JP5451236B2 - 検出方法、および該検出方法に用いられる磁性体含有誘電体粒子 - Google Patents
検出方法、および該検出方法に用いられる磁性体含有誘電体粒子 Download PDFInfo
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Description
また同様に、特許文献5においても、磁性粒子を用いたセンシング方法が提案されており、磁性粒子として、粒子径が100nm以下の微粒子を用いる例が挙げられている。
1)磁性粒子の保存環境等により、検出方法に使用する前に磁性粒子が磁化されて磁性粒子同士がくっついてしまい、使用時に分散性が低下してしまう恐れがある。
2)磁性粒子が金属材料を含む場合、磁性粒子が光応答性標識と近接すると、光信号を吸収してしまう現象、所謂金属消光が生じ、検出される光信号量を低下させてしまう場合があり、信号の定量性の低下(バラツキ)に繋がる。
3)磁性粒子が鉄酸化物を主材料とする場合、有機物等を表面修飾させるのが困難である。
被検対象である液体試料、前記磁性付与結合物質および前記標識結合物質を混合して結合反応させ、
前記磁性付与結合物質と前記標識結合物質とが混合された前記液体試料を保持する試料セル内に磁界を発生させて、該試料セル内の局所領域に、前記磁性付与結合物質を引き寄せ、
該局所領域に該磁性付与結合物質を引き寄せた状態で、該局所領域を含む所定領域のみに励起光を照射して、該所定領域に存在する前記光応答性標識から光信号を生じさせ、
該光信号を検出し、
該光信号の検出量に基づいて前記液体試料中の前記被検出物質の量を求めることを特徴とする。
前記磁性体含有誘電体粒子の粒子径は、100nm以上、好ましくは150nm以上、1μm以下であることが好ましい。
誘電体としては、樹脂、SiO2粒子等が好適である。
誘電体粒子に内包される磁性粒子は、単数であっても複数であってもよく、磁石等により生じる磁界により前記局所領域に引き寄せられる磁性体であればよいが、特には、鉄系磁性材料または白金系磁性材料からなるものが好ましい。磁性粒子として鉄系磁性材料または白金系磁性材料を用いた場合、前記励起光として、赤外光を用いることが望ましい。
光応答性標識が蛍光を生じるものである場合、蛍光が光信号として金属膜に表面プラズモンを、あるいは光導波層の光導波モードを励起する。一方、光応答性標識が金属微粒子である場合、励起光により金属微粒子の表面に生じる局在プラズモンが光信号として、金属膜に表面プラズモンを、あるいは光導波層の光導波モードを励起する。
まず、本発明の検出方法で用いられる磁性体含有誘電体粒子Pについて説明する。図1Aおよび図1Bに示すように、磁性体含有誘電体粒子Pは、1または複数の磁性粒子Mを内包すると共に、液体試料中で極性を示す官能基が表面修飾されている。
誘電体材料としては、樹脂材料、SiO2などが挙げられる。また、樹脂材料としては、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、架橋材(ポリマー鎖間を橋かけする試薬:例えば、ジビニルベンゼン、1,4ブタジエンなど)を一緒に重合したラテックスなどが挙げられる。
官能基としては、図1に示すように、マイナス電荷に帯電するように酸性官能基であるカルボキシル基を用いるものとしたが、その他、液体試料中で極性を示すものであればよく、塩基性官能基としてアミノ基、第四級アンモニウム基等を用いてもよく、酸性官能基として、スルホン酸基やリン酸基等を用いても良い。
図2に示すように、実験では、溶液5中に、磁性体含有誘電体粒子Pを分散させた後、サンプル容器6の底面下方に磁石7を配置して磁気分離(濃縮)処理を行った。その磁気分離処理前後において、サンプル溶液5の上澄み液をピペット8で吸引し、その上澄み液について、波長500nmでの吸光度(透明度)を測定した。
図4A〜4Cは、本発明に用いられる粒子径150nmの磁性体含有誘電体粒子の溶液中への分散時(図4A)、磁界印加による磁気濃縮時(図4B)、その後磁界の印加を排除した再分散時(図4C)の粒子の状態についての暗視野顕微鏡写真である。
図4A〜4Cおよび図5A〜5Cにおいて、明るく(白く)表示されているのが粒子である。
本発明の第1の実施形態にかかる検出方法は、被検出物質である抗原が検査対象である生体試料(尿、血液、鼻水)などに含まれているか否か、および/またはその量(濃度)を検出するバイオセンシング方法である。図6は、本検出方法を実施するための検出装置1の概略構成を示す全体図であり、図7A、図7Bは、検出方法の手順を説明するための図である。
第2の実施形態の検出方法およびその検出方法を実施するための検出装置2を図8を参照して説明する。以下の図面において、第1実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、詳細な説明を省略する。図8に示す検出装置2は、光検出器30の配置が、第1の実施形態の装置1と異なり、光信号の検出方法が異なる。
第3の実施形態の検出方法およびその検出方法を実施するための検出装置3を図9を参照して説明する。図9に示す第3の実施形態の検出装置3の構成は、第1の実施形態の検出装置1の構成と同じであるが、本実施形態で用いられる試料セル10’は、金属膜12の表面にさらに光導波層13を備えたセンサ部14を有している点で、第1および第2の実施形態で用いられている試料セル10と異なる。
10、10’ 試料セル
11 誘電体プレート
12 金属膜
13 光導波層
14 センサ部
20 励起光照射光学系
21 光源
22 プリズム
30 光検出器
35 磁界印加手段
A 抗原(被検出物質)
B1 1次抗体(第1の結合物質)
B2 2次抗体(第2の結合物質)
Bm 磁性付与結合物質
Bo 標識結合物質
L0 レーザ光
Lf 蛍光
Lp 放射光
M 磁性粒子
O 光応答性標識
P 磁性体含有誘電体粒子
Claims (11)
- 被検出物質と特異的に結合する第1の結合物質に、磁性粒子を内包すると共に液体試料中で極性を示す官能基が表面修飾された磁性体含有誘電体粒子が付与されてなる磁性付与結合物質と、前記被検出物質と特異的に結合する第2の結合物質に光応答性標識が付与されてなる標識結合物質とを用意し、
被検対象である液体試料、前記磁性付与結合物質および前記標識結合物質を混合して結合反応させ、
前記磁性付与結合物質と前記標識結合物質とが混合された前記液体試料を保持する試料セル内に磁界を発生させて、該試料セル内の局所領域に、前記磁性付与結合物質を引き寄せ、
該局所領域に該磁性付与結合物質を引き寄せた状態で、該局所領域を含む所定領域のみに励起光を照射して、該所定領域に存在する前記光応答性標識から光信号を生じさせ、
該光信号を検出し、
該光信号の検出量に基づいて前記液体試料中の前記被検出物質の量を求める検出方法であって、
前記磁性付与結合物質と、前記被検出物質と、前記第2の結合物質に光応答性標識が付与されてなる前記標識結合物質との結合体の最大長が200nm以上であることを特徴とする検出方法。 - 被検出物質と特異的に結合する第1の結合物質に、磁性粒子を内包すると共に液体試料中で極性を示す官能基が表面修飾された磁性体含有誘電体粒子が付与されてなる磁性付与結合物質と、前記被検出物質と競合して前記第1の結合物質と特異的に結合する第3の結合物質に光応答性標識が付与されてなる標識結合物質とを用意し、
被検対象である液体試料、前記磁性付与結合物質および前記標識結合物質を混合して結合反応させ、
前記磁性付与結合物質と前記標識結合物質とが混合された前記液体試料を保持する試料セル内に磁界を発生させて、該試料セル内の局所領域に、前記磁性付与結合物質を引き寄せ、
該局所領域に該磁性付与結合物質を引き寄せた状態で、該局所領域を含む所定領域のみに励起光を照射して、該所定領域に存在する前記光応答性標識から光信号を生じさせ、
該光信号を検出し、
該光信号の検出量に基づいて前記液体試料中の前記被検出物質の量を求める検出方法であって、
前記磁性付与結合物質と、前記第3の結合物質に光応答性標識が付与されてなる前記標識結合物質との結合体の最大長が200nm以上であることを特徴とする検出方法。 - 前記光応答性標識が、蛍光色素分子が誘電体材料により内包されてなる蛍光微粒子、量子ドット、または金属微粒子であることを特徴とする請求項1または2記載の検出方法。
- 前記磁性体含有誘電体粒子の粒子径が100nm以上、1μm以下であることを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載の検出方法。
- 前記磁性粒子として、鉄系磁性体材料または白金系磁性体材料からなるものを用い、
前記励起光として、赤外光を用いることを特徴とする請求項1から4いずれか1項記載の検出方法。 - 前記試料セルとして、前記液体試料と接触する試料接触面を有する壁の一部が透明な誘電体プレートにより構成されてなるものを用い、
該試料接触面近傍領域を、前記局所領域とし、
前記誘電体プレートからなる壁の外側から、該誘電体プレートの前記試料接触面に対して全反射条件で光を照射することにより、該試料接触面側に生じるエバネッセント光を、前記励起光として用いることを特徴とする請求項1から5いずれか1項記載の検出方法。 - 前記試料セルとして、前記誘電体プレートの前記試料接触面に金属膜が成膜されてなるものを用いることを特徴とする請求項6記載の検出方法。
- 前記試料セルとして、前記金属膜上に光導波層を備えてなるものを用いることを特徴とする請求項7記載の検出方法。
- 前記励起光の照射により前記光応答性標識から生じた光信号を、直接検出することを特徴とする請求項1から8いずれか1項記載の検出方法。
- 前記励起光の照射により前記光応答性標識から生じた光信号が前記金属膜に表面プラズモンを励起し、該表面プラズモンの励起に起因して放射される放射光を検出することにより間接的に前記光信号を検出することを特徴とする請求項7記載の検出方法。
- 前記励起光の照射により前記光応答性標識から生じた光信号が前記光導波層の光導波モードを励起し、該光導波モードの励起に起因して放射される放射光を検出することにより間接的に前記光信号を検出することを特徴とする請求項8記載の検出方法。
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