JP3856214B2 - 蛍光強度増強ビーズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光強度を増強する蛍光強度増強チップに関し、特にその形状に特徴を有する蛍光強度増強チップに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光物質から発生する蛍光の強度を測定する技術は、免疫や核酸検出の分野では重要な技術である。蛋白質あるいは核酸等（以下単に核酸という）を検出する場合、注目する核酸を蛍光物質で標識しておき、これに励起光を照射して蛍光を発生させ、その蛍光発生により目的の核酸を特定する。
【０００３】
この場合、蛍光強度は注目する核酸を定量する指標となる。したがって、同じ量の蛍光物質を用いた場合、検出される蛍光強度が強ければ強いほどその系における検出感度は高くなる。すなわち、より微量の蛋白質や核酸を定量することが可能となる。
このため、等量の蛍光物質からの蛍光を増強することは、免疫や核酸の検出において極めて有意義なことである。
【０００４】
米国特許４，６４９，２８０には、図３に示すようにガラス基板１の上に金属２、誘電体３，蛍光物質４を重ねた構造として、蛍光物質４から発生する蛍光の強度を増強できるようにした蛍光強度増強チップが記載されている。
【０００５】
なお、蛍光強度は誘電体３の厚みｄに関係することが開示されており、このときの誘電体３としてはフッ化リチウム（Lithium Fluorine：LiF）が使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の蛍光強度増強チップは、形状が平板状のため蛍光強度を増強する表面積が少なく、蛍光発生により目的の核酸を特定するにはある程度の大きさを持たなければならないため測定装置側では強い励起光や多量の試料が要求され、高価であり、その上高感度も得られ難いという課題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、微小な球状物質の表面に蛍光強度増強チップと同様のコーティングを施してビーズ化することにより、表面積の増大と処理の容易さを図った蛍光強度増強ビーズを実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１の発明では、
球形状の核の表面に金属膜を形成し、この金属膜の表面に透明な誘電体層を形成してなり、この誘電体表面にある蛍光物質から発生する蛍光の強度を増強することを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、従来の平板状の蛍光強度増強チップに比較して、表面積が容易に増加し、生体高分子の高密度集積と蛍光測定の高感度化が同時に実現できる。また、ビーズは液体懸濁が可能であり、平板と比較して生体高分子溶液との接触効率が向上し、速度や結合精度を容易に向上することができる。
また、板状のチップに比べビーズは処理後の分離が容易である。
【００１０】
この場合、核は請求項２のように、金属、樹脂、ゲルの内のいずれかの固体、または液体、または気体とすることができる。
【００１１】
また、金属膜は請求項３のように、銀またはアルミニュームである。誘電体層は請求項４のように、ガラスまたはゲルまたは樹脂である。
また、誘電体には請求項５のようにＤＮＡまたは蛋白または糖鎖が固定される。
【００１２】
このビーズは、請求項６のように、共有結合あるいはアビジン−ビオチン結合により基板に結合することができるように形成されており、基板に固定してサイトを形成することもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図１は本発明に係る蛍光強度増強ビーズの一実施例を示す模式的構成図である。図１において、１１は磁性体の球形状の核、１２は核１１の表面に形成された金属膜、１３は金属膜１２の表面に形成された厚さ１００〜３００ｎｍの誘電体層（透明層とも言う）である。
【００１４】
金属膜１２は、銀（Ａｇ）あるいはアルミニューム（Ａｌ）で形成されている。透明層１３はガラスまたはゲルまたは樹脂で形成されている。
このような構造の蛍光強度増強ビーズ（以下単にビーズともいう）１０を用いて未知のＤＮＡの配列を調べる場合について説明する。ビーズ１０の表面に既知のＤＮＡ１４を固定化する。ビーズ１０の周囲には未知のＤＮＡなどの生体高分子溶液が満たされる。相補的な関係にある未知のＤＮＡ１５はビーズ１０表面に固定化された既知のＤＮＡ１４とハイブリダイゼーションする。
【００１５】
未知のＤＮＡ１５には蛍光標識１６が付けてある。既知のＤＮＡと結合した未知のＤＮＡは蛍光測定により知ることができ、結合した既知のＤＮＡの配列から未知のＤＮＡの配列を特定することができる。
この際、未知のＤＮＡが微量であっても、光励起された蛍光物質から発生する蛍光がビーズ１０により増強されるため、高感度測定が可能である。
【００１６】
このような蛍光強度増強ビーズは、従来の平板状の蛍光強度増強チップよりも容易に表面積を増加させることができ、生体高分子の高密度集積と蛍光測定の高感度化を同時に達成できる利点がある。
また、このような蛍光強度増強ビーズは、液体懸濁が可能であり、平板と比較してターゲットとなる生体高分子溶液との接触効率が向上し、速度や結合精度を向上することができる。また、ビーズは処理後の分離が容易になる。
【００１７】
ビーズ１０は図２に示すように基板に固定してサイトを形成することもできる。ビーズ１０と基板２０の結合は、共有結合や、図２に示すように基板２０側に結合したアビジン２２とビーズ１０側に結合したビチオン２１とによるアビジン−ビチオン結合が可能である。
【００１８】
なお、本発明は上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
例えば、核１１は、金属や樹脂、ゲルなどの固体、または液体もしくは気体としても構わない。また、ビーズ１０に固定される物質はＤＮＡに限らず、蛋白、糖鎖でも構わない。
また、ビーズ１０に固定するＤＮＡは、既知のＤＮＡではなく未知のＤＮＡであっても構わない。溶液中に既知のＤＮＡが浮遊し、これが固定化された未知のＤＮＡとハイブリダイゼーションするようにしても良い。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば次のような効果がある。
（１）従来の平板状の蛍光強度増強チップよりも容易に表面積を増加させることができ、生体高分子の高密度集積と蛍光測定の高感度化を同時に容易に達成できる。
（２）液体懸濁が可能であり、平板と比較してターゲットとなる生体高分子溶液との接触効率が向上し、速度や結合精度を向上することができる。
（３）本発明の蛍光強度増強ビーズは処理後の分離が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蛍光強度増強ビーズの一実施例を示す構成図である。
【図２】蛍光強度増強ビーズを基板に結合する場合の一例を示す模式図である。
【図３】従来の平板状の蛍光強度増強チップの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 蛍光強度増強ビーズ
１１ 核
１２ 金属
１３ 誘電体
１４ 既知のＤＮＡ
１５ 未知のＤＮＡ
１６ 蛍光標識
２０ 基板
２１ ビチオン
２２ アビジン
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光強度を増強する蛍光強度増強チップに関し、特にその形状に特徴を有する蛍光強度増強チップに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光物質から発生する蛍光の強度を測定する技術は、免疫や核酸検出の分野では重要な技術である。蛋白質あるいは核酸等（以下単に核酸という）を検出する場合、注目する核酸を蛍光物質で標識しておき、これに励起光を照射して蛍光を発生させ、その蛍光発生により目的の核酸を特定する。
【０００３】
この場合、蛍光強度は注目する核酸を定量する指標となる。したがって、同じ量の蛍光物質を用いた場合、検出される蛍光強度が強ければ強いほどその系における検出感度は高くなる。すなわち、より微量の蛋白質や核酸を定量することが可能となる。
このため、等量の蛍光物質からの蛍光を増強することは、免疫や核酸の検出において極めて有意義なことである。
【０００４】
米国特許４，６４９，２８０には、図３に示すようにガラス基板１の上に金属２、誘電体３，蛍光物質４を重ねた構造として、蛍光物質４から発生する蛍光の強度を増強できるようにした蛍光強度増強チップが記載されている。
【０００５】
なお、蛍光強度は誘電体３の厚みｄに関係することが開示されており、このときの誘電体３としてはフッ化リチウム（Lithium Fluorine：LiF）が使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の蛍光強度増強チップは、形状が平板状のため蛍光強度を増強する表面積が少なく、蛍光発生により目的の核酸を特定するにはある程度の大きさを持たなければならないため測定装置側では強い励起光や多量の試料が要求され、高価であり、その上高感度も得られ難いという課題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、微小な球状物質の表面に蛍光強度増強チップと同様のコーティングを施してビーズ化することにより、表面積の増大と処理の容易さを図った蛍光強度増強ビーズを実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１の発明では、
球形状の核の表面に金属膜を形成し、この金属膜の表面に透明な誘電体層を形成してなり、この誘電体表面にある蛍光物質から発生する蛍光の強度を増強することを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、従来の平板状の蛍光強度増強チップに比較して、表面積が容易に増加し、生体高分子の高密度集積と蛍光測定の高感度化が同時に実現できる。また、ビーズは液体懸濁が可能であり、平板と比較して生体高分子溶液との接触効率が向上し、速度や結合精度を容易に向上することができる。
また、板状のチップに比べビーズは処理後の分離が容易である。
【００１０】
この場合、核は請求項２のように、金属、樹脂、ゲルの内のいずれかの固体、または液体、または気体とすることができる。
【００１１】
また、金属膜は請求項３のように、銀またはアルミニュームである。誘電体層は請求項４のように、ガラスまたはゲルまたは樹脂である。
また、誘電体には請求項５のようにＤＮＡまたは蛋白または糖鎖が固定される。
【００１２】
このビーズは、請求項６のように、共有結合あるいはアビジン−ビオチン結合により基板に結合することができるように形成されており、基板に固定してサイトを形成することもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図１は本発明に係る蛍光強度増強ビーズの一実施例を示す模式的構成図である。図１において、１１は磁性体の球形状の核、１２は核１１の表面に形成された金属膜、１３は金属膜１２の表面に形成された厚さ１００〜３００ｎｍの誘電体層（透明層とも言う）である。
【００１４】
金属膜１２は、銀（Ａｇ）あるいはアルミニューム（Ａｌ）で形成されている。透明層１３はガラスまたはゲルまたは樹脂で形成されている。
このような構造の蛍光強度増強ビーズ（以下単にビーズともいう）１０を用いて未知のＤＮＡの配列を調べる場合について説明する。ビーズ１０の表面に既知のＤＮＡ１４を固定化する。ビーズ１０の周囲には未知のＤＮＡなどの生体高分子溶液が満たされる。相補的な関係にある未知のＤＮＡ１５はビーズ１０表面に固定化された既知のＤＮＡ１４とハイブリダイゼーションする。
【００１５】
未知のＤＮＡ１５には蛍光標識１６が付けてある。既知のＤＮＡと結合した未知のＤＮＡは蛍光測定により知ることができ、結合した既知のＤＮＡの配列から未知のＤＮＡの配列を特定することができる。
この際、未知のＤＮＡが微量であっても、光励起された蛍光物質から発生する蛍光がビーズ１０により増強されるため、高感度測定が可能である。
【００１６】
このような蛍光強度増強ビーズは、従来の平板状の蛍光強度増強チップよりも容易に表面積を増加させることができ、生体高分子の高密度集積と蛍光測定の高感度化を同時に達成できる利点がある。
また、このような蛍光強度増強ビーズは、液体懸濁が可能であり、平板と比較してターゲットとなる生体高分子溶液との接触効率が向上し、速度や結合精度を向上することができる。また、ビーズは処理後の分離が容易になる。
【００１７】
ビーズ１０は図２に示すように基板に固定してサイトを形成することもできる。ビーズ１０と基板２０の結合は、共有結合や、図２に示すように基板２０側に結合したアビジン２２とビーズ１０側に結合したビチオン２１とによるアビジン−ビチオン結合が可能である。
【００１８】
なお、本発明は上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
例えば、核１１は、金属や樹脂、ゲルなどの固体、または液体もしくは気体としても構わない。また、ビーズ１０に固定される物質はＤＮＡに限らず、蛋白、糖鎖でも構わない。
また、ビーズ１０に固定するＤＮＡは、既知のＤＮＡではなく未知のＤＮＡであっても構わない。溶液中に既知のＤＮＡが浮遊し、これが固定化された未知のＤＮＡとハイブリダイゼーションするようにしても良い。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば次のような効果がある。
（１）従来の平板状の蛍光強度増強チップよりも容易に表面積を増加させることができ、生体高分子の高密度集積と蛍光測定の高感度化を同時に容易に達成できる。
（２）液体懸濁が可能であり、平板と比較してターゲットとなる生体高分子溶液との接触効率が向上し、速度や結合精度を向上することができる。
（３）本発明の蛍光強度増強ビーズは処理後の分離が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蛍光強度増強ビーズの一実施例を示す構成図である。
【図２】蛍光強度増強ビーズを基板に結合する場合の一例を示す模式図である。
【図３】従来の平板状の蛍光強度増強チップの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 蛍光強度増強ビーズ
１１ 核
１２ 金属
１３ 誘電体
１４ 既知のＤＮＡ
１５ 未知のＤＮＡ
１６ 蛍光標識
２０ 基板
２１ ビチオン
２２ アビジン
Claims (6)
- 球形状の核の表面に金属膜を形成し、この金属膜の表面に透明な誘電体層を形成してなり、この誘電体表面にある蛍光物質から発生する蛍光の強度を増強することのできる蛍光強度増強ビーズ。
- 前記核は、金属、樹脂、ゲルの内のいずれかの固体、または液体、または気体であることを特徴とする請求項１記載の蛍光強度増強ビーズ。
- 前記金属膜は、銀またはアルミニュームであることを特徴とする請求項１または２記載の蛍光強度増強ビーズ。
- 前記誘電体層は、ガラスまたはゲルまたは樹脂であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の蛍光強度増強ビーズ。
- 前記誘電体にはＤＮＡまたは蛋白または糖鎖が固定されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の蛍光強度増強ビーズ。
- 共有結合あるいはアビジン−ビチオン結合により基板に結合することができるように形成されたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の蛍光強度増強ビーズ。
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- 2002-03-11 JP JP2002064865A patent/JP3856214B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2003
- 2003-03-10 US US10/383,506 patent/US20030170447A1/en not_active Abandoned
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