KR20240056640A - 형광 셀룰로오스 입자 - Google Patents
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Abstract
이뮤노크로마토그래피에 사용하였을 때에 충분한 발색성·분산 안정성을 유지하면서, 이뮤노크로마토그래피 전개 시의 전개성을 향상시켜, 전개 불량을 감소할 수 있는 형광 셀룰로오스 미립자를 제공한다. 본 발명은 셀룰로오스 입자, 형광 색소 화합물, 및 하기 일반식 (1)로 나타내는 복소환식 화합물을 포함하는 형광 셀룰로오스 입자이고, 형광 셀룰로오스 입자 1 g당, 상기 셀룰로오스 입자의 함유량이 30 질량% 이상 90 질량% 이하이고, 상기 형광 색소 화합물의 함유량이 1 질량% 이상 40 질량% 이하이고, 또한 상기 복소환식 화합물의 함유량이 3 질량% 이상 50 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 형광 셀룰로오스 입자와, 형광 셀룰로오스 입자를 포함하는 진단약 및 이뮤노크로마토그래피 키트에 관한 것이다.
일반식 (1)
{식 중, R1은 생체 물질과 친화성을 갖는 작용기이고, 또한 R2는 상기 셀룰로오스 입자와의 에테르 결합부이다.}
일반식 (1)
{식 중, R1은 생체 물질과 친화성을 갖는 작용기이고, 또한 R2는 상기 셀룰로오스 입자와의 에테르 결합부이다.}
Description
본 발명은 형광 셀룰로오스 입자와, 그것을 이용한 진단약 및 이뮤노크로마토그래피 키트에 관한 것이다.
종래, 항원-항체에 의한 특이적 반응을 이용하여 특정한 항원 또는 항체를 포함하는 피검출 물질을 검출하는 면역 측정법의 하나로서, 시료 중의 피검출 물질을, 미립자에 담지한 항체 또는 항원과 면역 반응에 의해 특이적으로 결합시키고, 상기 결합에 의해 생기는 미립자의 응집 상태를 측정하는 응집법이, 간편한 측정법이며 특히 육안 확인 판정이 가능한 점에서, 일반적으로 이용되고 있다. 또한, 다른 면역 측정법으로서, 방사 면역 측정법, 효소 면역 측정법, 면역 형광 측정법 등도 널리 이용되고 있다. 또한, 피검출 물질에 면역학적으로 결합하는 물질을 이용하여, 면역 반응과 크로마토그래피의 원리를 조합하여, 피검출 물질을 육안 확인 판정으로 검출하는 방법은, 면역크로마토그래프법 또는 이뮤노크로마토그래프법이라고 불리며, 최근, 널리 이용되어 오고 있다.
이뮤노크로마토그래프법이란, 피검출 물질인 항원(또는 항체)에 대한 항체(또는 항원)를 크로마토그래프 매체에 고정화하여, 크로마토그래프 매체 상에 반응 부위를 제작한 것을 고정상으로 하고, 상기 피검출 물질과 결합 가능한 항체(또는 항원)를 담지한 검출용 미립자와, 상기 피검출물을 포함하는 시료를 접촉시키면서{이 접촉에 의해 항체 감작(또는 항원 감작) 검출용 미립자 상의 상기 항체(또는 상기 항원)와, 시료 중의 항원(또는 항체)이 반응하여, 검출용 미립자-감작에 이용된 항체(또는 항원)-시료 중의 항원(또는 항체)을 포함하는 복합체가 생성된다}, 상기 크로마토그래프 매체 상을 이동시킴으로써, 상기 시료를 상기 반응 부위에 접촉시키는 측정법이다. 이에 의해, 상기 반응 부위에 있어서, 상기 복합체가, 상기 고정화 항체(또는 고정화 항원)에 결합되어, 검출용 미립자가 포착되기 때문에, 이 검출용 미립자의 포착의 유무를 육안 확인 판정함으로써 시료 중의 피검출 물질의 존재를 판정할 수 있다. 이 원리를 이용한 진단약 키트를, 이뮤노크로마토그래피 키트라고 한다.
상기 이뮤노크로마토그래피 키트나 응집법에 있어서, 검출용 미립자로서, 육안 확인 판정을 용이하게 하기 위해, 유색의 미립자가 종종 이용되고 있다. 이러한 검출용 미립자로서는, 그 입경이나 조제 조건에 따라 자연 정색(呈色)하는 콜로이드형 금속 미립자나, 합성 고분자를 포함하는 라텍스 미립자를 착색한 미립자나, 착색제와 함께 모노머를 중합하는 방법으로 얻어지는 착색 라텍스 미립자 등이 알려져 있다. 또한, 이하의 특허문헌 1에 있어서, 셀룰로오스 미립자를 원료로 한 발색성이 높은 착색 미립자가 보고되어 있다. 그러나, 이들 미립자는, 퇴색하기 쉽고, 발색성의 한계 등의 문제가 있어, 추가적인 성능의 향상이 요구되고 있다. 그래서, 최근, 새로운 검출용 미립자로서, 형광 나노 미립자가 주목을 모으고 있다.
형광 나노 미립자를 이용한 생체 분자의 검출, 정량 등에 이용하는 형광 시약은 발색성이 높아, 고감도 시약으로서 이용되고 있다. 예컨대, 이하의 특허문헌 2에는, 스티렌과 아크릴산을 중합시킴으로써 얻어지는 라텍스 미립자에, 형광 색소 화합물을 도입한 형광 라텍스 미립자가 개시되어 있다. 또한, 이하의 특허문헌 3에는, 형광 색소 화합물과 실란 커플링제, 실란 화합물을 합성함으로써, 형광 색소 화합물을 포함하는 형광 실리카 미립자가 얻어지는 것이 기재되어 있다.
그러나, 이들 형광 나노 미립자는, 형광 색소 화합물의 도입량이 적기 때문에, 이뮤노크로마토그래피 키트에서 만족되는 발색성이 얻어지지 않고, 또한, 입자의 보존 중에 입자끼리의 응집이 일어나 버려, 이뮤노크로마토그래피 키트에서 전개시켰을 때에 눈막힘이나 위양성을 발생시켜 버린다고 하는 문제점이 있었다.
이러한 과제 해결을 목표로 하여, 이하의 특허문헌 4에는, 형광 셀룰로오스 미립자에 대해서 개시되어 있고, 특정한 형상 및 입경의 범위의 셀룰로오스 미립자가, 특정한 범위의 함유량으로 형광 색소 화합물을 함유하는 경우에, 발색성이 높아, 입자의 분산 안정성이 좋은 형광 셀룰로오스 미립자가 되는 것, 또한 이뮤노크로마토그래피 키트의 고감도화가 달성되는 것이 보고되어 있다.
그러나, 이하의 특허문헌 4에서는, 이뮤노크로마토그래피에 사용하였을 때의 입자의 전개성에 대해서 충분한 검토가 되어 있지 않고, 감도·분산 안정성과 전개성의 양립에 대해서 언급되어 있지 않다.
상기 종래 기술의 문제점을 감안하여, 본원 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이뮤노크로마토그래피에 사용하였을 때에 충분한 발색성·분산 안정성을 유지하면서, 이뮤노크로마토그래피 전개 시의 전개성을 향상시켜, 전개 불량을 감소할 수 있는 형광 셀룰로오스 미립자를 제공하는 것이다. 또한, 전개성을 향상시킴으로써 전개 시의 백그라운드 착색이 개선되고, 한계 검출 농도 부근에 있어서도 양호한 S/N비를 달성할 수 있다.
본 발명자들은, 상기 과제를 달성하기 위해 예의 검토하여 실험을 거듭한 결과, 놀랍게도, 특정 범위의 함유량으로 형광 색소 화합물이 셀룰로오스 입자에 결합하고, 또한, 특정 범위의 함유량으로 복소환식 구조를 갖는 화합물이 셀룰로오스 입자에 결합하는 경우에, 이뮤노크로마토그래피에 사용하였을 때에, 충분한 발색 강도·입자의 분산 안정성을 유지하면서, 이뮤노크로마토그래피 전개 시의 전개성이 향상되고, 또한 전개 시의 백그라운드 착색이 개선되어 한계 검출 농도 부근에 있어서도 양호한 S/N비를 초래하는 것을 발견하고, 이러한 지견에 기초하여, 본 발명을 완성시키기에 이른 것이다.
즉, 본 발명은 이하와 같은 것이다.
[1] 셀룰로오스 입자, 형광 색소 화합물, 및 하기 일반식 (1)로 나타내는 복소환식 화합물을 포함하는 형광 셀룰로오스 입자로서, 형광 셀룰로오스 입자 1 g당, 상기 셀룰로오스 입자의 함유량이 30 질량% 이상 90 질량% 이하이고, 상기 형광 색소 화합물의 함유량이 1 질량% 이상 40 질량% 이하이고, 또한 상기 복소환식 화합물의 함유량이 3 질량% 이상 50 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 형광 셀룰로오스 입자.
일반식 (1)
{식 중, R1은 생체 물질과 친화성을 갖는 작용기이고, 또한 R2는 상기 셀룰로오스 입자와의 에테르 결합부이다.}
[2] 상기 복소환식 화합물의 R1이, Cl 및/또는 OH인, 상기 [1]에 기재된 형광 셀룰로오스 입자.
[3] 상기 형광 셀룰로오스 입자의 평균 입자 직경이, 9 ㎚ 이상 500 ㎚ 이하인, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 형광 셀룰로오스 입자.
[4] 상기 형광 색소 화합물이, 상기 셀룰로오스 입자의 OH기에 결합되어 있고, 또한 상기 복소환식 화합물이 상기 셀룰로오스 입자의 OH기에 결합되어 있는, 상기 [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 형광 셀룰로오스 입자.
[5] 상기 형광 색소 화합물이, 유로퓸 착체인, 상기 [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 형광 셀룰로오스 입자.
[6] 생체 물질이 물리 흡착을 통해 담지되어 있는, 상기 [1]∼[5] 중 어느 하나에 기재된 형광 셀룰로오스 입자.
[7] 상기 생체 물질이, 단백질, 펩티드 또는 핵산인, 상기 [6]에 기재된 형광 셀룰로오스 입자.
[8] 상기 단백질이, 항원 또는 항체인, 상기 [7]에 기재된 형광 셀룰로오스 입자.
[9] 상기 [1]∼[8] 중 어느 하나에 기재된 형광 셀룰로오스 입자를 포함하는 진단약.
[10] 상기 [1]∼[8] 중 어느 하나에 기재된 형광 셀룰로오스 입자를 포함하는, 이뮤노크로마토그래피 키트.
본 발명의 형광 셀룰로오스 입자는, 이뮤노크로마토그래피의 발색 입자로서 사용하면, 발색성·분산 안정성을 유지하면서, 전개성이 우수하다. 또한 전개 불량과 백그라운드 착색이 개선됨으로써, 한계 검출 농도 부근에 있어서도 양호한 S/N비를 달성할 수 있다.
도 1은 발색의 판정 방법에 있어서, 전개성의 평가 기준으로서 이용하는 이뮤노크로마토그래피 (테스트) 스트립의 개략도이다. 전개 상류 4 ㎜의 착색과 흡수 패드의 착색 각각에 대해서, 착색이 인정되지 않는 경우를 (-), 착색이 인정되는 경우를 (+), 착색이 인정되며 또한 강한 경우는 (++)로 하였다.
이하, 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.
본 발명의 1의 실시형태는, 셀룰로오스 입자, 형광 색소 화합물, 및 하기 일반식 (1)로 나타내는 복소환식 화합물을 포함하는 형광 셀룰로오스 입자이고, 형광 셀룰로오스 입자 1 g당, 상기 셀룰로오스 입자의 함유량이 30 질량% 이상 90 질량% 이하이고, 상기 형광 색소 화합물의 함유량이 1 질량% 이상 40 질량% 이하이고, 또한 상기 복소환식 화합물의 함유량이 3 질량% 이상 50 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 형광 셀룰로오스 입자이다.
일반식 (1)
{식 중, R1은 생체 물질과 친화성을 갖는 작용기이고, 또한 R2는 상기 셀룰로오스 입자와의 에테르 결합부이다.}
본 실시형태의 형광 셀룰로오스 중의 셀룰로오스 입자 함유량은, 형광 셀룰로오스 입자 1 g당, 30 질량% 이상 90 질량% 이하이고, 바람직하게는 35 질량% 이상 85% 이하이다.
일반식 (1) 중, 바람직하게는 R1이 생체 물질과 친화성을 갖는 작용기이고, R2는 상기 셀룰로오스 입자와의 에테르 결합부이지만, R1이 상기 셀룰로오스 입자와의 에테르 결합부가 되고, R2가 생체 물질과 친화성을 갖는 작용기가 되어도 좋다.
본 실시형태의 형광 셀룰로오스 입자의 제조에 이용하는 원료 셀룰로오스 입자의 입경은, 형광 색소 화합물·복소환식 화합물의 수식에 의해 입경이 증대하는 것도 고려하여, 최종적으로 얻어지는 형광 셀룰로오스 입자의 입경보다 작고, 구체적으로는, 3 ㎚ 이상 480 ㎚ 이하가 바람직하고, 6 ㎚ 이상 460 ㎚ 이하가 보다 바람직하다.
본 실시형태의 형광 셀룰로오스 입자의 원료는 셀룰로오스이면 좋고, 셀룰로오스원은 특별히 한정되지 않는다. 여기서, 셀룰로오스 이외의 원료를 이용하면, 형광 색소 화합물 도입 시에, 화학적인 반응성의 문제점으로부터, 충분한 양의 형광 색소 화합물을 도입할 수 없다. 예컨대, 상기 특허문헌 5에는, 라텍스 입자에 착색제를, 12 질량%를 넘어 포함하면, 이뮤노크로마토그래피 키트의 세공부가 막힐 우려가 커진다고 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 6에는, 10 질량% 이상의 응집성 발광 재료를 포함하는 진단약용 형광 입자가 개시되어 있지만, 사용할 수 있는 발광 재료가 한정된다. 원래 라텍스에, 염료나 형광 화학 물질을 다량으로 도입하는 것은 매우 곤란하지만, 만약 다량으로 도입할 수 있었다고 해도, 표면의 구조가 무너져, 진구도가 극단적으로 나빠지거나 하기 때문에, 염료나 화학 물질을 다량으로 도입하기 위해서는, 라텍스는 바람직하지 못하다. 이에 반하여, 셀룰로오스는, 염료나 화학 물질을 다량으로 함유하고 있어도, 구조를 유지할 수 있다. 따라서, 수산기를 풍부하게 갖는 셀룰로오스이기 때문에, 높은 반응성 및 높은 함유량을 달성할 수 있다. 그 때문에, 이뮤노크로마토그래피용의 검출용 입자의 소재로서는, 셀룰로오스가 적합하다. 또한, 형광 색소 화합물의 함유량은, 형광 색소 화합물 처리 전후의 중량 변화로부터 산출할 수 있다. 처리 후의 회수된 입자의 중량과 처리 전의 셀룰로오스 입자의 절건(絶乾; bone dry) 후의 중량을 이용하여, 형광 색소 화합물 성분의 비율을 산출한다.
또한, 처리 전의 셀룰로오스 입자의 중량이 불명한 경우, 형광 셀룰로오스 입자를 셀룰라아제 처리, 산 처리 또는 염기 처리를 하여 중합도를 저하시킨다. 그 후, 샘플을 중수에 용해시켜, FT-NMR로 13C-NMR에 의해 측정을 행하여, 치환도를 산출한다. 그 치환도로부터, 형광 색소 화합물의 함유량을 산출하여도 좋다. 그때, 사용하는 셀룰라아제, 산, 염기로서는, 어느 하나로 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 셀룰라아제로서는, 오노즈카 RS(야쿠르트 야쿠힝 고교사 제조), Cellsoft(노보·노르딕스사 제조), 메이셀라아제(메이지 세이카사 제조), 산으로서는, 염산, 황산, 질산, 염기로서는, 알칼리를 들 수 있다. 또한, 처리 전의 셀룰로오스 입자의 중량이 불명하고, 또한 형광 색소 화합물이 질소 원자를 함유하고 있는 경우에는, 질소 원소 함유율을 질소 정량 장치 CHN 코더로, 발광 분석법에 의해 측정하고, 측정한 질소 원소 함유율로부터, 포함되어 있는 형광 색소 화합물의 함유량을 산출하여도 좋다.
형광 색소 화합물의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, N-히드록시숙신이미드에스테르기, 에스테르기, 카르복실기, 말레이미드기, 이소시아네이트기, 이소티오시아네이트기, 시아노기, 할로겐기, 알데히드기, 파라니트로페닐기, 디에톡시메틸기, 에폭시기 등의 활성 치환기를 갖는 플루오레세인류, 로다민류, 쿠마린류, 시아닌류의 형광을 발하는 화합물, 유로퓸을 포함하는 희토류 착체를 들 수 있다. 형광 색소 화합물로서는, 구체적으로는, 플루오렌, 플루오렌-9-초산, 플루오렌-2카르복시알데히드, 9-플루오렌-1-카르복실산, 9-플루오렌-4-카르복실산, 9-플루오렌옥심, 탄산9-플루오렌메틸숙신이미딜, 9-플루오렌트리페닐포스포늄브로마이드, 5-아미노플루오레세인, 디소듐8-아미노-1,3,6-나프탈렌트리술포네이트 수화물, 술포로다민 B, 에티디움브로마이드, 6-아미노플루오레세인, 로다민 B, 로다민 6G, 8-아닐리노-1-나프탈렌술폰산암모늄, 8-아닐리노-1-나프탈렌술폰산나트륨, 8-아닐리노-1-나프탈렌술폰산마그네슘, 2,3-나프탈렌디알데히드, 칼세인나트륨, 칼세인, 쿠마린 102, 쿠마린 314, 쿠마린 343, AMCA, 5-카르복시플루오레세인 수화물, 6-카르복시플루오레세인 수화물, 플루오레세인클로라이드, 2',7'-디클로로플루오레세인, 2',7'-디클로로플루오레세인나트륨, 2,3-디아미노나프탈렌, 디미듐브로마이드, 2,3-디페닐말레 K, 플루오레세인, 우라닌, 플루오레세인디아세테이트, 쿠마린-3-카르복실산, 7-히드록시쿠마린-3-카르복실산, 4-디메틸아미노아조벤젠-4'-카르복실산, 7-메톡시쿠마린-3-카르복실산, 피나시아놀클로라이드, 피나시아놀요오다이드, 피라닌, N-(1-피레닐)말레이미드, 로다민 6G, 로다민 B, 술폰플루오레세인, 7-메톡시쿠마린-3-카르복실산N-숙신이미딜, 테트라브로모플루오레세인칼륨, 애시드 레드 87, 2',4',5',7'-테트라브로모-3,4,5,6-테트라클로로플루오레세인, 9H-플루오렌-2-일이소시아네이트, 플루오레세인5-이소티오시아네이트, 애시드 레드 92, 3,4,5,6-테트라클로로플루오레세인, 테트라요오드플루오레세인, 5-(4,6디클로로트리아지닐)아미노플루오레세인(DTAF), 에리트로신 B, 5-(6-)카르복시테트라메틸로다민-NHS에스테르, DYLIGHT-405-NHS에스테르, DY550-NHS에스테르, DY630-NHS에스테르, DY-631, DY-633, DY-635, DY-636, DY-650, DY-651-NHS에스테르, DY-777-NHS에스테르(이상, Dy∼는, Dyomics사 제조), [4'-(4'-아미노-4-비페닐일)-2,2':6',2''-테르피리딘-6,6''-디일비스(메틸이미노디아세테이트)]유로퓸산(III)나트륨(ATBTA-Eu3+), BODYIPY650/665, ROX, TAMRA, CFSE, Cyto350, Cyto405, Cyto415, Cyto488, Cyto500LSS, Cyto505, Cyto510SS, Cyto514LSS, Cyto520LSS, Cyto532, Cyto546S, Cyto555, Cyto590, Cyto610, Cyto610, Cyto633, Cyto647, Cyto670, Cyto680, Cyto700, Cyto750, Cyto770, Cyto780, Cyto800(이상, Cyto∼는, Cytodaiagnostics사 제조), ATTO532, ATTORho6G, ATTO542, ATTO550, ATTO565, ATTORho3B, ATTORho11, ATTORho12, ATTOThio12, ATTORho101, ATTO590, ATTORho13, ATTO594, ATTO610, ATTO620, ATTORho14, ATTO633, ATTO647N, ATTO647, ATTO655, ATTOOxa12, ATTO665, ATTO680, ATTO700, ATTO725, ATTO740(이상, ATTO∼는 ATTO-TEC사 제조)을 들 수 있다. 이들 형광 색소 화합물의 형광 파장으로서는, 검출 시에 물이나 단백질의 파장과 중첩되지 않는 400 ㎚ 이상의 범위가 바람직하다. 파장의 상한은 특별히 없고, 파장으로서는 높으면 높을수록 바람직하다. 보다 바람직하게는 500 ㎚ 이상의 범위의 형광 색소 화합물이다. 형광 색소 화합물은, 더욱 바람직하게는, 유로퓸 착체이다.
형광 셀룰로오스 입자와 형광 색소 화합물 사이의 화학 결합으로서는, 셀룰로오스의 수산기를 형광 색소 화합물과 직접 연결시키는 방법이나, 스페이서로서 어떠한 화합물을 통해 연결시키는 방법을 들 수 있다. 형광 색소 화합물을 다량으로 함유시키는 경우, 직접 연결시키는 것만으로는 한계가 있지만, 스페이서를 통함으로써, 다량의 도입이 가능해진다. 스페이서를 이용하여 연결시키는 경우, 스페이서의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 시아누르산클로라이드, 에피크롤히드린, 2-클로로에탄아민, 11-클로로운데칸티올, 포르말린, 실란 커플링제, 에폭시 변성 실리콘계 가교제, 글리옥살계 레진 등의 수산기와 반응하는 부분을 2개 이상 갖는 화합물을 들 수 있다.
본 실시형태의 형광 셀룰로오스 입자의, 형광 색소 화합물의 함유량은, 형광 셀룰로오스 입자 1 g당, 1 질량% 이상 40 질량% 이하이다. 1 질량% 미만이면, 이뮤노크로마토그래피 키트의 검출용 입자로서 충분한 발색성이 얻어지지 않는다. 한편, 40 질량% 이하로 함으로써, 형광 색소에 유래하는 농도 소광이 억제되어, 형광 강도가 양호하고, 이뮤노크로마토그래피 키트로서 감도가 우수하다. 바람직한 하한값은 5 질량%이고, 바람직한 상한값은 35 질량%이다.
본 실시형태의 형광 셀룰로오스 입자에 함유되는 복소환식 화합물이란, 하기 일반식 (1)로 나타내는 복소환식 화합물이다.
일반식 (1)
{식 중, R1은 생체 물질과 친화성을 갖는 작용기이고, 또한 R2는 상기 셀룰로오스 입자와의 에테르 결합부이다.}
R1은 생체 물질과 친화성을 갖는 작용기이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 할로겐기, 아미노기, 카르복실기, 티올기, 수산기, 에테르기, 에스테르기, 이민기, 페닐기, 벤질기, 아릴기 등을 들 수 있다. 실제로 셀룰로오스에 도입할 때에는, 예컨대, 시아누르산클로라이드, 티오시아누르산, 2,4-비스(벤질옥시)-6-클로로-1,3,5-트리아진, 2,4,6-트리아미노-1,3,5-트리아진, 2-클로로-4,6-디아미노-1,3,5-트리아진, 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진, 2-브로모-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진, 2,4-디클로로-6-모폴리노-1,3,5-트리아진, 2-클로로-4,6-디메톡시-1,3,5-트리아진, 4-(4,6-디메톡시-1,3,5-트리아진-2-일)-4-메틸모폴리늄 클로라이드를 이용하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 시아누르산클로라이드이다. R2는 셀룰로오스 입자와의 에테르 결합부이다. 이것은, 셀룰로오스의 OH기와의 사이에서 -O- 결합(O는 셀룰로오스 유래)을 형성하는 단결합의 개소일 수 있다. 본문서 중, 단결합인 경우, 복소환식 화합물의 함유량(%)은, 일반식 (1)의 R2를 제외한 구조에 기초하여 산출한다.
본 실시형태의 형광 셀룰로오스 입자의, 복소환식 화합물의 함유량은, 형광 셀룰로오스 입자 1 g당, 3 질량% 이상 50 질량% 이하이다. 3 질량% 이상으로 함으로써, 이뮤노크로마토그래피 키트에 사용되는 셀룰로오스 전개막과 입자 사이의 소수성 상호 작용을 억제하여, 입자의 전개막 중에 있어서의 유동성이 향상되어, 이뮤노크로마토그래피 키트의 검출용 입자로서 충분한 발색성이 얻어진다. 한편, 50 질량% 이하로 함으로써, 입자끼리가 소수성 상호 작용에 의해 응집하는 일이 없어, 전개 시의 눈막힘이나 위양성의 발생이 없다. 그 때문에, 이뮤노크로마토그래피 키트로서, 충분한 감도가 얻어진다. 복소환식 화합물의 함유량의 바람직한 하한값은 5% 이상이고, 바람직한 상한값은 45% 이하이다.
처리 전의 셀룰로오스 입자의 중량이 불명한 경우, 형광 셀룰로오스 입자를 셀룰라아제 처리, 산 처리 또는 염기 처리를 하여 중합도를 저하시킨다. 그 후, 샘플을 중수에 용해시켜, FT-NMR로 13C-NMR에 의해 측정을 행하여, 치환도를 산출한다. 그 치환도로부터, 형광 색소 화합물 및 복소환식 화합물의 함유량을 산출하여도 좋다. 그때, 사용하는 셀룰라아제, 산, 염기로서는, 어느 하나로 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 셀룰라아제로서는, 오노즈카 RS(야쿠르트 야쿠힝 고교사 제조), Cellsoft(노보·노르딕스사 제조), 메이셀라아제(메이지 세이카사 제조), 산으로서는, 염산, 황산, 질산, 염기로서는, 알칼리를 들 수 있다. 또한, 처리 전의 셀룰로오스 입자의 중량이 불명하고, 또한 형광 색소 화합물이 질소 원자를 함유하고 있는 경우, 질소 원소 함유율을 질소 정량 장치 CHN 코더로, 발광 분석법에 의해 측정하고, 측정한 질소 원소 함유율로부터, 포함되어 있는 형광 색소 화합물 및 복소환식 화합물의 함유량을 산출하여도 좋다.
본 실시형태의 형광 셀룰로오스 입자 또는 원료 셀룰로오스 입자의 입경이란, 셀룰로오스 입자가 액체에 분산된 셀룰로오스 입자 분산액을, 입자 입도 분포 측정 장치를 이용하여 측정함으로써 얻은 것을 가리킨다. 「평균 입경」이란, 측정값의 체적 평균 메디안 직경의 값을 가리킨다. 입도 분포 측정 장치에는 각종 측정 원리를 응용한 것이 있지만, 본 실시형태에서는, 동적 광산란법에 의한 입도 분포 측정 장치를 이용한다. 후술하는 바와 같이, 실시예에서는 니키소사 제조의 「나노트랙 입도 분포 측정 장치 UPA-EX150」을 이용하였다.
본 실시형태의 형광 셀룰로오스 입자의 평균 입경은 9 ㎚ 이상 500 ㎚ 이하이다. 평균 입경이 이 범위이면 장기간 보존에 의한 응집이 생기기 어려워, 이뮤노크로마토그래피 키트에도 알맞다. 진단약으로서 이용하는 경우는 20 ㎚ 이상 500 ㎚ 이하인 것이 바람직하다. 20 ㎚ 이상 500 ㎚ 이하이면, 응집하지 않는 분산 안정성과 눈막힘이 없는 전개성을 양립할 수 있다. 단, 이뮤노크로마토그래피 키트로서의 감도를 향상시키기 위해, 2종류 이상의 평균 입경의 형광 셀룰로오스 입자를 혼합하여 이용하여도 상관없다.
본 실시형태의 형광 셀룰로오스 입자는, 물리 흡착을 통해, 생체 물질을 담지시켜 이용할 수 있다. 물리 흡착의 일례로서는, 이온 결합, 배위 결합, 금속 결합, 수소 결합, 친수 결합, 소수 결합, 반 데르 발스 결합 등을 들 수 있지만 이들에 한정되는 것은 아니다. 상기와 같은 여러 가지 힘에 의해 형광 셀룰로오스 입자에, 생체 물질을 담지시킴으로써, 형광 셀룰로오스 입자에는 없는 기능을 갖는 입자를 조제하는 것이 가능하다.
본 실시형태의 형광 셀룰로오스 입자에 담지시키는 「생체 물질」이란, 생체로부터 얻어지는 여러 가지 물질을 가리키며, 그 종류는 특별히 한정되지 않는다. 이들의 일례로서는, 콜라겐, 젤라틴, 피브로인, 헤파린, 히알루론산, 전분, 키틴, 키토산, 아미노산, 펩티드, 단백질, 핵산, 탄수화물, 지방산, 터페노이드, 카로티노이드, 테트라피롤, 보인자, 스테로이드, 플라보노이드, 알칼로이드, 폴리케티드, 배당체, 효소, 항체, 항원, 카르복시메틸셀룰로오스, 카르복시에틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스 등을 들 수 있다. 이들을 형광 셀룰로오스 입자에 담지시킴으로써, 형광 셀룰로오스 입자의 생체적 합성의 향상, 각종 바이오 어세이나 진단약으로서의 이용 등이 가능해진다.
본 실시형태에 있어서는, 형광 셀룰로오스 입자에, 검사 대상 물질과 특이적으로 결합하는 물질을 담지시킴으로써, 형광 셀룰로오스 입자를 진단약으로서 이용하는 것이 가능해진다. 검사 대상 물질이란, 면역 혈청 검사, 혈액 검사, 세포 검사, 유전자 검사 등의 검사 등에 있어서의 측정 대상을 가리키고, 그 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 암 마커, 호르몬, 감염증, 자기 면역, 혈장 단백, TDM, 응고·선용, 아미노산, 펩티드, 단백, 유전자, 세포 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, CEA, AFP, 페리틴, β2 마이크로, PSA, CA19-9, CA125, BFP, 엘라스타아제 1, 펩시노겐 1·2, 변잠혈, 뇨중 β2 마이크로, PIVKA-2, 뇨중 BTA, 인슐린, E3, HCG, HPL, LH, HCV 항원, HBs 항원, HBs 항체, HBc 항체, HBe 항원, HBe 항체, HTLV-1 항체, HIV 항체, 톡소플라즈마 항체, 매독, ASO, A형 인플루엔자 항원, A형 인플루엔자 항체, B형 인플루엔자 항원, B형 인플루엔자 항체, 로타 항원, 아데노바이러스 항원, 로타·아데노바이러스 항원, A군 렌사구균, B군 렌사구균, 칸디다 항원, CD균, 크립토코커스 항원, 콜레라균, 수막염균 항원, 과립균 엘라스타아제, 헬리코박터 피로리 항체, O157 항체, O157 항원, 렙토스피라 항체, 아스페르길루스 항원, MRSA, RF, 총 IgE, LE 테스트, CRP, IgG, A, M, IgD, 트랜스페린, 뇨중 알부민, 뇨중 트랜스페린, 미오글로빈, C3·C4, SAA, LP(a), α1-AC, α1-M, 합토글로빈, 마이크로트랜스페린, APR 스코어, FDP, D 다이머, 플라스미노겐, AT3, α2PI, PIC, PAI-1, 프로테인 C, 응고 제X3 인자, IV형 콜라겐, 히알루론산, GHbA1c, 각종 항원, 각종 항체, 각종 바이러스, 각종 균, 각종 아미노산, 각종 펩티드, 각종 단백질, 각종 DNA, 각종 세포 등을 들 수 있다.
본 실시형태의 형광 셀룰로오스 입자를 진단약으로서 이용할 때에, 여러 가지 용액 중에 형광 셀룰로오스 입자를 분산시켜 이용할 수 있지만, 바람직하게는 pH=5.0 이상 11.0 이하의 완충액 중에 분산시킨 분산액이 바람직하다. 형광 셀룰로오스 입자를 분산시키는 용액으로서는, 순수, 유기 용매를 사용할 수 있다. 예컨대, 인산 완충액, 글리신 완충액, 트리스 완충액, 붕산 완충액, 시트르산 완충액, MES 완충액, 메탄올, 에탄올, 아세톤, 테트라히드로푸란 등을 들 수 있다. 완충액의 농도는, 특별히 한정되는 것이 아니며, 일반적으로 완충액으로서 이용되는 여러 가지 농도의 것을 이용할 수 있다. 또한, 분산액 중의 형광 셀룰로오스 입자 농도도 특별히 한정되는 것이 아니며, 검사 대상 물질의 종류, 성질, 농도 등에 따라 적절하게 조정하여 사용하는 것이 가능하다. 분산액 중의 형광 셀룰로오스 입자 농도는, 지나치게 낮으면 검출성이 나빠, 고감도화를 달성할 수 없기 때문에, 0.001 질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.002 질량% 이상이 바람직하다. 한편, 농도가 지나치게 높으면, 농도 소광 또는 응집에 의한 전개 불량이 발생하여, 고감도를 바랄 수 없기 때문에, 농도는 10 질량% 이하 정도가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.0 질량% 이하이다.
본 실시형태의 형광 셀룰로오스 입자를 진단약으로서 이용할 때에, 측정 감도의 향상이나 항원 항체 반응의 촉진을 위해 여러 가지 증감제를 이용하여도 상관없다. 또한, 검체 중에 존재하는 다른 물질에 의해 야기되는 비특이 흡착을 억제하기 위해 블로킹제 등을 이용하여도 상관없다. 본 실시형태의 형광 셀룰로오스 입자는, 진단약과 같이 임의의 액체 중에 분산시켜 이용할 수도 있지만, 그 외에 임의의 고체 중에 분산시켜 이용하는 것이나, 고체 표면에 입자를 고정화시켜 이용하는 것 등도 가능하다. 또한, 형광 셀룰로오스 입자를 착색함으로써, 입자의 시인성을 향상시키거나, 검출 감도를 향상시키거나 하는 것도 가능하다.
본 실시형태의 형광 셀룰로오스 입자에 포함되는 셀룰로오스 입자의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 습식 분쇄 등에 의한 역학적인 방법을 이용하여, 분급하여 소망의 평균 입경의 입자를 얻어도 좋지만, 본 실시형태에서는 셀룰로오스를 그 양용매에 용해하고, 물, 유기 용매, 암모니아 등을 혼합한 응고액을 이용함으로써 셀룰로오스 입자를 조제하고 있다. 이 방법을 이용함으로써 얻어지는 셀룰로오스 입자의 입경을 응고액의 조성에 의해 조정하는 것이 가능해진다. 본 실시형태의 형광 셀룰로오스 입자에 포함되는 셀룰로오스 입자 소재의 제조 방법을 한정하는 것을 의도하지 않지만, 이하, 제조 방법 1과 2로서 예시한다.
[제조 방법 1: 셀룰로오스 입자의 제작]
셀룰로오스 린터를 셀룰로오스의 양용매에 용해시킨다. 양용매로서 공지의 방법으로 조정한 구리 암모니아 용액을 이용한다. 그리고 응고액으로서는 유기 용매+물+암모니아 혼합계를 주로 이용한다. 이 응고액을 교반하면서, 조제해 둔 구리 암모니아 셀룰로오스 용액을 더하여 응고를 행한다. 또한 황산을 더하여 중화, 재생을 행함으로써, 목적의 셀룰로오스 입자를 함유한 슬러리를 얻을 수 있다. 이때 슬러리는 재생에 이용한 산의 잔류에 의해 산성이고, 또한 중화로 발생한 암모늄염 등의 불순물을 포함하고 있기 때문에, 셀룰로오스 입자와 매체를 포함하는 셀룰로오스 분산액으로 정제하는 조작이 필요해진다. 이 정제 조작으로서 원심 분리-디캔테이션-분산매 액체에 의한 희석의 처리의 반복을 이용한다. 이때에 이용하는 분산매 액체의 종류도 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 전게된 여러 가지 친수성의 용매를 이용하는 것이 가능하다. 얻어진 셀룰로오스 입자 분산액 중의 셀룰로오스 입자는, 정제 조작의 과정에 있어서 응집하는 경우도 있기 때문에, 이 경우는 전단 등에 의한 분산 처리를 행할 수 있다. 전단을 부여하는 수단으로서는 고압 호모게나이저를 이용한다. 이와 같이 하여 얻어진 셀룰로오스 입자 분산체는 입도 분포 측정 장치를 이용하여, 평균 입경 및 CV값을 측정한다. CV값이란, Coefficient of Variation(변이 계수)의 약칭이고, 셀룰로오스 입자 분산액의 입도 분포에 있어서의 다분산도를 체적 기준으로 나타낸 것이며 이하의 식 (1)에 의해 정의된다. 이 값이 작을수록 입도 분포가 샤프한 것을 나타내며, 그만큼 셀룰로오스 입자의 크기가 맞추어져 있는 것을 의미하고, 그 단위는 (%)로 나타낸다.
CV값(%)=(입도 분포 측정 장치로부터 구한 체적 입도 분포에 있어서의 표준 편차)/(입도 분포 측정 장치로부터 구한 체적 평균 메디안 직경)×100…식 (1)
얻어진 셀룰로오스 입자 분산체는 필요에 따라 계면 활성제를 첨가하여 이용할 수도 있다. 셀룰로오스 입자 분산액은 그대로의 상태로 네버 드라이인 채로 이용하는 것도 가능하고, 필요에 따라 건조를 행함으로써 셀룰로오스 입자로 조제할 수 있다. 얻어진 셀룰로오스 입자를, 전자 현미경을 이용하여 관찰하고, 그 화상으로부터 진구도 및 응집 상수를 측정한다. 또한 셀룰로오스 입자를 카독센(Cadoxen) 용액에 용해시키고, 그 점도로부터 평균 중합도를 측정한다. 여기서, 형광 셀룰로오스 입자 제조에 알맞은 셀룰로오스 입자의 평균 중합도는, 30 이상 700 이하이다. 평균 중합도가 30 이상 700 이하이면, 입자의 균일성을 유지할 수 있고, 형광 색소 화합물도 안정적으로 함유시킬 수 있기 때문에, 이뮤노크로마토그래피 키트에 사용하였을 때에 품질이 안정된다. 따라서, 형광 셀룰로오스 입자는, 염색하기 전의 셀룰로오스 입자의 중합도와, 평균 입경을 본 발명의 범위로 컨트롤함으로써, 이뮤노크로마토그래피 키트에 적합한 형광 셀룰로오스 입자를 제조할 수 있다. 형광 셀룰로오스 입자를 제조하기 위해서는, 셀룰로오스 입자의 평균 중합도의 하한값은 바람직하게는 35 이상, 보다 바람직하게는 40 이상이다. 또한 바람직한 상한값은 650, 보다 바람직하게는 600이다.
[제조 방법 2: 형광 셀룰로오스 입자의 제작]
상기 제조 방법 1에서 제작한 셀룰로오스 입자를, 유기 용매에 첨가하여, 분산시킨다. 이 셀룰로오스 입자는, 착색된 것이어도 상관없다. 또한, 여기서, 유기 용매로서는, 예컨대, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 디에틸에테르, 이소프로필에테르, 디클로로메탄, 클로로포름, 사염화탄소, 초산에틸, 초산메틸, 메틸에틸케톤, 시클로헥산, 시클로펜탄, 테트라히드로푸란, 톨루엔, 헥산, 물, 가성 소다 등을 들 수 있고, 형광 색소 화합물의 종류에 따라 1종류 또는 2종류 이상의 혼합액으로서 이용할 수 있다. 또한, 형광 셀룰로오스 입자의 원료가 되는 셀룰로오스 입자는, 셀룰로오스 II 결정형을 취하고 있기 때문에, 결정화도가 낮고, 그에 의해, 종래의 라텍스 입자나 실리카 입자의 형광 색소 도입량보다 대폭 증량할 수 있다. 또한, 형광 색소 도입량을 늘리기 위해, 셀룰로오스를 물리적 혹은 화학적으로 개질하여, 아미노기나 티올기를 도입하고 나서, 형광 색소 화합물과 반응시켜도 좋다.
이 셀룰로오스 입자를 포함한 용액에, 형광 색소 화합물을 첨가하고 나서, 적절하게, 첨가제를 더하거나, pH를 조정하거나, 가온, 냉각하거나 한다. 슬러리는 반응에 이용한 형광 색소 화합물 등의 미반응물이나 부생성물이 잔류하고 있어, 형광 셀룰로오스 입자와 매체를 정제하는 조작이 필요해진다. 이 정제 조작으로서 원심 분리-디캔테이션-분산매 액체에 의한 희석의 처리의 반복을 이용한다. 이때에 이용하는 분산매 액체의 종류도 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 상기한 여러 가지 친수성 또는 친유성의 용매 또는 용액을 이용할 수 있다.
또한, 이 형광 셀룰로오스 입자를 포함한 용액에, 형광 색소 화합물이 아닌 복소환식 화합물을 첨가하고 나서, 적절하게, 첨가제를 더하거나, pH를 조정하거나, 가온, 냉각하거나 한다. 슬러리는 반응에 이용한 복소환식 화합물 등의 미반응물이나 부생성물이 잔류하고 있어, 형광 셀룰로오스 입자와 매체를 정제하는 조작이 필요해진다. 정제 조작은 전술한 바와 같다.
이상과 같은 공정을 거쳐, 본 실시형태의 형광 셀룰로오스 입자를 제조할 수 있다.
실시예
이하, 실시예, 비교예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 실시예에 의해 조금도 한정되는 것이 아니다. 또한, 실시예, 비교예 중의 주된 측정값은 이하의 방법으로 측정하여 얻어진 것이다.
<형광 색소 화합물의 함유량>
형광 셀룰로오스 입자에 대한 형광 색소 화합물 성분의 비율은, 형광 색소 화합물 처리 전후의 중량 변화로부터 산출할 수 있다. 처리 후의 회수된 입자의 중량과 처리 전의 셀룰로오스 입자의 절건 후의 중량을 이용하여, 이하의 식 (2):
형광 색소 화합물 함유량(%)=1-{(처리 전의 셀룰로오스 입자의 중량)/(형광 색소 화합물 처리 후의 형광 셀룰로오스 입자의 중량)}×100…식 (2)
로부터 형광 색소 화합물 성분의 비율을 산출하였다.
(처리 전의 셀룰로오스 입자의 중량이 불명한 경우)
형광 셀룰로오스 입자를 셀룰라아제 처리, 산 처리 또는 염기 처리를 하고 나서, 샘플을 중수에 용해시켜 3∼5 질량% 중수 용액을 조제하고, FT-NMR로 13C-NMR(Avance 400 ㎒)에 의해 측정을 행하여, 치환도를 산출한다. 치환도는 셀룰로오스의 C1의 피크 면적을 기준으로 하여, 형광 색소 화합물의 피크 면적으로부터 산출한다. 그 치환도와 형광 색소 화합물의 분자량으로부터, 형광 색소 화합물의 함유량을 산출한다.
(처리 전의 셀룰로오스 입자의 중량이 불명하고, 또한 형광 색소 화합물이 질소 원자를 함유하고 있는 경우)
질소 원소 함유율을, 질소 정량 장치 CHN 코더(야나코 분세키 고교사 제조)를 이용하여 하기 측정 조건에서 발광 분석법에 의해 측정한다. 측정한 질소 원소 함유율로부터, 포함되어 있는 형광 색소 화합물의 함유량을 산출한다.
측정 방식: 자기 적분 방식
캐리어 가스: 헬륨
조연 가스: 고순도 산소
조연 방식: 헬륨, 산소 혼합 방식
<복소환식 화합물의 함유량>
형광 셀룰로오스 입자에 대한 복소환식 화합물 성분의 비율은, 형광 셀룰로오스 입자 처리 전후의 중량 변화로부터 산출할 수 있다. 처리 후의 회수된 입자의 중량과 처리 전의 셀룰로오스 입자의 절건 후의 중량을 이용하여, 이하의 식 (3):
복소환식 화합물 함유량(%)=1-{(처리 전의 형광 셀룰로오스 입자의 중량)/(복소환식 화합물 처리 후의 형광 셀룰로오스 입자의 중량)}×100…식 (3)
으로부터 복소환식 화합물 성분의 비율을 산출하였다.
(처리 전의 셀룰로오스 입자의 중량이 불명한 경우)
복소환식 화합물 처리 후의 형광 셀룰로오스 입자를 셀룰라아제 처리, 산 처리 또는 염기 처리를 하고 나서, 샘플을 중수에 용해시켜 3∼5 질량% 중수 용액을 조제하고, FT-NMR로 13C-NMR(Avance 400 ㎒)에 의해 측정을 행하여, 치환도를 산출한다. 치환도는 셀룰로오스의 C1의 피크 면적을 기준으로 하여, 복소환식 화합물의 피크 면적으로부터 산출한다. 그 치환도와 복소환식 화합물의 분자량으로부터, 복소환식 화합물의 함유량을 산출한다.
(처리 전의 셀룰로오스 입자의 중량이 불명하고, 또한 형광 색소 화합물이 질소 원자를 함유하고 있는 경우)
질소 원소 함유율을, 질소 정량 장치 CHN 코더(야나코 분세키 고교사 제조)를 이용하여 하기 측정 조건으로 발광 분석법에 의해 측정한다. 측정한 질소 원소 함유율로부터, 포함되어 있는 복소환식 화합물의 함유량을 산출한다. 복소환식 화합물 처리 전의 형광 색소 화합물도 질소 원자를 함유하고 있는 경우는, 그것과의 상대량으로 산출할 수 있다.
측정 방식: 자기 적분 방식
캐리어 가스: 헬륨
조연 가스: 고순도 산소
조연 방식: 헬륨, 산소 혼합 방식
<입경의 측정 방법>
셀룰로오스 입자를 함유한 슬러리를, 셀룰로오스 입자가 0.005 질량%가 되도록 증류수로 희석을 행하여 측정에 이용하였다. 측정기로서, 동적 광산란법에 의해 측정을 행하는 니키소사 제조의 「나노트랙 입도 분포 측정 장치 UPA-EX150」을 이용하여 측정을 행하였다.
<이뮤노크로마토그래피 평가의 감도의 판정 방법>
발색의 판정 방법은, Cellmic사 제조의 형광 이뮤노크로마토그래피 리더 「DxCELL 시리즈 HRDR-300」을 사용하여 발색 강도를 평가하였다. 또한, 이하의 표 1 중, 전개성의 평가 기준으로서, 전개 후의 이뮤노크로마토그래피 스트립에 UV 램프를 비추었을 때, 도 1에 나타내는 전개 상류 4 ㎜와 흡수 패드의 각각에 대해서, 착색이 인정되지 않는 경우를 (-), 착색이 인정되는 경우를 (+), 착색이 인정되며 또한 강한 경우는 (++)로 하였다.
[실시예 1]
셀룰로오스 농도 0.37 질량%, 구리 농도 0.13 질량%, 암모니아 농도 1.00 질량%의 구리 암모니아 셀룰로오스 용액을 조제하였다. 또한 테트라히드로푸란 농도 87.5 질량%, 물 농도 12.5 질량%의 응고액을 조제하였다. 마그네틱 스터러를 이용하여 응고액 5000 g을 천천히 교반하면서, 이것에, 조제해 둔 구리 암모니아 셀룰로오스 용액 500 g을 첨가하였다. 5초 정도 교반을 계속한 후 10 질량%의 황산 1000 g을 더하여 중화, 재생을 행하여, 셀룰로오스 입자를 함유한 슬러리 6500 g을 얻었다.
얻어진 슬러리를 10000 rpm의 속도로 10분간 원심 분리하였다. 침전물을 디캔테이션에 의해 추출하고, 초순수를 주입하여 교반하고, 재차 원심 분리하였다. pH가 6.0∼7.0이 될 때까지 이 조작을 수회 반복하고, 그 후 고압 호모게나이저에 의한 분산 처리를 행하여, 셀룰로오스 입자 분산액 150 g을 얻었다. 얻어진 셀룰로오스 입자의 평균 입경을 측정한 결과, 205 ㎚였다.
유리제 스크류관에, [4'-(4'-아미노-4-비페닐일)-2,2':6',2''-테르피리딘-6,6''-디일비스(메틸이미노디아세테이트)]유로퓸산(III)나트륨(ATBTA-Eu3+)(도쿄 가세이 고교사 제조) 200 ㎎과 초산나트륨 완충액 6 mL를 더하고, 거기에, 아세톤 2.5 mL에 시아누르산클로라이드(도쿄 가세이 고교사 제조) 43 ㎎을 용해한 용액을 더하였다. 실온에서 1시간 반응시킨 후, 반응액을 아세톤 100 mL에 더하여, 석출한 고체: DTBTA-Eu3+를 원심 분리에 의해 회수하였다. 그 후 아세톤 50 mL로 2회 세정하고, 건조시킨 것을 100 mL의 탄산나트륨 완충액에 용해하여, DTBTA-Eu3+ 용액을 얻었다.
가지형 유리 플라스크에, 셀룰로오스 입자를 함유한 슬러리 100 g과, 제작한 DTBTA-Eu3+ 용액 100 mL를 더하고, 유리제 환류관을 부착하여, 수돗물을 환류시켜 냉각하면서, 마그넷 스터러로, 60℃, 3시간 교반하였다. 이 후, 원심 분리기를 이용하여, 디캔테이션-탈이온수에 의한 희석과 세정을 수회 반복하고, 또한 고압 호모게나이저에 의한 분산 처리를 행하여, 형광 셀룰로오스 입자 분산액 100 g을 얻었다.
얻어진 형광 셀룰로오스 입자를, 가지형 유리 플라스크에 넣고, 분산 매체로서 4 질량% 수산화나트륨 수용액을 200 g 더하고, 시아누르산클로라이드(도쿄 가세이 고교사 제조)를 12 g 첨가하고, 유리제 환류관을 부착하여, 수돗물을 환류시켜 냉각하면서, 마그넷 스터러로, 60℃, 3시간 교반하였다. 이 후, 원심 분리기를 이용하여, 디캔테이션-탈이온수에 의한 희석, 세정을 3회 행하였다. 그 후, 고압 호모게나이저에 의한 분산 처리를 행하여, 슬러리형의 개질한 형광 셀룰로오스 입자 100 g을 얻었다. 얻어진 형광 셀룰로오스 입자의 평균 입경을 측정한 결과, 281 ㎚였다.
[실시예 2]
이하의 표 1에 나타내는 함유율이 되도록, 입자에 수식하는 시아누르산클로라이드량을 변화시켜 처리한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 형광 셀룰로오스 입자의 제조를 행하였다.
[비교예 1]
실시예 1과 동일한 방법으로 입자 염색을 행하며, 시아누르산클로라이드 수식을 실시하지 않고 형광 셀룰로오스 입자의 제조를 행하였다.
[비교예 2]
이하의 표 1에 나타내는 함유율이 되도록, 입자에 수식하는 시아누르산클로라이드량을 변화시켜 처리한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 형광 셀룰로오스 입자의 제조를 행하였다.
[형광 셀룰로오스 입자 분산액의 형광 강도 측정]
얻어진 슬러리형의 형광 셀룰로오스 입자를, 셀룰로오스 입자가 0.002 질량%가 되도록 증류수에 의해 희석하여, 형광 강도 측정용 샘플을 조제하였다. 샘플을 한 변이 1 ㎝인 정사각형의 석영 셀에 넣고, 분광 형광 광도계(FP-8300/니혼 분코사 제조)로, 형광 물질에 맞춘 여기 파장·형광 파장으로 측정을 행하였다.
[형광 셀룰로오스 입자를 이용하여 작성한 테스트 스트립에 있어서의 전개성 시험]
얻어진 형광 셀룰로오스 입자를 이용하여, 테스트 스트립을 제작하여, 입자의 전개막에 있어서의 전개성을 평가하였다.
이하, 테스트 스트립의 제작에 대해서 설명한다.
농도 5 ㎎/㎖의 형광 셀룰로오스 입자(실시예 1∼2, 비교예 1∼2)의 분산액 20 μL(분산매: 증류수)와, 증류수 500 μL를 마이크로 튜브에 더하여 가볍게 교반한 후, 혼합액을 20000×g로 20분간 원심 분리하여, 상청을 제거하였다. 여기에 보존용 버퍼(50 mM 붕산 버퍼(pH 10.0), 10% 트레할로오스)를 526 μL 더하여, 입자를 분산시켜, 형광 셀룰로오스 입자 분산액을 얻었다(0.038%).
상기 형광 셀룰로오스 입자의 분산액 424 μL를 폴리에스테르제 컨쥬게이트 패드(6613, Ahlstrom사 제조)(10×160 ㎜)에 균일하게 도포하였다. 건조기 내에서 37℃, 30분간 건조하여, 형광 셀룰로오스 입자를 함유하여 이루어지는 컨쥬게이트 패드를 제작하였다.
샘플 패드(Microline CBSP097, 아사히 가세이사 제조), 상기 컨쥬게이트 패드, 항체 고정화를 실시하지 않은 니트로 셀룰로오스 멤브레인, 및 흡수 패드(Type A/B Extra Thick Glass Fiber 8×10 In, PALL사 제조)를 배킹 시트(상품명 AR9020, Adhesives Research사 제조) 상에서 이 순서로 조립하고, 4 ㎜ 폭, 길이 60 ㎜의 스트립형으로 절단하여, 테스트 스트립을 얻었다. 또한, 각 구성 부재는, 각각 그 양단을 인접하는 부재와 2 ㎜ 정도 중합시켜 첩부하였다.
이뮤노크로마토그래피 전개액 80 μL를, 제작한 테스트 스트립의 샘플 패드 부분에 80 μL 적하하고, 15분간 방치 후, UV 라이트(파장: 375 ㎚)로 테스트 스트립을 관찰하여, 도 1에 나타내는 바와 같이 전개 상류 4 ㎜의 착색과, 흡수 패드에 있어서의 착색을 확인하였다. 흡수 패드의 착색이 강하다는 것은, 흡수 패드까지 다다른 입자가 많은 것, 즉 전개성이 좋은 것을 나타낸다. 전개 상류 4 ㎜, 흡수 패드 각각에 대해서, 착색이 인정되지 않는 경우를 (-), 착색이 인정되는 경우를 (+), 착색이 인정되며 또한 강한 경우는 (++)로 평가하였다. 결과를 이하의 표 1에 나타낸다.
표 1에 나타내는 결과로부터, 실시예 1과 2의 형광 셀룰로오스 입자에 대해서는 모두, 전개 상류에 착색이 보이지 않고, 흡수 패드의 착색이 강하기 때문에, 양호한 전개성인 것을 확인하였다. 이에 반하여, 비교예 1에서는, 전개 상류에서 눈막힘되어 전개 불량을 발생시켜, 그 이상 전개할 수 없고, 흡수 패드의 착색은 거의 보이지 않았다. 비교예 2에서는, 흡수 패드의 착색은 확인되었지만 실시예 1, 2와 비교하면 약하고, 전개 상류에서도 착색이 확인되었기 때문에, 이뮤노크로마토그래피에 충분한 전개성을 얻을 수 없었다.
[실시예 3, 4]
이하의 표 2에 나타내는 함유율이 되도록, 첨가하는 형광 색소 화합물량, 입자에 수식하는 시아누르산클로라이드량을 변화시켜 처리한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 형광 셀룰로오스 입자의 제조를 행하였다.
[실시예 5, 6]
형광 색소 화합물을, 5-(4,6디클로로트리아지닐)아미노플루오레세인(DTAF)(시그마 알드리치사 제조)으로 바꾼 것과, 이하의 표 2에 나타내는 함유량이 되도록, 첨가하는 형광 색소 화합물량, 입자에 수식하는 시아누르산클로라이드량을 조정하여 처리한 것 외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 형광 셀룰로오스 입자의 제조를 행하였다.
[비교예 3]
이하의 표 2에 나타내는 함유율이 되도록, 입자에 수식하는 시아누르산클로라이드량을 변화시켜 처리한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 형광 셀룰로오스 입자의 제조를 행하였다.
[비교예 4∼7]
이하의 표 2에 나타내는 함유율이 되도록, 첨가하는 형광 색소 화합물량, 입자에 수식하는 시아누르산클로라이드량을 변화시켜 처리한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 형광 셀룰로오스 입자의 제조를 행하였다.
[형광 셀룰로오스 입자 분산액의 형광 강도 측정]
얻어진 슬러리형의 형광 셀룰로오스 입자를, 셀룰로오스 입자가 0.002 질량%가 되도록 증류수에 의해 희석하여, 형광 강도 측정용 샘플을 조제하였다. 샘플을 한 변이 1 ㎝인 정사각형의 석영 셀에 넣고, 분광 형광 광도계(FP-8300/니혼 분코사 제조)로, 형광 물질에 맞춘 여기 파장·형광 파장으로 측정을 행하였다.
[형광 셀룰로오스 입자를 이용하여 제작한 이뮤노크로마토그래피 키트에 있어서의 발색 강도 시험]
얻어진 형광 셀룰로오스 입자를 이용하여, 이뮤노크로마토그래피 키트를 제작, 발색 강도를 평가하였다.
이하, 이뮤노크로마토그래피 키트의 제작에 대해서 설명한다.
농도 5 ㎎/㎖의 형광 셀룰로오스 입자(실시예 1∼6, 비교예 1∼7)의 분산액 20 μL(분산매: 증류수) 및 10 mM 인산 버퍼(pH 7.0) 180 μL를 5 mL 튜브에 더하여 가볍게 교반하였다. 상기 5 mL 튜브에 항hCG 항체(Anti-hCG clone codes/5008, Medix Biochemica사 제조) 10 μL(5.8 ㎎/mL)를 더하고, 37℃에서 2시간 인큐베이트하여, 항hCG 항체를 상기 형광 셀룰로오스 입자에 흡착시켰다.
인큐베이트 후, 5 mL 튜브에 블로킹 버퍼(100 mM 붕산(pH 8.5), 1 중량% 카제인)를 더하여, 37℃에서 1시간 인큐베이트하여 블로킹을 행하였다.
블로킹 후의 5 mL 튜브를, 20000×g로 15분간 원심 분리하여 상청을 제거하였다. 다음에, 여기에 세정액(50 mM 붕산 버퍼(pH 10.0))을 더하여 입자를 분산시켰다. 분산 후, 20000×g로 15분간 원심 분리하여 상청을 제거하였다. 여기에 보존용 버퍼(50 mM 붕산 버퍼(pH 10.0), 10% 트레할로오스, 4% 히스티딘, 0.4% 카제인)를 입자 중량 0.038%가 되도록 더하여 입자를 분산시켜, 형광 셀룰로오스 입자/생체 분자의 복합 입자의 분산액을 얻었다.
상기 복합 입자의 분산액 424 μL를 폴리에스테르제 컨쥬게이트 패드(6613, Ahlstrom사 제조)(10×160 ㎜)에 균일하게 도포하였다. 건조기 내에서 37℃, 30분간 건조하여, 복합 입자를 함유하여 이루어지는 컨쥬게이트 패드를 제작하였다.
이하, 항체 고정화 멤브레인의 제작 방법을 설명한다.
멤브레인(길이 25 ㎜, 상품명: Hi-Flow Plus120 멤브레인, MILLIPORE사 제조)의 중앙 부근(끝으로부터 약 12 ㎜)에, 폭 약 1 ㎜의 테스트 라인으로서, 항hCG 항체(alpha subunit of FSH(LH), clone code/6601, Medix Biochemica사 제조)를 1 ㎎/mL 함유하는 용액((50 mM KH2PO4, pH 7.0)+5% 수크로오스)을 0.75 μL/㎝의 도포량으로 도포하였다.
계속해서, 폭 약 1 ㎜의 컨트롤 라인으로서, 항마우스 IgG 항체(Anti Mouse IgG, Dako사 제조)를 1 ㎎/mL 함유하는 용액((50 mM KH2PO4, pH 7.0) 슈거·프리)을 0.75 μL/㎝의 도포량으로 도포하고, 50℃에서 30분 건조시켰다. 또한, 테스트 라인과 컨트롤 라인의 간격은 6 ㎜로 하였다. 다음에, 블로킹 처리로서 상기 멤브레인 전체를 블로킹 버퍼(조성: 100 mM 붕산(pH 8.5), 1 중량% 카제인) 중에 실온에서 30분 침지하였다.
상기 멤브레인을 멤브레인 세정/안정 버퍼(조성: 10 mM KH2PO4(pH 7.5), 1 중량% 수크로오스, 0.1% 콜산나트륨)에 옮겨 실온에서 30분 이상 정치하였다. 멤브레인을 인상하여, 페이퍼 타월 상에 두고 실온에서 하룻밤 건조시켜, 항체 고정화 멤브레인을 제작하였다.
샘플 패드(Microline CBSP097, 아사히 가세이사 제조), 상기 컨쥬게이트 패드, 상기 항체 고정화 멤브레인, 및 흡수 패드(Type A/B Extra Thick Glass Fiber 8×10 In, PALL사 제조)를 배킹 시트(상품명 AR9020, Adhesives Research사 제조) 상에서 이 순서로 조립하여, 5 ㎜ 폭, 길이 60 ㎜의 스트립형으로 절단하여, 테스트 스트립을 얻었다.
또한, 각 구성 부재는, 각각 그 양단을 인접하는 부재와 2 ㎜ 정도 중합시켜 첩부하였다. 검출 한계 농도(LOD)의 리콤비넌트 hCG(로토 세이야쿠사 제조)를, 제작한 테스트 스트립의 샘플 패드 부분에 80 μL 적하하고, 15분간 방치 후, Cellmic사 제조의 형광 이뮤노크로마토그래피 리더 「DxCELL 시리즈 HRDR-300」을 사용하여 테스트 라인의 발색 강도를 확인하였다. 또한, 항원을 포함하지 않는 샘플을 80 μL 적하하고, 마찬가지로 테스트 라인의 발색 강도를 확인하였다. 항원을 포함하지 않는 샘플에서 확인되는 발색은, 본래의 항체-항원 반응에서 형성되는 발색이 아니기 때문에, 비특이 발색(노이즈)이 된다. 그리고, 비특이적인 발색과 검출 한계 농도에 있어서의 테스트 라인의 비를 S/N비로서 산출하였다. S/N비는, 시그널과 노이즈의 비이고, 값이 1보다 클수록 노이즈와 구별 가능한 것을 나타낸다. 즉, 검출 한계 농도의 항원에 대해서 검출 가능한 것을 나타낸다. 이번, S/N비는, 2 이상에서 검출 가능, 2 미만에서 검출 불가능으로 판단하였다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 전개 후의 테스트 스트립에 UV 램프를 비추어, 전개 상류 4 ㎜의 착색과, 흡수 패드 각각에 대해서, 착색이 인정되지 않는 경우를 (-), 착색이 인정되는 경우를 (+), 착색이 인정되며 또한 강한 경우는 (++)로 평가하였다. 결과를 이하의 표 2에 나타낸다.
이하의 표 2에 나타내는 결과로부터, 실시예 1∼6의 형광 셀룰로오스 입자에 대해서는 모두, 전개 상류에 착색이 보이지 않아, 양호한 전개성과 S/N비를 나타내는 것을 알았다. 이에 반하여, 비교예 1에서는, 전개 상류에서 눈막힘되어 전개 불량을 발생시켜, 라인의 검출을 할 수 없었다. 비교예 2에서는, 전개 상류에서 약간 눈막힘을 발생시켜, 다른 예와 동일한 항원 농도를 검출할 수 없었다. 비교예 3에서는 전개 상류의 착색은 생기지 않았지만, 흡수 패드의 착색이 실시예보다 약하고, 또한 테스트 라인 강도도 약하여 다른 예와 동일한 항원 농도를 검출할 수 없었기 때문에, 이뮤노크로마토그래피에 충분한 전개성을 갖고 있다고는 할 수 없다. 비교예 4에서는, 전개 상류에서 눈막힘을 발생시켜, 흡수 패드의 착색이 실시예보다 약하고, 또한 테스트 라인 강도도 약하며 S/N비도 작기 때문에, 이뮤노크로마토그래피에 충분한 전개성을 갖고 있다고는 할 수 없다. 비교예 5에서는, 전개 상류로부터 막 전체에 걸쳐 착색이 강하고, 라인 강도의 값은 높지만 비특이에 있어서도 발색이 강해져 버려, S/N비가 작아졌다. 비교예 6에서는, 입자의 밝기가 약하기 때문에, 다른 예와 동일한 항원 농도를 검출할 수 없었다. 비교예 7에서는, 전개 상류의 착색은 보이지 않았지만, 농도 소광을 발생시켜 입자의 밝기가 약해져, 감도가 저하하여 다른 예와 동일한 항원 농도를 검출할 수 없었다.
본 발명의 형광 셀룰로오스 입자 및 그것을 이용한 이뮤노크로마토그래피 키트는, 생체 시료 중에 포함되는 피검출 물질을 고감도로 검출할 수 있기 때문에, 임상 검사 등에 있어서의 면역 측정법에 적합하게 이용 가능하다.
Claims (10)
- 셀룰로오스 입자, 형광 색소 화합물, 및 하기 일반식 (1)로 나타내는 복소환식 화합물을 포함하는 형광 셀룰로오스 입자로서, 형광 셀룰로오스 입자 1 g당, 상기 셀룰로오스 입자의 함유량이 30 질량% 이상 90 질량% 이하이고, 상기 형광 색소 화합물의 함유량이 1 질량% 이상 40 질량% 이하이고, 또한 상기 복소환식 화합물의 함유량이 3 질량% 이상 50 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 형광 셀룰로오스 입자.
일반식 (1)
{식 중, R1은 생체 물질과 친화성을 갖는 작용기이고, 또한 R2는 상기 셀룰로오스 입자와의 에테르 결합부이다.} - 제1항에 있어서, 상기 복소환식 화합물의 R1이 Cl 및/또는 OH인 형광 셀룰로오스 입자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 형광 셀룰로오스 입자의 평균 입자 직경이 9 ㎚ 이상 500 ㎚ 이하인 형광 셀룰로오스 입자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 형광 색소 화합물이 상기 셀룰로오스 입자의 OH기에 결합되어 있고, 또한 상기 복소환식 화합물이 상기 셀룰로오스 입자의 OH기에 결합되어 있는 것인 형광 셀룰로오스 입자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 형광 색소 화합물이 유로퓸 착체인 형광 셀룰로오스 입자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 생체 물질이 물리 흡착을 통해 담지되어 있는 것인 형광 셀룰로오스 입자.
- 제6항에 있어서, 상기 생체 물질이 단백질, 펩티드 또는 핵산인 형광 셀룰로오스 입자.
- 제7항에 있어서, 상기 단백질이 항원 또는 항체인 형광 셀룰로오스 입자.
- 제1항 또는 제2항에 기재된 형광 셀룰로오스 입자를 포함하는 진단약.
- 제1항 또는 제2항에 기재된 형광 셀룰로오스 입자를 포함하는 이뮤노크로마토그래피 키트.
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