JP4598469B2 - 検査用チップの製造方法 - Google Patents
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Description
以下、本発明を具体化した第1実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1(c)に模式的に示すように、実施形態の検査用チップ11は、構造性発色基板12と、該構造性発色基板12上に結合した核酸リガンド13とを備えている。図1(d)に模式的に示すように、この検査用チップ11は、被験混合物(検体)を含むサンプル液中に含まれるターゲット14を簡便、迅速かつ高精度に検査(検出)することができるようになっており、特に被験混合物中に極微量含まれるターゲット14を簡便、迅速かつ高精度に検査することができるようになっている。
前記構造性発色は、モルフォ蝶翅、玉虫、熱帯魚の体表面の構造色に代表されるような発色機構による発色を指す。この構造性発色は、染料や顔料のように光が照射されると電子が転移して発色を示すような化学構造に基づく色素性発色とは異なり、物体の表面が光の波長以下の微細な構造を持つことで発色する現象である。この構造性発色は、モルフォ蝶翅の鱗粉の発色基本原理である多層薄膜干渉理論に基づいており、光の干渉、回折及び散乱から選ばれる少なくとも1種が関係している。
図1及び図3に模式的に示される検査用チップ11は、表面(表層)又は全体が無機物からなる支持基板21と、該支持基板21に共有結合するための結合基22(図3ではアルキル基及びシラン基からなる)を有するポリペプチドからなる構造性発色体23とを備えている。前記無機物としては、水酸基(−OH)を有するガラスや石英などが好適に用いられ、シリコンやシリカを用いるのが特に好ましい。また、前記構造性発色体23は、前記結合基22と保護基24(図3ではε−ベンジルオキシカルボニル基)とを備えた前駆体23aから、前記保護基24を取り除くことによって生成される。
この検査用チップ11を用いて被験混合物中に含まれるターゲット14を検査する際には、まず、検査用チップ11の表面に前記サンプル液を添加して所定時間反応させる。このとき、前記サンプル液中にターゲット14が含まれている場合には、該ターゲット14が検査用チップ11表面の核酸リガンド13と特異的に結合する。次に、前記サンプル液と反応させた後の検査用チップ11の表面を洗浄することによって、ターゲット14以外の成分を検査用チップ11表面から取り除く。このとき、前記検査用チップ11の表面には、ターゲット14のみが特異的な結合を維持した状態となっている。
・ 実施形態の検査用チップ11は、構造性発色基板12と、該構造性発色基板12に結合した核酸リガンド13とから構成されている。さらに、前記核酸リガンド13は高次構造をなす核酸により構成されている。即ち、この検査用チップ11は、高次構造をなす核酸リガンド13と、3次元立体構造をなすターゲット14との間の特異的な結合に基づいてターゲット14の有無を検査することから、検査精度及び信頼性は極めて高い。さらに、この検査用チップ11は、構造性発色基板12自体が自動的に構造性発色を示すように構成されており、その構造性発色をターゲット14が部分的に遮ることによって該ターゲット14の存在を検出するようになっていることから、検査にかかる手間や時間はほとんど必要なく、著しく簡便かつ迅速な検査を行うことができる。
以下、本発明を具体化した第2実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、この第2実施形態では上記第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
(検査用チップ11としてのアプタマーチップの作製)
ε−ベンジルオキシカルボニル−L−リジン(ε-benzyloxycarbonyl-L-lysine;BCL)を3−アミノプロピルトリメトキシシラン(3-aminopropyltrimethoxysilane)の存在下でジメチルホルムアミド(DMF)溶媒中で25℃、24時間重合反応を行った。その結果、図3の左側に示される構造を有する結合基22を備えた前駆体23aを作製した。この結合基22を備えた前駆体23aは、末端にシラン基を備えたポリε−ベンジルオキシカルボニル−L−リジン(silane-terminated poly (ε-benzyloxycarbonyl-L-lysine);以下、シラン末端PBCLと記載する)である。
得られたアプタマーチップの表面に、Sphingobium yanoikuyaeの懸濁液(1.0×104cfu/ml)を約100μl滴下し、クリーンブース内で室温にて30分静置後、DEPC処理超純水でリンスした後、25℃で該アプタマーチップを乾燥させた。得られた乾燥アプタマーチップについて、分光光度計(本体;日本分光工業社製の紫外可視分光光度計V−550型、反射ユニット;日本分光工業社製の絶対反射率測定装置ARV−474型)による反射スペクトル解析により構造性発色に基づく波長変化及び反射率変化の分析を行った。結果を図4のa:検査用チップ(検査後)に示す。また、前記Sphingobium yanoikuyaeの懸濁液を滴下する前のアプタマーチップの表面を同様に反射スペクトル解析した結果を図4のb:検査用チップ(検査前)に示すとともに、上記アプタマーを結合させる前の構造性発色基板12の表面を同様に反射スペクトル解析した結果を図4のc:構造性発色基板に示した。
(検査用チップとしてのアプタマーチップの作製2)
図6に示すように、シリコンウエハーを空気中で1090℃、3時間焼成(sintering)することにより、そのウエハーの表面に酸化層41aが形成された支持基板41(構造性発色プレート)を作製した。なお、この構造性発色プレートの一側面は、それ自体で構造性発色を示していた。次に、前記支持基板41の表面に第1結合部43を結合させるために、当該構造性発色プレートを3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製のKBM903)を含むトルエン(Toluene)溶液中に浸漬させ、酸化層41aの表面に存在する水酸基(−OH)と3−アミノプロピルトリメトキシシランとを共有結合させた。その後、その構造性発色プレートを空気中で120℃、30分間固定した。
得られたアプタマーチップについて、ターゲット14としてSphingobium yanoikuyaeの懸濁液を用い、上記実施例1と同様に微生物検査を行った。結果を図9(a)、(b)及び図10に示す。なお、図9(a)はターゲット14がアプタマーチップの表面に特異的な結合をした様子を示すAFMトポグラフィーイメージであり、図9(b)は図9(a)のAFMトポグラフィーイメージを立体的に示している。また、図10のaはSphingobium yanoikuyaeの懸濁液を滴下する前のアプタマーチップ表面における反射スペクトルの解析結果(検査前)を示し、図10のbは滴下した後のアプタマーチップ表面における反射スペクトルの解析結果(検査後)を示す。
・ シランカップリング剤の代わりに、チタンカップリング剤のようなカップリング剤を用いてもよい。
・ 1枚の検査用チップ11,31の表面に、複数種類の核酸リガンド13,33を結合させてもよい。例えば、1枚の検査用チップ11,31の表面のうち、半面に第1の核酸リガンドを結合させ、残り半面に第2の核酸リガンドを結合させること。なお、前記第1及び第2の核酸リガンドは、それぞれ異なる種類のターゲット14と特異的に結合するようになっている。
(1) 支持基板と、該支持基板の表面に薄膜状に固定された構造性発色体とを備えた構造性発色基板であって、前記構造性発色体は塩基性アミノ酸を含むポリペプチドにより構成され、前記ポリペプチドが結合基を介して前記支持基板の表面と結合するとともに、前記塩基性アミノ酸が正帯電していることを特徴とする構造性発色基板。このように構成した場合、負電荷を持つ分子を構造性発色基板の表面に容易に結合させることができる。
Claims (2)
- ターゲットに対して特異的に結合するRNAアプタマーを、ステム−ループ構造を有する3次元立体構造を形成した状態で構造性発色基板の表面に固定化させた検査用チップであって、前記構造性発色基板は、支持基板と、該支持基板の表面に薄膜状に固定された構造性発色体とを備え、前記構造性発色体はポリペプチドにより構成され、前記ポリペプチドが結合基を介して前記支持基板の表面と結合し、前記構造性発色基板の表面は塩基性アミノ酸を含むポリペプチドを備えた構造性発色体が結合されていることで正に帯電し、前記RNAアプタマーは前記構造性発色基板の表面に静電的に結合している検査用チップの製造方法において、
前記支持基板の表面に保護基を備えた構造性発色体の単分子膜を形成させる膜形成工程と、形成された単分子膜から保護基を除去して該単分子膜を帯電させる帯電工程と、帯電した単分子膜に前記RNAアプタマーを結合させる結合工程とを備えていることを特徴とする検査用チップの製造方法。 - ターゲットに対して特異的に結合するRNAアプタマーを、ステム−ループ構造を有する3次元立体構造を形成した状態で構造性発色基板の表面に固定化させた検査用チップであって、前記構造性発色基板は、表面に構造性発色を示す酸化層が形成された支持基板を備えるとともに、該支持基板の表面に第1の結合用配列を備えたポリヌクレオチドの端部が結合することにより構成され、前記RNAアプタマーの末端は前記第1の結合用配列と相補的な第2の結合用配列を備え、当該RNAアプタマーは前記第2の結合用配列を介して前記第1の結合用配列を備えた前記構造性発色基板の表面に結合している検査用チップを製造する製造方法において、
前記支持基板の表面に前記第1の結合用配列を結合させる第1の結合工程と、その第1の結合用配列に前記第2の結合用配列を結合させる第2の結合工程とを備え、
前記第1の結合工程では前記第1の結合用配列が前記支持基板の最表面に位置するように配置されることを特徴とする検査用チップの製造方法。
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