JPS6130215B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6130215B2
JPS6130215B2 JP20117483A JP20117483A JPS6130215B2 JP S6130215 B2 JPS6130215 B2 JP S6130215B2 JP 20117483 A JP20117483 A JP 20117483A JP 20117483 A JP20117483 A JP 20117483A JP S6130215 B2 JPS6130215 B2 JP S6130215B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protein
substrate
solution
coated
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP20117483A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59160763A (en
Inventor
Giaeua Ibaa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JPS59160763A publication Critical patent/JPS59160763A/en
Publication of JPS6130215B2 publication Critical patent/JPS6130215B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/551Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being inorganic
    • G01N33/553Metal or metal coated

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蛋白質の検出装置に関するものであ
る。更に詳しく言えば本発明は、抗原抗体反応を
基体の金の表面で行なわせることによる蛋白質の
検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a protein detection device. More specifically, the present invention relates to a protein detection device that performs an antigen-antibody reaction on the gold surface of the substrate.

なお、本特許出願は1972年6月26日に受理され
かつ本発明と同じ受託者に委託されたギアエヴア
(Giaever)の米国特許出願第266278号に関連し
ている。
This patent application is related to Giaever, US Patent Application No. 266,278, filed on June 26, 1972, and assigned to the same trustee as the present invention.

ところで、免疫反応は極めて特異的な生化学反
応である。それによれば、抗原と呼ばれる第1の
蛋白質がそれに対して特異的な抗体と呼ばれる第
2の蛋白質と結合して免疫学的に複合した蛋白質
を生成する。動物のごとき生体系の内部において
起る免疫反応は、病気との闘争という点でその動
物にとつて重要である。異種蛋白質すなわち抗原
が侵入した場合、現在ではまだ十分に解明されて
いない過程により、生体系はその抗原に対して特
異的な抗体蛋白質を産生する。かかる抗体蛋白質
の分子は抗原分子の対応箇所と補足し合う化学結
合部位を有しているため、抗原と抗体とは化学的
に結合して免疫学的に複合した蛋白質を生成す
る。
By the way, an immune reaction is an extremely specific biochemical reaction. According to this method, a first protein called an antigen binds to a second protein called an antibody specific to the antigen to produce an immunologically complex protein. The immune response that occurs within a living system such as an animal is important for that animal in its fight against disease. When foreign proteins or antigens invade, biological systems produce antibody proteins specific for that antigen, by a process that is currently not fully understood. Since such antibody protein molecules have chemical bonding sites that complement corresponding sites on the antigen molecule, the antigen and antibody chemically bond to produce an immunologically complex protein.

このように抗体は異種蛋白質の侵入に応答して
生体系が産生するのであるから、生体系内に存在
する抗体の検出はその生体系がいかなる抗原に暴
露されたかを判定するという点で医学診断上の価
値を有する。逆に、生体系内における特定の抗原
の検出もまた医学診断上の価値を有する。その実
例としては、妊娠試験として尿中のHCG蛋白質
分子を検出すること、並びに予定された供血者の
血液中の肝炎関連抗原分子を検出することが挙げ
られる。
Since antibodies are produced by biological systems in response to the invasion of foreign proteins, detection of antibodies present in a biological system is useful for medical diagnosis in that it determines what antigen the biological system has been exposed to. have a higher value. Conversely, the detection of specific antigens within biological systems also has medical diagnostic value. Examples include detecting HCG protein molecules in urine as a pregnancy test, as well as detecting hepatitis-associated antigen molecules in the blood of a prospective donor.

かかる診断試験を実施するためには、免疫学的
に反応する1対の蛋白質の少なくとも一方を濃縮
精製状態で入手しなければならない。ところで、
抗体蛋白質の唯一公知の源泉は生体系である。更
に詳しく言えば、異種蛋白質の導入に対して免疫
反応を示すことが現在までに知られているのは脊
椎動物だけである。たとえば、多数の抗原に暴露
された動物の血清中には対応する多数の抗体が見
出される。しかし、血清は極めて複雑な混合物で
あり、しかも所要の抗体は多数の他種成分中に極
めて低い濃度で存在するに過ぎない。他方、多数
の抗原は実験室的な培養物中において制御可能に
産生させることができる。とは言え、現在のとこ
ろ、ある種の抗原(たとえば肝炎関連抗原)は抗
体と同じく高等動物の生体系からしか入手するこ
とができない。
In order to perform such diagnostic tests, at least one of a pair of immunologically reactive proteins must be obtained in a concentrated and purified state. by the way,
The only known source of antibody proteins is biological systems. More specifically, to date, only vertebrates are known to exhibit an immune response to the introduction of foreign proteins. For example, large numbers of corresponding antibodies are found in the serum of animals exposed to multiple antigens. However, serum is an extremely complex mixture, and the required antibodies are only present in extremely low concentrations among numerous other species components. On the other hand, many antigens can be controllably produced in laboratory cultures. However, at present, certain antigens (eg, hepatitis-related antigens), like antibodies, can only be obtained from the biological systems of higher animals.

現状では、免疫学的に活性な蛋白質の濃縮精製
および診断学的利用のいずれもが免疫学的利用の
いずれもが免疫学的複合反応に基づく蛋白質の沈
降または凝集特性に依存している。このような診
断学的利用の古典的な実例は血液型の判定であ
る。その場合には、血液試料がα型およびβ型血
清抗体と混合され、それから血液試料中における
凝集の有無を観察することによつて血液型が判定
される。
Currently, both the concentration and purification of immunologically active proteins and their diagnostic uses rely on the precipitation or aggregation properties of proteins based on immunological complex reactions. A classic example of such diagnostic use is blood group determination. In that case, a blood sample is mixed with alpha and beta serum antibodies, and the blood type is then determined by observing the presence or absence of agglutination in the blood sample.

現在実施されているようなHCG蛋白質による
妊娠試験は阻害試験である。かかる試験の実施に
当つては、尿検体中に一定量のHCG抗血清が混
合される。こうして前処理を受けた尿検体中に
HCG蛋白質で被覆された多数のポリスチレン球
が導入される。かかるポリスチレン球は、尿検体
中にHCG蛋白質が存在しない場合、しかもその
場合に限つて凝集するはずである。すなわち、尿
検体中にHCG蛋白質が存在しない場合、ポリス
チレン球上のHCG蛋白質は尿検体中に予め導入
されたHCG抗血清と複合し、そのためポリスチ
レン球は凝集する。他方、尿検体中にHCG蛋白
質が存在すれば、それは予め導入されたHCG抗
血清と複合し、こうして生成された複合体は尿検
体から沈澱してしまう。その結果、予め導入され
たHCG抗血清がポリスチレン球上のHCG蛋白質
と複合することはもはや起り得ないため、ポリス
チレン球は凝集しないわけである。この着想に従
えば、上記のHCG蛋白質による妊娠試験は簡略
化することも可能なはずである。すなわち、ポリ
スチレン球上にHCG抗血清を付着させ、次いで
それを用いて尿検体を直接に試験することもでき
よう。そうすれば、尿検体中にHCG蛋白質が存
在する場合、しかもその場合に限つてポリスチレ
ン球が凝集することになろう。
The HCG protein pregnancy test currently being conducted is an inhibition test. When conducting such a test, a certain amount of HCG antiserum is mixed into a urine sample. In the urine sample pretreated in this way,
A number of polystyrene spheres coated with HCG protein are introduced. Such polystyrene spheres should aggregate if and only if HCG protein is not present in the urine sample. That is, when HCG protein is not present in the urine sample, the HCG protein on the polystyrene spheres is complexed with the HCG antiserum introduced into the urine sample in advance, so that the polystyrene spheres aggregate. On the other hand, if HCG protein is present in the urine sample, it will complex with the previously introduced HCG antiserum, and the complex thus generated will precipitate from the urine sample. As a result, the polystyrene spheres do not aggregate, since the previously introduced HCG antiserum can no longer be complexed with the HCG protein on the polystyrene spheres. According to this idea, it should be possible to simplify the pregnancy test using the HCG protein described above. That is, HCG antiserum could be deposited on polystyrene spheres and then used to test urine specimens directly. Then, the polystyrene spheres would aggregate if and only if HCG protein was present in the urine sample.

しかるに、かかる簡略な方法はこれまで使用さ
れなかつた。その理由は、入手し得るHCG抗血
清がHCG抗体以外の成分を多量に含有する複雑
な混合物である点にあつたと思われる。その上、
HCG抗血清から抗体を抽出するには余計な手間
がかかるという事実もまた、HCG抗血清を直接
に使用する阻害試験の方が従来好ましいとされて
きた理由の1つである。そこで本発明に関連して
説明される後述の参考例では、HCG抗体を血清
から効率的に分離する方法が説明されている。そ
して、本発明の実施例によれば、一層簡略な直接
試験の実施を可能にする検出装置が提供される。
典型的には、各抗原分子は複数の抗体分子と複合
する。それらの抗体分子は相異なる粒子に付随し
ていることもあり得るため、たとえば被覆ポリス
チレン球や赤血球の肉眼で見える凝集塊が生成さ
れる。しかし凝集試験は、問題の粒子が免疫反応
とは無関係な様々の理由によつて凝集する傾向を
示し、そのため試験の信頼性が低下するという欠
点を有している。それ故、典型的には熟練した技
術者が細心の注意を払いながら凝集試験を実施す
るが、それでもなお診断上の過誤が起ることは避
けられない。
However, such a simple method has not been used so far. The reason seems to be that the available HCG antiserum is a complex mixture containing a large amount of components other than HCG antibodies. On top of that,
The fact that extracting antibodies from HCG antisera requires extra effort is also one of the reasons why inhibition tests using HCG antisera directly have traditionally been preferred. Therefore, in the reference examples described below in connection with the present invention, a method for efficiently separating HCG antibodies from serum is described. According to the embodiments of the present invention, a detection device is provided that enables simpler direct testing.
Typically, each antigen molecule is complexed with multiple antibody molecules. The antibody molecules may be associated with different particles, thus producing visible aggregates of coated polystyrene spheres or red blood cells, for example. However, agglutination tests have the disadvantage that the particles in question tend to agglutinate for various reasons unrelated to the immune response, thereby reducing the reliability of the test. Therefore, although agglutination tests are typically performed with great care by skilled technicians, diagnostic errors are still inevitable.

抗体の生成濃縮物を調整するための現行の方法
に従えば、動物の生体系内に抗原を導入すること
によつて抗体の産生が励起され、高度に稀釈され
た状態の抗体を含有する血清がその動物から採取
され、それから一定量の抗原が血清中に混合され
る。かかる抗原と抗体との混合物は複合し、そし
て血清から沈澱する。血清の残留成分を吸引除去
した後、抗原−抗体沈澱物は酸に溶解され、それ
によつて複合結合が切断される。この結果、酸中
における抗原および抗体分子の溶液が得られたこ
とになる。抗原および抗体分子は相異なる物理的
特性(たとえば重量)を有するから、たとえば遠
心分離のごとき機械的手段によつて両者を分離す
ることが可能である。
According to current methods for preparing antibody production concentrates, antibody production is stimulated by introducing antigen into the animal's biological system, and serum containing antibodies in a highly diluted state is produced. is taken from the animal and then a certain amount of antigen is mixed into the serum. Such antigen and antibody mixtures complex and precipitate from the serum. After aspiration of residual serum components, the antigen-antibody precipitate is dissolved in acid, thereby cleaving the complex bonds. This results in a solution of antigen and antibody molecules in acid. Because antigen and antibody molecules have different physical properties (eg, weight), it is possible to separate them by mechanical means, such as centrifugation.

ところで、抗原抗体複合反応は抗原が表面に吸
着されている場合にも起ることが知られている。
このような表面における複合反応は楕円偏光計に
よつて観側されてきた。楕円偏光計は複雑な光学
計器であつて、それを用いれば0.1Å程度の膜厚
を測定することが可能となる。しかし、楕円偏光
計は高価である上に熟練した操作者を必要とす
る。楕円偏光計を用いた従来の免疫反応の研究に
際しては、2つの方法が使用されてきた。1つの
方法によれば、研究すべき免疫反応をスライド上
で行なわせた後、そのスライドが楕円偏光計に取
付けられて膜厚が実測される。もう1つの方法に
よれば、楕円偏光計に取付けられたスライド上で
免疫反応が行なわされ、そして膜厚の変化が観測
される。その際、絶対膜厚の測定には極度の注意
を払う必要がある。他方、膜厚の相対変化の測定
は絶対膜厚の測定よりも容易であるが、溶液中の
抗体濃度が低い場合には長い時間がかかる。それ
故、経済的理由から、表面における免疫反応の楕
円偏光計による検出は診断目的用としては採用さ
れなかつた。
By the way, it is known that the antigen-antibody complex reaction also occurs when the antigen is adsorbed on the surface.
Complex reactions on such surfaces have been observed using an ellipsometer. An ellipsometer is a complex optical instrument that can measure film thicknesses on the order of 0.1 Å. However, ellipsometers are expensive and require skilled operators. In traditional studies of immune responses using ellipsometers, two methods have been used. According to one method, after the immune reaction to be studied is performed on a slide, the slide is mounted in an ellipsometer and the film thickness is measured. According to another method, the immunoreaction is performed on a slide mounted on an ellipsometer and changes in film thickness are observed. In this case, extreme care must be taken in measuring the absolute film thickness. On the other hand, measuring relative changes in film thickness is easier than measuring absolute film thickness, but takes a long time when the antibody concentration in solution is low. Therefore, for economic reasons, ellipsometric detection of immune reactions at surfaces has not been adopted for diagnostic purposes.

さて本発明は、任意の蛋白質がもつぱら一分子
層を成して基体上に吸着する一方、かかる蛋白質
に対する特異的な抗体(または抗原)がそれに結
合すると基体上に二分子層が形成されるという発
見に基づいている。そこで本発明の目的は、かか
る発見の応用により、医学診断上および薬学上の
用途にとつて有用な蛋白質の検出装置を提供する
ことにある。
According to the present invention, any protein is adsorbed onto a substrate in the form of a single molecular layer, while a bimolecular layer is formed on the substrate when an antibody (or antigen) specific to such protein binds to it. It is based on the discovery that Therefore, an object of the present invention is to provide a protein detection device useful for medical diagnosis and pharmaceutical use by applying such a discovery.

従つて本発明の目的は、基体の表面において起
る免疫反応を経済的に検出するための装置を提供
することにある。
It is therefore an object of the present invention to provide a device for economically detecting the immune reaction occurring on the surface of a substrate.

また、かかる免疫反応を視覚的な直接観察によ
つて検出するような上記の装置を提供することも
本発明の目的の1つである。
It is also an object of the present invention to provide the above-described apparatus for detecting such an immune reaction by direct visual observation.

本発明に関連した参考例について簡潔に述べれ
ば、先ず基体材料製の薄板が第1の蛋白質の溶液
中に浸漬される結果、第1の蛋白質の一分子層が
基体に付着する。こうして第1の蛋白質で被覆さ
れた基体が、次いで、第2の溶液中に浸漬され
る。かかる第2の溶液は、第1の例においては第
1の蛋白質と特異的に反応する蛋白質を含有する
ことが知られているものであり、また第2の例に
おいては第1の蛋白質と特異的に反応する蛋白質
を含有するかどうか疑われているものである。か
かる特異的に反応する蛋白質、しかもそれのみ
が、基体上の第1の蛋白質の一分子層に重なり合
つた第2の一分子層を形成する。次に、第1の例
に従えば、二分子層で被覆された基体が弱酸溶液
中に浸漬される。弱酸溶液によつて2つの蛋白質
層間の免疫学的結合が切断される結果、弱酸溶液
中には特異的に反応する蛋白質が精製された状態
で回収されることになる。他方、第2の例に従え
ば、特異的に反応する蛋白質を含有するかどうか
疑われている溶液中に浸漬された後の基体が電気
的または光学的に検査され、それによつて基体に
付着している蛋白質層が二分子層および一分子層
のいずれであるかが判定される。その結果、第2
の容液が第1の蛋白質と特異的に反応する蛋白質
を含有するかどうかが決定されることになる。
To briefly describe a reference example related to the present invention, first, a thin plate made of a substrate material is immersed in a solution of a first protein, so that a monolayer of the first protein is attached to the substrate. The substrate thus coated with the first protein is then dipped into the second solution. In the first example, the second solution is known to contain a protein that specifically reacts with the first protein, and in the second example, it is known to contain a protein that specifically reacts with the first protein. It is suspected that it contains a protein that reacts with other substances. Such a specifically reactive protein, and only that protein, forms a second monolayer superimposed on the monolayer of the first protein on the substrate. Next, according to the first example, the bilayer coated substrate is immersed in a weak acid solution. As a result of the weak acid solution cleaving the immunological bond between the two protein layers, the protein that specifically reacts with the weak acid solution is recovered in a purified state. On the other hand, according to the second example, the substrate after being immersed in a solution suspected of containing a specifically reactive protein is electrically or optically inspected, thereby determining whether it is attached to the substrate or not. It is determined whether the protein layer formed is a bilayer or a monolayer. As a result, the second
It will be determined whether the sample contains a protein that specifically reacts with the first protein.

以下、参考例を参照しながら本発明の実施例を
添付の図面に関連して説明する。
Embodiments of the invention will now be described with reference to reference examples and in conjunction with the accompanying drawings.

先ず、本発明に関連した参考例について説明す
る。第1図はかかる参考例の諸工程について図解
する参考工程系統図である。かかる工程系統図を
上から下へ読んで行く際、垂直方向の各レベルは
時間的に継続した作業工程の1つを表わす。工程
系統図中における垂直方向の所定レベルに複数の
工程が水平配列されているのは、各種の参考例に
従つた場合、所定の垂直レベルにおける表記の工
程のいずれか1つが選択的に実施されることを意
味する。
First, reference examples related to the present invention will be explained. FIG. 1 is a reference process flow diagram illustrating the various steps of this reference example. When reading such a process diagram from top to bottom, each vertical level represents one of the sequential work steps in time. The reason why a plurality of processes are arranged horizontally at a predetermined level in the vertical direction in a process flow diagram is that when following various reference examples, any one of the processes described at a predetermined vertical level is selectively performed. It means to do something.

最初の参考例に従えば、作業は第1図中のブロ
ツク13から開始する。先ず、金属、ガラス、雲
母、プラスチツク、溶触シリカ、石英などのごと
き基体材料製の薄板が用意される。かかる基体
は、蛋白質に対する屈折率の差が最大である点で
金属から成ることが好ましく、とりわけ金属で被
覆されたスライドガラスから成ることが好まし
い。次いで、問題となる第1の蛋白質を含有する
溶液中に上記の基体が浸漬される。かかる第1の
蛋白質は生物学的に見れば抗原または抗体であつ
て、相当に濃縮された溶液として入手可能である
上、それと特異的に反応する蛋白質(生物学的に
見ればそれぞれ抗体または抗原)を検出または精
製するために使用すべきものである。かかる第1
の蛋白質は一分子層を成して基体上に吸着する。
なお、いかなる蛋白質も一分子層を成して吸着す
るが、それ以上の吸着は決して起らない。換言す
れば、蛋白質は基体に付着するけれど、それ自体
には付着しないのである。基体の表面全域に蛋白
質の一分子層が形成された後、被覆基体が第1の
蛋白質の溶液から取り出される。なお、基体を完
全に被覆するのに要する時間は溶液中の蛋白質の
濃度および溶液の撹拌の程度に依存する。たとえ
ば、1%のウシ血清アルブミン溶液を使用した場
合、蛋白質の一分子層でスライドガラスを完全に
被覆するには約30分を要する。第1図中のブロツ
ク14に示された次の工程は、第1の蛋白質と特
異的に反応する蛋白質を含有するかどうか疑われ
る溶液中に上記の被覆基体を浸漬することであ
る。この溶液は検出すべき特異的に反応する蛋白
質以外に多数の成分を含有する場合があるばかり
か、そのような場合の方がむしろ典型的と言え
る。しかしながら、特異的に反応する蛋白質以外
の蛋白質は基体上の第1の蛋白質層に決して付着
しない。従つて、特異的に反応する蛋白質が問題
の溶液中に存在しなければ、浸漬後の基体はやは
り蛋白質の一分子層しか有しない。他方、特異的
に反応する蛋白質が問題の溶液中に存在すれば、
第1の蛋白質およびそれと特異的に反応する蛋白
質の間で免疫学的複合が起り、従つて一定時間後
の基体は蛋白質の二分子層を有することになる。
なお、第1図のブロツク13および14に示され
た工程は参考例の全てに共通であることが留意さ
れるべきである。被覆基体上に第2の蛋白質層が
完全に付着するのに要する時間は、やはり溶液中
の特異的に反応する蛋白質の濃度に依存する。血
清中の抗体の場合、この時間は1日にわたること
もある。一参考例に従えば、次の工程は第1図中
のブロツク15に示されるごとく弱酸溶液中に被
覆基体を浸漬することであるが、それと同時に第
1図中のブロツク22に示されるごとく楕円偏光
計による被覆基体の観測が行なわれる。第1の蛋
白質で被覆された基体上における特異的に反応す
る蛋白質層の形成は長い時間を要することがある
けれど2種の蛋白質間の免疫学的結合は弱酸によ
つて極めて急速に切断される。従つて、楕円偏光
計を用いて行なわれる観測は面倒な絶対膜厚の測
定ではなくて比較的簡単な膜厚の変化の観測であ
つてよい。その上、弱酸の作用による特異的に反
応する蛋白質の剥離の観測は従来のごとき特異的
に反応する蛋白質層の形成の観測よりも遥かに迅
速に達成できる。それ故、ブロツク13に従つて
多数の試験用スライドを作製し、その各々をブロ
ツク14に示されるごとく多数の血清試料の1つ
に暴露し、それからブロツク15および22に従
つてかかるスライドを連続的に検査し、それによ
つていずれの血清試料が第1の蛋白質と特異的に
反応する蛋白質を含有するかを短時間で判定する
ことができる。弱酸は基体から第1の蛋白質を剥
離しないから、特異的に反応する蛋白質を含有し
ない溶液中に浸漬された被覆基体は弱酸中に浸漬
されかつ楕円偏光計により観測された場合にも膜
厚の変化を示さない。他方、特異的に反応する蛋
白質を含有する溶液中に浸漬されたものは弱酸中
に浸漬されかつ楕円偏光計により観測された場合
に膜厚が約2〜5分の1に変化する。各回の観測
は数分間で達成できるから、能率的であり、従つ
て診断学上有意義な試験方法が得られることにな
る。
According to the first reference, work begins at block 13 in FIG. First, a thin sheet of substrate material such as metal, glass, mica, plastic, fused silica, quartz, etc. is provided. Such a substrate is preferably made of a metal since it has the largest difference in refractive index for proteins, and is particularly preferably made of a glass slide coated with a metal. Next, the substrate is immersed in a solution containing the first protein of interest. Biologically speaking, such a first protein is an antigen or an antibody, which is available as a highly concentrated solution, and is also a protein that specifically reacts with it (biologically speaking, it is an antigen or an antibody, respectively). ) should be used to detect or purify. Such first
The proteins form a single molecular layer and are adsorbed onto the substrate.
Note that any protein is adsorbed in one molecular layer, but no further adsorption occurs. In other words, the protein attaches to the substrate, but not to itself. After a monolayer of protein has been formed over the entire surface of the substrate, the coated substrate is removed from the first protein solution. Note that the time required to completely coat the substrate depends on the concentration of protein in the solution and the degree of stirring of the solution. For example, when using a 1% bovine serum albumin solution, it takes approximately 30 minutes to completely coat a glass slide with a single molecular layer of protein. The next step, shown in block 14 in FIG. 1, is to immerse the coated substrate in a solution suspected of containing a protein that specifically reacts with the first protein. Not only can this solution contain many components other than the specifically reacting protein to be detected, but such a case is even more typical. However, proteins other than those that specifically react will never adhere to the first protein layer on the substrate. Therefore, if a specifically reactive protein is not present in the solution in question, the substrate after immersion will still have only a monolayer of protein. On the other hand, if a specifically reactive protein is present in the solution in question,
An immunological complex occurs between the first protein and the protein that specifically reacts with it, so that after a certain period of time the substrate will have a bilayer of protein.
It should be noted that the steps shown in blocks 13 and 14 of FIG. 1 are common to all of the reference examples. The time required for complete deposition of the second protein layer on the coated substrate also depends on the concentration of the specifically reactive protein in the solution. For antibodies in serum, this time can extend over a day. According to one reference example, the next step is to immerse the coated substrate in a weak acid solution as shown in block 15 of FIG. Observation of the coated substrate is performed using a polarimeter. Although the formation of a specifically reactive protein layer on a substrate coated with the first protein may take a long time, the immunological bond between the two proteins is cleaved very rapidly by weak acids. . Therefore, the observation performed using an ellipsometer may be a relatively simple observation of changes in film thickness, rather than a complicated measurement of absolute film thickness. Moreover, the observation of the detachment of specifically reactive proteins by the action of weak acids can be achieved much more quickly than the conventional observation of the formation of a specifically reactive protein layer. Therefore, a number of test slides are prepared according to block 13, each of which is exposed to one of a number of serum samples as shown in block 14, and then such slides are sequentially prepared according to blocks 15 and 22. It is thereby possible to determine in a short time which serum samples contain a protein that specifically reacts with the first protein. Because a weak acid does not strip the first protein from the substrate, a coated substrate immersed in a solution that does not contain a specifically reactive protein will have a similar film thickness when immersed in a weak acid and observed with an ellipsometer. Shows no change. On the other hand, a film immersed in a solution containing a specifically reactive protein changes in film thickness by about 2 to 5 times when immersed in a weak acid and observed with an ellipsometer. Each observation can be accomplished in a few minutes, resulting in an efficient and therefore diagnostically meaningful test method.

これと密接に関係した別の参考例は蛋白質の濃
縮精製に役立つものであつて、第1図中のブロツ
ク13,14,15および23に示された諸工程
から成る。先ず、ブロツク13に示されるごと
く、1対の抗原抗体のうちで入手可能な蛋白質の
溶液中に基体が浸漬される。通常の場合、この蛋
白質は抗原であるが、第1の蛋白質の生物学的性
質に依存しない。第1図中のブロツク13に従つ
て作製された被覆基体が、次いで、ブロツク14
に示されるごとく第1の蛋白質と特異的に反応す
る蛋白質を含有する溶液中に浸漬される。通常の
場合、特異的に反応する蛋白質は抗体であつて、
ブロツク14で使用される溶液は第1の蛋白質に
暴露された動物の血清である。このようにして蛋
白質の二分子層で被覆された基体を第1図中のブ
ロツク15に示されるごとく弱酸中に浸漬すれ
ば、特異的に反応する蛋白質層が第1の蛋白質層
から剥離される。この時点において、基体は第1
の蛋白質の一分子層で被覆されている一方、弱酸
中には特異的に反応する蛋白質の精製溶液が得ら
れている。次の工程は、第1図中のブロツク23
に示されるごとく、特異的に反応する蛋白質を含
有する溶液中に第1の蛋白質層の付着した基体を
戻し、第2の蛋白質層を採集し、それを再び弱酸
で剥離し、それによつて弱酸中の特異的に反応す
る蛋白質の濃度を増大させることである。このよ
うな作業を継続すれば、特異的に反応する蛋白質
の精製濃縮物が弱酸中に回収されることになる。
Another closely related example is useful for protein concentration and purification and consists of the steps shown in blocks 13, 14, 15 and 23 in FIG. First, as shown in block 13, a substrate is immersed in a solution of an available protein of a pair of antigens and antibodies. In the normal case, this protein is an antigen, but this does not depend on the biological nature of the first protein. The coated substrate made according to block 13 in FIG.
The first protein is immersed in a solution containing a protein that specifically reacts with the first protein as shown in FIG. In normal cases, the protein that specifically reacts is an antibody,
The solution used in block 14 is the serum of the animal exposed to the first protein. When the substrate thus coated with a bimolecular layer of protein is immersed in a weak acid as shown in block 15 in Figure 1, the specifically reactive protein layer is peeled off from the first protein layer. . At this point, the substrate is
A purified solution of the protein, which is coated with a monomolecular layer of the protein, reacts specifically in the weak acid, has been obtained. The next step is block 23 in Figure 1.
As shown in FIG. The goal is to increase the concentration of specifically reactive proteins in the protein. If such operations are continued, purified concentrates of specifically reactive proteins will be recovered in weak acids.

前述の最初の参考例は楕円偏光計による免疫反
応の検出の能率を実用可能な程度にまで改善する
ものであるが、それでもなお楕円偏光計の必要性
を完全に排除することは経済的に見て望ましいと
言える。そこで、電気的手段によつて蛋白質層の
相対膜厚を測定するための別の参考例があり、こ
の参考例においては、金属製の基体が使用される
か、あるいは第1図中のブロツク11に示される
ごとく他種材料製の基体が最初に金属薄膜で被覆
される。かかる金属基体または金属被覆基体が、
次いで、ブロツク13および14に示された工程
に従つて蛋白質溶液中に浸漬される。このように
して基体に付着した蛋白質層は電気絶縁性を有す
る。次の工程は、第1図中のブロツク16に示さ
れるごとく、基体に付着した上部蛋白質層の上に
水銀滴またはその他の電極を設置することであ
る。上部蛋白質層は、特異的に反応する蛋白質が
問題の溶液中に含有されない場合には第1の蛋白
質から成る一方、特異的に反応する蛋白質が問題
の溶液中に含有される場合にはその蛋白質から成
る。従つて、金属基体または金属薄膜と水銀滴と
は蛋白質の一分子層ないし二分子層から成る絶縁
層によつて隔離された蓄電器の2枚の電極板を構
成する。そこで、第1図中のブロツク19に示さ
れるごとく、たとえばIB−28型ヒースキツト・
インピーダンス・ブリツジ(Heathkit
Impedance Bridge)のごとき任意適宜の電気容
量測定器によつて上記の蓄電器の電気容器が測定
される。なお、予測される通り、蛋白質の二分子
層を有する上記蓄電器の電気容量は蛋白質の一分
子層を有する上記蓄電器の電気容量の約2〜5分
の1になることが判明した。
Although the first reference example above improves the efficiency of detecting immune reactions with an ellipsometer to a practical extent, it is still not economically viable to completely eliminate the need for an ellipsometer. It can be said that it is desirable. Therefore, there is another reference example for measuring the relative thickness of a protein layer by electrical means, in which a metal substrate is used or block 11 in FIG. As shown in Figure 1, a substrate made of another material is first coated with a thin metal film. Such a metal substrate or metal coated substrate is
It is then immersed in a protein solution according to the steps shown in blocks 13 and 14. The protein layer thus attached to the substrate has electrical insulation properties. The next step is to place a mercury drop or other electrode on top of the top protein layer attached to the substrate, as shown in block 16 in FIG. The upper protein layer consists of the first protein if the specifically reactive protein is not contained in the solution in question, while it consists of the first protein if the specifically reactive protein is contained in the solution in question. Consists of. The metal substrate or thin metal film and the mercury droplets thus constitute two electrode plates of a capacitor separated by an insulating layer consisting of a monolayer or bilayer of protein. Therefore, as shown in block 19 in FIG.
Impedance bridge (Heathkit)
The capacitance of the capacitor is measured by any suitable capacitance meter, such as an Impedance Bridge. As expected, the capacitance of the capacitor having a bimolecular layer of protein was found to be about 2 to 5 times lower than that of the capacitor having a monomolecular layer of protein.

これと密接に関係した別の参考例は、特異的に
反応する蛋白質の存在を肉眼観察で確認可能とす
ることにより、特異的に反応する蛋白質の検出を
一層簡略化するものである。この参考例において
水銀とアマルガムを生成する金属製の基体が使用
されるか、あるいはブロツク11の工程に従つて
水銀とアマルガムを生成する金属(好ましくは
金)の薄膜で被覆された他種材料(とたえばガラ
ス)製の基体が使用される。次いで、かかる基体
にブロツク13および14の工程を施した後、や
はりブロツク16に示されるごとく上部蛋白質層
の上に水銀滴が設置される。しかるに、この参考
例では電気的測定が行なわれない。すなわち、こ
の参考例における次の工程は被覆基体を視覚的に
観察し、それによつて基体上の金属薄膜と水銀と
の間に可視的なアマルガムが生成されるまでに経
過する時間を測定することである。この参考例
は、蛋白質の一分子層を通つて水銀が拡散するに
は約1分を要するのに対し、蛋白質の二分子層を
通つて拡散するには10分以上を要するという発見
に基づいている。水銀は蛋白質層を通つて拡散し
た後に基体上の金属薄膜と可視的なアマルガムを
生成するのであるから、上部蛋白質層の上に水銀
滴を設置してから可視的なアマルガムが出現する
までの時間は蛋白質の二分子層および一分子層の
いずれが基体に存在するかを表わし、従つて問題
の溶液が第1の蛋白質と特異的に反応する蛋白質
を実際に含有するかどうかを表わす。ここに至つ
て当業者に了解される通り、前述の最後の参考例
における電気容量測定は上部蛋白質層の上に水銀
滴を設置してから1分以内に行なわなければなら
ない。さもないと、水銀が絶縁性の蛋白質層を通
つて拡散して蓄電器を短絡してしまう。さもなけ
れば、金属を金属酸化物の絶縁層で被覆してから
蛋白質を金属酸化物上に付着させれば、かかる短
絡を防止することができる。なお上記の参考例に
従えば、問題の溶液中における特異的に反応する
蛋白質の濃度の概略的な定量測定が可能なことも
認められよう。そのためには、ブロツク13の工
程において多数の基体を作製した後、ブロツク1
4に示されるごとくそれらを問題の溶液中に同時
に浸漬する一方、長時間にわたつて問題の溶液か
ら順次に取り出せばよい。特異的に反応する蛋白
質層が形成される速度は溶液中の特異的に反応す
る蛋白質の濃度に依存するから、種々の時間にわ
たつて問題の溶液に暴露された一連の基体に関し
水銀滴が蛋白質層を通つて拡散する時間を比較す
れば、問題の溶液中における特異的に反応する蛋
白質の濃度が概略的に定量測定されることにな
る。
Another reference example closely related to this is one that further simplifies the detection of specifically reactive proteins by making it possible to confirm the presence of specifically reactive proteins by visual observation. In this reference example, a mercury- and amalgam-forming metal substrate is used, or another material (preferably gold) coated with a thin film of a mercury- and amalgam-forming metal (preferably gold) according to the steps in block 11. For example, a substrate made of glass is used. Then, after subjecting the substrate to the steps of blocks 13 and 14, a drop of mercury is placed on top of the upper protein layer, also as shown in block 16. However, no electrical measurements are performed in this reference example. That is, the next step in this reference example is to visually observe the coated substrate and thereby measure the time that elapses until a visible amalgam is formed between the thin metal film on the substrate and the mercury. It is. This reference example is based on the discovery that mercury takes about 1 minute to diffuse through a single molecular layer of protein, but more than 10 minutes to diffuse through a bilayer of protein. There is. Since mercury forms a thin metal film and a visible amalgam on the substrate after diffusing through the protein layer, the time from placing a mercury droplet on the top protein layer to the appearance of a visible amalgam is represents whether a bilayer or a monolayer of protein is present on the substrate, and thus represents whether the solution in question actually contains a protein that reacts specifically with the first protein. As will now be understood by those skilled in the art, capacitance measurements in the last reference example above must be made within one minute of placing the mercury drop on top of the top protein layer. Otherwise, mercury would diffuse through the insulating protein layer and short circuit the capacitor. Otherwise, such shorting can be prevented by coating the metal with an insulating layer of metal oxide and then depositing the protein on the metal oxide. It should be noted that if the above-mentioned reference example is followed, it will also be recognized that it is possible to roughly quantitatively measure the concentration of a specifically reactive protein in the solution in question. To do this, after producing a large number of substrates in the process of block 13,
4, they may be immersed simultaneously in the solution in question, while being removed sequentially from the solution in question over time. Because the rate at which a specifically reactive protein layer forms depends on the concentration of specifically reactive protein in the solution, mercury droplets are Comparing the diffusion times through the layers provides a rough quantitative measure of the concentration of the specifically reactive protein in the solution in question.

これと関係した別の参考例においては、前述の
の最後の参考例の場合と同じく、第1図中のブロ
ツク11に従つて基体が金属薄膜で被覆される。
次いで、ブロツク13および14に示されるごと
く基体が溶液中に浸漬される。この参考例におけ
る次の工程は、第1図中のブロツク17に示され
るごとく上部蛋白質層を第2の金属層で被覆し、
それからこうして得られた構造物を第1図中のブ
ロツク21に示されるごとく反射光によつて観察
することである。なお、第2の金属層は電気めつ
きによつて設置することが好ましい。本質的に
は、この参考例は回折格子として作用する構造物
を与えるものであつて、蛋白質の二分子層と一分
子層との差は反射光中に観測される分光成分から
判定できる。
In a related embodiment, the substrate is coated with a thin metal film according to block 11 in FIG. 1, as in the last embodiment described above.
The substrate is then dipped into the solution as shown in blocks 13 and 14. The next step in this reference example is to coat the upper protein layer with a second metal layer as shown in block 17 in FIG.
The structure thus obtained is then observed by reflected light as shown in block 21 in FIG. Note that the second metal layer is preferably installed by electroplating. Essentially, this reference example provides a structure that acts as a diffraction grating, and the difference between a bimolecular layer and a monomolecular layer of a protein can be determined from the spectral components observed in the reflected light.

この参考例に基づく装置が第6図に示されてい
る。先ず、金属製基体または金属薄膜で被覆され
た非金属製基体の金属表面81上に、第1図中の
ブロツク13に従つて第1の蛋白質層82が設置
される。次いで、蛋白質層82で被覆された基体
を問題の溶液中に浸漬すれば、第1の蛋白質層8
2と特異的に反応する蛋白質が問題の溶液中に存
在する場合には第2の蛋白質層83が形成され
る。かかる蛋白質層の露出表面上に第2の金属層
が設置される。その際、極めて少量の金属を使用
すれば、第2の金属層は多数の不連続な金属化領
域(たとえば84および85)から成ることにな
る。こうして得られた基体上に、光線86で表わ
される光のビームが当てられる。かかる光は金属
界面で反射される。その際、金属表面81および
金属化領域(たとえば)84の反射面間の距離は
両者間における蛋白質層の厚さの関数である。従
つて、蛋白質層が二分子層および一分子層のいず
れであるかに応じ、光線87によつて表わされる
反射光の分光成分は変化することになる。
A device based on this reference example is shown in FIG. First, a first protein layer 82 is deposited on the metal surface 81 of a metal substrate or a non-metallic substrate coated with a metal thin film according to block 13 in FIG. The substrate coated with the protein layer 82 is then immersed in the solution in question, resulting in a first protein layer 82.
A second protein layer 83 is formed if a protein that specifically reacts with 2 is present in the solution in question. A second metal layer is disposed on the exposed surface of such protein layer. If a very small amount of metal is used then the second metal layer will consist of a large number of discrete metallized regions (eg 84 and 85). A beam of light, represented by ray 86, is applied onto the substrate thus obtained. Such light is reflected at the metal interface. The distance between the reflective surface of the metal surface 81 and the metallized region (for example) 84 is then a function of the thickness of the protein layer therebetween. Therefore, depending on whether the protein layer is a bilayer or a monolayer, the spectral components of the reflected light represented by the light beam 87 will change.

第1図中に示された別の参考例は、第1図中の
ブロツク12,13,14および18に示された
諸工程から成るものである。この参考例の場合、
ガラス、プラスチツク、溶融シリカ、雲母、石英
などのごとき光透過性の基体材料を使用しなけれ
ばならない。とりわけガラスが好適であるが、簡
便に入手し得る基体は顕微鏡用のスライドガラス
である。先ず、第1図中のブロツク12に示され
るごとく金属(たとえばインジウム)を蒸着する
ことにより、基体が多数の金属球体で被覆され
る。たとえば、水銀柱約5×10-5mmの常用真空中
において、インジウムがタンタル製ボートからガ
ラス基体上にゆつくりと蒸着される。インジウム
原子は基体の表面上における移動特性が大きく、
従つてガラス基体を顕著に濡らすことがないた
め、基体上に蒸着されたインジウムは集合して小
さな粒子となる。基体上に蒸着された場合に球体
を形成するような類似の特性を有するものであれ
ば、任意の金属が使用できる。実際、インジウム
以外にも、金、銀、スズおよび鉛が有用であつ
た。かかる金属の蒸着は基体の色が淡褐色になる
まで継続される。この時点において、金属球体は
1000Å程度の直径を有している。球体の正確な寸
法は重要でないが、その直径は可視光の主要部分
の波長と等しくなければならない。次の工程は、
第1図中のブロツク13に示されるごとく、球体
で被覆された基体を第1の蛋白質の溶液中に浸漬
することである。第1の蛋白質はやはり一分子層
を成して基体および金属球体上に付着する。蛋白
質の一分子層が形成されれば、かかる被覆基体は
第1の蛋白質と特異的に反応する蛋白質の存在が
疑われる溶液を試験するために使用できる。すな
わち、第1図中のブロツク14に示されるごとく
被覆基体が問題の溶液中に浸漬される。その結
果、特異的に反応する蛋白質が存在すれば、基体
および金属球体には蛋白質の二分子層が付着する
ことになる。他方、特異的に反応する蛋白質が存
在しなければ、基体および金属球体には蛋白質の
一分子層が付着しているに過ぎない。次いで第1
図中のブロツク18に示されるごとく、被覆基体
が反射光または透過光によつて観察される。その
結果、被覆基体の外観から、それに付着している
蛋白質層の膜厚に関する判定、従つて特異的に反
応する蛋白質の存在に関する判定が下される。蛋
白質層の膜厚は被覆基体において観察される褐色
の色調の変化に対応している。これらの変化は極
めて顕著なものであるため、蛋白質層の検出は非
常に簡単な作業である。基体上に粒子のみが存在
する場合の褐色の色調に比べ、蛋白質の一分子層
で被覆された粒子は暗い色調の褐色を示し、また
蛋白質の二分子層で被覆された粒子は一層暗い色
調の褐色を示す。このような検出方法は、電磁輻
射線が入射エネルギーの主要部分の波長に等しい
直径を持つた導電性球体によつて著しく散乱さ
れ、しかもかかる散乱は球体上に設置された薄い
絶縁性被膜によつて大きく影響されるという事実
に基づいている。
Another reference example shown in FIG. 1 consists of the steps shown in blocks 12, 13, 14 and 18 in FIG. In this reference example,
An optically transparent substrate material such as glass, plastic, fused silica, mica, quartz, etc. must be used. Glass is particularly preferred, and a readily available substrate is a microscope slide glass. First, a substrate is coated with a number of metal spheres by depositing a metal (eg, indium) as shown in block 12 in FIG. For example, indium is slowly deposited onto a glass substrate from a tantalum boat in a commercial vacuum of about 5 x 10 -5 mm of mercury. Indium atoms have large mobility characteristics on the surface of the substrate,
Therefore, since the glass substrate is not significantly wetted, the indium deposited on the substrate aggregates into small particles. Any metal that has similar properties such as forming spheres when deposited onto a substrate can be used. In fact, besides indium, gold, silver, tin, and lead were also useful. This metal deposition is continued until the substrate becomes light brown in color. At this point, the metal sphere is
It has a diameter of about 1000 Å. The exact dimensions of the sphere are not important, but its diameter must be equal to the wavelength of the main part of visible light. The next process is
As shown in block 13 of FIG. 1, the sphere-coated substrate is immersed in a solution of a first protein. The first protein is also deposited in a monolayer on the substrate and metal sphere. Once a monolayer of protein is formed, such a coated substrate can be used to test a solution suspected of containing a protein that specifically reacts with the first protein. That is, the coated substrate is immersed in the solution in question, as shown in block 14 of FIG. As a result, if a specifically reactive protein is present, a bilayer of protein will adhere to the substrate and metal sphere. On the other hand, in the absence of a specifically reactive protein, only a monomolecular layer of protein is attached to the substrate and metal sphere. Then the first
As shown in block 18 of the figure, the coated substrate is observed under reflected or transmitted light. As a result, from the appearance of the coated substrate, a determination can be made regarding the thickness of the protein layer adhering thereto, and therefore regarding the presence of specifically reactive proteins. The thickness of the protein layer corresponds to the change in brown tone observed in the coated substrate. These changes are so pronounced that detection of the protein layer is a very simple task. Particles coated with one monolayer of protein exhibit a darker tone of brown, and particles coated with a bilayer of protein exhibit a darker tone of brown, compared to the brown tone of the particles alone on the substrate. Shows brown color. Such detection methods require that electromagnetic radiation is significantly scattered by a conductive sphere with a diameter equal to the wavelength of the main portion of the incident energy, and that such scattering is prevented by a thin insulating coating placed on the sphere. This is based on the fact that

この参考例に基づく検出装置の略図が第5図に
示されている。第5図中の各略図においては、試
験用スライドが透過光によつて観察された状態が
示されている。図5aは一方の表面100上にイ
ンジウム球体を有するスライドを示している。図
5bも5aのスライドと同様にして作製されたス
ライドであるが、その左端はウシ血清アルブミン
の溶液中に浸漬され、それによつてウシ血清アル
ブミンの一分子層101が吸着されている。図5
cも同様なスライドであつて、その左端はウシ血
清アルブミンの溶液中に浸漬され、それによつて
ウシ血清アルブミンの一分子層101が付着して
いる。更にその下端は卵白アルブミンの溶液中に
浸漬され、それによつて卵白アルブミンの一分子
層102が吸着されている。ところで、図5cの
スライドの被覆部分の外観は全て同様であること
が留意されるべきである。これはスライド上に蛋
白質の一分子層しか存在していないことを表わ
す。従つてウシ血清アルブミンおよび卵白アルブ
ミンはスライド上に吸着するけれど、予めウシ血
清アルブミンで被覆された部分のスライド上には
卵白アルブミンが付着しないことがわかる。換言
すれば、任意の蛋白質が基体に付着するけれど任
意の蛋白質層に蛋白質が付着するわけではないと
いう前述の発見を図5cは例証している。図5d
のスライドの作製に当つては、その左端をウシ血
清アルブミンの溶液中に浸漬することによつて一
分子層101が付着させられ、その右端を卵白ア
ルブミンの溶液中に浸漬することによつて一分子
層102が付着させられ、そして最後にその下端
がウシ血清アルブミンに対するウサギ抗血清の溶
液中に浸漬された。従つて103はウシ血清アル
ブミンに対するウサギ抗血清の一分子層である。
右側下方の隅の外観から見れば、ウシ血清アルブ
ミンに対するウサギ抗血清は卵白アルブミン層1
02に付着せず、従つて図5dのスライドの右端
下方の隅は卵白アルブミンの一分子層のみで被覆
されていることがわかる。図5dの左側下方の隅
は顕著に暗くなつているが、これは予め吸着され
たウシ血清アルブミンの第1の一分子層およびそ
れと免疫学的に複合したウシ血清アルブミンに対
するウサギ抗血清の第2の一分子層から成る蛋白
質の二分子層が存在することを表わす。このよう
に、特異的に反応する蛋白質のみがスライド上に
二分子層を与えるのであつて、その他の蛋白質層
は全て一分子層であることがわかるはずである。
なお第5−1図は第5図に略図で示された参考例
の検出装置の実際の写真であり、写真5a−1,
5b−1,5c−1および5d−1はそれぞれ略
図5a,5b,5cおよび5dに対応する実際の
写真を示している。
A schematic diagram of a detection device based on this reference example is shown in FIG. In each diagram in FIG. 5, the test slide is shown as viewed under transmitted light. Figure 5a shows a slide with indium spheres on one surface 100. FIG. 5b is also a slide prepared in the same manner as the slide of 5a, but its left end is immersed in a solution of bovine serum albumin, thereby adsorbing a monolayer of bovine serum albumin 101. Figure 5
c is a similar slide, the left end of which is immersed in a solution of bovine serum albumin, thereby depositing a monolayer of bovine serum albumin 101. Further, its lower end is immersed in an ovalbumin solution, thereby adsorbing a monomolecular layer 102 of ovalbumin. By the way, it should be noted that the appearance of the covered parts of the slides in Figure 5c are all similar. This indicates that only one monolayer of protein is present on the slide. Therefore, it can be seen that although bovine serum albumin and ovalbumin are adsorbed onto the slide, ovalbumin does not adhere to areas of the slide that have been previously coated with bovine serum albumin. In other words, Figure 5c illustrates the aforementioned finding that any protein will attach to the substrate, but not any protein layer. Figure 5d
In preparing the slide, the monomolecular layer 101 is attached by dipping its left end into a solution of bovine serum albumin, and the monolayer 101 is deposited by dipping its right end into a solution of ovalbumin. A molecular layer 102 was deposited and finally its lower end was dipped into a solution of rabbit antiserum against bovine serum albumin. 103 is therefore a monolayer of rabbit antiserum against bovine serum albumin.
From the appearance in the lower right corner, the rabbit antiserum against bovine serum albumin is in the ovalbumin layer 1.
It can be seen that the lower right corner of the slide in Figure 5d is coated with only a monolayer of ovalbumin. The lower left hand corner of Figure 5d is noticeably darker due to the first monolayer of preadsorbed bovine serum albumin and the second monolayer of rabbit antiserum against bovine serum albumin immunologically complexed therewith. This indicates the existence of a bilayer of protein consisting of a monolayer of . It should thus be seen that only the specifically reactive proteins provide a bilayer on the slide, and all other protein layers are monolayers.
Note that FIG. 5-1 is an actual photograph of the reference example detection device schematically shown in FIG. 5, and photographs 5a-1,
5b-1, 5c-1 and 5d-1 show actual photographs corresponding to schematic diagrams 5a, 5b, 5c and 5d, respectively.

医学診断用の道具を与えるような上記参考例の
変形に従えば、表面上に金属球体を有する基体が
第1の抗原の溶液中に部分的に(第1の深さま
で)浸漬される。その結果、溶液中に浸漬された
領域に関し、基体は第1の抗原の一分子層で被覆
される。乾燥後、かかる基体が第2の抗原の溶液
中に一層深く(第2の深さまで)浸漬される。第
2の抗原は第1の抗原には付着しないが、溶液中
に浸漬された基体の未被覆部分には付着する。再
び乾燥後、かかる基体が第3の抗原の溶液中にな
お一層深く(第3の深さまで)浸漬される。第3
の抗原は第1または第2の抗原で被覆されていな
い基体部分にのみ付着する。このような操作が任
意の数の抗原に関して繰返される。その結果、多
数の縞状を成す各種抗原の一分子層で被覆された
基体が得られる。こうして被覆されたスライドが
診断用の道具となる。医学診断の実施に当つて
は、かかるスライドをたとえば血液の検体中に一
定時間(典型的には数時間)だけ浸漬すればよ
い。次いで、検体からスライドを取出して水洗し
た後、反射光または透過光による観察が行なわれ
る。かかるスライドは検体中に存在する抗体を表
わす濃淡の縞模様を示すから、それらの情報に基
づいて医学診断が可能となる。
According to a variation of the above reference example, which provides a medical diagnostic tool, a substrate having metal spheres on its surface is partially immersed (to a first depth) in a solution of a first antigen. As a result, for the area immersed in the solution, the substrate is coated with a monolayer of the first antigen. After drying, the substrate is immersed more deeply (to a second depth) into a solution of a second antigen. The second antigen does not attach to the first antigen, but does attach to the uncoated portion of the substrate immersed in the solution. After drying again, such a substrate is immersed even deeper (to a third depth) into a solution of a third antigen. Third
The antigen attaches only to the portion of the substrate that is not coated with the first or second antigen. Such operations are repeated for any number of antigens. As a result, a substrate coated with a monomolecular layer of various antigens forming a large number of stripes is obtained. The coated slide thus becomes a diagnostic tool. In performing a medical diagnosis, such a slide may be immersed in a sample of blood, for example, for a certain period of time (typically several hours). Next, the slide is removed from the specimen and washed with water, followed by observation using reflected light or transmitted light. Such slides display dark and light stripes representing the antibodies present in the specimen, allowing medical diagnosis to be made based on this information.

第2図は、前述の最後の参考例に基づく診断装
置の一部の拡大立面図である。図中には、蒸着金
属の球体32が付着した基体31の一部が示され
ている。金属球体32は前述のごとく基体31上
にインジウムを蒸着することによつて形成するの
が好ましいけれど、同様な原子移動特性および非
湿潤特性を持つたその他の金属たとえば金、銀、
スズ、鉛などを蒸着することによつて形成しても
よい。基体の温度が変化するのに伴ない、多数の
金属がかかる特性を示すはずである。第1の蛋白
質の溶液中に浸漬すれば、基体31および金属球
体32から成る装置は第2図中の33として示さ
れるごとく蛋白質分子34の一分子層で被覆され
る。33として示された装置は、蛋白質分子34
と特異的に反応する蛋白質の存在が疑われる溶液
を試験するために使用すべき診断用の道具とな
る。すなわち、33として示された装置が蛋白質
分子34と特異的に反応する蛋白質に暴露された
場合、かかる装置は35として示されるような外
観を有することになる。その場合、基体31およ
び金属球体32は蛋白質の二分子層で被覆される
わけで、かかる二分子層は基体31および金属球
体32に重なり合つた第1の一分子層を形成して
いる第1の蛋白質の分子34並びに第1の一分子
層、基体31および金属球体32に重なり合いか
つ第1の一分子層と免疫学的に結合した第2の一
分子層を形成している第1の蛋白質と特異的に反
応する蛋白質の分子36とから成つている。
FIG. 2 is an enlarged elevational view of a portion of a diagnostic device based on the last reference example described above. In the figure, a part of a base body 31 is shown, to which a sphere 32 of vapor-deposited metal is attached. Although the metal spheres 32 are preferably formed by depositing indium on the substrate 31 as described above, other metals with similar atomic transfer and non-wetting properties such as gold, silver, etc.
It may also be formed by vapor depositing tin, lead, or the like. Many metals should exhibit such properties as the temperature of the substrate changes. Upon immersion in a solution of the first protein, the device consisting of substrate 31 and metal spheres 32 is coated with a monolayer of protein molecules 34, as shown at 33 in FIG. The device designated as 33 has a protein molecule 34
It is a diagnostic tool that should be used to test solutions suspected of containing proteins that specifically react with the protein. That is, if a device shown as 33 is exposed to a protein that specifically reacts with protein molecule 34, such device will have the appearance shown as 35. In that case, the substrate 31 and the metal spheres 32 are coated with a bilayer of protein, which bilayer forms a first monolayer overlapping the substrate 31 and the metal spheres 32. protein molecules 34 and a first protein forming a second monolayer overlapping the first monolayer, the substrate 31 and the metal sphere 32 and immunologically bonded to the first monolayer. and a protein molecule 36 that specifically reacts with the protein.

かかる診断用の被覆スライドにおけるコントラ
ストを増大させるような上記参考例の変形が第7
図に示されている。この場合には、第2図に見ら
れるごとく表面上に金属球体32を有しかつ蛋白
質分子34で被覆されたスライド31が被覆側を
下向きにして光反射性液体71中に浸漬される。
次いで、スライド31がその上面から反射光によ
つて観察される。第7図の診断装置に入射した光
を全反射させるためには、光反射性液体71は金
属性液体とりわけ水銀であることが好ましい。非
金属性液体が使用される場合には、全反射を行な
わせようとすれば、第7図の診断装置の使用に際
して採用すべき光学的な入射角および観察角が重
要となる。この変形例に従つて観祭される診断装
置の外観は第5図の場合と同様であるが、コント
ラストの増大が見られる。
A modification of the above-mentioned reference example that increases the contrast in such a coated slide for diagnosis is the seventh example.
As shown in the figure. In this case, as seen in FIG. 2, a slide 31 having metal spheres 32 on its surface and coated with protein molecules 34 is immersed in a light-reflecting liquid 71 with the coated side facing downward.
The slide 31 is then observed from its top surface using reflected light. In order to completely reflect the light incident on the diagnostic device shown in FIG. 7, the light reflective liquid 71 is preferably a metallic liquid, particularly mercury. When a non-metallic liquid is used, the optical incident angle and observation angle to be adopted when using the diagnostic apparatus of FIG. 7 are important if total reflection is to be performed. The appearance of the diagnostic device viewed according to this modification is similar to that shown in FIG. 5, but an increase in contrast can be seen.

第3図は別の参考例に基づく診断目的用および
蛋白質や抗体の濃縮精製用装置の拡大立面図であ
る。図中には、前述のごとくにして蛋白質分子4
2の一分子層で被覆された基体41から成る装置
が40として示されている。次に、やはり前述の
ごとくにして蛋白質分子42と特異的に反応する
蛋白質分子44の一分子層が免疫学的に結合した
後の上記装置が43として示されている。他方、
別の基体45上には弱酸溶液の液滴46が設置さ
れている。基体41および45の相互に向い合つ
た表面はそれぞれ蛋白質の二分子層および弱酸溶
液(たとえば0.1Nクエン酸溶液)の液滴を有す
るわけだが、これらが物理的に接触させられる。
これによれば、弱酸溶液の液滴46は蛋白質分子
42および44の間の免疫学的結合を切断する。
その際、いずれの蛋白質の生化学的特性も影響を
受けることはなく、また第1の蛋白質分子42と
基体41との間の結合が切断されることもない。
従つて、47として示されるごとく基体41およ
び45が再び引離された場合、基体41には第1
の蛋白質分子42の一分子層が付着している一
方、基体45には特異的に反応する蛋白質分子4
4の一分子層が付着している。その結果、蛋白質
分子42の付着した基体41は特異的に反応する
蛋白質の一分子層で被覆された基体を作成する作
業を繰返すためにも使用できるし、あるいは前述
の別の参考例に基づく試験用スライドとしても使
用できる。他方、特異的に反応する蛋白質44の
付着した基体45は前述の別の参考例に従つて第
1の蛋白質の存在が疑われる溶液を判定するため
の試験用スライドとして使用できる。この参考例
は特に有意義であると考えられる。なぜなら、既
に指摘された通り、生物学的に興味のある通常の
蛋白質のうちでも抗原はかなり容易に精製状態で
入手可能であり、従つてそれを基体上に吸着させ
れば抗体の存在が疑われる溶液を判定するための
試験用スライドを作製できるのに対し、抗体は容
易に入手可能とは言えないからである。それ故、
従来抗原の存在が疑われる溶液を判定するための
試験用スライドを作製することは一般に不可能で
あつた。しかるに、第3図に示された方法および
装置はたとえば抗体分子44の一分子層で被覆さ
れた基体45から成る試験用スライドの作製を可
能にするのであつて、それを使用すれば抗原の存
在が疑われる溶液を判定することができるわけで
ある。
FIG. 3 is an enlarged elevational view of an apparatus for diagnostic purposes and for concentrating and purifying proteins and antibodies based on another reference example. In the figure, protein molecules 4 are shown as described above.
A device consisting of a substrate 41 coated with a monolayer of P.2 is shown as 40. The device is then shown at 43 after immunological binding of a monolayer of protein molecules 44 that specifically react with protein molecules 42, also as described above. On the other hand,
On another substrate 45 a droplet 46 of a weak acid solution is placed. The mutually facing surfaces of substrates 41 and 45, each having a bilayer of protein and a droplet of a weak acid solution (eg, 0.1N citric acid solution), are brought into physical contact.
Accordingly, droplet 46 of weak acid solution cleaves the immunological bond between protein molecules 42 and 44.
At this time, the biochemical properties of any protein are not affected, and the bond between the first protein molecule 42 and the substrate 41 is not broken.
Therefore, if substrates 41 and 45 are pulled apart again, as shown at 47, substrate 41 will have the first
A monolayer of protein molecules 42 is attached to the substrate 45, while a protein molecule 4 that reacts specifically is attached to the substrate 45.
A monolayer of 4 is attached. As a result, the substrate 41 with attached protein molecules 42 can be used to repeat the process of creating a substrate coated with a monomolecular layer of a specifically reactive protein, or in a test based on another reference example described above. It can also be used as a slide. On the other hand, the substrate 45 to which the specifically reactive protein 44 is attached can be used as a test slide for determining a solution in which the presence of the first protein is suspected according to the other reference example described above. This reference example is considered to be particularly meaningful. This is because, as already pointed out, among the common proteins of biological interest, antigens are quite easily available in purified form, and therefore, by adsorbing them onto a substrate, the presence of antibodies can be suspected. This is because while test slides can be prepared to determine which solutions are used, antibodies are not readily available. Therefore,
Conventionally, it has generally been impossible to prepare test slides for testing solutions in which the presence of antigens is suspected. However, the method and apparatus shown in FIG. 3 allows for example the preparation of test slides consisting of a substrate 45 coated with a monolayer of antibody molecules 44, which can be used to detect the presence of antigen. Therefore, it is possible to determine which solutions are suspected.

次に本発明の実施例について説明する。第9図
は本発明の実施例に基づく検出装置の構造を示
す。また第8図にその動作原理を表わすグラフを
示す。第9図に示されている通り、本発明の実施
例に基づく検出装置は第1の蛋白質の一分子層9
2を吸着させた金製の基体91から成つている。
ただし、経済的な理由から、基体91は他種金属
上に金の薄層をめつきしたものであることが好ま
しい。金は可視スペクトルの範囲内に吸収帯を有
する。金特有の色はこの事実によつて説明される
わけで、そのことが本発明の実施例の動作を可能
にするのである。
Next, examples of the present invention will be described. FIG. 9 shows the structure of a detection device according to an embodiment of the invention. Further, FIG. 8 shows a graph representing the principle of operation. As shown in FIG.
It consists of a gold base 91 on which 2 is adsorbed.
However, for economical reasons, it is preferable that the substrate 91 is a thin layer of gold plated on another metal. Gold has absorption bands within the visible spectrum. This fact explains the unique color of gold and allows embodiments of the invention to work.

本発明の実施例の動作原理は第8図に示されて
いる。図中には、相対反射率を波長に対してプロ
ツトした1群の反射率曲線が描かれている。曲線
93が金製基体の本来の反射率を表わすのに対
し、曲線94は蛋白質の一分子層を有する金製基
体の反射率を表わし、また曲線95は蛋白質の二
分子層を有する金属基体の反射率を表わす。この
ように、曲線93に従えば、91のごとき金製基
体は金特有の鮮やかな黄色を程するわけである。
基体91に第1の蛋白質の一分子層92が付着し
た場合、曲線94に従えば、試験用スライドの外
観は鈍い黄色となる。次いで、第1の蛋白質と特
異的に反応する蛋白質を含有するかどうか疑われ
る溶液に試験用スライドが暴露された場合、特異
的に反応する蛋白質が溶液中に存在すれば試験用
スライドは蛋白質の二分子層を有することにな
り、従つてその外観は曲線95によつて示される
ごとく明確に緑色となる。
The principle of operation of an embodiment of the invention is illustrated in FIG. In the figure, a group of reflectance curves are depicted in which relative reflectance is plotted against wavelength. Curve 93 represents the original reflectance of a gold substrate, whereas curve 94 represents the reflectance of a metal substrate with a monolayer of protein, and curve 95 represents the reflectance of a metal substrate with a bilayer of protein. Represents reflectance. In this way, if the curve 93 is followed, a gold substrate such as 91 will have a bright yellow color characteristic of gold.
When a monomolecular layer 92 of the first protein is deposited on the substrate 91, following the curve 94, the test slide will have a dull yellow appearance. If the test slide is then exposed to a solution suspected of containing a protein that specifically reacts with the first protein, the test slide will be exposed to the protein if a specifically reacting protein is present in the solution. It will have a bilayer and therefore its appearance will be distinctly green as shown by curve 95.

これまでに行つた試験によれば、金属球体の付
着した基体を使用する参考例および金属基体を使
用する実施例が概して最も有用であると思われ
る。その上、これら2つの場合には問題の蛋白質
の膜厚に応じて相異なる感度を示すことも確認さ
れた。更に詳しく言えば、金属球体の付着した基
体を使用する参考例の最大感度は約200Å以下の
膜厚に対して達成される。しかるに、金製基体を
使用する実施例の最大感度は30Åを越える膜厚に
対して達成されるのである。
Based on tests conducted to date, the reference examples using a substrate with metal spheres attached and the examples using a metal substrate appear to be generally the most useful. Furthermore, it was also confirmed that these two cases exhibit different sensitivities depending on the film thickness of the protein in question. More specifically, the maximum sensitivity of the reference example using a substrate with metal spheres attached is achieved for film thicknesses of about 200 Å or less. However, the maximum sensitivity of the embodiments using gold substrates is achieved for film thicknesses greater than 30 Å.

本発明の一実施例によれば、スライドガラスが
先ずインジウムの薄層で被覆され、次いで金の薄
層で被覆された。インジウムの下部被膜が使用さ
れたのは、ガラスと金との付着力を改善するため
であつた。その上、金の薄層中へインジウムが拡
散すると試験用スライドの光学的特性が改善され
ることも判明した。こうして作製されたスライド
が肝炎関連抗原の一分子層で被覆された。他方、
肝炎の存在を試験すべきヒトの血液試料中に肝炎
関連抗原に対する抗体が混合された。かかる抗体
の量は、血液試料中に肝炎関連抗原が存在すれ
ば、それによつて混合物中から免疫学的に除去さ
れてしまうだけのものであつた。このようにして
前処理を受けた血液試料中に試験用スライドが浸
漬された。取出したところ、肝炎陰性の血液試料
中に浸漬されたスライドは緑色を帯びた外観によ
つて確認される通り蛋白質の二分子層を有してい
た。かかる蛋白質の二分子層は、予め設置された
肝炎関連抗原の一分子層およびそれと免疫学的に
結合した肝炎関連抗原に対する抗体の一分子層か
ら成るものであつた。他方、肝炎陽性の血液試料
中に浸漬されたスライドは元来の鈍い黄色の外観
を保持し、従つて肝炎関連抗原の一分子層のみを
有することが判明した。この場合、血液試料中に
導入された抗体は内部の肝炎関連抗原と複合して
血液試料から沈澱してしまうため、試験用スライ
ド上の肝炎関連抗原と反応することはあり得ない
わけである。
According to one embodiment of the invention, a glass slide was first coated with a thin layer of indium and then with a thin layer of gold. An indium bottom coating was used to improve adhesion between the glass and the gold. Furthermore, it has been found that diffusion of indium into a thin layer of gold improves the optical properties of the test slide. The slides thus prepared were coated with a monolayer of hepatitis-associated antigen. On the other hand,
Antibodies against hepatitis-related antigens were mixed into human blood samples to be tested for the presence of hepatitis. The amount of antibody was such that any hepatitis-associated antigens present in the blood sample would be immunologically removed from the mixture. A test slide was immersed in a blood sample that had been pretreated in this way. Upon removal, the slides immersed in the hepatitis-negative blood samples had a bilayer of protein as confirmed by their greenish appearance. The protein bilayer consisted of one monolayer of a pre-installed hepatitis-associated antigen and one monolayer of an antibody against the hepatitis-associated antigen immunologically bound thereto. On the other hand, slides immersed in hepatitis-positive blood samples retained their original dull yellow appearance and were therefore found to have only a monolayer of hepatitis-associated antigens. In this case, the antibody introduced into the blood sample is complexed with the internal hepatitis-related antigen and precipitated from the blood sample, so it is impossible for it to react with the hepatitis-related antigen on the test slide.

ところで、上記の試験は阻害試験であることが
認められよう。本発明に従つて実施された別の検
出方法によれば、直接試験も可能である。それに
すれば、先ずガラス−インジウム−金属のスライ
ドが上記のごとくにして作製され、次いで肝炎関
連抗原に対する抗体の一分子層で被覆された。一
部のスライドは、肝炎患者から採取され、従つて
肝炎関連抗原を含有することが知られている混注
血清中に浸漬された。また、残りのスライドは肝
炎関連抗原を含有しないことが知られている血清
試料中に浸漬された。予測通り、混注血清中に浸
漬されたスライドは蛋白質の二分子層を有してい
たのに対し、別の血清試料中に浸漬されたスライ
ドは蛋白質の一分子層しか有していなかつた。
By the way, it will be recognized that the above test is an inhibition test. According to another detection method carried out according to the invention, a direct test is also possible. Accordingly, glass-indium-metal slides were first prepared as described above and then coated with a monolayer of antibodies against hepatitis-associated antigens. Some of the slides were taken from hepatitis patients and were therefore immersed in mixed serum known to contain hepatitis-related antigens. The remaining slides were also immersed in a serum sample known not to contain hepatitis-associated antigens. As expected, the slides immersed in the mixed serum had a bilayer of protein, whereas the slides immersed in another serum sample had only a monolayer of protein.

理論的に見れば、上記の直接試験の方が好適な
検出方法である。なぜなら、直接試験は手順が比
較的簡単である上、この場合には直接試験の方が
阻害試験よりも高い感度を有するからである。直
接試験の方が高い感度を有するのは、肝炎関連抗
原に対する抗体の分子よりも肝炎関連抗原の分子
の方が遥かに大きいことに起因する。それ故、直
接試験においては膜厚の変化の割合が大きく、従
つて顕著なコントラストを観察することが可能で
ある。
From a theoretical point of view, the above-mentioned direct test is the preferred detection method. This is because the direct test has a relatively simple procedure, and in this case, the direct test has a higher sensitivity than the inhibition test. The higher sensitivity of direct tests is due to the fact that molecules of hepatitis-associated antigens are much larger than molecules of antibodies to hepatitis-associated antigens. Therefore, in a direct test, the rate of change in film thickness is large and it is therefore possible to observe a significant contrast.

病気にかかつたヒトの血液中における肝炎関連
抗原の濃度は時間の関数である。すなわち、肝炎
関連抗原の濃度は肝炎の症状発現直前の時期には
極めて高い。しかるに、症状発現よりずつと後の
時期にあるヒトの血液中における肝炎関連抗原の
濃度は非常に低い。医学的に見れば、これらの状
態はいずれも興味あるものである。症状発現中お
よび症状発現直前の時期における肝炎関連抗原の
検出は診断目的の点で価値がある一方、症状発現
よりずつと後の時期における肝炎関連抗原の検出
は予定された供血者の血液の選別という点で価値
がある。実際問題として、血液試料中における肝
炎関連抗原の濃度が比較的に高いために実施が容
易であることを考えると、診断目的には簡単で感
度の高い直接試験の方が好ましい。
The concentration of hepatitis-associated antigens in the blood of diseased humans is a function of time. That is, the concentration of hepatitis-related antigens is extremely high just before the onset of hepatitis symptoms. However, the concentration of hepatitis-related antigens in human blood after the onset of symptoms is extremely low. From a medical perspective, both of these conditions are of interest. While the detection of hepatitis-associated antigens during and just before the onset of symptoms is valuable for diagnostic purposes, the detection of hepatitis-associated antigens at a time later than the onset of symptoms is important for screening the blood of prospective donors. It is valuable in that respect. As a practical matter, simple and sensitive direct tests are preferred for diagnostic purposes, given the relatively high concentrations of hepatitis-associated antigens in blood samples and their ease of implementation.

選別目的用として上記に記載された阻害試験が
実験的に評価され、それによつて公知の選別方法
に対する阻害試験の価値が判定された。これらの
試験においては、肝炎陽性の混注血清が既知の肝
炎陰性血清で希釈された。肝炎陽性の混注血清1
部を既知の肝炎陰性血清32部で希釈した場合、上
記の手順に従えば1時間で信頼性のある検出が達
成された。また、肝炎陽性の混注血清1部を既知
の肝炎陰性血清3000部で希釈した場合には、20時
間で信頼性のある検出が達成された。これらの結
果は、それぞれ感度および所要時間の点で、現在
公知の免疫電気泳動法および放射線免疫検定法に
極めて類似していることがわかろう。このよう
に、本発明に基づく選別方法は従来の方法によつ
て達成し得る最良の結果に匹敵した結果を与える
ばかりでなく、かかる結果を得るために要する経
費が著しく少なくて済むという利点をももたらす
のである。
The inhibition tests described above for screening purposes were experimentally evaluated to determine their value relative to known screening methods. In these tests, hepatitis-positive serum was diluted with known hepatitis-negative serum. Hepatitis positive co-infusion serum 1
When one part was diluted with 32 parts of a known hepatitis negative serum, reliable detection was achieved in one hour following the procedure described above. Furthermore, when 1 part of hepatitis-positive co-injected serum was diluted with 3000 parts of known hepatitis-negative serum, reliable detection was achieved in 20 hours. It will be seen that these results are very similar in terms of sensitivity and turnaround time to currently known immunoelectrophoresis and radioimmunoassay methods, respectively. Thus, the selection method according to the invention not only gives results comparable to the best results achievable by conventional methods, but also has the advantage that the outlay required to obtain such results is significantly lower. It brings.

上記の肝炎診断方法においては、参考例の金属
球体で被覆された基体よりも本発明の金で被覆さ
れた基体を使用する方が好ましい。なぜなら、肝
炎関連抗原の分子は約210Åの直径を有するから
である。かかる膜厚は、金で被覆された基体を用
いて高感度の指示を得るのにちようど適した範囲
内にあるが、金属球体で被覆された基体を用いて
高感度の指示を得るには厚過ぎるのである。
In the above method for diagnosing hepatitis, it is preferable to use the gold-coated substrate of the present invention rather than the metal sphere-coated substrate of the reference example. This is because the molecules of hepatitis-associated antigens have a diameter of about 210 Å. Such a film thickness is within a suitable range for obtaining highly sensitive readings using a substrate coated with gold, but is within a suitable range for obtaining highly sensitive readings using a substrate coated with metal spheres. is too thick.

参考例として、第4図に蛋白質や抗体の濃縮精
製用装置の機械的模式図を示す。なお最初に当
り、動作原理の点では第4図の参考例が前述の第
3図の参考例の変形であることを述べておけば、
この参考例を理解する際の助けとなろう。図中に
は、濃縮精製すべき蛋白質と特異的に反応する蛋
白質の一分子層で被覆された基体材料製の連続し
た柔軟なベルト51が示されている。先ず最初
に、かかるベルトが濃縮精製すべき蛋白質を含有
する液体53の入つた容器52内に導入される。
2種の特異的に反応する蛋白質間の免疫学的複合
が容器52内に起つた後、今や蛋白質の二分子層
を有しているベルト51は弱酸溶液59の入つた
容器58内へ移動する。その結果、2種の特異的
に反応する蛋白質間の免疫学的結合は弱酸溶液5
9によつて切断され、従つて第2の蛋白質層は弱
酸溶液59中に回収される。それ故、容器58を
去るベルト51は再び元来の蛋白質の一分子層の
みを有することになる。次いでベルト51が容器
52内へ戻れば、濃縮精製すべき蛋白質の一分子
層が再び採集され、それから再び容器58内に回
収される。ベルト51は、それぞれピンチローラ
ー61および62と共働するキヤプスタン61お
よび63により、液体53および弱酸溶液59中
を通つて駆動される。キヤプスタン60および6
3は任意適宜な手段によつて駆動され得るが、減
速装置を介してキヤプスタン60および63に連
結された小形電動機を使用すれば簡便である。免
疫反応は弱酸による結合切断反応よりも遥かに遅
い反応であるから、ベルト51が弱酸溶液59と
接触する時間に比べ、ベルト51が濃縮精製すべ
き蛋白質を含有する液体53と接触する時間を遥
かに長くすることが効率の点から見て望ましい。
従つて、容器52を容器58よりも実質的に大き
くし、しかも多数の上部空転ローラー54および
下部空転ローラー55を設置してベルト51を液
体53中に何回も通過させることが望ましい。こ
のようにすれば、所定の時刻に液体53と接触し
ているベルト51の部分は長くなり、従つてベル
ト51の所定の区画が液体53に暴露される時間
も長くなる。他方、第2の蛋白質層を剥離するた
めには、ベルト51を弱酸溶液59中に1回だけ
通過させれば十分である。従つて、弱酸溶液59
中へベルト51を案内するためには、1対の上部
空転ローラー56およびただ1個の下部空転ロー
ラー57が設置されている。また、容器52およ
び58の間を移動する際にベルト51を機械的に
支持するため、必要に応じて多数の空転ローラー
64が設置されている。容器52および58に
は、ベルト51と接触する液体ないし弱酸溶液の
更新を保証するため、外壁を液密に貫通して液体
53および弱酸溶液59を撹拌する撹拌手段65
および66をそれぞれ装備することが好ましい。
容器52にはまた、効率的な回収がもはや不可能
な程度にまで所望蛋白質の濃度が低下した場合に
液体53を排出するため、弁68によつて制御さ
れる排出管67が装備されている。なお排出後に
は、新鮮な液体53を上部開放端から容器52内
へ注入すればよい。容器58にはまた、弱酸溶液
中における精製蛋白質が所望の濃度に達した場合
に所望の溶液を排出するため、弁70によつて制
御される排出管69が装備されている。なお排出
後には、新鮮な弱酸溶液をやはり上部開放端から
容器58内へ注入すればよい。第3図に関連して
指摘された通り、ベルト51は(抗原であれ抗体
であれ)任意所望の蛋白質で被覆され得るから、
所望の蛋白質が関与する免疫反応が存在しさえす
れば、第4図の方法および装置は任意所望の蛋白
質の精製濃縮物を調整するために有用である。更
にまた、この参考例を僅かに変形すれば、血清の
ごとき混合物から望ましくない特定の蛋白質を選
択的に除去するために第4図の装置を使用するこ
とも出来る。そのためには、液体53を交換しな
い一方、弱酸溶液59は必要に応じて定期的に交
換しながら第4図の装置を長時間にわたつて運転
しさえすればよい。この場合、排出管67から得
られる生成物は望ましくない蛋白質の除去された
血清であつて、その除去の程度はもつぱら装置の
運転時間に依存する。
As a reference example, FIG. 4 shows a mechanical schematic diagram of an apparatus for concentrating and purifying proteins and antibodies. At the outset, it should be stated that in terms of the operating principle, the reference example shown in Figure 4 is a modification of the reference example shown in Figure 3 mentioned above.
This reference example will help you understand. Shown in the figure is a continuous flexible belt 51 of substrate material coated with a monolayer of protein which specifically reacts with the protein to be concentrated and purified. First of all, such a belt is introduced into a container 52 containing a liquid 53 containing the protein to be concentrated and purified.
After the immunological complex between the two specifically reactive proteins has taken place in the container 52, the belt 51, which now has a bilayer of proteins, moves into the container 58 containing the weak acid solution 59. . As a result, the immunological bond between two specifically reactive proteins was
9 and the second protein layer is thus recovered in a weak acid solution 59. Therefore, the belt 51 leaving the container 58 will again have only one monolayer of the original protein. When the belt 51 is then returned to the container 52, a single molecular layer of the protein to be concentrated and purified is again collected and then collected again into the container 58. Belt 51 is driven through liquid 53 and weak acid solution 59 by capstans 61 and 63 cooperating with pinch rollers 61 and 62, respectively. capstan 60 and 6
3 may be driven by any suitable means, but it is convenient to use a small electric motor connected to the capstans 60 and 63 via a speed reduction device. Since the immune reaction is a much slower reaction than the bond cleavage reaction caused by weak acids, the time that the belt 51 is in contact with the liquid 53 containing the protein to be concentrated and purified is much longer than the time that the belt 51 is in contact with the weak acid solution 59. From the point of view of efficiency, it is desirable to make the length longer than that.
Therefore, it is desirable to make the container 52 substantially larger than the container 58 and to provide multiple upper idle rollers 54 and lower idle rollers 55 to allow the belt 51 to pass through the liquid 53 multiple times. In this way, the portion of belt 51 that is in contact with liquid 53 at a given time is lengthened, and therefore the time that a given section of belt 51 is exposed to liquid 53 is lengthened. On the other hand, in order to peel off the second protein layer, it is sufficient to pass the belt 51 through the weak acid solution 59 only once. Therefore, weak acid solution 59
In order to guide the belt 51 therein, a pair of upper idle rollers 56 and a single lower idle roller 57 are provided. Further, in order to mechanically support the belt 51 when moving between the containers 52 and 58, a large number of idle rollers 64 are installed as necessary. Containers 52 and 58 are provided with stirring means 65 for stirring liquid 53 and weak acid solution 59 through the outer wall in a liquid-tight manner to ensure renewal of the liquid or weak acid solution in contact with belt 51.
and 66, respectively.
Container 52 is also equipped with a drain tube 67 controlled by a valve 68 for draining liquid 53 when the concentration of the desired protein decreases to such an extent that efficient recovery is no longer possible. . Note that after the discharge, fresh liquid 53 may be injected into the container 52 from the upper open end. Container 58 is also equipped with a drain tube 69 controlled by valve 70 to drain the desired solution when the desired concentration of purified protein in the weak acid solution is reached. After discharging, fresh weak acid solution may be injected into the container 58 from the upper open end. As noted in connection with FIG. 3, belt 51 can be coated with any desired protein (whether antigen or antibody);
The method and apparatus of Figure 4 is useful for preparing purified concentrates of any desired protein, so long as an immune response involving the desired protein is present. Furthermore, by slightly modifying this reference example, the apparatus of FIG. 4 can be used to selectively remove specific undesirable proteins from a mixture such as serum. To this end, it is only necessary to operate the apparatus of FIG. 4 for an extended period of time, while not replacing the liquid 53, while periodically replacing the weak acid solution 59 as necessary. In this case, the product obtained from the outlet tube 67 is serum free of undesirable proteins, the extent of which being removed depends entirely on the operating time of the apparatus.

以上、参考例をまじえて本発明の実施例が記載
されたが、上記の教示に従えばその他の変形や変
更も可能であることは当業者にとつて自明であろ
う。
Although embodiments of the present invention have been described above along with reference examples, it will be obvious to those skilled in the art that other modifications and changes can be made in accordance with the above teachings.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は各種の参考例における作業工程を図解
する参考工程系統図、第2図は一参考例に基づく
検出装置の作製および使用方法を示す立面図、第
3図は別の参考例に基づく診断目的用および抗体
の濃縮精製用装置の立面図、第4図は別の参考例
に基づく蛋白質や抗体の濃縮精製用装置の機械的
模式図、第5図は別の参考例に基づく検出装置の
略図、第5−1図は第5図の略図に対応する実際
の写真、第6図は別の参考例に基づく検出装置の
立面図、第7図は第2図の装置の使用方法の変形
参考例を示す立面図、第8図は本発明の実施例を
示す第9図の検出装置の動作原理を示すグラフ、
そして第9図は本発明の実施例に基づく検出装置
の立面図である。 図中、31は基体、32は金属球体、34は第
1の蛋白質の分子、36は第1の蛋白質と特異的
に反応する蛋白質の分子、41は基体、42は第
1の蛋白質の分子、44は第1の蛋白質と特異的
に反応する蛋白質の分子、45は別の基体、46
は弱酸溶液、71は光反射性液体、91は金製の
基体、そして92は第1の蛋白質の一分子層を表
わす。
Figure 1 is a reference process flow diagram illustrating the work steps in various reference examples, Figure 2 is an elevation view showing how to fabricate and use a detection device based on one reference example, and Figure 3 is a diagram for another reference example. Fig. 4 is a mechanical schematic diagram of an apparatus for concentrating and purifying proteins and antibodies based on another reference example, and Fig. 5 is based on another reference example. A schematic diagram of the detection device; FIG. 5-1 is an actual photograph corresponding to the schematic diagram in FIG. 5; FIG. 6 is an elevation view of the detection device based on another reference example; FIG. 7 is a diagram of the device in FIG. FIG. 8 is an elevation view showing a modified reference example of the usage method; FIG. 8 is a graph showing the operating principle of the detection device shown in FIG. 9 showing an embodiment of the present invention;
FIG. 9 is an elevational view of a detection device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 31 is a substrate, 32 is a metal sphere, 34 is a first protein molecule, 36 is a protein molecule that specifically reacts with the first protein, 41 is a substrate, 42 is a first protein molecule, 44 is a protein molecule that specifically reacts with the first protein, 45 is another substrate, 46
71 represents a weak acid solution, 71 represents a light-reflecting liquid, 91 represents a gold substrate, and 92 represents a monolayer of the first protein.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 金の表面および前記金表面と基体との間にあ
つて両者の付着力を改善するための他種金属の層
を有する基体並びに前記表面に付着した検出すべ
き蛋白質と特異的な抗原抗体反応をする蛋白質の
一分子層の両要素から成る、液体中における特定
の蛋白質の存在を検出するための装置。
1. A gold surface, a substrate having a layer of another metal between the gold surface and the substrate to improve the adhesion between the two, and a specific antigen-antibody reaction with the protein to be detected attached to the surface. A device for detecting the presence of a specific protein in a liquid, consisting of both elements of a monolayer of a protein.
JP20117483A 1973-07-30 1983-10-28 Detector for protein Granted JPS59160763A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US38411373A 1973-07-30 1973-07-30
US384113 1973-07-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59160763A JPS59160763A (en) 1984-09-11
JPS6130215B2 true JPS6130215B2 (en) 1986-07-11

Family

ID=23516091

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8665874A Expired JPS5944583B2 (en) 1973-07-30 1974-07-30 Protein detection method
JP20117483A Granted JPS59160763A (en) 1973-07-30 1983-10-28 Detector for protein

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8665874A Expired JPS5944583B2 (en) 1973-07-30 1974-07-30 Protein detection method

Country Status (7)

Country Link
JP (2) JPS5944583B2 (en)
BR (1) BR7406086D0 (en)
CA (1) CA1047918A (en)
DE (2) DE2433246C2 (en)
IT (1) IT1212274B (en)
NL (1) NL177939C (en)
SE (1) SE464784B (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5238789A (en) * 1975-08-14 1977-03-25 Sinai School Medicine Method of identifying hematocyte type and adaptability
DE2638251A1 (en) * 1975-08-27 1977-06-08 Gen Electric Antibody purification - by dipping antigen-coated substrate into antibody solution then dipping into immunological complex splitting reagent
DE2638250C2 (en) * 1975-08-27 1985-11-28 General Electric Co., Schenectady, N.Y. Diagnostic method for determining the presence or absence of a specific protein in a biological sample, as well as device for carrying out the method
ATE30780T1 (en) * 1981-06-22 1987-11-15 Battelle Memorial Institute PROCEDURE FOR DETERMINING BIOACTIVE SUBSTANCES.
DE3215484A1 (en) * 1982-04-26 1983-11-03 Sagax Instrument AB, 18302 Täby MULTIPLE LAYERS OF LAYER AND PROCESS FOR DETECTING AND / OR MEASURING THE CONCENTRATION OF A CHEMICAL SUBSTANCE, IN PARTICULAR BIOLOGICAL ORIGIN
JPS6432150A (en) * 1987-07-29 1989-02-02 Teijin Ltd Reflection color measuring instrument
JPH073388B2 (en) * 1987-08-10 1995-01-18 帝人株式会社 Film thickness change measuring device
JPH0188778U (en) * 1987-12-02 1989-06-12
DE4436910A1 (en) * 1994-10-15 1996-04-18 Behringwerke Ag Regenerable solid phase for carrying out specific binding reactions

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1025772A (en) * 1972-06-26 1978-02-07 Ivar Giaever Method and apparatus for detection and purification of proteins and antibodies

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5944583B2 (en) 1984-10-30
NL177939C (en) 1985-12-16
JPS5076226A (en) 1975-06-21
NL177939B (en) 1985-07-16
DE2433246C2 (en) 1986-04-17
SE464784B (en) 1991-06-10
JPS59160763A (en) 1984-09-11
DE2433246A1 (en) 1975-02-13
SE7409777L (en) 1975-01-31
IT1212274B (en) 1989-11-22
DE2463435C2 (en) 1986-12-04
CA1047918A (en) 1979-02-06
BR7406086D0 (en) 1975-05-13
NL7410231A (en) 1975-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4054646A (en) Method and apparatus for detection of antibodies and antigens
JPS5938543B2 (en) Methods and apparatus for detection and purification of flea white matter and antibodies
CA1039649A (en) Method of forming multilayer immunologically complexed films
CA1039632A (en) Substrate for immunological tests and method of fabrication thereof
Gizeli et al. Immunosensors
US3979509A (en) Opaque layer method for detecting biological particles
US3960491A (en) Method and apparatus for detecting immunologically reactive biological particles
US3960488A (en) Method and apparatus for quantitative surface inhibition test
KR102048987B1 (en) Information providing method for identification of neurodegenerative disorder
JP2009530598A (en) Chemical detector
EP0500611B1 (en) Analytical device and methods
JPS6130215B2 (en)
JP4517081B2 (en) Immunosensor device
JPS5916669B2 (en) Antigen or antibody detection method
CA2110705A1 (en) Method and sensor means for determining myocardial infarction markers
JP4412849B2 (en) Immunoassay method and kit
US8158440B2 (en) Method for quantitative measurement of thyroid related antibodies or antigens in a serum sample
WO2013089996A1 (en) Nanohole sensor chip with reference sections
CN2676202Y (en) Early fast detection test paper for acute myocardial infarction
US8110408B2 (en) Method for quantitative detection of diabetes related immunological markers
GB1562804A (en) Detection of antibodies and antigens
DE2638250A1 (en) Detecting antibodies by complex formation with antigens - supported on a metallised substrate, then examining for the double layer (NL010377)
KR101342755B1 (en) Immature antibody, continuous detection apparatus using the same and method for real-time continuous detection
CA1048409A (en) Method for improving contrast in surface immunological tests with large size proteins
JPH08220099A (en) Substance detecting reagent and detecting methdo for chronic articular rheumatism