JPH021557A - 生体成分検出方法 - Google Patents
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/45—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length using interferometric methods; using Schlieren methods
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
- G01N2021/7706—Reagent provision
- G01N2021/7723—Swelling part, also for adsorption sensor, i.e. without chemical reaction
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- Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(1)技術分野:
本発明は、生体成分検出、特に免疫診断を行うための非
常に簡便な検出方法に関する。更に詳しくは、本発明は
抗原−抗体反応を反射性基板上で行わせることによる抗
原物ff’iや抗体タンパクの検出方法の改良に関する
。
常に簡便な検出方法に関する。更に詳しくは、本発明は
抗原−抗体反応を反射性基板上で行わせることによる抗
原物ff’iや抗体タンパクの検出方法の改良に関する
。
(2)従来技術:
4〜めで特異的な生化学反応である抗原−抗体反応を用
いて免疫学的診断がこれまで行われてきた。
いて免疫学的診断がこれまで行われてきた。
具体的方法としては、放射性元素標識免疫診断(以下、
RIAと略す)、酵素標識免疫診断(EIA> 、ケイ
光色素標識免疫診断(FIA>及びラテックス凝集沈澱
法(LSA)などが知られており、実用にも供されてい
る。しかしながら、これらの方法はいずれも解決される
べき技術的課題を抱えている。すなわち、RIAでは検
出感度は極めて良好であるが放射性元素を取扱う特別な
設備を要するし、EIAは検出完了までに長時間(通常
、数時間〜1日)を要し、またFIAは検出感度が充分
ではなく、LSAは非特異的な凝集反応が避は難く、特
に極微量成分の検出に於て信頼性が問題となっている。
RIAと略す)、酵素標識免疫診断(EIA> 、ケイ
光色素標識免疫診断(FIA>及びラテックス凝集沈澱
法(LSA)などが知られており、実用にも供されてい
る。しかしながら、これらの方法はいずれも解決される
べき技術的課題を抱えている。すなわち、RIAでは検
出感度は極めて良好であるが放射性元素を取扱う特別な
設備を要するし、EIAは検出完了までに長時間(通常
、数時間〜1日)を要し、またFIAは検出感度が充分
ではなく、LSAは非特異的な凝集反応が避は難く、特
に極微量成分の検出に於て信頼性が問題となっている。
簡便に抗原−抗体反応を目視により検出するための提案
として、固体基板上にM着された金粒子表面に抗体(又
は抗原)を吸着固定し、抗原−抗体反応に伴なう固定化
抗体(又は抗原)の膜厚増加による反射光の色調変化を
視認する方法がある(特開昭59−160763号公報
参照)。この方法によれば、確かに抗原/抗体反応によ
り、固体基板上の金とタンパク薄膜複合体は色調が変化
するが、その変化は褐色から暗褐色に移るもので、非常
に不明瞭であり、抗原抗体反応の判定が極めて主観的に
なる可能性が高い。
として、固体基板上にM着された金粒子表面に抗体(又
は抗原)を吸着固定し、抗原−抗体反応に伴なう固定化
抗体(又は抗原)の膜厚増加による反射光の色調変化を
視認する方法がある(特開昭59−160763号公報
参照)。この方法によれば、確かに抗原/抗体反応によ
り、固体基板上の金とタンパク薄膜複合体は色調が変化
するが、その変化は褐色から暗褐色に移るもので、非常
に不明瞭であり、抗原抗体反応の判定が極めて主観的に
なる可能性が高い。
また、相当以前にラングミュア−(cangmu i
r )とプロジェット(Blodgett) (フィ
ジカル・レウ゛ニー、51巻、964〜978頁(19
37))やプロマン(Vroman) (丁hrom
b、 Diath、 Haemorrhag、10
巻、455〜493(1964))によって報告さ
れているようなデバイス構成、すなわち金属クロムやタ
ンタルの如き先高反射性基板の上に設けられた誘電体層
の上に抗原または抗体を固定化し、その表面上で抗原抗
体反応を行った場合、金属基板からの反射光が強すぎて
デバイス表面での直接反射光との間で光干渉が生じにく
い。この光干渉を効率よく、このデバイスで実現するた
めにはデバイス表面での光の反射角度を60〜70’以
上にすることが必要となり、視覚で検出する際の困難さ
を伴う。この様な問題点を解決するための別の提案(特
開昭58−195142号公報)によれば、光をあまり
反射しない非金属基板上に二種類の誘電体層を設け、基
板表面からの反射光量を誘電体層の表面からの反射光堵
とほぼ等量にすることによって光干渉が効率よく起こる
とされている。しかしなから、このような条件を満たす
基板としては着色しているか光透過性の大なるものに限
られ、光反射率の高いものは使えない。
r )とプロジェット(Blodgett) (フィ
ジカル・レウ゛ニー、51巻、964〜978頁(19
37))やプロマン(Vroman) (丁hrom
b、 Diath、 Haemorrhag、10
巻、455〜493(1964))によって報告さ
れているようなデバイス構成、すなわち金属クロムやタ
ンタルの如き先高反射性基板の上に設けられた誘電体層
の上に抗原または抗体を固定化し、その表面上で抗原抗
体反応を行った場合、金属基板からの反射光が強すぎて
デバイス表面での直接反射光との間で光干渉が生じにく
い。この光干渉を効率よく、このデバイスで実現するた
めにはデバイス表面での光の反射角度を60〜70’以
上にすることが必要となり、視覚で検出する際の困難さ
を伴う。この様な問題点を解決するための別の提案(特
開昭58−195142号公報)によれば、光をあまり
反射しない非金属基板上に二種類の誘電体層を設け、基
板表面からの反射光量を誘電体層の表面からの反射光堵
とほぼ等量にすることによって光干渉が効率よく起こる
とされている。しかしなから、このような条件を満たす
基板としては着色しているか光透過性の大なるものに限
られ、光反射率の高いものは使えない。
しかるに基板が着色していると、デバイス表面での光干
渉色の色調に影響を与え検出が困難となるし、基板の光
透過率が人ぎいとデバイスの色調は暗くなり鮮やかな可
視光色を与える光干渉は起こり難い。また、表面反射率
が30〜70%と比較的高い基板を用いようとすれば、
屈折率の異なる複数の誘電体層を設けることが必須条件
となりデバイス作成プロセスが複層[になるという新た
な問題点が発生ずる。
渉色の色調に影響を与え検出が困難となるし、基板の光
透過率が人ぎいとデバイスの色調は暗くなり鮮やかな可
視光色を与える光干渉は起こり難い。また、表面反射率
が30〜70%と比較的高い基板を用いようとすれば、
屈折率の異なる複数の誘電体層を設けることが必須条件
となりデバイス作成プロセスが複層[になるという新た
な問題点が発生ずる。
このような問題点に対し、本発明者らは先に、生体成分
検出後のデバイス表面に高層q・J性の金属薄I模を被
覆することにより、該デバイス表面での反射率か30〜
50%に高まり生体成分の検出に際して視覚判定性が飛
躍的に向上することを提案した。
検出後のデバイス表面に高層q・J性の金属薄I模を被
覆することにより、該デバイス表面での反射率か30〜
50%に高まり生体成分の検出に際して視覚判定性が飛
躍的に向上することを提案した。
しかしながら本発明者らのその後の検討によれば、検出
されるべき生体成分濃度が稀博な(例えば10n!J/
d以下)場合、上記の金属薄膜被覆のみでは充分な感
度が得られないことか判明した。
されるべき生体成分濃度が稀博な(例えば10n!J/
d以下)場合、上記の金属薄膜被覆のみでは充分な感
度が得られないことか判明した。
(3)本発明の開示:
本発明者らは従来のこうした問題点を有さず、かつ高感
度な検出か容易に行える生体成分検出用デバイスを鋭意
検討の結果、被検知物質(IV)を4検知物質(■、)
と反応した後または反応させながら、該被検知物質(I
V)中の別の反応部位と特異的に反応しつる物質(V)
をざらに反応させることにより、生体成分検出感度を大
幅に改善できることを見いだし本発明を完成するに到っ
た。すなわら、本発明は、 (1)実質的に乱反qシのない光反射性基板(I)、及
びこの上に積層された光干渉FJ(II)、更にこのI
d(U)の上に設けられた実質的に単分子層からなる、
生体成分を検知するための物質層(1)よりなるデバイ
スを用いて、当該層(III)を被検知物質(IV)溶
液と接触させた後、デバイス表面での光干渉色の色調変
化、または反射光の)農淡変化として上記物質(IV)
を検出する方法において、上記物質層(III)を被検
知物質(IV)と反応させた後、又は反応させながら、
該被検知物質中の別の反応部位と特異的に反応しうる物
質(V)をざらに反応させ、デバイス表面での光干渉色
変化または反射光の濃淡変化を増幅することを特徴とす
る、生体成分検出方法。
度な検出か容易に行える生体成分検出用デバイスを鋭意
検討の結果、被検知物質(IV)を4検知物質(■、)
と反応した後または反応させながら、該被検知物質(I
V)中の別の反応部位と特異的に反応しつる物質(V)
をざらに反応させることにより、生体成分検出感度を大
幅に改善できることを見いだし本発明を完成するに到っ
た。すなわら、本発明は、 (1)実質的に乱反qシのない光反射性基板(I)、及
びこの上に積層された光干渉FJ(II)、更にこのI
d(U)の上に設けられた実質的に単分子層からなる、
生体成分を検知するための物質層(1)よりなるデバイ
スを用いて、当該層(III)を被検知物質(IV)溶
液と接触させた後、デバイス表面での光干渉色の色調変
化、または反射光の)農淡変化として上記物質(IV)
を検出する方法において、上記物質層(III)を被検
知物質(IV)と反応させた後、又は反応させながら、
該被検知物質中の別の反応部位と特異的に反応しうる物
質(V)をざらに反応させ、デバイス表面での光干渉色
変化または反射光の濃淡変化を増幅することを特徴とす
る、生体成分検出方法。
(2)当該物質(III>か抗体タンパクであることを
特徴とする、第1項記載の生体成分検出方法。
特徴とする、第1項記載の生体成分検出方法。
(3)当該被検知物vi(Iv)が抗原物質であること
を特徴とする第1項記載の生体成分検出方法。
を特徴とする第1項記載の生体成分検出方法。
(4)生体成分検出反応増幅のために用いる当該物質(
V)が、上記第3項記・伐の抗原物質に対する第2抗体
であるか、まlζは、第2抗体と金属コロイド又は高分
子物v1との結合体であることを特徴とする、第1項記
載の生体成分検出方法。
V)が、上記第3項記・伐の抗原物質に対する第2抗体
であるか、まlζは、第2抗体と金属コロイド又は高分
子物v1との結合体であることを特徴とする、第1項記
載の生体成分検出方法。
(5)当該光干渉tffl(If)が400〜800n
mの可視光領域で実質的に吸収を有さず、かつ生体成分
を検知する物質層(III)に親和性のある有機物また
は金属酸化物であることを特徴とする、第1項記載の生
体成分検出方法。
mの可視光領域で実質的に吸収を有さず、かつ生体成分
を検知する物質層(III)に親和性のある有機物また
は金属酸化物であることを特徴とする、第1項記載の生
体成分検出方法。
(6)当該光干渉層(n)の表面に生体成分を検知する
物質層(1)が化学結合されてなる第1項記載の生体成
分検出方法。
物質層(1)が化学結合されてなる第1項記載の生体成
分検出方法。
(7)上記第1項記載の生体成分検出反応を行った後、
当該デバイス表面からの直接反射光量が反射角(θ2.
) O”〜50°において、基板面からの反射光Wとほ
ぼ等しくかつ可視光領域の第1の光干渉色を呈し、また
被検知物質と反応していない部分のデバイス表面からの
直接反射光量は反射角(θ1 〉O°〜50’において
基板面からの反射光ri (C)とほぼ等しく、かつ上
記第1の光干渉色とは異なる可視光領域の第2の光干渉
色を¥するようにして、被検知物質(IV)を識別・検
出することを特徴とする、第1項記・戎の生体成分の検
出方法。
当該デバイス表面からの直接反射光量が反射角(θ2.
) O”〜50°において、基板面からの反射光Wとほ
ぼ等しくかつ可視光領域の第1の光干渉色を呈し、また
被検知物質と反応していない部分のデバイス表面からの
直接反射光量は反射角(θ1 〉O°〜50’において
基板面からの反射光ri (C)とほぼ等しく、かつ上
記第1の光干渉色とは異なる可視光領域の第2の光干渉
色を¥するようにして、被検知物質(IV)を識別・検
出することを特徴とする、第1項記・戎の生体成分の検
出方法。
(8)上記第7項において、生体成分検出反応を行った
後の当該デバイス表面からの光反射率が10〜50%と
なるように金属薄膜層を設けたことを特徴とする生体成
分検出方法。
後の当該デバイス表面からの光反射率が10〜50%と
なるように金属薄膜層を設けたことを特徴とする生体成
分検出方法。
(9)上記の第(1)〜(8)項の生体成分検出方法に
おいて、反応後のデバイス表面の光干渉色または明暗変
化を、色彩・色差計で定量的に測定することを特徴とす
る、生体成分の検出方法。
おいて、反応後のデバイス表面の光干渉色または明暗変
化を、色彩・色差計で定量的に測定することを特徴とす
る、生体成分の検出方法。
(10)上記の第(9)項の生体成分検出方法において
、反応後のデバイス表向の膜厚変化をエリプンメータで
定量的に測定することを特徴とする、生体成分の検出方
法。
、反応後のデバイス表向の膜厚変化をエリプンメータで
定量的に測定することを特徴とする、生体成分の検出方
法。
(11)入射光線が波長400〜800nmの可視光で
ある、第(1)項記載の生体成分検出方法、である。
ある、第(1)項記載の生体成分検出方法、である。
本発明に用いられる光反射性基板としては、金。
恨、銅、鉄、アルミ等の光反射率の高い金属板か、他の
固体基板上にこれらの金属を蒸着又はスパッタリング等
の方法により薄膜形成したものが用いられる。また、本
発明の光干渉層としては次の要件を満すことが必要であ
る。すなわら、(1)可視光(波長300〜800nm
)に対して、実質的に反射特性を有さないこと、(2)
本発明のデバイスの最表面に設けられる、抗体タンパク
及び/又は抗原物質層の抗原−抗体反応に伴う厚み増加
が、光の干渉色変化として表われる様に光干渉層の膜厚
が制御されていること及び(3)その表面が、抗原物質
もしくは抗体タンパクと充分な親和性又は反応性を右す
ることである。
固体基板上にこれらの金属を蒸着又はスパッタリング等
の方法により薄膜形成したものが用いられる。また、本
発明の光干渉層としては次の要件を満すことが必要であ
る。すなわら、(1)可視光(波長300〜800nm
)に対して、実質的に反射特性を有さないこと、(2)
本発明のデバイスの最表面に設けられる、抗体タンパク
及び/又は抗原物質層の抗原−抗体反応に伴う厚み増加
が、光の干渉色変化として表われる様に光干渉層の膜厚
が制御されていること及び(3)その表面が、抗原物質
もしくは抗体タンパクと充分な親和性又は反応性を右す
ることである。
上記(1)〜(3)の要件のうち、(1)と(2)を満
ず材料の中で、有機物質としては、可視光領域(300
〜800Qm)で実質的に反射特性を有さず、かつ薄膜
形成能のあるものなら使用可能であるが、好ましくは後
述の抗原抗体反応によるタンパクの膜厚増加に伴なった
光の干渉色変化が効率よく起るために、その膜厚を50
〜100八オーダで制御できるものがよい。その様なも
のとしては、長鎖カルボン酸、及びその金属塩、ざらに
長鎖カルボン酸エステルのように水面上で安定な凝縮単
分子膜を形成する化合物、コーティングや蒸着による2
000Å以下の塗膜形成が可能な材おIが好適例として
挙げられる。前者の具体例としては、パルミチン酸、ス
テアリン酸、リグノセリン駿、オレイン酸、ω−トリコ
セン酸等の長鎖飽和及び不飽和カルボン酸、そのエステ
ル及び1〜3価の金属塩等があげられ、後者の具体例と
しては、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリスチレ
ン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル等のビニル
系重合体、ポリエヂレン、ポリプロピレン、ポリ−4メ
チルペンテン−1等のポリオレフィン、ポリアミド、ポ
リエステル等の縮合系ポリマー等があげられる。一方、
光干渉層として無機化合物を用いる場合も、上記有機物
の場合と同様に可視光領域で反射がなく、かつその膜厚
が50〜100八オーダて制御され、かつその表面が抗
体又は抗原タンパクと親和性を有するか反応性を有する
ことが必要である。その様な特性を備えているものとし
ては、酸化ケイ素、酸化アルミ、酸化錫、酸化鉛、酸化
タングステン、酸化マグネシウム、酸化コバルト。
ず材料の中で、有機物質としては、可視光領域(300
〜800Qm)で実質的に反射特性を有さず、かつ薄膜
形成能のあるものなら使用可能であるが、好ましくは後
述の抗原抗体反応によるタンパクの膜厚増加に伴なった
光の干渉色変化が効率よく起るために、その膜厚を50
〜100八オーダで制御できるものがよい。その様なも
のとしては、長鎖カルボン酸、及びその金属塩、ざらに
長鎖カルボン酸エステルのように水面上で安定な凝縮単
分子膜を形成する化合物、コーティングや蒸着による2
000Å以下の塗膜形成が可能な材おIが好適例として
挙げられる。前者の具体例としては、パルミチン酸、ス
テアリン酸、リグノセリン駿、オレイン酸、ω−トリコ
セン酸等の長鎖飽和及び不飽和カルボン酸、そのエステ
ル及び1〜3価の金属塩等があげられ、後者の具体例と
しては、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリスチレ
ン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル等のビニル
系重合体、ポリエヂレン、ポリプロピレン、ポリ−4メ
チルペンテン−1等のポリオレフィン、ポリアミド、ポ
リエステル等の縮合系ポリマー等があげられる。一方、
光干渉層として無機化合物を用いる場合も、上記有機物
の場合と同様に可視光領域で反射がなく、かつその膜厚
が50〜100八オーダて制御され、かつその表面が抗
体又は抗原タンパクと親和性を有するか反応性を有する
ことが必要である。その様な特性を備えているものとし
ては、酸化ケイ素、酸化アルミ、酸化錫、酸化鉛、酸化
タングステン、酸化マグネシウム、酸化コバルト。
酸化モリブデン、酸化チタン、酸化ジルコニウム。
酸化亜鉛、酸化タンタル等の金属酸化物、フッ化マグネ
シウム、フッ化ルテチウム等の金属フッ化物、及びヂッ
化ケイ素やガリウムーヒ素等の金属間化合物などが挙げ
られる。これらは、蒸着法ヤスバッタリング法により所
望の膜厚に制御され光干渉層として本発明の反射基板上
に設けられる。
シウム、フッ化ルテチウム等の金属フッ化物、及びヂッ
化ケイ素やガリウムーヒ素等の金属間化合物などが挙げ
られる。これらは、蒸着法ヤスバッタリング法により所
望の膜厚に制御され光干渉層として本発明の反射基板上
に設けられる。
その膜厚としては、図2と図3に示した本発明のデバイ
スに於る入射光の光路差; n3 x (BC+G11
) +n2 X (CI)十FG) 十rll X (
叶十EF)倍になる様に制御されなければならない。さ
らに、図2と図3とに於る上記光路差も異なることが、
抗原抗体反応部位の識別の為に必要である。ちなみに、
光干渉層の厚みは、この層の屈折率が1.4〜2.0の
範囲にあるときには、約500〜5000人、好ましく
は700〜3000人に制御することが必要になる。そ
の様な正確な膜厚制御法としては、ラングミュア・ブロ
ージェット法(水面上の単分子膜を固体基板上に累積す
る方法)、スピンコード法及びスパッタ法などが挙げら
れる。
スに於る入射光の光路差; n3 x (BC+G11
) +n2 X (CI)十FG) 十rll X (
叶十EF)倍になる様に制御されなければならない。さ
らに、図2と図3とに於る上記光路差も異なることが、
抗原抗体反応部位の識別の為に必要である。ちなみに、
光干渉層の厚みは、この層の屈折率が1.4〜2.0の
範囲にあるときには、約500〜5000人、好ましく
は700〜3000人に制御することが必要になる。そ
の様な正確な膜厚制御法としては、ラングミュア・ブロ
ージェット法(水面上の単分子膜を固体基板上に累積す
る方法)、スピンコード法及びスパッタ法などが挙げら
れる。
上記の光干渉層(I[>と後で述べる抗原物質及び/又
は抗体タンパクの検知物質層(1)との間に、抗原又は
抗体と反応しうる化合物から成る反応性中間層(■°)
を設けて、上記層(1)か本発明のデバイスから脱着し
たり、不安定になることを防ぐことも本発明の特徴であ
るが、その様な反応性中間層としては、タンパクのアミ
ノ塁、カルボキシル単又はチオール基のいずれかと反応
しうる化合物から成ることか好ましい。また、先に述べ
た光干渉が起るための膜厚の制限から、上記反応性層も
膜厚が精密に制御できることが好ましい。
は抗体タンパクの検知物質層(1)との間に、抗原又は
抗体と反応しうる化合物から成る反応性中間層(■°)
を設けて、上記層(1)か本発明のデバイスから脱着し
たり、不安定になることを防ぐことも本発明の特徴であ
るが、その様な反応性中間層としては、タンパクのアミ
ノ塁、カルボキシル単又はチオール基のいずれかと反応
しうる化合物から成ることか好ましい。また、先に述べ
た光干渉が起るための膜厚の制限から、上記反応性層も
膜厚が精密に制御できることが好ましい。
こうした条11(!−満す反応性化合物の内、タンパク
のアミ、)棋と反応しうるちのとしては、エボギシ基、
酸無水物塁、イソシアネー1〜基、マレイミド基、アク
リルアミド基を含む化合物がある。
のアミ、)棋と反応しうるちのとしては、エボギシ基、
酸無水物塁、イソシアネー1〜基、マレイミド基、アク
リルアミド基を含む化合物がある。
本発明のデバイス表面に固定される抗体タンパク又は抗
原物質としては、免疫反応に関わるもので、その最大分
子リイズが30〜500人好ましくは50〜300人の
範囲にあるものか光干渉法による抗原−抗体反応には好
ましい。抗原の具体例としては、IgG、b+A I
gE、 IgMなとの免疫グロブリンや絨毛性性腺刺激
ホルモン()−ICG)、ガン胎児性抗原(CEA)な
どがあげられ、抗体としては、これらの抗1京に対づる
ポリクローナル又はモノクローナルな抗体が用いられる
。
原物質としては、免疫反応に関わるもので、その最大分
子リイズが30〜500人好ましくは50〜300人の
範囲にあるものか光干渉法による抗原−抗体反応には好
ましい。抗原の具体例としては、IgG、b+A I
gE、 IgMなとの免疫グロブリンや絨毛性性腺刺激
ホルモン()−ICG)、ガン胎児性抗原(CEA)な
どがあげられ、抗体としては、これらの抗1京に対づる
ポリクローナル又はモノクローナルな抗体が用いられる
。
これらの抗体又(JL抗原は単独でも、組合l!で用い
てもにい。また、これらのタンパクの認識部位(Fab
部分)とFc部分とを切りはなして用いてもよい。
てもにい。また、これらのタンパクの認識部位(Fab
部分)とFc部分とを切りはなして用いてもよい。
これらの抗原や抗体を本発明のデバイス表面に固定化す
るためには、上記抗原又は抗体水溶液中にデバイスを0
.5〜10時間、浸漬しておいたのら、物理的に付着し
ている抗原(又は抗体)分子を、充分に水洗すればよい
。この浸漬処理ににす、抗原(又は抗体)か甲分子層と
して前記の光干渉層上に物理的な吸着状態又は前述の化
学反応を伴って固定化される。
るためには、上記抗原又は抗体水溶液中にデバイスを0
.5〜10時間、浸漬しておいたのら、物理的に付着し
ている抗原(又は抗体)分子を、充分に水洗すればよい
。この浸漬処理ににす、抗原(又は抗体)か甲分子層と
して前記の光干渉層上に物理的な吸着状態又は前述の化
学反応を伴って固定化される。
かくの如く、抗体(又は抗原)が固定された本発明のデ
バイスを用いて抗原抗体反応により免疫検出を行うに当
っては、まず該デバイスを被検体溶液中に浸漬し1〜2
0°C1好ましくは4〜15℃で10・−60分攪拌す
る。その後、デバイスを被検体にたいして反応できる第
2の物質(V)とざらに反応ざぜる。そのJ:うな第2
の物質(V)としては、前もってデバイス上に固定した
物質が抗体分子でおる場合はその第2抗体を含むもので
ある。当該第2抗体は単独で本発明に用いることもでき
るが、その分子中のカルボキシル基やチオール基または
アミン基を介して仙の高分子化合物に結合して用いるこ
とも可能である。そのような高分子化合物としては下記
の如き構造の、分子M 5 、000〜3000000
、好ましくは10.000〜2.000.000のら
のが用いられる。
バイスを用いて抗原抗体反応により免疫検出を行うに当
っては、まず該デバイスを被検体溶液中に浸漬し1〜2
0°C1好ましくは4〜15℃で10・−60分攪拌す
る。その後、デバイスを被検体にたいして反応できる第
2の物質(V)とざらに反応ざぜる。そのJ:うな第2
の物質(V)としては、前もってデバイス上に固定した
物質が抗体分子でおる場合はその第2抗体を含むもので
ある。当該第2抗体は単独で本発明に用いることもでき
るが、その分子中のカルボキシル基やチオール基または
アミン基を介して仙の高分子化合物に結合して用いるこ
とも可能である。そのような高分子化合物としては下記
の如き構造の、分子M 5 、000〜3000000
、好ましくは10.000〜2.000.000のら
のが用いられる。
O=C
−O
+ CHz C,+ p
COOCH2Cf−I−CH2
16H33
+ CH2C)−1−Cト1− CI−1+0=C=
C=0 \ / これらの物質(V)は、デバイス上に予め固定された物
質層(III)とは異なる部位で該被検知物質と特異的
に反応し、デバイス表面での膜厚増加を引き起こすこと
により光干渉色変化または反射光の濃淡変化を増幅する
ものである。
C=0 \ / これらの物質(V)は、デバイス上に予め固定された物
質層(III)とは異なる部位で該被検知物質と特異的
に反応し、デバイス表面での膜厚増加を引き起こすこと
により光干渉色変化または反射光の濃淡変化を増幅する
ものである。
本発明においては、上記の第2物質(V)を反応した後
、ざらにその表面に光を高度に反射する金属層を設ける
・ことも可能である。そのような金属層としては、金、
銀、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、銅、鉄など
がめげられるが、特に金か生体成分への吸着特性の点か
ら好ましい。このような高反射性金属層は、当該金属の
コロイド水溶液に、生体成分検出反応後のデバイスを浸
漬することにより容易に形成される。
、ざらにその表面に光を高度に反射する金属層を設ける
・ことも可能である。そのような金属層としては、金、
銀、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、銅、鉄など
がめげられるが、特に金か生体成分への吸着特性の点か
ら好ましい。このような高反射性金属層は、当該金属の
コロイド水溶液に、生体成分検出反応後のデバイスを浸
漬することにより容易に形成される。
本発明の物質(V)の別の態様として、前記第2抗体に
金属コロイド粒子が吸着又は反応固定されたものも使用
可能である。そのような金属コロイド粒子としては、抗
体タンパクに吸着されやすい特性を有する貴金属コロイ
ドが好適に用いられる。
金属コロイド粒子が吸着又は反応固定されたものも使用
可能である。そのような金属コロイド粒子としては、抗
体タンパクに吸着されやすい特性を有する貴金属コロイ
ドが好適に用いられる。
これらの具体例としては、金、銀、白金、ロジウム、パ
ラジウムのコロイドが挙げられる。中でも金コロイド、
が好適に用いられる。これらの金属コロイドの粒径は5
0〜500人、好ましくは50−200人であり、水溶
液中で抗体タンパクに吸着固定される。ぞの吸着方法は
公知の方法、例えばエム・ポリスバーガー著“′透過お
よび走査電顕のための細胞マーカとしての金コロイドの
評価″バイオロジカル、セル36巻、253ページ(1
979年)により行うことができる。金属コロイド標識
された第2抗体はデバイス上に予め固定された抗体が被
検液中の抗原物質と反応する前に、または反応しながら
、あるいは反応した後に当該抗原とのみ反応する。この
様にして、デバイス上の抗原・抗体反応部位のみが金標
識第2抗体で覆われることになり、デバイス全面を全標
識物質で覆った場合に比べ視認性は格段に向上する。
ラジウムのコロイドが挙げられる。中でも金コロイド、
が好適に用いられる。これらの金属コロイドの粒径は5
0〜500人、好ましくは50−200人であり、水溶
液中で抗体タンパクに吸着固定される。ぞの吸着方法は
公知の方法、例えばエム・ポリスバーガー著“′透過お
よび走査電顕のための細胞マーカとしての金コロイドの
評価″バイオロジカル、セル36巻、253ページ(1
979年)により行うことができる。金属コロイド標識
された第2抗体はデバイス上に予め固定された抗体が被
検液中の抗原物質と反応する前に、または反応しながら
、あるいは反応した後に当該抗原とのみ反応する。この
様にして、デバイス上の抗原・抗体反応部位のみが金標
識第2抗体で覆われることになり、デバイス全面を全標
識物質で覆った場合に比べ視認性は格段に向上する。
上記の方法によりデバイス上にて行われた生体成分検出
反応は、被検知物質の濃度が比較的高い(〉1000g
〜1μg/In1)場合には直接目視により確認できる
が、濃度が低い場合には色彩・色差δfやエリプソメー
タを用いて定量化することが可能である。色彩・色差h
]の原理および装置の詳細については、既知の文献(材
料技術Vol 5. No、229−33(1987)
)に記されている。また、エリプソメータについては、
欧州特許明細書第19088号、および特開昭61−2
58104号に詳細に記されている。
反応は、被検知物質の濃度が比較的高い(〉1000g
〜1μg/In1)場合には直接目視により確認できる
が、濃度が低い場合には色彩・色差δfやエリプソメー
タを用いて定量化することが可能である。色彩・色差h
]の原理および装置の詳細については、既知の文献(材
料技術Vol 5. No、229−33(1987)
)に記されている。また、エリプソメータについては、
欧州特許明細書第19088号、および特開昭61−2
58104号に詳細に記されている。
このような装置を用いれば、10g/威以下の8源な生
体成分も検出が可能となる。
体成分も検出が可能となる。
以上述べたように、本発明によれば従来困難でおったa
薄濃度の生体成分が非帛°に高感度に増幅されて検出さ
れ、ぞの工業的意義は極めて大である。以下、実施例を
あげ、本発明をざらに詳しく説明する。
薄濃度の生体成分が非帛°に高感度に増幅されて検出さ
れ、ぞの工業的意義は極めて大である。以下、実施例を
あげ、本発明をざらに詳しく説明する。
実施例1
高周波スパッタリング装置内に5iQ2ターゲツトおよ
び基板であるクロムメツキしたステンレス板を装着した
のら、チャンバー内圧力がlXl0−5rorrになる
まで排気した。Ar 100%ガスを導入しチャンバー
内圧力1.Oxlo−3Torrに保持し、500wで
グロー放電させた。グロー放電を13分行い、基板り[
1ムメッ、キ面上にi ooo入の51021Mを形成
した。
び基板であるクロムメツキしたステンレス板を装着した
のら、チャンバー内圧力がlXl0−5rorrになる
まで排気した。Ar 100%ガスを導入しチャンバー
内圧力1.Oxlo−3Torrに保持し、500wで
グロー放電させた。グロー放電を13分行い、基板り[
1ムメッ、キ面上にi ooo入の51021Mを形成
した。
1000人の5iQz層を有するクロムメツキしたステ
ンレス板をオクタデシルトリクロロシランの1.0×1
0−2 wt%クロロホルム溶液に2時間浸漬すること
により5iQ2表面を疎水化した。
ンレス板をオクタデシルトリクロロシランの1.0×1
0−2 wt%クロロホルム溶液に2時間浸漬すること
により5iQ2表面を疎水化した。
ついで、この基板を5 x 10−5 g /(Bll
の抗ヒト1(IG液に12時間浸漬した。さらに5 X
1O−9(] /miのヒトIUG (ト1 &
L gF!特異性)液に5分間浸漬した。
の抗ヒト1(IG液に12時間浸漬した。さらに5 X
1O−9(] /miのヒトIUG (ト1 &
L gF!特異性)液に5分間浸漬した。
しかるのら、このデバイスをさらに5X10−5!11
/威の抗ヒトI(IQ水溶液に引続き30分接触さけた
。
/威の抗ヒトI(IQ水溶液に引続き30分接触さけた
。
このような処理を施した基板を70’の角度から目視す
ると、5iQz面は淡黄色、抗ヒトI(IG吸着面は黄
色、ヒトICIG反応面は赤紫色の干渉色を呈している
ことが確認された。
ると、5iQz面は淡黄色、抗ヒトI(IG吸着面は黄
色、ヒトICIG反応面は赤紫色の干渉色を呈している
ことが確認された。
ついでこの基板を、粒子径5nmの金コロイド溶液(6
,5x1014個/d)に20分浸漬したところ、30
”の角度の目視により、5iOz面は黄色、抗ヒト1(
IG吸着面はダイダイ色、抗ヒ1〜ICIG反応面は青
紫色の干渉色が認められ、その児やすさがざらに向上し
た。
,5x1014個/d)に20分浸漬したところ、30
”の角度の目視により、5iOz面は黄色、抗ヒト1(
IG吸着面はダイダイ色、抗ヒ1〜ICIG反応面は青
紫色の干渉色が認められ、その児やすさがざらに向上し
た。
比較例1
実施例1の生体成分被検体において、抗原・抗体反応後
のデバイスを第2抗体(抗1(IG)溶液に浸漬しなか
った場合、抗ヒトIgGのみが吸着した部位と抗原・抗
体゛反応部位の干渉色は識別し難く、被検体を約70°
に傾けて(入射角2反射角を70゜にして)初めて視認
できた。
のデバイスを第2抗体(抗1(IG)溶液に浸漬しなか
った場合、抗ヒトIgGのみが吸着した部位と抗原・抗
体゛反応部位の干渉色は識別し難く、被検体を約70°
に傾けて(入射角2反射角を70゜にして)初めて視認
できた。
実施例2
ステアリンM8II1gを1dの蒸留クロロホルムに溶
解して溶液とした。491.4 cm2の水槽表面積を
有する表面圧−面積曲線(以下π−A曲線と略す)測定
用水槽に張った塩化バリウム3 x 10−5 M 、
炭酸水素カリウム4 X 10−4 )1の混合水溶液
上にクル1〜ラマイクロピペツトを用いて、上記溶液2
00μlを徐々に滴下した。滴下終了後5分間静置し、
表面圧20111N/mになるまで仕切板を移動させた
。
解して溶液とした。491.4 cm2の水槽表面積を
有する表面圧−面積曲線(以下π−A曲線と略す)測定
用水槽に張った塩化バリウム3 x 10−5 M 、
炭酸水素カリウム4 X 10−4 )1の混合水溶液
上にクル1〜ラマイクロピペツトを用いて、上記溶液2
00μlを徐々に滴下した。滴下終了後5分間静置し、
表面圧20111N/mになるまで仕切板を移動させた
。
この水面展開膜を表面圧20mN/mを常に保ったまま
、疎水化処理(ステアリン酸鉄(In>塗布)を施した
クロムメツキしたステンレス板(鏡面仕上げ)上に、垂
直浸漬、引き上げ法(以後LB法と略す)によって35
層(膜厚850人)累積した(詳細は新実験化学講座第
18巻499頁)。この時基板は、ステアリン酸累積膜
の存在により、光干渉色として黄色を呈した。このステ
アリン酸バリウム層の上に、予め水面展間したN−オク
タデシルマレイミドの単分子膜を水平付着法により一層
累積した処、基板の光干渉色は黄橙色になった。
、疎水化処理(ステアリン酸鉄(In>塗布)を施した
クロムメツキしたステンレス板(鏡面仕上げ)上に、垂
直浸漬、引き上げ法(以後LB法と略す)によって35
層(膜厚850人)累積した(詳細は新実験化学講座第
18巻499頁)。この時基板は、ステアリン酸累積膜
の存在により、光干渉色として黄色を呈した。このステ
アリン酸バリウム層の上に、予め水面展間したN−オク
タデシルマレイミドの単分子膜を水平付着法により一層
累積した処、基板の光干渉色は黄橙色になった。
ついで、この基板を0.4ma /malのヒツジ抗ヒ
ト1(IG (t−1&L鎖特異性)液に2時間浸漬
したところ、デバイス表面の光干渉による色調は赤とな
り、抗ヒトIpGが基板に単分子状に吸着したことがわ
カッタ。a 131.: ヒトIgG液(5xio−+
θg/mりに2時間浸漬したが、基板に吸着している抗
ヒトIQGとヒトIqGとの抗原抗体反応によるデバイ
ス表面の色調は識別し難かった。次いで、予め、粒径5
0人の金コロイドを1分子あたり1個吸着固定した抗ヒ
トIgGの水溶液(1μg/ml)に上記デバイスを浸
漬したところ、抗原・抗体反応部の光干渉色は青紫色に
変化し、抗原の識別が容易にできた。
ト1(IG (t−1&L鎖特異性)液に2時間浸漬
したところ、デバイス表面の光干渉による色調は赤とな
り、抗ヒトIpGが基板に単分子状に吸着したことがわ
カッタ。a 131.: ヒトIgG液(5xio−+
θg/mりに2時間浸漬したが、基板に吸着している抗
ヒトIQGとヒトIqGとの抗原抗体反応によるデバイ
ス表面の色調は識別し難かった。次いで、予め、粒径5
0人の金コロイドを1分子あたり1個吸着固定した抗ヒ
トIgGの水溶液(1μg/ml)に上記デバイスを浸
漬したところ、抗原・抗体反応部の光干渉色は青紫色に
変化し、抗原の識別が容易にできた。
実施例3
実施例2において全標識2久抗体を用いる代りに抗ヒト
I(IGを反応固定したスブレンー無水マレイン酸交互
共重合体の水溶液を用い、抗原−抗体反応後のデバイス
を浸漬したところ、反応部位は緑色に変化し、抗原の識
別ができた。
I(IGを反応固定したスブレンー無水マレイン酸交互
共重合体の水溶液を用い、抗原−抗体反応後のデバイス
を浸漬したところ、反応部位は緑色に変化し、抗原の識
別ができた。
図1は本発明に用いられる増幅前のデバイスの概念断面
図である。 図2は図1に対応するデバイスの光干渉の概念図1図3
は図1のデバイスを増幅反応した後の光干渉の概念図で
ある。 図1〜図3において、■は光反射性基板(■)。 ■は光干渉層(n)、IIIは生体成分検知層(■)。 IVは被検物質f3(IV)、Vは増幅反応層を表わし
、noは空気の屈折率、「11 は層(II)の屈折率
。 「)zはII(III)の屈折率、n3はII(IV)
の屈折率、「14は層(V)の屈折率である。
図である。 図2は図1に対応するデバイスの光干渉の概念図1図3
は図1のデバイスを増幅反応した後の光干渉の概念図で
ある。 図1〜図3において、■は光反射性基板(■)。 ■は光干渉層(n)、IIIは生体成分検知層(■)。 IVは被検物質f3(IV)、Vは増幅反応層を表わし
、noは空気の屈折率、「11 は層(II)の屈折率
。 「)zはII(III)の屈折率、n3はII(IV)
の屈折率、「14は層(V)の屈折率である。
Claims (11)
- (1)実質的に乱反射のない光反射性基板( I )、及
びこの上に積層された光干渉層(II)、更にこの層(I
I)の上に設けられた実質的に単分子層からなる、生体
成分を検知するための物質層(III)よりなるデバイス
を用いて、当該層(III)を被検知物質(IV)溶液と接
触させた後、デバイス表面での光干渉色の色調変化、ま
たは反射光の濃淡変化として上記物質(IV)を検出する
方法において、上記物質層(III)を被検知物質(IV)
と反応させた後、又は反応させながら、該被検知物質中
の別の反応部位と特異的に反応しうる物質(V)をさら
に反応させ、デバイス表面での光干渉色変化または反射
光の濃淡変化を増幅することを特徴とする、生体成分検
出方法。 - (2)当該物質(III)が抗体タンパクであることを特
徴とする、特許請求の範囲第1項記載の生体成分検出方
法。 - (3)当該被検知物質(IV)が抗原物質であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の生体成分検出方法
。 - (4)生体成分検出反応増幅のために用いる当該物質(
V)が、上記第3項記載の抗原物質に対する第2抗体で
あるか、または、第2抗体と金属コロイド又は高分子物
質との結合体であることを特徴とする、特許請求の範囲
第1項記載の生体成分検出方法。 - (5)当該光干渉層(II)が400〜800nmの可視
光領域で実質的に吸収を有さず、かつ生体成分を検知す
る物質層(III)に親和性のある有機物または金属酸化
物であることを特徴とする、特許請求の範囲第1項記載
の生体成分検出方法。 - (6)当該光干渉層(II)の表面に生体成分を検知する
物質層(III)が化学結合されてなる特許請求の範囲第
1項記載の生体成分検出方法。 - (7)上記第1項記載の生体成分検出反応を行った後、
当該デバイス表面からの直接反射光量が、反射角(θ_
2)0°〜50°において基板面からの反射光量とほぼ
等しくかつ可視光領域の第1の光干渉色を呈し、また被
検知物質と反応していない部分のデバイス表面からの直
接反射光量は反射角(θ_1)0°〜50°において基
板面からの反射光量とほぼ等しく、かつ上記第1の光干
渉色とは異なる可視光領域の第2の光干渉色を呈するよ
うにして、被検知物質(IV)を識別・検出することを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の生体成分の検出方
法。 - (8)生体成分検出反応を行った後の当該デバイス表面
からの光反射率が10〜50%となるように金属薄膜層
を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第7項記載の
生体成分検出方法。 - (9)反応後のデバイス表面の光干渉色または明暗変化
を、色彩・色差計で定量的に測定することを特徴とする
、特許請求の範囲第(1)〜(8)項記載のいずれかの
生体成分の検出方法。 - (10)反応後のデバイス表面の膜厚変化をエリプソメ
ータで定量的に測定することを特徴とする、特許請求の
範囲第(1)〜(8)項記載のいずれかの生体成分の検
出方法。 - (11)入射光線が波長400〜800nmの可視光で
ある、特許請求の範囲第(1)項記載の生体成分検出方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62303220A JPH021557A (ja) | 1987-08-05 | 1987-12-02 | 生体成分検出方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62-194531 | 1987-08-05 | ||
JP19453187 | 1987-08-05 | ||
JP62303220A JPH021557A (ja) | 1987-08-05 | 1987-12-02 | 生体成分検出方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH021557A true JPH021557A (ja) | 1990-01-05 |
Family
ID=26508555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62303220A Pending JPH021557A (ja) | 1987-08-05 | 1987-12-02 | 生体成分検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH021557A (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52148620A (en) * | 1976-05-31 | 1977-12-10 | Technion Res & Dev Foundation | Analysis of small quantity chemical substance * reagent and test kit |
JPS5515100A (en) * | 1978-07-13 | 1980-02-01 | Akzo Nv | Analysing method and kit for labeling dispersed metal particle |
JPS58195142A (ja) * | 1982-04-26 | 1983-11-14 | サガクス・インストルメント・アクチエボラ−グ | 積層体およびそれを使用する化学物質の検出および(または)濃度の測定方法 |
JPS6148764A (ja) * | 1984-08-14 | 1986-03-10 | デューク サイエンティフィック コーポレーション | 特異物質用水性試料の検定方法およびキツト |
-
1987
- 1987-12-02 JP JP62303220A patent/JPH021557A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52148620A (en) * | 1976-05-31 | 1977-12-10 | Technion Res & Dev Foundation | Analysis of small quantity chemical substance * reagent and test kit |
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JPS6148764A (ja) * | 1984-08-14 | 1986-03-10 | デューク サイエンティフィック コーポレーション | 特異物質用水性試料の検定方法およびキツト |
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