JP4814061B2 - センサの固相表面への脂質の固定化方法、センサによる測定方法及び脂質膜固定化センサ - Google Patents
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
前者の方法として、分子間が相互作用した際に生じる熱量を測定する等温滴定カロリメトリー法、核磁気共鳴法(NMR)によって分子の構造変化をモニターする方法、蛍光共鳴エネルギー転移法が挙げられる。
脂質をセンサ固相表面に固定化する方法としては、アビジンビオチン相互作用や化学的な結合を利用し、リポソーム中にこれらの反応物もしくは官能基を導入したものを用意してリポソームの状態で固定化する方法(非特許文献1)、センサ固相表面に脂質の単層や二重層として固定化する方法(非特許文献2)が提案されている。
しかし、これらの方法においても脂質に様々な官能基を導入したり、リポソームを作成する必要がある。また、表面に脂質の単層や2重層を構成する方法では、その脂質の安定性だけではなく、非特許文献3に提案されているように、センサ表面のコントロールが重要であり、均一な状態を作るには厳密な条件下での調整が求められる。更に安定な物質を固定化する際にはこれらの方法でも十分可能ではあるが、酸化されやすい脂質やポリマーではリポソームを作成する段階で物性が変わってしまう可能性もあり、センサの固相表面に脂質を固定化するより簡便な方法が望まれている。
即ち、本発明のセンサの固相表面への脂質の固定化方法は、請求項1に記載の通り、固相表面を検出部とする生体物質間の相互作用を検出するためのセンサの前記固相表面に認識物質である脂質を固定化する方法であって、前記固相表面にその表面が疎水性となるようにアルキルチオールの単分子膜より構成される接着層を設け、脂質を有機溶媒に溶解させた溶液を前記接着層表面に接触させるとともに乾燥させて、前記脂質の相転移温度以上の温度の水溶液内に浸漬し前記固相表面に前記脂質の多重膜を形成することを特徴とする。
また、本発明の固相表面を検出部とする生体物質間の相互作用を検出するためのセンサの前記固相表面に認識物質である脂質を固定化したセンサの使用方法は、請求項2に記載の通り、請求項1に記載の方法によりセンサの固相表面への脂質を固定化した後に、標的物質との測定を行うことを特徴とする。
尚、本明細書における認識物質は生体物質とする。そして、この認識物質に結合し得る物質を標的物質とする。
表面プラズモン共鳴センサや水晶振動子のセンサの場合は、固相表面は金属により構成される。この場合は、金属表面をオゾンプラズマやピランハ溶液(30% 過酸化水素水と濃硫酸の混合溶液)等により洗浄した後に、1-Octanethiolやn-Octadecanethiol等を1mM以上に調製した有機溶媒溶液に暴露することでアルキルチオールの単分子膜が形成される。これは、自己組織化膜と呼ばれ非常に安定している。1-Octanethiolやn-Octadecanethiolの自己組織化膜ではメチル基が表面に配置されるため、接着層の表面は疎水性になっている。
この他に、様々な表面に応用できる方法として、ポリイミドやポリ尿素などのポリマーを被覆することにより表面を疎水性にすることも可能である。
脂質としては、例えば、Dimyristoyl phosphatidylcholineやDimyristoyl phosphatidylglycerol等が挙げられる。これを有機溶媒に溶解され接着層上に滴下、塗布等する。その際、脂質の厚みを均一とするために、スピンコーター等の回転子に少なくとも固相表面を保持させて回転させることが好ましい。尚、有機溶媒としては、クロロホルムやエタノール等を使用することができる。
次に、有機溶媒を取り除くために乾燥をする。乾燥は、有機溶媒を除去できる方法であれば特に制限はないが、例えば、真空乾燥や凍結乾燥を行うことができる。また、溶媒をより完全に取り除くためには凍結乾燥することが好ましい。
更に、酸化によって変性し易い脂質の場合においては、窒素のような不活性ガス雰囲気下において、上記脂質を設けることが望ましい。
図1は、センサの固相表面に脂質を設けるための装置(a)と固定化する工程の模式図(b)を示す。センサ107は回転子106に保持されている。この機構が内蔵されているチャンバー101内は固定化する物質の変性を防ぐための窒素などの不活性ガスを導入する機構102とロータリーポンプ103によって排気される構造になっている。チャンバーの開閉は蓋104によって行い、有機溶媒に溶解した脂質溶液を分注ピペット108にてセンサ107へキャストする。
まず、センサ表面を疎水性にするため、ピランハ溶液で10分間処理した後、オゾンプラズマで20秒間洗浄を行う。このセンサ表面を10 mMのn-Octadecanethiolのトルエン溶液に室温で1時間浸し、n-Octadecanethiolの自己組織化膜110を作成することで表面が疎水性の接着層が形成される。このセンサ107を回転子106に保持させ、蓋104は開いた状態でチャンバー101内に窒素を導入しておく。n-Octadecanethiolの自己組織化膜110が表面に設けてあるセンサ107を保持している回転子106を回転させておき、150 mg/mLのDMPCのクロロホルム溶液109を分注ピペット108にて10 μLキャストする。4000 rpmで10秒間スピンコートし、チャンバーの蓋104を閉め、ロータリーポンプ103によって排気を開始する。10 Pa以下の真空度で1時間以上排気することでクロロホルムは蒸発し、DMPCの膜111が形成され固定化することができる。
27 MHzのATカット水晶振動子とその両面に電極を設けることにより構成し、表面をn-Octadecanethiolの接着層を形成し疎水性とした後にDMPCを固定化して実施例1のセンサとした。尚、ATカット水晶振動子は、表面への質量付加によって発振周波数が減少するもので、その感度は0.64 ng/cm2である。センサは特開2004−150879号公報に記載されるように液体が注入される容量600 μLの試料室底面に水晶振動子を配置した構成とした。
実施例1と同様に疎水性表面とした後にDimyristoyl phosphatidylglycerol(以下DMPGと省略)を固定化して実施例2のセンサとした。
図2は5 μMのSS-14を繰り返した場合の実施例1のDMPC膜固定化センサによる測定結果を示すグラフ(a)とその解析結果の模式図(b)である。
また、各SS-14濃度対してSS-14濃度を周波数変化量ΔFで割った値をプロット(同図(b))し、◇203で示すプロットの回帰曲線204から、数4における[B]0をSS-14濃度とし、結合(解離)定数Ka(Kd)とDMPCに対する最大結合量ΔFmaxを求めることができる。
尚、本実施例では数4を用いた回帰直線から結合(解離)定数Ka(Kd)を求めたが、周波数変化量を濃度に対しプロットし、数3に従う飽和曲線を求めることで同様の結果を得ることもできる。
表面プラズモン共鳴センサの金属表面に実施例1と同様にn-Octadecanethiolの自己組織化膜の接着層を形成した後、DMPCを固定化し、60℃で1時間水和したものを実施例3のセンサとした。
これを用いて、カテキン類の一種である(-)-epicatechin(以下ECと省略)との相互作用を測定し、動力学解析を行った。表面プラズモン共鳴センサは表面の屈折率を反射光が最小となる角度で検出し、0.1 ng/cm2の変化を1 RU(リゾナンスユニット)という単位で示し、流路系での測定を行った。
102 不活性ガス導入機構
103 ロータリーポンプ
104 蓋
107 センサ
108 分注ピペット
111 脂質
Claims (2)
- 固相表面を検出部とする生体物質間の相互作用を検出するためのセンサの前記固相表面に認識物質である脂質を固定化する方法であって、前記固相表面にその表面が疎水性となるようにアルキルチオールの単分子膜より構成される接着層を設け、脂質を有機溶媒に溶解させた溶液を前記接着層表面に接触させるとともに乾燥させて、前記脂質の相転移温度以上の温度の水溶液内に浸漬し前記固相表面に前記脂質の多重膜を形成することを特徴とするセンサの固相表面への脂質の固定化方法。
- 請求項1に記載の方法によりセンサの固相表面への脂質を固定化した後に、標的物質との測定を行うことを特徴とする脂質膜固定化センサによる測定方法。
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