JP5298877B2 - Assay method using plasmon excitation sensor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasmon excitation sensor that has high sensitivity and has high accuracy, and is superior in specificity that is essential for immunoassay, to provide an assay method using the plasmon excitation sensor, and to provide a device for assay and a kit for assays. <P>SOLUTION: The plasmon excitation sensor includes a transparent planar substrate 1; a metal thin film 11 formed on one surface of the substrate; a spacer layer, made of a dielectric formed on the other surface does not abut against the substrate of the metal thin film; and a ligand that is immobilized on the other surface which does not abut against the metal thin film of the spacer layer and is labeled by a fluorescent dye 5. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、プラズモン励起センサを用いたアッセイ法に関する。さらに詳しくは、本発明は、表面プラズモン励起増強蛍光分光法(SPFS;Surface Plasmon−field enhanced Fluorescence Spectroscopy)の原理に基づき、金属薄膜の上に蛍光色素とリガンドとが固定化されているプラズモン励起センサを用いたアッセイ法に関する。 The present invention relates to assays using plasmon excitation sensor. More particularly, the present invention is, front surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy; based on (SPFS Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy) principle of plasmon excitations on the metal thin film and a fluorescent dye and ligand is immobilized It relates to assays using sensors.

表面プラズモン励起増強蛍光分析法(SPFS)とは、照射したレーザ光が金薄膜表面で全反射減衰(ATR)する条件において、金属薄膜表面に粗密波(表面プラズモン)を発生させることによって、照射したレーザ光が有するフォトン量を数十倍〜数百倍に増やし(表面プラズモンの電場増強効果)、これにより金薄膜近傍の蛍光色素を効率良く励起させることによって、極微量および/または極低濃度のアナライトを検出することができる方法である。   Surface plasmon excitation-enhanced fluorescence analysis (SPFS) is performed by generating a dense wave (surface plasmon) on the surface of a metal thin film under the condition that the irradiated laser light is attenuated by total reflection (ATR) on the surface of the gold thin film. The amount of photons that the laser beam has is increased to several tens to several hundreds times (electric field enhancement effect of surface plasmon), and by this, the fluorescent dye in the vicinity of the gold thin film is efficiently excited, so that a trace amount and / or extremely low concentration can be obtained. It is a method that can detect an analyte.

このようなSPFSの原理に基づいたバイオセンサまたはバイオチップに関わる例として、特許文献1には、金属基板表面にカルボキシメチルデキストランを用いたリガンド(1次抗体)固定化膜を配し、表面プラズモンにより増強された電場で抗原に関係付けられた蛍光色素を検出する方法が示されている。   As an example related to a biosensor or biochip based on the principle of SPFS, Patent Document 1 discloses a surface plasmon in which a ligand (primary antibody) immobilization film using carboxymethyldextran is arranged on the surface of a metal substrate. A method for detecting a fluorescent dye associated with an antigen with an enhanced electric field is shown.

しかしながら、極微量アナライト(標的抗原)の検出においては、アッセイで抗原に関係付けられるコンジュゲート中の蛍光色素量も極微量であり、このことが蛍光発生量のボトルネックとなるため、プラズモン電場増強を用いても蛍光シグナル量が上がらず、アッセイ感度の向上は難しい。   However, in the detection of trace analytes (target antigens), the amount of fluorescent dye in the conjugate associated with the antigen in the assay is also extremely small, which becomes a bottleneck in the amount of fluorescence generated, and therefore the plasmon electric field Even if enhancement is used, the amount of fluorescence signal does not increase, and it is difficult to improve assay sensitivity.

一方、表面プラズモン励起増強において蛍光強度を効果的に増強する研究が行われており、特許文献2には、電場増強効果が高い金ナノ粒子(直径:2〜30nm)を含むハイブリッド・プローブ粒子が開示されており、該ハイブリッド・プローブ粒子は、該金ナノ粒子の表面の一方において1〜100の抗体タイプのタンパク質が金−硫黄結合により結合され、そして他方において少なくとも10の蛍光有機色素が金−硫黄結合により結合している。   On the other hand, studies have been conducted to effectively enhance fluorescence intensity in enhancement of surface plasmon excitation. Patent Document 2 discloses hybrid probe particles including gold nanoparticles (diameter: 2 to 30 nm) having a high electric field enhancement effect. The hybrid probe particles are disclosed wherein 1 to 100 antibody-type proteins are bound by gold-sulfur bonds on one of the gold nanoparticle surfaces, and on the other hand at least 10 fluorescent organic dyes are gold- Bonded by sulfur bond.

また、特許文献3には、100〜800nmの断面粒径と30〜50nmの厚さを有する平板状銀粒子をアイランド膜として基板上に密に配列した表面上に、単層または多層に蛍光物質を担持させている蛍光素子が記載され、銀粒子表面と蛍光物質との距離を調節するために、金属粒子表面にスペーサを備えている。   Further, Patent Document 3 discloses that a fluorescent material is formed in a single layer or multiple layers on a surface in which flat silver particles having a cross-sectional particle size of 100 to 800 nm and a thickness of 30 to 50 nm are densely arranged on a substrate as an island film. In order to adjust the distance between the silver particle surface and the fluorescent material, a spacer is provided on the metal particle surface.

特許文献2および3に記載の発明は、蛍光色素層を金属近傍に配置することによりフォトンの利用効率を向上させて、蛍光発生の効率も改良される可能性があるが、蛍光色素の絶対量が少ない場合は対応できない。また、蛍光色素はコンジュゲートの形態に発展することは難しく、検出すべきアナライト量と関係付けられていないため、それ自体に特異性はなく、イムノアッセイに利用することもできない。   In the inventions described in Patent Documents 2 and 3, there is a possibility that the use efficiency of photons is improved by arranging the fluorescent dye layer in the vicinity of the metal, and the efficiency of fluorescence generation may be improved. If there are few, it cannot respond. Also, fluorescent dyes are difficult to evolve into conjugate forms and are not specific to themselves because they are not related to the amount of analyte to be detected and cannot be used for immunoassays.

特許第3294605号Japanese Patent No. 3294605 特表2007−512522号公報Special table 2007-512522 gazette 特開2007−139540号公報JP 2007-139540 A

本発明は、高感度かつ高精度であり、イムノアッセイに必要不可欠である特異性に優れたプラズモン励起センサを用いたアッセイ法を提供することを目的とする。 The present invention is highly sensitive and accurate, and to provide an assay method using plasmon excitation sensor having excellent specificity is essential for immunoassay.

本発明者らは、上記の問題および従来のサンドイッチイムノアッセイ法(図1)が抱える問題、すなわち、極微量のアナライトを検出する場合、通常のサンドイッチイムノアッセイ法を行っても、コンジュゲート自体も理論的に極微量なため、しばしば増強電場に見合う蛍光プローブ量が存在せず、感度的に満足するものとはならないという問題を解決すべく鋭意研究した結果、従来のサンドイッチイムノアッセイ法(図1)と、表面プラズモン励起増強蛍光分析法とを組み合わせ、さらにセンサとアナライトとの結合の有無により蛍光を消光する機構を設ける、すなわち発光と消光との機能を分担することによって、極微量のアナライト(例えば、標的抗原)であってもフォトン量に見合った蛍光発光と特異性とを両立できることを見出し、本発明を完成するに至った。   The inventors of the present invention have problems with the above problems and the conventional sandwich immunoassay method (FIG. 1), that is, when detecting a very small amount of analyte, the conventional sandwich immunoassay method is used, and the conjugate itself is theoretical. As a result of diligent research to solve the problem that the amount of fluorescent probe that often corresponds to the enhanced electric field does not exist and is not satisfactory in terms of sensitivity, the conventional sandwich immunoassay method (FIG. 1) and In combination with surface plasmon excitation enhanced fluorescence analysis, a mechanism for quenching fluorescence by the presence or absence of binding between the sensor and the analyte is provided, that is, by sharing the functions of light emission and quenching, a very small amount of analyte ( For example, even if it is a target antigen), we have found that it is possible to achieve both fluorescence emission and specificity commensurate with the amount of photons. This has led to the completion of the present invention.

すなわち、本発明のアッセイ法は、下記工程(a)〜(d)を含むことを特徴とする。
工程(a):透明平面基板と、該基板の表面に形成された金属薄膜と、該金属薄膜の、該基板とは接していないもう一方の表面に形成された、誘電体からなるスペーサ層と、該スペーサ層の、該金属薄膜とは接していないもう一方の表面に固定化された、蛍光色素により標識されたリガンドとを含むプラズモン励起センサに、検体を接触させる工程、
工程(b):該工程(a)を経て得られたプラズモン励起センサに、さらに、該プラズモン励起センサに含まれるリガンドとは同じであっても異なっていてもよいリガンドと蛍光を消光または吸収し得る化合物とのコンジュゲートを反応させる工程、
工程(c):該工程(b)を経て得られたプラズモン励起センサに、上記透明平面基板の、上記金属薄膜を形成していないもう一方の表面から、プリズムを経由してレーザ光を照射し、励起された蛍光色素から発光された蛍光量を測定する工程、および
工程(d):該工程(c)で得られた測定結果から、検体中に含有されるアナライト量を算出する工程。
That is, the assay method of the present invention includes the following steps (a) to (d).
Step (a): a transparent flat substrate, a metal thin film formed on the surface of the substrate, and a spacer layer made of a dielectric formed on the other surface of the metal thin film not in contact with the substrate; Contacting the analyte with a plasmon excitation sensor comprising a ligand labeled with a fluorescent dye immobilized on the other surface of the spacer layer that is not in contact with the metal thin film,
Step (b): The plasmon excitation sensor obtained through the step (a) is further quenched or absorbed with a ligand that may be the same as or different from the ligand contained in the plasmon excitation sensor. Reacting a conjugate with the resulting compound;
Step (c): The plasmon excitation sensor obtained through the step (b) is irradiated with a laser beam via a prism from the other surface of the transparent flat substrate on which the metal thin film is not formed. Measuring the amount of fluorescence emitted from the excited fluorescent dye, and
Step (d): A step of calculating the amount of analyte contained in the specimen from the measurement result obtained in step (c).

上記金属薄膜は、金、銀、アルミニウム、銅および白金からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属から形成されていることが好ましく、該金属は、金からなることがより好ましい。   The metal thin film is preferably formed of at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, aluminum, copper and platinum, and the metal is more preferably made of gold.

上記誘電体は、二酸化ケイ素(SiO 2 )または二酸化チタン(TiO2)層を含むことが好ましい。
上記リガンドは、シランカップリング剤からなるSAM(自己組織化単分子膜)を介して上記スペーサ層に固定化されていることが好ましく、腫瘍マーカーまたはがん胎児性抗原を認識し結合する1次抗体であってもよい。
The dielectric preferably includes a silicon dioxide (SiO 2 ) or titanium dioxide (TiO 2 ) layer.
The ligand is preferably immobilized on the spacer layer via a SAM (self-assembled monolayer) made of a silane coupling agent, and recognizes and binds to a tumor marker or carcinoembryonic antigen. It may be an antibody.

上記アナライトに、上記コンジュゲートが結合してもよく、または上記アナライトとは異なるアナライトであって、上記アナライトと競合するアナライトが、上記コンジュゲートと予め結合していてもよい。   The conjugate may be bound to the analyte, or an analyte different from the analyte and competing with the analyte may be bound to the conjugate in advance.

上記検体は、血液、血清、血漿、尿、鼻孔液および唾液からなる群から選択される少なくとも1種の体液であることが好ましい。
上記アナライトは、腫瘍マーカーまたはがん胎児性抗原であってもよい。
The specimen is preferably at least one body fluid selected from the group consisting of blood, serum, plasma, urine, nasal fluid and saliva.
The analyte may be a tumor marker or carcinoembryonic antigen.

従来、極微量のアナライトを測定する超高感度な系において、表面プラズモンの電場増強(電場増強フォトン量の例)と微量な蛍光色素量(蛍光フォトン量の例)のミスマッチが起こり感度の限界が生じる。   Conventionally, in ultra-sensitive systems that measure extremely small amounts of analyte, there is a mismatch between the surface plasmon electric field enhancement (example of electric field-enhanced photons) and a minute amount of fluorescent dye (example of fluorescence photons). Occurs.

それに対して、本発明のプラズモン励起センサは、本発明のアッセイ法に用いた場合、図2に従えば、蛍光色素層を設けることにより電場増強に見合う蛍光を発生(シグナル量=色素層で発生可能なフォトン量の例)させることができ、かつ蛍光をアナライトの量に応じて消光剤により調整(ノイズ量=消光剤で消光可能なフォトン量の例)することができるため、ノイズが少なく、シグナルが多い高S/N比のアッセイが可能となる。   On the other hand, when the plasmon excitation sensor of the present invention is used in the assay method of the present invention, according to FIG. 2, by providing a fluorescent dye layer, fluorescence corresponding to the electric field enhancement is generated (signal amount = generated in the dye layer). Example of possible photon amount), and fluorescence can be adjusted with a quencher according to the amount of analyte (noise amount = example of photon amount quenchable with quencher), so there is less noise , Assay with high signal-to-noise ratio and high signal / noise ratio is possible.

すなわち、本発明は、1リットル当り10-18モル(1amol/L)〜10-12モル(1pmol/L)レベルの濃度のアナライト(例えば、標的抗原)を含む検体から、高感度かつ高精度で該アナライトを検出できるプラズモン励起センサを提供することができる。 That is, the present invention is highly sensitive and accurate from a specimen containing an analyte (eg, target antigen) at a concentration of 10 −18 mol (1 amol / L) to 10 −12 mol (1 pmol / L) per liter. Thus, a plasmon excitation sensor capable of detecting the analyte can be provided.

また、微量のアナライトを検出する際、従来のサンドイッチイムノアッセイ法では蛍光信号(蛍光シグナル)量が少なくS/N比が劣化するが、本発明は、プラズモン励起センサ、およびリガンド(例えば、2次抗体)と消光剤とのコンジュゲートを用いて本発明のアッセイ法に適用した場合、標的抗原量と比例するのが消光剤であるためS/N比が劣化しないプラズモン励起センサを提供することができる。   Further, when detecting a very small amount of analyte, the conventional sandwich immunoassay method has a small amount of fluorescence signal (fluorescence signal) and the S / N ratio is deteriorated. However, the present invention provides a plasmon excitation sensor and a ligand (for example, secondary). It is possible to provide a plasmon excitation sensor in which the S / N ratio does not deteriorate when applied to the assay method of the present invention using a conjugate of an antibody) and a quencher because the quencher is proportional to the target antigen amount. it can.

また、本発明は、消光剤の能力次第で蛍光信号量を調整できるため、本発明のアッセイ法が最適なS/N比で実施可能なプラズモン励起センサを提供することができる。
さらに、本発明は、本発明のアッセイ法において、アナライト(標的抗原)と、該アナライトと競合する抗原を予め結合させた2次抗体(リガンド)と消光剤とのコンジュゲートとを競合させることにより、蛍光信号(蛍光シグナル)量と標的抗原量とを比例させることができるプラズモン励起センサを提供することができる。
In addition, since the present invention can adjust the amount of fluorescence signal depending on the ability of the quencher, it can provide a plasmon excitation sensor in which the assay method of the present invention can be carried out with an optimum S / N ratio.
Furthermore, in the assay method of the present invention, the present invention allows an analyte (target antigen) to compete with a conjugate of a quencher with a secondary antibody (ligand) that has previously bound an antigen that competes with the analyte. Thus, it is possible to provide a plasmon excitation sensor that can make the amount of fluorescent signal (fluorescent signal) proportional to the amount of target antigen.

図1は、従来のサンドイッチイムノアッセイ法において、基板1に固定化された1次抗体2に、検体中に含有される標的抗原3が結合した後、蛍光色素5により標識された2次抗体4を反応させている状態を模式的に示す。FIG. 1 shows a secondary antibody 4 labeled with a fluorescent dye 5 after a target antigen 3 contained in a specimen is bound to a primary antibody 2 immobilized on a substrate 1 in a conventional sandwich immunoassay method. The state which is made to react is shown typically. 図2は、透明平面基板と、該基板の一方の表面に形成された金属薄膜と、該金属薄膜の、該基板とは接していないもう一方の表面に形成された誘電体からなるスペーサ層と、該スペーサ層の、該金属薄膜とは接していないもう一方の表面に固定化された1次抗体とを有するSenser Chipにレーザ光を照射して、蛍光量をCCDにより検出している状態を模式的に示したSPFS装置の光学配置図;および、Laser Diode(半導体レーザ)を光源とする「入射光子数」、該光源により励起された表面プラズモンの電場増強効果による「励起光子数」、2次抗体に標識された蛍光色素が励起される「吸収光子数」ならびにCCDに検出された「蛍光光子数」をそれぞれ算出したフローチャートを示し、 フローチャート中の具体的な数値は、下記(1)〜(3)の仮定に基づき算出されたものである:(1)Laser Diodeを用いてレーザ光を照射する際、P偏光した後、ND filterで光量を調整し、0.1mWをSenser Chipに入射する、(2)Senser Chipが固定された流路中の含まれる2次抗体に標識された蛍光色素は0.4nmol/Lであり(計測抗原量を0.2nmol/L、2次抗体の蛍光剤標識率2%に相当する。)、有効プラズモン領域が100nmの厚さで存在する、(3)蛍光色素のモル吸光係数を250,000、蛍光量子収率を0.47とする; すなわち、0.1mWのレーザ光が入射し、金基板で17倍の電場増強があるとすると、光子数は約15乗個にのぼるが、実際にnmol/Lレベルの抗原測定においては、蛍光色素を介して発生する光子数は6乗個にまで減少し、増強電場された光子の多くは利用されず、検出されるシグナルも光子量が極めて少ないことから、アッセイの精度が向上するとは言えない。FIG. 2 shows a transparent flat substrate, a metal thin film formed on one surface of the substrate, and a spacer layer made of a dielectric formed on the other surface of the metal thin film not in contact with the substrate. The state where the sensor chip having the primary antibody immobilized on the other surface of the spacer layer not in contact with the metal thin film is irradiated with laser light and the amount of fluorescence is detected by the CCD. Optical arrangement diagram of SPFS apparatus schematically shown; and “number of incident photons” using Laser Diode (semiconductor laser) as light source, “number of excited photons” due to electric field enhancement effect of surface plasmon excited by the light source, 2 The flowchart in which the “absorption photon number” excited by the fluorescent dye labeled with the next antibody and the “fluorescence photon number” detected by the CCD are respectively calculated is shown. The numerical values are calculated based on the following assumptions (1) to (3): (1) When irradiating laser light using Laser Diode, the light quantity is adjusted with ND filter after P-polarization. Then, 0.1 mW is incident on the sensor chip. (2) The fluorescent dye labeled on the secondary antibody contained in the flow channel to which the sensor chip is fixed is 0.4 nmol / L (measured antigen amount is 0 2 nmol / L, corresponding to a secondary antibody fluorescent agent labeling rate of 2%.), Effective plasmon region is present at a thickness of 100 nm, (3) molar extinction coefficient of fluorescent dye is 250,000, fluorescence quantum yield The rate is 0.47; that is, when 0.1 mW laser light is incident and there is a 17-fold increase in the electric field on the gold substrate, the number of photons is about 15th power, but it is actually in the nmol / L level. Anti In the measurement, the number of photons generated through the fluorescent dye is reduced to the sixth power, most of the photons with the enhanced electric field are not used, and the detected signal is very small. Cannot be said to improve. 図3は、本発明のアッセイ法のタイプ1(例えば、実施例8〜14)、およびタイプ2(例えば、実施例1〜7)であって、本発明のプラズモン励起センサと検体とを反応させた後、消光色素6を固定化された2次抗体4をさらに反応させ、表面プラズモンにより励起された蛍光色素が発した蛍光13を表している状態を模式的に示す。FIG. 3 shows types 1 (for example, Examples 8 to 14) and types 2 (for example, Examples 1 to 7) of the assay method of the present invention, in which the plasmon excitation sensor of the present invention is reacted with an analyte. After that, the secondary antibody 4 on which the quenching dye 6 is immobilized is further reacted, and a state in which the fluorescence 13 emitted from the fluorescent dye excited by the surface plasmon is represented is schematically shown.

以下、本発明について具体的に説明する。
<プラズモン励起センサ>
本発明のプラズモン励起センサは、透明平面基板と、該基板の表面に形成された金属薄膜と、該金属薄膜の、該基板とは接していないもう一方の表面に形成された、誘電体からなるスペーサ層と、該スペーサ層の、該金属薄膜とは接していないもう一方の表面に固定化された、蛍光色素により標識されたリガンドとを含むことを特徴とするものである。
Hereinafter, the present invention will be specifically described.
<Plasmon excitation sensor>
The plasmon excitation sensor of the present invention comprises a transparent flat substrate, a metal thin film formed on the surface of the substrate, and a dielectric formed on the other surface of the metal thin film that is not in contact with the substrate. It includes a spacer layer and a ligand labeled with a fluorescent dye, which is immobilized on the other surface of the spacer layer that is not in contact with the metal thin film.

本発明のプラズモン励起センサは、例えば、GEヘルスケア バイオサイエンス(株)製のBiacoreシステムに用いられるセンサーチップなどのように金薄膜を有するものも、本発明のプラズモン励起センサに利用することができる。   As the plasmon excitation sensor of the present invention, for example, a sensor chip having a gold thin film such as a sensor chip used in a Biacore system manufactured by GE Healthcare Biosciences can be used for the plasmon excitation sensor of the present invention. .

(透明平面基板)
本発明で用いられる透明平面基板としては、ガラス製であっても、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)などのプラスチック製であってもよく、屈折率〔nd〕が好ましくは1.40〜2.20であり、厚さが好ましくは0.01〜10mm、より好ましくは0.5〜5mmであれば、大きさ(縦×横)は特に限定されない。
(Transparent flat substrate)
The transparent flat substrate used in the present invention may be made of glass or plastic such as polycarbonate (PC) or cycloolefin polymer (COP), and the refractive index [nd] is preferably 1.40. The size (length × width) is not particularly limited as long as it is ˜2.20 and the thickness is preferably 0.01 to 10 mm, more preferably 0.5 to 5 mm.

なお、ガラス製の透明平面基板は、市販品として、SCHOTT AG社製のBK7(屈折率〔nd〕1.52)およびLaSFN9(屈折率〔nd〕1.85)、(株)住田光学ガラス製のK−PSFn3(屈折率〔nd〕1.84)、K−LaSFn17(屈折率〔nd〕1.88)およびK−LaSFn22(屈折率〔nd〕1.90)、(株)オハラ製のS−LAL10(屈折率〔nd〕1.72)などが光学的特性と洗浄性との観点から好ましい。   The transparent glass substrate made of glass is commercially available from BK7 (refractive index [nd] 1.52) and LaSFN9 (refractive index [nd] 1.85) manufactured by SCHOTT AG, manufactured by Sumita Optical Glass Co., Ltd. K-PSFn3 (refractive index [nd] 1.84), K-LaSFn17 (refractive index [nd] 1.88) and K-LaSFn22 (refractive index [nd] 1.90), manufactured by OHARA INC. -LAL10 (refractive index [nd] 1.72) or the like is preferable from the viewpoint of optical characteristics and detergency.

透明平面基板は、その表面に金属薄膜を形成する前に、その表面を酸および/またはプラズマにより洗浄することが好ましい。
酸による洗浄処理としては、0.001〜1Nの塩酸中に、1〜3時間浸漬することが好ましい。
プラズマによる洗浄処理としては、例えば、プラズマドライクリーナー(ヤマト科学(株)製のPDC200)中に、0.1〜30分間浸漬させる方法が挙げられる。
The transparent flat substrate is preferably cleaned with acid and / or plasma before forming a metal thin film on the surface.
As the cleaning treatment with an acid, it is preferable to immerse in 0.001 to 1N hydrochloric acid for 1 to 3 hours.
Examples of the plasma cleaning treatment include a method of immersing in a plasma dry cleaner (PDC200 manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) for 0.1 to 30 minutes.

(金属薄膜)
上記「透明平面基板」の一方の表面に形成された金属薄膜としては、好ましくは、金、銀、アルミニウム、銅、および白金からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属からなり、より好ましくは金からなることが望ましく、これら金属の合金であってもよい。このような金属種は、酸化に対して安定であり、かつ表面プラズモンによる電場増強が大きくなることから好適である。
(Metal thin film)
The metal thin film formed on one surface of the “transparent flat substrate” is preferably made of at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, aluminum, copper, and platinum, more preferably gold. It is desirable to consist of these, and the alloy of these metals may be sufficient. Such metal species are preferable because they are stable against oxidation and increase in electric field due to surface plasmons increases.

なお、上記「透明平面基板」としてガラス製平面基板を用いる場合に限り、ガラスと上記金属薄膜とをより強固に接着することができることから、あらかじめクロム、ニッケルクロム合金またはチタンの薄膜を形成することが好ましい。   In addition, only when a glass flat substrate is used as the “transparent flat substrate”, the glass and the metal thin film can be bonded more firmly, so that a thin film of chromium, nickel chromium alloy or titanium is formed in advance. Is preferred.

透明平面基板上に金属薄膜を形成する方法としては、例えば、スパッタリング法、蒸着法(抵抗加熱蒸着法、電子線蒸着法等)、電解メッキ、無電解メッキ法などが挙げられる。薄膜形成条件の調整が容易なことから、スパッタリング法または蒸着法によりクロムの薄膜および/または金属薄膜を形成することが好ましい。   Examples of the method for forming a metal thin film on a transparent flat substrate include sputtering, vapor deposition (resistance heating vapor deposition, electron beam vapor deposition, etc.), electrolytic plating, electroless plating, and the like. Since it is easy to adjust the thin film formation conditions, it is preferable to form a chromium thin film and / or a metal thin film by sputtering or vapor deposition.

金属薄膜の厚さとしては、金:5〜500nm、銀:5〜500nm、アルミニウム:5〜500nm、銅:5〜500nm、白金:5〜500nm、およびそれらの合金:5〜500nmが好ましく、クロムの薄膜の厚さとしては、1〜20nmが好ましい。   The thickness of the metal thin film is preferably gold: 5 to 500 nm, silver: 5 to 500 nm, aluminum: 5 to 500 nm, copper: 5 to 500 nm, platinum: 5 to 500 nm, and alloys thereof: 5 to 500 nm. The thickness of the thin film is preferably 1 to 20 nm.

電場増強効果の観点から、金:20〜70nm、銀:20〜70nm、アルミニウム:10〜50nm、銅:20〜70nm、白金:20〜70nm、およびそれらの合金:10〜70nmがより好ましく、クロムの薄膜の厚さとしては、1〜3nmがより好ましい。   From the viewpoint of the electric field enhancing effect, gold: 20-70 nm, silver: 20-70 nm, aluminum: 10-50 nm, copper: 20-70 nm, platinum: 20-70 nm, and alloys thereof: 10-70 nm are more preferable, and chromium The thickness of the thin film is more preferably 1 to 3 nm.

金属薄膜の厚さが上記範囲内であると、表面プラズモンが発生し易いので好適である。また、このような厚さを有する金属薄膜であれば、大きさ(縦×横)は特に限定されない。   When the thickness of the metal thin film is within the above range, surface plasmons are easily generated, which is preferable. Moreover, if it is a metal thin film which has such thickness, a magnitude | size (length x width) will not be specifically limited.

(誘電体からなるスペーサ層)
「誘電体からなるスペーサ層」は、上記「金属薄膜」による蛍光色素の金属消光を防止することを目的として、該金属薄膜の、上記「透明平面基板」と接していないもう一方の表面に形成したものであって、該誘電体としては、光学的に透明な各種無機物、天然または合成ポリマーを用いることもできるが、化学的安定性、製造安定性および光学的透明性に優れていることから二酸化ケイ素(SiO2)または二酸化チタン(TiO2)を含むことが好ましい。
(Spacer layer made of dielectric)
The “dielectric spacer layer” is formed on the other surface of the metal thin film not in contact with the “transparent flat substrate” for the purpose of preventing the metal quenching of the fluorescent dye by the “metal thin film”. As the dielectric, various optically transparent inorganic substances, natural or synthetic polymers can be used, but they are excellent in chemical stability, manufacturing stability and optical transparency. It is preferable to contain silicon dioxide (SiO 2 ) or titanium dioxide (TiO 2 ).

該スペーサ層の厚さは、通常10nm〜1mmであり、共鳴角安定性の観点からは、30nm以下が好ましく、10〜20nmがより好ましい。また、電場増強の観点からは、200nm〜1mmが好ましく、電場増強効果の安定性の観点からは、400〜1,600nmが好ましい。本発明のプラズモン励起センサが、今後、大量生産される際、該センサが有するスペーサ層の厚さが変動することが想定され、特に400nm以上の厚さを有すると共鳴角の変動が一層大きくなる可能性があるため、測定の安定性を確保する目的から、該スペーサ層の厚さとして、特に10〜20nmが好ましい。   The thickness of the spacer layer is usually 10 nm to 1 mm, and is preferably 30 nm or less and more preferably 10 to 20 nm from the viewpoint of resonance angle stability. Moreover, from the viewpoint of electric field enhancement, 200 nm to 1 mm is preferable, and from the viewpoint of stability of the electric field enhancement effect, 400 to 1,600 nm is preferable. When the plasmon excitation sensor of the present invention is mass-produced in the future, it is assumed that the thickness of the spacer layer included in the sensor will fluctuate. Since there is a possibility, the thickness of the spacer layer is particularly preferably 10 to 20 nm for the purpose of ensuring measurement stability.

該スペーサ層の形成方法としては、例えば、スパッタリング法、電子線蒸着法、熱蒸着法、ポリシラザン等の材料を用いた化学反応による形成方法、またはスピンコータによる塗布などが挙げられる。   Examples of the method for forming the spacer layer include a sputtering method, an electron beam evaporation method, a thermal evaporation method, a formation method by a chemical reaction using a material such as polysilazane, or a coating method using a spin coater.

(蛍光色素)
本発明に係る蛍光色素は、下記「リガンド」に標識するために用いられるものであり、本発明において、所定の励起光を照射する、または電界効果を利用して励起することによって蛍光を発光する物質の総称であり、該「蛍光」は、燐光など各種の発光も含む。
(Fluorescent dye)
The fluorescent dye according to the present invention is used for labeling the following “ligand”. In the present invention, the fluorescent dye emits fluorescence when irradiated with a predetermined excitation light or excited using a field effect. It is a general term for substances, and the “fluorescence” includes various luminescences such as phosphorescence.

本発明で用いられる蛍光色素は、特に限定されず、公知の蛍光色素のいずれであってもよい。一般に、単色比色計(monochromometer)よりむしろフィルタを備えた蛍光計の使用をも可能にし、かつ検出の効率を高める大きなストークス・シフトを有する蛍光色素が好ましい。   The fluorescent dye used in the present invention is not particularly limited and may be any known fluorescent dye. In general, fluorescent dyes with large Stokes shifts that allow the use of a fluorometer with a filter rather than a monochromator and also increase the efficiency of detection are preferred.

このような「蛍光色素」としては、例えば、フルオレセイン・ファミリーの蛍光色素(Integrated DNA Technologies社製)、ポリハロフルオレセイン・ファミリーの蛍光色素(アプライドバイオシステムズジャパン(株)製)、ヘキサクロロフルオレセイン・ファミリーの蛍光色素(アプライドバイオシステムズジャパン(株)製)、クマリン・ファミリーの蛍光色素(インビトロジェン(株)製)、ローダミン・ファミリーの蛍光色素(GEヘルスケア バイオサイエンス(株)製)、シアニン・ファミリーの蛍光色素、インドカルボシアニン・ファミリーの蛍光色素、オキサジン・ファミリーの蛍光色素、チアジン・ファミリーの蛍光色素、スクアライン・ファミリーの蛍光色素、キレート化ランタニド・ファミリーの蛍光色素、BODIPY(登録商標)・ファミリーの蛍光色素(インビトロジェン(株)製)、ナフタレンスルホン酸・ファミリーの蛍光色素、ピレン・ファミリーの蛍光色素、トリフェニルメタン・ファミリーの蛍光色素、Alexa Fluor(登録商標)色素シリーズ(インビトロジェン(株)製)などが挙げられ、さらに米国特許番号第6,406,297号、同第6,221,604号、同第5,994,063号、同第5,808,044号、同第5,880,287号、同第5,556,959号および同第5,135,717号に記載の蛍光色素も本発明で用いることができる。   Examples of such “fluorescent dyes” include fluorescein family fluorescent dyes (integrated DNA Technologies), polyhalofluorescein family fluorescent dyes (Applied Biosystems Japan Co., Ltd.), and hexachlorofluorescein family. Fluorescent dyes (Applied Biosystems Japan), Coumarin family fluorescent dyes (Invitrogen), Rhodamine family fluorescent dyes (GE Healthcare Biosciences), cyanine family fluorescence Dyes, indocarbocyanine family fluorescent dyes, oxazine family fluorescent dyes, thiazine family fluorescent dyes, squaraine family fluorescent dyes, chelated lanthanide dyes Millie's fluorescent dye, BODIPY® family fluorescent dye (manufactured by Invitrogen), naphthalenesulfonic acid family fluorescent dye, pyrene family fluorescent dye, triphenylmethane family fluorescent dye, Alexa Fluor (Registered trademark) dye series (manufactured by Invitrogen Corp.) and the like, and further, U.S. Patent Nos. 6,406,297, 6,221,604, 5,994,063, The fluorescent dyes described in 5,808,044, 5,880,287, 5,556,959, and 5,135,717 can also be used in the present invention.

これらファミリーに含まれる代表的な蛍光色素の吸収波長(nm)および発光波長(nm)を表1に示す。   Table 1 shows the absorption wavelength (nm) and emission wavelength (nm) of typical fluorescent dyes included in these families.

(蛍光色素により標識されたリガンド)
「リガンド」とは、検体中に含有されるアナライトを特異的に認識し(または、認識され)結合し得る分子または分子断片であって、このような「分子」または「分子断片」としては、例えば、核酸(一本鎖であっても二本鎖であってもよいDNA、RNA、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、PNA(ペプチド核酸)等、またはヌクレオシド、ヌクレオチドおよびそれらの修飾分子)、タンパク質(ポリペプチド、オリゴペプチド等)、アミノ酸(修飾アミノ酸も含む。)、糖質(オリゴ糖、多糖類、糖鎖等)、脂質、またはこれらの修飾分子、複合体などであれば、特に限定されない。
(Ligand labeled with fluorescent dye)
A “ligand” is a molecule or molecular fragment that can specifically recognize (or be recognized) and bind to an analyte contained in a specimen, and as such a “molecule” or “molecular fragment” For example, nucleic acids (DNA, RNA, polynucleotides, oligonucleotides, PNA (peptide nucleic acids), or nucleosides, nucleotides and their modified molecules, which may be single-stranded or double-stranded), proteins ( Polypeptides, oligopeptides, etc.), amino acids (including modified amino acids), carbohydrates (oligosaccharides, polysaccharides, sugar chains, etc.), lipids, or modified molecules and complexes thereof are not particularly limited.

「タンパク質」としては、例えば、抗体などが挙げられ、具体的には、抗αフェトプロテイン(AFP)モノクローナル抗体((株)日本医学臨床検査研究所などから入手可能)、抗ガン胎児性抗原(CEA)モノクローナル抗体、抗CA19−9モノクローナル抗体、抗PSAモノクローナル抗体などが挙げられる。   Examples of the “protein” include antibodies and the like, specifically, anti-α-fetoprotein (AFP) monoclonal antibody (available from Japan Medical Laboratory), anti-carcinoembryonic antigen (CEA) ) Monoclonal antibody, anti-CA19-9 monoclonal antibody, anti-PSA monoclonal antibody and the like.

なお、本発明において、「抗体」という用語は、ポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体、遺伝子組換えにより得られる抗体、および抗体断片を包含する。
「蛍光色素により標識されたリガンド」とは、上記「蛍光色素」を、このような「リガンド」に標識したものである。
In the present invention, the term “antibody” includes polyclonal antibodies or monoclonal antibodies, antibodies obtained by gene recombination, and antibody fragments.
The “ligand labeled with a fluorescent dye” is obtained by labeling the above “fluorescent dye” with such a “ligand”.

標識する方法としては、例えば、蛍光色素の活性エステル体を作製し、さらにリガンドとアミンカップリングする方法が一般的であり、蛍光色素の反応基として、アミノ基、イソチオシアネート基、スルホニルクロリド基、メルカプト基、ヨードアセトアミド基などの様々な官能基を導入することができるので、該反応基とリガンドが有する官能基とを反応可能な条件で化学結合を形成させること方法なども挙げられる。   As a labeling method, for example, a method of producing an active ester of a fluorescent dye and amine coupling with a ligand is generally used. As a reactive group of the fluorescent dye, an amino group, an isothiocyanate group, a sulfonyl chloride group, Since various functional groups such as a mercapto group and an iodoacetamide group can be introduced, a method of forming a chemical bond under conditions that allow the reactive group and the functional group of the ligand to react with each other is also included.

「蛍光色素により標識されたリガンド」の固定化方法としては、シランカップリング剤からなるSAM(自己組織化単分子膜)を介して上記「誘電体からなるスペーサ層」に固定化する方法が好適である。   As a method for immobilizing a “ligand labeled with a fluorescent dye”, a method of immobilizing on a “spacer layer composed of a dielectric” via a SAM (self-assembled monolayer) composed of a silane coupling agent is suitable. It is.

また、該スペーサ層に固定化したリガンドに蛍光色素を標識する方法も利用可能であり、リガンドと反応可能な官能基を有するシランカップリング剤でリガンドを固定化した後、さらに上記反応性基を有する蛍光色素を流路中で反応させ、蛍光色素により標識された固定化リガンドを作製することもできる。   Further, a method of labeling a fluorescent dye on the ligand immobilized on the spacer layer can be used. After immobilizing the ligand with a silane coupling agent having a functional group capable of reacting with the ligand, the reactive group is further added. It is also possible to produce an immobilized ligand labeled with a fluorescent dye by reacting the fluorescent dye with the fluorescent dye.

「シランカップリング剤」としては、加水分解でシラノール基(Si-OH)を与えるエトキシ基(またはメトキシ基)を有し、他端にアミノ基やグリシジル基、カルボキシル基などの反応基を有するシランカップリング剤であればよく、具体例として、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、8−アミノ−オクチルトリエトキシシラン、6−アミノ−ヘキシルトリエトキシシラン、7−カルボキシ−ヘプチルトリエトキシシラン、5−カルボキシ−ペンチルトリエトキシシランなどが挙げられるが、本発明はこれらに限定されず、従来公知のシランカップリング剤も用いることができる。   “Silane coupling agent” is a silane having an ethoxy group (or methoxy group) that gives a silanol group (Si—OH) by hydrolysis, and a reactive group such as an amino group, a glycidyl group, or a carboxyl group at the other end. Any coupling agent may be used. Specific examples include 3-aminopropyltriethoxysilane, 8-amino-octyltriethoxysilane, 6-amino-hexyltriethoxysilane, 7-carboxy-heptyltriethoxysilane, and 5-carboxy. -Pentyltriethoxysilane and the like are mentioned, but the present invention is not limited to these, and conventionally known silane coupling agents can also be used.

シランカップリング剤以外に、リガンドの固定化能に優れることから、例えば、カルボキシメチルデキストラン、ポリエチレングリコール、イミノジ酢酸誘導体((N−5−amino−1−carboxypentyl)iminodiacetic acid等)、ビオチン、アビジン、ストレプトアビジン、プロテインA、プロテインGなども用いることができる。   In addition to the silane coupling agent, since it has excellent ligand immobilization ability, for example, carboxymethyl dextran, polyethylene glycol, iminodiacetic acid derivatives ((N-5-amino-1-carboxylicoxyl) iminodiacetic acid, etc.), biotin, avidin, Streptavidin, protein A, protein G and the like can also be used.

このような「蛍光色素により標識されたリガンド」の固定化方法の具体例として、まず金薄薄膜および誘電体からなるスペーサ層が、その一方の表面に順に形成された透明平面基板を、シランカップリング剤を通常0.1〜10%、好ましくは0.5%の濃度で含む水溶液に、30分〜2時間浸漬後、室温の場合、通常1〜24時間、好ましくは10時間、100℃の場合、通常10分〜1時間、好ましくは30分の乾燥を行い、この後、通常、上記基板を水で洗浄する。この時点で、シランカップリング剤の一方の末端が加水分解して得られたシラノール基(Si−OH)を該スペーサ層側にして並べたSAM(Self−Assembled Monolayer;自己組織化単分子膜)が形成されている。シランカップリング剤からなるSAMの外側には、シランカップリング剤が有するアミノ基やカルボキシル基が露出している状態となっている。   As a specific example of such a method of immobilizing a “ligand labeled with a fluorescent dye”, a transparent flat substrate having a gold thin film and a dielectric spacer layer sequentially formed on one surface thereof is first prepared as a silane cup. After immersion for 30 minutes to 2 hours in an aqueous solution containing a ring agent in a concentration of usually 0.1 to 10%, preferably 0.5%, at room temperature, it is usually 1 to 24 hours, preferably 10 hours, at 100 ° C. In this case, drying is usually performed for 10 minutes to 1 hour, preferably 30 minutes, and then the substrate is usually washed with water. At this point, a SAM (Self-Assembled Monolayer) in which silanol groups (Si-OH) obtained by hydrolysis of one end of the silane coupling agent are arranged on the spacer layer side. Is formed. The amino group and carboxyl group of the silane coupling agent are exposed on the outside of the SAM made of the silane coupling agent.

次に、リガンドが有するカルボキシル基を、水溶性カルボジイミド(WSC)(例えば、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(EDC)など)とN−ヒドロキシコハク酸イミド(NHS)とにより活性エステル化し、このように活性エステル化したカルボキシル基と、上記シランカップリング剤が有するアミノ基とを水溶性カルボジイミドを用いて脱水反応させ固定化させる。   Next, the carboxyl group of the ligand is converted into water-soluble carbodiimide (WSC) (for example, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC)) and N-hydroxysuccinimide (NHS). Then, the carboxyl group thus activated and the amino group of the silane coupling agent are dehydrated and immobilized using water-soluble carbodiimide.

<アッセイ法>
本発明のアッセイ法は、下記工程(a)〜(d)を含むことを特徴とするものである。
工程(a):本発明のプラズモン励起センサに、検体を接触させる工程、
工程(b):該工程(a)を経て得られたプラズモン励起センサに、さらに、該プラズモン励起センサに含まれるリガンドとは同じであっても異なっていてもよいリガンドと蛍光を消光または吸収し得る化合物とのコンジュゲートを反応させる工程、
工程(c):該工程(b)を経て得られたプラズモン励起センサに、上記透明平面基板の、上記金属薄膜を形成していないもう一方の表面から、プリズムを経由してレーザ光を照射し、励起された蛍光色素から発光された蛍光量を測定する工程、および
工程(d):該工程(c)で得られた測定結果から、検体中に含有されるアナライト量を算出する工程。
<Assay method>
The assay method of the present invention comprises the following steps (a) to (d).
Step (a): a step of bringing a specimen into contact with the plasmon excitation sensor of the present invention,
Step (b): The plasmon excitation sensor obtained through the step (a) is further quenched or absorbed with a ligand that may be the same as or different from the ligand contained in the plasmon excitation sensor. Reacting a conjugate with the resulting compound;
Step (c): The plasmon excitation sensor obtained through the step (b) is irradiated with a laser beam via a prism from the other surface of the transparent flat substrate on which the metal thin film is not formed. A step of measuring the amount of fluorescence emitted from the excited fluorescent dye, and a step (d): a step of calculating the amount of analyte contained in the specimen from the measurement result obtained in the step (c).

(工程(a))
工程(a)とは、本発明のプラズモン励起センサに、検体を接触させる工程である。
「検体」としては、例えば、血液(血清・血漿)、尿、鼻孔液、唾液、便、体腔液(髄液、腹水、胸水等)などが挙げられ、所望の溶媒、緩衝液等に適宜希釈して用いてもよい。これら検体のうち、血液、血清、血漿、尿、鼻孔液および唾液が好ましい。
(Process (a))
Step (a) is a step of bringing a specimen into contact with the plasmon excitation sensor of the present invention.
Examples of the “specimen” include blood (serum / plasma), urine, nasal fluid, saliva, feces, body cavity fluid (spinal fluid, ascites, pleural effusion, etc.), etc., and appropriately diluted in a desired solvent, buffer solution, etc. May be used. Of these samples, blood, serum, plasma, urine, nasal fluid and saliva are preferred.

「接触」は、流路中に循環する送液に検体が含まれ、プラズモン励起センサの蛍光色素およびリガンドが固定化されている片面のみが該送液中に浸漬されている状態において、プラズモン励起センサと検体とを接触させる態様が好ましい。   “Contact” means that the specimen is contained in the liquid supply circulating in the flow path, and the plasmon excitation is performed when only one surface on which the fluorescent dye and the ligand of the plasmon excitation sensor are immobilized is immersed in the liquid supply. An embodiment in which the sensor and the specimen are brought into contact is preferable.

「流路」とは、微量な薬液の送達を効率的に行うことができ、反応促進を行うために送液速度を変化させたり、循環させたりすることができる直方体または管状のものであって、プラズモン励起センサを設置する個所近傍は直方体構造を有することが好ましく、薬液を送達する個所近傍は管状を有することが好ましい。   The “flow channel” is a rectangular parallelepiped or a tube that can efficiently deliver a small amount of a chemical solution and can change the liquid feeding speed or circulate in order to promote the reaction. The vicinity of the place where the plasmon excitation sensor is installed preferably has a rectangular parallelepiped structure, and the vicinity of the place where the drug solution is delivered preferably has a tubular shape.

その材料としては、プラズモン励起センサ部ではメチルメタクリレート、スチレン等を原料として含有するホモポリマーまたは共重合体、ポリエチレン、ポリオレフィン等からなり、薬液送達部ではシリコンゴム、テフロン(登録商標)、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリマーを用いる。   As the material, the plasmon excitation sensor part is composed of a homopolymer or copolymer, polyethylene, polyolefin, etc. containing methyl methacrylate, styrene or the like as a raw material, and the chemical solution delivery part is made of silicon rubber, Teflon (registered trademark), polyethylene, polypropylene. Etc. are used.

プラズモン励起センサ部においては、検体との接触効率を高め、拡散距離を短くする観点から、プラズモン励起センサ部の流路の断面として、縦×横がそれぞれ独立に100nm〜1mm程度が好ましい。   In the plasmon excitation sensor unit, from the viewpoint of increasing the contact efficiency with the specimen and shortening the diffusion distance, it is preferable that the cross section of the channel of the plasmon excitation sensor unit is independently about 100 nm to 1 mm in length and width.

流路にプラズモン励起センサを固定する方法としては、小規模ロット(実験室レベル)では、まず、該プラズモン励起センサの金属薄膜が形成されている表面に、流路高さ0.5mmを有するポリジメチルシロキサン(PDMS)製シートを該プラズモン励起センサの金属薄膜が形成されている部位を囲むようにして圧着し、次に、該ポリジメチルシロキサン(PDMS)製シートと該プラズモン励起センサとをビス等の閉め具により固定する方法が好ましい。   As a method of fixing the plasmon excitation sensor to the flow path, in a small-scale lot (laboratory level), first, on the surface on which the metal thin film of the plasmon excitation sensor is formed, A dimethylsiloxane (PDMS) sheet is pressure-bonded so as to surround a portion where the metal thin film of the plasmon excitation sensor is formed, and then the polydimethylsiloxane (PDMS) sheet and the plasmon excitation sensor are closed with screws or the like. A method of fixing with a tool is preferred.

工業的に製造される大ロット(工場レベル)では、流路にプラズモン励起センサを固定する方法としては、プラスチックの一体成形品に金基板を形成、または別途作製した金基板を固定し、金表面に誘電体層、蛍光色素層およびリガンド固定化を行った後、流路の天板に相当するプラスチックの一体成形品により蓋をすることで製造できる。必要に応じてプリズムを流路に一体化することもできる。   In large lots (factory level) manufactured industrially, as a method of fixing the plasmon excitation sensor to the flow path, a gold substrate is formed on a plastic integrally molded product, or a separately manufactured gold substrate is fixed, and the gold surface is fixed. Further, after the dielectric layer, the fluorescent dye layer, and the ligand are immobilized, it can be manufactured by covering with a plastic integrally formed product corresponding to the top plate of the flow path. If necessary, the prism can be integrated into the flow path.

「送液」としては、検体を希釈した溶媒または緩衝液と同じものが好ましく、例えば、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)、トリス緩衝生理食塩水(TBS)などが挙げられるが、特に限定されるものではない。   The “liquid feeding” is preferably the same as the solvent or buffer in which the specimen is diluted, and examples thereof include phosphate buffered saline (PBS) and Tris buffered saline (TBS), but are not particularly limited. It is not something.

送液を循環させる温度および時間としては、検体の種類などにより異なり、特に限定されるものではないが、通常20〜40℃×1〜60分間、好ましくは37℃×5〜15分間である。   The temperature and time for circulating the liquid supply vary depending on the type of specimen and are not particularly limited, but are usually 20 to 40 ° C. × 1 to 60 minutes, preferably 37 ° C. × 5 to 15 minutes.

送液中の検体中に含有されるアナライトの初期濃度は、100μg/mL〜0.001pg/mLであってもよい。
送液の総量、すなわち流路の容積としては、通常0.001〜20mL、好ましくは0.1〜1mLである。
送液の流速は、通常1〜2,000μL/min、好ましくは5〜500μL/minである。
The initial concentration of the analyte contained in the specimen being sent may be 100 μg / mL to 0.001 pg / mL.
The total amount of liquid feeding, that is, the volume of the flow path is usually 0.001 to 20 mL, preferably 0.1 to 1 mL.
The flow rate of liquid feeding is usually 1 to 2,000 μL / min, preferably 5 to 500 μL / min.

(洗浄工程)
洗浄工程とは、下記工程(b)の前および/または後に含まれることが好ましく、上記工程(a)で得られたプラズモン励起センサの表面、および/または下記工程(b)で得られたプラズモン励起センサの表面を洗浄する工程である。
(Washing process)
The washing step is preferably included before and / or after the following step (b), and the surface of the plasmon excitation sensor obtained in the step (a) and / or the plasmon obtained in the following step (b). This is a step of cleaning the surface of the excitation sensor.

該工程に使用される洗浄液としては、Tween20、TritonX100などの界面活性剤を、工程(a)および(b)の反応で用いたものと同じ溶媒または緩衝液に溶解させ、好ましくは0.00001〜1重量%含有するものが望ましい。   As the washing solution used in the step, a surfactant such as Tween 20 or Triton X100 is dissolved in the same solvent or buffer used in the reaction of steps (a) and (b), preferably 0.00001 to Those containing 1% by weight are desirable.

洗浄液を循環させる温度および流速は、上記工程(a)の「送液を循環させる温度および流速」に等しいことが好ましい。
洗浄液を循環させる時間は、通常0.5〜180分間、好ましくは5〜60分間である。
The temperature and flow rate at which the cleaning liquid is circulated are preferably equal to the “temperature and flow rate at which the liquid feed is circulated” in step (a).
The time for circulating the cleaning liquid is usually 0.5 to 180 minutes, preferably 5 to 60 minutes.

(工程(b))
工程(b)とは、上記工程(a)、好ましくは上記洗浄工程を経て得られたプラズモン励起センサに、さらに、該プラズモン励起センサに含まれるリガンドとは同じであっても異なっていてもよいリガンドと蛍光を消光または吸収し得る化合物とのコンジュゲートを反応させる工程である。
(Process (b))
The step (b) may be the same as or different from the plasmon excitation sensor obtained through the step (a), preferably the washing step, and the ligand contained in the plasmon excitation sensor. This is a step of reacting a conjugate of a ligand and a compound capable of quenching or absorbing fluorescence.

「蛍光を消光または吸収し得る化合物」、すなわち「消光剤(消光色素)」または「クエンチャー」とは、上記「蛍光色素」の励起されたエネルギーを吸収できる適切なエネルギー準位を有する化合物であって、ある蛍光色素に対して適切な消光剤を添加すると、蛍光が消失する。   “Compound capable of quenching or absorbing fluorescence”, that is, “quenching agent (quenching dye)” or “quencher” is a compound having an appropriate energy level capable of absorbing the excited energy of the “fluorescent dye”. If an appropriate quencher is added to a certain fluorescent dye, the fluorescence disappears.

「消光剤」としては、フルオレセイン・ファミリーの消光色素、ポリハロフルオレセイン・ファミリーの消光色素、ヘキサクロロフルオレセイン・ファミリーの消光色素、クマリン・ファミリーの消光色素、ローダミン・ファミリーの消光色素、シアニン・ファミリーの消光色素、オキサジン・ファミリーの消光色素、チアジン・ファミリーの消光色素、スクアライン・ファミリーの消光色素、キレート化ランタニド・ファミリーの消光色素、BODIPY(登録商標)・ファミリーの消光色素などが挙げられ、より具体的には、例えば、BHQ(登録商標)・ファミリーの色素(国際公開第01/86001号パンフレットに記載されているクエンチャー:BHQ−1、BHQ−2およびBHQ−3を含む。)(バイオサーチテクノロジーズ ジャパンBTJ(株)製)、Iowa Black(登録商標)(Integrated DNA Technologies社製)、DABCYL(4−(4’−ジメチルアミノフェニルアゾ)安息香酸)(Integrated DNA Technologies社製)、TAMRA(N,N,N’,N’−テトラメチル−6−カルボキシローダミン)(インビトロジェン(株)製)、Cy3(登録商標)(GEヘルスケア バイオサイエンス(株)製)、Cy5(登録商標)(GEヘルスケア バイオサイエンス(株)製)、1−ベンジル−1,4−ジヒドロニコチンアミド(BNAH)、9−アントラセンカルボニトリル、2−ナフトール、2−メトキシナフタレン、1,4−ナフトキノン、2,6−ジ−tert−ブチル−1,4−ベンゾキノン、3,5−ジ−tert−ブチル−1,2−ベンゾキノン、1−ナフトエ酸(1−NA)、2−ナフトエ酸(2−NA)、1−ピレン酪酸(PyBA)、4−ニトロ安息香酸(PNBA)、アントラキノン−2−カルボン酸(AQCA)、ピレンなどが挙げられる。また、本発明は、米国特許番号第6,399,392号、同第6,348,596号、同第6,080,068号および同第5,707,813号に記載の消光剤を用いることもできる。   “Quenchers” include fluorescein family quenching dyes, polyhalofluorescein family quenching dyes, hexachlorofluorescein family quenching dyes, coumarin family quenching dyes, rhodamine family quenching dyes, cyanine family quenching dyes Dyes, oxazine family quenching dyes, thiazine family quenching dyes, squarain family quenching dyes, chelated lanthanide family quenching dyes, BODIPY® family quenching dyes, and more Specifically, for example, BHQ (registered trademark) family dyes (including quenchers described in WO 01/86001: BHQ-1, BHQ-2 and BHQ-3) (Biosearch) technology Japan BTJ Co., Ltd.), Iowa Black (registered trademark) (manufactured by Integrated DNA Technologies), DABCYL (4- (4′-dimethylaminophenylazo) benzoic acid) (manufactured by Integrated DNA Technologies), TAMRA (N, N, N ′, N′-tetramethyl-6-carboxyrhodamine) (manufactured by Invitrogen), Cy3 (registered trademark) (manufactured by GE Healthcare Biosciences), Cy5 (registered trademark) (GE Healthcare) Bioscience Co., Ltd.), 1-benzyl-1,4-dihydronicotinamide (BNAH), 9-anthracenecarbonitrile, 2-naphthol, 2-methoxynaphthalene, 1,4-naphthoquinone, 2,6-di- tert-butyl-1,4-be Zoquinone, 3,5-di-tert-butyl-1,2-benzoquinone, 1-naphthoic acid (1-NA), 2-naphthoic acid (2-NA), 1-pyrenebutyric acid (PyBA), 4-nitrobenzoic acid An acid (PNBA), anthraquinone-2-carboxylic acid (AQCA), pyrene, etc. are mentioned. Further, the present invention uses the quencher described in US Pat. Nos. 6,399,392, 6,348,596, 6,080,068, and 5,707,813. You can also.

これらの消光剤のうち、バイオサーチテクノロジーズ ジャパンBTJ(株)製のBHQ−1(最大波長534nm)、BHQ−2(最大波長579nm)、BHQ−3(最大波長672nm)等のシリーズが広い波長領域をカバーするダーククエンチャー(自らは発光しない消光剤)として好ましい。   Among these quenchers, BHQ-1 (maximum wavelength 534 nm), BHQ-2 (maximum wavelength 579 nm), BHQ-3 (maximum wavelength 672 nm), etc., manufactured by Biosearch Technologies Japan BTJ, Inc. have a wide wavelength range. Is preferable as a dark quencher (quenching agent that does not emit light itself).

上記以外の「消光剤」の系統としては、通常、テトラシアノキノジメタン類、アミニウム類、ジインモニウム類、ヒドラジン類、ヒドラジド類、ヒドロキシルアミン類、ハイドロキノン類、四置換ホウ素陰イオン類、またはニッケル類、アゾ色素の重金属錯体類、フォルマザン重金属錯体、ジピロメテン金属錯体類、ポルフィリン重金属錯体類、重金属フタロシアニン類、重金属ナフタロシアニン類、メタロセン類等の金属錯体などが挙げられる。   Other than the above-mentioned "quenching agents", tetracyanoquinodimethanes, aminiums, diimmoniums, hydrazines, hydrazides, hydroxylamines, hydroquinones, tetrasubstituted boron anions, or nickels And metal complexes such as heavy metal complexes of azo dyes, formazan heavy metal complexes, dipyrromethene metal complexes, porphyrin heavy metal complexes, heavy metal phthalocyanines, heavy metal naphthalocyanines, metallocenes, and the like.

表面プラズモンによって励起された蛍光色素によって放射されるフォトンは、電子励起状態で消光剤にエネルギー移動されてクエンチされると考えられる。すなわち、電子励起状態のエネルギーを吸収した消光剤は、異なった波長のフォトンまたは熱としてエネルギーを放出すると考えられる。したがって、消光剤は蛍光色素でもあってもよい。   Photons emitted by fluorescent dyes excited by surface plasmons are believed to be quenched by energy transfer to the quencher in the electronically excited state. That is, it is considered that a quencher that absorbs energy in an electronically excited state releases energy as photons or heat having different wavelengths. Thus, the quencher may be a fluorescent dye.

一般に、蛍光色素と消光剤とのエネルギー転移は、蛍光色素と消光剤との間の距離、すなわち臨界転移距離に依存する。「臨界転移距離」とは、蛍光色素の電子励起準位(通常1重項)と消光剤の最低空軌道とが相互作用できる距離であり、消光剤が有機物の場合、通常10nm前後の距離、金属含有物の場合では通常30nm程度の距離である。特定の蛍光色素と消光剤との臨界転移距離については、当該技術分野において周知であり、例えば、WuおよびBrand、1994年、Anal. Biochem. 218:1〜3ページの論文に記載の臨界転移距離を参照することができる。   In general, the energy transfer between the fluorescent dye and the quencher depends on the distance between the fluorescent dye and the quencher, that is, the critical transition distance. “Critical transition distance” is the distance at which the electronic excitation level (usually singlet) of the fluorescent dye can interact with the lowest unoccupied orbital of the quencher. When the quencher is an organic substance, the distance is usually around 10 nm. In the case of a metal-containing material, the distance is usually about 30 nm. The critical transition distance between a specific fluorescent dye and a quencher is well known in the art and is described, for example, in Wu and Brand, 1994, Anal. Biochem. 218: 1-3 pages. Can be referred to.

特定の蛍光色素と消光剤との組み合わせの基準としては、例えば、蛍光色素による蛍光発光の量子収率;蛍光色素によって放たれる蛍光波長;消光剤の減衰係数;消光剤によって放たれる蛍光波長;消光剤による蛍光発光の量子収率などが挙げられる。また、消光剤が蛍光色素でもある場合、消光剤と蛍光色素とが、一方によって放射された蛍光がもう片方によって放射された蛍光と容易に区別できるように組み合わせることが好ましい。特定の蛍光色素と消光剤との組み合わせの選択については、KlostermeierおよびMillar、2002年、Biopolymers 61:159〜179ページの総論を参照することができる。   The standard of the combination of a specific fluorescent dye and a quencher includes, for example, the quantum yield of fluorescence emission by the fluorescent dye; the fluorescence wavelength emitted by the fluorescent dye; the extinction coefficient of the quencher; the fluorescence wavelength emitted by the quencher And the quantum yield of fluorescence emission by the quencher. When the quencher is also a fluorescent dye, the quencher and the fluorescent dye are preferably combined so that the fluorescence emitted by one can be easily distinguished from the fluorescence emitted by the other. Reference can be made to the general review of Klostermeier and Millar, 2002, Biopolymers 61: 159-179 for the selection of specific fluorescent dye and quencher combinations.

本発明で用いられる蛍光色素と消光剤との例示的な組み合わせは、蛍光色素として6−カルボキシフルオレセイン(FAM)と消光剤としてCy5(登録商標);Alexa Fluor(登録商標)647(蛍光色素)とBHQ−3(消光剤);FAM、TET、JOE、HEXおよびOregon Green(蛍光色素)とBHQ−1(消光剤);FAM、TAMRA、ROX、Cy3、Cy3.5、CAL RedおよびRed 640(蛍光色素)とBHQ−2(消光剤);Cy5およびCy5.5(蛍光色素)とBHQ−3(消光剤)、米国特許番号第6,245,514号に記載されている組み合わせ、表2に記載の組み合わせなどが挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。   Exemplary combinations of fluorescent dyes and quenchers used in the present invention include 6-carboxyfluorescein (FAM) as the fluorescent dye and Cy5® as the quencher; Alexa Fluor® 647 (fluorescent dye) BHQ-3 (quenching agent); FAM, TET, JOE, HEX and Oregon Green (fluorescent dye) and BHQ-1 (quenching agent); FAM, TAMRA, ROX, Cy3, Cy3.5, CAL Red and Red 640 (fluorescence) Dye) and BHQ-2 (quenching agent); Cy5 and Cy5.5 (fluorescent dye) and BHQ-3 (quenching agent), combinations described in US Pat. No. 6,245,514, listed in Table 2 However, the present invention is not limited to these combinations.

蛍光色素および消光剤の両方として使用可能である分子は、例えば、フルオレセイン、6−カルボキシフルオレセイン、2’,7’−ジメトキシ−4’,5’−ジクロロ−6−カルボキシフルオレセイン、ローダミン、6−カルボキシローダミン、6−カルボキシ−X−ローダミン、5−(2’−アミノエチル)アミノナフタレン−1−スルホン酸(EDANS)などが挙げられる。 Molecules that can be used as both fluorescent dyes and quenchers include, for example, fluorescein, 6-carboxyfluorescein, 2 ′, 7′-dimethoxy-4 ′, 5′-dichloro-6-carboxyfluorescein, rhodamine, 6-carboxyl. Rhodamine, 6-carboxy-X-rhodamine, 5- (2′-aminoethyl) aminonaphthalene-1-sulfonic acid (EDANS) and the like can be mentioned.

「プラズモン励起センサに含まれるリガンドとは同じであっても異なっていてもよいリガンドと蛍光を消光または吸収し得る化合物とのコンジュゲート」は、リガンドとして2次抗体を用いる場合、以下の態様(I)または(II)が好ましい。   “Conjugation of a ligand that may be the same as or different from the ligand contained in the plasmon excitation sensor and a compound that can quench or absorb fluorescence” refers to the following embodiment (when a secondary antibody is used as the ligand: I) or (II) is preferred.

態様(I):2次抗体は、検体中に含有されるアナライト(標的抗原)を認識し結合し得る抗体である。ただし、本発明のプラズモン励起センサに固定化されているリガンドとして用いる1次抗体抗がポリクローナル抗体である場合、2次抗体は、モノクローナル抗体であってもポリクローナル抗体であってもよいが、該1次抗体がモノクローナル抗体である場合、2次抗体は、該1次抗体が認識しないエピトープを認識するモノクローナル抗体であるか、またはポリクローナル抗体であることが望ましい。   Aspect (I): The secondary antibody is an antibody capable of recognizing and binding to an analyte (target antigen) contained in a specimen. However, when the primary antibody used as a ligand immobilized on the plasmon excitation sensor of the present invention is a polyclonal antibody, the secondary antibody may be a monoclonal antibody or a polyclonal antibody. When the secondary antibody is a monoclonal antibody, the secondary antibody is preferably a monoclonal antibody that recognizes an epitope that the primary antibody does not recognize, or a polyclonal antibody.

本発明のプラズモン励起センサに固定化されているリガンドとして用いる1次抗体抗が、例えば、AFPモノクローナル抗体である場合、態様(I)の2次抗体としては、検体中に含有されるAFPに競合する抗原を認識し結合することができるモノクローナル抗体またはポリクローナル抗体を必要とする。   When the primary antibody used as a ligand immobilized on the plasmon excitation sensor of the present invention is, for example, an AFP monoclonal antibody, the secondary antibody of embodiment (I) competes with AFP contained in the specimen. A monoclonal or polyclonal antibody capable of recognizing and binding to the antigen of interest.

態様(I)は、消光剤の能力次第で蛍光信号量を調整できるため、本発明のアッセイ法が最適なS/N比で実施可能であるから好適である。
態様(II):2次抗体は、検体中に含有されるアナライト(標的抗原)と競合するアナライト(競合抗原;ただし、標的抗原とは異なるものである。)を予め結合した抗体である。検体中に含有される競合抗原は0種または1種以上であるから、2次抗体自体を必要としないか、または1種以上の2次抗体を必要とする。
Aspect (I) is preferable because the amount of fluorescence signal can be adjusted depending on the ability of the quencher, and therefore the assay method of the present invention can be carried out at an optimum S / N ratio.
Aspect (II): The secondary antibody is an antibody in which an analyte competing with the analyte (target antigen) contained in the specimen (competitive antigen; however, different from the target antigen) is bound in advance. . Since the competing antigens contained in the specimen are zero or one or more, the secondary antibody itself is not required, or one or more secondary antibodies are required.

態様(II)は、蛍光信号(蛍光シグナル)量と標的抗原量とを比例させることができるため好適である。
上記1次抗体が抗AFPモノクローナル抗体である場合、態様(II)の2次抗体としては、抗AFPポリクローナル抗体、または該抗AFPモノクローナル抗体が認識しないエピトープを認識し結合することができる抗AFPモノクローナル抗体を必要とする。
Aspect (II) is preferable because the amount of fluorescent signal (fluorescent signal) and the amount of target antigen can be proportional.
When the primary antibody is an anti-AFP monoclonal antibody, the secondary antibody of embodiment (II) is an anti-AFP polyclonal antibody or an anti-AFP monoclonal antibody that can recognize and bind to an epitope that the anti-AFP monoclonal antibody does not recognize. Requires antibody.

「プラズモン励起センサに含まれるリガンドとは同じであっても異なっていてもよいリガンドと蛍光を消光または吸収し得る化合物とのコンジュゲート」の作製方法としては、リガンドとして上記「2次抗体」を用いる場合、例えば、まず消光剤にカルボキシル基を付与し、該カルボキシル基を、水溶性カルボジイミド(WSC)(例えば、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(EDC)など)とN−ヒドロキシコハク酸イミド(NHS)とにより活性エステル化し、次いで活性エステル化したカルボキシル基と2次抗体が有するアミノ基とを水溶性カルボジイミドを用いて脱水反応させ固定化させる方法;イソチオシアネートおよびアミノ基をそれぞれ有する2次抗体および消光剤を反応させ固定化する方法;スルホニルハライドおよびアミノ基をそれぞれ有する2次抗体および消光剤を反応させ固定化する方法;ヨードアセトアミドおよびチオール基をそれぞれ有する2次抗体および消光剤を反応させ固定化する方法;ビオチン化された消光剤とストレプトアビジン化された2次抗体とを反応させ固定化する方法などが挙げられる。   As a production method of “a conjugate of a ligand that may be the same as or different from the ligand contained in the plasmon excitation sensor and a compound capable of quenching or absorbing fluorescence”, the “secondary antibody” is used as the ligand. When used, for example, a carboxyl group is first imparted to the quencher, and the carboxyl group is converted into a water-soluble carbodiimide (WSC) (for example, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC) or the like). And N-hydroxysuccinimide (NHS), which is then active esterified, and then the active esterified carboxyl group and the amino group of the secondary antibody are dehydrated and immobilized using water-soluble carbodiimide; isothiocyanate and Reacting and immobilizing a secondary antibody and a quencher each having an amino group Method: Method of reacting and immobilizing a secondary antibody and a quencher having a sulfonyl halide and an amino group, respectively; Method of reacting and immobilizing a secondary antibody and a quencher having an iodoacetamide and a thiol group, respectively; Biotinylated Examples thereof include a method of reacting and immobilizing a quencher with a streptavidinated secondary antibody.

このように作製された「プラズモン励起センサに含まれるリガンドとは同じであっても異なっていてもよいリガンドと蛍光を消光または吸収し得る化合物とのコンジュゲート」の送液中の濃度は、0.001〜10,000μg/mLが好ましく、1〜1,000)μg/mLがより好ましい。   The concentration of the thus-prepared “conjugate of a ligand that may be the same as or different from the ligand contained in the plasmon excitation sensor and a compound capable of quenching or absorbing fluorescence” in the solution is 0 0.001 to 10,000 μg / mL is preferable, and 1 to 1,000) μg / mL is more preferable.

送液を循環させる温度、時間および流速は、それぞれ上記工程(a)の場合と同様である。
また、工程(b)と下記工程(c)との間に、上記洗浄工程を含むことが好ましい。
The temperature, time, and flow rate at which the liquid is circulated are the same as in step (a).
Moreover, it is preferable to include the said washing | cleaning process between a process (b) and the following process (c).

(工程(c))
工程(c)とは、上記工程(b)、好ましくは上記洗浄工程を経て得られたプラズモン励起センサに、上記金属薄膜を形成していない上記透明平面基板の片面から、プリズムを経由してレーザ光を照射し、励起された蛍光色素から発光された蛍光量を測定する工程である。
(Process (c))
The step (c) means that the plasmon excitation sensor obtained through the above step (b), preferably the above washing step, is subjected to laser from one side of the transparent flat substrate on which the metal thin film is not formed via a prism. This is a step of measuring the amount of fluorescence emitted from the excited fluorescent dye by irradiating light.

レーザ光は、光学フィルタを通して、プリズムに入射する直前のエネルギーおよびフォトン量を調節することが望ましい。
レーザ光の照射により、全反射減衰条件(ATR)において、金属薄膜の表面に表面プラズモンが発生する。表面プラズモンの電場増強効果により、照射したフォトン量の数十〜数百倍に増えたフォトンにより蛍光色素を励起する。なお、該電場増強効果によるフォトン増加量は、基板となるガラスの屈折率、金属薄膜の金属種および膜厚に依存するが、通常、金では約10〜20倍の増加量となる。
It is desirable to adjust the energy and photon amount immediately before the laser light enters the prism through the optical filter.
Irradiation with laser light generates surface plasmons on the surface of the metal thin film under the total reflection attenuation condition (ATR). Due to the electric field enhancement effect of the surface plasmon, the fluorescent dye is excited by photons increased to several tens to several hundred times the amount of photons irradiated. The amount of increase in photons due to the electric field enhancement effect depends on the refractive index of the glass serving as the substrate, the metal species and the film thickness of the metal thin film, but is usually about 10 to 20 times that of gold.

蛍光色素は光吸収により分子内の電子が励起され、短時間のうちに第一電子励起状態に移動し、この状態(準位)から基底状態に戻る際、そのエネルギー差に相当する波長の蛍光を発する。   In the fluorescent dye, the electrons in the molecule are excited by light absorption, move to the first electronic excited state in a short time, and when returning from this state (level) to the ground state, the fluorescent dye has a wavelength corresponding to the energy difference. To emit.

しかしながら、蛍光色素の基底状態から第一電子励起状態に移行する際に必要なエネルギーに相当するエネルギーを吸収することができる消光剤が近傍にあると、蛍光色素から消光剤へエネルギーが移動し、蛍光色素は蛍光を発生することなく第一電子励起状態から基底状態に戻ってしまう。この現象を消光という。   However, if there is a quencher in the vicinity that can absorb the energy corresponding to the energy required for transition from the ground state of the fluorescent dye to the first electronic excited state, the energy is transferred from the fluorescent dye to the quencher, The fluorescent dye returns from the first electron excited state to the ground state without generating fluorescence. This phenomenon is called quenching.

消光剤により消光されなかった蛍光は、カットフィルタを通して、集光レンズによりSPFS検出部に入射し、入射光のカウント値を測定する。
「レーザ光」の光源としては、例えば、波長400〜840nm、入射光量として1mW程度のレーザ光を照射できるLED、波長230〜800nm(金属薄膜に用いる金属種によって共鳴波長が決まる。)、0.01〜100mWのレーザ光を照射できる半導体レーザ(LD)などが挙げられる。これら光源のうち、SPRではLED、LDともに用いることができるが、SPFSでは蛍光色素を励起するために高エネルギーが必要であり、高感度の観点から、LDが好ましい。
The fluorescence that has not been quenched by the quencher enters the SPFS detector through the cut filter by the condenser lens, and measures the count value of the incident light.
As a light source of “laser light”, for example, an LED capable of irradiating laser light having a wavelength of 400 to 840 nm and an incident light amount of about 1 mW, a wavelength of 230 to 800 nm (resonance wavelength is determined by a metal type used for the metal thin film) Examples thereof include a semiconductor laser (LD) that can irradiate a laser beam of 01 to 100 mW. Among these light sources, both LED and LD can be used in SPR, but SPFS requires high energy to excite the fluorescent dye, and LD is preferable from the viewpoint of high sensitivity.

「プリズム」は、各種フィルタを介したレーザ光が、プラズモン励起センサに効率よく入射することを目的としており、屈折率が上記「透明平面基板」と同じであることが好ましい。本発明は、全反射条件を設定できる各種プリズムを適宜選択することができることから、角度、形状に特に制限はなく、例えば、60度分散プリズムなどであってもよい。このようなプリズムの市販品としては、上述した「ガラス製の透明平面基板」の市販品と同様のものが挙げられる。   The “prism” is intended to allow the laser light through various filters to efficiently enter the plasmon excitation sensor, and the refractive index is preferably the same as that of the “transparent flat substrate”. In the present invention, various prisms for which total reflection conditions can be set can be selected as appropriate, and therefore, there is no particular limitation on the angle and shape. For example, a 60-degree dispersion prism may be used. Examples of such commercially available prisms include those similar to the above-mentioned commercially available “glass-made transparent flat substrate”.

「光学フィルタ」としては、例えば、減光(ND)フィルタ、ダイアフラムレンズなどが挙げられる。
「減光(ND)フィルタ」(または、中性濃度フィルタ)は、入射レーザ光量を調節することを目的とするものである。特に、ダイナミックレンジの狭い検出器を使用するときには精度の高い測定を実施する上で用いることが好ましい。
Examples of the “optical filter” include a neutral density (ND) filter and a diaphragm lens.
The “darkening (ND) filter” (or neutral density filter) is intended to adjust the amount of incident laser light. In particular, when a detector with a narrow dynamic range is used, it is preferable to use it for carrying out a highly accurate measurement.

「偏光フィルタ」は、レーザ光を、表面プラズモンを効率よく発生させるP偏光とするために用いられるものである。
「カットフィルタ」は、外光(装置外の照明光)、励起光(励起光の透過成分)、迷光(各所での励起光の散乱成分)、プラズモンの散乱光(励起光を起源とし、プラズモン励起センサ表面上の構造体または付着物などの影響で発生する散乱光)、酵素蛍光基質の自家蛍光、などの各種ノイズ光を除去するフィルタであって、例えば、干渉フィルタ、色フィルタなどが挙げられる。
The “polarizing filter” is used to make the laser light P-polarized light that efficiently generates surface plasmons.
“Cut filters” are external light (illumination light outside the device), excitation light (excitation light transmission component), stray light (excitation light scattering component in various places), plasmon scattering light (excitation light originated from plasmon A filter that removes various types of noise light such as scattered light generated by the influence of structures or deposits on the surface of the excitation sensor), autofluorescence of the enzyme fluorescent substrate, and examples thereof include interference filters and color filters. It is done.

「集光レンズ」は、検出器に蛍光シグナルを効率よく集光することを目的とするものであり、任意の集光系でよい。簡易な集光系として、顕微鏡などで使用されている、市販の対物レンズ(例えば、(株)ニコン製またはオリンパス(株)製等)を転用してもよい。対物レンズの倍率としては、10〜100倍が好ましい。   The “collecting lens” is intended to efficiently collect the fluorescent signal on the detector, and may be an arbitrary condensing system. As a simple condensing system, a commercially available objective lens (for example, manufactured by Nikon Corporation or Olympus Corporation) used in a microscope or the like may be used. The magnification of the objective lens is preferably 10 to 100 times.

「SPFS検出部」としては、超高感度の観点からは光電子増倍管(浜松ホトニクス(株)製のフォトマルチプライヤー)が好ましい。また、これらに比べると感度は下がるが、画像として見ることができ、かつノイズ光の除去が容易なことから、多点計測が可能なCCDイメージセンサも好適である。   As the “SPFS detection unit”, a photomultiplier (a photomultiplier manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.) is preferable from the viewpoint of ultrahigh sensitivity. Also, although the sensitivity is lower than these, a CCD image sensor capable of multipoint measurement is also suitable because it can be viewed as an image and noise light can be easily removed.

(工程(d))
工程(d)とは、上記工程(c)で得られた測定結果から、検体中に含有されるアナライト量を算出する工程である。
(Process (d))
The step (d) is a step of calculating the amount of analyte contained in the specimen from the measurement result obtained in the step (c).

より具体的には、既知濃度のアナライトでの測定を実施することで検量線を作成し、作成された検量線に基づいて被測定検体中のアナライト(標的抗原)を測定シグナルから算出する工程である。   More specifically, a calibration curve is created by performing measurement with an analyte having a known concentration, and the analyte (target antigen) in the sample to be measured is calculated from the measurement signal based on the created calibration curve. It is a process.

「アナライト(標的抗原)」としては、上記「誘電体からスペーサ層」に固定化された「蛍光色素により標識されたリガンド」を特異的に認識され(または、認識し)結合し得る分子または分子断片であって、このような「分子」または「分子断片」としては、例えば、核酸(一本鎖であっても二本鎖であってもよいDNA、RNA、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、PNA(ペプチド核酸)等、またはヌクレオシド、ヌクレオチドおよびそれらの修飾分子)、タンパク質(ポリペプチド、オリゴペプチド等)、アミノ酸(修飾アミノ酸も含む。)、糖質(オリゴ糖、多糖類、糖鎖等)、脂質、またはこれらの修飾分子、複合体などが挙げられ、具体的には、AFP(αフェトプロテイン)等のがん胎児性抗原や腫瘍マーカー、シグナル伝達物質、ホルモンなどであってもよく、特に限定されない。   “Analyte (target antigen)” is a molecule that can specifically recognize (or recognize) and bind to a “ligand labeled with a fluorescent dye” immobilized on the “dielectric to spacer layer”. Molecular fragments, such “molecules” or “molecular fragments” include, for example, nucleic acids (DNA, RNA, polynucleotides, oligonucleotides, PNAs, which may be single-stranded or double-stranded) (Peptide nucleic acids) etc., or nucleosides, nucleotides and their modified molecules), proteins (polypeptides, oligopeptides, etc.), amino acids (including modified amino acids), carbohydrates (oligosaccharides, polysaccharides, sugar chains, etc.), Lipids, or modified molecules or complexes thereof, such as carcinoembryonic antigens such as AFP (α-fetoprotein), tumor markers, sigma Le mediators, may be an hormone, not particularly limited.

さらに、工程(d)は、上記工程(c)の前に測定したブランク蛍光シグナル、上記工程(c)で得られたアッセイ蛍光シグナル、および何も修飾していない金基板を流路に固定し、超純水を流しながらSPFSを測定して得られたシグナルを初期ノイズとしたとき、下記式で表されるアッセイS/N比を算出することができる。
アッセイS/N比=|(アッセイ蛍光シグナル)−(ブランク蛍光シグナル)|/(初期ノイズ)
Further, in the step (d), the blank fluorescence signal measured before the step (c), the assay fluorescence signal obtained in the step (c), and the gold substrate not modified at all are fixed to the channel. When the signal obtained by measuring SPFS while flowing ultrapure water is used as initial noise, the assay S / N ratio represented by the following formula can be calculated.
Assay S / N ratio = | (assay fluorescence signal) − (blank fluorescence signal) | / (initial noise)

<装置>
本発明の装置は、上記工程(c)に用いられることを特徴とするものである。
すなわち、本発明の装置は、本発明のプラズモン励起センサを用いて、本発明のアッセイ法を実施するためのものである。
<Device>
The apparatus of the present invention is used in the step (c).
That is, the apparatus of the present invention is for carrying out the assay method of the present invention using the plasmon excitation sensor of the present invention.

「装置」としては、少なくとも光源、光学フィルタ、プリズム、流路とプラズモン励起センサと送液ポンプと、カットフィルタ、集光レンズおよびSPFS検出部を含むものとする。また、表面プラズモン共鳴(SPR)検出部、すなわちSPR専用の受光センサとしてのフォトダイオード、SPRおよびSPFSの最適角度を調製するための角度可変部(サーボモータで全反射減衰(ATR)条件を求めるためにフォトダイオードと光源とを同期して、45〜85°の角度変更する。分解能は0.01°以上が好ましい。)、SPFS検出部に入力された情報を処理するためのコンピュータなども含んでもよい。   The “apparatus” includes at least a light source, an optical filter, a prism, a flow path, a plasmon excitation sensor, a liquid feed pump, a cut filter, a condenser lens, and an SPFS detection unit. In addition, a surface plasmon resonance (SPR) detection unit, that is, a photodiode as a light receiving sensor dedicated to SPR, an angle variable unit for adjusting the optimum angle of SPR and SPFS (to determine total reflection attenuation (ATR) conditions with a servomotor) The angle of 45 to 85 ° is changed in synchronization with the photodiode and the light source, and the resolution is preferably 0.01 ° or more.) Including a computer for processing information input to the SPFS detector Good.

光源、光学フィルタ、カットフィルタ、集光レンズおよびSPFS検出部の好ましい態様は上述したものと同様である。
「送液ポンプ」としては、例えば、送液が微量な場合に好適なマイクロポンプ、送り精度が高く脈動が少なく好ましいが循環することができないシリンジポンプ、簡易で取り扱い性に優れるが微量送液が困難な場合があるチューブポンプなどが挙げられる。
Preferred embodiments of the light source, the optical filter, the cut filter, the condensing lens, and the SPFS detection unit are the same as those described above.
As the “liquid feed pump”, for example, a micro pump suitable for a small amount of liquid feed, a syringe pump with high feed accuracy and low pulsation, which is preferable but cannot be circulated, a simple and excellent handleability but a small amount of liquid feed For example, a tube pump may be difficult.

<キット>
本発明のキットは、本発明のアッセイ法に用いられることを特徴とするものであって、本発明のアッセイ法を実施するにあたり、検体、1次抗体および2次抗体以外に必要とされるすべてのものを含むことが好ましい。
<Kit>
The kit of the present invention is characterized in that it is used in the assay method of the present invention, and everything necessary other than the specimen, the primary antibody and the secondary antibody in carrying out the assay method of the present invention. Are preferably included.

例えば、本発明のキットと、検体として血液と、特定の腫瘍マーカーに対する抗体とを用いることによって、特定の腫瘍マーカーの含有量を、高感度かつ高精度で検出することができる。この結果から、触診などによって検出することができない前臨床期の非浸潤癌(上皮内癌)の存在も高精度で予測することができる。   For example, by using the kit of the present invention, blood as a specimen, and an antibody against a specific tumor marker, the content of the specific tumor marker can be detected with high sensitivity and high accuracy. From this result, the presence of a preclinical noninvasive cancer (carcinoma in situ) that cannot be detected by palpation or the like can be predicted with high accuracy.

このような「キット」としては、具体的に、透明平面基板上に金属薄膜、誘電体からなるスペーサ層をこの順に形成させたもの;蛍光色素;蛍光色素をリガンドに標識するための試薬類(例えば、水溶性カルボジイミド(EDC)、N−ヒドロキシコハク酸イミド(NHS)など);シランカップリング剤;検体を溶解または希釈するための溶解液または希釈液;プラズモン励起センサと検体とを反応させるための各種反応試薬および洗浄試薬;蛍光を消光または吸収し得る化合物(例えば、BHQ−3など);2次抗体に、蛍光を消光または吸収し得る化合物を固定化するための各種試薬(例えば、水溶性カルボジイミド(EDC)、N−ヒドロキシコハク酸イミド(NHS)など)が挙げられ、本発明のアッセイ法を実施するために必要とされる各種器材または資材や上記「装置」を含めることもできる。   As such a “kit”, specifically, a metal thin film and a dielectric spacer layer formed in this order on a transparent flat substrate; a fluorescent dye; reagents for labeling the fluorescent dye as a ligand ( For example, water-soluble carbodiimide (EDC), N-hydroxysuccinimide (NHS), etc.); silane coupling agent; solution or diluent for dissolving or diluting the specimen; for reacting the plasmon excitation sensor with the specimen Various reaction reagents and washing reagents; compounds capable of quenching or absorbing fluorescence (for example, BHQ-3); various reagents for immobilizing a compound capable of quenching or absorbing fluorescence on the secondary antibody (for example, aqueous solutions) Carbodiimide (EDC), N-hydroxysuccinimide (NHS), etc.), which are necessary for carrying out the assay method of the present invention It may also be included various equipment or materials and the "device" is.

さらに、キット要素として、検量線作成用の標準物質、説明書、多数検体の同時処理ができるマイクロタイタープレートなどの必要な器材一式などを含んでもよい。   Further, the kit element may include a standard material for preparing a calibration curve, instructions, a necessary set of equipment such as a microtiter plate capable of simultaneously processing a large number of samples, and the like.

次に、本発明について実施例を示してさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、実施例1〜7および比較例1,2は、サンドイッチイムノアッセイ法を、実施例8〜14および比較例3,4は、競合イムノアッセイ法を実施した。   Next, although an Example is shown and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited by these. In Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2, sandwich immunoassay was performed, and in Examples 8 to 14 and Comparative Examples 3 and 4, competitive immunoassay was performed.

[作製例1](消光剤を固定化した2次抗体の作製)
BHQ−2ならびにBHQ−3(バイオサーチテクノロジーズ ジャパンBTJ(株)製/(株)日本バイオサービス製)およびDABCYL(Integrated DNA Technologies社製)を、それぞれ抗αフェトプロテイン(AFP)モノクローナル抗体(1D5、2.5mg/mL、(株)日本医学臨床検査研究所製)に固定化した。
具体的には、消光剤のカルボキシル基と抗体のアミノ基とをアミノカップリング法により反応させた。
[Preparation Example 1] (Preparation of secondary antibody with immobilized quencher)
BHQ-2 and BHQ-3 (manufactured by Biosearch Technologies Japan BTJ Co., Ltd./manufactured by Nippon Bioservice Co., Ltd.) and DABCYL (manufactured by Integrated DNA Technologies) were respectively treated with anti-alpha fetoprotein (AFP) monoclonal antibodies (1D5, 2). (5 mg / mL, manufactured by Japan Medical Laboratory).
Specifically, the carboxyl group of the quencher was reacted with the amino group of the antibody by an amino coupling method.

[作製例2](消光剤を固定化し、競合抗原と複合化した2次抗体の作製)
BHQ−2、BHQ−3(バイオサーチテクノロジーズ ジャパンBTJ(株)製/(株)日本バイオサービス製)およびDABCYL(Integrated DNA Technologies社製)を、2次抗体として抗αフェトプロテイン(AFP)モノクローナル抗体(1D5、2.5mg/mL、(株)日本医学臨床検査研究所製)にそれぞれアミノカップリング法により固定化した。さらに過剰量のAFPを混合し、消光剤を固定化した2次抗体に複合化した後、遠心分離およびクロマトグラフィーを用いて精製した。
[Preparation Example 2] (Preparation of secondary antibody with immobilized quencher and complexed with competitive antigen)
BHQ-2, BHQ-3 (manufactured by Biosearch Technologies Japan BTJ Co., Ltd./manufactured by Nippon Bioservice Co., Ltd.) and DABCYL (manufactured by Integrated DNA Technologies) are used as secondary antibodies for anti-α fetoprotein (AFP) monoclonal antibodies ( 1D5, 2.5 mg / mL, manufactured by Japan Medical Clinical Laboratory, Inc.) by amino coupling method. Further, an excess amount of AFP was mixed and complexed with a secondary antibody to which a quencher was immobilized, and then purified using centrifugation and chromatography.

[作製例3](蛍光色素を標識したリガンドの作製)
蛍光色素(Cy3(登録商標)、Cy5(登録商標)、Alexa Fluor(登録商標)633,647またはTRITC)により、リガンドとして1次抗体である抗αフェトプロテイン(AFP)モノクローナル抗体(6D2、2.5mg/mL、(株)日本医学臨床検査研究所製)をアミノカップリング法により標識した。標識されなかった1次抗体を除去するため、さらに遠心分離およびクロマトグラフィーを用いて精製した。
[Preparation Example 3] (Preparation of a ligand labeled with a fluorescent dye)
By using a fluorescent dye (Cy3 (registered trademark), Cy5 (registered trademark), Alexa Fluor (registered trademark) 633, 647 or TRITC), an anti-α-fetoprotein (AFP) monoclonal antibody (6D2, 2.5 mg) which is a primary antibody as a ligand. / ML, manufactured by Nippon Medical Laboratory, Ltd.) was labeled by the amino coupling method. In order to remove the unlabeled primary antibody, it was further purified using centrifugation and chromatography.

[実施例1]
AFP(抗原)が微量な領域(pmol/L〜fmol/L)でSPFSを用いてアッセイを行う。
[Example 1]
The assay is performed using SPFS in a region (pmol / L to fmol / L) in which AFP (antigen) is very small.

(プラズモン励起センサの作製)
屈折率〔nd〕1.52、厚さ1mmで外形が20mm×20mmのガラス製の透明平面基板(SCHOTT AG社製のBK7)をプラズマ洗浄し、該基板の片面にクロム薄膜をスパッタリング法により形成した後、その表面にさら金薄膜をスパッタリング法により形成した。クロム薄膜の厚さは2nm、金薄膜の厚さは48nmであった。
(Production of plasmon excitation sensor)
A glass transparent flat substrate (BK7 manufactured by SCHOTT AG) having a refractive index [nd] of 1.52, a thickness of 1 mm and an outer shape of 20 mm × 20 mm is plasma-cleaned, and a chromium thin film is formed on one surface of the substrate by a sputtering method. After that, a thin gold film was formed on the surface by sputtering. The chromium thin film had a thickness of 2 nm, and the gold thin film had a thickness of 48 nm.

金薄膜の、クロム薄膜とは接していない片面に対して、誘電体として二酸化ケイ素(SiO2)からなるスペーサ層をスパッタリング法により形成した。該スペーサ層の厚さは、10nmであった。 A spacer layer made of silicon dioxide (SiO 2 ) as a dielectric was formed by sputtering on one side of the gold thin film that was not in contact with the chromium thin film. The thickness of the spacer layer was 10 nm.

このようにして得られた基板を、7−カルボキシ−ヘプチルトリエトキシシランを5重量%含む50%エタノール水溶液に浸漬し、30℃で30分間反応させた後、100℃で30分間乾燥を行った。これにより、該スペーサ層の上に、シランカップリング剤からなるSAMが形成された。   The substrate thus obtained was immersed in a 50% ethanol aqueous solution containing 5% by weight of 7-carboxy-heptyltriethoxysilane, reacted at 30 ° C. for 30 minutes, and then dried at 100 ° C. for 30 minutes. . As a result, a SAM made of a silane coupling agent was formed on the spacer layer.

上記スペーサ層にシランカップリング剤処理を行った表面に、2mm×10mmの流路を有する、外形が20mm×20mm、厚さ0.5mmのポリジメチルシロキサン(PDMS)製スペーサを設け、蛍光色素層表面が流路の内側となるように基板を配置する、次に液体を出し入れする貫通穴を2個有する厚さ4mmで同外形のポリメチルメタクリレート板を流路の外側から基板を覆うように乗せ圧着し、ビスで流路と該ポリメチルメタクリレート板とを固定した。   Provided with a spacer made of polydimethylsiloxane (PDMS) having an outer shape of 20 mm × 20 mm and a thickness of 0.5 mm, having a flow path of 2 mm × 10 mm on the surface of the spacer layer treated with a silane coupling agent, a fluorescent dye layer Place the substrate so that the surface is inside the channel, and then place a 4 mm thick polymethylmethacrylate plate with two through holes for taking in and out the liquid so that the substrate is covered from the outside of the channel. The channel and the polymethylmethacrylate plate were fixed with screws.

送液として超純水を10分間、その後PBSを30分間、ペリスタポンプにより、30℃、流速500μL/minで循環させた。送液の総量は15mLである。
ここで、光源としてLDレーザを用いて、波長633nmのレーザ光を照射し、光学フィルタとして減光フィルタ(中性濃度フィルタ)を用いてフォトン量を調節し、シグマ光機(株)製の60度プリズムを通して、流路に固定されているリガンド固定化前のプラズモン励起センサに照射し、表面プラズモンの測定を開始した。
Ultrapure water was circulated for 10 minutes and then PBS was circulated for 30 minutes by a peristaltic pump at 30 ° C. and a flow rate of 500 μL / min. The total volume of liquid delivery is 15 mL.
Here, an LD laser is used as a light source, a laser beam having a wavelength of 633 nm is irradiated, a photon amount is adjusted using an attenuating filter (neutral density filter) as an optical filter, and 60 manufactured by Sigma Kogyo Co., Ltd. is used. The surface plasmon measurement was started by irradiating the plasmon excitation sensor before immobilization of the ligand fixed to the flow path through the degree prism.

さらに、N−ヒドロキシコハク酸イミド(NHS)を50mMと、水溶性カルボジイミド(WSC)を100mMとを含むPBSを5mL添加し(終濃度はそれぞれNHS:50mM、WSC:100mM)、20分間循環させた後に、作製例3で得られたリガンド(蛍光色素としてCy5(登録商標)により標識された1次抗体)40μL、を2時間循環させて、プラズモン励起センサを作製した。表面プラズモンで共鳴角のシフトを測定しリガンドの固定化を確認した。固定化量は400ng/cm2であった。さらに、重量1%牛血清アルブミン(BSA)を含むPBS緩衝生理食塩水にて30分間循環送液することで、非特異吸着防止処理を行った。 Furthermore, 5 mL of PBS containing 50 mM N-hydroxysuccinimide (NHS) and 100 mM water-soluble carbodiimide (WSC) was added (final concentrations were NHS: 50 mM and WSC: 100 mM, respectively) and circulated for 20 minutes. Later, 40 μL of the ligand (primary antibody labeled with Cy5 (registered trademark) as a fluorescent dye) obtained in Preparation Example 3 was circulated for 2 hours to prepare a plasmon excitation sensor. The resonance angle shift was measured with surface plasmons to confirm the immobilization of the ligand. The immobilization amount was 400 ng / cm 2 . Furthermore, non-specific adsorption prevention treatment was performed by circulating the solution in PBS buffered saline containing 1% bovine serum albumin (BSA) for 30 minutes.

(アッセイ法の実施)
工程(a):送液をPBSに代え、AFPを20ng/mL含むPBSを5mL添加し、30分間循環させた。
(Implementation of assay method)
Step (a): The solution was replaced with PBS, 5 mL of PBS containing 20 ng / mL of AFP was added and circulated for 30 minutes.

洗浄工程:Tween20を0.05重量%含むPBSを送液として10分間循環させることによって洗浄した。ここで表面プラズモンを測定し最適角に固定した後、LDレーザを用いて流路に固定されているプラズモン励起センサに照射し、カットフィルタとして(日本真空光学社製)、集光レンズとして20倍の対物レンズ((株)ニコン製)を用いてCCDイメージセンサ(テキサスインスツールメント社製)を通してSPFSによる蛍光を検出し、ブランクの蛍光とした。   Washing step: Washing was performed by circulating PBS containing 0.05% by weight of Tween 20 for 10 minutes. Here, after measuring the surface plasmon and fixing it to the optimum angle, the laser beam is irradiated to the plasmon excitation sensor fixed to the flow path by using an LD laser, and it is used as a cut filter (manufactured by Nippon Vacuum Optics) and 20 times as a condenser lens. Using an objective lens (manufactured by Nikon Corporation), fluorescence by SPFS was detected through a CCD image sensor (manufactured by Texas Instruments) to obtain blank fluorescence.

工程(b):作製例1で得られた二次抗体を1,000ng/mL含むPBSを5mL添加し、30分間循環させた。
洗浄工程:Tween20を0.05重量%含むPBSを送液として20分間循環させることによって洗浄した。
Step (b): 5 mL of PBS containing 1,000 ng / mL of the secondary antibody obtained in Preparation Example 1 was added and circulated for 30 minutes.
Washing step: Washing was performed by circulating PBS containing 0.05% by weight of Tween 20 for 20 minutes.

工程(c):洗浄開始から20分後のCCDから観察したときのSPFSシグナル値を計測しアッセイシグナルとした。なお、別途金基板に何も修飾していないもう一方の流路をSPFSに設置し超純水を流しながら共鳴角を、表面プラズモン測定を元に再設定し、SPFSを測定して得られたシグナルを「初期ノイズ」とした。   Step (c): The SPFS signal value observed from the CCD 20 minutes after the start of washing was measured and used as an assay signal. In addition, the other flow path not modified on the gold substrate was separately installed on the SPFS, and the resonance angle was reset based on the surface plasmon measurement while flowing ultrapure water, and the SPFS was measured. The signal was defined as “initial noise”.

工程(d):(アッセイS/N比の評価)。
また、本発明のプラズモン励起センサにおけるアッセイ測定開始前のブランクの蛍光シグナルおよび比較サンプルのアッセイ開始前のブランクの蛍光シグナルを「ブランク蛍光シグナル」とし、「アッセイ蛍光シグナル」と「ブランク蛍光シグナル」との関係から、以下の式でS/N比を評価した。すなわち、抗原量に比例する2次抗体量により変化するアッセイ蛍光シグナルの数値の絶対値が大きく、また初期ノイズに対して数値的に充分大きいことがアッセイシグナルの信頼性が高いことになる。
Step (d): (Assessment of assay S / N ratio).
In addition, the blank fluorescence signal before the start of assay measurement in the plasmon excitation sensor of the present invention and the blank fluorescence signal before the assay start of the comparative sample are referred to as “blank fluorescence signal”, and “assay fluorescence signal” and “blank fluorescence signal” From the relationship, the S / N ratio was evaluated by the following formula. That is, the reliability of the assay signal is high when the absolute value of the value of the assay fluorescence signal, which varies with the amount of secondary antibody proportional to the amount of antigen, is large and sufficiently large numerically with respect to the initial noise.

アッセイS/N比=|(アッセイ蛍光シグナル)−(ブランク蛍光シグナル)|/(初期ノイズ)
得られた結果を表3に示す。
Assay S / N ratio = | (assay fluorescence signal) − (blank fluorescence signal) | / (initial noise)
The obtained results are shown in Table 3.

[実施例2]
実施例1において、蛍光色素をAlexa Fluor(登録商標)647に変更した以外は実施例1と同様にして本発明のプラズモン励起センサを作製し、アッセイ法を実施した。得られた結果を表3に示す。
[Example 2]
In Example 1, except that the fluorescent dye was changed to Alexa Fluor (registered trademark) 647, the plasmon excitation sensor of the present invention was produced and assayed in the same manner as in Example 1. The obtained results are shown in Table 3.

[実施例3]
実施例1において、蛍光色素をAlexa Fluor(登録商標)633に変更した以外は実施例1と同様にして本発明のプラズモン励起センサを作製し、アッセイ法を実施した。得られた結果を表3に示す。
[Example 3]
A plasmon excitation sensor of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 except that the fluorescent dye was changed to Alexa Fluor (registered trademark) 633 in Example 1, and the assay method was performed. The obtained results are shown in Table 3.

[実施例4]
実施例1において、金属種を銀に、金属薄膜の厚さを45nmとし、蛍光色素をTRITCに、レーザ光の波長を532nmとした以外は実施例1と同様にして本発明のプラズモン励起センサを作製し、アッセイ法を実施した。得られた結果を表3に示す。
[Example 4]
In Example 1, the plasmon excitation sensor of the present invention was prepared in the same manner as in Example 1 except that the metal species was silver, the thickness of the metal thin film was 45 nm, the fluorescent dye was TRITC, and the wavelength of the laser beam was 532 nm. Made and assayed. The obtained results are shown in Table 3.

[実施例5]
実施例4において、金属種をアルミニウムに、金属薄膜の厚さを15nmとした以外は実施例4と同様にして本発明のプラズモン励起センサを作製し、アッセイ法を実施した。得られた結果を表3に示す。
[Example 5]
In Example 4, a plasmon excitation sensor of the present invention was prepared and assayed in the same manner as in Example 4 except that the metal species was aluminum and the thickness of the metal thin film was 15 nm. The obtained results are shown in Table 3.

[実施例6]
実施例5において、金属薄膜の厚さを20nmとした以外は実施例5と同様にして本発明のプラズモン励起センサを作製し、アッセイ法を実施した。得られた結果を表3に示す。
[Example 6]
In Example 5, a plasmon excitation sensor of the present invention was produced and assayed in the same manner as in Example 5 except that the thickness of the metal thin film was 20 nm. The obtained results are shown in Table 3.

[実施例7]
実施例6において、蛍光色素をCy3(登録商標)に変更した以外は実施例6と同様にして本発明のプラズモン励起センサを作製し、アッセイ法を実施した。得られた結果を表3に示す。
[Example 7]
In Example 6, except that the fluorescent dye was changed to Cy3 (registered trademark), the plasmon excitation sensor of the present invention was produced in the same manner as in Example 6, and the assay method was performed. The obtained results are shown in Table 3.

[比較例1]
(プラズモン励起センサの作製)
屈折率〔nd〕1.52、厚さ1mmで外形が20mm×20mmのガラス製の透明平面基板(SCHOTT AG社製のBK7)をプラズマ洗浄し、該基板の片面にクロム薄膜をスパッタリング法により形成した後、その表面にさら金薄膜をスパッタリング法により形成した。クロム薄膜の厚さは2nm、金薄膜の厚さは48nmであった。
[Comparative Example 1]
(Production of plasmon excitation sensor)
A glass transparent flat substrate (BK7 manufactured by SCHOTT AG) having a refractive index [nd] of 1.52, a thickness of 1 mm and an outer shape of 20 mm × 20 mm is plasma-cleaned, and a chromium thin film is formed on one surface of the substrate by a sputtering method. After that, a thin gold film was formed on the surface by sputtering. The chromium thin film had a thickness of 2 nm, and the gold thin film had a thickness of 48 nm.

このような基板を、10−カルボキシ−1−デカンチオールを1mM含むエタノール溶液に24時間以上浸漬し、金薄膜の片面にSAMを形成した。基板を該溶液から取り出し、エタノールおよびイソプロパノールで洗浄した後、エアガンで乾燥させた。   Such a substrate was immersed in an ethanol solution containing 1 mM 10-carboxy-1-decanethiol for 24 hours or more to form a SAM on one side of the gold thin film. The substrate was removed from the solution, washed with ethanol and isopropanol, and then dried with an air gun.

SAMの表面に、流路高さ0.5mmを有するポリジメチルシロキサン(PDMS)製シートを設け、さらにポリメチルメタクリレー製天板を配置して同様なプラズモン励起センサを作成した。送液として超純水を10分間、その後PBSを20分間、ペリスタポンプにより、室温、流速500μL/minで循環させ、その表面を平衡化した。   A similar plasmon excitation sensor was prepared by providing a polydimethylsiloxane (PDMS) sheet having a flow path height of 0.5 mm on the surface of the SAM and further arranging a polymethylmethacrylate relay top plate. Ultrapure water was fed as a liquid for 10 minutes, and then PBS was circulated for 20 minutes with a peristaltic pump at room temperature and a flow rate of 500 μL / min to equilibrate the surface.

続いて、N−ヒドロキシコハク酸イミド(NHS)を50mMと、水溶性カルボジイミド(WSC)を100mMとを含むPBSを5mL送液し、20分間循環送液させた後に、作製例3で得られたリガンド(Alexa Fluor(登録商標)647を標識した1次抗体)溶液2.5mLを30分間循環送液することで、SAM上に該リガンドを固相化した。重量1%牛血清アルブミン(BSA)を含むPBS緩衝生理食塩水にて30分間循環送液することで、非特異吸着防止処理を行った。   Subsequently, 5 mL of PBS containing 50 mM N-hydroxysuccinimide (NHS) and 100 mM water-soluble carbodiimide (WSC) was fed and circulated for 20 minutes, and then obtained in Preparation Example 3. The ligand was immobilized on SAM by circulating 2.5 mL of a ligand (primary antibody labeled with Alexa Fluor (registered trademark) 647) solution for 30 minutes. Non-specific adsorption prevention treatment was performed by circulating the solution in PBS buffered saline containing 1% bovine serum albumin (BSA) for 30 minutes.

(アッセイ法の実施)
送液をPBSに代え、AFPを10ng/mL含むPBS溶液を5mL添加し、30分間循環させた。
(Implementation of assay method)
Instead of PBS, 5 mL of a PBS solution containing 10 ng / mL of AFP was added and circulated for 30 minutes.

Tween20を0.05重量%含むTBSを送液として10分間循環させることによって洗浄した。
消光剤を標識しない2次抗体(1,000ng/mLとなるように調製したPBS溶液)を2.5mL添加し、30分間循環させた。
Washing was carried out by circulating TBS containing 0.05% by weight of Tween 20 for 10 minutes.
2.5 mL of a secondary antibody not labeled with a quencher (PBS solution adjusted to 1,000 ng / mL) was added and circulated for 30 minutes.

その後、Tween20を0.05重量%含むTBSを送液として20分間循環させることによって洗浄した。
共鳴角を最適にしてCCDから観察したときのシグナル値を計測しアッセイシグナルとした。なお、AFPを0ng/mL時のSPFS測定シグナルをブランクシグナルとした。アッセイ評価としては実施例1と同様のアッセイS/N比を算出することで評価した。得られた結果を表3に示す。
Then, it was cleaned by circulating TBS containing 0.05% by weight of Tween 20 for 20 minutes.
The signal value when observed from the CCD with the optimum resonance angle was measured and used as the assay signal. The SPFS measurement signal when AFP was 0 ng / mL was used as a blank signal. The assay was evaluated by calculating the same assay S / N ratio as in Example 1. The obtained results are shown in Table 3.

[比較例2]
比較例1において、金属種をアルミニウムに、金属薄膜の厚さを20nmとして、蛍光色素をCy3(登録商標)に変更した以外は比較例1と同様にしてアッセイ法を実施した。得られた結果を表3に示す。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 1, the assay method was carried out in the same manner as in Comparative Example 1 except that the metal species was aluminum, the thickness of the metal thin film was 20 nm, and the fluorescent dye was changed to Cy3 (registered trademark). The obtained results are shown in Table 3.

表3から、アッセイS/N比では元の蛍光量に対して変化した測定蛍光量を求めており、測定における数値の信頼可能なダイナミックレンジを示す、さらにベースとなる基板のノイズレベルで除することによりノイズレベルを加えた信頼限界を求めることができる。すなわち、アッセイS/N比が高いほど、測定抗原量に対してより精度ある数値を提供していることになる。 From Table 3, the assay S / N ratio obtains the measured fluorescence amount changed with respect to the original fluorescence amount, and shows the reliable dynamic range of the numerical value in the measurement, and further divides by the noise level of the base substrate. Thus, the reliability limit including the noise level can be obtained. That is, the higher the assay S / N ratio, the more accurate numerical value is provided for the measured antigen amount.

本発明に係る、蛍光色素で標識した1次抗体を固定化し、かつ消光色素を2次抗体に結合した実施例においてはいずれも、比較例1および2に比べて高い蛍光シグナル値を有しており、単位抗原当たり、より多くの蛍光色素で信号を担っており数値の信頼性が高いことがわかった。またアッセイS/N比が比較例よりも桁違いに高いため測定感度もより高く設定できることがわかった。   In Examples where the primary antibody labeled with a fluorescent dye is immobilized and the quencher dye is bound to the secondary antibody according to the present invention, both have higher fluorescence signal values than Comparative Examples 1 and 2. Therefore, it was found that the signal is carried by more fluorescent dyes per unit antigen, and the numerical reliability is high. It was also found that the measurement sensitivity can be set higher because the assay S / N ratio is orders of magnitude higher than that of the comparative example.

[実施例8]
実施例1で作製したプラズモン励起センサを用いて、作製例2で得られた消光剤が標識された2次抗体をAFPと複合体させたコンジュゲートを用いた以外は実施例1と同様の操作で競合イムノアッセイ法を実施した。得られた結果を表4に示す。
[Example 8]
The same operation as in Example 1 except that the plasmon excitation sensor prepared in Example 1 was used and the conjugate obtained by complexing AFP with the quencher-labeled secondary antibody obtained in Preparation Example 2 was used. Competitive immunoassay was performed. Table 4 shows the obtained results.

[実施例9]
実施例2で作製したプラズモン励起センサを用いて、作製例2で得られた消光剤が標識された2次抗体をAFPと複合体させたコンジュゲートを用いた以外は実施例2と同様の操作で競合イムノアッセイ法を実施した。得られた結果を表4に示す。
[Example 9]
The same operation as in Example 2 except that the plasmon excitation sensor prepared in Example 2 was used and the conjugate obtained by complexing the quencher-labeled secondary antibody obtained in Preparation Example 2 with AFP was used. Competitive immunoassay was performed. Table 4 shows the obtained results.

[実施例10]
実施例3で作製したプラズモン励起センサを用いて、作製例2で得られた消光剤が標識された2次抗体をAFPと複合体させたコンジュゲートを用いた以外は実施例3と同様の操作で競合イムノアッセイ法を実施した。得られた結果を表4に示す。
[Example 10]
The same operation as in Example 3 except that the plasmon excitation sensor prepared in Example 3 was used and the conjugate obtained by complexing the quencher-labeled secondary antibody obtained in Preparation Example 2 with AFP was used. Competitive immunoassay was performed. Table 4 shows the obtained results.

[実施例11]
実施例4で作製したプラズモン励起センサを用いて、作製例2で得られた消光剤が標識された2次抗体をAFPと複合体させたコンジュゲートを用いた以外は実施例4と同様の操作で競合イムノアッセイ法を実施した。得られた結果を表4に示す。
[Example 11]
The same operation as in Example 4 except that the plasmon excitation sensor prepared in Example 4 was used and the conjugate obtained by complexing the quencher-labeled secondary antibody obtained in Preparation Example 2 with AFP was used. Competitive immunoassay was performed. Table 4 shows the obtained results.

[実施例12]
実施例5で作製したプラズモン励起センサを用いて、作製例2で得られた消光剤が標識された2次抗体をAFPと複合体させたコンジュゲートを用いた以外は実施例5と同様の操作で競合イムノアッセイ法を実施した。得られた結果を表4に示す。
[Example 12]
The same operation as in Example 5 except that the plasmon excitation sensor prepared in Example 5 was used and the conjugate obtained by complexing the quencher-labeled secondary antibody obtained in Preparation Example 2 with AFP was used. Competitive immunoassay was performed. Table 4 shows the obtained results.

[実施例13]
実施例6で作製したプラズモン励起センサを用いて、作製例2で得られた消光剤が標識された2次抗体と複合体させたコンジュゲートを用いた以外は実施例6と同様の操作で競合イムノアッセイ法を実施した。得られた結果を表4に示す。
[Example 13]
Competing in the same manner as in Example 6 except that the plasmon excitation sensor prepared in Example 6 was used and the conjugate obtained by complexing with the secondary antibody labeled with the quencher obtained in Preparation Example 2 was used. An immunoassay was performed. Table 4 shows the obtained results.

[実施例14]
実施例7で作製したプラズモン励起センサを用いて、作製例2で得られた消光剤が標識された2次抗体をAFPと複合体させたコンジュゲートを用いた以外は実施例7と同様の操作で競合イムノアッセイ法を実施した。得られた結果を表4に示す。
[Example 14]
The same operation as in Example 7 except that the plasmon excitation sensor prepared in Example 7 was used and the conjugate obtained by complexing the quencher-labeled secondary antibody obtained in Preparation Example 2 with AFP was used. Competitive immunoassay was performed. Table 4 shows the obtained results.

[比較例3]
比較例1で作製したプラズモン励起センサを用いて、消光剤を標識しない2次抗体をAFPと複合体化させたコンジュゲートを用いた以外は比較例1と同様の操作で競合イムノアッセイ法を実施した。得られた結果を表4に示す。
[Comparative Example 3]
Using the plasmon excitation sensor prepared in Comparative Example 1, a competitive immunoassay was performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that a conjugate in which a secondary antibody not labeled with a quencher was complexed with AFP was used. . Table 4 shows the obtained results.

[比較例4]
比較例2で作製したププラズモン励起センサを用いて、消光剤を標識しない2次抗体をAFPと複合体化させたコンジュゲートを用いた以外は比較例2と同様の操作で競合イムノアッセイ法を実施した。得られた結果を表4に示す。
[Comparative Example 4]
The competitive immunoassay method was carried out in the same manner as in Comparative Example 2 except that a conjugate in which a secondary antibody not labeled with a quencher was complexed with AFP was used using the plasmon excitation sensor prepared in Comparative Example 2. . Table 4 shows the obtained results.

表4から、本発明の蛍光シグナル数値は充分高い値を示し、抗原の存在量を充分な精度で測定可能なことを示している。また、上述したように、アッセイS/N比も高い値を示し信頼性が高いことが確認できた。一方、比較例の競合アッセイにおいて、競合系なので蛍光シグナル値は高い数値を示し抗原存在量に対して充分な蛍光量があるものの、アッセイS/N比は実施例に比べて数値が低く測定値の信頼精度が低いことが示唆された。この結果から推測すると、蛍光色素単独のアッセイ測定系に比較して実施例の消光剤標識2次抗体測定系の方が蛍光量変化に及ぼすダイナミックレンジが広いことを示している。 From Table 4, the fluorescence signal value of the present invention is sufficiently high, indicating that the abundance of the antigen can be measured with sufficient accuracy. In addition, as described above, the assay S / N ratio also showed a high value, and it was confirmed that the reliability was high. On the other hand, in the competitive assay of the comparative example, since it is a competitive system, the fluorescence signal value shows a high value and there is a sufficient amount of fluorescence with respect to the antigen abundance, but the assay S / N ratio is lower than the example and the measured value It was suggested that the reliability accuracy of was low. Assuming from this result, it is shown that the quencher-labeled secondary antibody measurement system of the example has a wider dynamic range on the fluorescence amount change than the assay measurement system of the fluorescent dye alone.

本発明のプラズモン励起センサは、高感度および高精度であるから、例えば、がん胎児性抗原や腫瘍マーカーなどの生体分子の分子認識反応を利用した選択的バイオセンサやバイオプローブに直接応用できる。   Since the plasmon excitation sensor of the present invention has high sensitivity and high accuracy, it can be directly applied to, for example, a selective biosensor or bioprobe using a molecular recognition reaction of a biomolecule such as carcinoembryonic antigen or tumor marker.

1・・・基板
2・・・1次抗体
3・・・検体中に含有される標的抗原
4・・・2次抗体
5・・・蛍光色素
6・・・2次抗体に固定化されている消光色素
7・・・検体中に含有される標的抗原3とは異なる抗原であって、該標的抗原3と競合する抗原
11・・・透明平面基板の一方の表面に形成された金属薄膜
13・・・表面プラズモンにより励起された蛍光色素が発した蛍光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... Primary antibody 3 ... Target antigen contained in specimen 4 ... Secondary antibody 5 ... Fluorescent dye 6 ... Immobilized in secondary antibody Quenching dye 7... Antigen that is different from the target antigen 3 contained in the specimen and competes with the target antigen 3... Metal thin film 13 formed on one surface of the transparent flat substrate ..Fluorescence emitted from fluorescent dyes excited by surface plasmons

Claims (10)

下記工程(a)〜(d)を含むことを特徴とするアッセイ法。
工程(a):透明平面基板と、
該基板の表面に形成された金属薄膜と、
該金属薄膜の、該基板とは接していないもう一方の表面に形成された、誘電体からなるスペーサ層と、
該スペーサ層の、該金属薄膜とは接していないもう一方の表面に固定化された、蛍光色素により標識されたリガンドとを含むプラズモン励起センサに、検体を接触させる工程、
工程(b):該工程(a)を経て得られたプラズモン励起センサに、さらに、該プラズモン励起センサに含まれるリガンドとは同じであっても異なっていてもよいリガンドと蛍光を消光または吸収し得る化合物とのコンジュゲートを反応させる工程、
工程(c):該工程(b)を経て得られたプラズモン励起センサに、上記透明平面基板の、上記金属薄膜を形成していないもう一方の表面から、プリズムを経由してレーザ光を照射し、励起された蛍光色素から発光された蛍光量を測定する工程、および
工程(d):該工程(c)で得られた測定結果から、検体中に含有されるアナライト量を算出する工程。
An assay method comprising the following steps (a) to (d):
Step (a): a transparent planar substrate;
A metal thin film formed on the surface of the substrate;
A spacer layer made of a dielectric formed on the other surface of the metal thin film not in contact with the substrate;
Contacting the analyte with a plasmon excitation sensor comprising a ligand labeled with a fluorescent dye immobilized on the other surface of the spacer layer not in contact with the metal thin film ;
Step (b): The plasmon excitation sensor obtained through the step (a) is further quenched or absorbed with a ligand that may be the same as or different from the ligand contained in the plasmon excitation sensor. Reacting a conjugate with the resulting compound;
Step (c): The plasmon excitation sensor obtained through the step (b) is irradiated with a laser beam via a prism from the other surface of the transparent flat substrate on which the metal thin film is not formed. A step of measuring the amount of fluorescence emitted from the excited fluorescent dye, and a step (d): a step of calculating the amount of analyte contained in the specimen from the measurement result obtained in the step (c).
上記金属薄膜が、金、銀、アルミニウム、銅および白金からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属から形成されている請求項1に記載のアッセイ法The assay method according to claim 1, wherein the metal thin film is formed of at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, aluminum, copper and platinum. 上記金属が、金からなる請求項2に記載のアッセイ法The assay method according to claim 2, wherein the metal comprises gold. 上記誘電体が、二酸化ケイ素(SiO 2 )または二酸化チタン(TiO2)層を含む請求項1〜3のいずれかに記載のアッセイ法The assay method according to claim 1, wherein the dielectric comprises a silicon dioxide (SiO 2 ) or titanium dioxide (TiO 2 ) layer. 上記リガンドが、シランカップリング剤からなるSAM(自己組織化単分子膜)を介して上記スペーサ層に固定化されている請求項1〜4のいずれかに記載のアッセイ法The assay method according to any one of claims 1 to 4, wherein the ligand is immobilized on the spacer layer via a SAM (self-assembled monolayer) made of a silane coupling agent. 上記リガンドが、腫瘍マーカーまたはがん胎児性抗原を認識し結合する1次抗体である請求項1〜5のいずれかに記載のアッセイ法The assay method according to claim 1, wherein the ligand is a primary antibody that recognizes and binds to a tumor marker or carcinoembryonic antigen. 上記アナライトに、上記コンジュゲートが結合する請求項1〜6のいずれかに記載のアッセイ法。 Above analyte assay according to claim 1, said conjugate binds. 上記アナライトとは異なるアナライトであって、上記アナライトと競合するアナライトが、上記コンジュゲートと予め結合している請求項1〜6のいずれかに記載のアッセイ法。 The assay method according to any one of claims 1 to 6, wherein the analyte is different from the analyte and the analyte competing with the analyte is previously bound to the conjugate. 上記検体が、血液、血清、血漿、尿、鼻孔液および唾液からなる群から選択される少なくとも1種の体液である請求項のいずれかに記載のアッセイ法。 The assay method according to any one of claims 1 to 8 , wherein the specimen is at least one body fluid selected from the group consisting of blood, serum, plasma, urine, nasal fluid and saliva. 上記アナライトが、腫瘍マーカーまたはがん胎児性抗原である請求項のいずれかに記載のアッセイ法。 The assay method according to any one of claims 1 to 9 , wherein the analyte is a tumor marker or a carcinoembryonic antigen.
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