIESA-N 0.000 description 1
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-2-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)C(CN1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)=O OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FUFLCEKSBBHCMO-UHFFFAOYSA-N 11-dehydrocorticosterone Natural products O=C1CCC2(C)C3C(=O)CC(C)(C(CC4)C(=O)CO)C4C3CCC2=C1 FUFLCEKSBBHCMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NVKAWKQGWWIWPM-ABEVXSGRSA-N 17-β-hydroxy-5-α-Androstan-3-one Chemical compound C1C(=O)CC[C@]2(C)[C@H]3CC[C@](C)([C@H](CC4)O)[C@@H]4[C@@H]3CC[C@H]21 NVKAWKQGWWIWPM-ABEVXSGRSA-N 0.000 description 1
- WZFUQSJFWNHZHM-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC(=O)N1CC2=C(CC1)NN=N2 WZFUQSJFWNHZHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JQMFQLVAJGZSQS-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-N-(2-oxo-3H-1,3-benzoxazol-6-yl)acetamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC(=O)NC1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 JQMFQLVAJGZSQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XODZICXILWCPBD-UHFFFAOYSA-N 3-[18-(2-carboxyethyl)-7,12-diethyl-3,8,13,17,22-pentamethyl-23h-porphyrin-2-yl]propanoic acid Chemical compound CN1C(C=C2C(CC)=C(C)C(N2)=CC=2C(=C(CCC(O)=O)C(=C3)N=2)C)=C(C)C(CC)=C1C=C1C(C)=C(CCC(O)=O)C3=N1 XODZICXILWCPBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGXBDMJGAMFCBF-HLUDHZFRSA-N 5α-Androsterone Chemical compound C1[C@H](O)CC[C@]2(C)[C@H]3CC[C@](C)(C(CC4)=O)[C@@H]4[C@@H]3CC[C@H]21 QGXBDMJGAMFCBF-HLUDHZFRSA-N 0.000 description 1
- CONKBQPVFMXDOV-QHCPKHFHSA-N 6-[(5S)-5-[[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]methyl]-2-oxo-1,3-oxazolidin-3-yl]-3H-1,3-benzoxazol-2-one Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C[C@H]1CN(C(O1)=O)C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 CONKBQPVFMXDOV-QHCPKHFHSA-N 0.000 description 1
- DFGKGUXTPFWHIX-UHFFFAOYSA-N 6-[2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]acetyl]-3H-1,3-benzoxazol-2-one Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC(=O)C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 DFGKGUXTPFWHIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930024421 Adenine Natural products 0.000 description 1
- GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N Adenine Chemical compound NC1=NC=NC2=C1N=CN2 GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000275 Adrenocorticotropic Hormone Substances 0.000 description 1
- PQSUYGKTWSAVDQ-ZVIOFETBSA-N Aldosterone Chemical compound C([C@@]1([C@@H](C(=O)CO)CC[C@H]1[C@@H]1CC2)C=O)[C@H](O)[C@@H]1[C@]1(C)C2=CC(=O)CC1 PQSUYGKTWSAVDQ-ZVIOFETBSA-N 0.000 description 1
- PQSUYGKTWSAVDQ-UHFFFAOYSA-N Aldosterone Natural products C1CC2C3CCC(C(=O)CO)C3(C=O)CC(O)C2C2(C)C1=CC(=O)CC2 PQSUYGKTWSAVDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100283604 Caenorhabditis elegans pigk-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 102000055006 Calcitonin Human genes 0.000 description 1
- 108060001064 Calcitonin Proteins 0.000 description 1
- OMFXVFTZEKFJBZ-UHFFFAOYSA-N Corticosterone Natural products O=C1CCC2(C)C3C(O)CC(C)(C(CC4)C(=O)CO)C4C3CCC2=C1 OMFXVFTZEKFJBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102400000739 Corticotropin Human genes 0.000 description 1
- 101800000414 Corticotropin Proteins 0.000 description 1
- MFYSYFVPBJMHGN-ZPOLXVRWSA-N Cortisone Chemical compound O=C1CC[C@]2(C)[C@H]3C(=O)C[C@](C)([C@@](CC4)(O)C(=O)CO)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 MFYSYFVPBJMHGN-ZPOLXVRWSA-N 0.000 description 1
- MFYSYFVPBJMHGN-UHFFFAOYSA-N Cortisone Natural products O=C1CCC2(C)C3C(=O)CC(C)(C(CC4)(O)C(=O)CO)C4C3CCC2=C1 MFYSYFVPBJMHGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AVGPOAXYRRIZMM-UHFFFAOYSA-N D-Apiose Natural products OCC(O)(CO)C(O)C=O AVGPOAXYRRIZMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YTBSYETUWUMLBZ-UHFFFAOYSA-N D-Erythrose Natural products OCC(O)C(O)C=O YTBSYETUWUMLBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-CBPJZXOFSA-N D-Gulose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-CBPJZXOFSA-N 0.000 description 1
- LKDRXBCSQODPBY-JDJSBBGDSA-N D-allulose Chemical compound OCC1(O)OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O LKDRXBCSQODPBY-JDJSBBGDSA-N 0.000 description 1
- ASNHGEVAWNWCRQ-LJJLCWGRSA-N D-apiofuranose Chemical compound OC[C@@]1(O)COC(O)[C@@H]1O ASNHGEVAWNWCRQ-LJJLCWGRSA-N 0.000 description 1
- ASNHGEVAWNWCRQ-UHFFFAOYSA-N D-apiofuranose Natural products OCC1(O)COC(O)C1O ASNHGEVAWNWCRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YTBSYETUWUMLBZ-IUYQGCFVSA-N D-erythrose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)C=O YTBSYETUWUMLBZ-IUYQGCFVSA-N 0.000 description 1
- MNQZXJOMYWMBOU-VKHMYHEASA-N D-glyceraldehyde Chemical compound OC[C@@H](O)C=O MNQZXJOMYWMBOU-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- HAIWUXASLYEWLM-UHFFFAOYSA-N D-manno-Heptulose Natural products OCC1OC(O)(CO)C(O)C(O)C1O HAIWUXASLYEWLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N D-mannopyranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N 0.000 description 1
- HMFHBZSHGGEWLO-SOOFDHNKSA-N D-ribofuranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H]1O HMFHBZSHGGEWLO-SOOFDHNKSA-N 0.000 description 1
- ZAQJHHRNXZUBTE-NQXXGFSBSA-N D-ribulose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)C(=O)CO ZAQJHHRNXZUBTE-NQXXGFSBSA-N 0.000 description 1
- ZAQJHHRNXZUBTE-UHFFFAOYSA-N D-threo-2-Pentulose Natural products OCC(O)C(O)C(=O)CO ZAQJHHRNXZUBTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FMGSKLZLMKYGDP-UHFFFAOYSA-N Dehydroepiandrosterone Natural products C1C(O)CCC2(C)C3CCC(C)(C(CC4)=O)C4C3CC=C21 FMGSKLZLMKYGDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010056474 Erythrosis Diseases 0.000 description 1
- 229920013685 Estron Polymers 0.000 description 1
- DNXHEGUUPJUMQT-CBZIJGRNSA-N Estrone Chemical compound OC1=CC=C2[C@H]3CC[C@](C)(C(CC4)=O)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 DNXHEGUUPJUMQT-CBZIJGRNSA-N 0.000 description 1
- QGXBDMJGAMFCBF-UHFFFAOYSA-N Etiocholanolone Natural products C1C(O)CCC2(C)C3CCC(C)(C(CC4)=O)C4C3CCC21 QGXBDMJGAMFCBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 1
- 102400000321 Glucagon Human genes 0.000 description 1
- 108060003199 Glucagon Proteins 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 239000000579 Gonadotropin-Releasing Hormone Substances 0.000 description 1
- 102000018997 Growth Hormone Human genes 0.000 description 1
- 108010051696 Growth Hormone Proteins 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- LKDRXBCSQODPBY-AMVSKUEXSA-N L-(-)-Sorbose Chemical compound OCC1(O)OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O LKDRXBCSQODPBY-AMVSKUEXSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VSOAQEOCSA-N L-altropyranose Chemical compound OC[C@@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VSOAQEOCSA-N 0.000 description 1
- HSNZZMHEPUFJNZ-UHFFFAOYSA-N L-galacto-2-Heptulose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C(O)C(=O)CO HSNZZMHEPUFJNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNSAINXGIQZQOO-UHFFFAOYSA-N L-pyroglutamyl-L-histidyl-L-proline amide Natural products NC(=O)C1CCCN1C(=O)C(NC(=O)C1NC(=O)CC1)CC1=CN=CN1 XNSAINXGIQZQOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YJPIGAIKUZMOQA-UHFFFAOYSA-N Melatonin Natural products COC1=CC=C2N(C(C)=O)C=C(CCN)C2=C1 YJPIGAIKUZMOQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102400000050 Oxytocin Human genes 0.000 description 1
- 101800000989 Oxytocin Proteins 0.000 description 1
- XNOPRXBHLZRZKH-UHFFFAOYSA-N Oxytocin Natural products N1C(=O)C(N)CSSCC(C(=O)N2C(CCC2)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NCC(N)=O)NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(C(C)CC)NC(=O)C1CC1=CC=C(O)C=C1 XNOPRXBHLZRZKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CZWCKYRVOZZJNM-UHFFFAOYSA-N Prasterone sodium sulfate Natural products C1C(OS(O)(=O)=O)CCC2(C)C3CCC(C)(C(CC4)=O)C4C3CC=C21 CZWCKYRVOZZJNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-LMVFSUKVSA-N Ribose Natural products OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-LMVFSUKVSA-N 0.000 description 1
- 108010086019 Secretin Proteins 0.000 description 1
- 102100037505 Secretin Human genes 0.000 description 1
- HAIWUXASLYEWLM-AZEWMMITSA-N Sedoheptulose Natural products OC[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@](O)(CO)O1 HAIWUXASLYEWLM-AZEWMMITSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 101000857870 Squalus acanthias Gonadoliberin Proteins 0.000 description 1
- XBDYBAVJXHJMNQ-UHFFFAOYSA-N Tetrahydroanthracene Natural products C1=CC=C2C=C(CCCC3)C3=CC2=C1 XBDYBAVJXHJMNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AUYYCJSJGJYCDS-LBPRGKRZSA-N Thyrolar Chemical class IC1=CC(C[C@H](N)C(O)=O)=CC(I)=C1OC1=CC=C(O)C(I)=C1 AUYYCJSJGJYCDS-LBPRGKRZSA-N 0.000 description 1
- 239000000627 Thyrotropin-Releasing Hormone Substances 0.000 description 1
- 102400000336 Thyrotropin-releasing hormone Human genes 0.000 description 1
- 101800004623 Thyrotropin-releasing hormone Proteins 0.000 description 1
- SLGBZMMZGDRARJ-UHFFFAOYSA-N Triphenylene Natural products C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C3C2=C1 SLGBZMMZGDRARJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- 239000013504 Triton X-100 Substances 0.000 description 1
- 229920004890 Triton X-100 Polymers 0.000 description 1
- GXBMIBRIOWHPDT-UHFFFAOYSA-N Vasopressin Natural products N1C(=O)C(CC=2C=C(O)C=CC=2)NC(=O)C(N)CSSCC(C(=O)N2C(CCC2)C(=O)NC(CCCN=C(N)N)C(=O)NCC(N)=O)NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C1CC1=CC=CC=C1 GXBMIBRIOWHPDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010004977 Vasopressins Proteins 0.000 description 1
- 102000002852 Vasopressins Human genes 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229960000643 adenine Drugs 0.000 description 1
- 229960002478 aldosterone Drugs 0.000 description 1
- 102000004139 alpha-Amylases Human genes 0.000 description 1
- 108090000637 alpha-Amylases Proteins 0.000 description 1
- HMFHBZSHGGEWLO-UHFFFAOYSA-N alpha-D-Furanose-Ribose Natural products OCC1OC(O)C(O)C1O HMFHBZSHGGEWLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 description 1
- SRBFZHDQGSBBOR-STGXQOJASA-N alpha-D-lyxopyranose Chemical compound O[C@@H]1CO[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-STGXQOJASA-N 0.000 description 1
- 229940024171 alpha-amylase Drugs 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005576 amination reaction Methods 0.000 description 1
- 229960003473 androstanolone Drugs 0.000 description 1
- 229940061641 androsterone Drugs 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N arabinose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N 0.000 description 1
- KBZOIRJILGZLEJ-LGYYRGKSSA-N argipressin Chemical compound C([C@H]1C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CSSC[C@@H](C(N[C@@H](CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)N1)=O)N)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](CCCN=C(N)N)C(=O)NCC(N)=O)C1=CC=CC=C1 KBZOIRJILGZLEJ-LGYYRGKSSA-N 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 229960004015 calcitonin Drugs 0.000 description 1
- BBBFJLBPOGFECG-VJVYQDLKSA-N calcitonin Chemical compound N([C@H](C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CC=1NC=NC=1)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CO)C(=O)NCC(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(N)=O)C(C)C)C(=O)[C@@H]1CSSC[C@H](N)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N1 BBBFJLBPOGFECG-VJVYQDLKSA-N 0.000 description 1
- 150000003943 catecholamines Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 235000012000 cholesterol Nutrition 0.000 description 1
- 229940107161 cholesterol Drugs 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- OMFXVFTZEKFJBZ-HJTSIMOOSA-N corticosterone Chemical compound O=C1CC[C@]2(C)[C@H]3[C@@H](O)C[C@](C)([C@H](CC4)C(=O)CO)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 OMFXVFTZEKFJBZ-HJTSIMOOSA-N 0.000 description 1
- 229960000258 corticotropin Drugs 0.000 description 1
- IDLFZVILOHSSID-OVLDLUHVSA-N corticotropin Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC=1NC=NC=1)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(O)=O)NC(=O)[C@@H](N)CO)C1=CC=C(O)C=C1 IDLFZVILOHSSID-OVLDLUHVSA-N 0.000 description 1
- 229960004544 cortisone Drugs 0.000 description 1
- 229940104302 cytosine Drugs 0.000 description 1
- FMGSKLZLMKYGDP-USOAJAOKSA-N dehydroepiandrosterone Chemical compound C1[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@H]3CC[C@](C)(C(CC4)=O)[C@@H]4[C@@H]3CC=C21 FMGSKLZLMKYGDP-USOAJAOKSA-N 0.000 description 1
- CZWCKYRVOZZJNM-USOAJAOKSA-N dehydroepiandrosterone sulfate Chemical compound C1[C@@H](OS(O)(=O)=O)CC[C@]2(C)[C@H]3CC[C@](C)(C(CC4)=O)[C@@H]4[C@@H]3CC=C21 CZWCKYRVOZZJNM-USOAJAOKSA-N 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 229960005309 estradiol Drugs 0.000 description 1
- 229960001348 estriol Drugs 0.000 description 1
- PROQIPRRNZUXQM-ZXXIGWHRSA-N estriol Chemical compound OC1=CC=C2[C@H]3CC[C@](C)([C@H]([C@H](O)C4)O)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 PROQIPRRNZUXQM-ZXXIGWHRSA-N 0.000 description 1
- 229960003399 estrone Drugs 0.000 description 1
- GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N fluoranthrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=C22)=C3C2=CC=CC3=C1 GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 229960002949 fluorouracil Drugs 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229960004666 glucagon Drugs 0.000 description 1
- MASNOZXLGMXCHN-ZLPAWPGGSA-N glucagon Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(O)=O)C(C)C)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](CCCNC(N)=N)NC(=O)[C@H](CCCNC(N)=N)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC=1C=CC=CC=1)NC(=O)[C@@H](NC(=O)CNC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@@H](N)CC=1NC=NC=1)[C@@H](C)O)[C@@H](C)O)C1=CC=CC=C1 MASNOZXLGMXCHN-ZLPAWPGGSA-N 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- XLXSAKCOAKORKW-AQJXLSMYSA-N gonadorelin Chemical compound C([C@@H](C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)NCC(N)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)NC(=O)[C@H](CC=1N=CNC=1)NC(=O)[C@H]1NC(=O)CC1)C1=CC=C(O)C=C1 XLXSAKCOAKORKW-AQJXLSMYSA-N 0.000 description 1
- 229940035638 gonadotropin-releasing hormone Drugs 0.000 description 1
- 239000000122 growth hormone Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 125000002951 idosyl group Chemical class C1([C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000011898 label-free detection Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229960003987 melatonin Drugs 0.000 description 1
- DRLFMBDRBRZALE-UHFFFAOYSA-N melatonin Chemical compound COC1=CC=C2NC=C(CCNC(C)=O)C2=C1 DRLFMBDRBRZALE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N methoxybenzene Substances CCCCOC=C UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000011987 methylation Effects 0.000 description 1
- 238000007069 methylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 description 1
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 229960001723 oxytocin Drugs 0.000 description 1
- XNOPRXBHLZRZKH-DSZYJQQASA-N oxytocin Chemical compound C([C@H]1C(=O)N[C@H](C(N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CSSC[C@H](N)C(=O)N1)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)NCC(N)=O)=O)[C@@H](C)CC)C1=CC=C(O)C=C1 XNOPRXBHLZRZKH-DSZYJQQASA-N 0.000 description 1
- QNGNSVIICDLXHT-UHFFFAOYSA-N para-ethylbenzaldehyde Natural products CCC1=CC=C(C=O)C=C1 QNGNSVIICDLXHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N pentacene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC4=CC5=CC=CC=C5C=C4C=C3C=C21 SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JQQSUOJIMKJQHS-UHFFFAOYSA-N pentaphene Chemical compound C1=CC=C2C=C3C4=CC5=CC=CC=C5C=C4C=CC3=CC2=C1 JQQSUOJIMKJQHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002080 perylenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)* 0.000 description 1
- CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N peryrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=3C2=C2C=CC=3)=C3C2=CC=CC3=C1 CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WVDDGKGOMKODPV-ZQBYOMGUSA-N phenyl(114C)methanol Chemical compound O[14CH2]C1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-ZQBYOMGUSA-N 0.000 description 1
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229960002847 prasterone Drugs 0.000 description 1
- 229950009829 prasterone sulfate Drugs 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 239000000186 progesterone Substances 0.000 description 1
- 229960003387 progesterone Drugs 0.000 description 1
- XNSAINXGIQZQOO-SRVKXCTJSA-N protirelin Chemical compound NC(=O)[C@@H]1CCCN1C(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H]1NC(=O)CC1)CC1=CN=CN1 XNSAINXGIQZQOO-SRVKXCTJSA-N 0.000 description 1
- 150000003220 pyrenes Chemical class 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 229960002101 secretin Drugs 0.000 description 1
- OWMZNFCDEHGFEP-NFBCVYDUSA-N secretin human Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(N)=O)[C@@H](C)O)NC(=O)[C@@H](NC(=O)CNC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@@H](N)CC=1NC=NC=1)[C@@H](C)O)C1=CC=CC=C1 OWMZNFCDEHGFEP-NFBCVYDUSA-N 0.000 description 1
- HSNZZMHEPUFJNZ-SHUUEZRQSA-N sedoheptulose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)C(=O)CO HSNZZMHEPUFJNZ-SHUUEZRQSA-N 0.000 description 1
- 239000002094 self assembled monolayer Substances 0.000 description 1
- 239000013545 self-assembled monolayer Substances 0.000 description 1
- 238000011896 sensitive detection Methods 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 239000003760 tallow Substances 0.000 description 1
- 229960003604 testosterone Drugs 0.000 description 1
- IFLREYGFSNHWGE-UHFFFAOYSA-N tetracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC4=CC=CC=C4C=C3C=C21 IFLREYGFSNHWGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000006177 thiolation reaction Methods 0.000 description 1
- 229950000329 thiouracil Drugs 0.000 description 1
- 229940113082 thymine Drugs 0.000 description 1
- 229940036555 thyroid hormone Drugs 0.000 description 1
- 239000005495 thyroid hormone Substances 0.000 description 1
- 229940034199 thyrotropin-releasing hormone Drugs 0.000 description 1
- 125000003258 trimethylene group Chemical group [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 description 1
- 125000005580 triphenylene group Chemical group 0.000 description 1
- AAAQKTZKLRYKHR-UHFFFAOYSA-N triphenylmethane Chemical compound C1=CC=CC=C1C(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 AAAQKTZKLRYKHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940035893 uracil Drugs 0.000 description 1
- 229960003726 vasopressin Drugs 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
本発明は、アプタマー固定化半導体センシングデバイス及び非荷電分子の検出方法に関する。 The present invention relates to an aptamer-immobilized semiconductor sensing device and a method for detecting uncharged molecules.
電界効果トランジスタ(FET)は、生体分子の検出に非常に有望なツールである。FETを用いると、生体分子の吸着に伴うゲート表面の電荷密度変化を電気信号として直接検出するため、ラベルフリー検出が可能であり、低コストで迅速な生体分子の検出が可能である。それゆえ、FETを用いた生体分子の検出に関する研究が広く行われている。 Field effect transistors (FETs) are very promising tools for the detection of biomolecules. When the FET is used, the change in charge density on the gate surface due to the adsorption of biomolecules is directly detected as an electric signal, so that label-free detection is possible, and biomolecules can be detected quickly at low cost. Therefore, studies on the detection of biomolecules using FETs have been widely conducted.
FETバイオセンサは,操作が簡便で小型、安価であるため、医療、食品、環境等の様々な分野での応用が期待されている。FETバイオセンサは、電荷検出範囲であるデバイ長内において、受容体に捕捉された生体分子の電荷に起因するゲート電極上の表面電位の変化を測定するデバイスである。そのため、電荷を持たない非荷電分子の検出は困難であった。 Since FET biosensors are easy to operate, small in size, and inexpensive, they are expected to be applied in various fields such as medicine, food, and the environment. The FET biosensor is a device that measures the change in surface potential on the gate electrode due to the charge of the biomolecule captured by the receptor within the Debye length, which is the charge detection range. Therefore, it has been difficult to detect uncharged molecules that do not have an electric charge.
そこで、プローブ分子として、測定対象である分子(以下、ターゲット分子ともいう。)の捕捉に伴い構造が変化する核酸分子(アプタマー)を利用して、センサ界面近傍の電荷量を変化させることが有効であった(非特許文献1)。これは、アプタマーがターゲット分子の捕捉に伴い構造変化することを利用して、ターゲット分子の結合により生じるデバイ長内の電荷量の変化を測定し、間接的にターゲット分子を検出する方法である。これにより、非荷電分子を検出することが可能となる。しかし、ターゲット分子の滴下時に隣接するアプタマーが互いに立体障害を起こすことで、十分な電荷量の変化が起こらず、感度が低下することがあった。 Therefore, it is effective to change the amount of charge near the sensor interface by using a nucleic acid molecule (aptamer) whose structure changes as the probe molecule captures the molecule to be measured (hereinafter, also referred to as a target molecule). (Non-Patent Document 1). This is a method of indirectly detecting a target molecule by measuring the change in the amount of charge within the Debye length caused by the binding of the target molecule by utilizing the structural change of the aptamer due to the capture of the target molecule. This makes it possible to detect uncharged molecules. However, when the target molecule is dropped, adjacent aptamers cause steric hindrance to each other, so that the amount of charge does not change sufficiently, and the sensitivity may decrease.
本発明は、前記事情に鑑みなされたもので、FETを用いて簡便かつ高感度に非荷電分子を検出することを可能にする半導体センシングデバイス及び非荷電分子の検出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor sensing device and a method for detecting uncharged molecules, which enable simple and highly sensitive detection of uncharged molecules using FETs. To do.
本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意研究を行った結果、アプタマーをプローブ分子とするFETバイオセンサにおいて、高次構造を形成した状態のアプタマーを固定化し、その後、前記高次構造を解消して得られるデバイスを用いることで、該ターゲット分子を高感度に検出することが可能となることを見出し、本発明をなすに至った。 As a result of diligent research to achieve the above object, the present inventors fixed the aptamer in a state in which a higher-order structure was formed in the FET biosensor using the aptamer as a probe molecule, and then obtained the higher-order structure. We have found that it is possible to detect the target molecule with high sensitivity by using the device obtained by solving the problem, and have completed the present invention.
したがって、本発明は、下記アプタマー固定化半導体センシングデバイス及び非荷電分子の検出方法を提供する。
1.プローブ分子としてアプタマーが固定化された検出部を有する電界効果トランジスタを備えるアプタマー固定化半導体センシングデバイスであって、
前記アプタマーが、高次構造を形成した状態で検出部に固定化され、その後、前記高次構造を解消したものであるアプタマー固定化半導体センシングデバイス。
2.前記アプタマーが、DNAアプタマーである1のアプタマー固定化半導体センシングデバイス。
3.前記高次構造が、G−カルテット構造である1又は2のアプタマー固定化半導体センシングデバイス。
4.前記検出部が、半導体上に反応ゲート絶縁部としてシリコン酸化物又は無機酸化物を含む第1の絶縁層が形成され、前記第1の絶縁層の上に、反応性官能基を有する有機単分子膜からなる第1の有機単分子膜が形成され、該第1の有機単分子膜に、プローブ分子として高次構造を形成した状態のアプタマーを前記反応性官能基を介して直接又は架橋分子を用いて結合させ、その後、前記高次構造を解消してなる、アプタマー/有機単分子膜/絶縁層/半導体構造を備えるものである、1〜3のいずれかのアプタマー固定化半導体センシングデバイス。
5.前記半導体上に、更に、参照ゲート絶縁部としてシリコン酸化物又は無機酸化物を含む第2の絶縁層が形成され、該第2の絶縁層の上に、前記アプタマー及び非荷電分子のいずれとも反応しない有機分子で構成された第2の有機単分子膜を形成してなる、有機単分子膜/絶縁層/半導体構造を参照部として備える4のアプタマー固定化半導体センシングデバイス。
6.1〜5のいずれかのアプタマー固定化半導体センシングデバイス上に固定化されたアプタマーと非荷電分子とを相互作用させる工程と、
該相互作用によるゲート電極上の表面電位変化を検出する工程と
を含む非荷電分子の検出方法。
7.前記非荷電分子が、ステロイド骨格を有する化合物である6の非荷電分子の検出方法。
Therefore, the present invention provides the following aptamer-immobilized semiconductor sensing device and a method for detecting uncharged molecules.
1. 1. An aptamer-immobilized semiconductor sensing device including a field-effect transistor having an aptamer-immobilized detector as a probe molecule.
An aptamer-immobilized semiconductor sensing device in which the aptamer is immobilized on a detection unit in a state where a higher-order structure is formed, and then the higher-order structure is eliminated.
2. The aptamer-immobilized semiconductor sensing device of 1 in which the aptamer is a DNA aptamer.
3. 3. The aptamer-immobilized semiconductor sensing device of 1 or 2 in which the higher-order structure is a G-quartet structure.
4. In the detection unit, a first insulating layer containing a silicon oxide or an inorganic oxide is formed on the semiconductor as a reaction gate insulating portion, and an organic single molecule having a reactive functional group is formed on the first insulating layer. A first organic monomolecular film composed of a film is formed, and an aptamer in a state in which a higher-order structure is formed as a probe molecule is directly or crosslinked via the reactive functional group on the first organic monomolecular film. The aptamer-immobilized semiconductor sensing device according to any one of 1 to 3, which comprises an aptamer / organic monomolecular film / insulating layer / semiconductor structure, which is bonded by using and then eliminated the higher-order structure.
5. A second insulating layer containing a silicon oxide or an inorganic oxide is further formed on the semiconductor as a reference gate insulating portion, and reacts with either the aptamer or the uncharged molecule on the second insulating layer. 4. An aptamer-immobilized semiconductor sensing device having an organic monomolecular film / insulating layer / semiconductor structure as a reference portion, which forms a second organic monomolecular film composed of organic molecules that do not.
The step of interacting the aptamer immobilized on the aptamer-immobilized semiconductor sensing device according to any one of 6.1 to 5 with an uncharged molecule, and
A method for detecting an uncharged molecule, which comprises a step of detecting a change in surface potential on a gate electrode due to the interaction.
7. 6. A method for detecting an uncharged molecule in 6, wherein the uncharged molecule is a compound having a steroid skeleton.
本発明のデバイスを用いることで、より高感度に非荷電分子を検出することが可能となる。 By using the device of the present invention, it becomes possible to detect uncharged molecules with higher sensitivity.
[アプタマー固定化半導体センシングデバイス]
本発明のアプタマー固定化半導体センシングデバイスは、プローブ分子としてアプタマーが固定化された検出部を有するFETを備えるものであって、前記アプタマーが、高次構造を形成した状態で検出部に結合され、その後、前記高次構造を解消して得られるものである。
[Aptamer-immobilized semiconductor sensing device]
The aptamer-immobilized semiconductor sensing device of the present invention includes an FET having a detection unit in which the aptamer is immobilized as a probe molecule, and the aptamer is bound to the detection unit in a state of forming a higher-order structure. After that, it is obtained by eliminating the higher-order structure.
本発明のデバイスに適用できるFETは、特に限定されず、従来公知の構成のもの、例えば、イオン感応型(Ion sensitive)FET、拡張ゲート型(extended gate)FET、等を使用することができる。また、FETに用いられる半導体も、特に限定されず、シリコンのほか、酸化亜鉛、酸化インジウム等の酸化物半導体、二硫化モリブデン、グラフェン、2次元材料であるMXene等を使用することができる。 The FET applicable to the device of the present invention is not particularly limited, and conventionally known configurations such as an ion sensitive FET, an extended gate FET, and the like can be used. The semiconductor used for the FET is not particularly limited, and in addition to silicon, oxide semiconductors such as zinc oxide and indium oxide, molybdenum disulfide, graphene, MXene, which is a two-dimensional material, and the like can be used.
本発明において、前記アプタマー固定化半導体センシングデバイスに固定化するアプタマーは、検出する対象にあわせて適宜選択すればよい。すなわち、目的とする非荷電分子と結合するアプタマーを選択すればよい。 In the present invention, the aptamer to be immobilized on the aptamer-immobilized semiconductor sensing device may be appropriately selected according to the object to be detected. That is, an aptamer that binds to the target uncharged molecule may be selected.
本発明で用いるアプタマーとしては、核酸アプタマーが好ましい。核酸アプタマーは、ヌクレオチド残基を含む分子であり、ヌクレオチド残基のみからなる分子でもよく、ヌクレオチド残基を含む分子でもよい。前記ヌクレオチドとしては、リボヌクレオチド、デオキシリボヌクレオチド及びこれらの誘導体が挙げられる。前記アプタマーとしては、デオキシリボヌクレオチド及び/又はその誘導体を含むもの(DNAアプタマー)でもよく、リボヌクレオチド及び/又はその誘導体を含むもの(RNAアプタマー)でもよく、これらの両方を含むもの(DNA/RNAアプタマー)でもよい。前記アプタマーとしては、DNAアプタマーが好ましい。また、前記アプタマーは、一本鎖アプタマーでも二本鎖アプタマーでもよい。 As the aptamer used in the present invention, a nucleic acid aptamer is preferable. The nucleic acid aptamer is a molecule containing a nucleotide residue, and may be a molecule consisting of only a nucleotide residue or a molecule containing a nucleotide residue. Examples of the nucleotide include ribonucleotides, deoxyribonucleotides and derivatives thereof. The aptamer may be one containing a deoxyribonucleotide and / or a derivative thereof (DNA aptamer), one containing a ribonucleotide and / or a derivative thereof (RNA aptamer), or one containing both of them (DNA / RNA aptamer). ) May be. As the aptamer, a DNA aptamer is preferable. Further, the aptamer may be a single-stranded aptamer or a double-stranded aptamer.
前記ヌクレオチドは、塩基として、天然塩基及び非天然塩基(人工塩基)のいずれを含んでもよい。前記天然塩基としては、アデニン、シトシン、グアニン、チミン、ウラシル及びこれらの修飾塩基が挙げられる。前記修飾としては、例えば、メチル化、フルオロ化、アミノ化、チオ化等が挙げられる。前記非天然塩基としては、例えば、2'−フルオロピリミジン、2'−O−メチルピリミジン等が挙げられ、具体的には、2'−フルオロウラシル、2'−アミノウラシル、2'−O−メチルウラシル、2'−チオウラシル等が挙げられる。 The nucleotide may contain either a natural base or an unnatural base (artificial base) as a base. Examples of the natural base include adenine, cytosine, guanine, thymine, uracil and modified bases thereof. Examples of the modification include methylation, fluorolysis, amination, thiolation and the like. Examples of the unnatural base include 2'-fluoropyrimidine, 2'-O-methylpyrimidine, and the like, and specifically, 2'-fluorouracil, 2'-aminouracil, and 2'-O-methyluracil. , 2'-thiouracil and the like.
前記ヌクレオチドは、修飾されたヌクレオチドでもよい。前記修飾ヌクレオチドとしては、2'−メチル化ウラシルヌクレオチド、2'−メチル化シトシンヌクレオチド、2'−フルオロ化ウラシルヌクレオチド、2'−フルオロ化−シトシンヌクレオチド、2'−アミノ化−ウラシルヌクレオチド、2'−アミノ化−シトシンヌクレオチド、2'−チオ化−ウラシルヌクレオチド、2'−チオ化−シトシンヌクレオチド等が挙げられる。前記アプタマーは、PNA(ペプチド核酸)、LNA(Locked Nucleic Acid)等の非ヌクレオチドを含んでもよい。 The nucleotide may be a modified nucleotide. The modified nucleotides include 2'-methylated urasyl nucleotides, 2'-methylated cytosine nucleotides, 2'-fluoroylated urasyl nucleotides, 2'-fluoroylated-cytosine nucleotides, 2'-aminoated-urasyl nucleotides, 2'. Examples thereof include -aminated-cytosine nucleotides, 2'-thiolated-uracil nucleotides, 2'-thiolated-cytosine nucleotides and the like. The aptamer may contain non-nucleotides such as PNA (peptide nucleic acid) and LNA (Locked Nucleic Acid).
前記アプタマーの塩基数は、特に限定されないが、通常25〜200程度であり、好ましくは35〜120程度であり、より好ましくは40〜80程度である。 The number of bases of the aptamer is not particularly limited, but is usually about 25 to 200, preferably about 35 to 120, and more preferably about 40 to 80.
前記アプタマーは、高次構造を形成した状態で検出部に固定化される。ここで、高次構造とは、二次構造、三次構造及び四次構造を意味する。前記高次構造としては、G−カルテット構造、ヘアピンループ構造、ステムループ構造、シュードノット構造、バルジループ構造、i−モチーフ構造等が挙げられる。前記アプタマーとしては、前述したいずれかの高次構造を形成し得るものであって、かつ目的とするターゲット分子と相互作用し得るものを使用する。 The aptamer is immobilized on the detection unit in a state where a higher-order structure is formed. Here, the higher-order structure means a secondary structure, a tertiary structure, and a quaternary structure. Examples of the higher-order structure include a G-quartet structure, a hairpin loop structure, a stem loop structure, a pseudoknot structure, a bulge loop structure, an i-motif structure and the like. As the aptamer, one that can form any of the above-mentioned higher-order structures and that can interact with the target molecule of interest is used.
高次構造は、目的とする高次構造に応じた既知の方法によって形成させることができる。例えば、前記アプタマーが高次構造としてG−カルテット構造を形成し得るものである場合は、カリウムイオンを含む溶液にアプタマーを添加することで、G−カルテット構造を形成させることができる。前記G−カルテット構造とは、4つのグアニン(G)塩基によって形成される平面構造である。本発明においては、高次構造としてG−カルテット構造を形成したアプタマーを固定化することが好ましい。 The higher-order structure can be formed by a known method according to the higher-order structure of interest. For example, when the aptamer can form a G-quartet structure as a higher-order structure, the G-quartet structure can be formed by adding the aptamer to a solution containing potassium ions. The G-quartet structure is a planar structure formed by four guanine (G) bases. In the present invention, it is preferable to immobilize an aptamer having a G-quartet structure as a higher-order structure.
このとき、溶液中のカリウムイオン濃度は、30〜500mMが好ましく、50〜300mMがより好ましく、80〜200mMが更に好ましい。前記溶液としては、例えば、生理食塩水、リン酸緩衝生理食塩水、トリス緩衝生理食塩水、MES緩衝生理食塩水、MOPS緩衝生理食塩水、PIPES緩衝生理食塩水、HEPES緩衝生理食塩水等のナトリウムイオンをカリウムイオンに置き換えたものが好適に使用できる。なお、前記溶液のpHは、5〜10が好ましく、6〜8がより好ましい。 At this time, the potassium ion concentration in the solution is preferably 30 to 500 mM, more preferably 50 to 300 mM, and even more preferably 80 to 200 mM. Examples of the solution include sodium such as physiological saline, phosphate buffered saline, Tris buffered saline, MES buffered saline, MOPS buffered saline, PIPES buffered saline, and HEPES buffered saline. Those in which the ions are replaced with potassium ions can be preferably used. The pH of the solution is preferably 5 to 10, more preferably 6 to 8.
また、前記溶液に、Ca2+、Mg2+等のイオン、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、グリコールエーテルジアミン四酢酸(EGTA)等のキレート剤、Tween(登録商標)20、Triton(登録商標)X-100、Nonidet(登録商標)P-40等の界面活性剤等を加えてもよい。前記イオンを加える場合、その濃度は、0.1〜10mMが好ましく、0.5〜5mMがより好ましい。前記キレート剤を加える場合、その濃度は、0.1〜10mMが好ましく、0.5〜5mMがより好ましい。界面活性剤を加える場合、その濃度は、0.001〜10体積%が好ましく、0.05〜5体積%がより好ましい。
In addition, ions such as Ca 2+ and
アプタマーの前記溶液への添加量は、前記溶液中の濃度が0.01〜10μMとなる量が好ましく、0.01〜0.1μMがより好ましい。 The amount of the aptamer added to the solution is preferably 0.01 to 10 μM, more preferably 0.01 to 0.1 μM.
アプタマーの固定化方法としては、従来公知の方法が適用でき、例えば、検出部に反応性官能基を有する有機単分子膜を介して固定化する方法、検出部として金電極を使用し、そこへチオール基を介して固定化する方法、検出部にグラフェンシートを形成し、そこへ1−ピレンブタン酸スクシンイミジルエステル等のピレン誘導体を介して固定化する方法等が挙げられる。これらの方法は、使用するFETによって適宜選択すればよい。 As a method for immobilizing an aptamer, a conventionally known method can be applied. For example, a method for immobilizing a detection unit via an organic monolayer having a reactive functional group, a method using a gold electrode as a detection unit, and the like. Examples thereof include a method of immobilizing via a thiol group, a method of forming a graphene sheet in the detection part, and immobilizing the graphene sheet via a pyrene derivative such as 1-pyrenebutanoic acid succinimidyl ester. These methods may be appropriately selected depending on the FET used.
有機単分子膜を介してアプタマーを固定化する場合、前記アプタマーは、直接又は架橋分子を介して前記有機単分子膜に固定化される。このとき、架橋分子としてはグルタルアルデヒド等が挙げられる。この場合、前記有機単分子膜をグルタルアルデヒドで修飾する方法は、特に限定されないが、例えば0.01〜25質量%のグルタルアルデヒドを含むリン酸緩衝生理食塩水(PBS)中で、10〜50℃で1分〜24時間反応させればよい。 When the aptamer is immobilized via an organic monolayer, the aptamer is immobilized on the organic monolayer either directly or via a crosslinked molecule. At this time, examples of the crosslinked molecule include glutaraldehyde and the like. In this case, the method for modifying the organic monomolecular film with glutaraldehyde is not particularly limited, but for example, 10 to 50 in phosphate buffered saline (PBS) containing 0.01 to 25% by mass of glutaraldehyde. The reaction may be carried out at ° C. for 1 minute to 24 hours.
次に、アプタマー中の反応性官能基をグルタルアルデヒドと反応させることでアプタマーを固定化する。具体的には、前記アプタマーを含む溶液中で、好ましくは10〜50℃で1分〜24時間、より好ましくは10〜35℃で1分〜60分間反応させればよい。前記アプタマーの濃度は、0.01〜10μMが好ましく、0.01〜0.1μMがより好ましい。 Next, the aptamer is immobilized by reacting the reactive functional group in the aptamer with glutaraldehyde. Specifically, the reaction may be carried out in a solution containing the aptamer, preferably at 10 to 50 ° C. for 1 minute to 24 hours, more preferably at 10 to 35 ° C. for 1 minute to 60 minutes. The concentration of the aptamer is preferably 0.01 to 10 μM, more preferably 0.01 to 0.1 μM.
最後に、前記アプタマーの高次構造を解消させる。高次構造を解消方法としては、アプタマーの固定化に使用した溶液に比べてカリウムイオン濃度が低い溶液やカリウムイオンを含まない溶液に浸漬する方法が挙げられる。このような溶液としては、生理食塩水、リン酸緩衝生理食塩水、トリス緩衝生理食塩水、MES緩衝生理食塩水、MOPS緩衝生理食塩水、PIPES緩衝生理食塩水、HEPES緩衝生理食塩水等が好ましい。 Finally, the higher-order structure of the aptamer is eliminated. Examples of the method for eliminating the higher-order structure include a method of immersing in a solution having a lower potassium ion concentration than the solution used for immobilizing the aptamer or a solution containing no potassium ion. As such a solution, physiological saline, phosphate buffered saline, Tris buffered saline, MES buffered saline, MOPS buffered saline, PIPES buffered saline, HEPES buffered saline and the like are preferable. ..
本発明において、前記FETの検出部は、半導体上に反応ゲート絶縁部としてシリコン酸化物又は無機酸化物を含む第1の絶縁層が形成され、前記第1の絶縁層の上に、反応性官能基を有する有機単分子膜からなる第1の有機単分子膜が形成され、該第1の有機単分子膜に、プローブ分子として高次構造を形成した状態のアプタマーを前記反応性官能基を介して直接又は架橋分子を用いて結合させ、その後、前記高次構造を解消してなる、アプタマー/有機単分子膜/絶縁層/半導体構造を備えるものが好ましい。 In the present invention, in the FET detection unit, a first insulating layer containing a silicon oxide or an inorganic oxide is formed on the semiconductor as a reaction gate insulating portion, and the reactive functional group is formed on the first insulating layer. A first organic monomolecular film composed of an organic monomolecular film having a group is formed, and an aptamer in a state in which a higher-order structure is formed as a probe molecule is formed on the first organic monomolecular film via the reactive functional group. It is preferable to have an aptamer / organic monomolecular film / insulating layer / semiconductor structure which is directly or by using a crosslinked molecule and then the higher-order structure is eliminated.
前記検出部のうち、絶縁層/半導体構造部分は、半導体上に反応ゲート絶縁部としてシリコン酸化物又は無機酸化物を含む絶縁層が形成されたFETを利用することができ、その構成は、従来公知のものを利用することができる。前記絶縁層は、シリコン酸化物であることが好ましい。FETは、n型でもp型でもよい。このFETとしては、例えば、図1(A)に示されるものが挙げられる。なお、図1中、1はシリコン基板、2はシリコン酸化物又は無機酸化物(ガラス、アルミナ等)を含む絶縁層、4はゲート電極、5はソース電極、6はドレイン電極、7はドープ領域を示す。 Among the detection parts, the insulating layer / semiconductor structure part can utilize an FET in which an insulating layer containing a silicon oxide or an inorganic oxide is formed as a reaction gate insulating part on the semiconductor, and the configuration thereof is conventional. Known ones can be used. The insulating layer is preferably a silicon oxide. The FET may be n-type or p-type. Examples of this FET include those shown in FIG. 1 (A). In FIG. 1, 1 is a silicon substrate, 2 is an insulating layer containing a silicon oxide or an inorganic oxide (glass, alumina, etc.), 4 is a gate electrode, 5 is a source electrode, 6 is a drain electrode, and 7 is a dope region. Is shown.
そして、図1(B)に示されるように、絶縁層2上に第1の有機単分子膜3が形成される。ここで、本発明においては、基本原理として、絶縁層表面上のプローブ分子とターゲット分子の結合反応に伴う表面電位変化を電気信号として検出する構成とする。なお、前記絶縁層の厚さは、30〜300nm、特に50〜150nmが好ましい。
Then, as shown in FIG. 1 (B), the first
前記第1の有機単分子膜は、反応性官能基を有する有機単分子膜からなる。前記反応性官能基を有する有機単分子膜は、下記式(1)で表されるアルコキシシランの単分子膜であることが好ましい。
式(1)中、Rは、アミノ基、アミノオキシ基、カルボキシ基又はチオール基である。 In the formula (1), R is an amino group, an aminooxy group, a carboxy group or a thiol group.
式(1)中、R1は、炭素数3〜22の直鎖状アルカンジイル基である。前記直鎖状アルカンジイル基は、炭素数が3〜18であるものが好ましく、炭素数が3〜8であるものがより好ましい。炭素鎖が短い方が、有機単分子膜の有する疎水性が弱くなり、ターゲット分子の疎水性相互作用に起因する非特異的吸着を抑制することができるため好ましい。 In formula (1), R 1 is a linear alkanediyl group having 3 to 22 carbon atoms. The linear alkanediyl group preferably has 3 to 18 carbon atoms, and more preferably 3 to 8 carbon atoms. A shorter carbon chain is preferable because the hydrophobicity of the organic monolayer is weakened and non-specific adsorption due to the hydrophobic interaction of the target molecule can be suppressed.
R1で表される直鎖状アルカンジイル基の具体例としては、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ヘプタン−1,7−ジイル基、オクタン−1,8−ジイル基、ノナン−1,9−ジイル基、デカン−1,10−ジイル基、ウンデカン−1,11−ジイル基、ドデカン−1,12−ジイル基、トリデカン−1,13−ジイル基、テトラデカン−1,14−ジイル基、ペンタデカン−1,15−ジイル基、ヘキサデカン−1,16−ジイル基、ヘプタデカン−1,17−ジイル基、オクタデカン−1,18−ジイル基、ノナデカン−1,19−ジイル基、エイコサン−1,20−ジイル基、ヘンエイコサン−1,21−ジイル基、ドコサン−1,22−ジイル基が挙げられる。これらのうち、炭素数3〜18のものが好ましく、炭素数3〜8のものがより好ましい。 Specific examples of the linear alkanediyl group represented by R 1 include propane-1,3-diyl group, butane-1,4-diyl group, pentadecane-1,5-diyl group, and hexane-1,6. -Diyl group, heptane-1,7-diyl group, octane-1,8-diyl group, nonan-1,9-diyl group, decan-1,10-diyl group, undecane-1,11-diyl group, docosane -1,12-diyl group, tridecane-1,13-diyl group, tetradecane-1,14-diyl group, pentadecane-1,15-diyl group, hexadecane-1,16-diyl group, heptadecane-1,17- Examples include diyl group, octadecane-1,18-diyl group, nonadecane-1,19-diyl group, eikosan-1,20-diyl group, heneicosane-1,21-diyl group, docosane-1,22-diyl group. .. Of these, those having 3 to 18 carbon atoms are preferable, and those having 3 to 8 carbon atoms are more preferable.
式(1)中、R2〜R4は、それぞれ独立に、炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基又は炭素数2〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシアルキル基である。前記アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。これらのうち、メチル基又はエチル基が好ましい。また、前記アルコキシアルキル基としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、2−メトキシエチル基、2−エトキシエチル基等が挙げられる。これらのうち、炭素数2〜3のアルコキシアルキル基が好ましい。R2〜R4としては、特にメチル基、エチル基、2−メトキシエチル基等が好ましい。 In the formula (1), R 2 to R 4 are independently linear or branched alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms or linear or branched alkoxyalkyl groups having 2 to 5 carbon atoms. is there. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group and the like. Of these, a methyl group or an ethyl group is preferable. Examples of the alkoxyalkyl group include a methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, a 2-methoxyethyl group, a 2-ethoxyethyl group and the like. Of these, an alkoxyalkyl group having 2 to 3 carbon atoms is preferable. As R 2 to R 4 , a methyl group, an ethyl group, a 2-methoxyethyl group and the like are particularly preferable.
前記Rがアミノ基、カルボキシ基又はチオール基であるアルコキシシランとしては、市販品を使用し得る。また、前記Rがアミノオキシ基であるアルコキシシランは、下記スキームにしたがって合成できる。
前記Rがアミノオキシ基であるアルコキシシランは、トリアルコキシヒドロシランとO−アルケニルヒドロキシアミンとを白金系触媒で処理することによって調製することができる。例えば、窒素雰囲気下、トリアルコキシヒドロシランとO−アルケニルヒドロキシアミンとの混合物に、ヘキサクロロ白金(IV)酸等の白金系触媒を加え、10〜200℃で1〜1,200時間、より好ましくは60〜120℃で12〜48時間反応させることにより調製できる。成膜操作には、過剰のトリアルコキシヒドロシランを例えば蒸留等の操作により除去したものを使用することが好ましい。 The alkoxysilane in which R is an aminooxy group can be prepared by treating trialkoxyhydrosilane and O-alkenylhydroxyamine with a platinum-based catalyst. For example, in a nitrogen atmosphere, a platinum-based catalyst such as hexachloroplatinum (IV) acid is added to a mixture of trialkoxyhydrosilane and O-alkenylhydroxyamine, and the temperature is 10 to 200 ° C. for 1 to 1,200 hours, more preferably 60. It can be prepared by reacting at ~ 120 ° C. for 12 to 48 hours. For the film forming operation, it is preferable to use one in which excess trialkoxyhydrosilane is removed by an operation such as distillation.
第1の有機単分子膜は、前記アルコキシシランを気相化学反応又は液相反応によって絶縁層上に形成し、その最適化、例えば、有機分子の自己集積化機能によって単分子が最密パッキングされた膜が形成される。気相化学反応によって単分子膜を成膜する場合は、例えば、容器に基板及びアルコキシシランを封入し、ドライルーム中で好ましくは80〜200℃で1〜24時間、より好ましくは100〜130℃で2〜5時間反応させることで成膜できる。液相反応によって単分子膜を成膜する場合は、例えば、アルコキシシランを含む有機溶媒中に基板を浸漬し、好ましくは20〜80℃で1分間〜24時間、より好ましくは55〜65℃で5〜20分間静置することで成膜できる。 In the first organic monomolecular film, the alkoxysilane is formed on the insulating layer by a vapor phase chemical reaction or a liquid phase reaction, and the monomolecules are densely packed by the optimization thereof, for example, the self-integration function of the organic molecules. A film is formed. When a monomolecular film is formed by a vapor phase chemical reaction, for example, a substrate and an alkoxysilane are sealed in a container, and the temperature is preferably 80 to 200 ° C. for 1 to 24 hours, more preferably 100 to 130 ° C. in a dry room. A film can be formed by reacting with the above for 2 to 5 hours. When forming a monomolecular film by a liquid phase reaction, for example, the substrate is immersed in an organic solvent containing alkoxysilane, preferably at 20 to 80 ° C. for 1 minute to 24 hours, more preferably at 55 to 65 ° C. A film can be formed by allowing it to stand for 5 to 20 minutes.
前記有機溶媒としては、トルエン、メタノール、エタノール等が挙げられ、特にトルエン、メタノール等が好ましい。 Examples of the organic solvent include toluene, methanol, ethanol and the like, and toluene, methanol and the like are particularly preferable.
前記FETの半導体上には、更に、参照ゲート絶縁部としてシリコン酸化物又は無機酸化物を含む第2の絶縁層を形成することができる。この第2の絶縁層の上には、第2の有機単分子膜として、プローブ分子であるアプタマー及びターゲット分子である非荷電分子のいずれとも反応しない有機分子で構成された単分子膜を形成し、この単分子膜/絶縁層/半導体構造を参照部とすることができる。なお、反応ゲート絶縁部と参照ゲート絶縁部とを、電位変化測定において互いに影響を与えない程度に離間させれば、反応ゲート絶縁部の第1の絶縁層と参照ゲート絶縁部の第2の絶縁層とを同一層内に設けることもできる。 A second insulating layer containing a silicon oxide or an inorganic oxide can be further formed on the semiconductor of the FET as a reference gate insulating portion. On the second insulating layer, a monomolecular film composed of an organic molecule that does not react with either an aptamer as a probe molecule or an uncharged molecule as a target molecule is formed as a second organic monomolecular film. , This monomolecular film / insulating layer / semiconductor structure can be used as a reference part. If the reaction gate insulating portion and the reference gate insulating portion are separated from each other to the extent that they do not affect each other in the potential change measurement, the first insulating layer of the reaction gate insulating portion and the second insulating portion of the reference gate insulating portion are insulated. The layer may be provided in the same layer.
図2は、有機単分子膜/絶縁層/半導体構造を検出部9及び参照部8に適用したオンチップデバイスのユニット構成例を示す。なお、図2中、1はシリコン基板、2は絶縁層、10はテンプレート部である。このデバイスのユニット構成は図示した構成に限定されず、検出部と参照部とは必ずしも1対1の関係で配置する必要はなく、必要に応じて検出部及び参照部の数及び組合せを適宜変更して配置することができる。また、検出部及び参照部は各々数〜数十μmのサイズで形成可能である。
FIG. 2 shows an example of a unit configuration of an on-chip device in which an organic monolayer / insulating layer / semiconductor structure is applied to a
前記第2の有機単分子膜としては、フッ素化されていてもよい炭素数8〜22の直鎖状アルキル基を有するアルコキシシランの単分子膜が好ましい。なお、有機単分子膜としてアルコキシシランの単分子膜を用いる場合、前記第2の絶縁層はシリコン酸化物で形成されたものが好ましい。 As the second organic monolayer, a monolayer of alkoxysilane having a linear alkyl group having 8 to 22 carbon atoms, which may be fluorinated, is preferable. When a monolayer of alkoxysilane is used as the organic monolayer, the second insulating layer is preferably formed of silicon oxide.
第2の有機単分子膜は、絶縁層上に均一な膜を形成させるため、自己集積化膜であることが好ましい。具体的には、下記式(2)で表されるトリアルコキシシランの単分子膜であることが好ましい。
式(2)中、R6は、炭素数8〜22、好ましくは炭素数10〜18の直鎖状アルキル基であり、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていてもよい。前記直鎖状アルキル基は、炭素数が10〜18であるものが好ましい。前記直鎖状アルキル基として具体的には、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−エイコシル基、n−ヘンエイコシル基、n−ドコシル基等が挙げられる。 In the formula (2), R 6 is a linear alkyl group having 8 to 22 carbon atoms, preferably 10 to 18 carbon atoms, and a part or all of hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms. The linear alkyl group preferably has 10 to 18 carbon atoms. Specifically, the linear alkyl group includes an n-octyl group, an n-nonyl group, an n-decyl group, an n-undecyl group, an n-dodecyl group, an n-tridecylic group, an n-tetradecyl group, and an n-pentadecylic group. Examples thereof include a group, an n-hexadecyl group, an n-heptadecyl group, an n-octadecyl group, an n-nonadecil group, an n-eicosyl group, an n-heneicosyl group, an n-docosyl group and the like.
式(2)中、R7〜R9は、それぞれ独立に、炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基又は炭素数2〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシアルキル基である。前記アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。これらのうち、メチル基又はエチル基が好ましい。また、前記アルコキシアルキル基としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、2−メトキシエチル基、2−エトキシエチル基等が挙げられる。これらのうち、炭素数2〜3のアルコキシアルキル基が好ましい。 In formula (2), R 7 to R 9 are independently linear or branched alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms or linear or branched alkoxyalkyl groups having 2 to 5 carbon atoms. is there. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group and the like. Of these, a methyl group or an ethyl group is preferable. Examples of the alkoxyalkyl group include a methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, a 2-methoxyethyl group, a 2-ethoxyethyl group and the like. Of these, an alkoxyalkyl group having 2 to 3 carbon atoms is preferable.
式(2)で表されるトリアルコキシシランとして具体的には、CH3(CH2)7Si(OCH3)3、CH3(CH2)7Si(OC2H5)3、CH3(CH2)8Si(OCH3)3、CH3(CH2)8Si(OC2H5)3、CH3(CH2)9Si(OCH3)3、CH3(CH2)9Si(OC2H5)3、CH3(CH2)10Si(OCH3)3、CH3(CH2)10Si(OC2H5)3、CH3(CH2)11Si(OCH3)3、CH3(CH2)11Si(OC2H5)3、CH3(CH2)12Si(OCH3)3、CH3(CH2)12Si(OC2H5)3、CH3(CH2)13Si(OCH3)3、CH3(CH2)13Si(OC2H5)3、CH3(CH2)14Si(OCH3)3、CH3(CH2)14Si(OC2H5)3、CH3(CH2)15Si(OCH3)3、CH3(CH2)15Si(OC2H5)3、CH3(CH2)16Si(OCH3)3、CH3(CH2)16Si(OC2H5)3、CH3(CH2)17Si(OCH3)3、CH3(CH2)17Si(OC2H5)3、CH3(CH2)18Si(OCH3)3、CH3(CH2)18Si(OC2H5)3、CH3(CH2)19Si(OCH3)3、CH3(CH2)19Si(OC2H5)3、CH3(CH2)20Si(OCH3)3、CH3(CH2)20Si(OC2H5)3、CH3(CH2)21Si(OCH3)3、CH3(CH2)21Si(OC2H5)3、CF3(CF2)5(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CF2)5(CH2)2Si(OC2H5)3、CF3(CF2)6(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CF2)6(CH2)2Si(OC2H5)3、CF3(CF2)7(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CF2)7(CH2)2Si(OC2H5)3、CF3(CF2)8(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CF2)8(CH2)2Si(OC2H5)3、CF3(CF2)9(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CF2)9(CH2)2Si(OC2H5)3、CF3(CF2)10(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CF2)10(CH2)2Si(OC2H5)3、CF3(CF2)11(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CF2)11(CH2)2Si(OC2H5)3、CF3(CF2)12(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CF2)12(CH2)2Si(OC2H5)3、CF3(CF2)13(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CF2)13(CH2)2Si(OC2H5)3、CF3(CF2)14(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CF2)14(CH2)2Si(OC2H5)3、CF3(CF2)15(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CF2)15(CH2)2Si(OC2H5)3、CF3(CF2)16(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CF2)16(CH2)2Si(OC2H5)3、CF3(CF2)17(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CF2)17(CH2)2Si(OC2H5)3、CF3(CF2)18(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CF2)18(CH2)2Si(OC2H5)3、CF3(CF2)19(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CF2)19(CH2)2Si(OC2H5)3等が挙げられる。 Specifically, as the trialkoxysilane represented by the formula (2), CH 3 (CH 2 ) 7 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 7 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 ( CH 2 ) 8 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 8 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 9 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 9 Si ( OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 10 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 10 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 11 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 11 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 12 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 12 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 ( CH 2 ) 13 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 13 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 14 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 14 Si ( OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 15 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 15 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 16 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 16 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 17 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 17 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 ( CH 2 ) 18 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 18 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 19 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 19 Si ( OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 20 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 20 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 21 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 21 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 5 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3) ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 5 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 6 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 6 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H) 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 8 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 8 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 9 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 9 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 10 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3) ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 10 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 11 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 11 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 12 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 12 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H) 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 13 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 13 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 14 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 14 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 15 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3) ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 15 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 16 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 16 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 17 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (C F 2 ) 17 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 18 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 18 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 19 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 19 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 etc. Be done.
なお、第1及び第2の有機単分子膜は、パターニングにより所望の位置に形成することができる。特に、オンチップでの集積化デバイスを形成するためには、有機単分子膜のパターニングが有効である。例えば、検出部の絶縁層表面には、プローブ分子固定化のために反応性官能基を有する有機分子で構成された第1の単分子膜を、一方で、参照部、更には非ゲート部(テンプレート部)においては、ターゲット分子の非特異的な吸着を避けるために、プローブ分子及びターゲット分子のいずれとも反応しない有機分子で構成された第2の有機単分子膜を、パターニングにより位置選択的に形成する。 The first and second organic monolayers can be formed at desired positions by patterning. In particular, patterning of an organic monolayer is effective for forming an on-chip integrated device. For example, on the surface of the insulating layer of the detection part, a first monomolecular film composed of an organic molecule having a reactive functional group for immobilization of a probe molecule is formed, while a reference part and a non-gate part ( In the template part), in order to avoid non-specific adsorption of the target molecule, a second organic monomolecular film composed of organic molecules that do not react with either the probe molecule or the target molecule is regioselectively formed by patterning. Form.
参照部としては、第2の有機単分子膜として第1の有機単分子膜と同様の単分子膜に、ターゲット分子と相互作用しない化合物を固定化したものを利用することも可能である。すなわち、ターゲット分子と相互作用しない化合物/有機単分子膜/絶縁層/半導体構造を参照部とすることもできる。この場合、参照部は、前述した検出部における有機単分子膜形成方法及び後述する化合物固定化方法と同じ方法にしたがって形成することができる。 As the reference unit, it is also possible to use a second organic monolayer in which a compound that does not interact with the target molecule is immobilized on a monolayer similar to the first organic monolayer. That is, a compound / organic monomolecular film / insulating layer / semiconductor structure that does not interact with the target molecule can be used as a reference portion. In this case, the reference unit can be formed according to the same method as the organic monolayer forming method in the detection unit described above and the compound immobilization method described later.
前記半導体センシングデバイスには、前記検出部の第1の有機単分子膜にプローブ分子であるアプタマーが固定化される。例えば、図1(C)に示されるように、第1の有機単分子膜3にアプタマー11が結合される。
In the semiconductor sensing device, an aptamer, which is a probe molecule, is immobilized on the first organic monolayer of the detection unit. For example, as shown in FIG. 1C, the
[非荷電分子の検出方法]
本発明の非荷電分子の検出方法は、前記アプタマー固定化半導体センシングデバイス上に固定化されたアプタマーと非荷電分子とを相互作用させる工程と、該相互作用によるゲート電極上の表面電位変化を検出する工程とを含む。
[Detection method for uncharged molecules]
The method for detecting an uncharged molecule of the present invention is a step of interacting an aptamer immobilized on the aptamer-immobilized semiconductor sensing device with an uncharged molecule, and detecting a change in surface potential on a gate electrode due to the interaction. Including the process of
図3に、本発明のアプタマー固定化半導体センシングデバイスを用いたアプタマー−非荷電分子相互作用に基づく非荷電分子の検出方法の概念図を示す。この検出方法では、有機単分子膜上に直接固定化されたアプタマーに対し、非荷電分子を相互作用させ、この相互作用により生じる絶縁層の表面電位変化を電気信号として検出する。なお、図3中、12は非荷電分子である。また、他の構成は、図1と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。 FIG. 3 shows a conceptual diagram of a method for detecting an uncharged molecule based on an aptamer-uncharged molecule interaction using the aptamer-immobilized semiconductor sensing device of the present invention. In this detection method, an uncharged molecule is allowed to interact with an aptamer directly immobilized on an organic monolayer, and a change in the surface potential of the insulating layer caused by this interaction is detected as an electric signal. In FIG. 3, 12 is an uncharged molecule. Further, other configurations are designated by the same reference numerals as those in FIG. 1, and the description thereof will be omitted.
アプタマーはリン酸基を有しているため、デバイス上に固定化されたアプタマーと非荷電分子とが相互作用した場合、ターゲット分子の捕捉に伴いアプタマーの構造が変化することでデバイ長内の電荷量が変化し、ゲート電極上の表面電位がシフトする。この場合、電流一定下においては電位シフトを、電圧一定下においては電流のシフトをシグナルとして検出することができる。なお、n型のFETを用いた場合もp型のFETを用いた場合も、閾値電圧のシフトは同様の挙動を示す。 Since the aptamer has a phosphate group, when the aptamer immobilized on the device interacts with an uncharged molecule, the structure of the aptamer changes with the capture of the target molecule, so that the charge within the Debye length is charged. The amount changes and the surface potential on the gate electrode shifts. In this case, the potential shift can be detected as a signal when the current is constant, and the current shift can be detected as a signal when the voltage is constant. The shift of the threshold voltage shows the same behavior regardless of whether the n-type FET or the p-type FET is used.
デバイス上に固定化されたアプタマーと非荷電分子とを相互作用させるには、該非荷電分子を含む溶液を、必要に応じて希釈して、ゲート電極上に載せればよい。このとき、前記溶液としては、非荷電分子の検出に用いられている一般的な溶液を用いることができるが、特に生理的条件を満たすものが好ましい。例えば、生理食塩水、リン酸緩衝生理食塩水、トリス緩衝生理食塩水、MES緩衝生理食塩水、MOPS緩衝生理食塩水、PIPES緩衝生理食塩水、HEPES緩衝生理食塩水等が好ましく使用できる。なお、前記溶液のpHは、5〜10が好ましく、6〜8がより好ましい。 In order for the aptamer immobilized on the device to interact with the uncharged molecule, the solution containing the uncharged molecule may be diluted as necessary and placed on the gate electrode. At this time, as the solution, a general solution used for detecting uncharged molecules can be used, but a solution satisfying physiological conditions is particularly preferable. For example, physiological saline, phosphate buffered saline, Tris buffered saline, MES buffered saline, MOPS buffered saline, PIPES buffered saline, HEPES buffered saline and the like can be preferably used. The pH of the solution is preferably 5 to 10, more preferably 6 to 8.
また、前記溶液に、Ca2+、Mg2+等のイオン、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、グリコールエーテルジアミン四酢酸(EGTA)等のキレート剤、Tween(登録商標)20、Triton(登録商標)X-100、Nonidet(登録商標)P-40等の界面活性剤等を加えてもよい。前記イオンを加える場合、その濃度は、0.1〜10mMが好ましく、0.5〜5mMがより好ましい。前記キレート剤を加える場合、その濃度は、0.1〜10mMが好ましく、0.5〜5mMがより好ましい。界面活性剤を加える場合、その濃度は、0.001〜10体積%が好ましく、0.05〜5体積%がより好ましい。
In addition, ions such as Ca 2+ and
デバイス上に固定化されたアプタマーと非荷電分子とを相互作用させるときの温度は、0〜40℃が好ましく、10〜30℃がより好ましく、室温(20〜25℃)が更に好ましい。反応時間は、30秒間〜2時間が好ましく、1分〜1時間がより好ましく、5〜30分間が更に好ましい。 The temperature at which the aptamer immobilized on the device and the uncharged molecule are allowed to interact is preferably 0 to 40 ° C, more preferably 10 to 30 ° C, and even more preferably room temperature (20 to 25 ° C). The reaction time is preferably from 30 seconds to 2 hours, more preferably from 1 minute to 1 hour, and even more preferably from 5 to 30 minutes.
本発明において検出の対象となる非荷電分子は、アプタマーと相互作用する性質を有するものであれば特に限定されない。例えば、ステロイド骨格を有する化合物、ペプチド、アミノ酸誘導体、芳香族化合物、糖等が挙げられる。 The uncharged molecule to be detected in the present invention is not particularly limited as long as it has a property of interacting with an aptamer. Examples thereof include compounds having a steroid skeleton, peptides, amino acid derivatives, aromatic compounds, sugars and the like.
前記ステロイド骨格を有する化合物としては、コルチゾール、コレステロール、プロゲステロン、11−デオネシコルチコステロン、コルチコステロン、アルドステロン、コルチゾン、デヒドロエピアンドロステロン、デヒドロエピアンドロステロンサルフェート、ジヒドロテストステロン、アンドロステロン、エピアンドロステロン、テストステロン、17β−エストラジオール、エストロン、エストリオール等が挙げられる。 Examples of the compound having a steroid skeleton include cortisol, cholesterol, progesterone, 11-deonesicorticosterone, corticosterone, aldosterone, cortisone, dehydroepiandrosterone, dehydroepiandrosterone sulfate, dihydrotestosterone, androsterone, and epiandro. Examples thereof include sterone, testosterone, 17β-estradiol, estron, estriol and the like.
前記ペプチドとしては、カルシトニン、甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン、バソプレッシン、副腎皮質刺激ホルモン、性腺刺激ホルモン放出ホルモン、成長ホルモン、オキシトシン、グルカゴン、セクレチン等が挙げられる。 Examples of the peptide include calcitonin, thyrotropin-releasing hormone, vasopressin, adrenocorticotropic hormone, gonadotropin-releasing hormone, growth hormone, oxytocin, glucagon, secretin and the like.
前記アミノ酸誘導体としては、メラトニン、甲状腺ホルモン、カテコールアミン等が挙げられる。 Examples of the amino acid derivative include melatonin, thyroid hormone, catecholamine and the like.
前記芳香族化合物としては、トルエン、エチルベンゼン、クメン、ベンジルアルコール、アニソール、ベンズアルデヒド、アセトフェノン、ニトロベンゼン、チオフェノール、ベンゾニトリル、スチレン、キシレン、ビフェニル、ベンゾフェノン、トリフェニルメタン、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、フェナントレン、クリセン、トリフェニレン、テトラフェン、ピレン、ピセン、ペンタフェン、ペリレン、ヘリセン、コロネン等が挙げられる。 Examples of the aromatic compound include toluene, ethylbenzene, cumene, benzyl alcohol, anisole, benzaldehyde, acetophenone, nitrobenzene, thiophenol, benzonitrile, styrene, xylene, biphenyl, benzophenone, triphenylmethane, naphthalene, anthracene, tetracene and pentacene. Examples thereof include phenanthrene, chrysene, triphenylene, tetraphene, pyrene, picene, pentaphene, perylene, helisene and coronene.
前記糖としては、グルコース、アロース、タロース、グロース、アルトロース、マンノース、ガラクトース、イドース、セドヘプツロース、コリオース、プシコース、フルクトース、ソルボース、タガトース、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、エリトロース、トレオース、エリトルロース、グリセルアルデヒド等の単糖、これらの単糖からなるオリゴ糖又は多糖が挙げられる。 Examples of the sugar include glucose, allose, tallow, gulose, altrose, mannose, galactose, idose, sedoheptulose, corios, psicose, fructose, sorbose, tagatos, ribose, lyxose, xylose, arabinose, apiose, ribulose, xylrose, erythrose, Examples thereof include monosaccharides such as treose, allose, and glyceraldehyde, and oligosaccharides or polysaccharides composed of these monosaccharides.
検出可能な非荷電分子の濃度はその種類によって異なるが、通常10nM〜10mM程度であり、100nM〜1mM程度が好ましい。 The concentration of the detectable uncharged molecule varies depending on the type, but is usually about 10 nM to 10 mM, preferably about 100 nM to 1 mM.
本発明のデバイスは、高次構造を形成したアプタマーを固定化した後、前記高次構造を解消して得られるものである。これによって、非荷電分子を高感度に検出することが可能となる。また、生理的条件下における非荷電分子の検出が可能となる。その理由は明らかではないが、高次構造を形成していないアプタマーを固定化すると、隣接アプタマー間の立体障害が構造変化を阻害することで、界面電荷の変化量が少なくなり、感度を低下させるが、高次構造を形成した状態のアプタマーを固定化することで、適度な密度で固定化され、対象分子の測定時の構造変化に対する隣接アプタマー間同士の立体障害が緩和され、その結果、センサ応答が増加するものと考えられる。 The device of the present invention is obtained by immobilizing an aptamer having a higher-order structure and then eliminating the higher-order structure. This makes it possible to detect uncharged molecules with high sensitivity. In addition, uncharged molecules can be detected under physiological conditions. The reason is not clear, but when aptamers that do not form higher-order structures are immobilized, steric hindrance between adjacent aptamers inhibits structural changes, reducing the amount of change in interfacial charges and reducing sensitivity. However, by immobilizing the aptamer in the state where the higher-order structure is formed, it is immobilized at an appropriate density, and the steric hindrance between adjacent aptamers due to the structural change at the time of measurement of the target molecule is alleviated, and as a result, the sensor Responses are expected to increase.
以下、参考例、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されない。なお、実施例で使用したアプタマーは、NECソリューションイノベータ(株)より提供されたものである。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Reference Examples, Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples. The aptamer used in the examples was provided by NEC Solution Innovators, Ltd.
[1]半導体センシングデバイスの構築−1
[実施例1]アプタマー固定化半導体センシングデバイス1の構築
(1)有機単分子膜の形成
凸版印刷(株)製の10μm長、1,000μm幅のn型FETからアセトンを用いて超音波処理することでフォトレジストを除去した。ゲート表面にヒドロキシ基を導入して活性部位を作製するため、プラズマリアクターPR301(ヤマト科学(株)製)を用いて、200WのO2プラズマに1分間暴露した。
アミノプロピルトリエトキシシラン(APS、Sigma-Aldrich社製)を1質量%含むトルエン中にデバイスを浸漬し、アルゴン雰囲気下、60℃で7分間静置することで、ゲート上へ単分子膜を成膜した。単分子膜を形成したFETをメタノール/トルエン混合溶媒(質量比1:1)を用いて超音波洗浄し、エタノールでリンスし、ゲート表面にAPSの単分子膜が形成されたFETを作製した。
[1] Construction of semiconductor sensing device-1
[Example 1] Construction of aptamer-immobilized semiconductor sensing device 1 (1) Formation of organic monolayer Film Sonication is performed using acetone from a 10 μm long, 1,000 μm wide n-type FET manufactured by Toppan Printing Co., Ltd. This removed the photoresist. In order to introduce a hydroxy group into the gate surface to prepare an active site, a plasma reactor PR301 (manufactured by Yamato Kagaku Co., Ltd.) was used, and the mixture was exposed to 200 W of O 2 plasma for 1 minute.
A monomolecular film is formed on the gate by immersing the device in toluene containing 1% by mass of aminopropyltriethoxysilane (APS, manufactured by Sigma-Aldrich) and allowing it to stand at 60 ° C. for 7 minutes in an argon atmosphere. Membrane. The FET having a monomolecular film formed was ultrasonically washed with a mixed solvent of methanol / toluene (mass ratio 1: 1) and rinsed with ethanol to prepare an FET having an APS monolayer formed on the gate surface.
(2)アプタマーの固定
前記単分子膜のアミノ基とアプタマーとを架橋するための架橋分子として、グルタルアルデヒドを反応させた。反応は、2.5質量%のグルタルアルデヒドを含むリン酸緩衝生理食塩水(137mM NaCl、2.7mM KCl、8.1mM Na2HPO4・12H2O、1.5mM KH2PO4、pH7.4、以下1×PBSともいう。)10μLを前記単分子膜が形成されたデバイスの検出部に滴下し、室温で30分間静置することにより行った。
(2) Fixation of aptamer Glutaraldehyde was reacted as a cross-linking molecule for cross-linking the amino group of the monolayer and the aptamer. The reaction is phosphate-buffered saline containing 2.5% glutaraldehyde (137mM NaCl, 2.7mM KCl, 8.1
次に、1×PBSのナトリウムイオンを全てカリウムイオンに置き換えた緩衝液(140mM KCl、8.1mM K2HPO4、1.5mM KH2PO4、pH7.4、以下、1×PBSKともいう。)に、アプタマーが100nMになるように添加した。 Next, a buffer solution in which all sodium ions of 1 × PBS are replaced with potassium ions (140 mM KCl, 8.1 mM K 2 HPO 4 , 1.5 mM KH 2 PO 4 , pH 7.4, hereinafter also referred to as 1 × PBSK. ), The aptamer was added so as to be 100 nM.
グルタルアルデヒドによって架橋を行ったゲート電極部を、前記アプタマーを含む1×PBSKに1時間浸漬し、前記アプタマーを有機単分子膜上に固定化した。アプタマーを固定化したデバイスを、0.05質量%Triton X-100を含む1×PBSで1回及び1×PBSで3回洗浄し、超音波洗浄を行い、更に0.04×PBSKで3回洗浄し、乾燥させた。乾燥後、10mM Trisを含む1×PBS20μLをアプタマーを固定化した有機単分子膜上に滴下し、室温で60分間静置することで、アプタマー固定化デバイス1を構築した。
The gate electrode portion crosslinked with glutaraldehyde was immersed in 1 × PBSK containing the aptamer for 1 hour, and the aptamer was immobilized on an organic monolayer. The aptamer-immobilized device was washed once with 1 x PBS containing 0.05 mass% Triton X-100 and 3 times with 1 x PBS, ultrasonically washed, and then 3 times with 0.04 x PBSK. It was washed and dried. After drying, 20 μL of 1 × PBS containing 10 mM Tris was dropped onto an organic monolayer on which an aptamer was immobilized, and allowed to stand at room temperature for 60 minutes to construct an aptamer-immobilized
[比較例1]アプタマー固定化半導体センシングデバイス2の構築
100nMのアプタマーを含む1×PBSKのかわりに、100nMのアプタマーを含む1×PBSを用いた以外は、実施例1と同様の方法で、アプタマー固定化デバイス2を構築した。
[Comparative Example 1] Construction of aptamer-immobilized
[参考例]
比較例1と同様の方法で作製したアプタマー固定化SiO2基板を、グアニン四重鎖構造に結合する蛍光試薬であるN−メチルメソポルフィリンIX(以下、NMMという。)を200nM含む、1×PBS又は1×PBSKに1時間浸漬させた。その後、スキャナー型画像解析装置(GEヘルスケア・ジャパン(株)製、Typhoon 9410)を用いてNMM結合量に依存した各基板の蛍光強度を観測した。
結果を図4に示す。PBSKに浸漬した方が蛍光強度が大きいことから、カリウムイオンによってアプタマーがグアニン四重鎖構造を形成したことが示唆された。すなわち、実施例1において、アプタマーは、グアニン四重鎖構造を形成した状態で固定化されたことが示唆された。
[Reference example]
1 × PBS containing 200 nM of N-methylmesoporphyrin IX (hereinafter referred to as NMM), which is a fluorescent reagent that binds an aptamer-immobilized SiO 2 substrate to a guanine quadruplex structure, prepared by the same method as in Comparative Example 1. Alternatively, it was immersed in 1 × PBSK for 1 hour. Then, a scanner-type image analyzer (Typhoon 9410, manufactured by GE Healthcare Japan Co., Ltd.) was used to observe the fluorescence intensity of each substrate depending on the amount of NMM binding.
The results are shown in FIG. The fluorescence intensity was higher when immersed in PBSK, suggesting that the aptamer formed a guanine quadruplex structure by potassium ions. That is, in Example 1, it was suggested that the aptamer was immobilized in a state of forming a guanine quadruple chain structure.
[2]非荷電分子の検出−1
[実施例2]
デバイス1を洗浄後、ホルダーに設置し、デバイスの検出部を0.04×PBSK0.5mLに3分間浸漬した。浸漬後、室温で、アプタマー固定化デバイスの電流−電圧曲線を、Ag/AgCl参照電極を用い、デジタルソースメータ(ケースレー社製、2612)で測定した。測定条件は、ゲート電圧(Vg)を−3.0〜0.5V、ドレイン電圧(Vd)を0.1Vとした。続けて1mMコルチゾールを含む1×PBS20μLをアプタマー固定化デバイスのゲート表面上に添加し、30分間静置した後、1×PBS1mL及び0.04×PBSK1mLを用いて3回リンスを行った。その後、ゲート表面上に0.04×PBSKを0.5mL添加して3分間静置した後、コルチゾール吸着デバイスの電流−電圧曲線を測定し、コルチゾール添加前後でのゲート電圧シフトΔVgを評価した。結果を図5に示す。
[2] Detection of uncharged molecules-1
[Example 2]
After cleaning the
[比較例2−1]
デバイス1のかわりにデバイス2を用いた以外は、実施例2と同様の方法でコルチゾール吸着デバイスの電流−電圧曲線を測定し、コルチゾール添加前後でのゲート電圧シフトΔVgを評価した。結果を図6に示す。
[Comparative Example 2-1]
The current-voltage curve of the cortisol adsorption device was measured by the same method as in Example 2 except that the
[比較例2−2]
1mMコルチゾールを含む1×PBSのかわりに20μM α−アミラーゼを含む1×PBSを用いた以外は、実施例2と同様の方法でコルチゾール吸着デバイスの電流−電圧曲線を測定し、コルチゾール添加前後でのゲート電圧シフトΔVgを評価した。結果を図7に示す。
[Comparative Example 2-2]
The current-voltage curve of the cortisol adsorption device was measured in the same manner as in Example 2 except that 1 × PBS containing 20 μM α-amylase was used instead of 1 × PBS containing 1 mM cortisol, and before and after the addition of cortisol. The gate voltage shift ΔV g was evaluated. The results are shown in FIG.
図5〜7中、点線はコルチゾール添加前のデバイス特性を表し、実線はコルチゾール添加後のデバイス特性を表す。アプタマー固定化デバイス1にコルチゾールを添加した場合、電流−電圧曲線が正方向に大きくシフトした。
In FIGS. 5 to 7, the dotted line represents the device characteristics before the addition of cortisol, and the solid line represents the device characteristics after the addition of cortisol. When cortisol was added to the aptamer-immobilized
[3]非荷電分子の検出−2
[実施例3、比較例3]
デバイス1及び2を用いて、1nM、10nM、100nM、1μM、10μM、100μM及び1mMのコルチゾールを含む1×PBS添加前後のゲート電圧シフトΔVgを評価した。結果を図8に示す。
[3] Detection of uncharged molecules-2
[Example 3, Comparative Example 3]
図5〜8に示した結果より、高濃度カリウムイオン含有溶液中でアプタマーを固定化したデバイスを用いた方が、検出感度の点で有利であることが示された。 From the results shown in FIGS. 5 to 8, it was shown that the use of an aptamer-immobilized device in a high-concentration potassium ion-containing solution is advantageous in terms of detection sensitivity.
[4]半導体センシングデバイスの構築−2
[実施例4−1]アプタマー固定化半導体センシングデバイス3の構築
1×PBSKにアプタマーが100nMになるように添加したことにかえて、1×PBSと1×PBSKとを等量混合した溶液にアプタマーが100nMになるように添加したこと以外は、実施例1と同様の方法で、アプタマー固定化デバイス3を構築した。
[4] Construction of semiconductor sensing device-2
[Example 4-1] Construction of aptamer-immobilized
[実施例4−2]アプタマー固定化半導体センシングデバイス4の構築
1×PBSKにアプタマーが100nMになるように添加したことにかえて、1×PBSと1×PBSKとを1:9の割合で混合した溶液にアプタマーが100nMになるように添加したこと以外は、実施例1と同様の方法で、アプタマー固定化デバイス4を構築した。
[Example 4-2] Construction of aptamer-immobilized semiconductor sensing device 4 Instead of adding aptamer to 1 × PBSK so that the aptamer is 100 nM, 1 × PBS and 1 × PBSK are mixed at a ratio of 1: 9. The aptamer-immobilized device 4 was constructed in the same manner as in Example 1 except that the aptamer was added to the solution so as to have 100 nM.
[5]非荷電分子の検出−3
[実施例5−1]
デバイス1を用いて、実施例2と同様の方法でコルチゾール添加前後でのゲート電圧シフトΔVgを評価した。結果を図9に示す。
[5] Detection of uncharged molecules-3
[Example 5-1]
Using
[実施例5−2]
デバイス1のかわりにデバイス3を用いた以外は、実施例2と同様の方法でコルチゾール添加前後でのゲート電圧シフトΔVgを評価した。結果を図9に示す。
[Example 5-2]
The gate voltage shift ΔV g before and after the addition of cortisol was evaluated by the same method as in Example 2 except that the
[実施例5−3]
デバイス1のかわりにデバイス4を用いた以外は、実施例2と同様の方法でコルチゾール添加前後でのゲート電圧シフトΔVgを評価した。結果を図9に示す。
[Example 5-3]
The gate voltage shift ΔV g before and after the addition of cortisol was evaluated by the same method as in Example 2 except that the device 4 was used instead of the
[比較例4]
デバイス1のかわりにデバイス2を用いた以外は、実施例2と同様の方法でコルチゾール添加前後でのゲート電圧シフトΔVgを評価した。結果を図9に示す。
[Comparative Example 4]
The gate voltage shift ΔV g before and after the addition of cortisol was evaluated by the same method as in Example 2 except that the
[6]半導体センシングデバイスの構築−3
[実施例6]アプタマー固定化半導体センシングデバイス5の構築
1×PBSKにアプタマーが100nMになるように添加したことにかえて、0.1×PBSKにアプタマーが100nMになるように添加したこと以外は、実施例1と同様の方法で、アプタマー固定化デバイス5を構築した。
[6] Construction of semiconductor sensing device-3
[Example 6] Construction of aptamer-immobilized
[比較例5]アプタマー固定化半導体センシングデバイス6の構築
1×PBSKにアプタマーが100nMになるように添加したことにかえて、10×PBSKにアプタマーが100nMになるように添加したこと以外は、実施例1と同様の方法で、アプタマー固定化デバイス6を構築した。
[Comparative Example 5] Construction of aptamer-immobilized
[7]非荷電分子の検出−4
[実施例7−1]
デバイス1を用いて、実施例2と同様の方法でコルチゾール添加前後でのゲート電圧シフトΔVgを評価した。結果を図10に示す。
[7] Detection of uncharged molecules-4
[Example 7-1]
Using
[実施例7−2]
デバイス1のかわりにデバイス5を用いた以外は、実施例2と同様の方法でコルチゾール添加前後のゲート電圧シフトΔVgを評価した。結果を図10に示す。
[Example 7-2]
The gate voltage shift ΔV g before and after the addition of cortisol was evaluated in the same manner as in Example 2 except that the
[比較例6]
デバイス1のかわりにデバイス6を用いた以外は、実施例2と同様の方法でコルチゾール添加前後のゲート電圧シフトΔVgを評価した。結果を図10に示す。
[Comparative Example 6]
The gate voltage shift ΔV g before and after the addition of cortisol was evaluated in the same manner as in Example 2 except that the
1 シリコン基板
2 絶縁層
3 第1の有機単分子膜
4 ゲート電極
5 ソース電極
6 ドレイン電極
7 ドープ領域
8 参照部
9 検出部
10 テンプレート部
11 アプタマー(プローブ分子)
12 非荷電分子
1
12 uncharged molecule
Claims (7)
前記アプタマーが、高次構造を形成した状態で検出部に固定化され、その後、前記高次構造を解消したものであるアプタマー固定化半導体センシングデバイス。 An aptamer-immobilized semiconductor sensing device including a field-effect transistor having an aptamer-immobilized detector as a probe molecule.
An aptamer-immobilized semiconductor sensing device in which the aptamer is immobilized on a detection unit in a state where a higher-order structure is formed, and then the higher-order structure is eliminated.
該相互作用によるゲート電極上の表面電位変化を検出する工程と
を含む非荷電分子の検出方法。 The step of interacting an aptamer immobilized on the aptamer-immobilized semiconductor sensing device according to any one of claims 1 to 5 with an uncharged molecule,
A method for detecting an uncharged molecule, which comprises a step of detecting a change in surface potential on a gate electrode due to the interaction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019204856A JP7276774B2 (en) | 2019-11-12 | 2019-11-12 | Aptamer-immobilized semiconductor sensing device and method for detecting uncharged molecules |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019204856A JP7276774B2 (en) | 2019-11-12 | 2019-11-12 | Aptamer-immobilized semiconductor sensing device and method for detecting uncharged molecules |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021076529A true JP2021076529A (en) | 2021-05-20 |
JP7276774B2 JP7276774B2 (en) | 2023-05-18 |
Family
ID=75898566
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019204856A Active JP7276774B2 (en) | 2019-11-12 | 2019-11-12 | Aptamer-immobilized semiconductor sensing device and method for detecting uncharged molecules |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7276774B2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004004007A (en) * | 2002-03-29 | 2004-01-08 | Univ Waseda | Semiconductor-sensing device |
JP2004117073A (en) * | 2002-09-24 | 2004-04-15 | Univ Waseda | Semiconductor sensing device, its manufacturing method, and sensor having the device |
WO2018179514A1 (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-04 | Necソリューションイノベータ株式会社 | Steroid-skeleton-containing-compound detecting device and steroid-skeleton-containing-compound detecting method using same |
US20190339246A1 (en) * | 2018-03-12 | 2019-11-07 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Multiplexed Detection Of Toxins Using Graphene-Based Aptasensors |
-
2019
- 2019-11-12 JP JP2019204856A patent/JP7276774B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004004007A (en) * | 2002-03-29 | 2004-01-08 | Univ Waseda | Semiconductor-sensing device |
JP2004117073A (en) * | 2002-09-24 | 2004-04-15 | Univ Waseda | Semiconductor sensing device, its manufacturing method, and sensor having the device |
WO2018179514A1 (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-04 | Necソリューションイノベータ株式会社 | Steroid-skeleton-containing-compound detecting device and steroid-skeleton-containing-compound detecting method using same |
US20190339246A1 (en) * | 2018-03-12 | 2019-11-07 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Multiplexed Detection Of Toxins Using Graphene-Based Aptasensors |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
遠山良 他: "FETバイオセンサによる非電荷分子検出の感度向上を目的としたターゲット−アプタマー複合体を用いた認識", CHEMICAL SENSORS, vol. 35, JPN6023000612, 5 September 2019 (2019-09-05), pages 97 - 99, ISSN: 0004964890 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7276774B2 (en) | 2023-05-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sakata et al. | Immobilization of oligonucleotide probes on Si3N4 surface and its application to genetic field effect transistor | |
JP4857820B2 (en) | DNA sensing method | |
Noyce et al. | Electronic stability of carbon nanotube transistors under long-term bias stress | |
Hammock et al. | Investigation of protein detection parameters using nanofunctionalized organic field-effect transistors | |
Jung et al. | Approaches to label-free flexible DNA biosensors using low-temperature solution-processed InZnO thin-film transistors | |
EP1684066B1 (en) | FET-type biosensor with surface modification | |
Ke et al. | An accurate, high-speed, portable bifunctional electrical detector for COVID-19 | |
Na et al. | Size-controllable ultrathin carboxylated polypyrrole nanotube transducer for extremely sensitive 17β-estradiol FET-type biosensors | |
Jayakumar et al. | Wafer-scale HfO2 encapsulated silicon nanowire field effect transistor for efficient label-free DNA hybridization detection in dry environment | |
Liu et al. | A label-free, organic transistor-based biosensor by introducing electric bias during DNA immobilization | |
JP2021076529A (en) | Aptamer immobilization semiconductor sensing device and method for detecting uncharged molecules | |
Estrela et al. | Electrical detection of biomolecular interactions with metal–insulator–semiconductor diodes | |
Nguy et al. | Affinity driven ion exchange EG-OFET sensor for high selectivity and low limit of detection of cesium in seawater | |
JP2021032607A (en) | Aptamer fixing semiconductor sensing device and non-charged molecule detection method | |
Barua et al. | Ultra-low-power neurotransmitter sensor using novel “click” chemistry aptamer-functionalized deep subthreshold Schottky barrier IGZO TFT | |
Saito et al. | Wafer-scalable chemical modification of amino groups on graphene biosensors | |
Jha et al. | Charge transport and ammonia sensing properties of flexible polypyrrole nanosheets grown at air–liquid interface | |
JP2012049287A (en) | Surface modification silicon substrate | |
TW201916385A (en) | Sensing device and biological detection method | |
JP6731664B2 (en) | Protein detection method | |
Mie et al. | End-tether structure of DNA alters electron-transfer pathway of redox-labeled oligo-DNA duplex at electrode surface | |
JP2010217173A (en) | Electrical detection and quantification of cesium derivatives | |
Nakajima et al. | Biomolecule detection based on Si single-electron transistors for practical use | |
Lee et al. | Electrical detection of the biological interaction of a charged peptide via gallium arsenide junction-field-effect transistors | |
JP6277633B2 (en) | Amyloid detection method and amyloid-binding compound-immobilized semiconductor sensing device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426 Effective date: 20191205 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20191205 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220311 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221226 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230117 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230314 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230411 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230425 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7276774 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |