JP6305402B2 - 金属ナノ粒子を備えるバイオセンサ - Google Patents
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Description
a.標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.ステップa)の認識分子が固定される或いは固定されていると認められる感熱表面を有する担体と、
c.外部光源と、
d.標的検体を認識できる第2の認識分子(検出生体分子)と、
e.表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子と、
を備える、検体の視覚的な検出のためのバイオセンサであって、
外部光源で照射されるときに金属ナノ粒子から発生する熱により、検体が存在する担体領域の色が変化することによって、検体が視覚的に検出される、バイオセンサに関する。
a.感熱表面を有する担体上に固定される、標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.外部光源と、
c.表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子の表面に結合される、標的検体を認識できる第2の認識分子(検出生体分子)と、
を備え、
外部光源で照射されるときに金属ナノ粒子から発生する熱により、検体が存在する担体領域の色が変化することによって、検体が視覚的に検出される。
a.標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.感熱表面を有する担体と、
c.外部光源と、
d.任意に標識分子に結合されていてもよい、標的検体を認識できる第2の認識分子(検出生体分子)と、
e.検出生体分子または検出生体分子を改質した標識分子を特異的に認識する生体分子により機能化された、表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子と、
を備える、検体の視覚的な検出のためのバイオセンサであって、
外部光源で照射されるときに金属ナノ粒子から発生する熱により、検体が存在する担体領域の色が変化することによって、検体が視覚的に検出される、バイオセンサに関する。
a.標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.感熱表面を有する担体と、
c.外部光源と、
d.1または複数のビオチン分子に結合される標的検体を認識できる第2の認識分子(検出生体分子)と、
e.ビオチン分子を特異的に認識する、ストレプトアビジン分子、アビジン分子または同様のものにより機能化された、表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子と、
を備える、本発明の第2の態様で規定される検体の視覚的な検出のためのバイオセンサであって、
外部光源で照射されるときに金属ナノ粒子から発生する熱により、検体が存在する担体領域の色が変化することによって、検体が視覚的に検出される、バイオセンサに関する。
a.標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.感熱表面を有する担体と、
c.外部光源と、
d.第2の認識分子であって、前記分子が標的検体を認識できる抗体(検出抗体)である、第2の認識分子と、
e.検出抗体に結合する抗Fc抗体により機能化された、表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子と、
を備える、本発明の第2の態様で規定される検体お視覚的な検出のためのバイオセンサであって、
外部光源で照射されるときに金属ナノ粒子から発生する熱により、検体が存在する担体領域の色が変化することによって、検体が視覚的に検出される、バイオセンサに関する。
a.金ナノ粒子
b.銀ナノ粒子
c.銅ナノ粒子
からなる群より選択される。
a.決定されるべき検体が存在するサンプルを、検体認識分子(捕捉生体分子)がその上に固定された担体に対して加えるステップと、
b.第2の検体認識分子(検出生体分子)により機能化された金属ナノ粒子を用いてステップa)の担体をインキュベートするステップと、
c.任意に、担体が感熱表面を既に備えていない場合には前記表面上に担体を配置するステップと、
d.外部光源を用いてステップb)またはc)の担体に照射するステップと、
を備える検体の視覚的な検出のための本発明の第1の態様に係るバイオセンサの使用に関する。
a.決定されるべき検体が存在するサンプルを、検体認識分子(捕捉生体分子)がその上に固定された担体に対して加えるステップと、
b.任意に標識がタグ付けされていてもよい第2の検体認識分子(検出生体分子)を用いてステップa)の担体をインキュベートするステップと、
c.検出生体分子または検出生体分子を改質した標識を特異的に認識する生体分子により機能化された金属ナノ粒子を用いてステップb)の担体をインキュベートするステップと、
d.任意に、担体が感熱表面を既に備えていない場合には前記表面上に担体を配置するステップと、
e.外部光源を用いてステップc)またはd)の担体に照射するステップと、
を備える検体の検出のための、本発明の第2の態様に規定された検体の視覚的な検出のためのバイオセンサの使用に関する。
a.決定されるべき検体が存在するサンプルを、検体認識分子(捕捉生体分子)がその上に固定された担体に対して加えるステップと、
b.少なくとも1つのビオチン分子がタグ付けされる第2の検体認識分子(検出生体分子)を用いてステップa)の担体をインキュベートするステップと、
c.ストレプトアビジンにより機能化された金属ナノ粒子を用いてステップb)の担体をインキュベートするステップと、
d.任意に、担体が感熱表面を既に備えていない場合には前記表面上に担体を配置するステップと、
e.外部光源を用いてステップc)またはd)の担体に照射するステップと、
を備える検体の検出のためのバイオセンサの使用に関する。
a.決定されるべき検体が存在するサンプルを、検体認識分子(捕捉生体分子)がその上に固定された担体に対して加えるステップと、
b.抗体である第2の検体認識分子(検出生体分子)を用いてステップa)の担体をインキュベートするステップと、
c.抗Fc抗体により機能化された金属ナノ粒子を用いてステップb)の担体をインキュベートするステップと、
d.任意に、担体が感熱表面を既に備えていない場合には前記表面上に担体を配置するステップと、
e.外部光源を用いてステップc)またはd)の担体に照射するステップと、
を備える検体の検出のためのバイオセンサの使用に関する。
a.決定されるべき検体が存在するサンプルに対して、第2の検体認識分子(検出生体分子)により機能化された金属ナノ粒子を加えるステップと、
b.ナノ粒子に結合される検体をステップa)のサンプルから好ましくは遠心分離プロセスによって抽出するステップと、
c.ステップbの抽出物を、検体認識分子(捕捉生体分子)がその上に固定された担体に対して加えるステップと、
d.任意に、担体が感熱表面を既に備えていない場合には前記表面上に担体を配置するステップと、
e.外部光源を用いてステップc)またはd)の担体に照射するステップと、
を備える検体の検出のための本発明の第1の態様に規定されるバイオセンサの使用に関する。
a.標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.ステップa)の認識分子(捕捉生体分子)がその上に固定される感熱表面を有する担体と、
c.外部光源と、
d.標的検体を認識できる第2の認識分子(検出生体分子)と、
e.表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子と、
を備える、検体の視覚的な検出のためのバイオセンサであって、
外部光源で照射されるときに金属ナノ粒子から発生する熱により、検体が存在する担体領域の色が変化することによって、検体が視覚的に検出される、バイオセンサに関する。
a.標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.ステップa)の認識分子(捕捉生体分子)がその上に固定される感熱表面を有する担体と、
c.外部光源と、
d.標的検体を認識できる第2の認識分子(検出生体分子)と、
e.表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子と、
を備え、
バイオセンサは、外部光源により照射されるときの金属ナノ粒子の光熱変換を検出できる任意のタイプの機器を備えない。
a.感熱表面を有する担体上に固定される、標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.外部光源と、
c.表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子の表面に結合される、標的検体を認識できる第2の認識分子(検出生体分子)と、
を備え、
外部光源で照射されるときに金属ナノ粒子から発生する熱により、検体が存在する担体領域の色が変化することによって、検体が視覚的に検出される。
a.標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.感熱表面を有する担体と、
c.外部光源と、
d.任意に標識分子に結合されていてもよい、標的検体を認識できる第2の認識分子(検出生体分子)と、
e.検出生体分子または検出生体分子を改質した標識を特異的に認識する生体分子により機能化された、表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子と、
を備える、検体の視覚的な検出のためのバイオセンサであって、
外部光源で照射されるときに金属ナノ粒子から発生する熱により、検体が存在する担体領域の色が変化することによって、検体が視覚的に検出される、バイオセンサに関する。なお、この場合も先と同様に、視覚的な検出は、赤外線カメラなどの任意のタイプの検出用機器を使用する必要なく肉眼で区別され得る任意の検出として理解される。したがって、本発明の第2の態様のバイオセンサは、外部光源により照射されるときの金属ナノ粒子の光熱変換を検出できる任意のタイプの機器を備えない。
a.標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.感熱表面を有する担体と、
c.外部光源と、
d.1または複数のビオチン分子に結合される標的検体を認識できる第2の認識分子(検出生体分子)と、
e.ビオチン分子を特異的に認識する、ストレプトアビジン分子、アビジン分子、または、同様のものにより機能化される表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子と、
を備える、本発明の第2の態様で規定される視覚的な検出のためのバイオセンサであって、
外部光源で照射されるときに金属ナノ粒子から発生する熱により、検体が存在する担体領域の色が変化することによって、検体が視覚的に検出される、バイオセンサに関する。
a.標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.感熱表面を有する担体と、
c.外部光源と、
d.標的検体を認識できる第2の認識分子(検出抗体)と、
e.検出抗体に結合する抗Fc抗体または抗lgG抗体により機能化される表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子と、
を備える、本発明の第2の態様で規定される視覚的な検出のためのバイオセンサであって、
外部光源で照射されるときに金属ナノ粒子から発生する熱により、検体が存在する担体領域の色が変化することによって、検体が視覚的に検出される、バイオセンサに関する。
a.標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.ステップa)の認識分子が固定される担体と、
c.外部光源と、
d.標的検体を認識できる第2の認識分子(検出生体分子)と、
e.サーモパイルと、
f.表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子と、
を備える、バイオセンサであって、
検体は、外部光源により照射されるときの金属ナノ粒子の光熱変換をサーモパイルが検出するときに検出される、バイオセンサ(以下、「サーモパイルバイオセンサ1」という)に関する。
a.感熱表面を有する担体上に固定される、標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.外部光源と、
c.表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子の表面に結合される、標的検体を認識できる第2の認識分子(検出生体分子)と、
を備える。
a.標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.担体と、
c.外部光源と、
d.任意に標識分子に結合される、標的検体を認識できる第2の認識分子(検出生体分子)と、
e.サーモパイルと、
f.検出生体分子を改質した標識または検出生体分子を特異的に認識する生体分子により機能化される表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子と、
を備える、バイオセンサであって、
検体は、外部光源により照射されるときの金属ナノ粒子の光熱変換をサーモパイルが検出するときに検出される、バイオセンサ(以下、「サーモパイルバイオセンサ2」という)に関する。
a.標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.担体と、
c.外部光源と、
d.1または複数のビオチン分子に結合される標的検体を認識できる第2の認識分子(検出生体分子)と、
e.サーモパイルと、
f.ビオチン分子を特異的に認識する、ストレプトアビジン分子、アビジン分子、または、同様のものにより機能化される表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子と、
を備える、サーモパイルバイオセンサ2に関する。
a.標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.担体と、
c.外部光源と、
d.標的検体を認識できる第2の認識分子(検出抗体)と、
e.サーモパイルと、
f.検出抗体に結合する、抗Fc抗体または抗lgG抗体により機能化される表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子と、
を備える、サーモパイルバイオセンサ2に関する。
a.決定されるべき検体が存在するサンプルを、検体認識分子(捕捉生体分子)がその上に固定された担体に対して加えるステップと、
b.第2の検体認識分子(検出生体分子)により機能化された金属ナノ粒子を用いてステップa)の担体をインキュベートするステップと、
c.外部光源を用いてステップb)またはc)の担体に照射するステップと、
d.外部光源により照射されるときの金属ナノ粒子の光熱変換を検出できるサーモパイルを使用することにより検体を検出するステップと、
を備える方法。
a.決定されるべき検体が存在するサンプルを、検体認識分子(捕捉生体分子)がその上に固定された担体に対して加えるステップと、
b.少なくとも1つの標識分子に結合される第2の検体認識分子(検出生体分子)を用いてステップa)の担体をインキュベートするステップと、
c.標識に特異的に結合する少なくとも1つの分子により機能化される金属ナノ粒子を用いてステップb)の担体をインキュベートするステップと、
d.外部光源を用いてステップb)またはc)の担体に照射するステップと、
d.外部光源により照射されるときの金属ナノ粒子の光熱変換を検出できるサーモパイルを使用することにより検体を検出するステップと、
を備える方法。
a.決定されるべき検体が存在するサンプルを、検体認識分子(捕捉生体分子)がその上に固定された担体に対して加えるステップと、
b.検出抗体である第2の検体認識分子(検出生体分子)を用いてステップa)の担体をインキュベートするステップと、
c.抗Fc抗体により機能化される金属ナノ粒子を用いてステップb)の担体をインキュベートするステップと、
d.外部光源を用いてステップb)またはc)の担体に照射するステップと、
e.外部光源により照射されるときの金属ナノ粒子の光熱変換を検出できるサーモパイルを使用することにより検体を検出するステップと、
を備える方法。
a.決定されるべき検体が存在するサンプルに対して、第2の検体認識分子(検出生体分子)により機能化された金属ナノ粒子を加えるステップと、
b.金属ナノ粒子を伴う検体をステップa)のサンプルから抽出するステップと、
c.ステップbの抽出物を、検体認識分子(捕捉生体分子)がその上に固定された担体に対して加えるステップと、
e.外部光源を用いてステップc)の担体に照射するステップと、
f.外部光源により照射されるときの金属ナノ粒子の光熱変換を検出できるサーモパイルを使用することにより検体を検出するステップと、
を備える方法。
− 金ナノ粒子の合成:金ナノ粒子の合成は、Turkevich et al. “A study of the nucleation and growth processes in the synthesis of colloidal gold”, Discussions of the Faraday Society 1951, 11, 55−75により記載される方法に引き続いて行なわれた。この方法によれば、200mlの0.01%四塩化金酸水溶液が撹拌下で100℃まで加熱され、その後、5mlの1%クエン酸三ナトリウム溶液が還元剤として加えられる。ナノ粒子が形成される時点で、室温に達するまで撹拌することにより赤色溶液が残される。519nmの表面プラズモンバンドを伴う14−16nmの直径を有する球状の金ナノ粒子が得られる。
本発明を実現するために、抗体、DNA、または、PNAなどの様々な認識要素と合成される異なるタイプのナノ粒子が機能化された。以下、機能化の幾つかの例について説明する。
金ナノプリズムが合成されて特性化された(走査型透過電子顕微鏡法および紫外・可視分光法の両方によって)時点で、金ナノプリズムは、モノクローナル抗CEA抗体、Ab3C6(モノクローナルマウス抗癌胎児性抗原4CA30−3C6、HyTest)を用いて、および、タンパク質ストレプトアビジンも用いて機能化される。ナノプリズム上に固定された分子がそれらの生物学的活動を維持したことを検証するために、対応する生体分子が異なる濃度で(CEAマーカーまたはビオチン共役抗体)ニトロセルロース膜上に固定された。機能化されたナノ粒子を用いてインキュベートした後、感熱表面上に堆積された膜がレーザにより照射された。
例3のために用意された同じサンプルがこの実験のために使用された。センサの認識要素、この場合には抗CEA抗体Ab3C1は、ニトロセルロース膜上に物理的な吸着によって固定された。血漿中で希釈された濃度が減少したCEA腫瘍マーカーを伴う異なるサンプルが分析された。実験方法で説明した抗CEA抗体Ab3C6により機能化されたナノ粒子を用いた認識のステップを行なった後、膜が乾燥した時点で、これらの膜が感熱紙上に堆積された。
この場合には、レーザにより照射された後にナノ粒子によって発生される熱が、ナノ粒子の周囲の特定の領域でもたらされる温度増大を定量化可能な電気信号へと変換できるサーモパイルを用いて測定された。
Claims (18)
- a.標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.ステップa)の前記認識分子が固定される感熱表面を有する担体と、
c.外部光源と、
d.前記標的検体を認識できる第2の認識分子(検出生体分子)と、
e.表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子と、
を備える、視覚的な検出のためのバイオセンサであって、
前記感熱表面は、加熱される際に構造的変化を受けて現像をもたらすことができる任意の表面であり、かつ
前記検体は、前記外部光源で照射されるときに前記金属ナノ粒子から発生する熱により、前記検体が存在する前記担体領域の色が変化することによって視覚的に検出される、バイオセンサ。 - a.感熱表面を有する担体上に固定される、標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.外部光源と、
c.前記標的検体を認識できる第2の認識分子(検出生体分子)により機能化される表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子と、
を備える、視覚的な検出のためのバイオセンサであって、
前記検体は、前記外部光源で照射されるときに前記金属ナノ粒子から発生する熱により、前記検体が存在する前記担体領域の色が変化することによって視覚的に検出される、バイオセンサ。 - a.標的検体を認識できる認識分子(捕捉生体分子)と、
b.感熱表面を有する担体と、
c.外部光源と、
d.任意に標識分子に結合されていてもよい、前記標的検体を認識できる第2の認識分子(検出生体分子)と、
e.前記検出生体分子を改質した標識または前記検出生体分子を特異的に認識する生体分子により機能化される表面プラズモンバンドを有する金属ナノ粒子と、
を備える、視覚的な検出のためのバイオセンサであって、
前記検体は、前記外部光源で照射されるときに前記金属ナノ粒子から発生する熱により、前記検体が存在する前記担体領域の色が変化することによって視覚的に検出される、バイオセンサ。 - 前記標識分子がビオチンであるとともに、前記標識に特異的に結合する前記分子がアビジンまたはストレプトアビジンであり、あるいは、前記標識分子がアビジンまたはストレプトアビジンであるとともに、前記標識に特異的に結合する前記分子がビオチンである請求項3に記載のバイオセンサ。
- 前記第2の認識分子(検出生体分子)が抗体あり、表面プラズモンバンドを有する前記金属ナノ粒子は、前記検出生体分子のFc粒子を認識できる抗Fc抗体により機能化される請求項3に記載のバイオセンサ。
- 前記認識分子は、抗体、ペプチド、酵素、多糖類、核酸(DNA)、アプタマー、または、ペプチド核酸(PNA)からなる群より選択される請求項1から5のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
- 前記認識分子が抗体、DNA、または、PNAである請求項6に記載のバイオセンサ。
- 前記外部光源が単色光である請求項1から7のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
- 前記金属ナノ粒子は、
a.金ナノ粒子
b.銀ナノ粒子
c.銅ナノ粒子
からなる群より選択される請求項1から8のいずれか一項に記載のバイオセンサ。 - 前記金属ナノ粒子が三角形金ナノプリズムである請求項9に記載のバイオセンサ。
- 前記担体の前記感熱表面が感熱紙である請求項1から10のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
- 前記感熱紙は、ガラス、シリコン、セラミック、ポリスチレン、セルロース膜、セルロースナイトレート膜、または、セルロースアセテート膜からなる群より選択される請求項11に記載のバイオセンサ。
- 検体の検出方法であって、
a.決定されるべき検体が存在するサンプルを、検体認識分子(捕捉生体分子)がその上に固定された担体に対して加えるステップと、
b.第2の検体認識分子(検出生体分子)により機能化された金属ナノ粒子を用いてステップa)の担体をインキュベートするステップと、
c.任意に、前記担体が感熱表面を既に備えていない場合には前記表面上に前記担体を配置するステップと、
d.外部光源を用いて前記ステップb)またはc)の前記担体に照射するステップと、
を備え、かつ
前記感熱表面は、加熱される際に構造的変化を受けて現像をもたらすことができる任意の表面である方法。 - 検体の検出方法であって、
a.決定されるべき検体が存在するサンプルを、検体認識分子(捕捉生体分子)がその上に固定された担体に対して加えるステップと、
b.少なくとも1つの標識分子に結合される第2の検体認識分子(検出生体分子)を用いて前記ステップa)の前記担体をインキュベートするステップと、
c.標識に特異的に結合する少なくとも1つの分子により機能化される金属ナノ粒子を用いて前記ステップb)の前記担体をインキュベートするステップと、
d.任意に、前記担体が感熱表面を既に備えていない場合には前記表面上に前記担体を配置するステップと、
e.外部光源を用いて前記ステップc)またはd)の前記担体に照射するステップと、
を備え、かつ
前記感熱表面は、加熱される際に構造的変化を受けて現像をもたらすことができる任意の表面である方法。 - 前記標識分子がビオチンであるとともに、前記標識に特異的に結合する前記分子がアビジンまたはストレプトアビジンであり、あるいは、前記標識分子がアビジンまたはストレプトアビジンであるとともに、前記標識に特異的に結合する前記分子がビオチンである請求項14に記載の方法。
- 検体の検出方法であって、
a.決定されるべき検体が存在するサンプルを、検体認識分子(捕捉生体分子)がその上に固定された担体に対して加えるステップと、
b.検出抗体である第2の検体認識分子(検出生体分子)を用いて前記ステップa)の担体をインキュベートするステップと、
c.抗Fc抗体により機能化される金属ナノ粒子を用いて前記ステップb)の担体をインキュベートするステップと、 d.任意に、前記担体が感熱表面を既に備えていない場合には前記表面上に前記担体を配置するステップと、
e.外部光源を用いて前記ステップc)またはd)の前記担体に照射するステップと、
を備え、かつ
前記感熱表面は、加熱される際に構造的変化を受けて現像をもたらすことができる任意の表面である方法。 - 検体の検出方法であって、
a.決定されるべき検体が存在するサンプルに対して、第2の検体認識分子(検出生体分子)により機能化された金属ナノ粒子を加えるステップと、
b.金属ナノ粒子を伴う検体を前記ステップa)の前記サンプルから抽出するステップと、
c.前記ステップbの抽出物を、検体認識分子(捕捉生体分子)がその上に固定された担体に対して加えるステップと、
d.任意に、前記担体が感熱表面を既に備えていない場合には前記表面上に前記担体を配置するステップと、
e.外部光源を用いて前記ステップc)またはd)の前記担体に照射するステップと、
を備え、かつ
前記感熱表面は、加熱される際に構造的変化を受けて現像をもたらすことができる任意の表面である方法。 - 添加物、薬剤、病原微生物、食品成分、農薬、毒性化合物の検出のための、あるいは、生物化学的酸素要求量の分析における請求項1から12のいずれか一項に記載のバイオセンサの使用。
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