JP4939182B2 - 検知素子、該検知素子を用いた標的物質検知装置及び標的物質を検知する方法 - Google Patents
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Description
前記検知素子に光を照射する工程、及び前記検知素子を介して得られる光を受光する工程、を有することを特徴する。
本発明における金属含有部材は、図1のような管状(チューブ状)の形状を有する。球状の金属含有粒子とは異なり、金属含有粒子を用いて構成した管状の金属含有部材は、短軸方向と長軸方向のプラズモン共鳴周波数が異なり、図2のような吸光スペクトルが得られる。このスペクトルにおける短波長側の吸収は、管状の金属含有部材の短軸方向のプラズモン共鳴、そして、長波長側の吸収は管状金属部材の長軸方向のプラズモン共鳴によるものである。この長波長側の吸収ピークは金属含有部材近傍の屈折率変化の影響を受けやすく、屈折率変化時のシフト量が大きい。本発明は、この現象を利用するものであり、金属含有部材に光を照射し、金属含有部材から反射もしくは透過した光の特性を検出することで、金属含有部材近傍の特性(屈折率)変化を高感度に検出可能とする。つまり、本発明においては、短軸方向、長軸方向を有する管状の金属含有部材が用いられ、上述の長軸方向の共鳴を効果的に利用することにより、充分な感度を得ることが可能となる。
本発明による金属含有部材は、該金属含有部材の表面に検体中の標的物質を捕捉する捕捉体成分を有していることが好ましい。
前述のように、管状金属含有部材の長軸方向の共鳴を効果的に利用すれば、検知素子としての感度を向上させることが可能と成る。よって、本発明においては、管状金属含有部材は、選択配向性を持って基板上に配列される。この選択配向性を有した配列は、後に説明する光源から照射される光に含まれる成分に対して、金属含有粒子の長軸方向が平行方向に配向して配列していることを意味する。
次に、管状の金属含有部材が選択配向性を有する配列を持って基板上に担持された検知素子について説明する。
本発明の検知装置は、検体と接触させることで検体中の標的物質に関する情報を得る検知素子と、検知素子に光を照射する光源と、光源より照射された光を前記検知素子を介して受光する受光素子と、を備え、検知素子が本発明で規定した検知素子である。
本発明の標的物質を検知する方法は、プラズモン共鳴を利用して検体中の標的物質を検知する方法であって、本発明で規定した検知素子を検体と接触させる工程、検知素子に光を照射する工程、及び検知素子を介して得られる光を受光する工程、を有する。
以下の工程(A)〜工程(C)により金属含有部材を、そして、さらに工程(D)を行うことで標的物質検知素子を作製することが出来る。
本工程では、柱状の細孔72を有する多孔質体71を用意する。
多孔質体はその細孔が金属含有粒子形成の鋳型と成りえれば、材質、大きさ、形状等、限定されるものではなく、例えば、任意の基板や膜にエッチング等の加工処理によって細孔を設けたものを用いることが可能である。他にも、アルミニウムを酸性電解液中で陽極酸化処理することにより形成される陽極酸化アルミナは、柱状の細孔を有しており、好適に用いられる。尚、陽極酸化アルミナは、細孔径、細孔深さを比較的自由に制御できるため、金属含有粒子の形状やサイズ制御を行う上で好適である。また、ポリカーボネート製メンブレンフィルター等も柱状の細孔を有しており、一般的にも市販されているため、簡便に用いる事ができる。
本工程では、前記多孔質体71を鋳型とし、細孔内に金属含有部材の材料73を導入する。
金属含有部材の材料の多孔質体細孔への導入は、蒸着、スパッタ、めっき等により行えるが、これらの方法に限るものではない。尚、めっき法は処理時間により金属含有部材の材料の導入量を制御することが出来、好適に用いられる。処理時間を短くする、もしくは、めっき速度を遅くすると、図7のように、金属含有部材を構成する材料73が細孔内の壁面にのみ形成され、後の工程(C)を経る事で、管状の金属含有部材が形成される。図7において74は多孔質表面に形成された金属含有部材の材料層である。
多孔質体を選択的に除去し、管状の金属含有部材を得る事が出来れば、多孔質体の除去方法は限定されるものではない。本発明においては、エッチング法が簡便であり、多くの材料に対して適用可能であるため好適に用いられる。たとえば、多孔質体に陽極酸化アルミナを用いた場合は、フッ酸や、硫酸、リン酸とクロム酸の混合溶液等でエッチングすることにより、アルミナを除去することが出来る。このように多孔質体を選択的に除去することで、図1に示したような管状の金属含有部材を作製する事が可能と成る。
尚、工程(B)において、図7のように多孔質体表面に金属含有部材の材料層74が形成される場合、多孔質体のエッチングの効率を上げるため、及び、形成される金属含有部材の形状の均一性を上げるために次のようにすることもできる。即ち、多孔質体表面に形成された金属含有部材の層を研磨等で除去したあとに、エッチング処理を施してもよい。
前記工程(A)〜(C)によって作製された金属含有部材を液体に分散させて分散液を作成し、基板を金属含有部材の分散液に浸漬、もしくは基板に金属含有部材の分散液を塗布する。これにより図4(a)のような基板と金属含有部材の長軸方向が略平行に選択配向した配列で、金属含有部材を基板に担持させることができる。尚、金属含有部材を基板に強固に担持させるために、事前に基板に対して表面処理を行い、金属含有部材と基板表面との親和性を向上させておくことが望ましい。例えば、金属含有部材が金を含む場合は、基板表面にアミノ基やチオール基等の官能基を形成しておくことが望ましい。また、分散媒等で基板を洗浄し、余分な金属含有部材を取り除いてもよい。
即ち、G−NHCO−R 式(1)
(式中、Gは糖のアノマー炭素原子に結合するヘミアセタール水酸基を除いた糖残基を表し、Rは炭素数が10〜39の不飽和炭化水素基を表す。)で表わされるN−グリコシド型糖脂質を構成成分として成る中空繊維状有機ナノチューブを用いる。そしてその中空繊維状ナノチューブの外表面の少なくとも一部に金属の膜が形成されているものを金属含有部材とする。
本実施例は、標的物質検出材料として、金からなる管状の金属含有部材を作製し、さらに、この金属含有部材の表面に捕捉体成分としてウサギ抗マウスIgG抗体を固定する例である。
本実施例は、金からなる管状の金属含有部材を作製し、基板と、金属含有部材の長軸方向が略平行に選択配向した配列を持って金属含有部材を基板上に担持する検知素子を作製する例である。
本実施例は、金からなる管状金属含有部材を作製し、基板と、金属含有部材の長軸方向が略一軸方向に選択配向した配列を持って金属含有部材が基板上に担持する検知素子を作製する例である。
本実施例は、金からなる管状の金属含有部材を作製し、基板表面に対し金属含有部材の長軸方向を略垂直に配向させて担持すると共に、流路内に検知素子を作製する例である。
本実施例は、検知素子を備えた検知装置を作製し、検知素子を透過した光により標的物質の検知を行う例である。
検知素子は実施例2と同様な方法で作製する。
まず、上記の位置関係で検知素子95、光源93、受光素子94を配置し、スペクトルを検出する。
本実施例は、検知素子を備えた検知装置を作製し、検知素子を反射した光により標的物質の検出を行う例である。
検知素子は実施例2と同様な方法で作製する。
次に、検知素子を備えた検知装置の例を説明する。
まず、上述の位置関係に検知素子、光源、受光素子を配置し、スペクトルを検出する。その後、基板上に標的物質としてマウスIgGが含まれたリン酸緩衝溶液からなる検体を付与し、検体を検知素子に接触、捕捉体成分と反応させる。この反応後、検知素子表面をリン酸緩衝溶液で洗浄するとよい。その後再び、上述と同様な位置関係に検出素子、光源、受光素子を配置し、スペクトルを検出する。
以上のように、本発明により、検体中の標的物質を充分な感度で検出することが可能と成る。
本実施例は、管状の金属含有部材が一軸方向に配向した検知素子を有する検出装置を作製し、検知素子を透過した光により標的物質の検知を行う例である。
検知素子は実施例3と同様な方法で作製する。
次に、検知素子を備えた検知装置の例を説明する。
図9(b)は本実施例による検知装置を模式的に示した図である。
図9(b)に示した検知装置の構成部品は、図9(a)、図9(b)で説明したのと同様であるが、金属含有部材91の長軸方向が基板表面に平行で、かつ長軸方向に配向したものを検知素子としている点と、該検知素子を透過した光を測定する点が異なっている。
検知の方法は、前述したのと同様である。
本実施例は、検知素子を備えた検知装置を作製し、複数の標的物質の検出を行う例である。
検知素子は実施例2と同様な方法で作製する。
以上の操作を経る事で、捕捉体成分として、複数の抗体を有する検知素子を作製することができる。
以上のように、本発明により、検体中の複数の標的物質を充分な感度で検出することが可能と成る。
本実施例は、流路内に検知素子を備えた検知装置を作製し、連続的に標的物質の検出を行う例である。
検知素子は実施例4と同様な方法で作製する。
次に、前記検出装置を用いた検出方法の例を説明する。
本実施例は、糖脂質の中空チューブの表面が金の薄膜で覆われたチューブ状の金属含有部材を作製し、さらに、その金属含有部材の表面に捕捉体成分としてウサギ抗マウスIgG抗体を固定する例である。
まず、糖脂質の中空チューブの表面が金の薄膜で覆われたチューブ状金属含有部材を作製する。
まず、10gの炭酸水素ナトリウムを25mlのD−(+)−グルコース水溶液(グルコース1g含有)に加え、炭酸水素ナトリウムを合計50gになるように徐々に加えながら37℃で5日間攪拌する。
45mlの脱イオン水に0.5mlの1M NaOH溶液を加え、更に1ml THPC(Tetrakis(hydroxymethyl)phosphonium chloride)水溶液(80%THPC水溶液12μl(0.067mmol)に1mlの脱イオン水を加えて作製)を加えて5分間激しく撹拌する。この後、2ml 1%HAuCl4水溶液を加えて反応させることにより、直径2−3nm程度の金微粒子溶液を得る。
0.5mlの糖アミド脂質チューブ水溶液に、5mlの金微粒子溶液を加え、数分攪拌した後2時間静置する。この後、遠心分離を行い、上澄を除去して新たに脱イオン水を加え再懸濁し、金微粒子が外表面に固定された糖アミド脂質チューブを得る。
以上のような方法で、金コーティング糖アミド脂質チューブを得る。
以上のように、本発明により、検体中の標的物質を充分な感度で検知することが可能と成る。
12 短軸方向
21 短波長側吸収ピーク
22 長波長側吸収ピーク
31 金属含有部材
32 仮想面
41 基板
42 金属含有部材
51 基板
52 金属含有部材
61 基板
62 金属含有部材
71 多孔質体
72 細孔
73 金属含有粒子部材
74 多孔質体表面に形成された金属含有部材の材料層
81 基板
82 多孔質体
83 細孔
91 金属含有部材
92 基板
93 光源
94 受光素子
95 検出素子
96 測定光
97 測定光(検出素子透過後)
98 測定光(検出素子反射後)
101 基板
102 反応領域A
103 反応領域B
104 反応領域C
105 反応領域D
111 基板
112 カバー
113 反応領域
114 流路
115 光源
116 受光素子
117 測定光
118 測定光(検出素子透過後)
119 金属含有部材
Claims (6)
- プラズモン共鳴を利用して検体中の標的物質を検知するために用いられる検知素子であって、基板と該基板表面上に配された金属含有部材の複数とを有し、該金属含有部材が管状をなすと共に該金属含有部材の長軸方向が前記基板表面に対して平行に配されていることを特徴とする検知素子。
- 前記管状金属含有部材の短軸方向の長さをa、長軸方向の長さをbとしてb/aが、2以上10以下の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の検出素子。
- プラズモン共鳴を利用して検体中の標的物質を検知する検知装置であって、検体と接触させることで検体中の標的物質に関する情報を得る検知素子と、該検知素子に光を照射する光源と、前記光源より照射された光を前記検知素子を介して受光する受光素子と、を備え、前記検知素子が請求項1に記載の検知素子であることを特徴とする標的物質検知装置。
- プラズモン共鳴を利用して検体中の標的物質を検知する方法であって、
請求項1に記載の検知素子を検体と接触させる工程、
前記検知素子に光を照射する工程、及び
前記検知素子を介して得られる光を受光する工程、を有することを特徴する標的物質を検知する方法。 - 前記光を照射する工程は、偏光を照射する請求項4に記載の標的物質を検知する方法。
- 前記偏光は、前記管状金属部材の長軸方向に電界成分の振幅方向が平行な偏光である請求項5記載の標的物質を検知する方法。
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