JP4908385B2 - Biosensor chip, manufacturing method thereof, and sensor for surface plasmon resonance analysis - Google Patents

Biosensor chip, manufacturing method thereof, and sensor for surface plasmon resonance analysis Download PDF

Info

Publication number
JP4908385B2
JP4908385B2 JP2007309661A JP2007309661A JP4908385B2 JP 4908385 B2 JP4908385 B2 JP 4908385B2 JP 2007309661 A JP2007309661 A JP 2007309661A JP 2007309661 A JP2007309661 A JP 2007309661A JP 4908385 B2 JP4908385 B2 JP 4908385B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
hydrogel
biosensor
biosensor chip
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007309661A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009133703A (en
Inventor
洋介 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2007309661A priority Critical patent/JP4908385B2/en
Publication of JP2009133703A publication Critical patent/JP2009133703A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4908385B2 publication Critical patent/JP4908385B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、生理活性物質を固定するのに有用なバイオセンサー用チップおよびその製造方法、並びにバイオセンサー用チップを利用した表面プラズモン共鳴分析用センサーに関するものである。   The present invention relates to a biosensor chip useful for immobilizing a physiologically active substance, a method for producing the same, and a sensor for surface plasmon resonance analysis using the biosensor chip.

現在、臨床検査等で免疫反応など分子間相互作用を利用した測定が数多く行われているが、中でも煩雑な操作や標識物質を必要とせず、測定物質の結合量変化を高感度に検出することのできるいくつかの技術が使用されている。例えば、表面プラズモン共鳴(SPR)測定技術、水晶発振子マイクロバランス(QCM)測定技術、金のコロイド粒子から超微粒子までの機能化表面を使用した測定技術などがあげられる。   At present, many measurements using intermolecular interactions such as immune reactions are performed in clinical tests, etc., but it is possible to detect changes in the binding amount of the measurement substance with high sensitivity without requiring complicated operations and labeling substances. There are several techniques that can be used. Examples include surface plasmon resonance (SPR) measurement technology, quartz crystal microbalance (QCM) measurement technology, and measurement technology using functionalized surfaces from gold colloidal particles to ultrafine particles.

表面プラズモン共鳴を利用した測定に使用される測定チップは、透明基板(例えば、ガラス)上に、蒸着された金属膜、タンパク質等の生理活性物質を固定化できる官能基を有する薄膜を順に有し、官能基を介して金属表面に生理活性物質が固定化されている。そして、生理活性物質と検体物質間の特異的な結合反応を測定することによって、生体分子間の相互作用を分析することが可能である。   A measurement chip used for measurement using surface plasmon resonance sequentially has a thin film having a functional group capable of immobilizing a biologically active substance such as a deposited metal film or protein on a transparent substrate (for example, glass). A physiologically active substance is immobilized on the metal surface via a functional group. The interaction between biomolecules can be analyzed by measuring a specific binding reaction between the physiologically active substance and the analyte substance.

上記生理活性物質は、生体を構成する基本材料である生体高分子(核酸、タンパク、多糖等)や、これらの構成要素であるヌクレオチドやヌクレオシド、アミノ酸、糖、さらに脂質やビタミン、ホルモンなどの、生体の調節や生体の機能を変化させる物質であり、これらは医薬成分や機能性食品の開発等において重要である。   The above-mentioned physiologically active substances include biopolymers (nucleic acids, proteins, polysaccharides, etc.) that are basic materials constituting the living body, and nucleotides, nucleosides, amino acids, sugars, and lipids, vitamins, hormones, etc., which are constituents thereof It is a substance that changes the regulation of the living body and the function of the living body, and these are important in the development of pharmaceutical ingredients and functional foods.

例えば、チオール基(SH基)を有する低分子化合物としてはシステイン、ホモシステイン、グルタチオン、補酵素A、ジヒドロリポ酸などがあり、補酵素A、ジヒドロリポ酸などの補酵素はアシル基とチオエステルを形成してアシル基のキャリアーとして働く。また、グルタチオン、システインは細胞内の酸化還元電位の調整に関与している。また、タンパク、ペプ チド中のSH基はシステイン残基中のものであり、酵素、ホルモンなどの活性に重要な役割を果たしている。   For example, low molecular weight compounds having a thiol group (SH group) include cysteine, homocysteine, glutathione, coenzyme A, and dihydrolipoic acid. Coenzymes such as coenzyme A and dihydrolipoic acid form thioesters with acyl groups. Work as a carrier of acyl group. Glutathione and cysteine are involved in the regulation of intracellular redox potential. In addition, SH groups in proteins and peptides are in cysteine residues and play an important role in the activity of enzymes, hormones and the like.

このようなSH基を有する化合物はマレイミドと結合することが知られている。この結合を利用したバイオセンサー用チップとして、センサーチップ表面のカルボキシル基にマレイミドを導入したチップが知られている(非特許文献1)。このチップによれば、上記のSH基を有する生体成分を検出することが可能である。
Biacore社製SPRバイオセンサーユーザー向け「Biacore実験の手引き」14-15頁 2006.09.05
It is known that such a compound having an SH group binds to maleimide. As a biosensor chip using this bond, a chip in which maleimide is introduced into a carboxyl group on the surface of the sensor chip is known (Non-Patent Document 1). According to this chip, it is possible to detect a biological component having the SH group.
Biacore SPR Biosensor User's Guide to Biacore Experiments, page 14-15 2006.09.05

しかし、上記非特許文献1のチップでSH基を有する生体成分の吸着量を調べてみると、実際に含有されているSH基を有する生体成分の半分以下しか検出できないことがわかった。バイオセンサーチップにおいては非特異吸着が多いと正確な検出を行うことができないことから、非特異吸着をいかに抑制するかが重要であるが、それ以上に特異的吸着をいかに正確に検出することができるかが根本的な課題であり、吸着量は極めて需要なファクターである。   However, when the adsorption amount of the biological component having the SH group was examined with the chip of Non-Patent Document 1, it was found that only half or less of the biological component having the SH group actually contained could be detected. In biosensor chips, if non-specific adsorption is large, accurate detection cannot be performed, so it is important how to suppress non-specific adsorption, but more precisely how specific adsorption can be detected. Whether it can be done is a fundamental issue, and the amount of adsorption is a very demanding factor.

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、SH基を有する生体成分の特異的吸着を正確に検出することが可能であって、非特異吸着を抑制することが可能なバイオセンサー用チップおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and is a biosensor that can accurately detect specific adsorption of a biological component having an SH group and can suppress nonspecific adsorption. An object of the present invention is to provide a chip for use and a manufacturing method thereof.

本発明のバイオセンサー用チップは、基板と、該基板表面上に配置されたヒドロゲルと、該ヒドロゲルと結合したポリアミノ基と、該ポリアミノ基と結合したα,β−不飽和カルボニル基とを備えてなることを特徴とするものである。   The biosensor chip of the present invention comprises a substrate, a hydrogel disposed on the substrate surface, a polyamino group bonded to the hydrogel, and an α, β-unsaturated carbonyl group bonded to the polyamino group. It is characterized by.

前記ポリアミノ基はジアミノアルキレン基またはジ(アミノアルキル)エーテル基であることが好ましい。
前記α,β−不飽和カルボニル基はマレイミド基であることが好ましい。
The polyamino group is preferably a diaminoalkylene group or a di (aminoalkyl) ether group.
The α, β-unsaturated carbonyl group is preferably a maleimide group.

前記ヒドロゲルはカルボキシル基を有するポリマーであることが好ましく、より好ましくはカルボキシメチル変性のデキストランであることが望ましい。   The hydrogel is preferably a polymer having a carboxyl group, more preferably carboxymethyl-modified dextran.

前記ヒドロゲルは金属膜を介して前記基板上に配置されていることが好ましい。この場合、前記金属膜は、金、銀、銅、白金、またはアルミニウムから選択される少なくとも1つの金属からなることが望ましい。   The hydrogel is preferably disposed on the substrate via a metal film. In this case, the metal film is preferably made of at least one metal selected from gold, silver, copper, platinum, or aluminum.

本発明のバイオセンサー用チップの製造方法は、基板表面上に配置されたヒドロゲルを活性化し、該活性化したヒドロゲルにポリアミノ基を有する化合物を結合させ、その後、α,β−不飽和カルボニル基を有する化合物を結合させることを特徴とするものである。   In the method for producing a biosensor chip of the present invention, a hydrogel disposed on a substrate surface is activated, a compound having a polyamino group is bonded to the activated hydrogel, and then an α, β-unsaturated carbonyl group is bonded. It is characterized in that a compound having the same is bonded.

前記バイオセンサー用チップは表面プラズモン共鳴分析用センサー用チップとして好適に用いられる。   The biosensor chip is preferably used as a sensor chip for surface plasmon resonance analysis.

本発明のバイオセンサー用チップは、基板と、この基板表面上に配置されたヒドロゲルと、ヒドロゲルと結合したポリアミノ基と、ポリアミノ基と結合したα,β−不飽和カルボニル基とを備えてなり、α,β−不飽和カルボニル基をヒドロゲルと結合したポリアミノ基によって固定しているので、非特異吸着を抑制しながら、同時にSH基を有する生体成分の特異的吸着量を格段に多くすることができ、従って検体のSH基を有する生体成分を正確に検出することが可能である。   The biosensor chip of the present invention comprises a substrate, a hydrogel disposed on the surface of the substrate, a polyamino group bonded to the hydrogel, and an α, β-unsaturated carbonyl group bonded to the polyamino group. Since the α, β-unsaturated carbonyl group is fixed by the polyamino group bonded to the hydrogel, the specific adsorption amount of the biological component having the SH group can be greatly increased while suppressing non-specific adsorption. Therefore, it is possible to accurately detect the biological component having the SH group of the specimen.

ヒドロゲルと結合したポリアミノ基によってα,β−不飽和カルボニル基を固定することにより、SH基を有する生体成分の特異的吸着量を増やすことができるメカニズムの詳細は不明であるが、ヒドロゲルとα,β−不飽和カルボニル基を直接結合させると、そこに電荷の反発が発生して、α,β−不飽和カルボニル基の結合量が想定しているよりも少なくなってしまうが、本発明では、ポリアミノ基を連結基として使用することにより、電荷反発が軽減されてα,β−不飽和カルボニル基の結合量が多くなることが関係しているものと推測される。   Details of the mechanism that can increase the specific adsorption amount of biological components having SH groups by immobilizing the α, β-unsaturated carbonyl group with the polyamino group bonded to the hydrogel is unknown, but the hydrogel and α, When a β-unsaturated carbonyl group is directly bonded, charge repulsion occurs there, and the amount of α, β-unsaturated carbonyl group binding is less than expected, but in the present invention, By using a polyamino group as a linking group, it is presumed that charge repulsion is reduced and the amount of α, β-unsaturated carbonyl groups bound is increased.

以下、図面を参照して本発明のバイオセンサー用チップについて説明する。図1は、本発明のバイオセンサー用チップの構成を模式化して示した概略模式図である。   Hereinafter, the biosensor chip of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the biosensor chip of the present invention.

本発明のバイオセンサー用チップは、図1に示すように、基板と、この基板表面上に配置されたヒドロゲルと、このヒドロゲルと結合したポリアミノ基と、このポリアミノ基と結合したα,β−不飽和カルボニル基とを備えてなる。   As shown in FIG. 1, the biosensor chip of the present invention comprises a substrate, a hydrogel disposed on the surface of the substrate, a polyamino group bonded to the hydrogel, and an α, β-unbound bonded to the polyamino group. And a saturated carbonyl group.

ポリアミノ基は1つの基内に2〜4個のアミノ基を有するものであって、好ましくは2〜3個のアミノ基を有するものであることが望ましく、ジアミノアルキレン基やジ(アミノアルキル)エーテル基が好ましい。このとき、2つのアミノ基を連結しているアルキレン基、アルキル基は炭素数が2〜10が好ましく、2〜4がより好ましい。具体的には、エチレンジアミン基、テトラエチレンジアミン基、オクタメチレンジアミン基、デカメチレンジアミン基、トリエチレンジアミン基、ジエチレントリアミン基、トリエチレンテトラアミン基、ジヘキサメチレントリアミン基、1,4−ジアミノシクロヘキサン基、2−アミノエチルエーテル、3−アミノプロピルエーテル等の脂肪族ジアミン基、パラフェニレンジアミン基、メタフェニレンジアミン基、パラキシリレンジアミン基、メタキシリレンジアミン基、4,4’−ジアモノビフェニル基、4,4’−ジアミノジフェニルメタン基、4,4’−ジアミノジフェニルケトン基、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン酸基等の芳香族ジアミン基を好ましく用いることができる。   The polyamino group has 2 to 4 amino groups in one group, preferably 2 to 3 amino groups, and is preferably a diaminoalkylene group or a di (aminoalkyl) ether. Groups are preferred. In this case, the alkylene group or alkyl group connecting two amino groups preferably has 2 to 10 carbon atoms, and more preferably 2 to 4 carbon atoms. Specifically, ethylenediamine group, tetraethylenediamine group, octamethylenediamine group, decamethylenediamine group, triethylenediamine group, diethylenetriamine group, triethylenetetraamine group, dihexamethylenetriamine group, 1,4-diaminocyclohexane group, 2 -Aliphatic diamine groups such as aminoethyl ether and 3-aminopropyl ether, paraphenylenediamine group, metaphenylenediamine group, paraxylylenediamine group, metaxylylenediamine group, 4,4'-diamonobiphenyl group, 4 Aromatic diamine groups such as 4,4′-diaminodiphenylmethane group, 4,4′-diaminodiphenyl ketone group, 4,4′-diaminodiphenylsulfonic acid group can be preferably used.

α,β−不飽和カルボニル基としては、3−ブテン−2−オン基、2−シクロヘキセン−1−オン基、2−シクロペンテン−1−オン基などのα,β−不飽和ケトン基、アクリル酸メチル基、メタクリル酸エチル基などの(メタ)アクリル酸エステル基、アクリル酸アミド基、メタクリル酸ジイソプロピルアミド基などの(メタ)アクリル酸アミド基、マレイミド、3,4−デヒドロ−1−メチルピリミジン−2,6−ジオン、3,4−デヒドロ−1−フェニルピリミジン−2,6−ジオンなどのα,β−不飽和イミド基があげられる。特に、SH基との反応性の観点からはマレイミドなどのα,β−不飽和イミド基がより好ましい。  Examples of the α, β-unsaturated carbonyl group include α, β-unsaturated ketone groups such as 3-buten-2-one group, 2-cyclohexen-1-one group, and 2-cyclopenten-1-one group, acrylic acid (Meth) acrylic acid ester groups such as methyl group and ethyl methacrylate group, (meth) acrylic acid amide groups such as acrylic acid amide group and methacrylic acid diisopropylamide group, maleimide, 3,4-dehydro-1-methylpyrimidine- And α, β-unsaturated imide groups such as 2,6-dione and 3,4-dehydro-1-phenylpyrimidine-2,6-dione. In particular, from the viewpoint of reactivity with the SH group, an α, β-unsaturated imide group such as maleimide is more preferable.

図1に示すバイオセンサー用チップは基板上に配置されたヒドロゲルに、ポリアミノ基およびα,β−不飽和カルボニル基がそれぞれ結合したものであるが、ヒドロゲルは金属膜を介して基板上に配置されていることが好ましく、ヒドロゲルは金属膜上に形成された自己組織化膜に結合していてもよい。以下、本発明のバイオセンサー用チップを構成するその他の構成素材について詳細に説明する。   The biosensor chip shown in FIG. 1 is formed by bonding a polyamino group and an α, β-unsaturated carbonyl group to a hydrogel disposed on a substrate, but the hydrogel is disposed on the substrate via a metal film. Preferably, the hydrogel may be bound to a self-assembled film formed on the metal film. Hereinafter, other constituent materials constituting the biosensor chip of the present invention will be described in detail.

(基板と金属膜)
本発明のバイオセンサー用チップにおける基板は、表面プラズモン共鳴バイオセンサー用を考えた場合、一般的にはBK7等の光学ガラス、あるいは合成樹脂、具体的にはポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマーなどのレーザー光に対して透明な材料からなるものが使用できる。このような基板は、好ましくは、偏光に対して異方性を示さずかつ加工性の優れた材料が望ましい。
(Substrate and metal film)
When considering the surface plasmon resonance biosensor substrate, the substrate in the biosensor chip of the present invention is generally optical glass such as BK7 or synthetic resin, specifically polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polycarbonate, cyclohexane. A material made of a material transparent to laser light such as an olefin polymer can be used. Such a substrate is preferably made of a material that does not exhibit anisotropy with respect to polarized light and has excellent processability.

基板上には金属膜が配置されることが好ましい。ここで、基板上に配置されるとは、金属膜が基板上に直接接触するように配置されている場合のほか、金属膜が基板に直接接触することなく、他の層を介して配置されている場合をも含む意味である。金属膜を構成する金属としては、表面プラズモン共鳴が生じ得るようなものであれば特に限定されないが、好ましくは金、銀、銅、白金、パラジウムおよびアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも1つの金属であることが好ましく、特に金が好ましい。これらの金属は単独又は組み合わせて使用することができる。また、上記基板への付着性を考慮して、基板と金属からなる層との間にはクロム等からなる介在層を設けてもよい。   A metal film is preferably disposed on the substrate. Here, the term “arranged on the substrate” means that the metal film is arranged so as to be in direct contact with the substrate, and the metal film is arranged through another layer without directly contacting the substrate. It also means including the case. The metal constituting the metal film is not particularly limited as long as surface plasmon resonance can occur. Preferably, the metal film is at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum, palladium, and aluminum. It is preferred that gold be preferred. These metals can be used alone or in combination. In consideration of adhesion to the substrate, an intervening layer made of chromium or the like may be provided between the substrate and the layer made of metal.

金属膜の膜厚は任意であるが、0.1nm以上500nm以下であることが好ましく、特に1nm以上200nm以下であることが好ましい。500nmを超えると、媒質の表面プラズモン現象を十分検出することができない。また、クロム等からなる介在層を設ける場合、その介在層の厚さは、0.1nm以上10nm以下であることが好ましい。   The thickness of the metal film is arbitrary, but is preferably 0.1 nm or more and 500 nm or less, and particularly preferably 1 nm or more and 200 nm or less. If it exceeds 500 nm, the surface plasmon phenomenon of the medium cannot be sufficiently detected. In the case where an intervening layer made of chromium or the like is provided, the thickness of the intervening layer is preferably 0.1 nm or more and 10 nm or less.

金属膜の形成は常法によって行えばよく、例えば、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法、電気めっき法、無電解めっき法等によって行うことができる。   The metal film may be formed by a conventional method, for example, sputtering, vapor deposition, ion plating, electroplating, electroless plating, or the like.

(自己組織化膜形成分子)
自己組織化膜とは、外からの細かい制御を加えていない状態で、膜材料そのものがもつ機構によって形成される一定の秩序をもつ組織をもった単分子膜やLB膜などの超薄膜のことを言う。この自己組織化により、非平衡な状況で長距離にわたって秩序がある構造やパターンが形成される。
(Self-assembled film-forming molecule)
A self-assembled film is an ultra-thin film such as a monomolecular film or LB film with a certain ordered structure formed by the mechanism of the film material itself without fine control from the outside. Say. This self-organization forms ordered structures and patterns over long distances in a non-equilibrium situation.

自己組織化膜は、一般式X-R-Yで表される化合物により形成されていることが好ましい。ここで、Xは金属膜と結合可能な基、具体的には−SH、−SS、−SeH、−SeSe、−COSH 基などの金属膜と結合可能な基を表す。ここで、Rは2価の有機連結基であり、場合によりヘテロ原子により中断されていてもよく、好ましくは適当に密な詰め込みのため直鎖(枝分かれしていない)であり、場合により二重及び/又は三重結合を含む炭化水素鎖である。炭素鎖は場合により過フッ素化されることができ、Rのアルキル鎖長は炭素数6〜18であり、好ましくは6〜11である。Yはヒドロゲルと結合可能な基、具体的には、水酸基、ヒドロキシカルボニル基、アルコキシ基、アルキル基からなる群より選ばれる官能基を表す。   The self-assembled film is preferably formed of a compound represented by the general formula X—R—Y. Here, X represents a group capable of binding to the metal film, specifically, a group capable of binding to the metal film such as —SH, —SS, —SeH, —SeSe, and —COSH groups. Here, R is a divalent organic linking group, which may optionally be interrupted by a heteroatom, and is preferably straight-chain (unbranched) for suitably dense packing, and optionally double And / or a hydrocarbon chain containing a triple bond. The carbon chain can optionally be perfluorinated and the alkyl chain length of R is 6-18 carbons, preferably 6-11. Y represents a group capable of binding to the hydrogel, specifically, a functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a hydroxycarbonyl group, an alkoxy group, and an alkyl group.

より詳細には、自己組織化膜の形成分子としては、金表面においてはアルカンチオール類、ガラス表面においてはアルキルシラン類、シリコン表面においてはアルコール類等が好ましく挙げられる。アルカンチオール類の具体例としては、7−カルボキシ−1−ヘプタンチオール、10-カルボキシ-1-デカンチオール、4,4'-ジチオジブチル酸、11-ヒドロキシ-1-ウンデカンチオール、11-アミノ-1-ウンデカンチオールなどを使用することができる。アルキルシラン類の具体例としてはアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノエチルアミノトリエトキシシラン、ヒドロキシプロピルトリエトキシシランなどを使用することができる。   More specifically, preferred examples of the molecules forming the self-assembled film include alkanethiols on the gold surface, alkylsilanes on the glass surface, and alcohols on the silicon surface. Specific examples of alkanethiols include 7-carboxy-1-heptanethiol, 10-carboxy-1-decanethiol, 4,4′-dithiodibutyric acid, 11-hydroxy-1-undecanthiol, 11-amino-1 -Undecanethiol etc. can be used. As specific examples of the alkylsilanes, aminopropyltrimethoxysilane, aminoethylaminotriethoxysilane, hydroxypropyltriethoxysilane, and the like can be used.

(ヒドロゲル)
ヒドロゲルとしては、デキストラン誘導体、デンプン誘導体、セルロース誘導体、ゼラチン等の天然高分子、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド誘導体、ポリメチルビニルエーテル等の合成高分子等を好ましく挙げることができ、カルボキシル基を含有するポリマーであることが好ましい。
(Hydrogel)
Preferred hydrogels include natural polymers such as dextran derivatives, starch derivatives, cellulose derivatives and gelatin, and synthetic polymers such as polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylamide derivatives and polymethyl vinyl ether. A polymer containing a group is preferred.

具体的には、カルボキシル基含有合成高分子およびカルボキシル基含有天然高分子を用いることができる。カルボキシル基含有合成高分子としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、およびこれらの共重合体、例えば特開昭59-44615号、特公昭54-34327号、特公昭58-12577号、特公昭54-25957号、特開昭59-53836号、特開昭59-71048号明細書に記載されているようなメタクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合、水酸基を有するポリマーに酸無水物を付加させたものなどが挙げられる。カルボキシル基含有天然高分子としては、天然植物からの抽出物、微生物発酵の生産物、酵素による合成物、または化学合成物の何れであってもよく、具体的には、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、ヘパリン、デルマタン酸硫酸、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、セロウロン酸、カルボキシメチルキチン、カルボキシメチルデキストラン、カルボキシメチルデンプン等の多糖類、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸等のポリアミノ酸が挙げられる。カルボキシル基含有天然多糖類は、市販の化合物を用いることが可能であり、具体的には、カルボキシメチル変性デキストランであるCMD、CMD-L、CMD-D40(名糖産業社製)、カルボキシメチルセルロースナトリウム(和光純薬社製)、アルギン酸ナトリウム(和光純薬社製)、等を挙げることができる。より好ましくはヒドロゲルはカルボキシメチル変性デキストランであることが望ましい。   Specifically, a carboxyl group-containing synthetic polymer and a carboxyl group-containing natural polymer can be used. Examples of the carboxyl group-containing synthetic polymer include polyacrylic acid, polymethacrylic acid, and copolymers thereof, such as JP-A-59-44615, JP-B-54-34327, JP-B-58-12577, JP-B-54. No.-25957, JP-A-59-53836, JP-A-59-71048, methacrylic acid copolymer, acrylic acid copolymer, itaconic acid copolymer, crotonic acid copolymer Examples thereof include a polymer, a maleic acid copolymer, a partially esterified maleic acid copolymer, and a polymer having a hydroxyl group to which an acid anhydride is added. The carboxyl group-containing natural polymer may be any of an extract from a natural plant, a product of microbial fermentation, a synthetic product by enzyme, or a chemical synthetic product. Specifically, hyaluronic acid, chondroitin sulfate, Examples thereof include polysaccharides such as heparin, sulfuric acid dermatanate, carboxymethylcellulose, carboxyethylcellulose, ceurouronic acid, carboxymethylchitin, carboxymethyldextran and carboxymethyl starch, and polyamino acids such as polyglutamic acid and polyaspartic acid. As the carboxyl group-containing natural polysaccharide, a commercially available compound can be used. Specifically, carboxymethyl-modified dextran, CMD, CMD-L, CMD-D40 (manufactured by Meisho Sangyo Co., Ltd.), carboxymethylcellulose sodium (Manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), sodium alginate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and the like. More preferably, the hydrogel is carboxymethyl modified dextran.

本発明に用いるヒドロゲルの分子量は特に制限されないが、平均分子量が1000〜5000000であることが好ましく、平均分子量が10000〜2000000であることがより好ましく、平均分子量が100000〜1000000であることがさらに好ましい。この範囲より平均分子量が小さい場合には生理活性物質の固定量が小さくなってしまい、この範囲より平均分子量が大きい場合には高い溶液粘度のため取り扱いが困難となる。   The molecular weight of the hydrogel used in the present invention is not particularly limited, but the average molecular weight is preferably 1000 to 5000000, the average molecular weight is more preferably 10,000 to 2000000, and the average molecular weight is further preferably 100,000 to 100,000. . When the average molecular weight is smaller than this range, the fixed amount of the physiologically active substance becomes small, and when the average molecular weight is larger than this range, the handling becomes difficult due to the high solution viscosity.

上記したようなヒドロゲルは、上述の自己組織化膜又は疎水性ポリマーを介して基板に結合させてもよいし、あるいはモノマーを含む溶液から直接基板上に形成させることもできる。さらに、上記したヒドロゲルは架橋することもできる。   The hydrogel as described above may be bonded to the substrate via the above-described self-assembled film or hydrophobic polymer, or may be formed directly on the substrate from a solution containing a monomer. Furthermore, the hydrogel described above can also be crosslinked.

続いて本発明のバイオセンサー用チップの製造方法を説明する。本発明のバイオセンサー用チップは、上記の方法で準備した基板表面上に配置されたヒドロゲルを活性化し、活性化したヒドロゲルにポリアミノ基を有する化合物を結合させ、その後、α,β−不飽和カルボニル基を有する化合物を結合させることにより製造することができる。以下、順に説明する。   Next, a method for producing the biosensor chip of the present invention will be described. The biosensor chip of the present invention activates a hydrogel disposed on the substrate surface prepared by the above method, and binds a compound having a polyamino group to the activated hydrogel, and then α, β-unsaturated carbonyl. It can be produced by bonding a compound having a group. Hereinafter, it demonstrates in order.

(ヒドロゲルの活性化)
ヒドロゲルとしてカルボキシル基を含有するポリマーを使用する場合、カルボキシル基を活性化することによって、自己組織化膜(あるいは金属膜)で被覆された基板に結合することができる。カルボキシル基を含有するポリマーを活性化する方法としては、公知の手法、例えば、水溶性カルボジイミドである1-(3-Dimethylaminopropyl)-3 ethylcarbodiimide(EDC)とN-Hydroxysuccinimide(NHS)により活性化する方法を好ましく用いることができる。
(Activation of hydrogel)
When a polymer containing a carboxyl group is used as the hydrogel, it can be bonded to a substrate coated with a self-assembled film (or metal film) by activating the carboxyl group. As a method of activating a polymer containing a carboxyl group, a known method, for example, a method of activating with water-soluble carbodiimide 1- (3-Dimethylaminopropyl) -3 ethylcarbodiimide (EDC) and N-Hydroxysuccinimide (NHS) Can be preferably used.

上記NHSに換えて、下記一般式I(式中、R1及びR2は、互いに独立して置換基を有しても良いカルボニル基、炭素原子、窒素原子を表し、R1及びR2は結合により5〜6員環を形成しても良い)に示される含窒素化合物、

Figure 0004908385
Instead of the NHS, the following general formula I (wherein R 1 and R 2 independently represent a carbonyl group, a carbon atom, or a nitrogen atom which may have a substituent, and R 1 and R 2 are A nitrogen-containing compound represented by the above formula:
Figure 0004908385

下記式で表される含窒素化合物、

Figure 0004908385
A nitrogen-containing compound represented by the following formula,
Figure 0004908385

下記一般式II(式中、Y及びZは、互いに独立してCH、または窒素原子を表す)で表される含窒素化合物、

Figure 0004908385
A nitrogen-containing compound represented by the following general formula II (wherein Y and Z independently represent CH or a nitrogen atom),
Figure 0004908385

具体的には下記の化合物

Figure 0004908385
Specifically, the following compounds
Figure 0004908385

さらに、下記の含窒素化合物

Figure 0004908385
を用いることができる。 In addition, the following nitrogen-containing compounds
Figure 0004908385
Can be used.

また、上記NHSに換えて下記一般式IIIで表されるウロニウム塩、下記一般式IVで表されるホスホニウム塩、又は下記一般式Vで表されるトリアジン誘導体を用いることもできる。

Figure 0004908385
Instead of NHS, a uronium salt represented by the following general formula III, a phosphonium salt represented by the following general formula IV, or a triazine derivative represented by the following general formula V can also be used.
Figure 0004908385

(一般式IIIにおいて、R1とR2はそれぞれ独立に炭素数1から6のアルキル基を示すか、又は互いに一緒になって炭素数2から6のアルキレン基を形成してN原子と共に環を形成し、R3は炭素数6から20の芳香環基又は少なくとも1以上のヘテロ原子を含むヘテロ環基を示し、X-はアニオンを示す。一般式IVにおいて、R4とR5はそれぞれ独立に炭素数1から6のアルキル基を示すか、又は互いに一緒になって炭素数2から6のアルキレン基を形成してN原子と共に環を形成し、R6は炭素数6から20の芳香環基又は少なくとも1以上のヘテロ原子を含むヘテロ環基を示し、X-はアニオンを示す。一般式Vにおいて、R7はオニウム基を示し、R8及びR9はそれぞれ独立に電子供与基を示す。) (In the general formula III, R 1 and R 2 each independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or together with each other, an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms is formed to form a ring together with an N atom. And R 3 represents an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms or a heterocyclic group containing at least one hetero atom, and X − represents an anion, wherein R 4 and R 5 are each independently Represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or together with each other, an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms is formed to form a ring together with an N atom, and R 6 is an aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms X— represents an anion, R 7 represents an onium group, and R 8 and R 9 each independently represent an electron-donating group. .)

さらに、上記EDCに換えて水溶性カルボジイミド誘導体を併用することができ、好ましくは下記の化合物、(1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide, hydrochloride)を用いることができる。

Figure 0004908385
Further, a water-soluble carbodiimide derivative can be used in combination with the EDC, and preferably the following compound (1-Ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide, hydrochloride) can be used.
Figure 0004908385

活性化されたヒドロゲルは、溶液として基板と反応させてもよく、また、スピンコート等の手法を用いて基板上の薄膜を形成させた状態で反応させてもよい。好ましくは、薄膜を形成させた状態での反応が好ましい。   The activated hydrogel may be reacted with the substrate as a solution, or may be reacted with a thin film formed on the substrate using a technique such as spin coating. The reaction in a state where a thin film is formed is preferable.

(ポリアミノ基を有する化合物の結合)
SH基を有する生体成分の定量においては、ポリアミノ基を有する化合物を多く結合させることが重要となる。従って、上記手法で活性化されたヒドロゲルに対しポリアミノ基を有する化合物を結合させるこの工程は、ヒドロゲルの活性化で用いた1-(3-Dimethylaminopropyl)-3 ethylcarbodiimide(EDC)とN-Hydroxysuccinimide(NHS)、およびNHS、EDCに換えて用いることが可能として記載した下記化合物を活性剤として用い、結合させることが好ましい(なお、下記化学式において一般式のRやXは上記と同様である)。

Figure 0004908385
Figure 0004908385
Figure 0004908385
Figure 0004908385
Figure 0004908385
Figure 0004908385
Figure 0004908385
(Binding of compounds having a polyamino group)
In quantifying a biological component having an SH group, it is important to bind a large amount of a compound having a polyamino group. Therefore, this step of bonding a compound having a polyamino group to the hydrogel activated by the above-described method is performed using 1- (3-Dimethylaminopropyl) -3 ethylcarbodiimide (EDC) and N-Hydroxysuccinimide (NHS) used in the activation of the hydrogel. ), And the following compounds that can be used instead of NHS and EDC are preferably used as an activator and bonded (in the following chemical formula, R and X in the general formula are the same as above).
Figure 0004908385
Figure 0004908385
Figure 0004908385
Figure 0004908385
Figure 0004908385
Figure 0004908385
Figure 0004908385

特に好ましくは、

Figure 0004908385
を用いることが好ましい。 Particularly preferably,
Figure 0004908385
Is preferably used.

なお、ポリアミノ基を有する化合物は、上記で記載したポリアミノ基を有する、ジアミノアルキレンやジ(アミノアルキル)エーテルであり、具体的には、エチレンジアミン、テトラエチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、ジヘキサメチレントリアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、2−アミノエチルエーテル、3−アミノプロピルエーテル等の脂肪族ジアミン、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、パラキシリレンジアミン、メタキシリレンジアミン、4,4’−ジアモノビフェニル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルケトン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン酸等の芳香族ジアミン基を用いることができる。  The compound having a polyamino group is a diaminoalkylene or di (aminoalkyl) ether having the polyamino group described above, specifically, ethylenediamine, tetraethylenediamine, octamethylenediamine, decamethylenediamine, triethylenediamine. , Aliphatic diamines such as diethylenetriamine, triethylenetetraamine, dihexamethylenetriamine, 1,4-diaminocyclohexane, 2-aminoethyl ether, and 3-aminopropyl ether, paraphenylenediamine, metaphenylenediamine, paraxylylenediamine, Aromatic diamine groups such as metaxylylenediamine, 4,4'-diamonobiphenyl, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl ketone, 4,4'-diaminodiphenylsulfonic acid It can be used.

またバイオセンサー表面の親水性を向上させるという観点から、2つのアミノ基をエチレングリコールユニットで連結した化合物(下記式中、n及びmは1〜3の整数である)を用いることも可能である。

Figure 0004908385
From the viewpoint of improving the hydrophilicity of the biosensor surface, it is also possible to use a compound in which two amino groups are linked by an ethylene glycol unit (wherein n and m are integers of 1 to 3). .
Figure 0004908385

特にヒドロゲルやα,β−不飽和カルボニル化合物との反応性が好ましい点からはエチレンジアミン、2−アミノエチルエーテルがより好ましい。   In particular, ethylenediamine and 2-aminoethyl ether are more preferable from the viewpoint of preferable reactivity with hydrogels and α, β-unsaturated carbonyl compounds.

(α,β−不飽和カルボニル基を有する化合物との結合)
ポリアミノ基に対してα,β−不飽和カルボニル基を有する化合物を結合させるこの工程はα,β−不飽和カルボニル基を有する化合物を接触(添加)することで達成することができる。なお、上記、ポリアミノ基を有する化合物を結合した際に使用した活性化剤を用いて結合させてもよい。
(Coupling with a compound having an α, β-unsaturated carbonyl group)
This step of bonding a compound having an α, β-unsaturated carbonyl group to a polyamino group can be achieved by contacting (adding) a compound having an α, β-unsaturated carbonyl group. In addition, you may couple | bond using the activator used when the said compound which has a polyamino group was couple | bonded.

α,β−不飽和カルボニル化合物としては、上記で記載したα,β−不飽和カルボニル基を有する、3−ブテン−2−オン、2−シクロヘキセン−1−オン、2−シクロペンテン−1−オンなどのα,β−不飽和ケトン化合物、アクリル酸メチル、メタクリル酸エチルなどの(メタ)アクリル酸エステル化合物、アクリル酸アミド、メタクリル酸ジイソプロピルアミドなどの(メタ)アクリル酸アミド化合物、マレイミドなどのα,β−不飽和イミド化合物があげられる。特に、SH基との反応性の観点からはマレイミドなどのα,β−不飽和イミド化合物がより好ましい。  Examples of the α, β-unsaturated carbonyl compound include 3-buten-2-one, 2-cyclohexen-1-one and 2-cyclopenten-1-one having the α, β-unsaturated carbonyl group described above. Α, β-unsaturated ketone compounds, (meth) acrylic acid ester compounds such as methyl acrylate and ethyl methacrylate, (meth) acrylic acid amide compounds such as acrylic amide and methacrylic acid diisopropylamide, α such as maleimide Examples thereof include β-unsaturated imide compounds. In particular, from the viewpoint of reactivity with the SH group, α, β-unsaturated imide compounds such as maleimide are more preferable.

(生理活性物質)
生理活性物質は、例えばSH基を有する、免疫蛋白質、酵素、微生物、核酸、低分子有機化合物、非免疫蛋白質、免疫グロブリン結合性蛋白質、糖結合性蛋白質、糖を認識する糖鎖、脂質、脂肪酸もしくは脂肪酸エステル、あるいは配位子結合能を有するポリペプチドもしくはオリゴペプチドなどが挙げられる。生理活性物質の固定化は、生理活性物質を含む溶液を塗布することによって、あるいは生理活性物質を含む溶液に浸漬する方法によって行うことができる。
(Bioactive substance)
Examples of physiologically active substances include SH proteins, immune proteins, enzymes, microorganisms, nucleic acids, low molecular weight organic compounds, non-immune proteins, immunoglobulin binding proteins, sugar binding proteins, sugar chains that recognize sugars, lipids, fatty acids Alternatively, fatty acid esters, polypeptides or oligopeptides having ligand binding ability, and the like can be mentioned. Immobilization of the physiologically active substance can be performed by applying a solution containing the physiologically active substance or by dipping in a solution containing the physiologically active substance.

(バイオセンサー)
本発明にいうバイオセンサーとは最も広義に解釈され、生体分子間の相互作用を電気的信号等の信号に変換して、対象となる物質を測定・検出するセンサーを意味する。通常のバイオセンサーは、検出対象とする化学物質を認識するレセプター部位と、そこに発生する物理的変化又は化学的変化を電気信号に変換するトランスデューサー部位とから構成される。生体内には、互いに親和性のある物質として、酵素/基質、酵素/補酵素、抗原/抗体、ホルモン/レセプターなどがある。バイオセンサーでは、これら互いに親和性のある物質の一方を基板に固定化して分子認識物質として用いることによって、対応させるもう一方の物質を選択的に計測するという原理を利用するものである。
(Biosensor)
The biosensor referred to in the present invention is interpreted in the broadest sense, and means a sensor that measures and detects a target substance by converting an interaction between biomolecules into a signal such as an electrical signal. A normal biosensor is composed of a receptor site for recognizing a chemical substance to be detected and a transducer site for converting a physical change or chemical change generated therein into an electrical signal. In the living body, there are enzymes / substrates, enzymes / coenzymes, antigens / antibodies, hormones / receptors and the like as substances having affinity for each other. In the biosensor, one of these substances having affinity for each other is immobilized on a substrate and used as a molecular recognition substance, thereby utilizing the principle of selectively measuring the other substance to be matched.

本発明のバイオセンサー用チップは、バイオセンサー用チップ基板上に固定化した生理活性物質と被験物質との相互作用を検出及び/又は測定するのに用いることができる。バイオセンサーとしては、先に記載したように、例えば表面プラズモン共鳴(SPR)測定技術、水晶発振子マイクロバランス(QCM)測定技術、金のコロイド粒子から超微粒子までの機能化表面を使用した測定技術などが挙げられる。   The biosensor chip of the present invention can be used to detect and / or measure an interaction between a physiologically active substance immobilized on a biosensor chip substrate and a test substance. As described above, biosensors include, for example, surface plasmon resonance (SPR) measurement technology, quartz crystal microbalance (QCM) measurement technology, measurement technology using functionalized surfaces from gold colloidal particles to ultrafine particles. Etc.

好ましい態様によれば、本発明のバイオセンサー用チップは、例えば、透明基板上に配置される金属膜を備えた表面プラズモン共鳴用バイオセンサーのチップとして用いることができる。表面プラズモン共鳴バイオセンサーは、センサーより照射された光を透過及び反射する部分、並びに生理活性物質を固定する部分とを含む部材からなるが、本発明のバイオセンサー用チップは生理活性物質を固定する部分を含む部材として用いることができる。   According to a preferred embodiment, the biosensor chip of the present invention can be used, for example, as a chip for a surface plasmon resonance biosensor provided with a metal film disposed on a transparent substrate. The surface plasmon resonance biosensor is composed of a member that includes a portion that transmits and reflects light emitted from the sensor and a portion that immobilizes the bioactive substance. The biosensor chip of the present invention immobilizes the bioactive substance. It can be used as a member including a portion.

表面プラズモンが光波によって励起される現象を利用して、被測定物質の特性を分析する表面プラズモン測定装置としては、Kretschmann配置と称される系を用いるものが挙げられる(例えば特開平6-167443号公報参照)。上記の系を用いる表面プラズモン測定装置は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されて試料液などの被測定物質に接触させられる金属膜と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを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種々の角度で入射させる光学系と、上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、つまり全反射減衰(ATR)の状態を検出する光検出手段とを備えてなるものである。   As a surface plasmon measuring device for analyzing the characteristics of a substance to be measured using a phenomenon in which surface plasmons are excited by light waves, there is an apparatus using a system called Kretschmann arrangement (for example, JP-A-6-167443). See the official gazette). A surface plasmon measuring apparatus using the above system basically includes a dielectric block formed in a prism shape, for example, and a metal film formed on one surface of the dielectric block and brought into contact with a substance to be measured such as a sample liquid. A light source that generates a light beam; an optical system that causes the light beam to enter the dielectric block at various angles so that a total reflection condition is obtained at an interface between the dielectric block and the metal film; and It comprises light detection means for detecting the state of surface plasmon resonance, that is, the state of total reflection attenuation (ATR) by measuring the intensity of the light beam totally reflected at the interface.

図面を用いて説明する。図2は本発明のバイオセンサー用チップを備えた表面プラズモン共鳴分析用センサーの一実施の形態を側面形状で示す概略図である。表面プラズモン共鳴分析用センサーは、図2に示す構成の複数の表面プラズモン測定ユニットから構成され、測定ユニットは、バイオセンサー用チップ10と、光ビーム13を発生する光源であるレーザ光源14と、上記光ビーム13をチップ10に対して入射させる入射光学系15と、チップ10で反射された光ビーム13を平行光化して光検出器17に向けて射出するコリメータレンズ16と、コリメータレンズ16より出射された光ビーム13を受光して光強度を検出する光検出器17と、光検出器17に接続された差動アンプアレイ18と、差動アンプアレイ18に接続されたドライバ19と、ドライバ19に接続されたコンピュータシステム等からなる信号処理部20とからなる。なお、信号処理部20は、チップ10毎になされる感度補正を行う感度補正手段としても機能するものである。なお、光検出器17、差動アンプアレイ18、ドライバ19および信号処理部20により光ビーム中の暗線位置を測定する測定手段が構成されている。   This will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic view showing one embodiment of a surface plasmon resonance analysis sensor equipped with the biosensor chip of the present invention in a side view. The surface plasmon resonance analysis sensor is composed of a plurality of surface plasmon measurement units configured as shown in FIG. 2, and the measurement unit includes a biosensor chip 10, a laser light source 14 that is a light source that generates a light beam 13, and the above-mentioned An incident optical system 15 that makes the light beam 13 incident on the chip 10, a collimator lens 16 that collimates the light beam 13 reflected by the chip 10 and emits it toward the photodetector 17, and emits from the collimator lens 16 A light detector 17 for detecting the light intensity by receiving the light beam 13, a differential amplifier array 18 connected to the light detector 17, a driver 19 connected to the differential amplifier array 18, and a driver 19 And a signal processing unit 20 including a computer system or the like connected to the computer. The signal processing unit 20 also functions as a sensitivity correction unit that performs sensitivity correction performed for each chip 10. Note that the photodetector 17, the differential amplifier array 18, the driver 19, and the signal processing unit 20 constitute measuring means for measuring the dark line position in the light beam.

チップ10は、四角錐の4つの稜線が集まる頂角を含む一部分が切り取られ、かつこの四角錐の底面に試料液を貯える試料保持機構として機能する凹部が形成された形状の誘電体ブロック11と、この誘電体ブロック11の凹部の底面に形成された金属膜12とからなっており、図示は省略しているが、この金属膜12上には上述したようにポリマーが結合され、このポリマー表面にはヒドロゲルが配置され、このヒドロゲルにポリアミノ基およびα,β−不飽和カルボニル基が順に結合している。   The chip 10 includes a dielectric block 11 having a shape in which a part including an apex angle where four ridge lines of a quadrangular pyramid gather is cut out and a concave portion functioning as a sample holding mechanism for storing a sample liquid is formed on the bottom surface of the quadrangular pyramid. The metal film 12 is formed on the bottom surface of the concave portion of the dielectric block 11 and is not shown in the drawing, but the polymer is bonded onto the metal film 12 as described above, and the polymer surface Has a hydrogel, and a polyamino group and an α, β-unsaturated carbonyl group are sequentially bonded to the hydrogel.

また、全反射減衰(ATR)を利用する類似の測定装置として、例えば「分光研究」第47巻 第1号(1998)の第21〜23頁および第26〜27頁に記載がある漏洩モード測定装置も知られている。この漏洩モード測定装置は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層と、このクラッド層の上に形成されて、試料液に接触させられる光導波層と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを上記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックとクラッド層との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を測定して導波モードの励起状態、つまり全反射減衰状態を検出する光検出手段とを備えてなるものであるが、本発明のバイオセンサー用チップはこのような漏洩モード測定装置にも用いることができる。   Moreover, as a similar measuring device using total reflection attenuation (ATR), for example, “Spectroscopy” Vol. 47, No. 1 (1998), pages 21 to 23 and pages 26 to 27 are described. Devices are also known. This leakage mode measuring device is basically a dielectric block formed in a prism shape, for example, a clad layer formed on one surface of the dielectric block, and formed on the clad layer to be in contact with the sample liquid. Optical waveguide layer to be generated, a light source for generating a light beam, and the light beam to the dielectric block at various angles so that a total reflection condition is obtained at the interface between the dielectric block and the cladding layer. An optical system to be incident and an optical detection means for detecting the excitation state of the waveguide mode, that is, the total reflection attenuation state, by measuring the intensity of the light beam totally reflected at the interface. The biosensor chip can also be used in such a leakage mode measuring apparatus.

また、本発明のバイオセンサー用チップは、例えば基板表面に、回折格子と場合によっては付加層とを有している導波路構造を保持した、屈折率変化を導波路を用いて検出するバイオセンサーのチップとしても用いることができる。この方式のバイオセンサーの構成については、例えば特公平6-27703号公報4ページ48行目から14ページ15行目および第1図から第8図、米国特許第 6,829,073号のcolumn6の31行目からcolumn7の47行目および第9図A,Bに記載されている。また、別の実施形態として、回折格子導波路のアレイがマイクロプレートのウェル内に組み込まれる形態も可能である(特表2007-501432号)。すなわち回折格子導波路がマイクロプレートのウェル底面にアレイ状に配列されていれば、スループットの高い薬物または化学物質のスクリーニングを可能にすることができる。
以下に本発明のバイオセンサー用チップについての実施例を示す。
In addition, the biosensor chip of the present invention is a biosensor that detects a change in refractive index using a waveguide, for example, having a waveguide structure having a diffraction grating and possibly an additional layer on the surface of the substrate. It can also be used as a chip. Regarding the structure of this type of biosensor, for example, from JP 4-77703, page 4, line 48 to page 14, line 15 and FIGS. 1 to 8, US Pat. No. 6,829,073, column 6, line 6 It is described in the 47th line of column7 and FIGS. 9A and B. As another embodiment, a configuration in which an array of diffraction grating waveguides is incorporated in a well of a microplate is possible (Japanese Patent Publication No. 2007-501432). That is, if the diffraction grating waveguides are arranged in an array on the bottom surface of the well of the microplate, it is possible to screen a drug or chemical substance with high throughput.
Examples of the biosensor chip of the present invention are shown below.

(実施例1)

Figure 0004908385
2.8mM HODhbt(3,4-ジヒドロ-3-ヒドロキシ-4-オキソ-1,2,3-ベンゾトリアジン)水溶液50μlと0.4M EDC水溶液50μlを混合し、この混合液をCM5(Biacore社製)のセンサー表面に添加し室温で10分間反応させた。反応後センサー表面をミリQ水で洗滌し、真空乾燥機で10分間乾燥させた。続いてエチレンジアミンをセンサー表面に100μl添加し、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩((1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide, hydrochloride))とともに室温で10分間反応させた。反応後センサー表面を0.1N-NaOH、続いてミリQ水で洗滌した。 Example 1
Figure 0004908385
50 μl of 2.8 mM HODhbt (3,4-dihydro-3-hydroxy-4-oxo-1,2,3-benzotriazine) aqueous solution and 50 μl of 0.4 M EDC aqueous solution were mixed, and this mixture was mixed with CM5 (Biacore). It was added to the sensor surface and allowed to react for 10 minutes at room temperature. After the reaction, the sensor surface was washed with milli-Q water and dried for 10 minutes with a vacuum dryer. Subsequently, 100 μl of ethylenediamine was added to the sensor surface, and 10 minutes at room temperature with 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride ((1-Ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide, hydrochloride)) Reacted. After the reaction, the sensor surface was washed with 0.1 N NaOH, followed by milliQ water.

次ぎに、0.8mM SSMCC(スルホコハク酸イミジル-4-(N-マレイミドメチル)シクロヘキサンカルボンキシレートナトリウム塩)をセンサー表面に300μl添加し室温で30分間反応させた。反応後PBS(0.01M、pH7.2+150mM NaCl)、ミリQ水で洗滌し、チッソフローにより乾燥した。   Next, 300 μl of 0.8 mM SSMCC (sulfidosuccinimidyl-4- (N-maleimidomethyl) cyclohexanecarboxylate sodium salt) was added to the sensor surface and reacted at room temperature for 30 minutes. After the reaction, it was washed with PBS (0.01 M, pH 7.2 + 150 mM NaCl), milli-Q water, and dried by nitrogen flow.

(比較例1)

Figure 0004908385
0.1mM 11−カルボニルウンデカンチオール塩酸塩(同仁化学研究所製)水溶液にSIA Kit Au (Biacore社製)の金チップを浸漬し40 ℃で20時間反応させ、反応後、40℃のミリQで洗滌し、チッソフローにより乾燥したものをCM5(Biacore社製)のかわりに用いた以外は実施例1と同様な操作を行った。 (Comparative Example 1)
Figure 0004908385
A SIA Kit Au (Biacore) gold chip is immersed in an aqueous solution of 0.1 mM 11-carbonylundecanethiol hydrochloride (manufactured by Dojindo Laboratories) and reacted at 40 ° C. for 20 hours. The same operation as in Example 1 was carried out except that the product washed and dried by nitrogen flow was used instead of CM5 (Biacore).

(比較例2)

Figure 0004908385
2.8mM HODhbt水溶液50μlと0.4M EDC水溶液50μlを混合し、この混合液をCM5(Biacore社製)のセンサー表面に添加し室温で10分間反応させた。反応後センサー表面をミリQ水で洗滌し、真空乾燥機で10分間乾燥させた。さらに300μlの100mMCMDBMPH(N-[β-maleimidopropionic acid] hydrazide, TFA salt)とともに室温で10分間反応させた。反応後センサー表面を0.1N-NaOH、続いてミリQ水で洗滌し、チッソフローにより乾燥した。 (Comparative Example 2)
Figure 0004908385
50 μl of a 2.8 mM HODhbt aqueous solution and 50 μl of a 0.4 M EDC aqueous solution were mixed, and this mixed solution was added to the sensor surface of CM5 (Biacore) and allowed to react at room temperature for 10 minutes. After the reaction, the sensor surface was washed with milli-Q water and dried for 10 minutes with a vacuum dryer. Furthermore, it was made to react at room temperature for 10 minutes with 300 microliters of 100 mMCMDBMPH (N-[(beta) -maleimidopropionic acid] hydrazide, TFA salt). After the reaction, the sensor surface was washed with 0.1N-NaOH, followed by milli-Q water, and dried by nitrogen flow.

(センサーチップの評価)
実施例1、比較例1および2で作製したセンサーチップをSPR測定装置(Biacore3000、Biacore社製)にセットし、HBS-EP bufferで安定化した流路に、流速10μl/minで100mM グルタチオン(Glutathione)を5分間反応させ、その吸着量から目的物の固定量を評価した。また同様に0.1mg/ml フィブリノーゲン(Fibrinogen)を5分間反応させ、その吸着量から表面への非特異吸着を評価した。結果を表1に示す。
(Evaluation of sensor chip)
The sensor chip produced in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 was set in an SPR measuring device (Biacore 3000, manufactured by Biacore), and 100 mM glutathione (Glutathione) at a flow rate of 10 μl / min in a flow path stabilized with HBS-EP buffer. ) Was allowed to react for 5 minutes, and the fixed amount of the target product was evaluated from the adsorbed amount. Similarly, 0.1 mg / ml fibrinogen was reacted for 5 minutes, and nonspecific adsorption on the surface was evaluated from the amount of adsorption. The results are shown in Table 1.

Figure 0004908385
Figure 0004908385

表1から明らかなように、実施例1のチップではグルタチオンの固定量が比較例2のチップの固定量に比較して倍以上であり、非特異吸着を示すフィブリノーゲン吸着量は比較例1のチップに比較して2桁も有意に抑制された。この結果から、本発明のチップはSH基を有する生体成分の固定量を飛躍的に高めることができる一方で、非特異吸着が抑制され、極めて高レベルな測定が可能である。  As is clear from Table 1, the amount of glutathione immobilized in the chip of Example 1 is more than double that of the chip of Comparative Example 2, and the amount of fibrinogen adsorbed indicating non-specific adsorption is the chip of Comparative Example 1. 2 orders of magnitude were significantly suppressed compared to. From this result, while the chip of the present invention can dramatically increase the amount of the biological component having an SH group, nonspecific adsorption is suppressed, and an extremely high level of measurement is possible.

本発明のバイオセンサー用チップの一実施の形態を示す模式概略図Schematic schematic diagram showing one embodiment of a chip for biosensor of the present invention 本発明のバイオセンサー用チップを備えた表面プラズモン共鳴分析用センサーの概略図Schematic of a sensor for surface plasmon resonance analysis provided with the biosensor chip of the present invention

Claims (9)

基板と、該基板表面上に配置されたヒドロゲルと、該ヒドロゲルと結合したポリアミノ基と、該ポリアミノ基と結合したα,β−不飽和カルボニル基とを備えてなることを特徴とするバイオセンサー用チップ。   A biosensor comprising: a substrate; a hydrogel disposed on the surface of the substrate; a polyamino group bonded to the hydrogel; and an α, β-unsaturated carbonyl group bonded to the polyamino group. Chip. 前記ポリアミノ基がジアミノアルキレン基またはジ(アミノアルキル)エーテル基であることを特徴とする請求項1記載のバイオセンサー用チップ。   The biosensor chip according to claim 1, wherein the polyamino group is a diaminoalkylene group or a di (aminoalkyl) ether group. 前記α,β−不飽和カルボニル基がマレイミド基であることを特徴とする請求項1または2記載のバイオセンサー用チップ。   The biosensor chip according to claim 1, wherein the α, β-unsaturated carbonyl group is a maleimide group. 前記ヒドロゲルがカルボキシル基を有するポリマーであることを特徴とする請求項1、2または3記載のバイオセンサー用チップ。   The biosensor chip according to claim 1, wherein the hydrogel is a polymer having a carboxyl group. 前記カルボキシル基を有するポリマーがカルボキシメチル変性デキストランであることを特徴とする請求項4記載のバイオセンサー用チップ。   The biosensor chip according to claim 4, wherein the polymer having a carboxyl group is carboxymethyl-modified dextran. 前記ヒドロゲルが金属膜を介して前記基板上に配置されていることを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載のバイオセンサー用チップ。   The biosensor chip according to claim 1, wherein the hydrogel is disposed on the substrate via a metal film. 前記金属膜が、金、銀、銅、白金、またはアルミニウムから選択される少なくとも1つの金属からなることを特徴とする請求項6記載のバイオセンサー用チップ。   The biosensor chip according to claim 6, wherein the metal film is made of at least one metal selected from gold, silver, copper, platinum, or aluminum. 基板表面上に配置されたヒドロゲルを活性化し、該活性化したヒドロゲルにポリアミノ基を有する化合物を結合させ、その後、α,β−不飽和カルボニル基を有する化合物を結合させることを特徴とするバイオセンサー用チップの製造方法。   A biosensor characterized by activating a hydrogel disposed on a substrate surface, binding a compound having a polyamino group to the activated hydrogel, and then binding a compound having an α, β-unsaturated carbonyl group. Method for manufacturing chips. 請求項1〜7記載のバイオセンサー用チップを備えていることを特徴とする表面プラズモン共鳴分析用センサー。   A surface plasmon resonance analysis sensor comprising the biosensor chip according to claim 1.
JP2007309661A 2007-11-30 2007-11-30 Biosensor chip, manufacturing method thereof, and sensor for surface plasmon resonance analysis Active JP4908385B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007309661A JP4908385B2 (en) 2007-11-30 2007-11-30 Biosensor chip, manufacturing method thereof, and sensor for surface plasmon resonance analysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007309661A JP4908385B2 (en) 2007-11-30 2007-11-30 Biosensor chip, manufacturing method thereof, and sensor for surface plasmon resonance analysis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009133703A JP2009133703A (en) 2009-06-18
JP4908385B2 true JP4908385B2 (en) 2012-04-04

Family

ID=40865725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007309661A Active JP4908385B2 (en) 2007-11-30 2007-11-30 Biosensor chip, manufacturing method thereof, and sensor for surface plasmon resonance analysis

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4908385B2 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4939019B2 (en) * 2004-09-14 2012-05-23 三菱化学株式会社 Solid phase carrier on which biological material is immobilized, method for producing solid phase carrier on which biological material is immobilized, biological material immobilization kit, and sensor chip
JP2006242753A (en) * 2005-03-03 2006-09-14 Sony Corp Molecular membrane, molecular membrane structure, sensor chip, and molecule immobilizing method
JP5026815B2 (en) * 2006-02-23 2012-09-19 富士フイルム株式会社 Biosensor and method for immobilizing physiologically active substance

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009133703A (en) 2009-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20060211137A1 (en) Biosensor
JP4777315B2 (en) Biosensor chip, manufacturing method thereof, and sensor for surface plasmon resonance analysis
US20090153869A1 (en) Biosensor
US20060257933A1 (en) Biosensor
US8303896B2 (en) Biosensor and method for immobilizing a physiologically active substance
US20060246512A1 (en) Biosensor
JP3996605B2 (en) Immobilization method, biosensor and test method
US20080240982A1 (en) Solid substrate on which a physiologically active substance is immobilized
JP4908385B2 (en) Biosensor chip, manufacturing method thereof, and sensor for surface plasmon resonance analysis
US8580571B2 (en) Method for producing a biosensor
JP2010066135A (en) Carrier and biosensor
JP2007085970A (en) Biosensor
JP4568174B2 (en) Biosensor and method for immobilizing physiologically active substance
JP2010066134A (en) Carrier and biosensor
EP1783493A1 (en) Biosensor for detecting or measuring a substance that interacts with a physiologically active substance comprising a polysaccharide capable of chemically immobilizing physiologically active subtances
JP5056494B2 (en) Detection surface and method for forming the same
JP4568175B2 (en) Biosensor and method for immobilizing physiologically active substance
JP2007093225A (en) Method for analyzing charge of substance to be measured
US7993912B2 (en) Biosensor capable of simultaneous detection of substrate binding and reaction product
JP2004198261A (en) Sensor chip coated with hydrophilic high-molecular substance and analyzing method using the same
JP2006214796A (en) Biosensor
JP2006078213A (en) Biosensor
JP2007057410A (en) Substrate for sensor
Yamashita et al. Biosensor
JP2005098770A (en) Measuring chip used for surface plasmon resonance measuring apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100707

RD15 Notification of revocation of power of sub attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7435

Effective date: 20110427

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110811

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110816

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120110

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120112

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150120

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4908385

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250