JP5020324B2 - 目標検体を検出するための、生体表面音響波(saw)共振器増幅 - Google Patents
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Description
本発明は一般に、SAW共振器ユニットと、そのユニットを備えた、テストサンプルを分析するために有用であるようなマイクロセンサとに関する。
例えば生物検体のような検体を高感度で検出することは、分析的検出方法における重要な課題であり続けている。検出方法においては、複数のサンプルを処理することがしばしば要求される。加えて、分析的検出方法は、簡単で、迅速で、そして再現可能であるべきである。このことは、例えば診断方法のような高度に専門的な方法及び試薬を利用することができない場合において、とりわけ重要である。
本発明者は、驚くべきことに、3次元構造を備えた表面音響波(SAW)共振器ユニットを用いるSAWセンサ技術と分子認識分子との組み合わせを用いて検体種を検出することが可能であることを発見した。
表面音響波(SAW)共振器ユニットであって、
(a)圧電性基板と、
(b)少なくとも1つのインターデジタルトランスデューサ電極(IDTE)構造体と、
(c)少なくとも1つの反射器構造体と、
を備え、
(b)におけるIDTE構造体内には3次元マイクロチャンネルが形成されており、(c)における反射器構造体内には3次元マイクロチャンネルが形成されており、更に共振器ユニットが表面固定化された分子認識成分を含む、
共振器ユニット、に関する。
サンプル中の検体を検出するための方法であって、
(a)検体種を酵素連結型の第2の認識成分に接触させ、それにより、検体と酵素連結型認識成分とを含む複合体を作成する段階と、
(b)複合体を、少なくとも1つの、上記表面音響波(SAW)共振器ユニットの表面に固定化された第1の認識成分に接触させる段階と、
(c)上記(b)の共振器ユニットに対して基質を提供する段階であって、その基質は、(a)における連結された酵素によって沈殿物へと変換される段階と、
(d)沈殿物を、共振器ユニット上の堆積物上で測定する段階と、
を含む、方法に関する。
サンプル中の検体を検出するための方法であって、
(a)検体種を、少なくとも1つの、上記表面音響波(SAW)共振器ユニットの表面に固定化された第1の認識成分に接触させ、それにより、検体と第1の認識成分とを含む複合体を作成する段階と、
(b)複合体を、酵素連結型の第2の認識成分に接触させる段階と、
(c)共振器ユニットに対して基質を提供する段階であって、それにより、その基質は、(b)における連結された酵素によって沈殿物へと変換される段階と、
(d)沈殿物を、共振器ユニット上の堆積物上で測定する段階と、
を含む、方法に関する。
定義
本件において用いられる「結合イベント」とは、SAWセンサの3次元マイクロチャンネル構造表面内に固定化された分子認識成分に、目標検体を結合させることを意味する。
ここにおいては、反射器とIDTEとの構造の寸法について、幾つかの例が示されている。
本発明において開示されるマイクロセンサには、少なくとも1つの表面音響波センサが含まれる。表面音響波センサは、圧電層、又は圧電性基板と、入力及び出力トランスデューサとを備える。表面音響波は圧電層内で発生し、インターデジタル化された電極によって検出される。以下で更に詳細に説明されるとおり、表面音響波センサの表面を変える結合イベントは、伝播している表面音響波における性質の変化として、検出可能である。表面音響波センサは、米国特許第5,130,257号(特許文献7)、同5,283,037号(特許文献8)、及び同5,306,644号(特許文献9)、そして非特許文献5及び6によって説明されている。その各々は、参照により、その全てがここに明示的に組み入れられている。
結合された酵素は、アルカリホスファターゼ(ALP)、又は西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)であることが好ましい。
(a)検体種を、請求項1乃至9のいずれかに記載された表面音響波(SAW)共振器ユニットの表面に固定化された、少なくとも1つの第1の認識成分に接触させ、それにより、検体と第1の認識成分とを含む複合体を作成する段階と、
(b)共振器ユニット上での検体の結合における質量増加を測定する段階と、
を含む、方法に関する。
(a)検体種を、酵素連結型の第2の認識成分に接触させ、それにより、検体と酵素連結型認識成分とを含む複合体を作成する段階と、
(b)複合体を、少なくとも1つの、本発明に従った表面音響波(SAW)共振器ユニットの表面に固定化された第1の認識成分に接触させる段階と、
(c)上記(b)の共振器ユニットに対して基質を提供する段階であって、その基質は、(a)における連結された酵素によって沈殿物へと変換される段階と、
(d)沈殿物を、共振器ユニット上の堆積物上で測定する段階と、
を含む、方法に関する。
(a)検体種を、本発明に従った表面音響波(SAW)共振器ユニットの表面に固定化された、少なくとも1つの第1の認識成分に接触させ、それにより、検体と第1の認識成分とを含む複合体を作成する段階と、
(b)複合体を、酵素連結型の第2の認識成分に接触させる段階と、
(c)共振器ユニットに対して基質を提供する段階であって、それにより、その基質は、(b)における連結された酵素によって沈殿物へと変換される段階と、
(d)沈殿物を、共振器ユニット上の堆積物上で測定する段階と、
を含む、方法に関する。
入力及び出力トランスデューサは、インターデジタル化されたトランスデューサであることが好ましい。一般的には、2つのインターデジタルトランスデューサが存在する。入力及び出力トランスデューサの各々は、インターデジタル化されたパターンに配列された、2つの電極を備える。入力トランスデューサにおける2つの電極間に印加される電位差は、結果として圧電性基板内に表面音響波を発生させる。一般に、電極は任意の導電性物質を含んでいてよく、アルミニウムや金は好ましい。
(1)サンプル中の検体を検出するための方法であって、
(a)サンプル中の検体を、第1の認識成分及び第2の酵素結合型認識成分と反応させる段階と、
(b)基質を加える段階であって、その基質は上記結合された酵素によって沈殿物へと変換される段階と、
を含み、
(c)上記段階(a)及び(b)は測定チャンバから分離された反応容器内で実行され、段階(b)において得られる沈殿物は、能動的に測定チャンバへと輸送され、そこにおいてSAWセンサ表面と接触しているものが検体固有信号を生じさせる、
方法に関する。
(8)上記(1)及び/又は後続の実施形態のうちいずれか1つの方法に従ってサンプル中の検体を検出するためのデバイスであって、
(a)注入口と排出口とを有する反応容器であって、酵素変換によって検体固有の沈殿物がその中に生じる反応容器を備え、
(b)上記反応容器は、注入口と排出口とを有しSAWセンサを備えた測定チャンバに繋がれており、
(c)液流は、上記沈殿物を、反応容器から測定チャンバへと能動的に輸送しており、そして上記沈殿物はSAWセンサ表面と接触し、検体固有信号を生じさせる、
デバイスに関する。
以下の非制限的な例は、上記説明された発明を使用する方法を、より完全に説明するために役立つ。これらの例は、決して本発明の範囲を制限するものではなく、むしろ例証目的のために与えられているということを、理解すべきである。
手順は、図1に示されるモードに従って実行された。
Claims (17)
- 表面音響波(SAW)共振器ユニットであって、
(a)圧電性基板と、
(b)少なくとも1つのインターデジタルトランスデューサ電極(IDTE)構造体と、
(c)少なくとも1つの反射器構造体と、
を備え、
前記(b)におけるIDTE構造体内には3次元マイクロチャンネルが形成されており、前記(c)における反射器構造体内には3次元マイクロチャンネルが形成されており、更に前記共振器ユニットが表面固定化された分子認識成分を含み、該固定化された分子認識成分は検体種と酵素結合型抗体とを含む目標種と結合することができる、
共振器ユニット。 - 少なくとも2つの近接したIDTEは10nmから1micronの間の高さを有し、該近接した電極間のマイクロチャンネルは100nmから10micronの間の幅を有する、請求項1に記載の共振器ユニット。
- 少なくとも2つの近接した反射器は10nmから1micronの間の高さを有し、近接した電極間のマイクロチャンネルは100nmから10micronの間の幅を有する、請求項1又は2に記載の共振器ユニット。
- 少なくとも2つの近接したIDTE/反射器ジャンクションは10nmから1micronの間の高さを有し、該近接した構造間のマイクロチャンネルは100nmから10micronの間の幅を有する、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の共振器ユニット。
- 基質は、ジアミノベンジジン(DAP)、アミノエチルカルバゾール(AEC)、テトラメチルベンジジン(TMB)、ないしは5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリルリン酸塩(BCIP)/ニトロブルーテトラゾリウム(NBT)、を含む一群より選択される、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の共振器ユニット。 - 追加の絶縁被膜を少なくとも1つ有する、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の共振器ユニット。
- 検体種は、血液、血清、血漿、排泄物、脊髄中心液、及び尿からなる一群より選択される哺乳類流体サンプルより抽出される、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の共振器ユニット。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載の表面音響波(SAW)共振器ユニットを少なくとも1つ備えた、マイクロセンサ。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載の表面音響波(SAW)共振器ユニットのセットを少なくとも1つ備えた、請求項8に記載のマイクロセンサ。
- 少なくとも1つの、固定化された分子認識成分を含まない参照表面音響波(SAW)共振器ユニットを更に備えた、請求項8又は9に記載のマイクロセンサ。
- 固定化された分子認識成分を含まない参照表面音響波(SAW)共振器ユニットのセットを少なくとも1つ備えた、請求項10に記載のマイクロセンサ。
- 請求項8乃至11のいずれかに記載のマイクロセンサを備えた、目標検体を検出するための、手持ち型デバイス。
- サンプル中の検体を検出するための方法であって、
(a)検体種を、請求項1乃至7のいずれかに記載された表面音響波(SAW)共振器ユニットの表面に固定化された、少なくとも1つの第1の認識成分に接触させ、それにより、該検体と該第1の認識成分とを含む複合体を作成する段階と、
(b)前記複合体を、酵素連結型の第2の認識成分に接触させる段階と、
(c)前記共振器ユニットに対して基質を提供する段階であって、それにより、該基質は、(b)における連結された酵素によって沈殿物へと変換される段階と、
(d)前記沈殿物を、前記共振器ユニット上の堆積物上で測定する段階と、
を含む、方法。 - 前記沈殿物は、前記SAW共振器ユニットにおける前記電極と反射器構造体の間に形成されるマイクロチャンネル内に堆積し、それによって前記マイクロチャンネルにおける固体/液体体積比を減少させ、前記チャンネルにおける該固体/液体体積比の変化は、周波数、位相、又は振幅の信号変化をもたらす、
請求項13に記載の方法。 - 前記検体は、トロポニンI、トロポニンT、BNP、H−FABP、アレルゲン、及びIgEよりなる一群より選択される、請求項13又は14に記載の方法。
- サンプル中の目標検体の検出における信号を測定するための、請求項8乃至11のいずれかに記載されたマイクロセンサの使用。
- 前記目標検体は、トロポニンI、トロポニンT、BNP、H−FABP、アレルゲン、及びIgEよりなる一群より選択される、請求項8乃至11のいずれかに記載のマイクロセンサの使用。
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