JP5652393B2 - Plasmon excitation sensor and assay method used for measurement method by SPFS-LPFS system - Google Patents

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Description

本発明は、SPFS−LPFS系による測定方法に供するプラズモン励起センサおよびアッセイ法に関する。より詳細には、本発明は、金属薄膜による電場増強効果に、さらに金属コロイドによる電場増強効果および電場増強エリア拡大効果を加えることにより超高感度化したプラズモン励起センサ、および該センサを用いるアッセイ法に関する。   The present invention relates to a plasmon excitation sensor and an assay method used for a measurement method using an SPFS-LPFS system. More specifically, the present invention relates to a plasmon excitation sensor that is ultrasensitive by adding an electric field enhancement effect and an electric field enhancement area expansion effect by a metal colloid to the electric field enhancement effect by a metal thin film, and an assay method using the sensor About.

SPR〔表面プラズモン共鳴〕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、誘電体に接触した金属薄膜表面に発生させた粗密波(表面プラズモン)と、誘電率(または屈折率)の差異による影響を受け易いエバネッセント波との波数が一致したとき両者が共鳴して反射光が減衰する現象であって、センサ表面においてリガンドとアナライトとが相互作用することによって誘電体の誘電率(または屈折率)に差異が生じ、その結果、表面プラズモン共鳴が変化することによって、リガンドとアナライトとの相互作用を定量することができる。   SPR (Surface Plasmon Resonance) is a condition in which the irradiated laser light undergoes total reflection attenuation [ATR] on the surface of the gold thin film [ATR]. (Or refractive index) is a phenomenon in which when the wave number of the evanescent wave, which is easily affected by the difference in refractive index, coincides, the reflected light attenuates, and the interaction between the ligand and the analyte on the sensor surface A difference occurs in the dielectric constant (or refractive index) of the dielectric, and as a result, the surface plasmon resonance is changed, whereby the interaction between the ligand and the analyte can be quantified.

このようなSPRを利用したバイオセンサとして、例えば、特許文献1には、SPR〔表面プラズモン共鳴〕分析に用いるセンサ・ユニットが開示されており、図2に示すように、該センサ・ユニットとは、ガラス,プラスチックその他の透明な材料で作った透明プレート11と、このプレートの片面にスパッタリング等で形成した金属フィルム12と、この金属フィルムに取り付けられた誘電体フィルムとを有する。この誘電体フィルムは、リガンドが結合したデキストラン層14であって、該リガンドは、抗デキストランからなる1つの活性部分と検出しようとしている抗体に対する抗原からなる別の部分とを有する二官能価あるいは多官能価分子15であってもよいことが記載されている。   As a biosensor using such SPR, for example, Patent Document 1 discloses a sensor unit used for SPR (surface plasmon resonance) analysis. As shown in FIG. A transparent plate 11 made of glass, plastic or other transparent material, a metal film 12 formed by sputtering or the like on one side of the plate, and a dielectric film attached to the metal film. This dielectric film is a dextran layer 14 to which a ligand is bound, the ligand having a bifunctional or multi-functional group having one active moiety consisting of anti-dextran and another part consisting of an antigen against the antibody to be detected. It is described that it may be a functional molecule 15.

しかしながら、このようなセンサ・ユニットは、センサ表面の平均的な屈折率変化を基本とするため、低分子に対する応答が弱く、感度が低いことから改良の余地が認められる。   However, since such a sensor unit is based on a change in the average refractive index of the sensor surface, the response to small molecules is weak and the sensitivity is low, so there is room for improvement.

また、非特許文献1には、SPR分析に用いるSPRセンサチップが開示されており、図3に示すように、該SPRセンサチップとは、カバーガラス6と、このカバーガラス6の片面にスパッタリングで形成した金フィルム7と、この金フィルム7の表面で重合して得られた分子インプリントポリマーからなるゲル8と、このゲル8中に埋め込まれた金ナノパーティクル10とから構成されている。分子インプリントポリマーからなるゲル8は、低分子を認識する結合サイト9を有することが記載されおり、比較的低分子を対象にした測定においても、SPR測定により検出が可能であることが記載されている。   Non-Patent Document 1 discloses an SPR sensor chip used for SPR analysis. As shown in FIG. 3, the SPR sensor chip includes a cover glass 6 and sputtering on one surface of the cover glass 6. The gold film 7 is formed, a gel 8 made of a molecular imprint polymer obtained by polymerization on the surface of the gold film 7, and gold nanoparticles 10 embedded in the gel 8. It is described that the gel 8 made of a molecularly imprinted polymer has a binding site 9 that recognizes a low molecule, and that it can be detected by SPR measurement even in a measurement targeting a relatively low molecule. ing.

しかしながら、このようなセンサ・ユニットにおいても、センサ表面の平均的な屈折率変化を基本とするため、感度の点において改良の余地が認められる。   However, even in such a sensor unit, there is room for improvement in terms of sensitivity since it is based on the average refractive index change on the sensor surface.

特許第3294605号Japanese Patent No. 3294605

Jun Matsui, Kensuke Akamatsu, Noriaki Hara, Daisuke Miyoshi, Hidemi Nawafune, Katsuyuki Tamaki, Naoki Sugimoto; SPR sensor chip for detection of small molecules using molecularly imprinted polymer with embedded gold nanoparticles, Anal. Chem., 2005年, 77巻, p.4282-4285Jun Matsui, Kensuke Akamatsu, Noriaki Hara, Daisuke Miyoshi, Hidemi Nawafune, Katsuyuki Tamaki, Naoki Sugimoto; SPR sensor chip for detection of small molecules using molecularly imprinted polymer with embedded gold nanoparticles, Anal. Chem., 2005, 77, p. .4282-4285

本発明は、SPFSによる蛍光シグナルを向上させることができる高感度かつ高精度なプラズモン励起センサ,該センサを用いるアッセイ法,SPFS用分析装置および該アッセイ用キットを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a highly sensitive and accurate plasmon excitation sensor capable of improving the fluorescence signal by SPFS, an assay method using the sensor, an analyzer for SPFS, and the assay kit.

なお、SPFS〔表面プラズモン励起増強蛍光分光法〕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、誘電体に接触した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蛍光測定法である。   Note that SPFS (surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy) means that a dense wave (surface plasmon) is applied to the surface of a metal thin film in contact with a dielectric under the condition that the irradiated laser light attenuates total reflection [ATR] on the gold thin film surface. By increasing the photon amount of the irradiated laser light by several tens to several hundreds (the surface plasmon electric field enhancement effect), the fluorescent dye in the vicinity of the gold thin film is efficiently excited, thereby making a trace amount. And / or a fluorometric method capable of detecting very low concentrations of analyte.

本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究した結果、SPFSを用いたアッセイ系において、金属コロイドを分散浮遊状態に近い状態で金属基板上に固定化し蛍光測定を行うと、表面プラズモン励起による電場増強効果に加えて、金属コロイドによる局所電場増強効果も同時に得られることにより、蛍光色素が発する蛍光シグナルの強度が増大することを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of diligent research to solve the above problems, the inventors of the present invention have found that in an assay system using SPFS, when a metal colloid is immobilized on a metal substrate in a state close to a dispersion and floating state and fluorescence measurement is performed, surface plasmon is obtained. In addition to the electric field enhancement effect by excitation, the local electric field enhancement effect by the metal colloid is also obtained at the same time, and it has been found that the intensity of the fluorescent signal emitted from the fluorescent dye is increased, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明のプラズモン励起センサは、透明平面基板と;該基板の一方の表面に形成された金属薄膜と;該薄膜の、該基板とは接していないもう一方の表面に形成された、2個以上の金属コロイドを固定した高分子からなる層と;該高分子に固定化された未反応のリガンドとを含み、SPFS〔表面プラズモン励起増強蛍光分光法〕−LPFS〔局在表面プラズモン励起増強蛍光分光法〕系による新規測定方法に供することを特徴とする。 That is, the plasmon excitation sensor of the present invention includes a transparent flat substrate; a metal thin film formed on one surface of the substrate; and 2 formed on the other surface of the thin film that is not in contact with the substrate. SPFS [surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy] -LPFS [localized surface plasmon excitation enhancement] comprising a layer composed of a polymer on which one or more metal colloids are immobilized; and an unreacted ligand immobilized on the polymer It is characterized in that it is subjected to a novel measurement method using a fluorescence spectroscopy system.

本発明のプラズモン励起センサの前記高分子からなる層の厚さは10nm〜1000nmであることが好ましい。
また、本発明のプラズモン励起センサの前記高分子の密度は10 3 個/mm 2 〜10 15 個/mm 2 であることが好ましい。
また、本発明のプラズモン励起センサは、上記金属薄膜と上記金属コロイドを固定した高分子層との間にSAM〔自己組織化単分子膜〕を有することが好ましい。
The thickness of the polymer layer of the plasmon excitation sensor of the present invention is preferably 10 nm to 1000 nm.
The density of the polymer in the plasmon excitation sensor of the present invention is preferably 10 3 pieces / mm 2 to 10 15 pieces / mm 2 .
Further, plasmon excitation sensor of the present invention preferably has a SAM [self-assembled monolayer] between the polymer layer which is fixed the metal thin film and the metal colloid.

上記金属コロイドは、金,銀,白金およびそれらの合金からなる群から選択される少なくとも1種の金属からなるコロイドであることが好ましく、特に金コロイドが好ましい。   The metal colloid is preferably a colloid composed of at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, platinum and alloys thereof, and particularly preferably a gold colloid.

上記金属コロイドの粒径は、0.1nm〜10μmであることが好ましい。   The particle size of the metal colloid is preferably 0.1 nm to 10 μm.

上記高分子は、タンパク質,核酸,多糖類,天然ゴム,合成樹脂,シリコン樹脂,合成繊維および合成ゴムからなる群から選択される少なくとも1種の高分子であり、かつ水に可溶性であることが好ましい。   The polymer is at least one polymer selected from the group consisting of proteins, nucleic acids, polysaccharides, natural rubber, synthetic resins, silicone resins, synthetic fibers, and synthetic rubbers, and is soluble in water. preferable.

また、本発明のアッセイ法は、少なくとも下記工程(a)〜(d)を含むことを特徴とする。   Moreover, the assay method of the present invention is characterized by including at least the following steps (a) to (d).

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):上記工程(a)を経て得られたプラズモン励起センサに、第2のリガンドと蛍光色素とのコンジュゲートを反応させる工程,
工程(c):上記工程(b)を経て得られたプラズモン励起センサが有する透明平面基板の、上記金属薄膜が形成されている表面の反対側の表面から、プリズムを経由してレーザ光を照射し、励起された上記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):上記工程(c)で得られた測定結果から、上記検体中に含まれるアナライトの量を算出する工程。
Step (a): a step of bringing a specimen into contact with the plasmon excitation sensor of the present invention,
Step (b): a step of reacting the plasmon excitation sensor obtained through the step (a) with a conjugate of a second ligand and a fluorescent dye,
Step (c): Laser light is irradiated via a prism from the surface opposite to the surface on which the metal thin film is formed on the transparent flat substrate of the plasmon excitation sensor obtained through the step (b). A step of measuring the amount of fluorescence emitted from the excited fluorescent dye, and step (d): calculating the amount of analyte contained in the sample from the measurement result obtained in step (c) Process.

本発明のSPFS用分析装置は、少なくとも、本発明のプラズモン励起センサを含み、本発明のアッセイ法に用いられることを特徴とする。   The analyzer for SPFS of the present invention includes at least the plasmon excitation sensor of the present invention, and is used for the assay method of the present invention.

また、本発明のキットは、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、2個以上の金属コロイドを固定した高分子からなる層とからなり、本発明のプラズモン励起センサに用いられるプラズモン励起センサ用基板を、少なくとも含むことを特徴とする。 The kit of the present invention comprises a transparent flat substrate; a metal thin film formed on one surface of the substrate; two or more formed on the other surface of the thin film that is not in contact with the substrate colloidal metal consists of a layer consisting of a fixed polymer and the plasmon excitation board sensor used for plasmon excitation sensor of the present invention, characterized in that it comprises at least.

本発明は、SPFS〔表面プラズモン励起増強蛍光分光法〕−LPFS〔局在表面プラズモン励起増強蛍光分光法〕系による電場増強効果および電場増強エリア拡大効果を有する、すなわち、表面プラズモン励起と局在プラズモン励起とによる電場増強を同時に誘起することによって、さらなる蛍光シグナルの増幅を図ることができる効果、およびSPFS系およびSPFS−LPFS系において、通常センサ極表面に限定されてしまう電場増強エリアを3次元的に拡大することができることから、蛍光シグナルの安定性を向上する効果を有する、極めて高感度かつ高精度のアッセイ法に用いるプラズモン励起センサを提供することができる。   The present invention has an electric field enhancement effect and an electric field enhancement area expansion effect by the SPFS [surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy] -LPFS [localized surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy] system, that is, surface plasmon excitation and localized plasmon. By simultaneously inducing the electric field enhancement due to excitation, it is possible to further amplify the fluorescence signal, and in the SPFS system and the SPFS-LPFS system, the electric field enhancement area that is usually limited to the sensor electrode surface is three-dimensional. Therefore, it is possible to provide a plasmon excitation sensor having an effect of improving the stability of a fluorescent signal and used for an extremely sensitive and highly accurate assay method.

本発明において、蛍光シグナルが飛躍的に増幅する要因として、(i)表面プラズモン光と局在表面プラズモン光との共鳴に伴う電場増強,(ii)得られた電場増強を効率的に蛍光シグナル増幅に繋げるための蛍光色素と金属コロイドとの近接,(iii)金属コロイド同士を適切な間隔に配置し、金属基板からの距離を調整することによる高さ方向へのアッセイエリア拡大,が挙げられる。   In the present invention, as a factor that the fluorescence signal is dramatically amplified, (i) the electric field enhancement accompanying the resonance between the surface plasmon light and the localized surface plasmon light, and (ii) the obtained electric field enhancement is efficiently amplified. (Iii) expansion of the assay area in the height direction by arranging the metal colloids at appropriate intervals and adjusting the distance from the metal substrate.

図1は、本発明のプラズモン励起センサの一態様を模式的に示した断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of the plasmon excitation sensor of the present invention. 図2は、特許文献1に記載のセンサ・ユニットの一態様を模式的に示した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing one aspect of the sensor unit described in Patent Document 1. As shown in FIG. 図3は、非特許文献1に記載のSPRセンサチップを模式的に示した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the SPR sensor chip described in Non-Patent Document 1.

以下、本発明のプラズモン励起センサについて具体的に説明する。   Hereinafter, the plasmon excitation sensor of the present invention will be specifically described.

<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;該基板の一方の表面に形成された金属薄膜と;該薄膜の、該基板とは接していないもう一方の表面に形成された、金属コロイドを基点とする高分子からなる層と;該高分子に固定化されたリガンドとを含み、SPFS〔Surface Plasmon−field enhanced Fluorescence Spectroscopy;表面プラズモン励起増強蛍光分光法〕−LPFS〔Localized Surface Plasmon−field enhanced Fluorescence Spectroscopy;局在表面プラズモン励起増強蛍光分光法〕系による測定方法に供することを特徴とするものである。
<Plasmon excitation sensor>
The plasmon excitation sensor of the present invention comprises: a transparent flat substrate; a metal thin film formed on one surface of the substrate; a metal colloid formed on the other surface of the thin film that is not in contact with the substrate. SPFS (Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy) -LPFS (Localized Surface-Pladson Plasma), comprising a polymer layer as a base point; and a ligand immobilized on the polymer. Fluorescence Spectroscopy (localized surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy) system.

なお、本発明のプラズモン励起センサは、金属薄膜の、透明平面基板とは接していないもう一方の表面にSAM〔Self−Assembled Monolayer;自己組織化単分子膜〕を形成し、金属コロイドを基点とする高分子を該SAMに固定化することが好ましい。   In the plasmon excitation sensor of the present invention, a SAM (Self-Assembled Monolayer) is formed on the other surface of the metal thin film that is not in contact with the transparent flat substrate, and the metal colloid is used as a base point. It is preferable to immobilize the polymer to be immobilized on the SAM.

また、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、誘電体からなるスペーサ層を適宜形成してもよい。このスペーサ層は、金属薄膜の、透明平面基板と接していないもう一方の表面に形成されることが好ましい。   In addition, a spacer layer made of a dielectric may be appropriately formed for the purpose of preventing metal quenching of the fluorescent dye by the metal thin film. This spacer layer is preferably formed on the other surface of the metal thin film that is not in contact with the transparent flat substrate.

(透明平面基板)
本発明において、プラズモン励起センサの構造を支持する平面基板として透明平面基板が用いられる。本発明において、平面基板として透明平面基板を用いるのは、後述する金属薄膜への光照射をこの平面基板を通じて行うからである。
(Transparent flat substrate)
In the present invention, a transparent flat substrate is used as a flat substrate that supports the structure of the plasmon excitation sensor. In the present invention, the transparent flat substrate is used as the flat substrate because light irradiation to a metal thin film described later is performed through the flat substrate.

本発明で用いられる透明平面基板について、本発明の目的が達せられる限り、材質に特に制限はない。例えば、この透明平面基板が、ガラス製であってもよく、また、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い。   As for the transparent flat substrate used in the present invention, the material is not particularly limited as long as the object of the present invention is achieved. For example, the transparent flat substrate may be made of glass, or may be made of plastic such as polycarbonate [PC] or cycloolefin polymer [COP].

また、d線(588nm)における屈折率〔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。The refractive index at the d-line (588 nm) [n d] is preferably from 1.40 to 2.20, is preferably thick 0.01 to 10 mm, more preferably if 0.5 to 5 mm, The size (vertical x horizontal) is not particularly limited.

なお、ガラス製の透明平面基板は、市販品として、ショット日本(株)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),ならびに(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。Glass transparent flat substrates are commercially available products such as “BK7” (refractive index [n d ] 1.52) and “LaSFN9” (refractive index [n d ] 1.85) manufactured by Shot Japan Co., Ltd. “K-PSFn3” (refractive index [n d ] 1.84), “K-LaSFn17” (refractive index [n d ] 1.88) and “K-LaSFn22” (refractive index) manufactured by Sumita Optical Glass Co., Ltd. Ratio [n d ] 1.90) and “S-LAL10” (refractive index [n d ] 1.72) manufactured by OHARA INC. Are preferred from the viewpoint of optical properties 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。   The transparent flat substrate is preferably cleaned with acid and / or plasma before forming a metal thin film on the surface.

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。   As the cleaning treatment with an acid, it is preferable to immerse in 0.001 to 1N hydrochloric acid for 1 to 3 hours.

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。   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)
本発明に係るプラズモン励起センサでは、上記透明平面基板の一方の表面に金属薄膜を形成する。この金属薄膜は、光源からの照射光により表面プラズモン励起を生じ、電場を発生させ、蛍光色素の発光をもたらす役割を有する。また、この電場は、金属薄膜と金属コロイドとの間の局在電場を強化させる基となり、かつ金属コロイドと金属コロイドとの間の局在電場の基ともなり、増強電場内の蛍光色素からの発光をさらに増強させる。
(Metal thin film)
In the plasmon excitation sensor according to the present invention, a metal thin film is formed on one surface of the transparent flat substrate. This metal thin film has a role of generating surface plasmon excitation by light irradiated from a light source, generating an electric field, and causing emission of a fluorescent dye. In addition, this electric field serves as a group that enhances the local electric field between the metal thin film and the metal colloid, and also serves as a base for the local electric field between the metal colloid and the metal colloid, and from the fluorescent dye in the enhanced electric field. Further enhances luminescence.

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、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種の金属からなることが好ましく、金からなることがより好ましい。これらの金属は、その合金の形態であってもよい。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。   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, and more preferably made of gold. preferable. These metals may be in the form of their alloys. Such metal species are preferable because they are stable against oxidation and increase in electric field due to surface plasmons increases.

なお、透明平面基板としてガラス製平面基板を用いる場合には、ガラスと上記金属薄膜とをより強固に接着するため、予めクロム,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。   When a glass flat substrate is used as the transparent flat substrate, it is preferable to form a chromium, nickel chromium alloy or titanium thin film in advance in order to bond the glass and the metal thin film more firmly.

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の形成に用いられる誘電体としては、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。その中で、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)
As the dielectric used for forming the spacer layer made of a dielectric, various optically transparent inorganic materials, natural or synthetic polymers can be used. Among them, it is preferable to contain silicon dioxide [SiO 2 ] or titanium dioxide [TiO 2 ] because it is excellent in chemical stability, production stability and optical transparency.

誘電体からなる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、好ましくは30nm以下、より好ましくは10〜20nmである。一方、電場増強の観点から、好ましくは200nm〜1mmであり、さらに電場増強の効果の安定性から、400nm〜1,600nmがより好ましい。本発明のアッセイ法では、測定時にプラズモン励起センサと金属コロイドとの間に生じる電場をより効果的に増強させる目的から、スペーサ層の厚さが10〜100nmであることが望ましい。   The thickness of the spacer layer made of a dielectric is usually 10 nm to 1 mm, and preferably 30 nm or less, more preferably 10 to 20 nm from the viewpoint of resonance angle stability. On the other hand, it is preferably 200 nm to 1 mm from the viewpoint of electric field enhancement, and more preferably 400 nm to 1,600 nm from the stability of the effect of electric field enhancement. In the assay method of the present invention, the thickness of the spacer layer is desirably 10 to 100 nm for the purpose of more effectively enhancing the electric field generated between the plasmon excitation sensor and the metal colloid during measurement.

誘電体からなる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 a spacer layer made of a dielectric 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 an application by a spin coater.

(SAM)
SAM〔Self−Assembled Monolayer;自己組織化単分子膜〕は、金属薄膜の透明平面基板と接していない面に形成されることが好ましく、本発明のプラズモン励起センサでは、アナライトおよび蛍光色素を、リガンドを介して金属薄膜に捕捉した状態で蛍光を測定するが、このとき、金属コロイドを基点とする高分子を、SAMを介して金属薄膜に固定する。すなわち、SAMは、金属コロイドを基点とする高分子を金属薄膜に固定する際の土台としての役割を有する。
(SAM)
SAM (Self-Assembled Monolayer) is preferably formed on a surface of a metal thin film that is not in contact with a transparent flat substrate. In the plasmon excitation sensor of the present invention, an analyte and a fluorescent dye are used. Fluorescence is measured in a state of being captured by a metal thin film via a ligand. At this time, a polymer based on the metal colloid is fixed to the metal thin film via SAM. That is, the SAM has a role as a base when fixing a polymer based on a metal colloid to a metal thin film.

またSAMは、金属薄膜の透明平面基板と接していない面に「誘電体からなるスペーサ層」が形成されている場合、該スペーサ層の金属薄膜と接していない面に形成されることが好ましい。   In addition, when the “spacer layer made of a dielectric” is formed on the surface of the metal thin film that is not in contact with the transparent flat substrate, the SAM is preferably formed on the surface of the spacer layer that is not in contact with the metal thin film.

SAMを金属薄膜表面に直接形成する場合、SAMが含む単分子としては、通常、炭素原子数4〜20程度のカルボキシアルカンチオール(例えば、(株)同仁化学研究所,シグマ アルドリッチ ジャパン(株)などから入手可能),アミノアルカンチオール、特に好ましくは10−カルボキシ−1−デカンチオール,10−アミノ−1−デカンチオール(以下、単に「カルボキシデカンチオール」,「アミノデカンチオール」ともいう。)が用いられる。炭素原子数4〜20のカルボキシアルカンチオール,アミノアルカンチオールは、それを用いて形成されたSAMの光学的な影響が少ない、すなわち透明性が高く、屈折率が低く、膜厚が薄いなどの性質を有していることから好適である。   When the SAM is directly formed on the surface of the metal thin film, the SAM contains usually a carboxyalkanethiol having about 4 to 20 carbon atoms (for example, Dojindo Laboratories Co., Ltd., Sigma Aldrich Japan Co., Ltd.) Aminoalkanethiol, particularly preferably 10-carboxy-1-decanethiol, 10-amino-1-decanethiol (hereinafter also simply referred to as “carboxydecanethiol” or “aminodecanethiol”) is used. It is done. Carboxyalkanethiol and aminoalkanethiol having 4 to 20 carbon atoms have little optical influence of SAM formed using them, that is, properties such as high transparency, low refractive index, and thin film thickness. This is preferable.

このようなSAMの形成方法としては、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。具体例として、金属薄膜がその表面に形成されたガラス製透明平面基板を、10−カルボキシ−1−デカンチオール((株)同仁化学研究所製)を含むエタノール溶液に浸漬する方法などが挙げられる。このように、10−カルボキシ−1−デカンチオールが有するチオール基が、金属と結合し固定化され、金薄膜の表面上で自己組織化し、SAMを形成する。   A method for forming such a SAM is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. As a specific example, there is a method of immersing a transparent glass substrate on which a metal thin film is formed in an ethanol solution containing 10-carboxy-1-decanethiol (manufactured by Dojindo Laboratories). . In this way, the thiol group of 10-carboxy-1-decanethiol binds to the metal and is immobilized, and self-assembles on the surface of the gold thin film to form a SAM.

また、SAMを誘電体からなるスペーサ層表面に形成する場合、SAMが含む単分子としては、シランカップリング剤が用いられる。   Further, when SAM is formed on the surface of the spacer layer made of a dielectric, a silane coupling agent is used as a single molecule included in SAM.

シランカップリング剤は、反応性基を有するシランカップリング剤が好ましく、このようなシランカップリング剤としては、例えば、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。   The silane coupling agent is preferably a silane coupling agent having a reactive group. Examples of such a silane coupling agent include 3-aminopropyltriethoxysilane, 8-amino-octyltriethoxysilane, and 6-amino. -Hexyltriethoxysilane, 7-carboxy-heptyltriethoxysilane, 5-carboxy-pentyltriethoxysilane and the like.

このようなシランカップリグン剤は、例えば、金属コロイドと結合することができるカルボキシ基またはアミノ基を含有するアルカンチオール類とアミンカップリングにより結合することもできる。   Such a silane coupling agent can also be bonded by, for example, amine coupling with alkanethiols containing a carboxy group or an amino group that can bond to a metal colloid.

シランカップリング剤からなるSAMの形成方法としては、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。   The method for forming the SAM composed of the silane coupling agent is not particularly limited, and a conventionally known method can be used.

(金属コロイド)
本発明において、金属コロイドは、光源からの光照射によって表面プラズモン励起した金属薄膜からもたらされる電場を受け、この電場により表面プラズモン励起を生じるとともに、金属薄膜との間および金属コロイド間に強い局所電場を生じさせることにより、上記プラズモン励起センサに捕捉された蛍光色素の発光を増強する役割を果たす。このとき、表面プラズモンによる電場増強効果、ならびに金属コロイドと金属薄膜との間および金属コロイド同士間に生じる局在電場による電場増強効果は、金属コロイドが存在しない場合と比べてそれぞれ15倍程度および70倍程度に上る。また、原因は不明であるものの、金属コロイドが存在しない場合には、SPFSによる蛍光測定の際の蛍光色素からの発光強度が経時的に消光する傾向にあるが、金属コロイドが存在する場合には、蛍光色素からの発光強度における経時的な消光の度合いが少なくなる効果が再現性よく現れる。
(Metal colloid)
In the present invention, the metal colloid receives an electric field generated from a metal thin film excited by surface plasmon by light irradiation from a light source, and generates a surface plasmon excitation by this electric field, and a strong local electric field between the metal thin film and between the metal colloids. By generating the above, it plays a role of enhancing the light emission of the fluorescent dye captured by the plasmon excitation sensor. At this time, the electric field enhancement effect by the surface plasmon, and the electric field enhancement effect by the localized electric field generated between the metal colloid and the metal thin film and between the metal colloids are about 15 times and 70 times, respectively, as compared with the case where the metal colloid does not exist. It goes up to about twice. Although the cause is unknown, when the metal colloid does not exist, the emission intensity from the fluorescent dye at the time of fluorescence measurement by SPFS tends to quench with time, but when the metal colloid exists. The effect of reducing the degree of quenching with time in the emission intensity from the fluorescent dye appears with good reproducibility.

本発明で用いられる金属コロイドを構成する金属種には、特に制限はないものの、試料等に対する化学的安定性が高く、可視光によりプラズモン共鳴が効率的に発生することから、金,銀,白金等の貴金属およびこれらの合金からなる群から選択される少なくとも1種の金属が好ましく、その中で、金が特に好ましい。また、この金属コロイドを構成する金属は、金属薄膜を構成する金属と同じでもよく、あるいは異なっていてもよい。   The metal species constituting the metal colloid used in the present invention is not particularly limited, but has high chemical stability with respect to a sample and the like, and since plasmon resonance is efficiently generated by visible light, gold, silver, platinum At least one metal selected from the group consisting of noble metals such as these and their alloys is preferred, among which gold is particularly preferred. Further, the metal constituting the metal colloid may be the same as or different from the metal constituting the metal thin film.

金属コロイドの粒径については、コロイド溶液中でコロイドとして分散状態を維持でき、かつ本発明の作用・効果を発揮できる程度に局在表面プラズモン共鳴を充分に誘起することができる限り特に制限はない。しかし、一般的に、金属コロイドの最大吸光波長は、構成金属種により変わるほか、構成金属種が同じであっても、金属コロイドの粒径が大きくなるほど大きくなる傾向にある。そのため、金属コロイドの粒径は、蛍光色素の最大蛍光波長との関係で、蛍光色素からの蛍光が金属コロイドによる吸光により消光されないような粒径であることが望ましい。具体的には、電子顕微鏡を用いて粒径の平均値を測定した結果、その粒径が0.1nm〜10μmの範囲内にあることが好ましく、1nm〜100nmであるとより好ましい。   The particle size of the metal colloid is not particularly limited as long as it can maintain a dispersed state as a colloid in a colloid solution and can sufficiently induce localized surface plasmon resonance to such an extent that the action and effect of the present invention can be exhibited. . However, in general, the maximum absorption wavelength of the metal colloid varies depending on the constituent metal species, and even if the constituent metal species are the same, it tends to increase as the particle size of the metal colloid increases. Therefore, the particle diameter of the metal colloid is desirably such that the fluorescence from the fluorescent dye is not quenched by absorption by the metal colloid in relation to the maximum fluorescence wavelength of the fluorescent dye. Specifically, as a result of measuring the average value of the particle diameter using an electron microscope, the particle diameter is preferably in the range of 0.1 nm to 10 μm, and more preferably 1 nm to 100 nm.

金属コロイドの形状については、任意の形状のものであってもよく、例えば、球状,楕円状,円柱状などの形状を有するものが挙げられる。   The shape of the metal colloid may be any shape, and examples thereof include those having a spherical shape, an elliptical shape, a cylindrical shape, and the like.

このような金属コロイドは、様々な粒径を有する金属コロイドのコロイド溶液の形態で市販品として入手可能である。あるいは、このような金属コロイドを、従来公知の方法、例えば、HAuCl4,H2PtCl4,硝酸銀などの金属化合物の溶液を還元することによって得ることもできる。Such metal colloids are commercially available in the form of colloidal solutions of metal colloids having various particle sizes. Alternatively, such a metal colloid can be obtained by a conventionally known method, for example, by reducing a solution of a metal compound such as HAuCl 4 , H 2 PtCl 4 or silver nitrate.

また、コロイド溶液中での金属コロイドの分散性を向上させ、また、非特異吸着を防止するため、金属コロイドの表面にポリエチレングリコール〔PEG〕修飾等の表面処理を施すことが望ましい。PEG修飾金属コロイド粒子は、例えば、特開2001−200050号公報および特開2005−328809号公報等に記載されているように、メルカプト基またはポリアミンを有するPEGを金属微粒子と混合することによる調製することができる。あるいは、HAuCl4,H2PtCl4,硝酸銀などの金属化合物の溶液を還元する際に、このような官能基を有するPEGを共存させることにより調製してもよい。In addition, in order to improve the dispersibility of the metal colloid in the colloid solution and prevent non-specific adsorption, it is desirable to subject the surface of the metal colloid to a surface treatment such as polyethylene glycol [PEG] modification. The PEG-modified metal colloidal particles are prepared by mixing PEG having a mercapto group or a polyamine with metal fine particles as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-200050 and 2005-328809. be able to. Alternatively, HAuCl 4, H 2 PtCl 4 , when the reduction of the solution of a metal compound such as silver nitrate, may be prepared in the coexistence of the PEG having such a functional group.

本発明で用いる金属コロイドとして市販されているものも用いることができ、市販品として、例えば、田中貴金属工業(株)製,(株)ワインレッドケミカル製などが好適である。   What is marketed as a metal colloid used by this invention can also be used, for example, Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd., Wine Red Chemical Co., Ltd., etc. are suitable.

(高分子)
本発明において、高分子は、金コロイドを分散浮遊状態に近い状態で捕捉し固定化するために用いるものであって、リガンドおよびアナライトに対して不活性であり、かつ水に可溶性である。
(High molecular)
In the present invention, the polymer is used for capturing and immobilizing the colloidal gold in a state close to a dispersed floating state, and is inactive with respect to the ligand and the analyte and is soluble in water.

このような高分子として、上述した(i)表面プラズモン光と局在表面プラズモン光との共鳴に伴う電場増強,(ii)得られた電場増強を効率的に蛍光シグナル増幅に繋げるための蛍光色素と金属コロイドとの近接,(iii)金属コロイド同士を適切な間隔に配置し、金属基板からの距離を調整することによる高さ方向へのアッセイエリア拡大の観点から、以下の条件(I)〜(III)を満たすものが好ましい。   As such a polymer, (i) the electric field enhancement associated with the resonance of the surface plasmon light and the localized surface plasmon light, and (ii) the fluorescent dye for efficiently linking the obtained electric field enhancement to the fluorescence signal amplification. (Iii) From the viewpoint of expanding the assay area in the height direction by arranging the metal colloids at appropriate intervals and adjusting the distance from the metal substrate, the following conditions (I) to (iii): Those satisfying (III) are preferred.

条件(I):繊維状に伸びる直線構造,球状構造体の連なった構造,XY平面(金属薄膜の表面を指す。なお、該表面に垂直な方向をZ方向とする。)の広がりが限定された構造を形成するもの。   Condition (I): A linear structure extending in a fibrous form, a continuous structure of spherical structures, and an XY plane (refers to the surface of a metal thin film, where the direction perpendicular to the surface is the Z direction) is limited. That form the structure.

ただし、金属コロイドと金属基板との間に多く存在すると増強電場を遮蔽または減衰させることから、例えば、架橋により頑強な網目構造を形成するゲルや、高密度な成形品や塗膜などの層構造を形成する高分子を除く。   However, if there is a large amount between the metal colloid and the metal substrate, the enhanced electric field is shielded or attenuated. For example, gels that form a robust network structure by crosslinking, or layer structures such as high-density molded products and coatings Excludes polymers that form

なお、ゲルや層構造を形成する高分子であっても、金属薄膜の表面へのパターニングによっては、用いることができるものもある。   Even a polymer that forms a gel or a layer structure can be used depending on the patterning on the surface of the metal thin film.

条件(II):金属コロイドおよびリガンドを固定化するための反応点を多数有するもの。このような高分子は、リガンドを金属コロイドの近傍に配置することできるため好適である。   Condition (II): One having many reaction points for immobilizing the metal colloid and the ligand. Such a polymer is suitable because the ligand can be arranged in the vicinity of the metal colloid.

条件(III):ヒドロキシル基やカルボキシ基などの水和性の官能基を多数有するもの。本発明のプラズモン励起センサを用いるアッセイは水溶液中で実施されるため、疎水性の官能基を多数有する高分子を用いると該センサ表面に局在しやすく、また非特異吸着を起す場合がある。なお、疎水性の官能基を多数有する高分子であっても、親水性加工を施すことによって、本発明に係る高分子として用いることができるものもある。   Condition (III): Those having many hydratable functional groups such as hydroxyl groups and carboxy groups. Since the assay using the plasmon excitation sensor of the present invention is carried out in an aqueous solution, use of a polymer having a large number of hydrophobic functional groups tends to localize on the sensor surface and may cause nonspecific adsorption. Even a polymer having a large number of hydrophobic functional groups can be used as the polymer according to the present invention by applying hydrophilic processing.

このような高分子として、具体的には、タンパク質,核酸,多糖類,天然ゴム,合成樹脂,シリコン樹脂,合成繊維,合成ゴムなどが挙げられる。   Specific examples of such a polymer include protein, nucleic acid, polysaccharide, natural rubber, synthetic resin, silicone resin, synthetic fiber, and synthetic rubber.

これらのうち、核酸(DNAおよびRNA);グルコース,グリコーゲン,デンプン,セルロース,デキストラン,デキストリン,グルカン,フルクトース等の多糖類;多糖類との重合体,ポリエチレンオキサイド構造含有物,アクリル酸誘導体,メタアクリル酸誘導体,ポリビニルアルコール,ポリエチレングリコール,ポリイミン等の線状またはポリマーブラシ状の構造を取り得る合成樹脂;水溶性シリコン樹脂;水溶性モノマーとして、アクリル酸,メタクリル酸,ヒドロキシエチルメタクリレート,アクリルアミド,メタクリルアミド,ジアセトンアクリルアミド,アクリレートまたはメタクリレート(エチレンオキサイド構造を含んでいてもよい。),マレイン酸,2−メチルプロパンスルホン酸等を用いてなるホモポリマーまたはコポリマーなどが好ましい。   Among these, nucleic acids (DNA and RNA); polysaccharides such as glucose, glycogen, starch, cellulose, dextran, dextrin, glucan, fructose; polymers with polysaccharides, polyethylene oxide structure-containing materials, acrylic acid derivatives, methacrylic Synthetic resins that can have a linear or polymer brush-like structure such as acid derivatives, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyimine, etc .; water-soluble silicone resins; water-soluble monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, hydroxyethyl methacrylate, acrylamide, methacrylamide , Diacetone acrylamide, acrylate or methacrylate (which may contain an ethylene oxide structure), maleic acid, 2-methylpropanesulfonic acid or the like homopolymer or Such as the copolymer is preferred.

特に、多糖類としてデキストランが、合成樹脂としてポリアクリル酸が好ましい。これらの高分子は、非特異吸着低減に対する効果が高い官能基として、水酸基〔−OH〕およびカルボキシル基〔−COOH〕を有し、水素結合による水分子の内包により非特異タンパク質の吸着を防ぐことができるため好適である。   In particular, dextran is preferred as the polysaccharide and polyacrylic acid is preferred as the synthetic resin. These macromolecules have a hydroxyl group [—OH] and a carboxyl group [—COOH] as functional groups highly effective in reducing non-specific adsorption, and prevent adsorption of non-specific proteins by the inclusion of water molecules by hydrogen bonding. Is preferable.

これら高分子は、1種単独でも2種以上併用してもよい。   These polymers may be used alone or in combination of two or more.

(金属コロイドを基点とする高分子からなる層)
金属コロイドを基点とする高分子は、上記高分子1分子が有する2個の末端のうち、いずれか一方の末端は上記金属コロイドと結合しており、もう一方の末端は上記金属薄膜(好ましくは上記SAM)または該金属コロイドと結合しているか、もしくは遊離している態様(このような態様は、その一方の末端が必ず金属コロイドと結合していることから、"金属コロイドを基点とする"を意味している。)であってもよく、または該高分子の側鎖に該金属コロイドを結合する態様であってもよい。
(Layer made of polymer based on metal colloid)
In the polymer based on metal colloid, one of the two ends of one molecule of the polymer is bonded to the metal colloid, and the other end is connected to the metal thin film (preferably The above SAM) or an embodiment in which the metal colloid is bound or released (in such an embodiment, since one end is necessarily bound to the metal colloid, “the metal colloid is a base point” Or an embodiment in which the metal colloid is bound to the side chain of the polymer.

金属コロイドを基点とする高分子の作製方法として、例えば、上記高分子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、アミノデカンチオールなど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た後に、上記金属コロイドを含むコロイド溶液と反応させることによって、アミノデカンチオールを介して金属コロイドをカルボキシメチルデキストランに固定化する方法などが挙げられる。   As a method for producing a polymer based on a metal colloid, for example, the carboxyl group of the polymer is converted into a water-soluble carbodiimide [WSC] (for example, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride [ EDC] etc.) and N-hydroxysuccinimide [NHS], and the dehydration reaction of the carboxyl group thus active esterified and the amino group of aminodecanethiol using water-soluble carbodiimide. Examples include a method of immobilizing a metal colloid to carboxymethyldextran via aminodecanethiol by reacting with a colloid solution containing the metal colloid after immobilization.

なお、該コロイド溶液に含まれる金属コロイドの濃度は、0.0000001%〜0.1%が好ましく、0.0000001%〜0.01%がより好ましい。金属コロイドの濃度が上記範囲内であると、効果的に金属コロイドによる局所電場増強効果を得られるため好適である。また、このコロイド溶液として、市販されているコロイド溶液を用いる場合、このコロイド溶液中の金属コロイドの濃度は、製造会社によってそれぞれ異なり、通常0.03%程度であるので、それ以上の濃度とすることは困難である。   The concentration of the metal colloid contained in the colloid solution is preferably 0.0000001% to 0.1%, and more preferably 0.0000001% to 0.01%. It is preferable that the concentration of the metal colloid is in the above range because the effect of enhancing the local electric field by the metal colloid can be obtained effectively. When a commercially available colloid solution is used as the colloid solution, the concentration of the metal colloid in the colloid solution varies depending on the manufacturer and is usually about 0.03%. It is difficult.

上述の「金属コロイドを基点とする高分子の作製方法」として例示した方法のうち、アミノデカンチオールを介して金属コロイドをカルボキシメチルデキストランに固定化する工程について、より具体的に説明する。なお、本発明において、該工程は、下記工程(I)または(II)を適宜選択することができる。   Of the methods exemplified as the above-mentioned “Method for producing polymer based on metal colloid”, the step of immobilizing metal colloid on carboxymethyldextran via aminodecanethiol will be described more specifically. In the present invention, as the step, the following step (I) or (II) can be appropriately selected.

〔工程(I)〕
まず、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;該薄膜の、該基板とは接していないもう一方の表面(縦:2mm,横:14mm)に形成された、重量平均分子量が好ましくは1万〜100万のカルボキシメチルデキストランとを含むプラズモン励起センサ用基板を流路(高さ0.5mm,容積1mL)に固定する。
[Step (I)]
First, a transparent flat substrate; a metal thin film formed on one surface of the substrate; and formed on the other surface (vertical: 2 mm, horizontal: 14 mm) of the thin film that is not in contact with the substrate, A substrate for a plasmon excitation sensor containing carboxymethyldextran having a weight average molecular weight of preferably 10,000 to 1,000,000 is fixed to a channel (height 0.5 mm, volume 1 mL).

次に、その流路に、アミノデカンチオールを好ましくは0.001〜100mMの濃度に調製した溶液10mLを、好ましくは0.5〜2.0時間循環送液する。金属コロイドを好ましくは0.0000001%〜0.1%の濃度で含むコロイド溶液10mLを、好ましくは1〜60分間循環送液する(より好ましくは、該コロイド溶液を1〜60分間循環送液後、1Mの濃度のアミノエタノールを含むリン酸緩衝溶液を30〜60分間循環送液する)ことによって、アミノデカンチオールを介して金属コロイドをカルボキシメチルデキストランに固定化することができる。   Next, 10 mL of a solution in which aminodecanethiol is preferably adjusted to a concentration of 0.001 to 100 mM is circulated through the channel, preferably for 0.5 to 2.0 hours. 10 mL of colloidal solution containing metal colloid preferably at a concentration of 0.0000001% to 0.1% is preferably circulated for 1 to 60 minutes (more preferably, after the colloidal solution is circulated for 1 to 60 minutes. The metal colloid can be immobilized on carboxymethyldextran via aminodecanethiol by circulating a phosphate buffer solution containing aminoethanol at a concentration of 1M for 30 to 60 minutes.

〔工程(II)〕
予め、金属コロイドを好ましくは0.0000001%〜0.1%の濃度で含むコロイド溶液に、その濃度が好ましくは0.001〜100mMとなるようにアミノデカンチオールを混合し、室温の場合、好ましくは24時間以上反応させることによって、金属コロイド表面にアミノデカンチオールを結合させる。
[Step (II)]
Aminodecanethiol is mixed in advance with a colloid solution containing a metal colloid preferably at a concentration of 0.0000001% to 0.1% so that the concentration is preferably 0.001 to 100 mM. Reacts with the metal colloid surface by reacting for 24 hours or longer.

そして、上記工程(I)と同様にしてプラズモン励起センサ用基板を流路に固定する。   Then, the plasmon excitation sensor substrate is fixed to the flow path in the same manner as in the step (I).

次に、その流路に、予め調製したその表面にアミノデカンチオールが結合した金属コロイド溶液(未反応の金属コロイドおよびアミノデカンチオールを除いた。)10mLを、好ましくは24時間以上循環させる。このようにしても、アミノデカンチオールを介して金属コロイドをカルボキシメチルデキストランに固定化することができる。   Next, 10 mL of a colloidal metal colloid solution (excluding unreacted metal colloid and aminodecanethiol) prepared in advance on the surface is preferably circulated in the channel for 24 hours or longer. Even in this manner, the metal colloid can be immobilized on carboxymethyldextran via aminodecanethiol.

このような作製方法によって得られた金属コロイドを基点とする高分子は、例えば、図1に示すように、金薄膜2に結合しており、金コロイド3を介してデキストラン4同士が直鎖状に連結する態様であってもよい。   The polymer based on the metal colloid obtained by such a production method is bonded to the gold thin film 2 as shown in FIG. 1, for example, and the dextran 4 is linear between the gold colloids 3. It is also possible to connect to the above.

このような金属コロイドを基点とする高分子は、金属薄膜(好ましくはSAM)に、好ましくは103〜1015個/mm2という密度で、より好ましくは105〜109個/mm2という密度で結合する。金属コロイドを基点とする高分子の密度が上記範囲内であると、粗密のバランスが良好である、すなわち、流路中のアナライトと高分子に固定化されているリガンドとが充分に接触できるほど密であり、かつ流路中のアナライト以外の物質を滞留させないほど粗であることから好適である。Such a polymer based on a metal colloid is preferably a metal thin film (preferably SAM) with a density of 10 3 to 10 15 pieces / mm 2 , more preferably 10 5 to 10 9 pieces / mm 2. Join by density. When the density of the polymer based on the metal colloid is within the above range, the balance between the density and the density is good, that is, the analyte in the channel and the ligand immobilized on the polymer can sufficiently contact each other. It is suitable because it is so dense that it is so coarse that substances other than the analyte in the flow path are not retained.

また、金属コロイドを基点とする高分子からなる層の厚さ(すなわち、金属コロイドを基点とする高分子の平均の長さ)は、10〜1,000nmが好ましく、10〜500nmがより好ましい。このような層の厚さが上記範囲内であると、効果的に金属コロイドによる局所電場増強効果および検出エリアの三次元的広がり効果を得られることから好適である。   In addition, the thickness of the layer made of the polymer based on the metal colloid (that is, the average length of the polymer based on the metal colloid) is preferably 10 to 1,000 nm, and more preferably 10 to 500 nm. When the thickness of such a layer is within the above range, it is preferable because a local electric field enhancement effect by a metal colloid and a three-dimensional spreading effect of a detection area can be obtained effectively.

(リガンド)
本発明では、上記高分子にリガンドを結合させる。このリガンドは、プラズモン励起センサに、検体中のアナライトを固定させる目的で用いられるものである。なお、本発明において、工程(a)で用いられるリガンドを「第1のリガンド」と称するのは、後述する工程(b)で用いられるリガンド(「第2のリガンド」)と区別するためである。
(Ligand)
In the present invention, a ligand is bound to the polymer. This ligand is used for the purpose of fixing the analyte in the specimen to the plasmon excitation sensor. In the present invention, the ligand used in step (a) is referred to as “first ligand” in order to distinguish it from the ligand (“second ligand”) used in step (b) described later. .

本発明において、「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をいう。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るが、これらに限定されるものではない。   In the present invention, “ligand” refers to a molecule or molecular fragment capable of specifically recognizing (or recognizing) and binding to an analyte contained in a specimen. Examples of such “molecules” or “molecular fragments” include nucleic acids (DNA, RNA, polynucleotides, oligonucleotides, PNA (peptide nucleic acids), which may be single-stranded or double-stranded, etc., Alternatively, nucleosides, nucleotides and their modified molecules), proteins (polypeptides, oligopeptides, etc.), amino acids (including modified amino acids), carbohydrates (oligosaccharides, polysaccharides, sugar chains, etc.), lipids, or modifications thereof Examples include, but are not limited to, molecules and complexes.

「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 Nippon Medical Laboratory, Inc.), anti-carcinoembryonic antigen [CEA Monoclonal antibodies, anti-CA19-9 monoclonal antibodies, anti-PSA monoclonal antibodies, 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。   In the present invention, the term “antibody” includes a polyclonal antibody or a monoclonal antibody, an antibody obtained by gene recombination, and an antibody fragment.

このリガンドの固定化方法としては、例えば、上記SAMを形成するシランカップリング剤など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、上記リガンド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などが挙げられる。   As a method for immobilizing this ligand, for example, a carboxyl group possessed by the silane coupling agent or the like that forms the SAM is converted into a water-soluble carbodiimide [WSC] (for example, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide. Hydrochloric acid [EDC] etc.) and N-hydroxysuccinimide [NHS] for active esterification, dehydration reaction of the carboxyl group thus active esterified and the amino group of the ligand using water-soluble carbodiimide And immobilizing them.

なお、後述する検体等がプラズモン励起センサに非特異的に吸着することを防止するため、上記リガンドを固定化させた後に、プラズモン励起センサの表面を牛血清アルブミン〔BSA〕やアミノエタノール等のブロッキング剤により処理することが好ましい。   In order to prevent non-specific adsorption of a specimen or the like to be described later to the plasmon excitation sensor, the surface of the plasmon excitation sensor is blocked with bovine serum albumin [BSA] or aminoethanol after the ligand is immobilized. It is preferable to treat with an agent.

(SPFS−LPFS系による測定方法)
本発明において、金属コロイドを利用した「SPFS−LPFS系による測定方法」は、新規であり、表面プラズモン励起による金属薄膜の電場増強効果と、金属コロイドの局所電場増強効果とが同時に得られる。なお、本発明は、SPFS−LPFS系による測定方法のみならず、SPFS系による測定方法に供することも可能である。
(Measurement method using SPFS-LPFS system)
In the present invention, the “measurement method by SPFS-LPFS system” using a metal colloid is novel, and the electric field enhancement effect of the metal thin film by surface plasmon excitation and the local electric field enhancement effect of the metal colloid can be obtained simultaneously. Note that the present invention can be used not only for the measurement method using the SPFS-LPFS system but also for the measurement method using the SPFS system.

「SPFS−LPFS系による測定方法」とは、プラズモン励起センサが有する上記透明平面基板の、上記金属薄膜が形成されている表面の反対側の表面から、プリズムを経由してレーザ光を照射することによって、励起された蛍光色素から発光された蛍光量を測定する方法である。   “Measurement method using SPFS-LPFS system” means irradiating laser light via a prism from the surface of the transparent flat substrate of the plasmon excitation sensor opposite to the surface on which the metal thin film is formed. Is a method for measuring the amount of fluorescence emitted from the excited fluorescent dye.

<アッセイ法>
本発明のアッセイ法は、少なくとも下記工程(a)〜(d)を含むことを特徴とするものであり、適宜洗浄工程を含むことが好ましい。
<Assay method>
The assay method of the present invention is characterized by including at least the following steps (a) to (d), and preferably includes a washing step as appropriate.

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):上記工程(a)を経て得られたプラズモン励起センサに、第2のリガンドと蛍光色素とのコンジュゲートを反応させる工程,
工程(c):上記工程(b)を経て得られたプラズモン励起センサが有する透明平面基板の、上記金属薄膜が形成されている表面の反対側の表面から、プリズムを経由してレーザ光を照射し、励起された上記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):上記工程(c)で得られた測定結果から、上記検体中に含まれるアナライトの量を算出する工程。
Step (a): a step of bringing a specimen into contact with the plasmon excitation sensor of the present invention,
Step (b): a step of reacting the plasmon excitation sensor obtained through the step (a) with a conjugate of a second ligand and a fluorescent dye,
Step (c): Laser light is irradiated via a prism from the surface opposite to the surface on which the metal thin film is formed on the transparent flat substrate of the plasmon excitation sensor obtained through the step (b). A step of measuring the amount of fluorescence emitted from the excited fluorescent dye, and step (d): calculating the amount of analyte contained in the sample from the measurement result obtained in step (c) Process.

洗浄工程:上記工程(a)を経て得られたプラズモン励起センサの表面、および上記工程(b)を経て得られるプラズモン励起センサの表面のうち少なくともいずれか一方を洗浄する工程。   Cleaning step: a step of cleaning at least one of the surface of the plasmon excitation sensor obtained through the step (a) and the surface of the plasmon excitation sensor obtained through the step (b).

〔工程(a)〕
工程(a)とは、本発明のプラズモン励起センサ、すなわち、「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;該薄膜の、該基板とは接していないもう一方の表面に固定化された「金属コロイドを基点とする高分子」と;該高分子に固定化された「第1のリガンド」とからなるプラズモン励起センサに検体を接触させる工程である。
[Step (a)]
Step (a) is a plasmon excitation sensor of the present invention, that is, a “transparent flat substrate”; a “metal thin film” formed on one surface of the substrate; and the thin film is not in contact with the substrate This is a step of bringing a specimen into contact with a plasmon excitation sensor consisting of a “polymer based on a metal colloid” immobilized on the other surface; and a “first ligand” immobilized on the polymer.

なお、「透明平面基板」,「金属薄膜」および「金属コロイドを基点とする高分子」については、上述した通りである。   The “transparent flat substrate”, “metal thin film”, and “polymer based on metal colloid” are as described above.

(第1のリガンド)
本発明において、工程(a)で用いられるリガンドを「第1のリガンド」と称するのは、下記工程(b)で用いられるリガンド(「第2のリガンド」)と区別するためである。
(First ligand)
In the present invention, the ligand used in step (a) is referred to as “first ligand” in order to distinguish it from the ligand (“second ligand”) used in the following step (b).

第1のリガンドは、上述した「リガンド」と同様である。   The first ligand is the same as the “ligand” described above.

(検体)
本発明において、「検体」とは、本発明のアッセイ法による測定対象となる種々の試料をいう。
(Sample)
In the present invention, “specimen” refers to various samples to be measured by the assay method of the present invention.

「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。これらは1種単独で用いてもよく、また、2種以上を併用してもよい。   Examples of the “specimen” include blood (serum / plasma), urine, nasal fluid, saliva, stool, body cavity fluid (spinal fluid, ascites, pleural effusion, etc.) and the like, and appropriately diluted in a desired solvent, buffer, etc. May be used. Of these samples, blood, serum, plasma, urine, nasal fluid and saliva are preferred. These may be used alone or in combination of two or more.

(接触)
本発明において、「接触」とは、プラズモン励起センサのリガンド等が固定化されている面が送液中に浸漬されている状態で、この送液中に含まれる対象物をこのプラズモン励起センサと接触させることをいう。工程(a)では、上記検体とプラズモン励起センサとの「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)
In the present invention, “contact” means that a surface on which a ligand or the like of a plasmon excitation sensor is immobilized is immersed in the liquid supply, and an object contained in the liquid supply is referred to as the plasmon excitation sensor. To contact. In the step (a), the “contact” between the specimen and the plasmon excitation sensor means that the specimen is included in the liquid feed circulating in the flow path, and only the one surface on which the ligand of the plasmon excitation sensor is immobilized is the liquid feed. A mode in which the plasmon excitation sensor and the specimen are brought into contact with each other in a state of being immersed therein is preferable.

上記「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る。また、この流路の形状として、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 “channel” is a rectangular parallelepiped or a tube that can efficiently deliver a small amount of a chemical solution, and can change or circulate the solution feeding speed in order to promote the reaction. . As the shape of the flow path, 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 chemical 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;ポリエチレン等のポリオレフィンなどの光透過性の材質からなり、薬液送達部ではシリコーンゴム,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。   The material is a homopolymer or copolymer containing methyl methacrylate, styrene or the like as a raw material in the plasmon excitation sensor part; a light-transmitting material such as polyolefin such as polyethylene, and a silicone rubber, Teflon ( (Registered trademark), polyethylene, polypropylene, and other polymers are used.

ただし、プラズモン励起センサ部については、蛍光測定時に流路が一定の形状に保たれ、かつプラズモン励起により発生した蛍光の検出が妨げられない限り、必ずしもその流路造のすべてを光透過性の材質のみから構成する必要はない。すなわち、プラズモン励起センサ部の流路のうち、プラズモン励起により発生した蛍光を透過させて検出部に導くために必要な部分、具体的には蛍光の集光に必要な透光窓を含む部分については、光透過性の材質で構成する必要があるが、その他の部分については、その一部または全部を光透過性の材質以外の化学的に安定な材質で構成してもよい。プラズモン励起センサ部の流路が直方体構造を有する場合、金属薄膜(または、好ましくはSAM)が表面に存在するプラズモン励起センサの面を底面としたときに、例えば、この底面と対向する位置にある天井面を光透過性の材質で構成し、側面を光透過性の材質以外の化学的に安定な材質で構成してもよい。   However, for the plasmon excitation sensor, all of the channel structure is not necessarily made of a light-transmitting material unless the channel is kept in a fixed shape during fluorescence measurement and the detection of fluorescence generated by plasmon excitation is not hindered. There is no need to consist only of. That is, of the flow path of the plasmon excitation sensor part, a part necessary for transmitting the fluorescence generated by plasmon excitation and guiding it to the detection part, specifically, a part including a transparent window necessary for collecting the fluorescence. However, other parts may be partially or entirely made of a chemically stable material other than the light transmissive material. When the flow path of the plasmon excitation sensor unit has a rectangular parallelepiped structure, when the surface of the plasmon excitation sensor on which the metal thin film (or preferably SAM) exists is defined as the bottom surface, for example, the surface is opposed to the bottom surface. The ceiling surface may be made of a light transmissive material, and the side surface may be made of a chemically stable material other than the light transmissive material.

ここで、上記その他の部分、例えば側面は、蛍光測定時に一定の形状が保たれる限り、必ずしも剛体である必要はなく、シール性を確保するために適度な弾性を有していてもよい。例えば、プラズモン励起センサ部の流路について、天井面をポリメチルメタクリレート〔PMMA〕で構成し、側面をシリコーンゴムで構成してもよい。   Here, the other parts, for example, the side surfaces are not necessarily rigid bodies as long as a certain shape is maintained at the time of fluorescence measurement, and may have an appropriate elasticity to ensure a sealing property. For example, regarding the flow path of the plasmon excitation sensor unit, the ceiling surface may be composed of polymethyl methacrylate [PMMA] and the side surface may be composed of silicone rubber.

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.

流路において、薬物送達部からプラズモン励起センサ部に送液を導入する送液導入口、およびその送液をプラズモン励起センサ部から排出する送液排出口の位置は、いずれも、蛍光測定の妨げとならない限り特に限定されない。例えば、プラズモン励起センサ部の流路が直方体構造を有する場合、前記送液導入口及び送液排出口とも天井面に設けるのが流路の作製上簡便であるが、この送液導入口と送液排出口とのうちいずれか一方、あるいはその両方を側面に設けてもよい。   In the flow path, the position of the liquid feeding inlet for introducing the liquid feeding from the drug delivery section to the plasmon excitation sensor section and the position of the liquid feeding outlet for discharging the liquid feeding from the plasmon excitation sensor section are both obstructing the fluorescence measurement. Unless it becomes, it will not specifically limit. For example, when the flow path of the plasmon excitation sensor section has a rectangular parallelepiped structure, it is convenient to prepare the flow path for the liquid feed inlet and the liquid feed outlet on the ceiling surface. Either one or both of the liquid discharge ports may be provided on the side surface.

流路にプラズモン励起センサを固定する方法は、流路が一定の形状に保たれ、かつ蛍光測定が妨げられない限り特に限定されない。   The method for fixing the plasmon excitation sensor to the flow path is not particularly limited as long as the flow path is maintained in a certain shape and the fluorescence measurement is not hindered.

このような固定方法の例としては、小規模ロット(実験室レベル)では、まず、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上に、一定の厚さを有するシリコーンゴム製シートまたはOリングを載せることによって流路の側面構造を形成し、次いで、その上に送液導入口及び送液排出口を設けてある光透過性の天板(例えば、PMMA基板)を配置することによって流路の天井面を形成し、その後、これらを圧着して適当な留め具により固定する方法などが挙げられる。このとき、側面構造を構成する材料として、その中央部に任意の形状および大きさを有する穴を開けてある、適当な厚さを有するシリコーンゴム製シートを用いると、この穴の内周がプラズモン励起センサ部の流路の側面構造となることから、所要の形状および大きさを有する流路を容易に形成することができるので好ましい。例えば、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を有する穴あき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配置し、次いで、このポリジメチルシロキサン〔PDMS〕製シートの上に、予め送液導入口および送液排出口を設けてあるPMMA基板を配置し、その後、該PMMA基板と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圧着し、ビス等の留め具により固定する方法が好ましい。また、プラズモン励起センサに、シリコーンゴム製シートまたはOリングと光透過性の天板とを圧着し、固定するにあたっては、必要に応じて、シリコーンゴムまたはステンレスなどの材質でできた適当なスペーサを併用してもよい。   As an example of such a fixing method, in a small lot (laboratory level), first, a silicone rubber sheet or O-ring having a certain thickness is formed on the surface on which the metal thin film of the plasmon excitation sensor is formed. Is formed, and then a light transmitting top plate (for example, a PMMA substrate) provided with a liquid feeding inlet and a liquid feeding outlet is disposed thereon. A method of forming a ceiling surface of the metal plate, and then crimping them to fix them with an appropriate fastener can be mentioned. At this time, if a silicone rubber sheet having an appropriate thickness and having a hole having an arbitrary shape and size is used as a material constituting the side surface structure, the inner periphery of the hole has a plasmon. Since it becomes the side structure of the flow path of an excitation sensor part, since the flow path which has a required shape and a size can be formed easily, it is preferable. For example, a perforated polydimethylsiloxane (PDMS) sheet having a flow path height of 0.5 mm is first formed on the surface on which the metal thin film of the plasmon excitation sensor is formed. Next, a PMMA substrate on which a liquid feeding inlet and a liquid feeding outlet are provided in advance is placed on the polydimethylsiloxane [PDMS] sheet, and then the PMMA substrate and the PMMA substrate are placed on the polydimethylsiloxane [PDMS] sheet. A method in which a polydimethylsiloxane [PDMS] sheet and the plasmon excitation sensor are pressure-bonded and fixed with a fastener such as a screw is preferred. In addition, when a silicone rubber sheet or O-ring and a light-transmitting top plate are pressure-bonded and fixed to the plasmon excitation sensor, an appropriate spacer made of a material such as silicone rubber or stainless steel is attached as necessary. You may use together.

また、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直接金基板を形成するかあるいは別途作製した金基板を固定し、金表面に(好ましくはSAM)金コロイドを基点とする高分子からなる層の形成およびリガンドの固定化を行った後、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。   Also, in large lots (factory level) manufactured industrially, as a method of fixing the plasmon excitation sensor to the flow path, a gold substrate is directly formed on a plastic integrally molded product or a separately prepared gold substrate is fixed. Then, after forming a layer made of a polymer based on gold colloid (preferably SAM) and immobilizing the ligand on the gold surface, the lid is covered with an integrally molded plastic product corresponding to the top plate of the flow path. Can be manufactured. If necessary, the prism can be integrated into the flow path.

このような「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。   Such “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]. It is not particularly limited.

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〜0.0001pg/mLであってもよい。   The initial concentration of the analyte contained in the sample being sent may be 100 μg / mL to 0.0001 pg / mL.

送液の総量、すなわち流路の容積としては、通常0.0001〜20mL、好ましくは0.01〜1mLである。   The total amount of liquid feeding, that is, the volume of the flow path is usually 0.0001 to 20 mL, preferably 0.01 to 1 mL.

送液の流速は、通常1〜2,000μL/min、好ましくは5〜500μL/minである。   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、工程(a)を経て得られたプラズモン励起センサの表面、および後述する工程(b)を経て得られるプラズモン励起センサの表面のうち少なくともいずれか一方を洗浄する工程である。この洗浄工程は、工程(b)の前後のうち少なくともいずれか一方に含まれることが好ましい。
[Washing process]
The cleaning step is a step of cleaning at least one of the surface of the plasmon excitation sensor obtained through the step (a) and the surface of the plasmon excitation sensor obtained through the step (b) described later. This washing step is preferably included in at least one of before and after step (b).

洗浄工程に使用される洗浄液としては、例えば、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 washing step, for example, a surfactant such as Tween 20 or Triton X100 is dissolved in the same solvent or buffer solution used in the reaction of steps (a) and (b), What contains 00001-1 weight% is 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」と同じであることが好ましい。   The temperature and flow rate at which the cleaning liquid is circulated are preferably the same as the “temperature and flow rate at which the liquid feed is circulated” in step (a).

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 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)を経て得られたプラズモン励起センサに、第2のリガンドと蛍光色素とのコンジュゲートを反応させる工程である。
[Step (b)]
The step (b) is a step of reacting the plasmon excitation sensor obtained through the step (a) with a conjugate of the second ligand and the fluorescent dye.

(蛍光色素)
「蛍光色素」とは、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” is a general term for substances that emit fluorescence by irradiating predetermined excitation light in the present invention, or excited by using an electric field effect. Including luminescence.

本発明で用いられる蛍光色素は、後述する金属コロイドによる吸光に起因する消光を受けない限りにおいて、その種類に特に制限はなく、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 as long as it is not quenched due to light absorption by a metal colloid described later, 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.), hexachlorofluorescein family fluorescent dyes. (Applied Biosystems Japan), Coumarin family fluorescent dye (Invitrogen), Rhodamine family fluorescent dye (GE Healthcare Biosciences), Cyanine family fluorescent dye, Indocarbocyanine family fluorescent dye, Oxazine family fluorescent dye, Thiazine family fluorescent dye, Squalene family fluorescent dye, Chelated lanthanide family Fluorescent dyes, BODIPY (registered trademark) family fluorescent dyes (manufactured by Invitrogen), naphthalenesulfonic acid family fluorescent dyes, pyrene family fluorescent dyes, triphenylmethane family fluorescent dyes, 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.

また、蛍光色素は、上記有機蛍光色素に限られない。例えば、Eu,Tb等の希土類錯体系の蛍光色素も、本発明に用いられる蛍光色素となりうる。希土類錯体は、一般的に励起波長(310〜340nm程度)と発光波長(Eu錯体で615nm付近、Tb錯体で545nm付近)との波長差が大きく、蛍光寿命が数百マイクロ秒以上と長い特徴がある。市販されている希土類錯体系の蛍光色素の一例としては、ATBTA−Eu3+が挙げられる。さらに、青色蛍光タンパク質〔BFP〕,シアン蛍光タンパク質〔CFP〕,緑色蛍光タンパク質〔GFP〕,黄色蛍光タンパク質〔YFP〕,赤色蛍光タンパク質〔DsRed〕またはAllophycocyanin〔APC〕(LyoFlogen(登録商標))などに代表される蛍光タンパク質,ラテックスやシリカなどの蛍光微粒子なども、本発明に用いられる蛍光色素となりうる。The fluorescent dye is not limited to the organic fluorescent dye. For example, rare earth complex fluorescent dyes such as Eu and Tb can also be used as fluorescent dyes in the present invention. In general, rare earth complexes have a large wavelength difference between an excitation wavelength (about 310 to 340 nm) and an emission wavelength (about 615 nm for an Eu complex and 545 nm for a Tb complex), and a long fluorescence lifetime of several hundred microseconds or more. is there. An example of a commercially available rare earth complex-based fluorescent dye is ATBTA-Eu 3+ . In addition, blue fluorescent protein [BFP], cyan fluorescent protein [CFP], green fluorescent protein [GFP], yellow fluorescent protein [YFP], red fluorescent protein [DsRed], or allophycocyanin [APC] (LyoFlogen (registered trademark)), etc. Representative fluorescent proteins, fluorescent fine particles such as latex and silica, and the like can also serve as fluorescent dyes used in the present invention.

本発明においては、後述する蛍光測定を行う際に、金属コロイドに含まれる金属による吸光の少ない波長領域に最大蛍光波長を有する蛍光色素を用いることが望ましい。例えば、金属コロイドとして金を用いる場合には、金コロイドによる吸光による影響を最小限に抑えるため、最大蛍光波長が600nm以上である蛍光色素を使用することが望ましい。したがって、この場合には、Cy5,Alexa Fluor(登録商標)647等近赤外領域に最大蛍光波長を有する蛍光色素を用いることが特に望ましい。このような近赤外領域に最大蛍光波長を有する蛍光色素を用いることは、血液中の血球成分由来の鉄による吸光の影響を最小限に抑えることができる点で、検体として血液を用いる場合においても有用である。一方、金属コロイドとして銀を用いる場合には、最大蛍光波長が400nm以上である蛍光色素を使用することが望ましい。   In the present invention, it is desirable to use a fluorescent dye having a maximum fluorescence wavelength in a wavelength region where light absorption by the metal contained in the metal colloid is small when performing fluorescence measurement described later. For example, when gold is used as the metal colloid, it is desirable to use a fluorescent dye having a maximum fluorescence wavelength of 600 nm or more in order to minimize the influence of light absorption by the gold colloid. Therefore, in this case, it is particularly desirable to use a fluorescent dye having a maximum fluorescence wavelength in the near-infrared region, such as Cy5, Alexa Fluor (registered trademark) 647. The use of a fluorescent dye having the maximum fluorescence wavelength in the near-infrared region can minimize the influence of light absorption by iron derived from blood cell components in the blood. Is also useful. On the other hand, when silver is used as the metal colloid, it is desirable to use a fluorescent dye having a maximum fluorescence wavelength of 400 nm or more.

これら蛍光色素は1種単独でも、2種以上併用してもよい。   These fluorescent dyes may be used alone or in combination of two or more.

(第2のリガンドと蛍光色素とのコンジュゲート)
「第2のリガンドと蛍光色素からなるコンジュゲート」は、リガンドとして2次抗体を用いる場合、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ことが好ましい。
(Conjugate of second ligand and fluorescent dye)
The “conjugate comprising the second ligand and the fluorescent dye” is preferably an antibody capable of recognizing and binding to the analyte (target antigen) contained in the specimen when a secondary antibody is used as the ligand.

本発明のアッセイ法において、第2のリガンドは、アナライトに蛍光色素による標識化を行う目的で用いられるリガンドであり、上記第1のリガンドと同じでもよいし、異なっていてもよい。ただし、第1のリガンドとして用いる1次抗体がポリクローナル抗体である場合、第2のリガンドとして用いる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。   In the assay method of the present invention, the second ligand is a ligand used for the purpose of labeling the analyte with a fluorescent dye, and may be the same as or different from the first ligand. However, when the primary antibody used as the first ligand is a polyclonal antibody, the secondary antibody used as the second ligand may be a monoclonal antibody or a polyclonal antibody, but the primary antibody is monoclonal. In the case of an antibody, the secondary antibody is preferably a monoclonal antibody that recognizes an epitope that the primary antibody does not recognize, or a polyclonal antibody.

さらに、検体中に含有されるアナライト(標的抗原)と競合する第2のアナライト(競合抗原;ただし、標的抗原とは異なるものである。)と2次抗体とが予め結合した複合体を用いる態様も好ましい。このような態様は、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。   Further, a complex in which a second analyte that competes with the analyte (target antigen) contained in the specimen (competitive antigen; however, different from the target antigen) and the secondary antibody are bound in advance. The embodiment to be used is also preferable. Such an embodiment is preferable because the amount of fluorescent signal (fluorescent signal) and the amount of target antigen can be proportional.

「第2のリガンドと蛍光色素とのコンジュゲート」の作製方法としては、第2のリガンドとして2次抗体を用いる場合、例えば、まず蛍光色素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次抗体および蛍光色素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次抗体および蛍光色素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次抗体および蛍光色素を反応させ固定化する方法;ビオチン化された蛍光色素とストレプトアビジン化された2次抗体(あるいは、ストレプトアビジン化された蛍光色素とビオチン化された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 method for producing a “conjugate of a second ligand and a fluorescent dye”, when a secondary antibody is used as the second ligand, for example, a carboxyl group is first given to the fluorescent dye, and the carboxyl group is converted into a water-soluble substance. Carboxyimide [WSC] (for example, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride [EDC] etc.) and N-hydroxysuccinimide [NHS] and then esterified carboxyl A method of dehydrating and immobilizing a group and an amino group of a secondary antibody using water-soluble carbodiimide; a method of reacting and immobilizing a secondary antibody and a fluorescent dye each having an isothiocyanate and an amino group; a sulfonyl halide and Reacting with secondary antibody and fluorescent dye each having amino group A method of reacting and immobilizing a secondary antibody and a fluorescent dye each having iodoacetamide and a thiol group; a biotinylated fluorescent dye and a streptavidinized secondary antibody (or streptavidinated fluorescence) And a method of immobilizing the dye by reacting with a biotinylated secondary antibody).

このように作製された「第2のリガンドと蛍光色素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、1〜1,000μg/mLがより好ましい。   The concentration of the thus-prepared “conjugate of the second ligand and the fluorescent dye” during feeding is preferably 0.001 to 10,000 μg / mL, and more preferably 1 to 1,000 μg / mL.

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。   The temperature, time, and flow rate at which the liquid is circulated are the same as in step (a).

〔工程(c)〕
工程(c)とは、上記工程(b)を経て得られたプラズモン励起センサが有する透明平面基板の、上記金属薄膜が形成されている表面の反対側の表面から、プリズムを経由してレーザ光を照射し、励起された上記蛍光色素から発光された蛍光量を測定する工程である。
[Step (c)]
Step (c) refers to laser light from the surface opposite to the surface on which the metal thin film is formed of the transparent flat substrate of the plasmon excitation sensor obtained through the step (b) via a prism. , And the amount of fluorescence emitted from the excited fluorescent dye is measured.

(光学系)
本発明のアッセイ法で用いる光源は、金属薄膜および金属コロイド粒子にプラズモン励起を生じさせることができるものであれば、特に制限がないものの、波長分布の単一性および光エネルギーの強さの点で、レーザ光を光源として用いることが好ましい。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。
(Optical system)
The light source used in the assay method of the present invention is not particularly limited as long as it can cause plasmon excitation in the metal thin film and the metal colloidal particles, but the unity of wavelength distribution and the intensity of light energy Thus, it is preferable to use laser light as a light source. It is desirable to adjust the energy and photon amount immediately before the laser light enters the prism through the optical filter.

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、透明平面基板の屈折率、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。本発明のアッセイ法では、金属薄膜における表面プラズモン発生に加えて、金属コロイドにおける表面プラズモン発生、および金属薄膜と金属コロイドとの間に生じる局在電場の増強も生じることから、さらに電場増強が誘起され、さらにフォトンが増加し、蛍光色素をさらに強く励起する。   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. In addition, although the photon increase amount by this electric field enhancement effect depends on the refractive index of the transparent flat substrate, the metal species and the film thickness of the metal thin film, the increase amount is usually about 10 to 20 times in gold. In the assay method of the present invention, in addition to surface plasmon generation in the metal thin film, surface plasmon generation in the metal colloid and local electric field enhancement generated between the metal thin film and the metal colloid also occur, so further electric field enhancement is induced. As a result, photons are increased and the fluorescent dye is excited more strongly.

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, electrons in the molecule are excited by light absorption, move to the first electron excited state in a short time, and when returning from this state (level) to the ground state, the wavelength of the wavelength corresponding to the energy difference Fluoresce.

「レーザ光」としては、例えば、波長200〜900nm、0.001〜1,000mWのLD,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の半導体レーザなどが挙げられる。   Examples of the “laser light” include an LD having a wavelength of 200 to 900 nm, an LD having a wavelength of 0.001 to 1,000 mW, a wavelength of 230 to 800 nm (resonance wavelength is determined by the metal species used in the metal thin film), and a semiconductor having a wavelength of 0.01 to 100 mW. A laser etc. are mentioned.

「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 preferably has the same refractive index as that of the transparent flat substrate. In the present invention, various prisms capable of setting the total reflection condition can be selected as appropriate, and therefore, the angle and the shape are not particularly limited. 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。   The “polarizing filter” is used to make the laser light P-polarized light that efficiently generates surface plasmons.

「カットフィルタ」は、外光(SPFS用分析装置外の照明光),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。   “Cut filter” means external light (illumination light outside the SPFS analyzer), excitation light (excitation light transmission component), stray light (excitation light scattering component), plasmon scattering light (excitation light source) And a filter that removes various noise light such as autofluorescence of the enzyme fluorescent substrate, such as an interference filter and a color filter. Is mentioned.

「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、上記検体中に含まれるアナライトの量を算出する工程である。
[Step (d)]
Step (d) is a step of calculating the amount of analyte contained in the sample from the measurement result obtained in step (c).

より具体的には、既知濃度の標的抗原もしくは標的抗体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標的抗原量もしくは標的抗体量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 a target antigen or target antibody at a known concentration, and the target antigen amount or target antibody amount in the sample to be measured is measured based on the created calibration curve. This is a step of calculating from the signal.

(アナライト)
アナライトとしては、上記高分子に固定化された第1の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)
The analyte is a molecule or molecular fragment capable of specifically recognizing (or recognizing and binding) the first ligand immobilized on the polymer, and the “molecule” or “molecular fragment” Examples of nucleic acids include, for example, nucleic acids (DNA, RNA, polynucleotides, oligonucleotides, PNA (peptide nucleic acids), etc., which may be single-stranded or double-stranded, or nucleosides, nucleotides and modified molecules thereof). , Proteins (polypeptides, oligopeptides, etc.), amino acids (including modified amino acids), carbohydrates (oligosaccharides, polysaccharides, sugar chains, etc.), lipids, or their modified molecules, complexes, etc. Specifically, it may be a carcinoembryonic antigen such as AFP [α-fetoprotein], a tumor marker, a signaling substance, a hormone, etc., and is not particularly limited. .

(アッセイS/N比)
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(1a)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=|Ia/Io|/In …(1a)
(上記式(1a)において、Iaはアッセイ蛍光シグナル、Ioはブランク蛍光シグナル、Inは初期ノイズである)。
(Assay S / N ratio)
Further, in the step (d), the “blank fluorescent signal” measured before the step (c), the “assay fluorescent signal” obtained in the step (c), and the gold substrate not modified at all are flowed. Assuming that the signal obtained by measuring SPFS while flowing ultrapure water while being fixed to the road as “initial noise”, the assay S / N ratio represented by the following formula (1a) can be calculated:
Assay S / N ratio = | Ia / Io | / In (1a)
(In the above formula (1a), Ia is the assay fluorescence signal, Io is the blank fluorescence signal, and In is the initial noise).

ただし、アッセイS/N比を算出するにあたっては、実用上、上記式(1a)に代えて、検体中に含まれるアナライトの濃度が0の場合における"アッセイノイズシグナル"を基準として、下記式(1b)にしたがって算出してもよい:
アッセイS/N比=|Ia|/|Ian| …(1b)
(上記式(1b)において、Ianはアッセイノイズシグナル、Iaは上記式(1a)の場合と同様にアッセイ蛍光シグナルである)。
However, in calculating the assay S / N ratio, instead of the above formula (1a), the following formula is used on the basis of “assay noise signal” when the concentration of the analyte contained in the sample is 0. You may calculate according to (1b):
Assay S / N ratio = | Ia | / | Ian | (1b)
(In the above formula (1b), Ian is an assay noise signal, and Ia is an assay fluorescence signal as in the case of the above formula (1a)).

<SPFS用分析装置>
本発明のSPFS用分析装置は、少なくとも、本発明のプラズモン励起センサを含み、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り、SPR系による測定にも転用することができる。
<SPFS analyzer>
The analyzer for SPFS of the present invention includes at least the plasmon excitation sensor of the present invention and is used in the assay method of the present invention, and can be diverted to measurement by an SPR system.

このような「SPFS用分析装置」としては、例えば、光源,各種光学フィルタ,プリズム,カットフィルタ,集光レンズ,表面プラズモン励起増強蛍光検出部なども含むことができる。なお、検体液,洗浄液,標識抗体液などを取り扱う際に、プラズモン励起センサと組み合った送液系を有することが好ましい。送液系としては、本発明の目的が達せられる限り、その種類を問わない。例えば、液ポンプと連結したマイクロ流路デバイスなどでもよい。   Such an “SPFS analyzer” can include, for example, a light source, various optical filters, a prism, a cut filter, a condensing lens, a surface plasmon excitation enhanced fluorescence detector, and the like. It is preferable to have a liquid feeding system combined with a plasmon excitation sensor when handling sample liquid, washing liquid, labeled antibody liquid and the like. The type of liquid feeding system is not limited as long as the object of the present invention can be achieved. For example, a microchannel device connected to a liquid pump may be used.

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°の角度変更を可能とする。分解能は0.01°以上が好ましい。)、表面プラズモン励起増強蛍光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。   Also, a surface plasmon resonance [SPR] detector, 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 the total reflection attenuation [ATR] condition with a servo motor) The angle of 45 to 85 ° can be changed by synchronizing the photodiode and the light source, and the resolution is preferably 0.01 ° or more.) The information input to the surface plasmon excitation enhanced fluorescence detection unit is processed. A computer for the purpose may also be included.

「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。   Examples of the “liquid feed pump” include 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, and a simple and excellent handleability but a small amount of liquid feed. For example, a tube pump may be difficult.

<アッセイ用キット>
本発明のアッセイ用キットは、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、金属コロイドを基点とする高分子からなる層とからなり、本発明のプラズモン励起センサに用いられるプラズモン励起センサ用基板を、少なくとも含むことを特徴とするものである。
<Assay kit>
The assay kit of the present invention comprises: a transparent flat substrate; a metal thin film formed on one surface of the substrate; and a metal colloid formed on the other surface of the thin film that is not in contact with the substrate. It is composed of a polymer layer as a base point, and includes at least a plasmon excitation sensor substrate used in the plasmon excitation sensor of the present invention.

このような「アッセイ用キット」は、本発明のアッセイ法を実施するにあたり、第1のリガンドと第2のリガンドと検体とを除き必要とされるすべてのもの、例えば、1次抗体、抗原などのリガンド(すなわち、検体中に含まれるアナライトは、抗原とは限らず、抗体であってもよい。)と検体と2次抗体とを除き必要とされるすべてのものを含むことが好ましい。   Such an “assay kit” is necessary for carrying out the assay method of the present invention except for the first ligand, the second ligand, and the specimen, such as a primary antibody, an antigen, etc. It is preferable to include all of those required except for the ligand (that is, the analyte contained in the sample is not limited to an antigen but may be an antibody), the sample, and the secondary antibody.

例えば、本発明のアッセイ用キットと、検体として血液または血清と、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 assay kit of the present invention, blood or serum 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「アッセイ用キット」としては、具体的に、プラズモン励起センサ用基板;SAMを形成するための炭素原子数4〜20程度のカルボキシアルカンチオール;蛍光色素;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「SPFS用分析装置」を含めることもできる。   Specifically, such an “assay kit” includes a plasmon excitation sensor substrate; a carboxyalkanethiol having about 4 to 20 carbon atoms for forming SAM; a fluorescent dye; and a sample for dissolving or diluting a specimen. Dissolved solution or diluted solution; various reaction reagents and washing reagents for reacting a plasmon excitation sensor with a specimen, and various devices or materials required for carrying out the assay method of the present invention or the above-mentioned “for SPFS” An "analyzer" can also be included.

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, a manual, 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。   Next, although an Example is shown and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited by these.

[作製例1](Alexa Fluor(登録商標)647標識2次抗体の作製)
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)を、市販のビオチン化キット((株)同仁化学研究所製)を用いてビオチン化した。手順は、該キットに添付のプロトコールに従った。
[Preparation Example 1] (Preparation of Alexa Fluor (registered trademark) 647-labeled secondary antibody)
As a secondary antibody, an anti-α-fetoprotein [AFP] monoclonal antibody (1D5; 2.5 mg / mL, manufactured by Nippon Medical Laboratory, Inc.), a commercially available biotinylation kit (manufactured by Dojindo Laboratories) Was biotinylated. The procedure followed the protocol attached to the kit.

次に、得られたビオチン化抗AFPモノクローナル抗体の溶液とストレプトアビジン標識Alexa Fluor(登録商標)647(Molecular Probes社製)溶液とを混合し、4℃で60分間、攪拌混合することで反応させた。   Next, the solution of the obtained biotinylated anti-AFP monoclonal antibody and the streptavidin-labeled Alexa Fluor (registered trademark) 647 (Molecular Probes) solution are mixed and reacted by stirring at 4 ° C. for 60 minutes. It was.

最後に、未反応抗体および未反応酵素を、分子量カットフィルタ(日本ミリポア(株)製)を用いて精製することで、Alexa Fluor(登録商標)647標識抗AFPモノクローナル抗体溶液を得た。得られた抗体溶液はタンパク定量後、4℃で保存した。   Finally, the unreacted antibody and the unreacted enzyme were purified using a molecular weight cut filter (manufactured by Nippon Millipore) to obtain an Alexa Fluor (registered trademark) 647-labeled anti-AFP monoclonal antibody solution. The obtained antibody solution was stored at 4 ° C. after protein quantification.

[実施例1](プラズモン励起センサの製造)
屈折率〔nd〕1.72、厚さ1mmのガラス製の透明平面基板((株)オハラ製の「S−LAL 10」)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、その表面にさらに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1〜3nm、金薄膜の厚さは44〜52nmであった。
[Example 1] (Production of plasmon excitation sensor)
A glass transparent flat substrate (“S-LAL 10” manufactured by OHARA INC.) Having a refractive index [n d ] of 1.72 and a thickness of 1 mm is plasma-cleaned, and a chromium thin film is formed on one surface of the substrate by sputtering. After the formation, a gold thin film was further formed on the surface by a sputtering method. The chromium thin film had a thickness of 1 to 3 nm, and the gold thin film had a thickness of 44 to 52 nm.

このようにして得られた基板を、1mMに調製した10−アミノ−1−デカンチオールのエタノール溶液10mLに24時間浸漬し、金薄膜の片面にSAMを形成した。この基板を、該エタノール溶液から取り出し、エタノールおよびイソプロパノールでそれぞれ洗浄した後、エアガンを用いて乾燥させた。   The substrate thus obtained was immersed in 10 mL of 10-amino-1-decanethiol ethanol solution prepared to 1 mM for 24 hours to form a SAM on one side of the gold thin film. The substrate was taken out from the ethanol solution, washed with ethanol and isopropanol, and then dried using an air gun.

続いて、分子量50万のカルボキシメチルデキストランを2mg/mLと、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とを含むリン酸緩衝生理食塩水〔PBS〕にSAMを形成した基板を1時間浸漬し、SAMにカルボキシメチルデキストランを固定化した。   Subsequently, in phosphate buffered saline [PBS] containing 2 mg / mL of carboxymethyldextran having a molecular weight of 500,000, 50 mM of N-hydroxysuccinimide [NHS], and 100 mM of water-soluble carbodiimide [WSC]. The substrate on which the SAM was formed was immersed for 1 hour, and carboxymethyldextran was immobilized on the SAM.

次に、このように基板上に形成したSAMの表面に、流路高さ0.5mmを有し、かつ適当な形状および大きさを有する穴のあいたポリジメチルシロキサン〔PDMS〕製シートを設け、さらに、このPDMS製シートの周囲にシリコーンゴム製スペーサを配置した(このシリコーンゴム製スペーサは送液に触れない状態にある。)。このPDMS製シートおよび該シリコーンゴム製スペーサの上に、送液導入用の穴及び送液排出用の穴を予めそれぞれ形成してあるPMMA基板を、PDMS製シートで囲まれた領域の内側にこれらの穴が位置するように配置した(このとき、SAM表面が流路の内側となるように、PMMA基板が配置されている)。これらを流路の外側から圧着し、ビスでPMMA基板と流路シート(すなわち、前記PDMS製シート)とプラズモン励起センサ(すなわち、SAMを形成した基板)とを固定した。   Next, on the surface of the SAM thus formed on the substrate, a sheet made of polydimethylsiloxane [PDMS] having a flow path height of 0.5 mm and having an appropriate shape and size is provided. Furthermore, a silicone rubber spacer was disposed around the PDMS sheet (the silicone rubber spacer is not in contact with the liquid feed). On the PDMS sheet and the silicone rubber spacer, a PMMA substrate in which a hole for introducing a liquid supply and a hole for discharging a liquid are formed in advance are placed inside the region surrounded by the sheet made of PDMS. (In this case, the PMMA substrate is arranged so that the SAM surface is inside the flow path). These were pressure-bonded from the outside of the flow path, and the PMMA substrate, the flow path sheet (that is, the PDMS sheet) and the plasmon excitation sensor (that is, the substrate on which the SAM was formed) were fixed with screws.

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とを含むリン酸緩衝生理食塩水〔PBS〕を5mL送液し、20分間循環送液させた後に、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)溶液2.5mLを30分間循環送液することで、カルボキシメチルデキストランに1次抗体を固相化した。   Subsequently, 5 mL of phosphate buffered saline [PBS] containing 50 mM of N-hydroxysuccinimide [NHS] and 100 mM of water-soluble carbodiimide [WSC] was fed and circulated for 20 minutes. Primary antibody against carboxymethyldextran by circulating 2.5 ml of anti-α-fetoprotein [AFP] monoclonal antibody (1D5; 2.5 mg / mL, manufactured by Nippon Medical Laboratory) for 30 minutes Was immobilized.

さらに、アミノデカンチオールを1mMの濃度に調製した溶液10mLを1時間循環送液した。平均粒径20nmの金コロイドを0.00075%の濃度で含むコロイド溶液10mLを10分循環送液後、12時間放置することによって、アミノデカンチオールを介して金コロイドをカルボキシメチルデキストランに固定化した。   Furthermore, 10 mL of a solution prepared by adjusting aminodecanethiol to a concentration of 1 mM was circulated for 1 hour. A colloidal solution containing gold colloid having an average particle diameter of 20 nm at a concentration of 0.00075% was circulated for 10 minutes and then left for 12 hours to immobilize the gold colloid on carboxymethyldextran via aminodecanethiol. .

なお、1重量%牛血清アルブミン〔BSA〕および1Mのアミノエタノールを含むPBSにて30分間循環送液することで、非特異的吸着防止処理を行った。   In addition, the nonspecific adsorption | suction prevention process was performed by circulating for 30 minutes in PBS containing 1 weight% bovine serum albumin [BSA] and 1M aminoethanol.

[比較例1](プラズモン励起センサの製造)
実施例1において、SAMを形成する際、10−アミノ−1−デカンチオールの代わりに10−カルボキシ−1−デカンチオールを用い、さらに金コロイドおよびデキストランを用いず、かつ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とを含むリン酸緩衝生理食塩水〔PBS〕を5mL送液し、20分間循環送液させた後に、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)溶液2.5mLを30分間循環送液することで、SAM上に1次抗体を固相化した以外は実施例1と同様にしてプラズモン励起センサを作製した。
[Comparative Example 1] (Production of plasmon excitation sensor)
In Example 1, when SAM was formed, 10-carboxy-1-decanethiol was used instead of 10-amino-1-decanethiol, gold colloid and dextran were not used, and N-hydroxysuccinimide [ After 5 mL of phosphate buffered saline [PBS] containing 50 mM NHS] and 100 mM water-soluble carbodiimide [WSC] was circulated and circulated for 20 minutes, anti-α fetoprotein [AFP] monoclonal antibody ( 1D5; 2.5 mg / mL (manufactured by Japan Medical Laboratory) Co., Ltd., except that the primary antibody was immobilized on SAM by circulating 2.5 mL of the solution for 30 minutes. Similarly, a plasmon excitation sensor was produced.

[比較例2](プラズモン励起センサの製造)
実施例1において、金コロイドを用いなかった以外は実施例1と同様にしてプラズモン励起センサを作製した。
[Comparative Example 2] (Production of plasmon excitation sensor)
In Example 1, a plasmon excitation sensor was produced in the same manner as in Example 1 except that no gold colloid was used.

実施例1および比較例1,2のそれぞれで製造したプラズモン励起センサの構成を下表にまとめる。   The configuration of the plasmon excitation sensor manufactured in each of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 is summarized in the following table.

[実施例2](アッセイ法の実施)
工程(a)として、まず、実施例1で得られたプラズモン励起センサに標的抗原としてAFPを1ng/mL含むPBS溶液を0.5mL添加し、25分間循環させた。
[Example 2] (Execution of assay method)
As step (a), first, 0.5 mL of a PBS solution containing 1 ng / mL of AFP as a target antigen was added to the plasmon excitation sensor obtained in Example 1 and circulated for 25 minutes.

工程(b)として、Tween20を0.05重量%含むトリス緩衝生理食塩水〔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後、作製例2で得られたAlexa Fluor(登録商標)647標識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、20分間循環させた。   As a step (b), after washing by circulating 10 minutes using Tris-buffered saline [TBS] containing 0.05% by weight of Tween 20 as a solution, Alexa Fluor (registered trademark) 647 obtained in Preparation Example 2 was used. 2.5 mL of labeled secondary antibody (PBS solution prepared to be 1,000 ng / mL) was added and circulated for 20 minutes.

工程(c)として、まず、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。プラズモン励起センサに、ガラス製の透明平面基板の、金薄膜を形成していないもう一方の表面から、プリズム(シグマ光機(株)製)を経由してレーザ光(640nm、40μW)を照射し、励起された蛍光色素から発光された蛍光量を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。   As the step (c), first, washing was performed by circulating TBS containing 0.05% by weight of Tween 20 for 10 minutes. The plasmon excitation sensor is irradiated with laser light (640 nm, 40 μW) via a prism (manufactured by Sigma Koki Co., Ltd.) from the other surface of the glass transparent flat substrate on which the gold thin film is not formed. The signal value when the amount of fluorescence emitted from the excited fluorescent dye was observed from the CCD was measured and used as an “assay signal”.

なお、AFPが0ng/mLの場合におけるSPFSシグナルを「アッセイノイズシグナル」とした。   The SPFS signal when AFP was 0 ng / mL was defined as “assay noise signal”.

工程(d)として、上記工程(c)で得られた測定結果から、アッセイS/N比を以下の式を用いて算出し、各条件での感度に関して、金コロイドを使用しない測定結果(比較例1)を基準とした規格値(LP増強率)により評価した。   As the step (d), the assay S / N ratio is calculated from the measurement results obtained in the above step (c) by using the following formula, and the measurement results without using colloidal gold for the sensitivity under each condition (comparison) Evaluation was made based on standard values (LP enhancement rate) based on Example 1).

アッセイS/N比=|(アッセイ蛍光シグナル)|/|(アッセイノイズシグナル)|
すなわち、規格値(LP増強率)が大きければアッセイS/N比が向上していることを意味し、イムノアッセイ測定の信頼性が高いことがわかる。
Assay S / N ratio = | (assay fluorescence signal) | / | (assay noise signal) |
That is, if the standard value (LP enhancement rate) is large, it means that the assay S / N ratio is improved, and it can be seen that the reliability of the immunoassay measurement is high.

得られた結果を表3に示す。   The obtained results are shown in Table 3.

[実施例3](アッセイ法の実施)
実施例2の工程(c)において、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後、0.5mL、0.00075%金コロイド溶液(金コロイド平均粒径20nm)を0.5mL/minで送液することでプラズモン励起センサに金コロイドを接触させた以外は実施例2と同様にしてアッセイS/N比を算出した。
[Example 3] (Execution of assay method)
In step (c) of Example 2, after washing by circulating TBS containing 0.05% by weight of Tween 20 for 10 minutes, 0.5 mL, 0.00075% colloidal gold solution (gold colloid average particle diameter) The assay S / N ratio was calculated in the same manner as in Example 2 except that the colloidal gold was brought into contact with the plasmon excitation sensor by feeding 20 mL) at 0.5 mL / min.

得られた結果を表3に示す。   The obtained results are shown in Table 3.

[比較例3](アッセイ法の実施)
実施例2において、実施例1で得られたプラズモン励起センサの代わりに比較例1で得られたプラズモン励起センサを用いた以外は実施例2と同様にしてアッセイS/N比を算出した。
[Comparative Example 3] (Implementation of assay method)
In Example 2, the assay S / N ratio was calculated in the same manner as in Example 2 except that the plasmon excitation sensor obtained in Comparative Example 1 was used instead of the plasmon excitation sensor obtained in Example 1.

得られた結果を表3に示す。   The obtained results are shown in Table 3.

[比較例4](アッセイ法の実施)
実施例2において、実施例1で得られたプラズモン励起センサの代わりに比較例2で得られたプラズモン励起センサを用いた以外は実施例2と同様にしてアッセイS/N比を算出した。
[Comparative Example 4] (Implementation of assay method)
In Example 2, the assay S / N ratio was calculated in the same manner as in Example 2 except that the plasmon excitation sensor obtained in Comparative Example 2 was used instead of the plasmon excitation sensor obtained in Example 1.

得られた結果を表3に示す。   The obtained results are shown in Table 3.

表3から、表面プラズモン増強蛍光を使用したとき(比較例2,3)に比べて、金属コロイドを分散状態で使用した系(実施例2,3)では有意に感度が向上していることが明らかである。   From Table 3, it can be seen that the sensitivity is significantly improved in the system using the colloidal metal colloid (Examples 2 and 3) as compared with the case using surface plasmon enhanced fluorescence (Comparative Examples 2 and 3). it is obvious.

本発明では、金属コロイドが高分子からなる層中に分散に近い状態で固定化されているため、金属コロイド密度は極めて均質である。そのため、従来報告されているような局在プラズモンを利用した方法と比べて高い再現性が見込まれ、本発明が高感度かつ高精度な測定方法であることがわかる。   In the present invention, since the metal colloid is immobilized in a state close to dispersion in the polymer layer, the metal colloid density is extremely uniform. Therefore, high reproducibility is expected as compared with a method using a localized plasmon as reported conventionally, and it can be seen that the present invention is a highly sensitive and highly accurate measurement method.

本発明のプラズモン励起センサを用いたアッセイ法は、高感度かつ高精度に検出することができる方法であるから、例えば、血液中に含まれる極微量の腫瘍マーカーであっても検出することができ、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。   Since the assay method using the plasmon excitation sensor of the present invention is a method that can be detected with high sensitivity and high accuracy, for example, even a very small amount of tumor marker contained in blood can be detected. From this result, it is possible to predict with high accuracy the presence of a preclinical noninvasive cancer (carcinoma in situ) that cannot be detected by palpation or the like.

1・・・・・・透明平面基板
2・・・・・・金薄膜
3・・・・・・金コロイド
4・・・・・・デキストラン
5・・・・・・抗体
6・・・・・・カバーガラス
7・・・・・・金フィルム
8・・・・・・分子インプリントポリマーからなるゲル
9・・・・・・結合サイト
10・・・・・・金ナノパーティクル
11・・・・・・透明プレート
12・・・・・・金属フィルム
14・・・・・・デキストラン層
15・・・・・・抗デキストランからなる1つの活性部分と検出しようとしている抗体に対する抗原からなる別の部分とを有する二官能価あるいは多官能価分子
1 .... Transparent flat substrate 2 .... Gold thin film 3 .... Gold colloid 4 .... Dextran 5 .... Antibody 6 ....・ Cover glass 7 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Gold film 8 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Gel composed of molecular imprint polymer 9 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Binding site 10 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Gold nanoparticle 11 ・ ・ ・ ・.. Transparent plate 12... Metal film 14... Dextran layer 15... One active part consisting of anti-dextran and another part consisting of antigen to antibody to be detected Bifunctional or polyfunctional molecules having

Claims (11)

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、2個以上の金属コロイドを固定した高分子からなる層と;
該高分子に固定化された未反応のリガンドと
を含み、
SPFS〔表面プラズモン励起増強蛍光分光法〕−LPFS〔局在表面プラズモン励起増強蛍光分光法〕系による測定方法に供することを特徴とするプラズモン励起センサ。
A transparent planar substrate;
A metal thin film formed on one surface of the substrate;
A layer made of a polymer fixing two or more metal colloids formed on the other surface of the thin film not in contact with the substrate;
An unreacted ligand immobilized on the polymer,
A plasmon excitation sensor characterized by being subjected to a measurement method using an SPFS [surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy] -LPFS [localized surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy] system.
前記高分子からなる層の厚さは10nm〜1000nmである、請求項1に記載のプラズモン励起センサ。   The plasmon excitation sensor according to claim 1, wherein the polymer layer has a thickness of 10 nm to 1000 nm. 前記高分子の密度は103個/mm2〜1015個/mm2である、請求項1または2に記載のプラズモン励起センサ。 The plasmon excitation sensor according to claim 1 or 2, wherein the polymer has a density of 10 3 pieces / mm 2 to 10 15 pieces / mm 2 . 上記金属薄膜と上記金属コロイドを固定した高分子からなる層との間にSAM〔自己組織化単分子膜〕を有する請求項1〜3のいずれかに記載のプラズモン励起センサ。   The plasmon excitation sensor according to any one of claims 1 to 3, further comprising a SAM (self-assembled monolayer) between the metal thin film and a layer made of a polymer to which the metal colloid is fixed. 上記金属コロイドが、金,銀,白金およびそれらの合金からなる群から選択される少なくとも1種の金属からなるコロイドである請求項1〜4のいずれかに記載のプラズモン励起センサ。   The plasmon excitation sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal colloid is a colloid composed of at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, platinum, and alloys thereof. 上記金属コロイドの粒径が、0.1nm〜10μmである請求項1〜5のいずれかに記載のプラズモン励起センサ。   The plasmon excitation sensor according to claim 1, wherein the metal colloid has a particle size of 0.1 nm to 10 μm. 上記高分子が、タンパク質,核酸,多糖類,天然ゴム,合成樹脂,シリコン樹脂,合成繊維および合成ゴムからなる群から選択される少なくとも1種の高分子であり、かつ水に可溶性である請求項1〜6のいずれかに記載のプラズモン励起センサ。   The polymer is at least one polymer selected from the group consisting of proteins, nucleic acids, polysaccharides, natural rubber, synthetic resins, silicone resins, synthetic fibers and synthetic rubbers, and is soluble in water. The plasmon excitation sensor according to any one of 1 to 6. 前記高分子が多糖類である、請求項7に記載のプラズモン励起センサ。   The plasmon excitation sensor according to claim 7, wherein the polymer is a polysaccharide. 少なくとも下記工程(a)〜(d)を含むことを特徴とするアッセイ法;
工程(a):請求項1〜8のいずれかに記載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):上記工程(a)を経て得られたプラズモン励起センサに、第2のリガンドと蛍光色素とのコンジュゲートを反応させる工程,
工程(c):上記工程(b)を経て得られたプラズモン励起センサが有する透明平面基板の、上記金属薄膜が形成されている表面の反対側の表面から、プリズムを経由してレーザ光を照射し、励起された上記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):上記工程(c)で得られた測定結果から、上記検体中に含まれるアナライトの量を算出する工程。
An assay method comprising at least the following steps (a) to (d);
Step (a): a step of bringing a specimen into contact with the plasmon excitation sensor according to any one of claims 1 to 8,
Step (b): a step of reacting the plasmon excitation sensor obtained through the step (a) with a conjugate of a second ligand and a fluorescent dye,
Step (c): Laser light is irradiated via a prism from the surface opposite to the surface on which the metal thin film is formed on the transparent flat substrate of the plasmon excitation sensor obtained through the step (b). A step of measuring the amount of fluorescence emitted from the excited fluorescent dye, and step (d): calculating the amount of analyte contained in the sample from the measurement result obtained in step (c) Process.
少なくとも、請求項1〜8のいずれかに記載のプラズモン励起センサを含み、請求項9に記載のアッセイ法に用いられることを特徴とするSPFS用分析装置。   An analyzer for SPFS, comprising at least the plasmon excitation sensor according to any one of claims 1 to 8, and used in the assay method according to claim 9. 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、2個以上の金属コロイドを固定した高分子からなる層とからなり、請求項1〜8のいずれかに記載のプラズモン励起センサに用いられるプラズモン励起センサ用基板を、少なくとも含むことを特徴とするアッセイ用キット。   A transparent flat substrate, a metal thin film formed on one surface of the substrate, and a polymer on which two or more metal colloids formed on the other surface of the thin film not in contact with the substrate are fixed An assay kit comprising at least a plasmon excitation sensor substrate used in the plasmon excitation sensor according to any one of claims 1 to 8.
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