JP4418705B2 - バイオセンサー - Google Patents
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Description
一般式(1):X―L―Y
(式中、Xは疎水性高分子化合物の官能基と反応しうる基を示し、Lは2価の連結基を示し、Yは生理活性物質を固定化できる基を示す。)
好ましくは、金属表面あるいは金属膜は、金、銀、銅、白金又はアルミニウムからなる群より選ばれる自由電子金属からなるものである。
好ましくは、金属膜の厚さは1オングストローム以上5000オングストローム以下である。
好ましくは、本発明のバイオセンサーは非電気化学的検出に使用され、特に好ましくは表面プラズモン共鳴分析に使用される。
好ましくは、同一面内に少なくとも、生理活性物質又はそれと相互作用する物質を結合させた測定部と、生理活性物質又はそれと相互作用する物質を有さない参照部とが存在する。
好ましくは、生理活性物質と相互作用する物質を非電気化学的方法により検出または測定し、さらに好ましくは、生理活性物質と相互作用する物質を表面プラズモン共鳴分析により検出または測定する。
本発明のバイオセンサーは、疎水性高分子化合物でコーティングした基板から成り、疎水性高分子化合物でコーティングされた領域上にインクジェットプリントにより少なくとも2種類以上の表面がパターニングされていることを特徴とする。
(1)生理活性物質を固定化する部分と、生理活性物質を固定化しない部分をパターニングする。
(2)少なくとも2種以上の生理活性物質をパターニングして固定化する。
δ=(ΣEcoh/ΣV)1/2
一般式(1):X―L―Y
(式中、Xは疎水性高分子化合物の官能基と反応しうる基を示し、Lは2価の連結基を示し、Yは生理活性物質を固定化できる基を示す。)
ここでいう保護基とは、反応系内で脱保護して官能基を形成させる事のできる基であり、例えばアミノ基の保護基としては、tertブチルオキシカルボニル基(Boc)、9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基(Fmoc)、ニトロフェニルスルフェニル基(Nps)、ジチアスクシニル基(Dts)等が挙げられる。
ここでいう脱離基は、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、ハロゲン化アルキルカルボニルオキシ基、アルキルスルホニルオキシ基、ハロゲン化アルキルスルホニルオキシ基、アリールスルホニルオキシ基等を挙げることができる。
また、脱離基としては、カルボン酸と既知の脱水縮合試薬(例えばカルボジイミド類)とN-ヒドロキシ化合物を組み合わせて生成されるエステル基も好ましく用いられる。
保護基、脱離基は、前述のものと同様なものを用いることができる。
核酸としては、測定の対象とする核酸と相補的にハイブリダイズするものを使用することができる。核酸は、DNA(cDNAを含む)、RNAのいずれも使用できる。DNAの種類は特に限定されず、天然由来のDNA、遺伝子組換え技術により調製した組換えDNA、又は化学合成DNAの何れでもよい。
低分子有機化合物としては通常の有機化学合成の方法で合成することができる任意の化合物が挙げられる。
免疫グロブリン結合性蛋白質としては、例えばプロテインAあるいはプロテインG、リウマチ因子(RF)等を使用することができる。
糖結合性蛋白質としては、レクチン等が挙げられる。
脂肪酸あるいは脂肪酸エステルとしては、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、ステアリン酸エチル、アラキジン酸エチル、ベヘン酸エチル等が挙げられる。
被験物質としては例えば、上記した生理活性物質と相互作用する物質を含む試料などを使用することができる。
以下の実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
(1)本発明の測定チップの作成
(1−1)ポリメチルメタクリレート(以下、PMMAと呼ぶ)膜の作成
50nmの金が蒸着された本発明の誘電体ブロックをModel-208UV−オゾンクリーニングシステム(TECHNOVISION INC.)で30分間クリーニング処理した後、1mg/mlのPMMAのメチルエチルケトン溶液5μlを金属膜に接触するように添加し、25℃で15分間静置した。得られたPMMA膜の厚さは20nmであった。
1N NaOH水溶液を前記PMMA膜に接触するように添加し、60℃5時間静置した後、水で3回洗浄した。本処理によりPMMA膜表面にカルボキシル基を導入した。
400mMの1−エチル−2,3−ジメチルアミノプロピルカルボジイミドのエタノール溶液と、100mMのペンタフルオロフェノールのエタノール溶液を1:1で混合し、その混合液100μlを前記のカルボキシル基を導入したPMMA膜表面に接触させ、25℃で30分静置した。その後、エタノールで5回洗浄した。
12ピコリットル、180dpiのノズルヘッド(セイコーインスツルメンツ社製)を搭載したインクジェット装置を用いて、10mMビオチン-LC-アミン(PIERCE社製)のエタノール溶液を、前記の活性化されたカルボキシル基を導入したPMMA膜表面の半面にインクジェットプリントした。ここで用いたビオチン-LC-アミンが、本発明において生理活性物質を固定化するリンカーに相当する。また、本操作によりPMMA膜の半面のみリンカーを導入したことが、本発明でいうところのパターニングに相当する。
前記(2−4)で得られたPMMA膜全面に、1Mエタノールアミンのエタノール溶液40μlを接触させ、25℃20分静置した。その後、エタノールで5回、エタノール/水混合溶媒で1回、水で5回洗浄を行った。
前記した本発明の測定チップの作成に対して、(1−4)に記載されたリンカーのパターニングの操作のみ以下の方法に換えて実施し、比較例の測定チップを作成した。
測定で使用する誘電体ブロックの測定部の半分に接触する形のスタンプをPDMSにて作成し、表面をプラズマオゾン処理により親水化した。このスタンプを10mMビオチン-LC-アミン(PIERCE社製)のエタノール溶液に1分間浸した後、(1−3)に記載の活性化されたカルボキシル基を導入したPMMA膜表面の半面に20分間押し付けた。
上記(1)及び(2)で作成した本発明および比較例の測定チップを添付の図1に記載の表面プラズモン共鳴測定装置に装着し、以下の手順でビオチン化IL−8抗体(Techne社製)を固定化した。
HBS-Nバッファー(pH7.4、ビアコア社製)100μlを添加しベースラインとした。なお、HBS-Nバッファーの組成は、HEPES(N-2-Hydroxyethylpiperazine-N'-2-ethanesulfonicAcid)0.01mol/l(pH7.4)、NaCl0.15mol/lである。次に100μlのビオチン化IL−8抗体溶液(50μg/ml、HBS-Nバッファー(pH7.4))で置き換え、10分間静置した。その後、100μl のHBS-Nバッファーで洗浄し、ベースラインからの共鳴シグナル(RU値)変化量をビオチン化IL−8抗体の固定化量(RU値)とした。また、ビオチン化IL−8抗体溶液の濃度を500μg/mlにして、同様の固定化操作を行った。
本発明および比較例の測定チップをそれぞれ20個作成し、前記の方法でビオチン化IL−8抗体の固定化量を測定し、その平均値とCV値を算出した。ここでCV値は以下の式で算出した。
CV値(%)=(標準偏差/平均値)×100
前記のビオチン化IL−8抗体を固定化した本発明および比較例の測定チップを用いてHuman IL−8(Pepro Tech EC社製)の結合測定を行った。まず、HBS-Nバッファー(pH7.4、ビアコア社製)100μlを添加しベースラインとした。次に100μlのIL−8溶液(10ng/ml、HBS-Nバッファー(pH7.4))で置き換え、10分間静置した。その後、100μl のHBS-Nバッファーで洗浄し、ベースラインからの共鳴シグナル(RU値)変化量をIL−8の結合量(RU値)とした。
前記(3−2)で作成した、本発明および比較例の各20個のビオチン化IL−8抗体を固定化した測定チップを用いて、(3−3)の方法でIL−8の結合量を測定し、その平均値とCV値を算出した。
測定結果を表1に示す。
10 誘電体ブロック
10a 試料保持部
10b 界面
11 液体試料
12 金属膜
13 光ビーム
14 レーザ光源
15 光学系
15a コリメーターレンズ
15b 集光レンズ
16 コリメーターレンズ
17 フォトダイオードアレイ
18 差動アンプアレイ
19 ドライバ
20 信号処理部
21 表示部
30 センシング物質
31 テーブル
31a チップ保持孔
50 流路ユニット
51 流路ホルダ
52 供給路
53 排出路
54 シール部
55 測定流路
56 ポンプ
57 液溜部
Claims (14)
- 疎水性高分子化合物でコーティングした基板から成り、疎水性高分子化合物で被覆された基板の表面に、一般式(1)で表される少なくとも1種類以上のリンカーがインクジェットプリントによりパターニングされている、バイオセンサー。
一般式(1):X―L―Y
(式中、Xは疎水性高分子化合物の官能基と反応しうる基を示し、Lは2価の連結基を示し、Yは生理活性物質を固定化できる基を示す。) - 基板が金属表面あるいは金属膜である、請求項1に記載のバイオセンサー。
- 金属表面あるいは金属膜が、金、銀、銅、白金又はアルミニウムからなる群より選ばれる自由電子金属からなるものである、請求項2に記載のバイオセンサー。
- 金属膜の厚さが1オングストローム以上5000オングストローム以下である、請求項2又は3に記載のバイオセンサー。
- 疎水性高分子化合物の被覆厚さが1オングストローム以上、5000オングストローム以下であることを特徴とする、請求項1から4の何れかに記載のバイオセンサー表面。
- 非電気化学的検出に使用される、請求項1から5の何れかに記載のバイオセンサー。
- 表面プラズモン共鳴分析に使用される、請求項1から6の何れかに記載のバイオセンサー。
- 誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成された金属膜と、光ビームを発生させる光源と、前記光ビームを前記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射条件が得られるように、かつ、種々の入射角成分を含むようにして入射させる光学系と、前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して表面プラズモン共鳴の状態を検出する光検出手段とを備えてなる表面プラズモン共鳴測定装置に用いられるための測定チップであって、上記誘電体ブロックと上記金属膜とから構成され、上記誘電体ブロックが、前記光ビームの入射面、出射面および前記金属膜が形成される一面の全てを含む1つのブロックとして形成され、前記金属膜に請求項1から7の何れかに記載のバイオセンサーの表面が形成されている測定チップ。
- 生理活性物質が共有結合により表面に結合している、請求項1から7の何れかに記載のバイオセンサー。
- 同一面内に少なくとも、生理活性物質又はそれと相互作用する物質を結合させた測定部と、生理活性物質又はそれと相互作用する物質を有さない参照部とが存在する、請求項9に記載のバイオセンサー。
- 請求項1から7の何れかに記載のバイオセンサーと生理活性物質とを接触させて、該バイオセンサーの表面に該生理活性物質を共有結合により結合させる工程を含む、バイオセンサーに生理活性物質を固定化する方法。
- 生理活性物質が共有結合により表面に結合している請求項1から7の何れかに記載のバイオセンサーと被験物質とを接触させる工程を含む、該生理活性物質と相互作用する物質を検出または測定する方法。
- 生理活性物質と相互作用する物質を非電気化学的方法により検出または測定する、請求項12に記載の方法。
- 生理活性物質と相互作用する物質を表面プラズモン共鳴分析により検出または測定する、請求項12又は13に記載の方法。
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