JP7104911B2 - Target substance detection method and waveguide mode sensor - Google Patents

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本発明は、導波モードセンサを用いて標的物質を検出する際、アビジン等により標的物質を捕捉するための処理を簡易化する標的物質検出方法及び前記標的物質検出方法の実施に好適な導波モードセンサに関する。 The present invention provides a target substance detection method that simplifies the process for capturing a target substance with avidin or the like when detecting a target substance using a waveguide mode sensor, and a waveguide suitable for implementing the target substance detection method. Regarding mode sensors.

溶液中に存在する微小物質を標的物質とし、前記標的物質の検出を行うセンサとして、導波モードセンサが用いられている(例えば、非特許文献1~3参照)。
前記導波モードセンサにおいて前記標的物質の検出を担うセンサチップとしては、光透過性基板上に、金属材料、半導体材料及び第1の誘電体材料のいずれかで形成される第1の層と、第2の誘電体材料で形成される第2の層とをこの順で積層させたものが用いられる。
このようなセンサチップに対し、裏面側(前記光透過性基板側)から全反射条件を満たしつつ特定の入射角度で前記光を照射すると、特定波長の光が前記第1の層及び前記第2の層の中を伝搬する導波モード(光導波モード、導波路モード、光導波路モード、リーキーモードなどとも呼ばれる)と結合し、前記導波モードが励起される。
A waveguide mode sensor is used as a sensor for detecting a minute substance present in a solution as a target substance (for example, see Non-Patent Documents 1 to 3).
The sensor chip responsible for detecting the target substance in the waveguide mode sensor includes a first layer formed of any one of a metal material, a semiconductor material, and a first dielectric material on a light transmissive substrate; A second layer made of a second dielectric material is laminated in this order.
When such a sensor chip is irradiated with the light at a specific incident angle from the rear surface side (the light-transmitting substrate side) while satisfying the conditions for total reflection, light of a specific wavelength is projected onto the first layer and the second layer. is coupled with a waveguide mode (also called an optical waveguide mode, waveguide mode, optical waveguide mode, leaky mode, etc.) propagating in the layer, and the waveguide mode is excited.

前記導波モードセンサによるセンシングの実施方法として、前記センサチップに照射される前記光の反射光を検知する第1の方法がある。
この第1の方法では、特定波長の入射光を前記導波モードセンサに入射すると、前記導波モードが励起される特定の入射角度において前記反射光の強度が変化すること、或いは、特定の入射角度でスペクトル幅を持つ入射光を前記導波モードセンサに入射すると、前記導波モードが励起される特定の波長において前記反射光の強度が変化することを利用する。
また、前記第1の方法では、前記導波モードが励起される前記入射角度付近又は前記特定波長付近における反射光強度が前記センサチップの表面近傍の複素屈折率によって変化することを利用する。
即ち、前記センサチップの表面に前記標的物質が吸着したり接近したりして前記複素屈折率に変化が生じると、前記入射角度或いは前記特定波長の付近における反射光強度に変化をもたらすことから、前記標的物質を前記反射光の特性変化として検出することができる。
具体的には、前記標的物質の吸着等を、特定波長の光を入射したときの特定の入射角度における急激な反射光強度の減少を示すディップの位置や深さ、或いは、特定の入射角度でブロードな波長特性を持つ光を入射したときの特定波長における急激な反射光強度の減少を示すディップの位置や深さを検出器で捉えることで、前記センサチップ表面における前記標的物質の吸着等を検出することができる。
前記導波モードの励起条件は、前記センサチップ表面における前記複素屈折率の虚部の変化、つまり吸光度の変化に敏感であり、前記標的物質の吸着等によって吸光度に変化が生ずると、前記反射光の特性の大きな変動となって現れることから、前記導波モードセンサによる前記標的物質の高感度検出を期待できる。
As a method of performing sensing by the waveguide mode sensor, there is a first method of detecting reflected light of the light irradiated to the sensor chip.
In this first method, when incident light of a specific wavelength is incident on the waveguide mode sensor, the intensity of the reflected light changes at a specific incident angle at which the waveguide mode is excited, or It takes advantage of the fact that when incident light with a spectral width at an angle is incident on the guided mode sensor, the intensity of the reflected light changes at the particular wavelength at which the guided mode is excited.
The first method utilizes the fact that the reflected light intensity near the incident angle or near the specific wavelength at which the waveguide mode is excited varies depending on the complex refractive index near the surface of the sensor chip.
That is, when the target substance is adsorbed to or approaches the surface of the sensor chip and the complex refractive index changes, the reflected light intensity near the incident angle or the specific wavelength changes. The target substance can be detected as a characteristic change of the reflected light.
Specifically, the adsorption of the target substance is measured at the position and depth of a dip that shows a sharp decrease in reflected light intensity at a specific incident angle when light of a specific wavelength is incident, or at a specific incident angle. Adsorption of the target substance on the surface of the sensor chip can be detected by using a detector to detect the position and depth of the dip that shows a sharp decrease in reflected light intensity at a specific wavelength when light with broad wavelength characteristics is incident. can be detected.
The waveguide mode excitation condition is sensitive to changes in the imaginary part of the complex refractive index on the surface of the sensor chip, that is, changes in absorbance. , the waveguide mode sensor can be expected to detect the target substance with high sensitivity.

他の前記導波モードセンサによるセンシングの実施方法として、前記センサチップに照射される光に基づいて発せられる前記標的物質の存在に伴う蛍光又は散乱光を検知する第2の方法がある。
この第2の方法では、前記センサチップ裏面側から全反射条件を満たしつつ特定の入射角度で前記光を照射し、前記導波モードを励起させたときに前記センサチップ表面近傍に増強電場が形成されることを利用する。
即ち、前記増強電場が形成されると、前記センサチップ表面上に導入された前記標的物質自身又は前記標的物質を標識する標識物質から蛍光又は散乱光が発せられることから、前記蛍光等を検出器で捉えることで前記標的物質の存在を検出することが可能となる。
As another method of performing sensing by the waveguide mode sensor, there is a second method of detecting fluorescence or scattered light associated with the presence of the target substance emitted based on the light illuminating the sensor chip.
In this second method, the light is irradiated from the back side of the sensor chip at a specific incident angle while satisfying the conditions for total reflection, and when the waveguide mode is excited, an enhanced electric field is formed near the surface of the sensor chip. take advantage of what is available.
That is, when the enhanced electric field is formed, the target substance itself or the labeling substance that labels the target substance introduced onto the surface of the sensor chip emits fluorescence or scattered light. , it becomes possible to detect the presence of the target substance.

ところで、前記導波モードセンサにより、前記標的物質として特定の生体物質等を検出する場合、前記標的物質を特異的に捕捉する抗体を前記センサチップの表面上に固定化した上で、前記抗体で前記標的物質(抗原)を抗原抗体反応により捕捉することにより、前記標的物質を検出することが行われている。
この従来法では、先ず、前記センサチップを、ビオチン部位を有する化合物で表面修飾した後、前記センサチップの表面上にストレプトアビジン又はアビジンに前記抗体を結合させた試薬を導入し、前記ビオチン部位に前記ストレプトアビジン等を結合させることで、前記ビオチン部位を有する化合物及び前記ストレプトアビジン等を介して前記抗体を前記センサチップの表面上に固定化する前処理を実施する。
次いで、被検体液を前記センサチップの表面上に導入して、前記抗体に対し、前記標的物質(抗原)を前記抗原抗体反応により捕捉させる捕捉処理を実施する。
次いで、前記抗体が前記標的物質を捕捉している状態と捕捉していない状態とにおける前記導波モードセンサの各センシング状態の比較を通じて、前記被検体液中に含まれる前記標的物質を検出する検出処理を実施する。
By the way, when the waveguide mode sensor detects a specific biological substance or the like as the target substance, after immobilizing an antibody that specifically captures the target substance on the surface of the sensor chip, the antibody The target substance (antigen) is detected by capturing the target substance (antigen) through an antigen-antibody reaction.
In this conventional method, first, after the surface of the sensor chip is modified with a compound having a biotin site, streptavidin or a reagent obtained by binding the antibody to avidin is introduced onto the surface of the sensor chip, and the biotin site is By binding the streptavidin or the like, a pretreatment is performed to immobilize the antibody on the surface of the sensor chip via the compound having a biotin site and the streptavidin or the like.
Next, a sample liquid is introduced onto the surface of the sensor chip, and a capturing process is performed to capture the target substance (antigen) by the antigen-antibody reaction with respect to the antibody.
Next, detection of the target substance contained in the sample liquid through comparison of each sensing state of the waveguide mode sensor in a state where the antibody captures the target substance and a state where the antibody does not capture the target substance. Take action.

しかしながら、前記試薬と前記被検体液とを別々に取り扱うと、スペースが限られた前記センサチップの表面上で、前記抗原抗体反応のための前記試薬と前記被検体液との混合を行う必要があり、前記検出処理を行う前の作業が煩雑となる。加えて、前記抗原抗体反応のための前記捕捉処理とは別に、前記ビオチン部位を有する化合物と前記抗体付きのストレプトアビジン等とを結合させる前記前処理が必要であるため、前記検出処理を行う前の作業が段階的となり、より一層、前記検出処理を行う前の作業を煩雑化させる。
更に、前記ビオチン部位を有する化合物と未結合の前記抗体付きのストレプトアビジン等が前記捕捉処理において前記抗原と結合した結合体は、前記検出処理において夾雑物との区別が付かないため、前記前処理と前記捕捉処理との間に前記ビオチン部位を有する化合物と未結合の前記抗体付きのストレプトアビジン等を洗浄する洗浄工程が必要となる。
よって、従来法では、作業の煩雑さや検出に必要な工程数が嵩むとともに、前記標的物質の検出に多くの時間を要する問題がある。
However, if the reagent and the subject liquid are handled separately, it is necessary to mix the reagent and the subject liquid for the antigen-antibody reaction on the surface of the sensor chip where the space is limited. Therefore, the work before performing the detection process becomes complicated. In addition, in addition to the capture treatment for the antigen-antibody reaction, the pretreatment for binding the compound having a biotin site to the antibody-attached streptavidin or the like is necessary. work becomes step-by-step, further complicating the work before performing the detection process.
Furthermore, the conjugate in which the antibody-attached streptavidin or the like that is unbound to the compound having a biotin site is bound to the antigen in the capture treatment cannot be distinguished from contaminants in the detection treatment. and the capture treatment, a washing step is required to wash the compound having the biotin site and the unbound streptavidin and the like with the antibody.
Therefore, the conventional method has the problems that the operation is complicated, the number of steps required for detection increases, and the detection of the target substance takes a long time.

Nanotechnology Vol. 19, 095503 (2008)Nanotechnology Vol. 19, 095503 (2008) Optics Express Vol. 18, No. 15, 15732 (2010)Optics Express Vol. 18, No. 15, 15732 (2010) Optics Express Vol. 25, No. 21, 26011 (2017)Optics Express Vol. 25, No. 21, 26011 (2017)

本発明は、従来技術における前記諸問題を解決し、導波モードセンサを用いた標的物質の検出操作を簡素化可能な標的物質検出方法及び前記標的物質検出方法の実施に好適な前記導波モードセンサを提供することを課題とする。 The present invention solves the aforementioned problems in the prior art, and provides a target substance detection method capable of simplifying the target substance detection operation using a waveguide mode sensor, and the waveguide mode suitable for implementing the target substance detection method. An object is to provide a sensor.

前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 導波モードセンサのセンサチップの表面にビオチンを固定化するビオチン固定化工程と、検出対象となる標的物質の存在が検証される被検体と、少なくともストレプトアビジン及びアビジンのいずれかから選択されるビオチン結合体及び前記ビオチン結合体と結合されるとともに前記標的物質と結合して捕捉可能とされる第1の標的物質捕捉物質を含む試薬とが混合された混合液を調製する混合液調製工程と、前記ビオチンが固定化された前記センサチップの表面上に前記混合液を導入する混合液導入工程と、前記標的物質を含まない状態の前記混合液、前記被検体と混合されない状態の前記試薬及び前記標的物質の含有量がコントロールされた状態の前記混合液のいずれかである基準液を前記ビオチンが固定化された前記センサチップの表面に導入したときの前記導波モードセンサのセンシング状態を基準状態とし、前記混合液導入工程により前記混合液を導入したときの前記導波モードセンサの前記センシング状態を測定状態として、前記基準状態と前記測定状態とを比較することで前記標的物質を検出する標的物質検出工程と、を含み、前記ビオチン固定化工程が、シラン化合物にビオチンが付加されたビオチニル化シランカップリング剤の溶液を前記センサチップの表面に接触させた後、前記センサチップを乾燥させる工程であり、前記ビオチニル化シランカップリング剤が、下記一般式(1)に示す化合物であることを特徴とする標的物質検出方法。
ただし、前記一般式(1)中、R は、炭素数が2~10のアルキレン基を示し、R は、炭素数が2~15のアルキレン基を示す。

Figure 0007104911000001
<2> 試薬が、導波モードセンサでセンシング可能な標識物質と、前記標識物質と結合されるとともに標的物質と結合して捕捉可能とされる第2の標的物質捕捉物質とを更に含む前記<1>に記載の標的物質検出方法。
<3> 第1の標的物質捕捉物質及び第2の標的物質捕捉物質が、標的物質に対する抗体及びアプタマーのいずれかである前記<2>に記載の標的物質検出方法。
<4> 標識物質が、可視光領域において光吸収性を有する色素及びナノ粒子、蛍光を発する色素及び微粒子、並びに、散乱光を発する微粒子のいずれかである前記<2>から<3>のいずれかに記載の標的物質検出方法
> 導波モードセンサによるセンシングが、センサチップの裏面側から全反射条件で照射された光の反射光を検知して実施される前記<1>から<>のいずれかに記載の標的物質検出方法。
> 標的物質検出工程が、基準状態と測定状態とでそれぞれ検知された反射光の反射光スペクトルにおけるディップ底部の深さを比較して実施される前記<>に記載の標的物質検出方法。
> 導波モードセンサによるセンシングが、センサチップに対し裏面側から全反射条件で光を照射することに基づいて発せられる標的物質の存在に伴う蛍光又は散乱光を検知して実施される前記<1>から<>のいずれかに記載の標的物質検出方法。
> シラン化合物にビオチンが付加されたビオチニル化シランカップリング剤により表面修飾されたセンサチップが配され、前記ビオチニル化シランカップリング剤が、下記一般式(1)に示す化合物であることを特徴とする導波モードセンサ。
ただし、前記一般式(1)中、R は、炭素数が2~10のアルキレン基を示し、R は、炭素数が2~15のアルキレン基を示す。
Figure 0007104911000002
Means for solving the above problems are as follows. Namely
<1> A biotin immobilization step of immobilizing biotin on the surface of a sensor chip of a waveguide mode sensor, an analyte for which the presence of a target substance to be detected is verified, and at least one of streptavidin and avidin. and a reagent containing a first target substance-capturing substance that is bound to the biotin-conjugate and that binds to the target substance to be captured by the biotin-conjugate. a mixed solution introducing step of introducing the mixed solution onto the surface of the sensor chip on which the biotin is immobilized; A sensing state of the waveguide mode sensor when a reference solution, which is either the mixed solution in which the contents of the reagent and the target substance are controlled, is introduced onto the surface of the sensor chip on which biotin is immobilized. is a reference state, and the sensing state of the waveguide mode sensor when the mixed liquid is introduced in the mixed liquid introduction step is set as a measurement state, and the target substance is detected by comparing the reference state and the measurement state. and a target substance detection step, wherein the biotin immobilization step is to bring a solution of a biotinylated silane coupling agent in which biotin is added to a silane compound into contact with the surface of the sensor chip, and then the sensor chip is A method for detecting a target substance, which is a step of drying , wherein the biotinylated silane coupling agent is a compound represented by the following general formula (1) .
However, in the general formula (1), R 1 represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and R 2 represents an alkylene group having 2 to 15 carbon atoms.
Figure 0007104911000001
<2> The reagent further includes a labeling substance that can be sensed by the waveguide mode sensor, and a second target substance-capturing substance that is bound to the labeling substance and binds to the target substance to be captured by the <1>, the method for detecting a target substance.
<3> The target substance detection method according to <2> above, wherein the first target substance-capturing substance and the second target substance-capturing substance are either an antibody or an aptamer against the target substance.
<4> Any of <2> to <3> above, wherein the labeling substance is any one of dyes and nanoparticles that absorb light in the visible light region, dyes and fine particles that emit fluorescence, and fine particles that emit scattered light. The method for detecting a target substance according to .
< 5 > The target according to any one of <1> to < 4 >, wherein sensing by the waveguide mode sensor is performed by detecting reflected light of light irradiated from the back side of the sensor chip under conditions of total internal reflection. Substance detection method.
< 6 > The target substance detection method according to < 5 > above, wherein the target substance detection step is performed by comparing the depth of the dip bottom in the reflected light spectrum of the reflected light detected in the reference state and the measurement state. .
< 7 > Sensing by the waveguide mode sensor is performed by detecting fluorescence or scattered light associated with the presence of the target substance, which is emitted based on irradiation of light from the rear surface side of the sensor chip under conditions of total internal reflection. The target substance detection method according to any one of <1> to < 4 >.
< 8 > A sensor chip whose surface is modified with a biotinylated silane coupling agent in which biotin is added to a silane compound is arranged, and the biotinylated silane coupling agent is a compound represented by the following general formula (1): A waveguide mode sensor characterized by:
However, in the general formula (1), R 1 represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and R 2 represents an alkylene group having 2 to 15 carbon atoms.
Figure 0007104911000002

本発明によれば、従来技術における前記諸問題を解決することができ、導波モードセンサを用いた標的物質の検出操作を簡素化可能な標的物質検出方法及び前記標的物質検出方法の実施に好適な前記導波モードセンサを提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to solve the above-mentioned problems in the prior art, and it is suitable for implementing a target substance detection method capable of simplifying the target substance detection operation using a waveguide mode sensor, and the target substance detection method. It is possible to provide the above-mentioned waveguide mode sensor.

特定の入射角度でブロードな波長特性を持つ光を入射した時の特定波長における急激な反射光強度の減少によって生じるディップの検出例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of detection of a dip caused by a sudden decrease in reflected light intensity at a specific wavelength when light having broad wavelength characteristics is incident at a specific incident angle; 第1実施形態を説明するための説明図である。It is an explanatory view for explaining a 1st embodiment. ビオチン固定化工程の概要を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an outline of a biotin immobilization step; 混合液調製工程の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline|summary of a liquid mixture preparation process. 混合液導入工程の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline|summary of a liquid mixture introduction process. 第2実施形態を説明するための説明図である。It is an explanatory view for explaining a 2nd embodiment. ネガティブコントロール、ポジティブコントロール及びCRP抗原100pM,200pMの試料に対する反射光スペクトルのディップ位置における測定結果を示す図である。FIG. 3 shows measurement results at dip positions of reflected light spectra for negative control, positive control, and CRP antigen 100 pM and 200 pM samples. ネガティブコントロール及びCRP抗原10pM,50pMの試料に対する反射光スペクトルのディップ位置における測定結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing measurement results at dip positions of reflected light spectra for negative control and CRP antigen 10 pM and 50 pM samples. ネガティブコントロール、ポジティブコントロール及びCRP抗原300pMの試料に対する反射光スペクトルのディップ位置における測定結果を示す図である。FIG. 10 shows measurement results at dip positions of reflected light spectra for a negative control, a positive control, and a sample containing 300 pM of CRP antigen.

(導波モードセンサの基本構成)
先ず、本発明の標的物質検出方法が適用される導波モードセンサの基本構成について説明し、次いで、前記導波モードセンサの基本構成に基づき、前記標的物質検出方法について説明する。
(Basic configuration of waveguide mode sensor)
First, the basic configuration of a waveguide mode sensor to which the target substance detection method of the present invention is applied will be described, and then the target substance detection method will be described based on the basic configuration of the waveguide mode sensor.

前記導波モードセンサは、センサチップと、液体保持部と、光照射部と、光検出部とを有して構成される。 The waveguide mode sensor includes a sensor chip, a liquid holding section, a light irradiation section, and a light detection section.

<センサチップ>
前記センサチップは、光透過性基板と導波モード励起層とが配され、前記光透過性基板側から全反射条件で光が照射されたときに前記導波モード励起層に導波モードが励起されるように構成される。
<Sensor chip>
The sensor chip includes a light-transmitting substrate and a waveguide mode excitation layer, and a waveguide mode is excited in the waveguide mode excitation layer when light is irradiated from the light-transmitting substrate side under conditions of total reflection. configured to be

-光透過性基板-
前記光透過性基板は、公知のガラス材料、プラスチック材料で形成される基板である。
なお、本明細書において、「光透過性」とは、可視光透過率が0.5%以上であることを示す。
-Light transmissive substrate-
The light-transmitting substrate is a substrate made of a known glass material or plastic material.
In this specification, the term "light transmissive" means that the visible light transmittance is 0.5% or more.

前記透過性基板の形成材料である前記ガラス材料としては、特に制限はないが、前記光透過性基板の製造コスト及び入手し易さの観点に加え、好適な屈折率を満足する前記光透過性基板が得られる観点から、シリカガラスが好ましい。前記シリカガラスとしては、二酸化珪素(SiO)を単一成分として形成されるシリカガラスそのもののほか、溶融石英ガラスのような不純物を含むシリカガラス、ホウ素シリカガラス、フッ素添加シリカガラス、ゲルマニウム添加シリカガラスなどのシリカガラスに添加剤を添加したガラスを含み、例えば、BK7ガラスやパイレックスガラス(登録商標)などを含む。
プラスチック材料としては、ポリスチレンや、ポリカーボネート、アクリル、ポリエステル、COP等の一般的な透明なプラスチック材料を用いることができる。
The glass material, which is the material for forming the transparent substrate, is not particularly limited. Silica glass is preferable from the viewpoint of obtaining a substrate. Examples of the silica glass include silica glass itself formed of silicon dioxide (SiO 2 ) as a single component, silica glass containing impurities such as fused silica glass, boron silica glass, fluorine-doped silica glass, and germanium-doped silica. It includes glass obtained by adding an additive to silica glass such as glass, and includes, for example, BK7 glass and Pyrex glass (registered trademark).
As the plastic material, general transparent plastic materials such as polystyrene, polycarbonate, acrylic, polyester, and COP can be used.

-導波モード励起層-
前記導波モード励起層は、前記光透過性基板上に第1の層と第2の層とがこの順で積層されて構成され、前記導波モードが励起可能とされる層である。
前記導波モードは、前記センサチップに対して前記光透過性基板側(裏面側)から全反射条件で光を照射することで励起される。
- Guided mode excitation layer -
The waveguide mode excitation layer is configured by laminating a first layer and a second layer in this order on the light transmissive substrate, and is a layer that can excite the waveguide mode.
The waveguide mode is excited by irradiating the sensor chip with light from the light transmissive substrate side (back side) under total reflection conditions.

--第1の層--
前記第1の層は、金属材料、半導体材料及び第1の誘電体材料のいずれかで形成される。
前記金属材料としては、特に制限はなく、例えば、金、銀、銅等の金属材料が挙げられる。
前記半導体材料としては、特に制限はなく、Si、Ge、SiGe等の公知の半導体材料又は化合物半導体材料が挙げられるが、中でも、3.0以上の高い屈折率が得られ易いSi、Geが好ましい。
前記第1の誘電体材料としては、特に制限はなく、例えば、TiO、Ta等の公知の光透過性の誘電体材料が挙げられるが、中でも、2.5以上の高い屈折率が得られ易く、消衰係数が低い(光透過性が高い)TiOが好ましい。
また、前記第1の層の厚みとしては、構成材料及び照射する光の波長によって最適値が決定されるとともに、この値は、フレネルの式を用いた計算から算出可能であることが知られている。一般に、近紫外から近赤外域の波長帯の光を使用する場合、前記第1の厚みは、数nm~数百nmとなる。
なお、前記第1の層の形成方法としては、特に制限はなく、形成材料に応じて適宜選択することができ、例えば、貼り合わせ法、スパッタリング法、蒸着法等の公知の方法が挙げることができる。
--first layer--
The first layer is formed of one of a metal material, a semiconductor material and a first dielectric material.
The metal material is not particularly limited, and examples thereof include metal materials such as gold, silver, and copper.
The semiconductor material is not particularly limited, and includes known semiconductor materials such as Si, Ge, and SiGe, and compound semiconductor materials. Among them, Si and Ge, which easily obtain a high refractive index of 3.0 or more, are preferable. .
The first dielectric material is not particularly limited, and examples thereof include known light-transmitting dielectric materials such as TiO 2 and Ta 2 O 5 . is easy to obtain and TiO 2 with a low extinction coefficient (high light transmittance) is preferable.
Further, it is known that the optimum value of the thickness of the first layer is determined depending on the constituent material and the wavelength of the light to be irradiated, and that this value can be calculated from the calculation using the Fresnel equation. there is In general, when light in a wavelength band from near ultraviolet to near infrared is used, the first thickness is several nanometers to several hundred nanometers.
The method for forming the first layer is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the material to be formed. Examples include known methods such as bonding, sputtering, and vapor deposition. can.

--第2の層--
前記第2の層は、第2の誘電体材料で形成される。
前記第2の誘電体材料としては、特に制限はなく、例えば、シリカガラス等のガラス材料、TiO 等の酸化物、AlN等の窒化物、MgF 、CaF等のフッ化物が挙げられるが、中でも、消衰係数が低いシリカガラスが好ましい。前記シリカガラスとしては、二酸化珪素(SiO)を単一成分として形成されるシリカガラスそのもののほか、ホウ素シリカガラス、フッ素添加シリカガラス、ゲルマニウム添加シリカガラスなどのシリカガラスに添加剤を添加したガラスを含む。
また、前記第2の層の厚みとしては、前記第1の層と同様に構成材料及び照射する光の波長によって最適値が決定されるとともに、この値は、フレネルの式を用いた計算から算出可能であることが知られている。一般に前記第2の層の厚みは、数十nm~数μmとなる。
なお、前記第2の層の形成方法としては、特に制限はなく、形成材料に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタリング法、スピンコート法等の公知の方法が挙げることができる。また、前記第1の層が半導体で形成されている場合、前記第1の層の熱酸化により前記第2の層を形成することもできる。
--Second layer--
The second layer is formed of a second dielectric material.
The second dielectric material is not particularly limited, and examples thereof include glass materials such as silica glass, oxides such as TiO 2 , nitrides such as AlN, and fluorides such as MgF 2 and CaF. Among them, silica glass having a low extinction coefficient is preferable. Examples of the silica glass include silica glass itself formed of silicon dioxide (SiO 2 ) as a single component, and glass obtained by adding an additive to silica glass such as boron silica glass, fluorine-added silica glass, and germanium-added silica glass. including.
As for the thickness of the second layer, the optimum value is determined by the constituent material and the wavelength of the light to be irradiated, as in the case of the first layer. known to be possible. Generally, the thickness of the second layer is several tens of nm to several μm.
The method for forming the second layer is not particularly limited and can be appropriately selected according to the forming material. Examples thereof include known methods such as sputtering and spin coating. Further, when the first layer is made of a semiconductor, the second layer can be formed by thermally oxidizing the first layer.

ここで、前記光透過性基板が表面と裏面とが平行な板である場合、裏面側から照射された光は、表面上に液体が存在すると全反射されない。よって、このような場合には、前記光透過性基板の裏面部分に回折格子を形成することにより、回折格子に特定の角度で光を照射したときに、光が回折格子で回折されてセンサチップ内に導入されるとともに、センサチップ内に導入された光が全反射条件で表面に照射されて前記導波モード励起層内に導波モードを励起するように、センサチップを構成してもよい。または、前記光透過性基板の表面と裏面とが平行にならないように形成してもよい。或いは、光源から照射される光を公知のプリズムを介して検出板の裏面に照射することとしてもよい。プリズムは、センサチップの裏面に屈折率調整オイル又は光学用接着剤等により光学的に貼り合せて用いることができる。プリズムの形成材料として、前記光透過性基板の形成材料と同じ形成材料が選択される場合には、前記光透過性基板とプリズムとが一体成型されたものを用いることもできる。 Here, when the light-transmissive substrate is a plate having parallel front and back surfaces, the light irradiated from the back surface side is not totally reflected if liquid exists on the surface. Therefore, in such a case, by forming a diffraction grating on the back surface portion of the light-transmitting substrate, when the diffraction grating is irradiated with light at a specific angle, the light is diffracted by the diffraction grating to form the sensor chip. and the sensor chip may be configured such that light introduced into the sensor chip illuminates the surface under conditions of total internal reflection to excite guided modes in said guided mode excitation layer. . Alternatively, the front surface and the rear surface of the light transmissive substrate may be formed so as not to be parallel to each other. Alternatively, the back surface of the detection plate may be irradiated with the light emitted from the light source through a known prism. The prism can be used by being optically attached to the back surface of the sensor chip with a refractive index adjustment oil, an optical adhesive, or the like. When the same forming material as that of the light-transmitting substrate is selected as the forming material of the prisms, the light-transmitting substrate and the prisms can be integrally molded.

<液体保持部>
前記センサチップの前記導波モード励起層側の面、つまり、前記センサチップの表面には、液体試料(混合液)が導入される。前記液体試料を前記センサチップの表面上に保持させる方法としては、例えば、前記液体試料を前記センサチップの表面上に滴下した後、カバーガラス等で覆うことが挙げられる。
また、前記液体試料を確実に保持させるため、前記センサチップの表面上に液体試料槽を形成してもよい。前記液体試料槽としては、特に制限はないが、簡易な構成とする観点から、前記センサチップ表面領域の全体又は一部を囲むように前記センサチップの表面上に立設され、前記表面を底とした前記液体試料槽の構成部とされる側壁部が配されることで、構成されることが好ましい。
なお、前記側壁部の形成材料としては、特に制限はなく、公知のガラス材料、樹脂材料等を挙げることができ、前記側壁部の形成方法としても、材料に応じた公知の方法を挙げることができる。
<Liquid holding part>
A liquid sample (liquid mixture) is introduced to the surface of the sensor chip on the waveguide mode excitation layer side, that is, the surface of the sensor chip. As a method for holding the liquid sample on the surface of the sensor chip, for example, the liquid sample is dropped onto the surface of the sensor chip and then covered with a cover glass or the like.
Further, a liquid sample reservoir may be formed on the surface of the sensor chip in order to securely hold the liquid sample. The liquid sample tank is not particularly limited. It is preferable that a side wall portion, which is a constituent portion of the liquid sample tank, is arranged.
The material for forming the side wall portion is not particularly limited, and known glass materials, resin materials, and the like can be mentioned. can.

<光照射部>
前記光照射部は、前記光学プリズムを介して前記センサチップに対し前記光透過性基板側から全反射条件で光が照射可能とされる部である。
前記光照射部の光源としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知のランプ、LED、レーザー等が挙げられる。
前記光学プリズムを介して前記センサチップに対し全反射条件で光を照射すると前記センサチップの第1の層及び第2の層内に導波モードが形成される。
したがって、この場合に前記光照射部に求められる役割としては、前記光学プリズムを介して前記センサチップに対し全反射条件で光を照射することのみであり、前記光学プリズムを用いる場合、光源の選択に制限がない。
<Light irradiation part>
The light irradiation section is a section that can irradiate the sensor chip with light from the light transmissive substrate side through the optical prism under a condition of total reflection.
The light source of the light irradiation section is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, and examples thereof include known lamps, LEDs, lasers, and the like.
A waveguide mode is formed in the first layer and the second layer of the sensor chip when the sensor chip is irradiated with light through the optical prism under the condition of total reflection.
Therefore, in this case, the role required of the light irradiation unit is only to irradiate the sensor chip with light under the condition of total reflection via the optical prism. there is no limit to

ランプ、LED等の放射光源を用いる場合には、入射角度を一定にすることが好ましい。こうしたことから、放射光源を用いる場合には、照射光の照射方向を特定の方位に規制するコリメートレンズ等の案内部を用いることが好ましい。 When using a radiation light source such as a lamp or LED, it is preferable to keep the incident angle constant. For this reason, when a radiation light source is used, it is preferable to use a guide part such as a collimating lens that regulates the irradiation direction of the irradiation light to a specific direction.

<光検出部>
前記光検出部は、前記センサチップの裏面側から全反射条件で照射された光の反射光及び前記センサチップに対し裏面側から全反射条件で光を照射することに基づいて発せられる前記標的物質の存在に伴う蛍光又は散乱光のいずれかの光を検出する部である。
前記光検出部としては、特に制限はなく、フォトダイオード、光電子増倍管、CCD、CMOSイメージセンサなどの光検出器を用いることができる。また、反射光スペクトルを観測して、検出光強度の波長依存性を測定する場合には、光検出部に分光器を用いることが好ましい。
<Photodetector>
The light detection unit detects reflected light of light irradiated from the rear surface side of the sensor chip under a total reflection condition and the target substance emitted based on irradiation of the sensor chip with light under the total reflection condition from the rear surface side. It is a portion that detects either fluorescence or scattered light that accompanies the presence of .
The photodetector is not particularly limited, and photodetectors such as photodiodes, photomultiplier tubes, CCDs, and CMOS image sensors can be used. Moreover, when measuring the wavelength dependence of the detected light intensity by observing the reflected light spectrum, it is preferable to use a spectroscope in the light detection section.

また、前記光検出部の構成としては、前記導波モードセンサのセンシング態様に応じて設定される。
即ち、前記導波モードセンサによるセンシング態様としては、前記センサチップの裏面側から全反射条件で照射された光の反射光を検出するタイプと、前記センサチップに対し裏面側から全反射条件で光を照射することに基づいて発せられる前記標的物質の存在に伴う蛍光又は散乱光タイプとで、2つに大別される。
前記反射光を検出するタイプでは、前記反射光の経路上に前記光検出部を配し、前記蛍光又は前記散乱光を検出するタイプでは、前記蛍光又は前記散乱光が発せられる前記センサチップの表面上に前記光検出部を配することで、これら2つのタイプの前記導波モードセンサが構成される。
Also, the configuration of the photodetector is set according to the sensing mode of the waveguide mode sensor.
That is, as the sensing mode by the waveguide mode sensor, there is a type that detects the reflected light of the light irradiated from the back side of the sensor chip under the total reflection condition, and a type that detects the light reflected from the back side of the sensor chip under the total reflection condition. There are two main types of fluorescence or scattered light associated with the presence of the target substance emitted based on irradiating .
In the type that detects the reflected light, the photodetector is arranged on the path of the reflected light, and in the type that detects the fluorescence or the scattered light, the surface of the sensor chip from which the fluorescence or the scattered light is emitted. By placing the photodetector on top, these two types of guided mode sensors are constructed.

(標的物質検出方法)
本発明の前記標的物質検出方法について、前記標的物質検出方法に好適に用いられる前記導波モードセンサについての説明を交えつつ、以下に説明する。
(Target substance detection method)
The target substance detection method of the present invention will be described below, along with a description of the waveguide mode sensor suitably used for the target substance detection method.

前記標的物質検出方法は、ビオチン固定化工程と、混合液調製工程と、混合液導入工程と、標的物質検出工程とを含む。 The target substance detection method includes a biotin immobilization step, a mixture preparation step, a mixture introduction step, and a target substance detection step.

-ビオチン固定化工程-
前記ビオチン固定化工程は、前記導波モードセンサの前記センサチップの表面にビオチンを固定化する工程である。
前記ビオチンは、比較的低分子で安定性が高く、また、前記センサチップの表面に固定化される前記ビオチンの量は、制御が容易であるので、製造が容易であり、安定供給及び長期保存が可能な前記センサチップを提供することができる。
前記センサチップの表面に前記ビオチンを固定化する方法としては、特に制限はなく、公知の固定化法の中から適宜選択することができる。
前記公知の固定化法の一例としては、次の通りである。
-Biotin immobilization step-
The biotin immobilization step is a step of immobilizing biotin on the surface of the sensor chip of the waveguide mode sensor.
The biotin has a relatively low molecular weight and high stability, and the amount of the biotin immobilized on the surface of the sensor chip is easy to control. can be provided.
A method for immobilizing the biotin on the surface of the sensor chip is not particularly limited, and can be appropriately selected from known immobilization methods.
An example of the known immobilization method is as follows.

先ず、センサチップをアセトンで超音波洗浄した後、エタノールにて超音波洗浄し、センサチップ表面の清浄な状態にする。
次いで、3-Aminopropyltriethoxysilane(APTES、信越化学工業社製、LS-3150)の0.1体積%エタノール溶液に前記センサチップを常温で24時間浸漬することで、前記センサチップ表面に3-Aminopropyltriethoxysilaneを固定して前記センサチップ表面をアミノ化する表面修飾を行う。
次いで、溶液から取り出した前記センサチップに対し、アセトンによるリンス、エタノール中での3分間の超音波洗浄、1mMのNaOH溶液中での3分間の超音波洗浄、1mMのHCl溶液中での3分間の超音波洗浄、超純水中での3分間の超音波洗浄、及び窒素ブローによる乾燥の各処理をこの順で行う。
次いで、ビオチン部位を有する化合物であるBiotin-(AC5)2 Sulfo-Osu(同仁化学社製、C2640NaO10=669.75)を、リン酸緩衝生理食塩水(PBS、和光純薬工業社10×PBS(-)を10倍希釈して使用)中に350μg/mLの含有量で混合した溶液中にセンサチップを常温で24時間浸漬させる。
次いで、溶液から取り出したセンサチップに対し、Tween20(東京化成工業社、製品コードT0543)を0.05質量%含む超純水によるリンス、超純水による3回のリンス、及び乾燥の各処理をこの順で行う。
以上の手順により、前記センサチップの表面に前記ビオチンが固定化される。
First, the sensor chip is ultrasonically cleaned with acetone and then ultrasonically cleaned with ethanol to clean the surface of the sensor chip.
Next, the sensor chip was immersed in a 0.1% by volume ethanol solution of 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., LS-3150) at room temperature for 24 hours to fix 3-Aminopropyltriethoxysilane on the surface of the sensor chip. Then, the surface of the sensor chip is aminated to modify the surface.
Then, the sensor chip removed from the solution is rinsed with acetone, ultrasonically cleaned in ethanol for 3 minutes, ultrasonically cleaned in 1 mM NaOH solution for 3 minutes, and cleaned in 1 mM HCl solution for 3 minutes. , ultrasonic cleaning in ultrapure water for 3 minutes, and drying by nitrogen blow are performed in this order.
Next, Biotin-(AC 5 ) 2 Sulfo-Osu (manufactured by Dojindo Laboratories, C 26 H 40 N 5 NaO 10 S 2 =669.75), a compound having a biotin moiety, was added to phosphate buffered saline (PBS , Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 10x PBS (-) diluted 10 times), and the sensor chip is immersed in a solution containing 350 µg/mL at room temperature for 24 hours.
Next, the sensor chip removed from the solution is rinsed with ultrapure water containing 0.05% by mass of Tween 20 (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., product code T0543), rinsed three times with ultrapure water, and dried. Do it in this order.
By the above procedure, the biotin is immobilized on the surface of the sensor chip.

前記公知の固定化法では、概して、アミノ基を有する化合物を前記センサチップ表面に固定して前記センサチップ表面をアミノ化する第1の表面修飾ステップと、ビオチン部位を有する化合物を導入して前記アミノ基と結合させ、前記センサチップ表面を前記ビオチン化する第2の表面修飾ステップとのマルチステップにより実施される。
しかし、前記各表面修飾ステップの実施には、比較的複雑な操作が必要であり、前記ビオチンの固定化に対する再現性が低く、最適化が求められる。
また、表面に前記ビオチンが固定化された前記センサチップを量産する場合、工程数が増えることで製品間のバラツキを抑えるための管理項目が増えるため、製品の安定供給、歩留りの向上においても不利となる。
The known immobilization method generally includes a first surface modification step of immobilizing a compound having an amino group on the sensor chip surface to aminate the sensor chip surface; It is carried out in a multi-step with a second surface modification step of binding with an amino group and biotinylating the sensor chip surface.
However, the implementation of each of the surface modification steps requires relatively complicated manipulations, the reproducibility of the biotin immobilization is low, and optimization is required.
In addition, when mass-producing the sensor chips with the biotin immobilized on the surface, the number of steps increases and the number of control items for suppressing variations between products increases, which is disadvantageous in terms of stable product supply and yield improvement. becomes.

そのため、1ステップで前記センサチップ表面を前記ビオチン化する1ステップ方法が好ましい。
前記1ステップ方法では、前記ビオチン固定化工程が、シラン化合物にビオチンが付加されたビオチニル化シランカップリング剤の溶液をセンサチップの表面に接触させた後、前記センサチップを乾燥させる工程として実施される。
即ち、前記センサチップの表面と結合するシラン部位とビオチン部位とを併せ持つ前記ビオチニル化シランカップリング剤を用いることで、これまでマルチステップにより実施されていた前記センサチップの表面に前記ビオチンを固定化する工程を1ステップで行う。
Therefore, a one-step method of biotinylating the sensor chip surface in one step is preferred.
In the one-step method, the biotin immobilization step is carried out as a step of drying the sensor chip after contacting the surface of the sensor chip with a solution of a biotinylated silane coupling agent in which biotin is added to a silane compound. be.
That is, by using the biotinylated silane coupling agent having both a silane moiety and a biotin moiety that bind to the surface of the sensor chip, immobilization of the biotin on the surface of the sensor chip, which has been carried out in multiple steps until now, has been achieved. The process of doing is performed in one step.

前記ビオチニル化シランカップリング剤としては、前記シラン部位と前記ビオチン部位とを併せ持つものであれば、特に制限はなく用いることができる。
例えば、下記一般式(A)に示すビオチニル化シランカップリング剤を用いることができる。
ただし、前記一般式(A)中、Xは、F,Cl,Br等のハロゲン原子を示し、Yは、エトキシ基等のアルコキシ基を示し、Rは、アルキル基、エチレングリコール鎖、アラルキル鎖、エーテル鎖、チオエーテル鎖等の二価の鎖状基を示し、nは、0~3の整数を示す。
As the biotinylated silane coupling agent, any agent having both the silane moiety and the biotin moiety can be used without particular limitation.
For example, a biotinylated silane coupling agent represented by the following general formula (A) can be used.
However, in the general formula (A), X represents a halogen atom such as F, Cl, Br, Y represents an alkoxy group such as an ethoxy group, R represents an alkyl group, an ethylene glycol chain, an aralkyl chain, It represents a divalent chain group such as an ether chain or thioether chain, and n represents an integer of 0-3.

Figure 0007104911000003
Figure 0007104911000003

中でも、本発明者らが新たに合成した、下記一般式(1)に示す化合物が好ましい。
ただし、前記一般式(1)中、Rは、炭素数が2~10のアルキレン基を示し、Rは、炭素数が2~15のアルキレン基を示す。
Among them, a compound newly synthesized by the present inventors and represented by the following general formula (1) is preferable.
However, in the general formula (1), R 1 represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and R 2 represents an alkylene group having 2 to 15 carbon atoms.

Figure 0007104911000004
Figure 0007104911000004

以下では、前記一般式(1)で示すビオチニル化シランカップリング剤の代表例として、11-ビオチニル化アミノウンデカン(トリエトキシシリルプロピル)チオエーテル(以下、11-ビオチン化シランカップリング剤)の合成方法を説明するが、出発物質の炭素鎖長を選択することで、前記一般式(1)中のR,Rに該当する任意の炭素鎖長のビオチニル化シランカップリング剤を前記合成方法に準じて合成することができる。 The synthesis method of 11-biotinylated aminoundecane (triethoxysilylpropyl) thioether (hereinafter referred to as 11-biotinylated silane coupling agent) will be described below as a representative example of the biotinylated silane coupling agent represented by the general formula (1). However, by selecting the carbon chain length of the starting material, a biotinylated silane coupling agent of any carbon chain length corresponding to R 1 and R 2 in the general formula (1) can be added to the synthesis method. can be synthesized according to

<11-ビオチニル化シランカップリング剤の合成>
(1)先ず、下記スキーム(1)に従って、11-アジ化ウンデセンを合成する。
<Synthesis of 11-biotinylated silane coupling agent>
(1) First, 11-undecene azide is synthesized according to the following scheme (1).

Figure 0007104911000005
Figure 0007104911000005

具体的には、先ず、三口フラスコ(100mL)に11-ブロモウンデセン2.33g(10mmol)とDMF80mLを入れ、室温で撹拌する。次いで、アジ化ナトリウム1.30g(20mmol)を加え、80℃で12時間撹拌する。次いで、放冷後反応液を5質量%塩酸100mLに注ぎ、クロロホルム100mLで抽出する。次いで、クロロホルム、DMFを留去し、減圧乾燥して粗11-アジ化ウンデセンを合成する。
なお、この手法により実際に合成した前記粗11-アジ化ウンデセンは、次のように得られた。
・無色液体
・粗収率100%
・C1121、M=195.31
Specifically, first, 2.33 g (10 mmol) of 11-bromoundecene and 80 mL of DMF are placed in a three-necked flask (100 mL) and stirred at room temperature. Then add 1.30 g (20 mmol) of sodium azide and stir at 80° C. for 12 hours. After cooling, the reaction solution is poured into 100 mL of 5% by mass hydrochloric acid and extracted with 100 mL of chloroform. Then, chloroform and DMF are distilled off and dried under reduced pressure to synthesize crude 11-undecene azide.
The crude 11-undecene azide actually synthesized by this method was obtained as follows.
・Colorless liquid ・Crude yield 100%
- C11H21N3 , M = 195.31

(2)次いで、下記スキーム(2)に従って、11-アミノウンデセンを合成する。 (2) Next, 11-aminoundecene is synthesized according to the following scheme (2).

Figure 0007104911000006
Figure 0007104911000006

具体的には、先ず、三口フラスコ(300mL)に前記粗11-アジ化ウンデセン1.95g(10mmol)、水4mL、THF100mLを入れ、0℃で撹拌する。次いで、トリフェニルホスフィン3.93g(15mmol)のTHF溶液25mLを滴下し、室温で12時間撹拌する。次いで、THFを留去し、シリカゲルカラム(濃度勾配;クロロホルム:メタノール=100:2→100:100)を用いて前記11-アミノウンデセンを精製する。
なお、この手法により実際に合成した前記11-アミノウンデセンは、次のように得られた。
・淡黄色液体
・収率83%
・C1123N、M=169.31
Specifically, first, 1.95 g (10 mmol) of crude 11-undecene azide, 4 mL of water, and 100 mL of THF are placed in a three-necked flask (300 mL) and stirred at 0°C. A solution of 3.93 g (15 mmol) of triphenylphosphine in 25 mL of THF is then added dropwise and stirred at room temperature for 12 hours. Then, THF is distilled off, and the 11-aminoundecene is purified using a silica gel column (concentration gradient; chloroform:methanol=100:2→100:100).
The 11-aminoundecene actually synthesized by this method was obtained as follows.
・Pale yellow liquid ・Yield 83%
- C11H23N , M = 169.31

(3)次いで、下記スキーム(3)に従って、ビオチンアミドウンデセンを合成する。 (3) Next, biotinamide undecene is synthesized according to the following scheme (3).

Figure 0007104911000007
Figure 0007104911000007

具体的には、先ず、三口フラスコ(100mL)に窒素雰囲気下ビオチン488mg(2mmol)、前記11-アミノウンデセン339mg(2mmol)、ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt)324mg(2.4mmol)、ジイソプロピルエチルアミン(DIEA)310mg(2.4mmol)、脱水DMF30mLのそれぞれを加え、氷冷する。次いで、ベンゾトリアゾールイルテトラメチルウロニウムヘキサフルオロフォスフェート(HBTU)934mg(2.2mmol)の脱水DMF溶液30mLを滴下し、窒素雰囲気下室温で12時間撹拌する。DMFを留去し、得られた残渣を5質量%塩酸100mLに注ぎ、クロロホルム100mLで抽出し、クロロホルム層を5質量%塩酸100mLで三回洗浄する。クロロホルムを留去し、シリカゲルカラム(濃度勾配;クロロホルム:メタノール=100:2→100:5)を用いて前記ビオチンアミドウンデセンを精製する。
なお、この手法により実際に合成した前記ビオチンアミドウンデセンは、次のように得られた。
・無色固体(ゲル状)
・収率70%
・C2137S、M=395.60
Specifically, first, 488 mg (2 mmol) of biotin, 339 mg (2 mmol) of 11-aminoundecene, 324 mg (2.4 mmol) of hydroxybenzotriazole (HOBt), and diisopropylethylamine (DIEA) were placed in a three-necked flask (100 mL) under a nitrogen atmosphere. ) 310 mg (2.4 mmol) and 30 mL of dehydrated DMF are added and ice-cooled. Next, 30 mL of a dehydrated DMF solution containing 934 mg (2.2 mmol) of benzotriazolyltetramethyluronium hexafluorophosphate (HBTU) is added dropwise, and the mixture is stirred at room temperature for 12 hours under a nitrogen atmosphere. DMF is distilled off, the resulting residue is poured into 100 mL of 5% by mass hydrochloric acid, extracted with 100 mL of chloroform, and the chloroform layer is washed three times with 100 mL of 5% by mass hydrochloric acid. Chloroform is distilled off, and the biotinamide undecene is purified using a silica gel column (concentration gradient; chloroform:methanol=100:2→100:5).
The biotinamide undecene actually synthesized by this method was obtained as follows.
・Colorless solid (gel-like)
・Yield 70%
- C21H37N3O2S , M = 395.60

(4)次いで、下記スキーム(4)に従って、前記11-ビオチニル化シランカップリング剤を合成する。 (4) Next, the 11-biotinylated silane coupling agent is synthesized according to the following scheme (4).

Figure 0007104911000008
Figure 0007104911000008

具体的には、ナスフラスコ(50mL)に前記ビオチンアミドウンデセン199mg(0.5mmol)、2,2’-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン(DMPA)5.1mg(0.02mmol)、メルカプトプロピルトリエトキシシラン238mg(1mmol)、脱水ジクロロメタン30mLのそれぞれを加え、素早く撹拌しながらジクロロメタンを留去して減圧乾燥(0℃、5分)し、紫外光を30分間まんべんなく照射する。次いで、シリカゲルカラム(濃度勾配;クロロホルム:エタノール=100:2→100:10)を用いて前記11-ビオチニル化シランカップリング剤を精製する。
なお、この手法により実際に合成した前記11-ビオチニル化シランカップリング剤は、次のように得られた。
・無色固体
・収率66%
・C3059Si、M=634.02
Specifically, 199 mg (0.5 mmol) of the biotinamide undecene, 5.1 mg (0.02 mmol) of 2,2'-dimethoxy-2-phenylacetophenone (DMPA), mercaptopropyltriethoxy were added to an eggplant flask (50 mL). 238 mg (1 mmol) of silane and 30 mL of dehydrated dichloromethane are added, and the dichloromethane is distilled off while stirring quickly. Then, the 11-biotinylated silane coupling agent is purified using a silica gel column (concentration gradient; chloroform:ethanol=100:2→100:10).
The 11-biotinylated silane coupling agent actually synthesized by this technique was obtained as follows.
・Colorless solid ・Yield 66%
- C30H59N3O5S2Si , M = 634.02

次に、前記11-ビオチニル化シランカップリング剤による前記センサチップ表面のビオチン化の手順について説明する。
先ず、前記センサチップをアセトンで超音波洗浄した後、エタノールにて超音波洗浄し、センサチップ表面の清浄な状態にする。
次いで、前記11-ビオチニル化シランカップリング剤を1mM含むトルエン溶液中に前記センサチップを浸漬して20℃で2週間放置する。この放置期間は、浸漬時の温度を40℃にすると24時間にまで短縮が可能である。
次いで、浸漬後、前記センサチップを溶液から取り出し、トルエンでリンスして、アセトンでリンス後、窒素ブローにて乾燥させる。
以上のプロセスで、前記センサチップの表面に前記ビオチンを固定化することができる。前記11-ビオチニル化シランカップリング剤を用いる方法では、前記トルエン溶液中に前記センサチップを所定の時間浸漬させ、その後リンスし乾燥するだけ(1ステップ)でビオチン化が行うことができ、前記公知の固定化法(マルチステップ)における不利な点を解消することができる。
即ち、前記1ステップによる方法では、前記公知の固定化法(マルチステップ)よりも工程が単純で、再現性が高く、量産時に製品のバラツキを抑えることができる。
Next, a procedure for biotinylating the surface of the sensor chip with the 11-biotinylated silane coupling agent will be described.
First, the sensor chip is ultrasonically cleaned with acetone and then ultrasonically cleaned with ethanol to clean the surface of the sensor chip.
Next, the sensor chip is immersed in a toluene solution containing 1 mM of the 11-biotinylated silane coupling agent and left at 20° C. for two weeks. This standing period can be shortened to 24 hours by setting the temperature at the time of immersion to 40°C.
After immersion, the sensor chip is taken out of the solution, rinsed with toluene, rinsed with acetone, and dried by blowing nitrogen.
Through the above process, the biotin can be immobilized on the surface of the sensor chip. In the method using the 11-biotinylated silane coupling agent, biotinylation can be performed only by immersing the sensor chip in the toluene solution for a predetermined time, then rinsing and drying (one step). can overcome the disadvantages in the immobilization method (multi-step) of
That is, in the one-step method, the process is simpler than the known immobilization method (multi-step), the reproducibility is high, and variations in products can be suppressed during mass production.

また、こうした観点から、前記導波モードセンサとしては、前記ビオチニル化シランカップリング剤により表面修飾された前記センサチップが配されたものを用いることが好ましく、中でも、前記ビオチニル化シランカップリング剤が、前記一般式(1)に示す化合物であることが特に好ましい。 From this point of view, it is preferable to use the waveguide mode sensor provided with the sensor chip surface-modified with the biotinylated silane coupling agent. , is particularly preferably a compound represented by the general formula (1).

<混合液調製工程>
前記混合液調製工程は、検出対象となる前記標的物質の存在が検証される被検体と、少なくともストレプトアビジン及びアビジンのいずれかから選択されるビオチン結合体及び前記ビオチン結合体と結合されるとともに前記標的物質と結合して捕捉可能とされる第1の標的物質捕捉物質を含む試薬とが混合された混合液を調製する工程である。
<Mixed liquid preparation process>
In the mixed solution preparation step, the subject whose presence of the target substance to be detected is verified is bound to at least a biotin conjugate selected from streptavidin and avidin and the biotin conjugate, and the It is a step of preparing a mixed solution in which a reagent containing a first target substance-capturing substance capable of binding and capturing a target substance is mixed.

前記第1の標的物質捕捉物質としては、前記標的物質を特異的に捕捉する物質であれば、特に制限はなく、前記標的物質の設定や目的に応じて適宜選択することができ、前記標的物質に対する抗体やアプタマー等が挙げられる。
前記第1の標的物質捕捉物質に前記ビオチン結合体を付加する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、市販のストレプトアビジン標識キット等を用いる方法が挙げられる。
The first target substance-capturing substance is not particularly limited as long as it is a substance that specifically captures the target substance, and can be appropriately selected according to the setting and purpose of the target substance. Examples include antibodies and aptamers against
The method for adding the biotin conjugate to the first target substance-capturing substance is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include a method using a commercially available streptavidin labeling kit. be done.

前記試薬としては、更に前記導波モードセンサでセンシング可能な標識物質と、前記標識物質と結合されるとともに前記標的物質と結合して捕捉可能とされる第2の標的物質捕捉物質とを含み得る。
前記標識物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、色素や、色付きのビーズ、金属ナノ粒子などが挙げられる。これらの中でも、可視光領域において光吸収性を有する色素及びナノ粒子、蛍光を発する色素及び微粒子、散乱光を発する微粒子が好ましく、金ナノ粒子が特に好ましい。なお、微粒子とは、最大径が1nm~1μmである粒子を指す。
前記金ナノ粒子の形状としては、特に制限はなく、球状、楕円球状、板状等のものを用いることができる。
前記金ナノ粒子の大きさとしては、形状に制限がないため体積換算とすると、6.5×10-20cm~1.1×10-16cmが好ましい。この大きさは、前記金ナノ粒子の形状が球状である場合、直径5nm~60nmに相当する。以下、球状である場合として好ましい大きさを説明する。
即ち、前記球状の金ナノ粒子の直径が5nm未満であると、信号が弱く検知が困難になり易く、また、粒径の揃ったものを入手することが困難となり易い。
また、前記球状の金ナノ粒子の直径が60nmを超えると、重力による沈降がブラウン運動に打ち勝ち自重により前記センサチップの表面まで沈むことがある。自重によって沈んだ粒子は、信号として検知されてしまうことから、誤検知の原因となる。こうした観点からは、前記球状の金ナノ粒子の直径が40nm以下であることがより好ましい。ただし、前記球状の金ナノ粒子の直径が40nmを超える場合でも、60nm以下であれば、沈降速度が遅いため、測定を数分以内に完了させる場合には用いることができる。なお、直径40nmの前記球状の金ナノ粒子を体積換算すると、3.4×10-17cmとなる。
The reagent may further include a labeling substance that can be sensed by the waveguide mode sensor, and a second target substance-capturing substance that binds to the labeling substance and binds to the target substance to enable capture. .
The labeling substance is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include dyes, colored beads, metal nanoparticles and the like. Among these, dyes and nanoparticles that absorb light in the visible light region, dyes and fine particles that emit fluorescence, and fine particles that emit scattered light are preferred, and gold nanoparticles are particularly preferred. Fine particles refer to particles having a maximum diameter of 1 nm to 1 μm.
The shape of the gold nanoparticles is not particularly limited, and may be spherical, ellipsoidal, plate-like, or the like.
The size of the gold nanoparticles is preferably 6.5×10 −20 cm 3 to 1.1×10 −16 cm 3 in terms of volume since there is no limitation on the shape. This size corresponds to a diameter of 5 nm to 60 nm when the gold nanoparticles are spherical in shape. Preferred sizes for the spherical shape will be described below.
That is, when the diameter of the spherical gold nanoparticles is less than 5 nm, the signal tends to be weak and difficult to detect, and it tends to be difficult to obtain particles with a uniform particle size.
In addition, when the diameter of the spherical gold nanoparticles exceeds 60 nm, sedimentation due to gravity may overcome Brownian motion and sink to the surface of the sensor chip due to its own weight. Particles that have sunk due to their own weight are detected as signals, causing false detection. From this point of view, it is more preferable that the spherical gold nanoparticles have a diameter of 40 nm or less. However, even when the diameter of the spherical gold nanoparticles exceeds 40 nm, if the diameter is 60 nm or less, the sedimentation velocity is slow, and thus the measurement can be completed within several minutes. The spherical gold nanoparticles with a diameter of 40 nm are converted to a volume of 3.4×10 −17 cm 3 .

前記標識物質は、前記標的物質自身が前記反射光の特性変化を付与するか、前記蛍光又は前記散乱光を発する場合には必要ないが、前記標的物質がこのような性質を持たない場合に、前記導波モードセンサでのセンシングのために用いられる。
例えば、前記標的物質がタンパク質等の透明物質である場合について図1を参照しつつ説明する。
図1は、特定の入射角度でブロードな波長特性を持つ光を入射した時の特定波長における急激な反射光強度の減少によって生じるディップの検出例を示す図である。
前記透明物質が前記センサチップの表面に吸着されると、ディップの位置は、横方向(長波長方向)に移動する。一方、このセンサチップ表面に、この波長帯で光吸収を持つ物質(前記標識物質)が吸着すると、ディップ底部の深さがより深くなる。
この場合、ディップの変化の仕方は、前記標的物質がない場合と、ある場合とで以下のような変化の仕方をする。
即ち、前記標的物質がないときは、前記ビオチン結合体(前記ストレプトアビジン等)付きの前記第1の標的捕捉物質(抗体など)が前記センサチップ表面に吸着するが、この時、前記ビオチン結合体も前記第1の標的捕捉物質も透明であると、ディップは横方向に動く。
一方、前記標的物質があるときは、前記ビオチン結合体付きの前記第1の標的捕捉物質-前記標的物質-前記標識物質の結合体が前記センサチップ表面に吸着するが、この時、前記ビオチン結合体、前記第1の標的捕捉物質及び前記標的物質が透明であることから、ディップが横方向に動くものの、前記標識物質は、光吸収を持つ物質を用いるため、ディップ底部の深さがより深くなる方向にシフトする。
以上から、ディップの横方向の動きに注目しても、前記標的物質があるかないかは判定できないが、ディップの深さをモニターすることによって、前記標的物質の存在を検知でき、また、ディップ深さの変化量から、前記標的物質の量を測定することができる。
更に、前記被検体に不純物が含まれる場合があるが、一般に不純物は透明な物質であることが多い。よって、ディップの深さを測定する手法を用いれば、不純物吸着の影響を受けにくいというメリットもある。
The labeling substance is not necessary when the target substance itself imparts a characteristic change of the reflected light or emits the fluorescence or the scattered light. Used for sensing in the waveguide mode sensor.
For example, a case where the target substance is a transparent substance such as protein will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a diagram showing an example of detection of a dip caused by a sudden decrease in reflected light intensity at a specific wavelength when light having broad wavelength characteristics is incident at a specific incident angle.
When the transparent substance is adsorbed on the surface of the sensor chip, the position of the dip moves in the lateral direction (long wavelength direction). On the other hand, when a substance (labeling substance) having light absorption in this wavelength band is adsorbed on the sensor chip surface, the depth of the dip bottom becomes deeper.
In this case, the dip changes in the following manner depending on whether the target substance is present or not.
That is, in the absence of the target substance, the first target capturing substance (such as an antibody) with the biotin conjugate (such as the streptavidin) is adsorbed to the surface of the sensor chip. If both the first target capture substance is transparent, the dip moves laterally.
On the other hand, when the target substance is present, the conjugate of the first target capturing substance with the biotin conjugate--the target substance--the labeling substance is adsorbed to the surface of the sensor chip. Since the body, the first target-capturing substance and the target substance are transparent, the dip moves laterally, but since the labeling substance uses a substance with light absorption, the depth of the bottom of the dip is greater. shift in any direction.
From the above, the presence or absence of the target substance cannot be determined by focusing on the lateral movement of the dip, but the presence of the target substance can be detected by monitoring the depth of the dip. The amount of the target substance can be measured from the amount of change in thickness.
Furthermore, the subject may contain impurities, which are generally transparent substances in many cases. Therefore, using the method of measuring the depth of the dip has the advantage of being less susceptible to the adsorption of impurities.

前記標識物質としては、前記標識物質自身が前記標的物質に吸着する性質を有するものであれば、そのまま使用することが可能である。しかし、前記標識物質そのものが前記標的物質に吸着する性質を持たない場合には、前記標識物質と結合されるとともに前記標的物質と結合して捕捉可能とされる前記第2の標的物質捕捉物質を付加して使用する。
前記第2の標的物質捕捉物質としては、前記標識物質と結合し、前記標的物質を特異的に捕捉する物質であれば、特に制限はなく、前記標識物質、前記標的物質の設定や目的に応じて適宜選択することができ、前記標的物質に対する抗体やアプタマー等が挙げられる。
As the labeling substance, if the labeling substance itself has the property of being adsorbed to the target substance, it can be used as it is. However, when the labeling substance itself does not have the property of being adsorbed to the target substance, the second target substance-capturing substance that binds to the labeling substance and binds to the target substance to enable capture is used. Add and use.
The second target substance-capturing substance is not particularly limited as long as it binds to the labeling substance and specifically captures the target substance. Antibodies, aptamers, and the like against the target substance can be selected as appropriate.

ところで、前記標識物質と、前記標識物質付きの前記第2の標的物質捕捉物質としては、前記混合液に含めず、後述の前記混合液導入工程により前記センサチップ表面に前記ビオチン-前記ビオチン結合体付きの前記第1の標的物質捕捉物質-前記標識物質の結合体が形成された状態で、改めてこれらを含む導入液を前記センサチップ表面上に導入することもできる。
しかしながら、従来技術における、前記センサチップの表面上にストレプトアビジン又はアビジンに前記抗体を結合させた前記試薬と前記被検体液とを別々に取り扱う場合と同様に、前記混合液と前記導入液とを別々に取り扱うと、スペースが限られた前記センサチップの表面上で、前記標的物質と前記第2の標的物質捕捉物質とを結合させるための前記混合液と前記導入液との混合を行う必要があり、検出処理を行う前の作業が煩雑となる。
よって、前記標識物質及び前記標識物質付きの前記第2の標的物質捕捉物質としては、前記試薬に含ませ、一つの前記混合液中で取り扱うことが好ましい。
By the way, the labeling substance and the second target substance-capturing substance with the labeling substance are not included in the mixed solution, and the biotin-biotin conjugate is added to the surface of the sensor chip by the mixed solution introducing step described later. In a state in which the first target substance-capturing substance-marking substance conjugate is formed, it is also possible to introduce an introduction liquid containing these onto the sensor chip surface.
However, in the prior art, the mixed solution and the introduction solution are handled separately, as in the case of separately handling the reagent in which the antibody is bound to streptavidin or avidin on the surface of the sensor chip, and the sample solution. If handled separately, it is necessary to mix the mixed solution and the introduced solution for binding the target substance and the second target substance-capturing substance on the surface of the sensor chip where the space is limited. Therefore, the work before detection processing is complicated.
Therefore, it is preferable that the labeling substance and the second target substance-capturing substance with the labeling substance are contained in the reagent and handled in one mixed solution.

<混合液導入工程>
前記混合液導入工程は、前記ビオチンが固定化された前記センサチップの表面上に前記混合液を導入する工程である。
前記センサチップの表面上に前記混合液が導入されると、前記混合液の含有成分に応じて、前記ビオチン結合体付きの前記第1の標的捕捉物質-前記標的物質、前記ビオチン結合体付きの前記第1の標的捕捉物質-前記標的物質-前記標識物質の結合体及び前記ビオチン結合体付きの前記第1の標的捕捉物質-前記標的物質-前記標識物質付きの前記第2の標的物質捕捉物質のいずれかが、前記ビオチン結合体を介して前記センサチップ表面上に固定されることとなる。
したがって、前記導波モードセンサによるセンシング前の前処理を著しく簡素化させることができる。
<Mixed solution introduction step>
The mixed solution introducing step is a step of introducing the mixed solution onto the surface of the sensor chip on which the biotin is immobilized.
When the mixed solution is introduced onto the surface of the sensor chip, depending on the components contained in the mixed solution, the first target capturing substance with the biotin conjugate - the target substance, the biotin conjugate with The first target capturing substance-the target substance-the labeling substance conjugate and the first target capturing substance with the biotin conjugate-the target substance-the second target substance-capturing substance with the labeling substance is immobilized on the sensor chip surface via the biotin conjugate.
Therefore, the pretreatment before sensing by the waveguide mode sensor can be significantly simplified.

前記混合液の導入方法としては、特に制限はなく、前記センサチップの表面上に導入された前記混合液をカバーガラスで覆い、保持することや、前記センサチップに前記液体試料槽が形成される場合には、前記液体試料槽内に前記混合液を導入することが挙げられる。
また、前記混合液を前記センサチップの表面上に導入後、前記ビオチンと前記ビオチン結合体との結合等のために必要な時間分、前記混合液を静置してもよいし、必要に応じて前記センサチップの表面上に導入された状態の前記混合液を攪拌等してもよい。
The method for introducing the mixed solution is not particularly limited, and may be covering and holding the mixed solution introduced onto the surface of the sensor chip with a cover glass, or forming the liquid sample tank on the sensor chip. In some cases, the liquid mixture may be introduced into the liquid sample tank.
After introducing the mixed solution onto the surface of the sensor chip, the mixed solution may be allowed to stand still for a period of time necessary for the binding of the biotin and the biotin conjugate. The liquid mixture introduced onto the surface of the sensor chip may be stirred by using a

<標的物質検出工程>
前記標的物質検出工程は、前記標的物質を含まない状態の前記混合液、前記被検体と混合されない状態の前記試薬及び前記標的物質の含有量がコントロールされた状態の前記混合液のいずれかである基準液を前記ビオチンが固定化された前記センサチップの表面に導入したときの前記導波モードセンサのセンシング状態を基準状態とし、前記混合液導入工程により前記混合液を導入したときの前記導波モードセンサの前記センシング状態を測定状態として、前記基準状態と前記測定状態とを比較することで前記標的物質を検出する工程である。
<Target substance detection step>
The target substance detection step is any one of the mixed solution containing no target substance, the reagent not mixed with the specimen, and the mixed solution in which the content of the target substance is controlled. The sensing state of the waveguide mode sensor when the reference liquid is introduced onto the surface of the sensor chip on which the biotin is immobilized is defined as the reference state, and the waveguide when the mixed liquid is introduced in the mixed liquid introduction step. A step of detecting the target substance by comparing the sensing state of the mode sensor as the measurement state with the reference state and the measurement state.

前記基準液として、前記標的物質を含まない状態の前記混合液及び前記被検体と混合されない状態の前記試薬を選択すると、前記標的物質の有無、前記標的物質の存在量を検出でき、更に前記基準液として、前記標的物質の含有量がコントロールされた状態の前記混合液を選択すると、前記標的物質の存在量の定量化に役立つ。
なお、前記基準液としては、前記導波モードセンサを用いたセンシングにより、前記標的物質の有無、存在量の定量化のために用いるものであり、センシングに影響を与えない添加剤が加えられていてもよい。
By selecting the mixed solution that does not contain the target substance and the reagent that is not mixed with the specimen as the reference solution, the presence or absence of the target substance and the amount of the target substance can be detected. Selecting the mixed solution in which the content of the target substance is controlled as the solution is useful for quantifying the amount of the target substance present.
The reference solution is used for quantifying the presence or absence of the target substance and the amount of the target substance by sensing using the waveguide mode sensor, and additives that do not affect sensing are added. may

前記標的物質検出工程としては、前記導波モードセンサによるセンシング態様に応じて実施することができる。
即ち、前記導波モードセンサによるセンシングの実施方法に関する前記第1の方法に応じて、前記導波モードセンサによるセンシングが、センサチップの裏面側から全反射条件で照射された光の反射光を検知して実施されることが挙げられる。
この場合、図1を用いた説明の通り、不純物吸着の影響を抑える観点などから、前記標的物質検出工程としては、前記基準状態と前記測定状態とでそれぞれ検知された反射光の反射光スペクトルにおけるディップ底部の深さを比較して実施されることが好ましい。
また、前記導波モードセンサによるセンシングの実施方法に関する前記第2の方法に応じて、前記導波モードセンサによるセンシングが、前記センサチップに対し裏面側から全反射条件で光を照射することに基づいて発せられる前記標的物質の存在に伴う前記蛍光又は前記散乱光を検知して実施されることが挙げられる。
The target substance detection step can be performed according to the sensing mode of the waveguide mode sensor.
That is, according to the first method regarding the implementation method of sensing by the waveguide mode sensor, the sensing by the waveguide mode sensor detects the reflected light of the light irradiated from the rear surface side of the sensor chip under total reflection conditions. is implemented as
In this case, as described with reference to FIG. 1, from the viewpoint of suppressing the influence of impurity adsorption, the target substance detection step includes It is preferable to compare the depth of the dip bottom.
Further, according to the second method relating to the method of performing sensing by the waveguide mode sensor, the sensing by the waveguide mode sensor is based on irradiating the sensor chip with light from the rear surface side under total reflection conditions. detection is performed by detecting the fluorescence or the scattered light associated with the presence of the target substance emitted by

(第1実施形態)
次に、本発明の第1の実施形態を図2~図5を参照しつつ、説明する。なお、図2は、第1実施形態を説明するための説明図であり、図3は、ビオチン固定化工程の概要を示す説明図であり、図4は、混合液調製工程の概要を示す説明図であり、図5は、混合液導入工程の概要を示す説明図である。
(First embodiment)
Next, a first embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5. FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the first embodiment, FIG. 3 is an explanatory diagram showing an overview of the biotin immobilization step, and FIG. 4 is an explanation showing an overview of the mixture preparation step. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an outline of the mixed liquid introducing step.

図2に示すように、導波モードセンサ100は、センサチップ101と光照射部104と光検出部105と光学プリズム106とを有する。
また、導波モードセンサ100では、センサチップ101の表面上に導入された混合液102をカバーガラス103で覆うことで、混合液102がセンサチップ101の表面上に保持される。
この導波モードセンサ100は、センサチップ101の裏面側(光学プリズム106と接する側)から全反射条件で照射された光の反射光を検出するタイプの導波モードセンサとなる。
As shown in FIG. 2, the waveguide mode sensor 100 has a sensor chip 101, a light irradiation section 104, a light detection section 105, and an optical prism .
Further, in the waveguide mode sensor 100 , the liquid mixture 102 is held on the surface of the sensor chip 101 by covering the liquid mixture 102 introduced onto the surface of the sensor chip 101 with the cover glass 103 .
The waveguide mode sensor 100 is a type of waveguide mode sensor that detects the reflected light of the light irradiated from the back side of the sensor chip 101 (the side in contact with the optical prism 106) under total reflection conditions.

第1実施形態に係る標的物質検出方法では、図3に示すように、先ず、混合液102がセンサチップ101の表面上に導入される前に、センサチップ101の表面にビオチン3を固定化する(ビオチン固定化工程)。図3では、前記マルチステップにより、センサチップ101の表面にアミノ化表面修飾層2を一旦形成した上で、アミノ化表面修飾層2上にビオチン3を形成しているが、前記ビオチニル化シランカップリング剤を用いた前記1ステップにより、センサチップ101の表面に直接、ビオチン3を固定化することもできる。
次いで、図4に示すように、検出対象となる標的物質13(例えば、抗原)の存在が検証される前記被検体と、前記ストレプトアビジン及び前記アビジンのいずれかから選択されるビオチン結合体11と、ビオチン結合体11と結合されるとともに標的物質13と結合して捕捉可能とされる第1の標的物質捕捉物質12(例えば、抗体)と、更に導波モードセンサ100でセンシング可能な標識物質15(例えば、金ナノ粒子)と、標識物質15と結合されるとともに標的物質13と結合して捕捉可能とされる第2の標的物質捕捉物質14(例えば、抗体)とを含む試薬とが混合された混合液102を調製する(混合液調製工程)
次いで、図5に示すように、混合液102をセンサチップ101の表面上に導入する。
混合液102が導入されると、センサチップ101の表面上に固定化されたビオチン3と、ビオチン結合体11、第1の標的物質捕捉物質12、標的物質13、第2の標的物質捕捉物質14及び標識物質とがこの順で結合された結合体とが、ビオチン結合体11を介して結合され、標的物質13の存在を検出するための前処理が完了する。
即ち、第1実施形態に係る標的物質検出方法では、センサチップ101の表面上に混合液102を導入するだけで、標的物質13の存在を検出するための前処理を完了させることができ、導波モードセンサ100を用いた標的物質13の検出操作を著しく簡素化させることができる。
In the target substance detection method according to the first embodiment, as shown in FIG. 3, first, before the mixture 102 is introduced onto the surface of the sensor chip 101, biotin 3 is immobilized on the surface of the sensor chip 101. (Biotin immobilization step). In FIG. 3, the aminated surface modification layer 2 is once formed on the surface of the sensor chip 101 by the multi-step, and then the biotin 3 is formed on the aminated surface modification layer 2. Biotin 3 can also be directly immobilized on the surface of the sensor chip 101 by the one step using the ring agent.
Next, as shown in FIG. 4, the test subject for which the presence of a target substance 13 (for example, an antigen) to be detected is verified, and the biotin conjugate 11 selected from either the streptavidin or the avidin. , a first target substance capturing substance 12 (for example, an antibody) that is bound to the biotin conjugate 11 and is capable of being captured by binding to the target substance 13, and a labeling substance 15 that can be sensed by the waveguide mode sensor 100. (e.g., gold nanoparticles) and a second target substance-capturing substance 14 (e.g., antibody) that binds to the labeling substance 15 and binds to the target substance 13 so that it can be captured is mixed. prepare the mixed liquid 102 (mixed liquid preparation step)
Next, as shown in FIG. 5, mixed liquid 102 is introduced onto the surface of sensor chip 101 .
When mixed solution 102 is introduced, biotin 3 immobilized on the surface of sensor chip 101, biotin-conjugate 11, first target substance-capturing substance 12, target substance 13, and second target substance-capturing substance 14 are combined. and a labeling substance in this order are bound via the biotin conjugate 11, and the pretreatment for detecting the presence of the target substance 13 is completed.
That is, in the target substance detection method according to the first embodiment, the pretreatment for detecting the presence of the target substance 13 can be completed simply by introducing the mixed liquid 102 onto the surface of the sensor chip 101. Detection operation of the target substance 13 using the wave mode sensor 100 can be significantly simplified.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を図6を参照しつつ、説明する。なお、図6は、第2実施形態を説明するための説明図である。
図6に示すように、導波モードセンサ200は、センサチップ201と光照射部204と光検出部205と光学プリズム206とを有する。
また、導波モードセンサ200では、センサチップ201の表面上に導入された混合液202をカバーガラス203で覆うことで、混合液202がンサチップ201の表面上に保持される。
この導波モードセンサ200は、センサチップ201に対し裏面側(光学プリズム206と接する側)から全反射条件で光を照射することに基づいて発せられる前記標的物質の存在に伴う前記蛍光又は前記散乱光を検出するタイプの導波モードセンサとなる。
即ち、導波モードセンサ200は、前記反射光の検出のため前記反射光の経路上に光検出部105が配される導波モードセンサ100と異なり、前記蛍光又は前記散乱光(図中「L」で表示される光)の検出のためセンサチップ201上に光検出部205が配される。
この他の事項は、導波モードセンサ100と同様であるため、説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the invention will be described with reference to FIG. Note that FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the second embodiment.
As shown in FIG. 6, waveguide mode sensor 200 has sensor chip 201 , light irradiation section 204 , light detection section 205 and optical prism 206 .
In the waveguide mode sensor 200 , the liquid mixture 202 is held on the surface of the sensor chip 201 by covering the liquid mixture 202 introduced onto the surface of the sensor chip 201 with the cover glass 203 .
This waveguide mode sensor 200 detects the fluorescence or the scattering associated with the presence of the target substance emitted based on irradiation of the sensor chip 201 with light from the rear surface side (the side in contact with the optical prism 206) under total internal reflection conditions. It becomes a type of waveguide mode sensor that detects light.
That is, unlike the waveguide mode sensor 100 in which the light detection section 105 is arranged on the path of the reflected light for detecting the reflected light, the waveguide mode sensor 200 detects the fluorescence or the scattered light ("L A photodetector 205 is arranged on the sensor chip 201 for detecting the light indicated by .
Since other items are the same as those of the waveguide mode sensor 100, description thereof is omitted.

参考例1)
参考例1として、本発明の標的物質検出方法を次のように実施した。
導波モードセンサとしては、シーアンドアイ社製の導波モードセンサ(Eva-M01)を使用した。また、センサチップとしては、シーアンドアイ社製の導波モードセンサチップ(M01-35-40-325-01)を使用した。
先ず、センサチップをアセトンで超音波洗浄した後、エタノールにて超音波洗浄し、センサチップ表面の清浄な状態にした。
次いで、3-Aminopropyltriethoxysilane(APTES、信越化学工業社製、LS-3150)の0.1体積%エタノール溶液にセンサチップを常温で24時間浸漬することで、センサチップ表面に3-Aminopropyltriethoxysilaneを固定してセンサチップ表面をアミノ化する表面修飾を行った。
次いで、溶液から取り出したセンサチップに対し、アセトンによるリンス、エタノール中での3分間の超音波洗浄、1mMのNaOH溶液中での3分間の超音波洗浄、1mMのHCl溶液中での3分間の超音波洗浄、超純水中での3分間の超音波洗浄、及び窒素ブローによる乾燥の各処理をこの順で行った。
次いで、ビオチン部位を有する化合物であるBiotin-(AC5)2 Sulfo-Osu(同仁化学社製、C2640NaO10=669.75)の350μg/mLPBS溶液中にセンサチップを常温で24時間浸漬させた。
次いで、溶液から取り出したセンサチップに対し、Tween20を0.05質量%含む超純水によるリンス、超純水による3回のリンス、及び乾燥の各処理をこの順で行った。
以上の手順により、センサチップ表面にビオチンを固定化した。
( Reference example 1)
As Reference Example 1, the target substance detection method of the present invention was carried out as follows.
As a waveguide mode sensor, a waveguide mode sensor (Eva-M01) manufactured by C&I was used. As a sensor chip, a waveguide mode sensor chip (M01-35-40-325-01) manufactured by C&I was used.
First, the sensor chip was ultrasonically cleaned with acetone and then ultrasonically cleaned with ethanol to clean the surface of the sensor chip.
Next, the sensor chip was immersed in a 0.1% by volume ethanol solution of 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., LS-3150) at room temperature for 24 hours to fix 3-Aminopropyltriethoxysilane on the surface of the sensor chip. Surface modification was carried out to aminate the surface of the sensor chip.
Then, the sensor chip was removed from the solution, rinsed with acetone, ultrasonically cleaned in ethanol for 3 minutes, ultrasonically cleaned in 1 mM NaOH solution for 3 minutes, and cleaned in 1 mM HCl solution for 3 minutes. Ultrasonic cleaning, ultrasonic cleaning in ultrapure water for 3 minutes, and drying by nitrogen blowing were performed in this order.
Next, the sensor chip was placed in a 350 μg/mL PBS solution of Biotin-(AC 5 ) 2 Sulfo-Osu (manufactured by Dojindo Laboratories, C 26 H 40 N 5 NaO 10 S 2 =669.75), a compound having a biotin site. It was immersed at room temperature for 24 hours.
Next, the sensor chip removed from the solution was rinsed with ultrapure water containing 0.05% by mass of Tween 20, rinsed three times with ultrapure water, and dried in this order.
By the above procedure, biotin was immobilized on the surface of the sensor chip.

検出対象とする標的物質としては、CRP抗原(C反応性蛋白、Fitzgerald社製)を用いた。 A CRP antigen (C-reactive protein, manufactured by Fitzgerald) was used as a target substance to be detected.

第1の標的物質捕捉物質としてAnti-h CRP clone 6405 SPTN-5(code:100358、Medix社製、以下、「6405抗体」と呼ぶ)を用いた。また、ストレプトアビジン付き第1の標的物質捕捉物質(以下、「一次抗体」と呼ぶ)は、次のように準備した。
6405抗体にストレプトアビジンを付けるためのキットとして、ストレプトアビジン標識キット(FastLink Streptavidin Labeling Kit、Abnova社製)を用いた。6405抗体にストレプトアビジンを付ける手順としては、同キットに添付のプロトコールに従って行った。具体的には、以下の通りである。
先ず、PBSで1mg/mLに希釈した6405抗体の溶液100μLに10μLのModifier Reagentを加えて混合する。この混合液全量をFast Link Mix(NHS活性化-ストレプトアビジン凍結乾燥粉末)入りのガラスバイアルに添加して十分混合し4℃で一晩反応させる。
次いで、反応液あたり1/10容積のQuencher Reagentを添加して十分混合した後、室温下で30分間静置し、反応を停止させる。
Anti-h CRP clone 6405 SPTN-5 (code: 100358, manufactured by Medix, hereinafter referred to as "6405 antibody") was used as the first target substance-capturing substance. A first target substance-capturing substance with streptavidin (hereinafter referred to as "primary antibody") was prepared as follows.
A streptavidin labeling kit (FastLink Streptavidin Labeling Kit, Abnova) was used as a kit for attaching streptavidin to the 6405 antibody. The procedure attached to the 6405 antibody with streptavidin was carried out according to the protocol attached to the same kit. Specifically, it is as follows.
First, 10 μL of Modifier Reagent is added to 100 μL of a solution of 6405 antibody diluted to 1 mg/mL with PBS and mixed. The entire amount of this mixture is added to a glass vial containing Fast Link Mix (NHS-activated streptavidin lyophilized powder), mixed well, and allowed to react overnight at 4°C.
Next, 1/10 volume of Quencher Reagent per reaction solution is added and thoroughly mixed, and the mixture is allowed to stand at room temperature for 30 minutes to terminate the reaction.

標識物質としては、金ナノコロイドを選択した。
また、標識物質には、第2の標的物質捕捉物質としてAnti-h CRP clone 6404 SP-6(code:100061、Medix社製、以下、「6404抗体」と呼ぶ)を結合させた。ここで作製した金ナノコロイド付き6404抗体を二次抗体と呼ぶ。
二次抗体の作製には、金ナノコロイド標識キット(20nm NHS-Activated Gold Nanoparticle Conjugation Kit、CTD社製)を用いた。二次抗体の作製手順としては、同キットに添付のプロトコールに従って行った。具体的には、以下の通りである。
先ず、6404抗体溶液を透析し、Buffer A(20mM NaHCO,0.1M NaCl)に置換する。
次いで、透析後の抗体溶液48μLとReaction Buffer 60μLとをよく混合して得られた108μmのうち、90μLを凍結乾燥NHS活性化金ナノコロイドのバイアルに加えて十分混合する。4℃で一晩反応させる。
次いで、Quencher solution 10μLを添加して十分混合した後、7,500rpm、20℃、60分間の条件下で遠心分離を行い、上清を除去する。
次いで、残滓にBuffer B(20mM Tris,150mM NaCl,1質量%BSA,0.05質量%PEG20000,pH8.2)を加えた後、7,500rpm、20℃、60分間の条件下で遠心分離を行い、上清を除去する。
次いで、残滓に対し、同様の上清除去操作をさらに2回繰り返し、標識物質と未反応の6404抗体を除去する。
次いで、Buffer Bに再溶解する。
以上の手順により、二次抗体を作製した。
Gold nanocolloid was selected as the labeling substance.
Anti-h CRP clone 6404 SP-6 (code: 100061, manufactured by Medix, hereinafter referred to as "6404 antibody") was bound to the labeled substance as a second target substance-capturing substance. The gold nanocolloid-attached 6404 antibody prepared here is called a secondary antibody.
A gold nanocolloid labeling kit (20 nm NHS-Activated Gold Nanoparticle Conjugation Kit, manufactured by CTD) was used to prepare the secondary antibody. The secondary antibody was prepared according to the protocol attached to the kit. Specifically, it is as follows.
First, the 6404 antibody solution is dialyzed and replaced with Buffer A (20 mM NaHCO 3 , 0.1 M NaCl).
Next, 90 μL of 108 μL obtained by thoroughly mixing 48 μL of the antibody solution after dialysis and 60 μL of Reaction Buffer is added to a vial of lyophilized NHS-activated gold nanocolloids and thoroughly mixed. React overnight at 4°C.
Then, after adding 10 μL of Quencher solution and sufficiently mixing, centrifugation is performed under conditions of 7,500 rpm, 20° C. and 60 minutes, and the supernatant is removed.
Next, after adding Buffer B (20 mM Tris, 150 mM NaCl, 1% by mass BSA, 0.05% by mass PEG20000, pH 8.2) to the residue, centrifugation was performed at 7,500 rpm, 20°C for 60 minutes. and remove the supernatant.
Subsequently, the residue is subjected to the same supernatant removal operation twice more to remove the labeling substance and unreacted 6404 antibody.
Then redissolve in Buffer B.
A secondary antibody was prepared by the above procedure.

作製した一次抗体及び二次抗体を0.01質量%のTween PBSにて希釈し、それぞれ混合時の終濃度が2nM及び200pMになるように調整した。
また、CRP抗原を0.01質量%のTween PBSにて希釈し、混合時の終濃度が10pM,50pM,100pM,200pMの4種の濃度に調整した。
また、ネガティブコントロールには、CRP抗原を含まない0.01質量%のTween PBSを用いた。
また、ポジティブコントロールには、金ナノコロイドに直接ストレプトアビジンを吸着させた結合体(SA-Au)を200pM含む溶液を用いた。
導波モードセンサ(Eva-M01)によるセンシングとしては、これら希釈された、一次抗体、二次抗体及びCRP抗原を含む溶液をチューブにてミックスして得られた混合液を30分間放置した後、導波モードセンサのセンサチップ上に40μL滴下した状態で行った。
また、導波モードセンサ(Eva-M01)によるセンシングとしては、同センサに内蔵されている、導波モード励起によって生じる反射スペクトルにおけるディップ位置での反射率の変化をトレースする機能を用いて行った。
CRP抗原と一次抗体と二次抗体との結合体が、ストレプトアビジンによってセンサチップ表面に固定化されたビオチンに結合すると、金ナノコロイドの効果によって、導波モード励起によって生じる反射スペクトルにおけるディップ位置での反射率が減少する。つまり、CRP抗原と一次抗体と二次抗体との結合体が、ストレプトアビジンによってセンサチップ表面に固定化されたビオチンに結合していない状態に比べ、反射光スペクトルにおけるディップ底部の位置がより深い位置となる。
The prepared primary antibody and secondary antibody were diluted with 0.01% by mass Tween PBS, and adjusted to a final concentration of 2 nM and 200 pM when mixed, respectively.
In addition, the CRP antigen was diluted with 0.01% by mass Tween PBS, and adjusted to four final concentrations of 10 pM, 50 pM, 100 pM and 200 pM when mixed.
As a negative control, 0.01 mass % Tween PBS containing no CRP antigen was used.
As a positive control, a solution containing 200 pM of a conjugate (SA-Au) obtained by directly adsorbing streptavidin to gold nanocolloid was used.
Sensing by the waveguide mode sensor (Eva-M01) is performed by mixing the diluted solutions containing the primary antibody, secondary antibody and CRP antigen in a tube and allowing the mixture to stand for 30 minutes. 40 μL was dropped on the sensor chip of the waveguide mode sensor.
In addition, for sensing with a waveguide mode sensor (Eva-M01), we used the built-in function of the same sensor to trace the change in reflectance at the dip position in the reflection spectrum caused by waveguide mode excitation. .
When the conjugate of CRP antigen, primary antibody and secondary antibody binds to biotin immobilized on the sensor chip surface by streptavidin, the gold nanocolloid effect causes a dip position in the reflection spectrum caused by waveguide mode excitation. reflectance decreases. That is, the position of the bottom of the dip in the reflected light spectrum is deeper than when the conjugate of the CRP antigen, the primary antibody, and the secondary antibody is not bound to the biotin immobilized on the surface of the sensor chip by streptavidin. becomes.

図7は、ネガティブコントロール、ポジティブコントロール及びCRP抗原100pM,200pMの試料に対する反射光スペクトルのディップ位置における測定結果を示す図である。
図7に示すように、濃度依存性のあるCRP抗原の検出ができていることが分かる。
FIG. 7 is a diagram showing the measurement results at the dip position of the reflected light spectrum for negative control, positive control, and CRP antigen 100 pM and 200 pM samples.
As shown in FIG. 7, it can be seen that the concentration-dependent CRP antigen can be detected.

図8は、ネガティブコントロール及びCRP抗原10pM,50pMの試料に対する反射光スペクトルのディップ位置における測定結果を示す図である。
図8に示すように、CRP抗原が10pMと非常に低濃度な場合でも、ネガティブコントロールとは明確な差が得られており、検出に成功していることが分かる。また、CRP抗原10pMの場合とCRP抗原50pMの場合とを比較すると、濃度に応じて信号強度が大きくなっていることも分かる。
FIG. 8 shows the measurement results at the dip positions of the reflected light spectrum for the negative control and the CRP antigen 10 pM and 50 pM samples.
As shown in FIG. 8, even when the concentration of the CRP antigen was as low as 10 pM, a clear difference from the negative control was obtained, indicating successful detection. In addition, when comparing the case of CRP antigen 10 pM and the case of CRP antigen 50 pM, it can be seen that the signal intensity increases according to the concentration.

以上に示す参考例1の手法により、被検体と一次抗体、二次抗体を含んだ試薬とを混合して、センサチップの表面上に導入するだけで、標的物質の検出及び定量的な評価が可能であることが確認される。 According to the method of Reference Example 1 shown above, the detection and quantitative evaluation of the target substance can be performed only by mixing the analyte with the reagent containing the primary antibody and the secondary antibody and introducing it onto the surface of the sensor chip. confirmed to be possible.

(実施例
実施例では、センサチップ表面にビオチンを固定化する方法を参考例1の方法に代えて、以下の通りとした。
先ず、センサチップをアセトンで超音波洗浄した後、エタノールにて超音波洗浄し、センサチップ表面の清浄な状態にした。
次いで、前述の11-ビオチニル化シランカップリング剤を1mM含むトルエン溶液中にセンサチップを浸漬して20℃で2週間放置した。
次いで、センサチップを溶液から取り出し、トルエンによるリンス、アセトンによるリンス、及び窒素ブローによる乾燥の各処理をこの順で行った。
以上の手順によってセンサチップ表面にビオチンを固定化した。この実施例における手順では、センサチップ表面をアミノ化する表面修飾等の処理が不要であり、この処理を実施する参考例1の手順に比べて操作が簡便化される。
(Example 1 )
In Example 1 , instead of the method of Reference Example 1, the method of immobilizing biotin on the surface of the sensor chip was as follows.
First, the sensor chip was ultrasonically cleaned with acetone and then ultrasonically cleaned with ethanol to clean the surface of the sensor chip.
Next, the sensor chip was immersed in a toluene solution containing 1 mM of the aforementioned 11-biotinylated silane coupling agent and left at 20° C. for two weeks.
Next, the sensor chip was taken out of the solution and subjected to rinsing with toluene, rinsing with acetone, and drying by blowing nitrogen in this order.
Biotin was immobilized on the surface of the sensor chip by the above procedure. The procedure in Example 1 does not require surface modification such as amination of the surface of the sensor chip, and the operation is simpler than the procedure in Reference Example 1 in which this treatment is performed.

CRP抗原、一次抗体、二次抗体としては、参考例1で準備したものを使用した。
また、センサ及びセンサチップも参考例1で使用したものと同じ型番のものを使用し、同様のセンシングを行った。
また、一次抗体及び二次抗体を0.01質量% Tween PBSにて希釈し、それぞれ混合時の終濃度が2nM及び600pMになるように調整した。
また、CRP抗原を0.01質量%のTween PBSにて希釈し、混合時の終濃度が300pMになるように調整した。
また、ネガティブコントロールには、CRP抗原を含まない0.01質量% Tween PBSを用いた。
また、ポジティブコントロールには、金ナノコロイドに直接ストレプトアビジンを吸着させた結合体(SA-Au)を600pM含む溶液を用いた。
As the CRP antigen, primary antibody and secondary antibody, those prepared in Reference Example 1 were used.
Also, the same sensor and sensor chip as those used in Reference Example 1 were used, and similar sensing was performed.
Also, the primary antibody and secondary antibody were diluted with 0.01% by mass Tween PBS and adjusted to final concentrations of 2 nM and 600 pM when mixed, respectively.
Also, the CRP antigen was diluted with 0.01% by mass Tween PBS and adjusted to a final concentration of 300 pM when mixed.
As a negative control, 0.01% by mass Tween PBS containing no CRP antigen was used.
As a positive control, a solution containing 600 pM of a conjugate (SA-Au) obtained by directly adsorbing streptavidin to gold nanocolloid was used.

図9は、ネガティブコントロール、ポジティブコントロール及びCRP抗原300pMの試料に対する反射光スペクトルのディップ位置における測定結果を示す図である。
図9に示すように、300pMのCRP抗原の検出ができていることが分かる。
FIG. 9 is a diagram showing the measurement results at the dip position of the reflected light spectra for the negative control, positive control, and 300 pM CRP antigen sample.
As shown in FIG. 9, it can be seen that 300 pM CRP antigen was detected.

101,201 センサチップ
2 アミノ化表面修飾層
3 ビオチン
102,202 混合液
11 ビオチン結合体
12 第1の標的物質捕捉物質
13 標的物質
14 第2の標的物質捕捉物質
15 標識物質
100,200 導波モードセンサ
103,203 カバーガラス
104,204 光照射部
105,205 光検出部
106、206 光学プリズム

Reference Signs List 101, 201 sensor chip 2 aminated surface modification layer 3 biotin 102, 202 mixed solution 11 biotin conjugate 12 first target substance capturing substance 13 target substance 14 second target substance capturing substance 15 labeling substance 100, 200 waveguide mode Sensor 103, 203 Cover glass 104, 204 Light irradiation unit 105, 205 Light detection unit 106, 206 Optical prism

Claims (8)

導波モードセンサのセンサチップの表面にビオチンを固定化するビオチン固定化工程と、
検出対象となる標的物質の存在が検証される被検体と、少なくともストレプトアビジン及びアビジンのいずれかから選択されるビオチン結合体及び前記ビオチン結合体と結合されるとともに前記標的物質と結合して捕捉可能とされる第1の標的物質捕捉物質を含む試薬とが混合された混合液を調製する混合液調製工程と、
前記ビオチンが固定化された前記センサチップの表面上に前記混合液を導入する混合液導入工程と、
前記標的物質を含まない状態の前記混合液、前記被検体と混合されない状態の前記試薬及び前記標的物質の含有量がコントロールされた状態の前記混合液のいずれかである基準液を前記ビオチンが固定化された前記センサチップの表面に導入したときの前記導波モードセンサのセンシング状態を基準状態とし、前記混合液導入工程により前記混合液を導入したときの前記導波モードセンサの前記センシング状態を測定状態として、前記基準状態と前記測定状態とを比較することで前記標的物質を検出する標的物質検出工程と、
を含み、
前記ビオチン固定化工程が、シラン化合物にビオチンが付加されたビオチニル化シランカップリング剤の溶液を前記センサチップの表面に接触させた後、前記センサチップを乾燥させる工程であり、
前記ビオチニル化シランカップリング剤が、下記一般式(1)に示す化合物であることを特徴とする標的物質検出方法。
ただし、前記一般式(1)中、R は、炭素数が2~10のアルキレン基を示し、R は、炭素数が2~15のアルキレン基を示す。
Figure 0007104911000009
a biotin immobilization step of immobilizing biotin on the surface of the sensor chip of the waveguide mode sensor;
A subject whose presence of a target substance to be detected is verified, a biotin conjugate selected from at least one of streptavidin and avidin, and a biotin conjugate bound to the biotin conjugate and capable of binding and capturing the target substance. a mixed solution preparation step of preparing a mixed solution in which the reagent containing the first target substance-capturing substance is mixed;
a mixed solution introducing step of introducing the mixed solution onto the surface of the sensor chip on which the biotin is immobilized;
The biotin immobilizes the reference solution, which is any one of the mixed solution without the target substance, the reagent not mixed with the specimen, and the mixed solution in which the content of the target substance is controlled. The sensing state of the waveguide mode sensor when the mixed liquid is introduced onto the surface of the sensor chip thus formed is defined as a reference state, and the sensing state of the waveguide mode sensor when the mixed liquid is introduced in the mixed liquid introduction step is defined as a reference state. a target substance detection step of detecting the target substance by comparing the reference state and the measurement state as the measurement state;
including
The biotin immobilization step is a step of drying the sensor chip after contacting the surface of the sensor chip with a solution of a biotinylated silane coupling agent in which biotin is added to a silane compound ,
A target substance detection method , wherein the biotinylated silane coupling agent is a compound represented by the following general formula (1) .
However, in the general formula (1), R 1 represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and R 2 represents an alkylene group having 2 to 15 carbon atoms.
Figure 0007104911000009
試薬が、導波モードセンサでセンシング可能な標識物質と、前記標識物質と結合されるとともに標的物質と結合して捕捉可能とされる第2の標的物質捕捉物質とを更に含む請求項1に記載の標的物質検出方法。 2. The reagent according to claim 1, further comprising a labeling substance that can be sensed by the waveguide mode sensor, and a second target substance-capturing substance that binds to the labeling substance and binds to the target substance to enable capture. target substance detection method. 第1の標的物質捕捉物質及び第2の標的物質捕捉物質が、標的物質に対する抗体及びアプタマーのいずれかである請求項2に記載の標的物質検出方法。 3. The target substance detection method according to claim 2, wherein the first target substance-capturing substance and the second target substance-capturing substance are either an antibody or an aptamer against the target substance. 標識物質が、可視光領域において光吸収性を有する色素及びナノ粒子、蛍光を発する色素及び微粒子、並びに、散乱光を発する微粒子のいずれかである請求項2から3のいずれかに記載の標的物質検出方法。 4. The target substance according to any one of claims 2 and 3, wherein the labeling substance is any one of dyes and nanoparticles that absorb light in the visible light region, dyes and fine particles that emit fluorescence, and fine particles that emit scattered light. Detection method. 導波モードセンサによるセンシングが、センサチップの裏面側から全反射条件で照射された光の反射光を検知して実施される請求項1から4のいずれかに記載の標的物質検出方法。 5. The target substance detection method according to any one of claims 1 to 4, wherein sensing by the waveguide mode sensor is performed by detecting reflected light of light irradiated from the rear surface side of the sensor chip under total reflection conditions. 標的物質検出工程が、基準状態と測定状態とでそれぞれ検知された反射光の反射光スペクトルにおけるディップ底部の深さを比較して実施される請求項5に記載の標的物質検出方法 6. The target substance detection method according to claim 5, wherein the target substance detection step is performed by comparing the depth of the dip bottom in the reflected light spectrum of the reflected light detected in the reference state and the measurement state. . 導波モードセンサによるセンシングが、センサチップに対し裏面側から全反射条件で光を照射することに基づいて発せられる標的物質の存在に伴う蛍光又は散乱光を検知して実施される請求項1から4のいずれかに記載の標的物質検出方法。 From claim 1, wherein the sensing by the waveguide mode sensor is performed by detecting fluorescence or scattered light accompanying the presence of the target substance, which is emitted based on irradiating the sensor chip with light from the rear surface side under conditions of total internal reflection. 5. The target substance detection method according to any one of 4. シラン化合物にビオチンが付加されたビオチニル化シランカップリング剤により表面修飾されたセンサチップが配され、前記ビオチニル化シランカップリング剤が、下記一般式(1)に示す化合物であることを特徴とする導波モードセンサ。 A sensor chip whose surface is modified with a biotinylated silane coupling agent in which biotin is added to a silane compound is arranged, and the biotinylated silane coupling agent is a compound represented by the following general formula (1). Guided mode sensor.
ただし、前記一般式(1)中、Rは、炭素数が2~10のアルキレン基を示し、Rは、炭素数が2~15のアルキレン基を示す。However, in the general formula (1), R 1 represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and R 2 represents an alkylene group having 2 to 15 carbon atoms.
Figure 0007104911000010
Figure 0007104911000010
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