JP4232095B2

JP4232095B2 - Biochip

Info

Publication number: JP4232095B2
Application number: JP2003303242A
Authority: JP
Inventors: 基樹京; 裕宝田
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2023-08-27
Also published as: JP2005069978A

Description

本発明は、金属基板の方向が特定できるマーカーが存在するバイオチップに関する。 The present invention relates to a biochip in which a marker that can specify the direction of a metal substrate is present.

近年、生体分子の相互作用解析、創薬スクリーニング、発現分子のプロファイリング、診断などを目的としたバイオチップが今後、伸びていく分野として注目を集めている。一般的なバイオチップの素材はガラス、プラスチック、シリコンなどである。また、検出方法は蛍光分子や放射線同位体などのラベルを用いたものが一般的である。しかし、ラベル操作は生体分子の機能を損なう問題があり、ラベルフリーの検出方法が求められている。
ラベルフリー検出法として表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）法が挙げられる。ＳＰＲ法は金属表面の屈折率変化を反射光の強度変化、ＳＰＲ角のシフト量で捉える方法である。一般的なＳＰＲ装置はスループットが低く、多数のサンプルを扱うバイオチップとしては不向きと考えられてきた。 In recent years, biochips aimed at biomolecule interaction analysis, drug discovery screening, profiling of expressed molecules, diagnosis, and the like have been attracting attention as a growing field. Common biochip materials include glass, plastic, and silicon. In general, the detection method uses a label such as a fluorescent molecule or a radioisotope. However, the label operation has a problem of impairing the function of the biomolecule, and a label-free detection method is required.
A surface plasmon resonance (SPR) method is an example of the label-free detection method. The SPR method is a method in which the refractive index change on the metal surface is captured by the intensity change of reflected light and the shift amount of the SPR angle. A general SPR device has a low throughput and has been considered unsuitable as a biochip that handles a large number of samples.

そこで、Ｊｏｒｄａｎらはレーザー光を広げて、金属チップ表面に照射し、その反射像を撮影する方法により、複数のＤＮＡハイブリダイゼーションをＳＰＲ変化で検出することに成功した（非特許文献１）。また、Ｎｅｌｓｏｎらは白色光源を用いることで干渉縞がない像を得て、ＤＮＡ−蛋白相互作用観察に成功した（非特許文献２）。しかし、これらのＳＰＲイメージング法においては光学系が複雑であるために、チップ上の位置の特定は困難であり、どの生体分子が相互作用しているかを判断するのは煩雑な操作が必要であった。Ｎｅｌｓｏｎらはパターンで生体分子を固定化することで、相互作用した分子を断定することに成功した（非特許文献２）。 Therefore, Jordan et al. Succeeded in detecting a plurality of DNA hybridizations by SPR change by a method of spreading a laser beam, irradiating the surface of a metal chip, and taking a reflected image thereof (Non-patent Document 1). Also, Nelson et al. Obtained an image without interference fringes by using a white light source, and succeeded in observing the DNA-protein interaction (Non-patent Document 2). However, in these SPR imaging methods, since the optical system is complicated, it is difficult to specify the position on the chip, and it is difficult to determine which biomolecule interacts. It was. Nelson et al. Succeeded in determining the molecules that interacted by immobilizing biomolecules in a pattern (Non-Patent Document 2).

従来のＳＰＲの測定点は１〜４点であるとともに、装置内で生体分子を固定化するのが一般的であり、チップの方向は問題とならなかった。しかし、ＳＰＲイメージング法においては、チップ上の位置を特定するために、チップを常に同じ方向でＳＰＲ装置にセットする必要がある。同じ方向でセットすることで、毎回の測定において、画面上に映しだされる像が、毎回同じとなる。 Conventional measurement points of SPR are 1 to 4 points, and biomolecules are generally immobilized in the apparatus, and the direction of the chip has not been a problem. However, in the SPR imaging method, in order to specify the position on the chip, it is necessary to always set the chip to the SPR device in the same direction. By setting in the same direction, the image displayed on the screen is the same every time in each measurement.

従来のＳＰＲ装置に用いられる市販のチップは扱いやすくするために、プラスチックの板・成形体と接着・融着されたものが使われていたが、チップの方向を定めるのが目的ではなかった。（特許文献１） In order to make it easy to handle commercially available chips used in the conventional SPR apparatus, those bonded and fused to a plastic plate / molded body have been used, but the purpose of the chip is not determined. (Patent Document 1)

Ｊｏｒｄａｎら、Ａｎａｌ. Ｃｈｅｍ.、６９巻、１４４９−１４５６頁、１９９７年Jordan et al., Anal. Chem. 69, pp. 1449-1456, 1997. Ｎｅｌｓｏｎら、Ａｎａｌ. Ｃｈｅｍ.、６９巻、１４４９−１４５６頁、１９９７年Nelson et al., Anal. Chem. 69, 1449-1456, 1997. 特表平４−５０１４６２号公報Japanese National Patent Publication No. 4-501462

本発明ではチップにマーカーを設けることで、常に同じ方向でチップをセットし、多数のサンプルの解析が可能なバイオチップを実現する。 In the present invention, by providing a marker on the chip, the chip is always set in the same direction, and a biochip capable of analyzing a large number of samples is realized.

本発明の課題は、バイオチップにマーカーを設けることで、分析機器にセットしたときにチップ上の位置の特定が容易とすることにある。 An object of the present invention is to provide a marker on a biochip so that the position on the chip can be easily specified when the biochip is set on an analytical instrument.

本発明者らは鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出した。
１．金属基板上に分子が固定できる、もしくは分子が固定されたバイオチップであって、
方向が特定できるマーカーが存在し、該マーカーが金属コーティングのパターンであることを特徴とするバイオチップ。
２．金属基板が金属のコーティングされた透明基板である１に記載のバイオチップ。
３．金属基板が表面プラズモン共鳴測定用である１または２に記載のバイオチップ。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by the following means.
1. A biochip in which molecules can be immobilized on a metal substrate or molecules are immobilized,
A biochip characterized in that there is a marker whose direction can be specified, and the marker is a pattern of a metal coating .
2. 2. The biochip according to 1 , wherein the metal substrate is a transparent substrate coated with a metal .
3 . 3. The biochip according to 1 or 2, wherein the metal substrate is for surface plasmon resonance measurement .

本発明により、金属基板チップを同一の方向に分析機器にセットすることができ、得られた分析情報とサンプルの関係が容易にわかる。特に表面プラズモン共鳴イメージング法において、大きな効果が期待される。 According to the present invention, the metal substrate chip can be set in the analysis instrument in the same direction, and the relationship between the obtained analysis information and the sample can be easily understood. In particular, a great effect is expected in the surface plasmon resonance imaging method.

本発明におけるバイオチップは金属基板を含んでおり、分子を固定できる／もしくは分子が固定化してある。方向を特定できるマーカーが存在しているのが特徴である。
金属基板としては、透明基板に金属がコーティングされたチップであると、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）、エリプソメトリ、和周波発生（ＳＦＧ）といったラベルフリーな光学的検出法が適用できるため好ましい。ＳＰＲはすでに確立された手法であることと、ＳＰＲイメージング法によって、多点での相互作用が観察できるため、特に好ましい。 The biochip in the present invention includes a metal substrate and can fix molecules or / or the molecules are fixed. The feature is that there is a marker that can specify the direction.
As the metal substrate, a chip in which a metal is coated on a transparent substrate is preferable because label-free optical detection methods such as surface plasmon resonance (SPR), ellipsometry, and sum frequency generation (SFG) can be applied. SPR is particularly preferable because it is an established technique and the interaction at multiple points can be observed by the SPR imaging method.

しかし、このような光学的検出方法で多点の相互作用を解析する場合、光学系が複雑となるため、チップを上から見たパターンが、そのまま検出像として映し出されるかどうかはわからない。チップ上の位置と、画面上の像の位置を対応させるためには、チップを常に同じ方向にセットし、像との位置関係を明確にする必要がある。チップを同じ方向にセットする手段としてマーカーの設置が非常に有効である。 However, when analyzing the interaction of multiple points by such an optical detection method, the optical system becomes complicated, so it is not known whether the pattern seen from the top of the chip is directly displayed as a detection image. In order to make the position on the chip correspond to the position of the image on the screen, it is necessary to always set the chip in the same direction and clarify the positional relationship with the image. It is very effective to install a marker as a means for setting the chip in the same direction.

透明基板の素材は特に限定されるものではなく、プラスチックやガラスなどが挙げられる。基板の形状も特に限定されるものではなく、正方形、長方形、多角形、円形などが挙げられる。基板表面は平面でもよく、回折格子やプリズムシートのような凹凸のあるものでもよい。 The material of the transparent substrate is not particularly limited, and examples thereof include plastic and glass. The shape of the substrate is not particularly limited, and examples thereof include a square, a rectangle, a polygon, and a circle. The surface of the substrate may be a flat surface or may have irregularities such as a diffraction grating or a prism sheet.

金属としては安定な金が好ましい。また、金−硫黄結合によって容易に表面に官能基を導入することができることも好ましい要因の一つである。金属の厚みは光学的検出方法に適した３０〜１００ｎｍが好ましい。金属と透明基板の間にクロムやチタンがコーティングすることで、剥離を防ぐ手段を用いてもよい。 Stable gold is preferred as the metal. In addition, it is also a preferable factor that a functional group can be easily introduced onto the surface by a gold-sulfur bond. The thickness of the metal is preferably 30 to 100 nm suitable for the optical detection method. You may use the means which prevents peeling by coating chromium and titanium between a metal and a transparent substrate.

金属がコーティングされる方法は特に限定されるものではなく、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンコーティング法などが挙げられる。
金属基板にマーカーを入れる方法として金属のコーティングにパターンを入れる方法が好ましい。基板全体に金属をコーティングするのではなく、コーティングしない部分を一部残しておき、非コーティング部分の形状で、チップの方向がわかる。非コーティング部分の形状／コーティング部分の形状は特に限定されるものではなく、チップが四角形の場合、四角形の四隅のどれか一つがわかるようなマーカーが好ましい。例えば、コーティング部分が、非コーティング部分に対して出っ張っているようなマーカーなどが挙げられる。
また、基板をセットする台もしくはフローセル等をマーカーに合わせて着色や目印を付けることにより、間違った方向に装着した場合には目立つようにして装着間違いを分かりやすくすることも出来る。 The method for coating the metal is not particularly limited, and examples thereof include a vacuum deposition method, a sputtering method, and an ion coating method.
As a method for placing a marker on a metal substrate, a method for placing a pattern on a metal coating is preferred. Rather than coating the entire substrate with metal, leave a portion of the uncoated area, and the shape of the uncoated portion shows the direction of the chip. The shape of the non-coated portion / the shape of the coated portion is not particularly limited. When the tip is a square, a marker that can identify any one of the four corners of the square is preferable. For example, a marker in which the coated portion protrudes from the non-coated portion can be used.
Further, by coloring or marking the base on which the substrate is set or the flow cell according to the marker, it is possible to make the mounting mistake easy to understand when it is mounted in the wrong direction.

また、マーカーは基板に直接加工されている切り欠きもしくは窪みであることも好ましい。例えば、切り欠きがあるとき、基板が四角形とすれば、一つの角が小さく切り落とされている場合や、一辺が小さく欠けている場合などを含む。窪みである場合、基板の表面または裏面または側面を削って窪みを入れる場合などを含む。切り欠きや窪みを作る方法は特に限定されるものではなく、切削や切断などが一般的に用いられる。
また、基板に直接加工されている切り欠きもしくは窪み等のマーカーである場合は、基板をセットする台もしくはフローセル等をマーカーに合わせた形状とする、切り欠き部分や窪みに対応する部分に突起物を設けるなどにより、正しい方向以外には基板が取り付けられないようにすることもできる。 It is also preferable that the marker is a notch or a recess that is directly processed on the substrate. For example, when there is a cutout, if the substrate is a square, this includes the case where one corner is cut out small, the case where one side is cut out small, and the like. In the case of a depression, it includes a case where a depression is made by cutting the front surface, back surface or side surface of the substrate. The method of creating the notch or the recess is not particularly limited, and cutting or cutting is generally used.
In addition, if the marker is a notch or depression that is processed directly on the substrate, the base or the flow cell that sets the substrate is shaped to match the marker, and the protrusion corresponds to the notch or depression. It is also possible to prevent the substrate from being attached except in the correct direction.

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.

［実施例１］
１８ｍｍ四方、１ｍｍ厚のＬａｋ１０ガラススライド（松浪硝子工業製）に図１に示すパターンでクロムを３ｎｍ、金を４５ｎｍ蒸着した。このパターンはチップの表裏どちらからでも観察することができる。非蒸着部分と蒸着部分のパターンにより、マーカーとして機能させることができる。この場合、チップを表からでも裏からでも、同一の方向に測定機器へとセットすることができる。また、チップを装着するフローセルに、マーカーの蒸着部分（大きな四角）の四隅とマーカー部（図１の凸部）とに対応して赤いシールを貼り付け、万一、チップが間違った方向に装着されると赤いシールが見えるようにした。
チップは生体分子が固定化され、相互作用解析に供した。 [Example 1]
On a 18 mm square, 1 mm thick Lak10 glass slide (manufactured by Matsunami Glass Kogyo Co., Ltd.), 3 nm of chromium and 45 nm of gold were deposited in the pattern shown in FIG. This pattern can be observed from either the front or back of the chip. It can function as a marker by the pattern of a non-deposition part and a deposition part. In this case, the chip can be set to the measuring instrument in the same direction from the front or the back. In addition, a red sticker is attached to the flow cell where the chip is attached, corresponding to the four corners of the marker vapor deposition part (large square) and the marker part (convex part in Fig. 1), and the chip is attached in the wrong direction. When it was done, the red seal was made visible.
Biomolecules were immobilized on the chip and used for interaction analysis.

［実施例２］
１８ｍｍ四方、１ｍｍ厚のＬａｋ１０ガラススライド（松浪硝子工業製）を一つの角を端から４ｍｍの場所で斜めに切断した。ガラススライドは図２に示す形状となる。角が欠けたガラススライドにクロムを３ｎｍ、金を４５ｎｍ蒸着した。この場合、斜めに切断した切り欠きの部分をマーカーとして機能させることができる。チップは生体分子が固定化され、相互作用解析に供した。 [Example 2]
An 18 mm square, 1 mm thick Lak10 glass slide (manufactured by Matsunami Glass Industrial Co., Ltd.) was cut obliquely at a corner 4 mm from the end. The glass slide has the shape shown in FIG. Chromium 3 nm and gold 45 nm were vapor-deposited on a glass slide with a missing corner. In this case, the notched part cut diagonally can function as a marker. Biomolecules were immobilized on the chip and used for interaction analysis.

［実施例３］
１８ｍｍ四方、１ｍｍ厚のＬａｋ１０ガラススライド（松浪硝子工業製）の一角の端から４ｍｍ×４ｍｍの箇所をドリルで削り、直径２ｍｍで最大深さ０．４ｍｍの丸い窪みを作製した。ガラススライドは図３に示すような形となる。このガラススライドの窪みのない面にクロムを３ｎｍ、金を４５ｎｍ蒸着した。この場合、窪みの部分をマーカーとして機能させることができる。裏面から分析機器にセットする場合のみに有効である。チップは生体分子が固定化され、相互作用解析に供した。 [Example 3]
A 4 mm × 4 mm portion was cut from one end of an 18 mm square, 1 mm thick Lak10 glass slide (manufactured by Matsunami Glass Kogyo Co., Ltd.) to produce a round recess having a diameter of 2 mm and a maximum depth of 0.4 mm. The glass slide is shaped as shown in FIG. Chromium 3 nm and gold 45 nm were vapor-deposited on the surface of the glass slide having no depression. In this case, the depressed portion can function as a marker. This is effective only when set on the analytical instrument from the back side. Biomolecules were immobilized on the chip and used for interaction analysis.

本発明により、金属基板チップを同一の方向に分析機器にセットすることができ分析データがどのサンプルものかの関係が容易に分かる。特に表面プラズモン共鳴イメージング法において、大きな効果が期待される。本発明により、データとサンプルとを間違えると言った単純ミスをなくすことができるだけでなく、データとサンプルの照合確認の短時間化、サンプルデータの自動編集等に容易に利用でき、産業界に寄与すること大である。 According to the present invention, the metal substrate chip can be set in the analysis instrument in the same direction, and the relationship of which sample the analysis data is can be easily understood. In particular, a great effect is expected in the surface plasmon resonance imaging method. The present invention not only eliminates the simple mistake of mistaken data and samples, but also contributes to the industry by shortening the verification check of data and samples, and easily using automatic editing of sample data. It is great to do.

実施例１で作製したバイオチップ。四角形の基板上に黒色で表したバターンが金で蒸着されている。The biochip produced in Example 1. A black pattern is deposited on the rectangular substrate with gold. 実施例２で作製したバイオチップ。基板の一角がカットされており、全面に今上着が施されている。The biochip produced in Example 2. One corner of the substrate has been cut, and now the entire jacket is applied. 実施例３で作製したバイオチップ。四角形の基板上の白丸部分が窪みとなっている。黒色部分に金蒸着が施されている。Biochip produced in Example 3. The white circle on the rectangular substrate is a depression. Gold deposition is applied to the black part.

Claims

A biochip in which molecules can be immobilized on a metal substrate or molecules are immobilized,
A biochip characterized in that there is a marker whose direction can be specified, and the marker is a pattern of a metal coating .

The biochip according to claim 1, wherein the metal substrate is a transparent substrate coated with a metal .

The biochip according to claim 1 or 2, wherein the metal substrate is for surface plasmon resonance measurement .