JP6588558B2 - 化学分析装置 - Google Patents
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Description
化学分析装置600は、検体に含まれるターゲット分子と相互作用する分子鋳型ポリマーを備える分子鋳型ポリマー微粒子61を内部に収容する前処理部60を有している。前処理部60は、例えばガラスやPDMS、アクリル等の樹脂により構成されている。分子鋳型ポリマー微粒子61は、分子鋳型ポリマーによりターゲット分子を捕捉する捕捉体としての機能を有しており、詳細は後述する。
例えば、まず、ターゲット分子又はターゲット類似の化学物質(以下、単にターゲット類似と示す。)の存在下で、そのターゲット分子又はターゲット類似とイオン結合や水素結合によって相互作用する機能性モノマーを、必要に応じて用いる他のモノマー成分と共に重合させ、ターゲット分子又はターゲット類似をポリマー内に固定する。なお、以下、ターゲット分子又はターゲット類似を、テンプレート分子と示す。その際、機能性モノマーと他のモノマー成分との共重合比は、各モノマー成分の種類等によって異なり、特に限定されるものではないが、例えば機能性モノマー:他のモノマー成分=1:16〜1:64(モル比)とすることができる。特に、機能性モノマー:他のモノマー成分=1:32が望ましい。その後、洗浄によってポリマーからテンプレート分子を除去する。ポリマー中に残ったキャビティー(空間)は、ターゲット分子の形状を記憶すると共に、分子鋳型ポリマー12内に固定されている機能性モノマーによって化学的認識能も備えた認識部位となる。
(ステロイドホルモンの分子鋳型ポリマー微粒子の製造)
上記の手順に従い、ステロイドホルモンの分子鋳型ポリマー微粒子を合成する場合について以下にさらに説明する。
化学分析装置700は、分子鋳型ポリマー微粒子71を収容する濃縮部72と、搬送路77により濃縮部72と接続された抽出部73と、を備えた前処理部70を有している。
化学分析装置500は、ガラスやPDMS(ジメチルポリシロキサン)、アクリル等の樹脂材料からなる板材を2枚重ね合わせて形成された前処理チップ50を有している。
まず、開閉コック531を閉じた状態で、磁石57を狭小流路55の近傍の位置に設置する。これにより、分子鋳型ポリマー微粒子511は、狭小流路部55に留まる。この状態で、開閉コック541を開けて、インレット51から検体を導入すると、検体は、狭小流路部55及び第1流路54を、ドレイン56に向けて矢印542方向に移動する。このとき、分子鋳型ポリマー微粒子511は狭小流路部55に留まり、検体に含まれるターゲット分子は、分子鋳型ポリマー微粒子511に捕捉される。一方、分子鋳型ポリマー微粒子511を通過した後の検体溶液は、ターゲット分子以外の夾雑成分と共に、ドレイン56から排出される。
検体の通液を終えた後、開閉コック541を閉じて、磁石57を図5(a)に示す位置から矢印521に沿って、アウトレット52方向へ移動させる。これにより、分子鋳型ポリマー微粒子511は、図5(b)に示すように、アウトレット52の近傍まで移動する。その後、開閉コック531を開けた状態で、インレット51から剥離液を通液することで、分子鋳型ポリマー微粒子511に捕捉されたターゲット分子が脱離し、剥離液に抽出される。ターゲット分子を高濃度で含む剥離液は、第2流路53を流れてアウトレット52から排出され、不図示の定量部に供給される。これにより、前処理チップ50に通液する前よりも、ターゲット分子を高濃度で含む液体を、定量部で定量することが可能となる。このため、ターゲット分子を高感度に定量分析することができる。
(a)分子鋳型ポリマー微粒子511として磁性体を用いない場合、即ち化学分析処理に磁石を用いない場合には、以下の工程により行うことができる。
工程a1:分子鋳型ポリマー微粒子511表面へのターゲット分子の吸着及びこれによるターゲット分子の濃縮
工程a2:分子鋳型ポリマー微粒子511表面への剥離液の通液、及び通液後の剥離液の定量分析
(b)分子鋳型ポリマー微粒子511として磁性体を用いる場合、即ち化学分析処理に磁石を用いる場合には、以下の工程により行うことができる。
工程b2:磁石を用いて分子鋳型ポリマー微粒子511を移動
工程b3:分子鋳型ポリマー微粒子511表面への剥離液の通液、及び通液後の剥離液の定量分析
なお、上記した実施例1〜3では、分子鋳型ポリマー微粒子を用いた場合を例に説明したが、ターゲット分子の捕捉体としては、分子鋳型ポリマー合成後に得られた紛体を粉砕し分級することで、小粒径でかつ揃った粒径を有する粉砕型の分子鋳型ポリマーを用いてもよい。ただし、ターゲット分子の検出の高感度化のためには、分子鋳型ポリマーの表面積は大きいほど好適である。このため、捕捉体の粒径をより小さくするためには、上記したように、サブミクロンオーダーの粒径を持つコアビーズの表面に、分子鋳型ポリマーを被覆した分子鋳型ポリマー微粒子を用いることが好ましい。
(1)ターゲット分子を捕捉・検出する捕捉体として、比表面積の大きいビーズ状の分子鋳型ポリマー微粒子を準備する。
(2)ターゲット分子を含む検体を、(1)の捕捉体に通液・接触させ、ターゲット分子を捕捉体に捕捉させる。この際、検体中に含まれていた夾雑物は廃棄される。
(3)その後、剥離液によって、(2)の捕捉体に捕捉されたターゲット分子を剥離する。
以下では、上記の手順に従い、ステロイドホルモンの一種であるコルチゾールの捕捉体としての分子鋳型ポリマー微粒子を合成する場合について説明する。また、以下では、ターゲット分子と分子鋳型ポリマーの原料モノマーとの間の共有結合を利用した分子鋳型ポリマー微粒子の合成例について述べる。即ち、特許文献2の方法に習い、コルチゾールを、これを囲む分子鋳型ポリマーの一部と共有結合させ、コルチゾールに対する認識力をより高めた分子鋳型ポリマーを有する分子鋳型ポリマー微粒子の作成法を示す。
まず、共有結合を利用した分子鋳型ポリマー(MIP)合成の一例を述べる。特許文献2の方法に習い、ターゲットであるコルチゾールを変換したものを鋳型として利用した。
上記の方法により予め合成した「メタクリロイル基を導入したコルチゾール誘導体」をテンプレート分子として、以下の表1に示す原料組成に従って分子鋳型ポリマー微粒子を新規に合成した。メタクリロイル基はエチレン性不飽和基を有し、重合反応性であるため、メタクリロイル基を導入したコルチゾールは、表1に示す添加モノマーと共重合可能である。その結果、分子鋳型ポリマーの原料とコルチゾール誘導体は強く結合し、互いに認識できるため、コルチゾールを高い選択性で捕捉可能な分子鋳型ポリマーを作製することができる。
具体的には、♯1の分子鋳型ポリマー微粒子を、ポリプロピレン製のシリンジに20mg充填し、実験を実施した。まず、予めシリンジ内にアセトニトリル10mLを通液した。
その後、図6(a)に示すように、検体32として、ステロイドホルモン(コルチゾール)溶液2.5μmol/L(10mL)をシリンジ内に通液した。ステロイドホルモン(コルチゾール)溶液の溶媒には、アセトニトリルと水とを、アセトニトリル:水=1:1の割合で混合した混合液を使用した。その結果、溶液に含まれるステロイドホルモンの85%が、分子鋳型ポリマー微粒子に捕捉された。
Claims (8)
- 検体に含まれるターゲット分子と相互作用する分子鋳型ポリマーにより前記ターゲット分子を捕捉する捕捉体を収容する前処理部と、
前記前処理部に検体を供給する検体導入部と、
前記捕捉体から前記ターゲット分子を脱離させる脱離液を前記前処理部に供給する脱離液供給部と、
前記脱離液により前記捕捉体から脱離された前記ターゲット分子を定量する定量部と、を有し、
前記前処理部は、二枚の板材を重ね合わせて構成され、かつ前記板材の間に前記捕捉体を収容する前処理チップであり、
前記板材の重ね合わせ面には、前記検体導入部と前記脱離液供給部とを兼ねる液体供給部と、前記液体供給部から供給された液体を排出する排出部と、前記液体供給部から供給された液体を前記定量部に送出する送出部とが、それぞれ溝部として形成され、
かつ前記液体供給部と前記排出部とを接続する第1の流路パターンと、前記液体供給部と前記送出部とを接続する第2の流路パターンとが形成されている
ことを特徴とする化学分析装置。 - 前記前処理部は、前記捕捉体として、表面に前記分子鋳型ポリマーを有する分子鋳型ポリマー微粒子を収容することを特徴とする請求項1に記載の化学分析装置。
- 前記前処理部は、前記分子鋳型ポリマー微粒子として、コア層として磁性ビーズを有し、シェル層として前記分子鋳型ポリマーの層を有するコアシェル型の微粒子を収容することを特徴とする請求項2に記載の化学分析装置。
- 前記前処理部は、前記分子鋳型ポリマー微粒子として、前記磁性ビーズと前記分子鋳型ポリマーの層との間に、ポリスチレンの層が介設されているコアシェル型の微粒子を収容することを特徴とする請求項3に記載の化学分析装置。
- 前記前処理部は、
前記捕捉体を通過した検体を排出する排出流路と、
前記捕捉体を通過した脱離液を前記定量部に送出する送出流路と、
前記排出流路と前記送出流路とを切り替える切り替え部と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の化学分析装置。 - 前記前処理部は、
前記検体導入部から供給された検体に含まれる前記ターゲット分子を前記捕捉体により捕捉して該ターゲット分子を濃縮する濃縮部と、
前記脱離液供給部から供給された脱離液により、前記捕捉体から前記ターゲット分子を脱離させて抽出する抽出部と、
前記濃縮部と前記抽出部とを接続する搬送路と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の化学分析装置。 - 前記化学分析装置は、前記捕捉体を洗浄する洗浄剤を前記前処理部に供給する洗浄剤供給部を備えていることを特徴とする請求項1に記載の化学分析装置。
- 前記前処理部は、前記ターゲット分子としてステロイドホルモンを捕捉する捕捉体を収容することを特徴とする請求項1に記載の化学分析装置。
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