JP5401636B2 - 試料中の被検出物質の検出方法 - Google Patents
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基板と、その基板の上面に形成した第1の絶縁薄膜上に、所定の間隔をおいて対向して設けたソース電極およびドレイン電極を有するチャネルとを少なくとも備えたセンサーで試料中の被検出物質を検出する方法において、
前記チャネルが超微細繊維で構成され、
前記基板の前記チャネルとは反対側の面に第2の絶縁薄膜が形成され、その第2の絶縁薄膜の外側にバックゲート電極を設けて、前記第2の絶縁薄膜がヘマグルチニンで修飾され、その修飾箇所と前記バックゲート電極の間に前記試料を介在して、
前記バックゲート電極にゲート電圧を印加し、前記ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流値の変化により、前記試料中の前記ヘマグルチニンと相互作用する物質を検出することを特徴とするものである。
前記第2の絶縁薄膜の上にN−[5−(3′−マレインイミドプロピルアミノ)−1−カルボキシペンチル]イミノ二酢酸を結合した後、前記ヘマグルチニンで修飾したことを特徴とするものである。
前記N−[5−(3′−マレインイミドプロピルアミノ)−1−カルボキシペンチル]イミノ二酢酸に2価のプラスイオンを反応させた後、前記ヘマグルチニンで修飾したことを特徴とするものである。
基板と、その基板の上面に形成した第1の絶縁薄膜上に、所定の間隔をおいて対向して設けたソース電極およびドレイン電極を有するチャネルとを少なくとも備えたセンサーで試料中の被検出物質を検出する方法において、
前記チャネルが超微細繊維で構成され、
前記基板の前記チャネルとは反対側の面に第2の絶縁薄膜が形成され、その第2の絶縁薄膜の外側にバックゲート電極を設けて、前記第2の絶縁薄膜がカルモジュリンで修飾され、その修飾箇所と前記バックゲート電極の間に前記試料を介在して、
前記バックゲート電極にゲート電圧を印加し、前記ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流値の変化により、前記試料中の前記カルモジュリンと相互作用する物質を検出することを特徴とするものである。
前記第2の絶縁薄膜の上にN−[5−(3′−マレインイミドプロピルアミノ)−1−カルボキシペンチル]イミノ二酢酸を結合した後、前記カルモジュリンで修飾したことを特徴とするものである。
前記N−[5−(3′−マレインイミドプロピルアミノ)−1−カルボキシペンチル]イミノ二酢酸に2価のプラスイオンを反応させた後、前記カルモジュリンで修飾したことを特徴とするものである。
前記試料を前記修飾箇所と前記バックゲート電極の間に滴下した後、前記試料の溶媒を蒸発して、前記被検出物質の検出を行うことを特徴とするものである。
前記試料を前記修飾箇所と前記バックゲート電極の間に滴下した後、前記試料の溶媒を凍結して、前記被検出物質の検出を行うことを特徴とするものである。
(1)バイオセンサーデバイスの基本要素となるCNTの成長位置、方向、本数、カイラリティー、特性などを任意に設計するために、電界や磁界の印加、CNTを成長する際に用いられる触媒の種類や形状などの最適化を行なう。
基板に形成されたSiO2膜上に分子が付着すると、ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流値が変化する。例えば、蛍光分子FITC(Fluorescein isothiocyanate)をゲート電極に与えることにより、電流値が変化する。また、抗体−抗原反応の例として、SiO2膜を抗体(あるいは抗原)で分子修飾し、対応する抗原(あるいは抗体)と反応させ、電気信号の変化を検出する。CNTに比べて大きな領域に分子修飾できるため、多くの分子を対象とした検出に適している。また、CNTを直接修飾しないため、使用後の洗浄によるCNTの破損が回避できる。
図17は、CNT7を直接分子修飾した構造を示す図である。CNT7を直接分子修飾することにより、修飾分子によるCNT7上の電子状態の変化は、バックゲート電極8を分子修飾した場合に比べて大きく、この構造は高い感度を有している。
図18は、CNT7を間接的に分子修飾した構造を示す図である。CNT7を間接的に分子修飾するため、同図に示すようにCNT7を接着剤などの有機化合物からなる絶縁薄膜30で被覆する。修飾分子や表面に付着した分子が絶縁薄膜30内で引き起こす電子状態の変化によってCNT7の電子状態の変化を引き起こし、結果として電流の変化を生じる。
この構造では、基板上のCNT近傍にアイランドを作り、これをゲートとして用いる。この構造だと基板背面(バックゲート電極)の分子修飾などの手間をかけずに、また、CNT7を直接修飾することに起因して生じるCNT7自体が破損されることが無いなどの特長を有している。SETに好適な構造である。
(具体例1)
次にイオン反応を利用した2価イオンの検出について説明する。CNTバイオセンサーのCNTをピレンで直接修飾し、N−[5−(3′−マレインイミドプロピルアミノ)−1−カルボキシペンチル]イミノ二酢酸{N−[5−(3′−Maleimidopropylamimo)−1−carboxypentyl]iminodiacetic acid:以下、NTAと略記する}をバックゲート電極に結合した後、Niイオンを含む溶液を滴下し、それぞれの場合のI−V特性により、伝導特性を調べた。
(具体例2)
次に抗原−抗体反応を利用した抗ヘマグルチニン(HA)抗体の検出について説明する。HAのC末を様々なレベル(220,250,290,320)で切断し、発現を試みた。293T細胞へ遺伝子を導入し、モノクローン抗体E2/3とポリクローナル抗体を用い、細胞内でのHAタンパクの発現を確認した。ウェスタンブロット法で上清にHAタンパクが分泌されることを確認した。HA1−290が大量発現し、上清からNi2+カラムで精製した。
(具体例3)
これらの抗原−抗体反応を利用したヘマグルチニン(HA)の検出は、ゾルゲル法を用いても同様の結果が得られた。それらのI−V特性を図29ないし図34に示す。なお、抗原−抗体反応の実験前の全ての系において、NTA結合後にNiイオンを含む溶液を与えている。ゲート電圧は−20Vとした。
(具体例4)
次に抗原−抗体反応を利用した抗カルモジュリン(CaM)の検出について説明する。CaM遺伝子cDNAを含むDNA断片を発現ベクターpBAD/gIII(Invitrogen社製)のSacI−XbaI部位に挿入し、CaM発現ベクター(pBAD/gIII/calmodulin)を構築した。そのベクターを大腸菌LMG194株に導入し、rCaM発現クローンを得た。このクローを2mlのLB/Ampicilin培地に植菌し、一晩培養した。
表
(抗CaM抗体) (抗HA抗体)
PBS Neg.Con 0.034 0.030
2.5×10−2 2.000 1.722
6.3×10−3 2.439 2.725
1.6×10−3 2.899 3.378
3.9×10−4 2.300 3.132
0.98×10−4 0.650 2.839
2.4×10−5 0.177 1.413
6.1×10−6 0.051 0.290
この表1には、6.1×10−6の希釈度でELISAでは検出が困難になることが示されている。一方、前記具体例3,4ではゾルゲル法がELISA程度の感度を示し、他はみな10−8程度の希釈度で検出が行われている。
2:絶縁薄膜、
3:ソース電極、
4:ドレイン電極、
7:カーボンナノチューブ(CNT)、
8:ゲート電極、
13:特定の物質、
14:被検出物質、
15:試料溶液。
Claims (8)
- 基板と、その基板の上面に形成した第1の絶縁薄膜上に、所定の間隔をおいて対向して設けたソース電極およびドレイン電極を有するチャネルとを少なくとも備えたセンサーで試料中の被検出物質を検出する方法において、
前記チャネルが超微細繊維で構成され、
前記基板の前記チャネルとは反対側の面に第2の絶縁薄膜が形成され、その第2の絶縁薄膜の外側にバックゲート電極を設けて、前記第2の絶縁薄膜がヘマグルチニンで修飾され、その修飾箇所と前記バックゲート電極の間に前記試料を介在して、
前記バックゲート電極にゲート電圧を印加し、前記ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流値の変化により、前記試料中の前記ヘマグルチニンと相互作用する物質を検出することを特徴とする試料中の被検出物質の検出方法。 - 請求項1記載の試料中の被検出物質の検出方法において、
前記第2の絶縁薄膜の上にN−[5−(3′−マレインイミドプロピルアミノ)−1−カルボキシペンチル]イミノ二酢酸を結合した後、前記ヘマグルチニンで修飾したことを特徴とする試料中の被検出物質の検出方法。 - 請求項2記載の試料中の被検出物質の検出方法において、
前記N−[5−(3′−マレインイミドプロピルアミノ)−1−カルボキシペンチル]イミノ二酢酸に2価のプラスイオンを反応させた後、前記ヘマグルチニンで修飾したことを特徴とする試料中の被検出物質の検出方法。 - 基板と、その基板の上面に形成した第1の絶縁薄膜上に、所定の間隔をおいて対向して設けたソース電極およびドレイン電極を有するチャネルとを少なくとも備えたセンサーで試料中の被検出物質を検出する方法において、
前記チャネルが超微細繊維で構成され、
前記基板の前記チャネルとは反対側の面に第2の絶縁薄膜が形成され、その第2の絶縁薄膜の外側にバックゲート電極を設けて、前記第2の絶縁薄膜がカルモジュリンで修飾され、その修飾箇所と前記バックゲート電極の間に前記試料を介在して、
前記バックゲート電極にゲート電圧を印加し、前記ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流値の変化により、前記試料中の前記カルモジュリンと相互作用する物質を検出することを特徴とする試料中の被検出物質の検出方法。 - 請求項4記載の試料中の被検出物質の検出方法において、
前記第2の絶縁薄膜の上にN−[5−(3′−マレインイミドプロピルアミノ)−1−カルボキシペンチル]イミノ二酢酸を結合した後、前記カルモジュリンで修飾したことを特徴とする試料中の被検出物質の検出方法。 - 請求項4記載の試料中の被検出物質の検出方法において、
前記N−[5−(3′−マレインイミドプロピルアミノ)−1−カルボキシペンチル]イミノ二酢酸に2価のプラスイオンを反応させた後、前記カルモジュリンで修飾したことを特徴とする試料中の被検出物質の検出方法。 - 請求項1または4記載の試料中の被検出物質の検出方法において、
前記試料を前記修飾箇所と前記バックゲート電極の間に滴下した後、前記試料の溶媒を蒸発して、前記被検出物質の検出を行うことを特徴とする試料中の被検出物質の検出方法。 - 請求項1または4記載の試料中の被検出物質の検出方法において、
前記試料を前記修飾箇所と前記バックゲート電極の間に滴下した後、前記試料の溶媒を凍結して、前記被検出物質の検出を行うことを特徴とする試料中の被検出物質の検出方法。
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JP2010238822A JP5401636B2 (ja) | 2010-10-25 | 2010-10-25 | 試料中の被検出物質の検出方法 |
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