JP4921088B2 - Analytical device manufacturing method and coating composition - Google Patents
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Description
本発明は、生体試料中の種々の生理活性物質の検出および分析に用いられる分析装置の製造方法、および該分析装置の製造に用いる捕捉物質結合高分子物質を含むコーティング組成物、および該分析装置を用いた生理活性物質の分析方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an analytical device used for detection and analysis of various physiologically active substances in a biological sample, a coating composition containing a capture substance-binding polymer material used for producing the analytical device, and the analytical device The present invention relates to a method for analyzing physiologically active substances.
DNA、RNA、タンパク質、ペプチド、ホルモン、脂質、糖タンパク質等の生理活性物質の分析は、臨床分野、産業分野において重要である。臨床分野においては、DNA、RNAの配列や量を分析することで遺伝性疾患の診断を実施したり、タンパク質、ペプチド、ホルモン、脂質、糖たんぱく質等を定性、或いは定量することにより感染症、代謝異常等の各種疾患の診断が行われる。また、産業分野においては、例えば食品業界において、アレルギー症状を引き起こす食品中のアレルゲンの存在を定性或いは定量することで食の安全の維持が図られている。 Analysis of physiologically active substances such as DNA, RNA, proteins, peptides, hormones, lipids, glycoproteins is important in clinical and industrial fields. In the clinical field, diagnosis of inherited diseases is performed by analyzing DNA and RNA sequences and amounts, and infectious diseases and metabolism by qualitatively or quantitatively determining proteins, peptides, hormones, lipids, glycoproteins, etc. Various diseases such as abnormalities are diagnosed. In the industrial field, for example, in the food industry, food safety is maintained by qualitatively or quantitatively determining the presence of allergens in foods that cause allergic symptoms.
このような生理活性物質を分析するために、生理活性物質を分析デバイス上に捕獲する方法がとられている。最も汎用されている分析方法の一つであるサンドイッチ免疫測定法では、生理活性物質を捕捉するための捕捉物質(捕捉抗体)を反応部位となる基板上に固定化しておき、この基板上に生理活性物質を含む試料を接触させることで捕捉物質に生理活性物質を捕捉させている。続いて捕捉されなかった物質を洗い流した後に、捕捉物質とは異なる結合性(異なるエピトープ)を有する標識物質(標識抗体)を、捕捉された生理活性物質に反応させ、次いで、過剰量の標識物質を洗い流してから標識物質(標識抗体)を検出することで、生理活性物質の量を測定する。このようなサンドイッチ免疫測定法における反応部位としては、例えば、基板表面に形成された反応槽壁面、マイクロチップと呼ばれる微細な流路を有するデバイスの流路壁面、或いは、スライドグラス等の平面基板の表面が挙げられる。 In order to analyze such a physiologically active substance, a method of capturing the physiologically active substance on an analysis device is used. In sandwich immunoassay, one of the most widely used analytical methods, a capture substance (capture antibody) for capturing a physiologically active substance is immobilized on a substrate serving as a reaction site, and the physiological substance is immobilized on this substrate. The physiologically active substance is captured by the capturing substance by contacting a sample containing the active substance. Subsequently, after washing away the uncaptured substance, a labeled substance (labeled antibody) having a binding property (different epitope) different from that of the captured substance is reacted with the captured physiologically active substance, and then an excessive amount of the labeled substance The amount of the physiologically active substance is measured by detecting the labeling substance (labeled antibody) after washing off. Examples of the reaction site in such a sandwich immunoassay include, for example, a reaction vessel wall surface formed on the substrate surface, a channel wall surface of a device having a minute channel called a microchip, or a flat substrate such as a slide glass. Surface.
また、すべての蛋白質(プロテオーム)の変動をプロファイリングする技術として、超微量の蛋白質や、数ナノリットルから数マイクロリットルというような超微量の溶液の操作を可能とするマイクロフルイディクスの技術や、チップ上での前処理、分離、検出を目標とする「ラボ・オン・チップ」の技術がある。これらの技術においては、サンプルである蛋白質などの生理活性物質が、2枚の基板の界面に形成された流路内に固定化された捕捉物質(捕捉抗体)と特異的に反応し、かつ捕捉物質固定化部以外の流路の内壁への非特異吸着を抑制することが必要となる。 In addition, as a technology for profiling the fluctuations of all proteins (proteomes), microfluidics technology that enables the manipulation of ultra-trace amounts of proteins, ultra-trace amounts of solutions such as several nanoliters to several microliters, and chips There are “lab-on-chip” technologies with the goal of pretreatment, separation and detection above. In these technologies, a physiologically active substance such as a protein as a sample specifically reacts with and captures a capture substance (capture antibody) immobilized in a channel formed at the interface between two substrates. It is necessary to suppress non-specific adsorption to the inner wall of the flow path other than the substance immobilization part.
このような測定系において、反応部位、例えば、基板表面に形成された反応槽壁面、マイクロチップの流路壁面、スライドガラス等の平面基板表面への標識物質(標識抗体)の非特異的吸着は、信号雑音比を低下させる原因となり、検出精度を低下させる。このため、通常のサンドイッチ免疫測定系では、標識物質(標識抗体)の非特異的な吸着を防ぐため、反応部位となる基板上に、生理活性物質を捕捉するための捕捉物質(捕捉抗体)の固定化を行った後に、吸着防止剤のコーティングが行われる(例えば、非特許文献1)。このような吸着防止剤として、牛血清アルブミン、カゼイン等のタンパク質や、リン脂質を含む高分子物質が一般的に利用されている。 In such a measurement system, nonspecific adsorption of a labeling substance (labeled antibody) to a reaction site, for example, a reaction vessel wall surface formed on the substrate surface, a microchip channel wall surface, or a flat substrate surface such as a slide glass is As a result, the signal-to-noise ratio is lowered and the detection accuracy is lowered. For this reason, in a normal sandwich immunoassay system, in order to prevent non-specific adsorption of the labeling substance (labeled antibody), the capture substance (capture antibody) for capturing the physiologically active substance on the substrate serving as the reaction site is used. After immobilization, the adsorption inhibitor is coated (for example, Non-Patent Document 1). As such an adsorption inhibitor, proteins such as bovine serum albumin and casein, and polymer substances containing phospholipids are generally used.
しかしながらこの方法では、基板上に固定された捕捉物質(捕捉抗体)が吸着防止剤に覆われるため、捕捉物質(捕捉抗体)に生理活性物質が捕捉されにくく、感度が低くなるという問題がある。また、吸着防止剤をコーティングするための工程を要するため、全体の工程が多くなるという問題もある。 However, in this method, since the capture substance (capture antibody) fixed on the substrate is covered with the adsorption inhibitor, there is a problem that the physiologically active substance is hardly captured by the capture substance (capture antibody) and sensitivity is lowered. In addition, since a process for coating the adsorption inhibitor is required, there is a problem that the entire process increases.
上記問題点を改善するものとして、生理活性物質や標識物質(標識抗体)の非特異吸着を防止するためのホスホリルコリン基を有し、且つ、および捕捉物質(捕捉抗体)を固定化するための活性エステル基を有する高分子物質を基板にコーティングしてなるバイオチップ用基板の製造方法が開発された(特許文献1)。特許文献1のバイオチップ基板の製造方法によれば、高分子物質のコーティング溶液中に、標識物質(標識抗体)の非特異吸着を防止するためのホスホリルコリン基と、捕捉物質(捕捉抗体)を固定化するための活性エステル基が含まれているので、該高分子物質を基板上にコーティングすることにより、活性エステル基が吸着防止剤に覆われることなく塗膜表面上に露出して固定され、該活性エステル基を介して捕捉物質(捕捉抗体)を基板上に効率よく固定化することができる。このため、特許文献1のバイオチップ基板の方法によれば、捕捉物質(捕捉抗体)が吸着防止剤でコーティングされることがないので、生理活性物質との結合能が低下する現象を回避することができる。さらに、該バイオチップ基板上にはホスホリルコリン基が露出して固定されているので、分析目的としないタンパク質等の物質や、標識物質(標識抗体)の非特異的な吸着を防ぐことができ、吸着防止剤をコーティングする工程を設ける必要がない。
しかしながら、特許文献1の方法は、生理活性物質を捕捉するための捕捉物質を基板上に固定化するにあたって、ホスホリルコリン基を有し、且つ、活性エステル基を有する高分子物質を含むコーティング組成物を基板上にコーティングすることにより高分子物質を固定化した後に、捕捉物質を固定化している。このため、特許文献1の方法は、従来の捕捉物質を固定化した後に吸着防止剤をコーティングする方法(ステップ数2個)に比べて、バイオチップ等の分析装置の製造に要するステップ数は2個であるため、従来方法とステップ数は変わらず、製造工程が簡略化されていないという問題点がある。
However, in the method of
そこで本発明は、生体試料中の多種類の生理活性物質の検出および分析に用いられる分析装置の製造において、捕捉物質が吸着防止剤でコーティングされることがなく、目的とする生理活性物質との結合能が低下する現象を回避することができ、さらに、分析目的としないタンパク質等の夾雑物質や、標識物質(標識抗体)等の非特異的な吸着を防ぐことができ、しかも、製造工程が簡略化される方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a method for producing an analytical device used for detection and analysis of many types of physiologically active substances in a biological sample. The phenomenon that the binding ability is reduced can be avoided, and non-specific adsorption of non-analyzed protein and other contaminants and labeling substances (labeled antibodies) can be prevented. The object is to provide a simplified method.
本発明は、分析装置に用いる基板の表面にコーティングするための、或いは分析装置としての基板表面に形成された反応槽壁面にコーティングするための、或いは、分析装置の流路壁面にコーティングするための、捕捉物質結合高分子物質を含むコーティング組成物を提供する。即ち、本発明のコーティング組成物は、ホスホリルコリン基を有する第一単位と、官能基を有する第二単位とを含む高分子物質に、生理活性物質を捕捉するための捕捉物質が、該捕捉物質に含まれる官能基と前記高分子物質に含まれる第二単位の官能基との間で、結合されてなる捕捉物質結合高分子物質を含むことを特徴とする。 The present invention is for coating the surface of a substrate used in an analyzer, coating the wall surface of a reaction vessel formed on the substrate surface as the analyzer, or coating the wall surface of a channel of the analyzer. A coating composition comprising a capture agent-bound polymeric material is provided. That is, in the coating composition of the present invention, a capturing substance for capturing a physiologically active substance is contained in a polymer substance containing a first unit having a phosphorylcholine group and a second unit having a functional group. It is characterized by including a trapping substance binding polymer substance bonded between a functional group contained and a functional group of a second unit contained in the polymer substance.
本発明の一番目の分析装置の製造方法は、前記コーティング組成物を基板表面にコーティングすることにより、基板表面にホスホリルコリンと捕捉物質を存在させることを特徴とする。 The first method for producing an analyzer according to the present invention is characterized in that phosphorylcholine and a capturing substance are present on the surface of the substrate by coating the surface of the substrate with the coating composition.
また、本発明の二番目の分析装置の製造方法は、前記コーティング組成物を基板表面に形成された反応槽壁面にコーティングすることにより、反応槽壁面にホスホリルコリンと捕捉物質を存在させることを特徴とする。 The second method for producing an analyzer according to the present invention is characterized in that phosphorylcholine and a capturing substance are present on the reaction vessel wall surface by coating the coating composition on the reaction vessel wall surface formed on the substrate surface. To do.
またさらに、本発明の三番目の分析装置の製造方法は、2枚の平面基板の界面に流路が形成され、該流路の入口および出口を形成した分析装置の製造方法であって、該分析装置の流路壁面に前記コーティング組成物をコーティングすることにより、流路壁面にホスホリルコリンと捕捉物質を存在させることを特徴とする。 Furthermore, a third method for producing an analyzer according to the present invention is a method for producing an analyzer in which a channel is formed at the interface between two planar substrates, and an inlet and an outlet of the channel are formed. By coating the coating composition on the channel wall surface of the analyzer, phosphorylcholine and a capturing substance are present on the channel wall surface.
上記本発明の一番目〜三番目の製造方法により得られた各分析装置は、本発明のコーティング組成物がコーティングされた基板表面、流路壁面、或いは反応槽壁面において、固定されている捕捉物質が試料中の生理活性物質を捕捉し、且つ、固定されているホスホリルコリン基は分析目的としないタンパク質等の夾雑物質や、標識物質(標識抗体)の非特異吸着を抑制する性質を有し、しかも、固定されている捕捉物質は、吸着防止剤等により覆われることがないので、捕捉物質は生理活性物質に対する結合能が低下しない特徴を有する。本発明の方法により得られる分析装置は、マイクロチップとして有用である。 Each of the analytical devices obtained by the first to third production methods of the present invention is a capture substance fixed on the substrate surface, channel wall surface, or reaction vessel wall surface coated with the coating composition of the present invention. Captures physiologically active substances in the sample, and the immobilized phosphorylcholine group has the property of suppressing nonspecific adsorption of contaminants such as proteins and labeled substances (labeled antibodies) that are not intended for analysis. Since the fixed capture substance is not covered with an adsorption inhibitor or the like, the capture substance has a characteristic that the binding ability to the physiologically active substance does not decrease. The analyzer obtained by the method of the present invention is useful as a microchip.
本発明の一番目の分析方法は、前記一番目の分析装置の製造方法により得られた分析装置を用いて試料中の生理活性物質を分析する方法であって、該分析装置の基板上に生理活性物質を含む液体試料を供給し、生理活性物質の存在の有無、或いは量を検知することを特徴とする。 A first analysis method of the present invention is a method for analyzing a physiologically active substance in a sample using an analysis device obtained by the method for manufacturing the first analysis device, wherein the physiological analysis is performed on a substrate of the analysis device. A liquid sample containing an active substance is supplied, and the presence / absence or amount of a physiologically active substance is detected.
本発明の二番目の分析方法は、前記二番目の分析装置の製造方法により得られた分析装置を用いて試料中の生理活性物質を分析する方法であって、該分析装置の反応槽壁面に生理活性物質を含む液体試料を供給し、生理活性物質の存在の有無、或いは量を検知することを特徴とする。 A second analysis method of the present invention is a method for analyzing a physiologically active substance in a sample using an analysis device obtained by the method for manufacturing the second analysis device, on a reaction vessel wall surface of the analysis device. A liquid sample containing a physiologically active substance is supplied, and the presence or amount of the physiologically active substance is detected.
本発明の三番目の分析方法は、前記三番目の分析装置の製造方法により得られた分析装置を用いて試料中の生理活性物質を分析する方法であって、該分析装置としてのマイクロチップの流路の入口から流路の壁面に生理活性物質を含む液体試料を供給し、生理活性物質の存在の有無、或いは量を検知することを特徴とする。 A third analysis method of the present invention is a method for analyzing a physiologically active substance in a sample using an analyzer obtained by the method for producing the third analyzer, wherein a microchip as the analyzer is analyzed. A liquid sample containing a physiologically active substance is supplied from the inlet of the channel to the wall surface of the channel, and the presence or amount of the physiologically active substance is detected.
本発明のコーティング組成物および分析装置の製造方法によれば、コーティング組成物中の捕捉物質結合高分子物質に、標識物質(標識抗体等)や分析目的としない生理活性物質等の非特異吸着を防止するためのホスホリルコリン基と、生理活性物質を捕捉するための捕捉物質が含まれているので、該コーティング組成物を基板表面、流路壁面、或いは反応槽壁面にコーティングすることにより、1ステップにより捕捉物質を固定化することができると同時に標識物質(標識抗体等)や分析目的としない生理活性物質等の非特異吸着を防止することができる。従来は、捕捉物質を固定化するために高分子物質をコーティングしてから、捕捉物質を固定化する、2段階のステップを要していたものが、本発明では1ステップで可能となるため、生理活性物質の分析装置の製造工程が簡素化できる。 According to the method for producing a coating composition and an analysis apparatus of the present invention, non-specific adsorption of a labeled substance (labeled antibody, etc.) or a physiologically active substance not intended for analysis is applied to the capture substance-binding polymer substance in the coating composition. Since the phosphorylcholine group for prevention and the capture substance for capturing the physiologically active substance are contained, the coating composition is coated on the substrate surface, the channel wall surface, or the reaction vessel wall surface in one step. The capture substance can be immobilized, and at the same time, nonspecific adsorption of a labeled substance (labeled antibody or the like) or a physiologically active substance not intended for analysis can be prevented. Conventionally, the present invention requires a two-step process of coating a polymer substance to immobilize the capture substance and then immobilizing the capture substance. The manufacturing process of the physiologically active substance analyzer can be simplified.
また、本発明のコーティング組成物は、捕捉物質が結合した高分子物質が含まれているため、一度に大量調製しておけば、必要なときに必要な量をコーティングするだけで、捕捉物質の固定化を行うことができる。 In addition, since the coating composition of the present invention contains a polymer substance to which a capture substance is bound, if a large amount is prepared at a time, the necessary amount of the capture substance can be coated only when necessary. Immobilization can be performed.
高分子と捕捉物質を予め結合させてから基板にコーティングすると、捕捉物質の一部は高分子に巻き込まれて高分子の内部に埋もれてしまい機能できなくなるものがあると当初予想されていた。また、高分子と基板の間に埋もれた捕捉物質が、基板への高分子のコーティングに何らかの影響、例えば、コーティングのむら、コーティングのはがれ易くなる等の悪影響が当初予想されていたが、本発明はこれらの悪い予想にも関わらず、以下の実施例に実証するように、従来の、予め高分子物質をコーティングさせた後、捕捉物質を結合させる方法に比べて、予想外に同等以上の反応性が得られた。 When the substrate was coated after the polymer and the trapping substance were bonded in advance, it was initially expected that a part of the trapping substance would be caught in the polymer and buried inside the polymer and could not function. In addition, the trapping substance buried between the polymer and the substrate was originally expected to have some influence on the coating of the polymer on the substrate, for example, uneven coating, easy peeling of the coating, etc. Despite these bad expectations, as demonstrated in the examples below, the reactivity is unexpectedly equal to or better than the conventional method of pre-coating the polymer material and then binding the capture material. was gotten.
(コーティング組成物)
本発明のコーティング組成物に含まれる捕捉物質結合高分子物質は、ホスホリルコリン基を有する第一単位と官能基を有する第二単位とを含む高分子物質に、生理活性物質を捕捉するための捕捉物質が、捕捉物質に含まれる官能基と前記高分子物質に含まれる第二単位の官能基との間で、共有結合されたものである。或いは、本発明のコーティング組成物に含まれる捕捉物質結合高分子物質は、ホスホリルコリン基を有する第一単位と官能基を有する第二単位と、ブチルメタクリレート基を有する第三単位を含む高分子物質に、生理活性物質を捕捉するための捕捉物質が、該捕捉物質に含まれる官能基と前記高分子物質に含まれる第二単位の官能基との間で、共有結合されたものである。
(Coating composition)
The capture substance-binding polymer substance contained in the coating composition of the present invention is a capture substance for capturing a physiologically active substance in a polymer substance comprising a first unit having a phosphorylcholine group and a second unit having a functional group. Are covalently bonded between the functional group contained in the capture substance and the functional group of the second unit contained in the polymer substance. Alternatively, the capture substance-binding polymer substance contained in the coating composition of the present invention is a polymer substance containing a first unit having a phosphorylcholine group, a second unit having a functional group, and a third unit having a butyl methacrylate group. The capturing substance for capturing the physiologically active substance is covalently bonded between the functional group contained in the capturing substance and the functional group of the second unit contained in the polymer substance.
ホスホリルコリン基を有する第一単位と官能基を有する第二単位とを含む前記高分子物質は、ホスホリルコリン基を有する単量体と、官能基を有する単量体との共重合により得ることができる。ホスホリルコリン基を有する第一単位と官能基を有する第二単位とブチルメタクリレート基を有する第三単位を含む前記高分子物質は、ホスホリルコリン基を有する単量体と、官能基を有する単量体、ブチルメタクリレート基を有する単量体との共重合により得ることができる。 The polymer substance containing a first unit having a phosphorylcholine group and a second unit having a functional group can be obtained by copolymerization of a monomer having a phosphorylcholine group and a monomer having a functional group. The polymer substance comprising a first unit having a phosphorylcholine group, a second unit having a functional group, and a third unit having a butyl methacrylate group includes a monomer having a phosphorylcholine group, a monomer having a functional group, butyl It can be obtained by copolymerization with a monomer having a methacrylate group.
本発明のコーティング組成物中の高分子物質の製造に用いられる前記ホスホリルコリン基を有する単量体は、メタクリル基またはアクリル基を有する構成としてもよい。 The monomer having the phosphorylcholine group used for the production of the polymer substance in the coating composition of the present invention may have a methacrylic group or an acryl group.
本発明のコーティング組成物中の高分子物質の製造に用いられる前記官能基を有する単量体は、カルボン酸誘導基を有する単量体であってもよく、さらに、活性エステル基を有する単量体であってもよく、さらに具体的には、p−ニトロフェニル基またはN−ヒドロキシスクシンイミド基を有する単量体であってもよい。 The monomer having the functional group used for the production of the polymer substance in the coating composition of the present invention may be a monomer having a carboxylic acid derivative group, and further a single monomer having an active ester group. Further, it may be a monomer, and more specifically, a monomer having a p-nitrophenyl group or an N-hydroxysuccinimide group.
本発明のコーティング組成物に使用する高分子物質において、第一単位に含まれるホスホリルコリン基の例には、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン基、および6−メタクリロイルオキシヘキシルホスホリルコリン基等の(メタ)アクリロイルオキシアルキルホスホリルコリン基;
2−メタクリロイルオキシエトキシエチルホスホリルコリン基、および10−メタクリロイルオキシエトキシノニルホスホリルコリン基等の(メタ)アクリロイルオキシアルコキシアルキルホスホリルコリン基;
アリルホスホリルコリン基、ブテニルホスホリルコリン基、ヘキセニルホスホリルコリン基、オクテニルホスホリルコリン基、およびデセニルホスホリルコリン基等のアルケニルホスホリルコリン基等の基を有し、ホスホリルコリン基がこれらの基中に含まれている構成が挙げられる。
Examples of the phosphorylcholine group contained in the first unit in the polymer material used in the coating composition of the present invention include (meth) acryloyloxy such as 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine group and 6-methacryloyloxyhexyl phosphorylcholine group. An alkylphosphorylcholine group;
(Meth) acryloyloxyalkoxyalkylphosphorylcholine groups such as 2-methacryloyloxyethoxyethyl phosphorylcholine group and 10-methacryloyloxyethoxynonylphosphorylcholine group;
A group having an alkenylphosphorylcholine group such as an allylphosphorylcholine group, a butenylphosphorylcholine group, a hexenylphosphorylcholine group, an octenylphosphorylcholine group, and a decenylphosphorylcholine group, wherein the phosphorylcholine group is included in these groups Can be mentioned.
また、これらのホスホリルコリン基のうち、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン基が好ましい。 Of these phosphorylcholine groups, a 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine group is preferred.
本発明のコーティング組成物に使用する高分子物質において、第二単位の官能基の例には、次の式(1)で示されるエステル基が挙げられる。 In the polymer material used in the coating composition of the present invention, examples of the functional group of the second unit include an ester group represented by the following formula (1).
前記式(1)に示すように、第二単位にカルボニル基を介して脱離基Aが存在するため、高分子物質中に生理活性物質を捕捉する捕捉物質をさらに確実に化学的に導入することができる。 As shown in the formula (1), since the leaving group A exists in the second unit via a carbonyl group, a capture substance that captures a physiologically active substance is more reliably introduced into the polymer substance more reliably. be able to.
前記式(1)に示される一価の基が下記式(p)または式(q)から選択されるいずれかの基であってもよい。こうすることにより、脱離基Aをさらに確実に活性化し、反応性をさらに向上させることができる。なお、下記式(p)または式(q)は、それぞれ、Nを含む環状化合物NからHが抜けた構成やCを含む環状化合物のCからHが抜けた構成とすることもできる。 The monovalent group represented by the formula (1) may be any group selected from the following formula (p) or formula (q). By doing so, the leaving group A can be activated more reliably and the reactivity can be further improved. In addition, following formula (p) or formula (q) can also be set as the structure from which H was lose | eliminated from the cyclic compound N containing N, respectively, and the structure from which C was H from the cyclic compound containing C.
(ただし、上記式(p)および式(q)において、R1 およびR2 は、それぞれ独立して、一価の有機酸であり、直鎖状、分岐状、および環状のいずれであってもよい。また、上記式(p)においてR1 はCとともに環を形成する二価の基であってもよい。また、上記式(q)において、R2 はNとともに環を形成する二価の基であってもよい。) (However, in the above formulas (p) and (q), R 1 and R 2 are each independently a monovalent organic acid, which may be linear, branched or cyclic) In the formula (p), R 1 may be a divalent group that forms a ring together with C. In the formula (q), R 2 is a divalent group that forms a ring together with N. It may be a group.)
上記式(p)に示される基として、例えば下記式(r)、(s)および(w)に示される基が挙げられる。また、上記式(q)に示される基として、例えば下記式(u)に示される基が挙げられる。 Examples of the group represented by the formula (p) include groups represented by the following formulas (r), (s), and (w). Moreover, as group shown by said formula (q), the group shown by following formula (u) is mentioned, for example.
上記式(1)に示される基は、例えば下記式(r)、(s)等に示される酸無水物由来の基;
下記式(t)に示される酸ハロゲン化物由来の基;
下記式(v)に示される活性化アミド由来の基とすることができる。
The group represented by the above formula (1) is, for example, a group derived from an acid anhydride represented by the following formula (r), (s) or the like;
A group derived from an acid halide represented by the following formula (t);
The group can be derived from an activated amide represented by the following formula (v).
前記式(1)に示される官能基の例には、活性化されたカルボン酸誘導基が挙げられる。活性化されたカルボン酸誘導基は、カルボン酸のカルボキシル基が活性化されたものであり、C=Oを介して脱離基を有するカルボン酸である。活性化されたカルボン酸誘導基としては、例えば、カルボン酸であるアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸などのカルボキシル基が、酸無水物、酸ハロゲン化物、活性エステル、又は活性化アミド等に変換された化合物が挙げられる。カルボン酸誘導基は、こうした化合物に由来する活性化された基であり、例えば、p−ニトロフェニル基やN−ヒドロキシスクシンイミド基、コハク酸イミド基、フタル酸イミド基、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミド基等の活性エステル基;−Cl、−F等のハロゲン;等の基を有することができる。 Examples of the functional group represented by the formula (1) include an activated carboxylic acid derivative group. The activated carboxylic acid-derived group is a carboxylic acid having a leaving group via C═O, wherein the carboxyl group of the carboxylic acid is activated. Examples of the activated carboxylic acid-derived group include carboxyl groups such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, and fumaric acid, which are carboxylic acids, acid anhydrides, acid halides, active esters, or active groups. And compounds converted to amides. Carboxylic acid-derived groups are activated groups derived from such compounds, such as p-nitrophenyl groups, N-hydroxysuccinimide groups, succinimide groups, phthalimide groups, 5-norbornene-2,3. -An active ester group such as a dicarboximide group; a halogen such as -Cl and -F; and the like.
カルボン酸誘導基のうち、活性エステル基は、穏やかな条件における反応性に優れるため、好ましく用いられる。穏やかな条件としては、例えば中性またはアルカリ性の条件、具体的には、pH7.0以上10.0以下、好ましくはpH7.6以上、9.0以下、さらに好ましくは、pH7.6以上、8.0以下とすることができる。 Of the carboxylic acid-derived groups, an active ester group is preferably used because of its excellent reactivity under mild conditions. As mild conditions, for example, neutral or alkaline conditions, specifically, pH 7.0 or more and 10.0 or less, preferably pH 7.6 or more, 9.0 or less, more preferably pH 7.6 or more, 8 0.0 or less.
本発明で言う「活性エステル基」は、その定義について厳密な規定はなされていないが、慣用的な表現として一般的に用いられているものである。「活性エステル基」は、エステル基のアルコール側に酸性度の高い電子求引性基を有して求核反応を活性化するエステル群、すなわち反応活性の高いエステル基を意味するものとして知られている。実際的には、フェノールエステル類、チオフェノールエステル類、N−ヒドロキシアミンエステル類、複素環ヒドロキシ化合物のエステル類等がアルキルエステル等に比べてはるかに高い活性を有する活性エステル基として一般的に知られている。 The “active ester group” referred to in the present invention is not strictly defined as to its definition, but is generally used as a conventional expression. The term “active ester group” is known to mean an ester group having an electron-attracting group with high acidity on the alcohol side of the ester group to activate a nucleophilic reaction, that is, an ester group having a high reaction activity. ing. In practice, phenol esters, thiophenol esters, N-hydroxyamine esters, esters of heterocyclic hydroxy compounds, etc. are generally known as active ester groups having much higher activity than alkyl esters. It has been.
本発明のコーティング組成物に使用する高分子物質に結合される捕捉物質には、例えば、ビオチン、アビジン、ストレプトアビジン、エストラジオール、ハプテン、ホルモン、オリゴヌクレオチド、核酸、糖、脂質、ペプチド、抗体、酵素等のタンパク質、オリゴペプチド、糖タンパク質、生理活性物質が人工的に修飾されたもの等、これらの物質のうち2種以上が結合したものが挙げられる。これらの捕捉物質の1種または2種以上が高分子タンパク質に結合されて、捕捉物質結合高分子物質を構成してもよい。 Examples of the capture substance bonded to the polymer substance used in the coating composition of the present invention include biotin, avidin, streptavidin, estradiol, hapten, hormone, oligonucleotide, nucleic acid, sugar, lipid, peptide, antibody, enzyme And the like in which two or more of these substances are bound, such as proteins, oligopeptides, glycoproteins, and the like in which physiologically active substances are artificially modified. One or more of these capture substances may be bound to a polymer protein to constitute a capture substance-bound polymer substance.
本発明において捕捉物質により捕捉される生理活性物質には、前記捕捉物質に対して生化学的親和性により結合する物質であり、例えば、ビオチン、アビジン、ストレプトアビジン、エストラジオール、ハプテン、ホルモン、オリゴヌクレオチド、核酸、糖、脂質、ペプチド、抗体、酵素等のタンパク質、オリゴペプチド、糖タンパク質、生理活性物質が人工的に修飾されたもの等、これらの物質のうち2種以上が結合したもの、免疫複合体が挙げられる。 The physiologically active substance captured by the capture substance in the present invention is a substance that binds to the capture substance with biochemical affinity, for example, biotin, avidin, streptavidin, estradiol, hapten, hormone, oligonucleotide , Nucleic acids, sugars, lipids, peptides, antibodies, proteins such as enzymes, oligopeptides, glycoproteins, bioactive substances artificially modified, etc., two or more of these substances bound, immune complex The body is mentioned.
捕捉物質が高分子物質に共有結合される条件は、中性またはアルカリ性の条件、好ましくは、pH7.6以上とすることができる。 The conditions for covalently binding the capture substance to the polymer substance can be neutral or alkaline conditions, preferably pH 7.6 or higher.
本発明のコーティング組成物に使用する高分子物質において、第三単位が含まれていてもよく、第三単位を構成する単量体にはブチルメタクリレート基を含む単量体が用いられる。 The polymer substance used in the coating composition of the present invention may contain a third unit, and a monomer containing a butyl methacrylate group is used as the monomer constituting the third unit.
本発明のコーティング組成物に使用する高分子物質の製造は、前記第一単位を構成する単量体(第一単量体と呼ぶ)と前記第二単位を構成する単量体(第二単量体と呼ぶ)を共重合させるか、或いは、第一単量体と第二単量体と前記第三単位を構成する単量体(第三単量体と呼ぶ)を共重合させて行うことができる。好ましくは、各単量体を混合しラジカル重合等の公知の重合方法により行うことができる。例えば、Ar等の不活性ガス雰囲気にて、溶液重合させて行うことができる。各単量体はブロック共重合していてもよく、或いはランダムに共重合していてもよい。 The production of the polymer substance used in the coating composition of the present invention comprises the monomer constituting the first unit (referred to as the first monomer) and the monomer constituting the second unit (the second unit). Or the first monomer, the second monomer, and the monomer constituting the third unit (referred to as a third monomer). be able to. Preferably, each monomer can be mixed and performed by a known polymerization method such as radical polymerization. For example, solution polymerization can be performed in an inert gas atmosphere such as Ar. Each monomer may be block copolymerized or may be copolymerized randomly.
本発明で用いる高分子物質の具体的な例として、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC:略語)基を有する第一単量体と、p−ニトロフェニルオキシカルボニルポリエチレングリコールメタクリレート(NPMA:略語)基を有する第二単量体と、ブチルメタクリレート(BMA)基を有する第三単量体との共重合体が挙げられる。これらの単量体の共重合体であるpoly(MPC−co−BMA−co−NPMA)(PMBN)は、模式的に下記の一般式(2)で示される。 Specific examples of the polymer substance used in the present invention include a first monomer having a 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC: abbreviation) group and a p-nitrophenyloxycarbonyl polyethylene glycol methacrylate (NPMA: abbreviation) group. And a second monomer having a butyl methacrylate (BMA) group. Poly (MPC-co-BMA-co-NPMA) (PMBN), which is a copolymer of these monomers, is schematically represented by the following general formula (2).
上記一般式(2)において、a、bおよびcは、それぞれ独立して正の整数を表す。また、上記一般式(2)において、第一、第二、第三単量体がブロック共重合していてもよいし、これらの単量体がランダムに共重合していてもよい。nは任意の整数を表す。 In the general formula (2), a, b and c each independently represent a positive integer. In the above general formula (2), the first, second and third monomers may be block copolymerized, or these monomers may be copolymerized randomly. n represents an arbitrary integer.
上記一般式(2)で示される共重合体は、高分子物質の適度な疎水化と、非特異吸着を抑制する性質と、捕捉物質を固定化する性質とのバランスにより一層優れた構成である。このため、該共重合体を捕捉物質と反応させることにより、第二単位の官能基と、捕捉物質に含まれる官能基との間で共有結合が形成され、捕捉物質結合高分子物質を得ることができる。 The copolymer represented by the general formula (2) has a more excellent structure due to the balance between appropriate hydrophobicity of the polymer substance, the property of suppressing non-specific adsorption, and the property of immobilizing the capture substance. . Therefore, by reacting the copolymer with a capture substance, a covalent bond is formed between the functional group of the second unit and the functional group contained in the capture substance, thereby obtaining a capture substance-bound polymer substance. Can do.
本発明で用いる高分子物質の別の具体的な例として、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC:略語)基を有する第一単量体と、p−ニトロフェニルオキシカルボニルポリエチレングリコールメタクリレート(NPMA:略語)基を有する第二単量体との共重合体が挙げられる。これらの単量体の共重合体であるpoly(MPC−co−NPMA)は、模式的に下記の一般式(3)で示される。 As another specific example of the polymer substance used in the present invention, a first monomer having a 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC: abbreviation) group, and p-nitrophenyloxycarbonyl polyethylene glycol methacrylate (NPMA: abbreviation) ) And a second monomer having a group. Poly (MPC-co-NPMA), which is a copolymer of these monomers, is schematically represented by the following general formula (3).
上記一般式(3)において、aおよびcは、それぞれ独立して正の整数を表す。また、上記一般式(3)において、第一、第二単量体がブロック共重合していてもよいし、これらの単量体がランダムに共重合していてもよい。nは任意の整数を表す。 In the general formula (3), a and c each independently represent a positive integer. In the general formula (3), the first and second monomers may be block copolymerized, or these monomers may be randomly copolymerized. n represents an arbitrary integer.
上記一般式(3)で示される共重合体は、非特異吸着を抑制する性質と、捕捉物質を固定化する性質とのバランスにより一層優れた構成である。このため、該共重合体を捕捉物質と反応させることにより、第二単位の官能基と、捕捉物質に含まれる官能基との間で共有結合が形成され、捕捉物質結合高分子物質を得ることができる。 The copolymer represented by the general formula (3) has a more excellent structure due to the balance between the property of suppressing nonspecific adsorption and the property of immobilizing the capture substance. Therefore, by reacting the copolymer with a capture substance, a covalent bond is formed between the functional group of the second unit and the functional group contained in the capture substance, thereby obtaining a capture substance-bound polymer substance. Can do.
本発明における捕捉物質結合高分子物質を得る好適な態様は、活性エステル基含有ポリマー10重量部に対して、アミノ基の導入されたビオチン14重量部以上20重量部以下を容器中で混合し、10℃以上60℃以下に反応溶液温度を保ちながら4時間以上溶液が十分混合した状態で反応させる。アミノ基が導入されたビオチンが14重量部より少ないと反応が十分に進まず、20重量部より多いと反応に対し必要以上のビオチン量となり無駄が多く工業的に好ましくない。反応温度が10℃より低いと反応が進む速度が遅くなり工業的に好ましく、60℃より高いと捕捉物質が失活する可能性があるため好ましくない。 In a preferred embodiment of obtaining the capture substance-binding polymer substance in the present invention, 14 parts by weight or more and 20 parts by weight or less of biotin into which an amino group is introduced are mixed in 10 parts by weight of the active ester group-containing polymer, The reaction is performed in a state in which the solution is sufficiently mixed for 4 hours or more while maintaining the reaction solution temperature at 10 ° C or more and 60 ° C or less. If the amount of biotin introduced with an amino group is less than 14 parts by weight, the reaction does not proceed sufficiently, and if it exceeds 20 parts by weight, the amount of biotin is more than necessary for the reaction, which is wasteful and industrially undesirable. When the reaction temperature is lower than 10 ° C., the reaction proceeds at a slower rate and is industrially preferable.
捕捉物質結合高分子物質を含有するコーティング組成物に含ませることができる希釈溶媒としては、活性エステル基含有ポリマーおよびアミノ基が導入されたビオチンが溶解するものであれば特に限定はない。例えば、水、燐酸水素二カリウム水溶液、燐酸二水素カリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、四ホウ酸ナトリウムほう砂水溶液等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ただし、活性エステル基が加水分解する可能性があるため、有機溶媒系が好ましい。また、トリメチルアミン、トリエチルアミン等を添加することによって活性エステルを分解し易くし反応を促進することも可能である。 The diluting solvent that can be included in the coating composition containing the capture substance-binding polymer substance is not particularly limited as long as it can dissolve the active ester group-containing polymer and the biotin introduced with the amino group. Examples include water, dipotassium hydrogen phosphate aqueous solution, potassium dihydrogen phosphate aqueous solution, sodium carbonate aqueous solution, sodium hydrogen carbonate aqueous solution, sodium tetraborate borax aqueous solution, and the like, but are not limited thereto. However, an organic solvent system is preferable because the active ester group may be hydrolyzed. Further, by adding trimethylamine, triethylamine or the like, the active ester can be easily decomposed and the reaction can be promoted.
(基板)
本発明の分析装置に使用する基板は、分析装置の少なくとも一部を構成するものとして使用される。本発明に使用する基板の素材は、例えば、ガラス、プラスチック、金属その他を用いることができる。このうち、表面処理の容易性、量産性の観点から、プラスチックが好ましく、特に、熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂としては、蛍光発生量の少ないものが生理活性物質の検出反応におけるバックグランドを低下させて、検出感度を高めるために好ましい。蛍光発光量の少ない熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリペンテン等の直鎖状ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、飽和環状ポリオレフィン、含フッ素樹脂等を用いることが好ましく、耐熱性、耐薬品性、低蛍光性、成形性に特に優れる飽和環状ポリオレフィンを用いることがより好ましい。ここで飽和環状ポリオレフィンとは、環状オレフィン構造を有する重合体単独、または環状オレフィンとα−オレフィンとの共重合体を水素添加した飽和重合体等を指す。
(substrate)
The substrate used in the analyzer of the present invention is used as constituting at least a part of the analyzer. As the material for the substrate used in the present invention, for example, glass, plastic, metal or the like can be used. Of these, plastics are preferable from the viewpoint of easy surface treatment and mass productivity, and thermoplastic resins are particularly preferable. As the thermoplastic resin, one having a small amount of fluorescence generation is preferable in order to reduce the background in the detection reaction of the physiologically active substance and increase the detection sensitivity. As the thermoplastic resin having a small amount of fluorescent light emission, for example, linear polyolefin such as polyethylene, polypropylene, polypentene, polycarbonate, polystyrene, polyamide, saturated cyclic polyolefin, fluorine-containing resin, etc. are preferably used. It is more preferable to use a saturated cyclic polyolefin that is particularly excellent in properties, low fluorescence, and moldability. Here, the saturated cyclic polyolefin refers to a polymer having a cyclic olefin structure or a saturated polymer obtained by hydrogenating a copolymer of a cyclic olefin and an α-olefin.
(分析装置)
本発明の分析装置に使用する基板の形状は特に限定しない。
(Analysis equipment)
The shape of the substrate used in the analyzer of the present invention is not particularly limited.
図1は本発明の分析装置の実施形態の1例を示し、基板形状がスライドグラス状の平面基板である場合の分析装置の構成を示す平面図であり、図2はその断面図である。1は液体試料中の生理活性物質を分析するための平面基板2からなる分析装置であり、該平面基板2の特定部位に本発明のコーティング組成物をコーティングしてなる捕獲ゾーン3が形成されている。なお、捕獲ゾーン3は、平面基板2の表面の一部又は全部であってもよい。図1、図2の分析装置1は、捕獲ゾーン3に液体試料を接触させて捕捉物質に捕捉された液体試料中の生理活性物質の検出又は定量に用いることができる。
FIG. 1 shows an example of an embodiment of an analyzer according to the present invention, and is a plan view showing a configuration of the analyzer when the substrate shape is a flat substrate having a slide glass shape, and FIG. 2 is a sectional view thereof.
図3は、本発明の分析装置の別の実施形態の1例を示し、平面基板12表面に形成された反応槽壁面に本発明のコーティング組成物をコーティングしてなる捕獲ゾーン13が形成されている分析装置11の構成を示す平面図であり、図4はその断面図である。 FIG. 3 shows an example of another embodiment of the analyzer of the present invention, in which a capture zone 13 formed by coating the coating composition of the present invention on the reaction vessel wall surface formed on the surface of the flat substrate 12 is formed. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the analyzer 11.
図3、図4の分析装置11は、捕獲ゾーン13に液体試料を接触させて捕捉物質に捕捉された液体試料中の生理活性物質の検出又は定量に用いることができる。 3 and 4 can be used for detection or quantification of a physiologically active substance in a liquid sample captured by the capture substance by bringing the liquid sample into contact with the capture zone 13.
図5は本発明の実施形態の1例に係るマイクロチップとしての分析装置の構成を示す平面図であり、図6はその断面図である。21は液体試料中の生理活性物質を分析するためのマイクロチップであり、第一部材25と第二部材26が接合されて構成されている。第一部材25には、幅1μm−5000μm、深さ1μm−5000μmの断面寸法を持つ溝が形成されており、第二部材26と接合されたときに、流路22を形成する。流路22は、液体を流通可能な微細流路として機能する。流路22の一方の端には流路入口23と他方の端には流路出口24が設けられている。流路入口23は液体試料の導入部として機能する。また、流路出口24は外気に連通しているため、流路22内の液体を流動させる導気孔としても機能する。この流路入口23と流路出口24の間に液体試料や試薬等を導入するための導入口を1個以上設けてもよい。また、目的に応じてこうした流路につながる別の流路を設けることも可能である。
FIG. 5 is a plan view showing a configuration of an analyzer as a microchip according to an example of an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view thereof. Reference numeral 21 denotes a microchip for analyzing a physiologically active substance in a liquid sample, and is configured by joining a
流路22内に、液体試料中の目的とする生理活性物質を捕獲するための捕獲ゾーン27が設けられており、該捕獲ゾーン27は本発明のコーティング組成物が塗布されて形成されている。該捕獲ゾーン27は、流路22表面の一部または全体に形成されていてもよい。
A
マイクロチップ21を構成する第一部材25と第二部材26のうち、少なくとも片方を検出光に対して透明な樹脂とすることができる。透明な樹脂材料は、生理活性物質の検出反応に用いられる検出光の波長に応じて適宜選択される。第一部材25と第二部材26のうち少なくとも一方を透明とすることにより、送液の状態を容易に確認することができる。また、第一部材25と第二部材26のうち少なくとも一方について適宜な着色を施してもよい。こうすることにより、光学的に流路22内の反応を観察する際に、感度を挙げる作用も期待できる。
At least one of the
図5、図6に示したマイクロチップ21は、流路22中に液体試料を流動させて捕捉物質に捕捉された液体試料中の生理活性物質の検出または定量に用いることができる。
The microchip 21 shown in FIGS. 5 and 6 can be used for detection or quantification of a physiologically active substance in a liquid sample captured by the capture substance by flowing the liquid sample in the
流路入口23又は流路出口24の径は、第一部材25又は第二部材26の厚さや流路22の幅等に応じて適宜設計される。また、流路22となる溝については、以下の構成とすることができる。マイクロチップ用基板に捕捉物質が固定されたマイクロチップ21の流路22中で生理活性物質の検出反応を効率よく行うためには、ある程度の流速が必要である。また、反応に寄与するのは捕捉物質が固定化されている流路22表面部分である。これらのことから、少ない量の液体試料で効率よく反応させるには、流路22の断面積が小さい方が好ましい。
The diameter of the
図5、図6に示したマイクロチップ21は、流路22中に液体試料を流動させて、捕捉物質に捕捉された液体試料中の生理活性物質の検出または定量に用いることができる。
The microchip 21 shown in FIG. 5 and FIG. 6 can be used for detecting or quantifying a physiologically active substance in a liquid sample captured by a capture substance by flowing a liquid sample in a
次に、図5、図6に示したマイクロチップ21の製造方法について説明する。
まず、流路22となる溝が一方の面に彫刻された第一部材25であって、該流路22に連通し且つ第一部材25の他方の面に貫通する流路入口23と流路出口24を設けた第一部材25を作製する。
Next, a manufacturing method of the microchip 21 shown in FIGS. 5 and 6 will be described.
First, a
次に、第一部材25と接合されたときに、第一部材25の溝に対して蓋をして流路22を形成する第二部材26を接合する。このとき両部材の接合面、例えば、流路22を形成する側の面を、本発明のコーティング組成物で予めコーティングしておく。該コーティングは、例えば、マイクロチップ用基板の作製時に基板上にコーティング組成物を付着させる方法、或いは流路形成部内の特定の部位にピンスポッター或いはインクジェット方式のスポットによりコーティングする方法、或いは流路を形成させた後に流路内にコーティング剤を満たしてコーティングする方法が挙げられ、これらの方法により流路内壁面の一部又は全体をコーティングすることもできる。
Next, when the
コーティング組成物の膜が形成された後、洗浄を行い、余分なコーティング組成物を除去する。 After the coating composition film is formed, washing is performed to remove excess coating composition.
図1〜図6に示す本発明の分析装置における捕獲ゾーンは、ホスホリルコリン基を含む第一単位と、カルボン酸誘導基を含む第二単位とを有し、該第二単位に生理活性物質を捕捉する捕捉物質が共有結合にて結合されてなる高分子物質でコーティングされている。高分子化合物中の複数のカルボン酸誘導基は、捕捉物質と共有結合されているか、或いは不活性化されている。ここで、カルボン酸誘導基が不活性化されているとは、カルボン酸誘導基を構成する一部の基(脱離基)が他の基に置換されて、活性を喪失していることをいう。 The capture zone in the analyzer of the present invention shown in FIGS. 1 to 6 has a first unit containing a phosphorylcholine group and a second unit containing a carboxylic acid derivative group, and captures a physiologically active substance in the second unit. The trapping substance to be coated is coated with a polymer substance formed by covalent bonding. A plurality of carboxylic acid-derived groups in the polymer compound are covalently bonded to the capturing substance or inactivated. Here, the carboxylic acid-derived group is inactivated means that a part of the group (leaving group) constituting the carboxylic acid-derived group is substituted with another group and the activity is lost. Say.
(分析装置の使用方法)
次に、本発明の分析装置の実施形態の一つとして、マイクロチップの使用方法を、捕捉物質として一次抗体がチップ上に固定化されている場合を例にして説明する。
(How to use the analyzer)
Next, as one embodiment of the analyzer of the present invention, a method for using a microchip will be described by taking as an example a case where a primary antibody is immobilized on a chip as a capture substance.
マイクロチップを使用する際には、まず、マイクロポンプやマイクロシリンジ等の送液手段を用いて、一定量の液体試料を送液する。この工程で抗体に検出目的のタンパク質が捕捉される。液体試料の送液の後、洗浄液を一定量送液して洗浄を行う。 When using a microchip, first, a certain amount of liquid sample is fed using liquid feeding means such as a micropump or a microsyringe. In this step, the detection target protein is captured by the antibody. After the liquid sample is sent, cleaning is performed by sending a certain amount of the cleaning liquid.
次に、分析目的のタンパク質に対する抗体に蛍光物質等の標識を施した二次抗体を一定量送液し、洗浄を行う。液体試料中に分析目的のタンパク質が存在すれば、蛍光検出器等により標識を検出できる。 Next, a certain amount of a secondary antibody obtained by labeling a fluorescent substance or the like with an antibody against the protein to be analyzed is fed and washed. If the protein to be analyzed is present in the liquid sample, the label can be detected by a fluorescence detector or the like.
以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to these examples.
[実施例1]
捕捉物質結合高分子物質の調製及び反応条件
官能基を有する捕捉物質として、アミノ基が導入されたビオチン(Ez−linkTM Amine−PEO3 −Biotin:登録商標、PIERCE社製)を準備し、水に溶解した水溶液(ビオチン水溶液)を調製した。このビオチン溶液を、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン−ブチルメタクリレート−p−ニトロフェニルオキシカルボニルポリエチレングリコールメタクリレート共重合体(活性エステル基含有高分子物質)と理論官能基数換算で1.0、1.2、1.4、1.6、1.8倍当量となるように各々混合し、37℃で2、4、6、12、24時間反応させた。
[Example 1]
Preparation of capture substance-bound polymer substance and reaction conditions As a capture substance having a functional group, biotin (Ez-link ™ Amine-PEO 3 -Biotin: registered trademark, manufactured by PIERCE) into which an amino group has been introduced is prepared, and water An aqueous solution (biotin aqueous solution) dissolved in was prepared. This biotin solution was mixed with 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine-butyl methacrylate-p-nitrophenyloxycarbonyl polyethylene glycol methacrylate copolymer (active ester group-containing polymer substance) and 1.0, 1.2 in terms of theoretical functional group number, 1.4, 1.6, and 1.8 equivalents were mixed, respectively, and reacted at 37 ° C. for 2, 4, 6, 12, and 24 hours.
前記工程で得られた反応溶液をエタノールで50倍希釈して270nm波長の吸光度を測定することで残存する高分子物質中の遊離官能基量(アミノ基と結合していない活性エステル基量)を測定した。その結果を、横軸に結合反応時間、縦軸に吸光度をとったグラフとして図7に示す。図7によれば、ビオチン溶液を1.6倍当量以上加えたときに遊離活性エステル量が最小となり高分子物質にビオチンが効率よく結合していることが分かっる。また、5時間で反応がほぼ終了していることが確認できる。 The reaction solution obtained in the above step was diluted 50 times with ethanol and the absorbance at 270 nm wavelength was measured to determine the amount of free functional groups in the remaining polymer substance (the amount of active ester groups not bound to amino groups). It was measured. The results are shown in FIG. 7 as a graph with the horizontal axis representing the binding reaction time and the vertical axis representing the absorbance. According to FIG. 7, it can be seen that when the biotin solution is added by 1.6 times equivalent or more, the amount of free active ester is minimized and biotin is efficiently bound to the polymer substance. Further, it can be confirmed that the reaction is almost completed in 5 hours.
[実施例2]
捕捉物質結合高分子物質の保存安定性
前記実施例1において、アミノ基が導入されたビオチン(Ez−linkTM Amine−PEO3 −Biotin:登録商標、PIERCE社製)を2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン−ブチルメタクリレート−p−ニトロフェニルオキシカルボニルポリエチレングリコールメタクリレート共重合体(活性エステル基含有高分子物質)の理論官能基数の1.8倍当量加え、37℃で6時間反応させて得た混合液を冷蔵保管して経時変化を調べた。
[Example 2]
Storage stability of capture substance-bound polymer substance In Example 1, biotin having an amino group introduced therein (Ez-link ™ Amine-PEO 3 -Biotin: registered trademark, manufactured by PIERCE) was converted to 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine- Refrigerate the mixture obtained by adding 1.8 times equivalent of the theoretical number of functional groups of butyl methacrylate-p-nitrophenyloxycarbonyl polyethylene glycol methacrylate copolymer (active ester group-containing polymer) and reacting at 37 ° C. for 6 hours. After storage, the change with time was examined.
飽和環状ポリオレフィン樹脂からなる平面基板を、前記工程で冷蔵保管した混合液の0.5重量%エタノール溶液に浸漬することにより、基板表面にホスホリルコリン基とビオチンとを有する高分子物質を導入した。当該基板にCy3標識ストレプトアビジン溶液をスポットし、洗浄した後にCy3の蛍光シグナルを測定することで基板表面のビオチン量を測定した。その結果を横軸にCy3標識ストレプトアビジン濃度(ng/ml)、縦軸にCy3蛍光強度をとったグラフとして図8に示す。図8によれば、保存期間が0(結合反応直後)、1、2,28日のもので比較検討した結果、28日経過した混合液でもシグナルの低下は認められず、ビオチンを安定して基板表面に導入できることが確認できることが分かる。 A flat substrate made of a saturated cyclic polyolefin resin was immersed in a 0.5 wt% ethanol solution of the mixed solution refrigerated in the above step, thereby introducing a polymer substance having a phosphorylcholine group and biotin on the substrate surface. A Cy3-labeled streptavidin solution was spotted on the substrate, washed, and then the fluorescence signal of Cy3 was measured to measure the amount of biotin on the substrate surface. The results are shown in FIG. 8 as a graph in which the horizontal axis represents Cy3-labeled streptavidin concentration (ng / ml) and the vertical axis represents Cy3 fluorescence intensity. According to FIG. 8, as a result of comparative examination with a storage period of 0 (immediately after the binding reaction), 1, 2, and 28 days, no decrease in signal was observed even in the mixed solution after 28 days, and biotin was stabilized. It turns out that it can confirm that it can introduce | transduce into the substrate surface.
[実施例3]
従来法によるビオチン固定化基板と本発明に係る方法によるビオチン固定化基板とのビオチン固定化量の比較
1.従来法によるビオチンの固定化基板の作製
飽和環状ポリオレフィン樹脂からなる平面基板を活性エステル含有高分子物質の0.5重量%エタノール溶液に浸漬することにより、基板表面にホスホリルコリン基と活性エステル基とを有する高分子物質を導入した。続いて表面に溝(幅300μm、深さ100μm、長さ6.5cm)を形成させたポリジメチルシロキサン(PDMS、フルイドウェアテクノロジーズ社製)を、基板とPDMSの境に流路が形成されるように圧着した。スポッティング溶液で50μMに調製したビオチン(Ez−linkTM Amine−PEO3 −Biotin:登録商標、PIERCE社製)を流路に満たし、37℃で5時間インキュベーションして基板表面の活性エステル基とビオチンのアミノ基を反応させることで流路内の基板側表面にホスホリルコリン基とビオチンを有するマイクロチップを作製した。
[Example 3]
1. Comparison of the amount of biotin immobilized between the biotin-immobilized substrate by the conventional method and the biotin-immobilized substrate by the method according to the present invention . Preparation of biotin-immobilized substrate by a conventional method By immersing a flat substrate made of saturated cyclic polyolefin resin in a 0.5 wt% ethanol solution of an active ester-containing polymer substance, phosphorylcholine groups and active ester groups are formed on the substrate surface. Introduced polymer material. Subsequently, polydimethylsiloxane (PDMS, manufactured by Fluidware Technologies) having grooves (width 300 μm,
2.本発明に係る方法によるビオチン固定化基板の作製
前記実施例2に記載の方法で調製した混合液の0.5重量%エタノール溶液に浸漬することにより、基板表面にホスホリルコリン基とビオチンを有するマイクロチップを作製した。
2. Preparation of biotin-immobilized substrate by the method according to the present invention A microchip having phosphorylcholine groups and biotin on the substrate surface by immersing in a 0.5 wt% ethanol solution of the mixed solution prepared by the method described in Example 2 Was made.
3.ビオチン固定化量の比較
PBSで100ng/mLに調製したCy5標識ストレプトアビジン(FluoroLinkTM CyTM5Labelled Streptavidin:商品名、Amersham Biosciences社製)を流路に37℃10分間送液して洗浄後、Cy5の蛍光シグナルをマイクロアレイスキャナー(Biodetect 64Reader:商品名、GeneScan社製)で検出した。その結果、従来法によるビオチン固定化基板のCy5の蛍光シグナルは20082であったのに対し、本発明に係る方法によるビオチン固定化基板のCy5の蛍光シグナルは20142であり、本発明のコーティング組成物を用いる方法でも従来法と同等以上のシグナルが得られることが確認できた。
3. Comparison of biotin immobilization amount Cy5-labeled streptavidin (FluoroLink ™ Cy ™ 5 Labeled Streptavidin: trade name, manufactured by Amersham Biosciences) adjusted to 100 ng / mL with PBS was sent to the flow path at 37 ° C. for 10 minutes, washed, and then Cy5 The fluorescence signal was detected with a microarray scanner (Biodetect 64Reader: trade name, manufactured by GeneScan). As a result, the fluorescence signal of Cy5 of the biotin-immobilized substrate by the conventional method was 20008, whereas the fluorescence signal of Cy5 of the biotin-immobilized substrate by the method of the present invention was 20142, and the coating composition of the present invention It was confirmed that a signal equivalent to or higher than that of the conventional method could be obtained even with the method using.
[実施例4]
従来法によるビオチン固定化基板と本発明に係る方法によるビオチン固定化基板を用いた免疫測定結果の比較
前記実施例3で作製した従来法と本発明の方法による2種類のマイクロチップを用いたB型肝炎ウィルスの表面抗原(HBsAg)を免疫測定により検出し、シグナルの違いを調べた。エピトープの異なる2種類の抗HBsAg抗体(第1抗体:SCANTIBODIES LABORATORY,INC 社製、第2抗体:特殊免疫研究所製)を準備し、公知の方法でストレプトアビジン(SA)標識抗HBsAg第1抗体と西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼ(HRP)標識抗HBsAg第2抗体を調製した。SA標識第1抗体、HRP標識第2抗体及びHBsAgをそれぞれ2μg/mL、1μg/mL及び1ng/mLとなるように混合し流路に37℃で10分間送液した。流路内にPBSを送液して洗浄後、HRPの発色基質溶液であるSAT Blueを送液して発色度合を熱レンズ顕微鏡(GRINSpectra:商品名、日本板硝子社製)で測定した。その結果を図9のグラフに示す。図9によれば、本発明に係る方法により調製したビオチン固定化基板において、従来法と同等以上の信号雑音比が得られることが確認できた。
[Example 4]
Comparison of immunoassay results using a biotin-immobilized substrate by a conventional method and a biotin-immobilized substrate by a method according to the present invention B using two types of microchips produced by the conventional method and the method of the present invention in Example 3 above The surface antigen of hepatitis B virus (HBsAg) was detected by immunoassay, and the difference in signal was examined. Prepare two types of anti-HBsAg antibodies with different epitopes (first antibody: SCANTIBODIES LABORATORY, INC., Second antibody: manufactured by Special Immunology Laboratories) and use streptavidin (SA) -labeled anti-HBsAg first antibody by a known method. A horseradish peroxidase (HRP) -labeled anti-HBsAg second antibody was prepared. The SA-labeled first antibody, the HRP-labeled second antibody, and HBsAg were mixed at 2 μg / mL, 1 μg / mL, and 1 ng / mL, respectively, and sent to the channel at 37 ° C. for 10 minutes. PBS was fed into the channel and washed, and then SAT Blue, which is an HRP coloring substrate solution, was fed, and the degree of coloration was measured with a thermal lens microscope (GRINSpectra: trade name, manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd.). The result is shown in the graph of FIG. According to FIG. 9, it was confirmed that the biotin-immobilized substrate prepared by the method according to the present invention can obtain a signal-to-noise ratio equal to or higher than that of the conventional method.
本発明のコーティング組成物を基板にコーティングした分析装置は、標識物質(標識抗体等)の非特異吸着を防止するためのホスホリルコリン基を有し、且つ、捕捉物質(捕捉抗体)を固定化した構成であり、マイクロチップとして、生理活性物質の分析分野、臨床分野において有用である。 The analysis apparatus in which the substrate is coated with the coating composition of the present invention has a phosphorylcholine group for preventing nonspecific adsorption of a labeling substance (labeled antibody, etc.), and a capture substance (capture antibody) is immobilized. As a microchip, it is useful in the analysis field and clinical field of physiologically active substances.
1,11 分析装置
2、12 平面基板
3、13 捕獲ゾーン
21 マイクロチップ
22 流路
23 流路入口
24 流路出口
25 第一部材
26 第二部材
27 捕獲ゾーン
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