JPH11201972A - 発光シリコンを用いた測定法 - Google Patents

発光シリコンを用いた測定法

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JPH11201972A
JPH11201972A JP377698A JP377698A JPH11201972A JP H11201972 A JPH11201972 A JP H11201972A JP 377698 A JP377698 A JP 377698A JP 377698 A JP377698 A JP 377698A JP H11201972 A JPH11201972 A JP H11201972A
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JP
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silicon
substance
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JP377698A
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Yoshifumi Kurihara
芳文 栗原
Norihiko Ishiguro
敬彦 石黒
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Tosoh Corp
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Tosoh Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】紫外線の照射に対して安定で、長期間保存して
も劣化を生じにくい標識物質で標識された特異的結合物
質の提供と、該標識特異的結合物質を用いて被測定物質
を検出し又は定量する方法の提供を目的とする。 【解決手段】光を照射すると発光する、発光シリコンで
標識された特異的結合物質。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、標識抗体、標識抗
原、標識核酸等の標識特異的結合物質と、標識特異的結
合物質を用いる免疫測定法や核酸交雑測定法等に関する
ものである。より詳しくは、光を照射すると発光する発
光シリコンにより標識された標識特異的結合物質と、該
標識特異的結合物質を用いる免疫測定法や核酸交雑測定
法等に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より医学や生物学の分野では、臨床
検査、診断薬、そしてウイルスや酵素の反応の研究を行
う際に、有機分子からなる蛍光物質を標識として用い、
光を照射したときに発せられる蛍光を光検出器や光学顕
微鏡で測定する方法が使用されることがある。より具体
的には、例えば抗原抗体反応を用いた蛍光法等では、蛍
光を発する有機蛍光体を標識として結合させた抗体(標
識特異的結合物質)を抗原抗体反応を通して抗原(被測
定物質)と結合させた後、抗原と複合体を形成し又は形
成しなかった標識抗体からの蛍光を測定し、蛍光強度や
その分布から前記抗原の量やその存在位置を検出する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来から標識として使
用されているような有機分子からなる蛍光物質には、紫
外線の照射により染料の分子結合が容易に破壊され、発
光能力が低下し易いという課題がある。このため、有機
分子からなる蛍光物質には不安定であり、長期間保存す
ると劣化を生じてしまう。この結果、有機分子からなる
蛍光物質を結合させた特異的結合物質を用いる種々の測
定においては、使用する試薬(標識特異的結合物質)を
長期間保存することが困難で、保存期間の長短によって
測定結果にバラツキが生じるなど、再現性が課題であっ
た。
【0004】そこで本発明は、紫外線の照射に対して安
定で、長期間保存しても劣化を生じにくい標識物質で標
識された特異的結合物質の提供と、該標識特異的結合物
質を用いて被測定物質を検出し又は定量する方法の提供
を目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべくな
された本発明は、光を照射すると発光する、発光シリコ
ンで標識された特異的結合物質であり、光を照射すると
発光する、発光シリコンで標識された特異的結合物質を
該特異的結合物質により結合される被測定物質と接触さ
せる工程と、発光シリコンからの蛍光を検出する工程と
からなる、前記被測定物質の検出又は定量方法である。
以下、本発明を詳細に説明する。
【0006】本発明は、発光シリコンが紫外線の照射に
対して安定で劣化し難く、保存時の安定性が高いことを
利用するものである。
【0007】本発明でいう特異的結合物質とは、被測定
物質に特異的に結合する物質をいい、その一例として、
ハプテンを含む抗原、抗体又は抗体活性を有する抗体断
片、DNAプローブを含む核酸プローブ又は核酸類縁
体、そしてアビジン又はビオチン等に代表されるリガン
ドとレセプター等を示すことができる。従って本発明に
よれば、例えば免疫反応における標識抗原又は標識抗
体、核酸相補的結合における標識核酸(RNA又はDN
A)、リガンドレセプター反応における標識リガンド又
は標識レセプター等を提供することが可能となる。
【0008】図1は、発光シリコンで標識された特異的
結合物質(抗体)の様子を示す模式図であり、1は発光
シリコン、2は抗体をそれぞれ示す。図2は、発光シリ
コンで標識された特異的結合物質(核酸)の様子を示す
模式図であり、3は発光シリコン、4は核酸をそれぞれ
示す。図3は、発光シリコンで標識された特異的結合物
質(抗原)の様子を示す模式図であり、5は発光シリコ
ン、6は抗原をそれぞれ示す。
【0009】本発明の発光シリコンは、光を照射すると
発光する性質を有するものであり、具体的には粒径10
μm以下のポーラスシリコン又は粒径10μm以下のシ
リコン超微粒子を示すことができる。シリコンそのもの
は有機分子ではなく、蛍光を発する性質を有していない
が、ポーラスシリコン又はシリコン微粒子は蛍光を発す
る性質を有している。中でも粒径が10μm以下のポー
ラスシリコン又は粒径10μm以下のシリコン微粒子は
強い蛍光を発することが知られており、本発明において
特異的結合物質を標識するものとして特に好ましい。ポ
ーラスシリコンの微粒子は、従来知られている種々の方
法を用いて製造することができる。例えばフッ化水素酸
を含有する水溶液中でシリコン結晶基板を陽極化成する
こといよりポーラスシリコンを製造し、これを後に粉砕
する方法を例示することができる。 シリコン微粒子に
ついても、従来知られている種々の方法で製造すること
ができる。例えば、ガス中蒸発法、プラズマCVD法、
レーザーCVD法、レーザーブレイクダウン法、レーザ
ーアプレーション法、スパッタリング法等を例示するこ
とができる。なお、上気した発光シリコン微粒子を製造
する際の酸化方法についても特に制限はなく、例えば大
気中で自然酸化させる方法、ヒーターにより高温にして
酸化させる方法そしてレーザー光等の光を照射して酸化
する方法等を例示できる。
【0010】前記したような特異的結合物質と発光シリ
コンを結合させる(標識する)方法としては、従来の標
識物質を特異的結合物質に結合させる方法を利用するこ
とができる。例えば物理的吸着により吸着、結合させる
方法や、化学結合により結合させる方法が例示できる。
物理的吸着により吸着、結合する場合には、両者を直接
結合させることはもちろんのこと、例えば牛血清アルブ
ミン(BSA)等の特異結合物質と該特異的結合物質が
特異的に結合する物質との反応を阻害しない蛋白質を介
して吸着、結合させることもできる。化学結合により結
合する場合には、例えば表面処理剤により化学結合に利
用できる(化学的に結合することができる)官能基を発
光シリコンに導入しておき、特異的結合物質中の官能基
と化学結合させる方法を例示できる。より具体的には、
表面処理剤として知られるシランカップリング剤を用い
て発光シリコン表面にアミノ基やカルボン酸基等の官能
基を導入しておき、該官能基を利用して特異的結合物質
に導入する方法を例示できる。なお、化学的結合により
発光シリコンと特異的結合物質を結合させる場合におい
ても、両者を直接化学結合しても良いし、例えば牛血清
アルブミン(BSA)等の特異結合物質と該特異的結合
物質が特異的に結合する物質との反応を阻害しない蛋白
質を介して結合しても良い。
【0011】本発明は、以上に説明したような光を照射
すると発光する発光シリコンで標識された特異的結合物
質を用いる、該特異的結合物質により結合される被測定
物質の検出又は定量方法をも提供するものである。この
方法は、該特異的結合物質により認識される被測定物質
と接触させる工程と、発光シリコンからの蛍光を検出す
る工程とからなる方法であれば、その他にいかなる操作
を伴うものであっても制限はなく、例えば従来の免疫測
定法や核酸交雑測定法等に適用し得る。
【0012】標識された特異的結合物質が抗体であり、
被測定物質が抗原である場合について測定の一例を図4
に基づき説明すれば、発光シリコン7で標識された抗体
8(特異的結合物質)、抗原9(被測定物質)、標識さ
れた抗体(特異的結合物質)とは異なる部位で該抗原
(被測定物質)と結合する抗体10の三者からなる複合
体を形成し、複合体を形成していない標識された抗体
(特異的結合物質)を分離した後、分離された又は複合
体を形成している成分について標識である発光シリコン
に光12を照射し、発光シリコンからの蛍光13を検出
するのである。前記複合体を形成するに当たっては、三
者を同時に接触させても良いし、いずれかの二者を接触
させた後、連続的に又は二者の複合体のみを選択的に取
得した後、残りを更に接触させることもできる。なお図
4では、複合体を形成していない標識された抗体(特異
的結合物質)を分離するため、抗体10はプレート11
に固定化されている。
【0013】前記の例は、免疫測定法におけるいわゆる
サンドイッチ法についてのものであるが、標識された特
異的結合物質が抗原23であり、被測定物質が標識され
ていない抗原である場合、即ち免疫測定法におけるいわ
ゆる競合法の一例を図6に基づき述べれば、これらの抗
原をこれらと結合し得る抗体21に対して競合させ、い
ずれかの抗原と抗体により形成される複合体を、該複合
体を形成していない標識された特異的結合物質と分離し
た後、分離された又は複合体を形成している成分につい
て標識である発光シリコンに光25を照射し、発光シリ
コンからの蛍光26を検出するのである。なお図6にお
いても、複合体を形成していない標識された抗原(特異
的結合物質)を分離するため、抗体21はプレート24
に固定化されている。
【0014】以上、免疫測定法を例に本発明の方法を説
明したが、図5に示したように核酸相補的結合を利用す
る測定法やリガンドレセプター反応を利用する測定法に
おいても同様である。なお図5中、15は発光シリコン
14で標識された核酸であり、16は被測定物質であ
り、17は固定化された核酸であり、この場合にも複合
体を形成していない標識された核酸(特異的結合物質)
を分離するため、核酸17はプレート18に固定化され
ている。
【0015】また本発明の方法では、例えば固定した抗
原分子に発光シリコンを結合させた抗体を反応させ、抗
原と結合していないものを除去した後、蛍光を測定する
際に抗原分子上のどの位置で蛍光が検出されるかを検知
すれば、いわゆるエピトープマッピングが可能となる。
更に被測定物質の位置が不明な測定系では、その位置を
検知することが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
るために実施例を示すが、本発明はこれら実施例に限定
されるものではない。
【0017】実施例1 水とエタノールとフッ化水素酸を3:2:1の割合で混
合した溶液中で、p型(100)シリコンウェハを、電
流密度1mA/cm2で陽極化成し、厚さ約1.8μm
のポーラスシリコン層を製造した。該ポーラスシリコン
層を96時間、大気中で自然酸化させた後、ポーラスシ
リコン層のみを削り取り、粉体を得た。得られた粉体を
水に懸濁後、遠心沈降して上澄み液を抽出し、懸濁液を
調製した。 懸濁液に紫外線を照射したところ赤色発光
が認められた。蛍光分光光度計を使用して得た蛍光スペ
クトルを図7に示す。また懸濁液を真鍮板に滴下して乾
燥させ、走査型電子顕微鏡で観察(加速電圧は20k
V、Tilt角度70度)したところ、得られたポーラ
スシリコンは粒径が1μm以下であった。なお、図8に
示したように、EDSにて懸濁液を定量した結果、シリ
コンであることが確認された。
【0018】実施例 2 実施例1で調製した懸濁液にBSAを1%となるように
添加して混合した後、遠心沈降を行って発光シリコン吸
着BSAを調製した。
【0019】発光シリコン吸着BSAを水に懸濁したと
ころ赤色発光が認められた。この懸濁液を水で1/1
0、1/100、1/1000又は1/10000に希
釈して蛍光強度を測定したところ、測定値は希釈倍率に
比例して直線的に減少した。結果を図9に示す。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、抗体や核酸プローブ等
の特異的結合物質に対し、発光シリコンという紫外線に
対して安定な標識が結合した、標識特異的結合物質を提
供することが可能である。この結果、有機分子からなる
蛍光物質を結合させた特異的結合物質を用いる種々の測
定においては、使用する試薬(標識特異的結合物質)を
長期間保存することが困難で、保存期間の長短によって
測定結果にバラツキが生じるというような、再現性に関
する課題を解決することが可能となる。
【0021】また本発明により提供される被測定物質の
検出又は定量方法においては、高感度かつ再現性の高い
方法を提供するが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の発光シリコンで標識された特
異的結合物質の一例を示すための図である。
【図2】図2は、本発明の発光シリコンで標識された特
異的結合物質の他の一例を示すための図である。
【図3】図3は、本発明の発光シリコンで標識された特
異的結合物質の他の一例を示すための図である。
【図4】図4は、本発明を免疫測定におけるサンドイッ
チ法として適用した場合の様子を示す図である。
【図5】図5は、本発明を核酸相補的結合におけるサン
ドイッチ法として適用した場合の様子を示す図である。
【図6】図6は、本発明を免疫測定における競合法とし
て適用した場合の様子を示す図である。
【図7】図7は、蛍光分光光度計を用いて得た、発光シ
リコンの蛍光スペクトルを示すものである。蛍光スペク
トルの取得に当たっては、励起波長360nm、検出波
長590nmとした。
【図8】図8は、調製した懸濁液についてEDS定量を
行った結果を示す図である。図中、(1)は装置に起因
する被測定物とは無関係なスペクトルであり、(2)は
試料台のCuのLαスペクトルであり、(3)は得られ
た粒子のSiのKαスペクトルであり、(4)はSのK
αスペクトル(試料台及び試料液からの発生)であり、
(5)はKのKαスペクトル(試料台及び試料液からの
発生)であり、(6)はCaのKαスペクトル(試料台
及び試料液からの発生)であり、(7)は試料台のCu
のKαスペクトルであり、(8)は試料台のZnのKα
スペクトルであり、(9)は試料台のCuのKβスペク
トルである。
【図9】実施例2の結果を示すものであり、水で希釈し
た試料について励起波長360nm、検出波長590n
mでの測定結果である。
【符号の説明】
1、3、5、7、14及び22 発光シリコン微粒子 2、8 標識と結合された抗体 4、15 標識と結合された核酸 6、26 標識と結合された抗原 9 抗体と反応して結合した被測定物質(抗原) 10、21 プレートに結合された抗体 11、18、24 プレート 12、19、25 励起光 13、20、26 発光シリコンが発する蛍光 16 核酸プローブと反応して結合した被測定物質(核
酸) 17 プレートに結合された核酸プローブ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光を照射すると発光する、発光シリコンで
    標識された特異的結合物質。
  2. 【請求項2】発光シリコンが粒径10μm以下のポーラ
    スシリコン又は粒径10μm以下のシリコン超微粒子で
    あることを特徴とする請求項1の特異的結合物質。
  3. 【請求項3】発光シリコンが直接特異的結合物質と結合
    され、又は、特異結合物質と該特異的結合物質が特異的
    に結合する物質との反応を阻害しない蛋白質を介して結
    合されていることを特徴とする請求項1の特異的認識物
    質。
  4. 【請求項4】光を照射すると発光する、発光シリコンで
    標識された特異的結合物質を該特異的結合物質により結
    合される被測定物質と接触させる工程と、発光シリコン
    からの蛍光を検出する工程とからなる、前記被測定物質
    の検出又は定量方法。
  5. 【請求項5】発光シリコンが粒径10μm以下のポーラ
    スシリコン又は粒径10μm以下のシリコン超微粒子で
    あることを特徴とする請求項4の方法。
  6. 【請求項6】発光シリコンが直接特異的結合物質と結合
    され、又は、特異的結合物質と該特異的結合物質が特異
    的に結合する被測定物質との反応を阻害しない蛋白質を
    介して結合されていることを特徴とする請求項4の方
    法。
JP377698A 1998-01-12 1998-01-12 発光シリコンを用いた測定法 Pending JPH11201972A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007246329A (ja) * 2006-03-15 2007-09-27 Tokyo Denki Univ 発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子とその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007246329A (ja) * 2006-03-15 2007-09-27 Tokyo Denki Univ 発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子とその製造方法

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