WO2018008100A1 - 化学分析装置及びこれに用いる基材構造体 - Google Patents

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protein
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彰紘 野島
谷口　伸一
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株式会社日立製作所
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    • G01N33/553—Metal or metal coated

Definitions

  • the present invention relates to a chemical analyzer and a base material structure used therefor, and more particularly, to a chemical analyzer for analyzing components such as blood and culture fluid and a base material structure used therefor.
  • Chemical analyzers are used to analyze the concentration of chemical components contained in specimens such as blood and culture fluid and the chemical bonding state.
  • a chemical analysis device for example, a surface plasmon resonance (hereinafter simply referred to as SPR) device or a spectroscopic analysis device is known as an analysis device useful for high-sensitivity analysis.
  • SPR surface plasmon resonance
  • spectroscopic analysis device is known as an analysis device useful for high-sensitivity analysis.
  • the analyte component may be non-specifically adsorbed on the surface of the base material of the chemical analyzer, resulting in a decrease in analysis sensitivity and reliability.
  • the antibody component in the specimen is bound to the antigen component immobilized on the surface of the metal thin film, and the amount of the binding is measured by surface plasmon resonance, so that the concentration of the antibody component contained in the specimen is specified.
  • concentration of the antibody component contained in the specimen is specified.
  • this non-specific adsorbed component becomes the background, and the detection sensitivity is lowered.
  • Patent Document 1 discloses an immunological measurement method in which an immunological agglutination reaction latex reagent containing an antigen and an analyte containing an antibody are brought into contact with a heat-denatured albumin in a solution state. Is disclosed. Patent Document 2 discloses a method for measuring an antigen in which a solid phased antibody is blocked with purified BSA and then a test sample containing the antigen is reacted.
  • Patent Documents 1 and 2 BSA was physically contacted and adsorbed on the surface of an insoluble carrier or a solid-phased antibody, and a decrease in detection sensitivity due to nonspecific adsorption could be suppressed to some extent. However, the effect was not always sufficient. Particularly in recent years, chemical analyzers have been required to further improve analytical sensitivity and improve the level of reliability. Patent Documents 1 and 2 are not sufficient to satisfy the required level.
  • An object of the present invention is to provide a chemical analysis apparatus capable of suppressing nonspecific adsorption with high accuracy and obtaining high analytical sensitivity and reliability, and a base material structure used therefor.
  • a complex molecule in which a group derived from a protein is covalently bonded to a flow path through which a sample is passed and a binding site that is covalently bonded to the surface of a substrate.
  • a substrate structure that is arranged so that at least a part of the surface of the substrate on the side to which the complex molecule binds is in contact with the specimen that is passed through the flow path, and the substrate structure It has a light source which irradiates light toward a body, and a detection part which detects change of light irradiated from the light source.
  • a preferred embodiment of the base material structure according to the present invention is a base material structure used in a chemical analyzer for optically analyzing a specimen, wherein the base material is covalently bonded to the surface of the base material. And a complex molecule in which a group derived from a protein is covalently bound to a binding site to be bound.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an SPR device 100 according to an embodiment. It is a figure which shows typically the change of the SPR spectrum before and behind substance adsorption
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a spectroscopic analyzer 300. FIG.
  • FIG. 1 is a diagram showing a scaffold molecule formed using carboxymethyldextran in comparison with the scaffold molecule of Example 1. It is a figure which shows the fibrinogen adsorption amount of the verification example 1 and the verification example 2.
  • FIG. 1 is a diagram showing a scaffold molecule formed using carboxymethyldextran in comparison with the scaffold molecule of Example 1. It is a figure which shows the fibrinogen adsorption amount of the verification example 1 and the verification example 2.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an SPR device according to an embodiment.
  • the SPR device 100 includes a light source 11, an optical prism 12 installed in the vicinity of the light source 11, and a detector 15 installed on the opposite side of the light source 11 with the optical prism 12 interposed therebetween. is doing.
  • a base material 13 is installed on the optical prism 12.
  • the base material 13 is formed of a metal thin film, and a composite molecule 60 (not shown in FIG. 1) to be described later is bonded to the surface of the base material 13.
  • a complex of the complex molecule 60 and the substrate 13 is referred to as a substrate structure 50.
  • the substrate structure 50 is disposed so as to be replaceable with respect to the SPR device 100.
  • On the base material 13, a flow path 18 through which a sample passes is provided on the base material 13, a flow path 18 through which a sample passes is provided.
  • the base material 13 is arranged so that the surface on the side to which the complex molecule 60 binds is in contact with the specimen passed through
  • the polarized light 14 emitted from the light source 11 passes through the optical prism 12 and enters the base material 13 under total reflection conditions.
  • the reflected light intensity of the polarized light 14 totally reflected by the substrate 13 is detected by the detector 15.
  • the SPR device 100 is generated on the surface of the base material 13 when the plasma wave called surface plasmon existing on the base material 13 and the polarized light 14 irradiated toward the back surface of the base material 13 are totally reflected by the base material 13.
  • the analyzer utilizes a phenomenon (SPR phenomenon) in which the intensity of reflected light attenuates at a specific incident angle ⁇ 16 (hereinafter referred to as SPR angle ⁇ 16) due to interaction (resonance) with the evanescent wave 17.
  • the SPR angle ⁇ 16 varies depending on the refractive index of the region where the evanescent wave 17 is generated. Since the refractive index of the region where the evanescent wave 17 is generated varies depending on the amount of substance adsorbed on the surface of the base material 13, there is a correlation between the SPR angle ⁇ 16 and the amount of adsorbed substance adsorbed on the surface of the base material 13. Is recognized. For this reason, by measuring the change state of the SPR angle ⁇ 16, it is possible to measure the change in the amount of adsorbed material on the surface of the substrate 13. Therefore, the concentration of the sample component contained in the sample can be calculated from the measurement result.
  • the sample components 19, 20, and 21 included in the sample are adsorbed on the surface of the base material 13.
  • a change in the amount of adsorption of the substance on the surface of the base material 13 at this time is detected from a change in the SPR angle ⁇ 16.
  • FIG. 2 schematically shows changes in the SPR spectrum before and after substance adsorption on the surface of the base material 13.
  • the SPR spectrum 22 is a spectrum measured before the substance is adsorbed on the surface of the substrate 13
  • the SPR spectrum 23 is a spectrum measured after the substance is adsorbed on the surface of the substrate 13.
  • the amount of change ( ⁇ 1 ⁇ 2 ) between the SPR angle ⁇ 1 in the SPR spectrum 22 and the SPR angle ⁇ 2 in the SPR spectrum 23 has a correlation with the amount of substance adsorption on the substrate 13 surface.
  • the amount of change ( ⁇ 1 - ⁇ 2) it is possible to evaluate the substance adsorbed amount in the substrate 13 surface.
  • the SPR device 100 can detect a change in the amount of adsorption on the surface of the base material 13 with high sensitivity based on the above principle, and can detect a very small amount of components in the specimen.
  • a typical application example is an immunoassay that detects the concentration of an antibody component contained in a specimen such as blood using an antigen-antibody reaction.
  • FIG. 3 shows an example of the SPR device 200 using the antigen-antibody reaction on the surface of the base material 13.
  • the antigen component 24 is fixed to the surface of the base material 13.
  • the SPR device 200 is the same as the configuration of the SPR device 100 shown in FIG. 1 except that the antigen component 24 is immobilized on the base material 13.
  • the SPR device 200 when the specimen is sent to the flow path 18, the antibody component 25 contained in the specimen is combined with the antigen component 24 when passing near the surface of the substrate 13.
  • the amount of the antibody component 25 in the specimen is quantified by capturing the amount of adsorption of the antibody component 25 bound to the antigen component 24 by the surface plasmon resonance (SPR) phenomenon.
  • FIG. 4C shows the gold thin film 26 that is the base material of the base structure 50 and the composite molecule 60 that binds to the surface thereof.
  • the composite molecule 60 has a binding site 61 that is covalently bonded to the surface of the gold thin film 26 and a group 62 derived from a protein.
  • the protein-derived group 62 is covalently bonded to the binding site 61.
  • the binding site 61 is fixed to the surface of the binding component 61 by covalently bonding sulfur (S), which is a constituent component, with gold (Au) on the surface of the gold thin film 26.
  • S sulfur
  • Au gold
  • the binding site 61 further has an alkyl group (CH 2 ) n , and the protein-derived group 62 is bonded to the alkyl group (CH 2 ) n by an amide bond.
  • Examples of the group 62 derived from protein include a group derived from BSA from the viewpoint of ease of use as a blocking agent.
  • the group 62 derived from a protein may be a group derived from a protein other than BSA, such as lysozyme and fibrinogen.
  • a group 62 derived from a protein forms a stable binding state with a binding site 61 by a covalent bond.
  • a component derived from a protein such as BSA is chemically fixed to the surface of the gold thin film 26.
  • metal thin film 26 can be suppressed with higher precision compared with the conventional method of physically adsorbing protein. For this reason, the fall of the analysis sensitivity of the SPR apparatus 200 by the raise of a background and the fall of the reliability accompanying this can be suppressed.
  • the BSA when BSA is physically adsorbed on the gold thin film 26, since the binding force with the gold thin film 26 is weak, the BSA may be separated from the surface of the gold thin film 26 when the specimen is passed through. Further, when BSA is physically adsorbed on the gold thin film 26, a plurality of constituent elements of BSA may come into contact with the gold thin film 26 and react with constituent elements on the surface of the gold thin film 26. In this case, the surface state of the BSA is denatured, and the other analyte components 19, 20, and 21 included in the specimen are easily chemically bonded to the surface of the BSA and deposited.
  • the composite molecule 60 is chemically fixed to the substrate surface in a state where the binding site 61 is firmly bonded to the substrate surface by covalent bond.
  • the complex molecule 60 is chemically fixed to the surface of the base material in a state where the group 62 derived from the protein forms a stable bond with the binding site 61 by a covalent bond. For this reason, compared with the case where the protein is physically adsorbed, the binding force with the base material is stronger, so that peeling when the specimen is passed can be suppressed.
  • a protein-derived group 62 is bonded to the substrate surface via a binding site 61. For this reason, it is suppressed that the some structural element of the group 62 derived from protein couple
  • the binding site 61 of the complex molecule 60 has an alkyl group (CH 2 ) n , the distance from the surface of the base material to the group 62 derived from the protein is ensured accordingly. For this reason, the contact between the group 62 derived from the protein and the substrate surface can be more effectively suppressed.
  • FIG.4 (c) the example of the molecular structure which the coupling
  • a complex molecule in which the binding site 61 and the protein-derived group 62 are bonded by a disulfide bond may be used.
  • a substrate structure 50 having a composite molecule 60 shown in FIG. 4C was produced by the following procedure.
  • Biacore X100 GE Healthcare Japan, Tokyo, Japan
  • C1 chip 65 (see FIG. 4A) was used for manufacturing the base structure 50.
  • C1 chip 65 has a gold thin film 26 deposited on quartz. On the gold thin film 26, a scaffold molecule 66 that is a scaffold for a reaction with a protein is bonded. A self-assembled film is formed on the surface of the gold thin film 26 by the aggregate of the scaffold molecules 66.
  • the scaffold molecule 66 is fixed on the gold thin film 26 by sulfur (S) being covalently bonded to gold (Au) on the surface of the gold thin film 26.
  • a carboxyl group is bonded to the end of the scaffold molecule 66 via sulfur (S) via an alkyl group (CH 2 ) n .
  • a phosphate buffered solution (hereinafter referred to as PBS) is fed to the surface of the CPR chip 65 to clean the surface of the C1 chip 65. did.
  • PBS phosphate buffered solution
  • a mixed aqueous solution of an aqueous solution (shown as EDC) was fed to the surface of C1 chip65.
  • EDC mixed aqueous solution of an aqueous solution
  • a solution in which the protein was dissolved in PBS was fed onto the surface of C1 chip65.
  • BSA was used as the protein.
  • the BSA concentration of the BSA solution was 5 mg / mL.
  • the amino group present on the surface of the BSA reacted with the activated NHS ester group 27 of the scaffold molecule 66 to form an amide bond, and the BSA was fixed to the scaffold molecule 66.
  • the scaffold molecule 66 becomes a binding site 61, and a complex molecule 60 in which a protein-derived group 62 is bonded to the binding site 61 by an amide bond is formed on the gold thin film 26.
  • the model specimen solution was fed to the surfaces of the base material structures of Verification Example 1 and Comparative Verification Example 1 produced as described above, and the effect of suppressing nonspecific adsorption was evaluated.
  • a fibrinogen solution was used as a model specimen solution.
  • FIG. 5A shows the measurement results for the verification example 1
  • FIG. 5B shows the measurement results for the comparative verification example 1.
  • reference numeral 29 indicates a PBS liquid supply time region before the fibrinogen solution is supplied
  • reference numeral 30 indicates a liquid supply time region of the fibrinogen solution
  • reference numeral 31 indicates a PBS supply after the fibrinogen solution is supplied. The liquid time region is shown.
  • the residual adsorption amount of fibrinogen is calculated from the difference 32 between the SPR angle immediately before the fibrinogen solution is sent and the SPR angle after the fibrinogen solution is sent, thereby suppressing nonspecific adsorption.
  • the comparative verification of the effect was performed.
  • the calculation results of the fibrinogen adsorption amount are shown in Table 1 in FIG.
  • fibrinogen is used as a sample component that is not subject to concentration measurement when, for example, concentration measurement of a predetermined antibody component is performed by an antigen-antibody reaction (see, for example, FIG. 3). Used. For this reason, it has shown that the effect which suppresses nonspecific adsorption
  • FIG. 7 shows a schematic diagram of the spectroscopic analyzer 300 according to the second embodiment.
  • the spectroscopic analysis device 300 is a device that performs a spectroscopic analysis that measures a light absorption spectrum and a radiation spectrum of a specimen and detects the concentration and chemical bonding state of the specimen component based on the measured spectrum.
  • a spectroscopic analysis for example, a method is known in which the total amount of protein contained in a specimen is quantified from an absorption spectrum of ultraviolet light.
  • the spectroscopic analysis device 300 includes a light source 33, a measurement cell 35 that forms a sample passage, a spectroscope 40 that is installed on the opposite side of the light source 33 across the measurement cell 35, And a detector 42 for detecting light separated by the spectroscope 40.
  • Slits 39 and 41 are provided between the measurement cell 35 and the spectrometer 40 and between the spectrometer 40 and the detector 42, respectively.
  • the measurement cell 35 is provided with an optical window 51 serving as a light passage path for light from the light source 33.
  • the optical window 51 is configured by bonding a composite molecule 70 (not shown in FIG. 7), which will be described later, to the surface of a base material 34 formed of a glass plate.
  • the optical window 51 is installed so as to be replaceable with respect to the measurement cell 35.
  • the optical window 51 having the base material 34 and the composite molecule 70 is a base material structure.
  • the base material 34 is arranged so that the surface on the side to which the complex molecule 70 is bonded is in contact with the specimen that is passed through the measurement cell 35.
  • the light emitted from the light source 33 passes through the optical window 51 and reaches the measurement cell 35.
  • a sample containing a sample component 36 that is a measurement target and sample components 37 and 38 other than the measurement target is continuously passed.
  • the light that reaches the measurement cell 35 is absorbed and attenuated by the analyte component 36 that is a measurement target, and then passes through the optical window 34 and the slit 39 and enters the spectroscope 40.
  • the light split by the spectroscope 40 passes through the slit 41 and the light intensity is detected by the detector 42.
  • light of various wavelengths can be used, but in general, ultraviolet light, visible light, or near infrared light can be used.
  • the sample components 37 and 38 are adsorbed non-specifically on the surface of the base material 34, for example, as shown in FIG. There are things to do.
  • these analyte components remain on the optical axis, the light emitted from the light source 33 is scattered or absorbed by bacteria or the like deposited on the optical axis, the background is increased, and the analysis sensitivity and reliability are lowered.
  • the spectroscopic analyzer 300 uses an optical window 51 in which a composite molecule 70 described later is bonded to the surface of the base material 34.
  • FIG. 8 shows the base material 34 of the optical window 51 and the composite molecule 70 bound to the surface thereof. Similar to the composite molecule 60 of Example 1, the composite molecule 70 has a binding site 71 that binds to the surface of the base material 34 by a covalent bond, and a group 72 derived from a protein. The group 72 derived from the protein is bonded to the binding site 71 through an amide bond.
  • silicon (Si) which is a constituent component of the binding site 71, is covalently bonded to a surface element (for example, silicon (Si)) of the base material 34 that is a glass plate. Fixed.
  • the molecular structure of the composite molecule 70 of Example 2 is the same as the molecular structure of the composite molecule 70 of Example 1 except that the element bonded to the base material 34 is different.
  • the component derived from the protein is chemically fixed to the surface of the base material 34.
  • suction in the base material 34 can be suppressed with higher precision compared with the conventional method of physically adsorbing protein. For this reason, it is possible to suppress a decrease in analysis sensitivity of the spectroscopic analysis apparatus 300 due to an increase in background and a decrease in reliability associated therewith.
  • the optical window 51 which is a substrate structure having the composite molecule 70 (see FIG. 8), can be produced by the following procedure, for example.
  • a silane coupling agent is fed to the surface of the glass plate of the base material 34, and a scaffold molecule (not shown) having a carboxyl group at the terminal is bonded to the surface of the base material 34.
  • the scaffold molecule is fixed on the base material 34 by the silicon (Si) that is the constituent element being covalently bonded to the constituent element on the surface of the base material 34 (for example, silicon (Si)).
  • a self-assembled film is formed on the surface of the base material 34 by the assembly of the scaffold molecules.
  • the surface of the base material 34 on which the scaffold molecule is formed is subjected to the same treatment as described in the verification example 1, to denature the carboxyl group on the surface of the scaffold molecule and to react with the protein. Thereby, the group 72 derived from the protein is bound to the end of the scaffold molecule.
  • the composite molecule 70 can be bonded to the surface of the base material 34. That is, the optical window 51 in which the component derived from the protein is chemically fixed on the surface of the base material 34 can be obtained.
  • the complex molecules adjacent to each other on the base material are covalently bonded to each other in a group derived from a protein. Specifically, a carboxyl group and an amino group contained in a protein-derived group are amide-bonded between adjacent complex molecules (see FIG. 9B).
  • the aggregate of complex molecules formed in this way forms a strong film with few gaps between the complex molecules on the surface of the substrate. For this reason, it can suppress that sample components other than a measuring object penetrate
  • the base material structure according to Example 3 can be manufactured, for example, by the following procedure. First, the composite molecule 60 is formed on the surface of the gold thin film 26 by the same method as described in Example 1 (see FIG. 9A).
  • a PBS solution is fed to the surface of the gold thin film 26 on which the composite molecule 60 is formed, and the surface of the gold thin film 26 is washed.
  • a mixed aqueous solution of a 0.1 M NHS aqueous solution and a 0.4 M EDC aqueous solution is fed to the surface of the washed gold thin film 26.
  • the carboxyl group which exists in the surface of the group 62 derived from the protein of the composite molecule 60 is activated, and this carboxyl group is converted into the NHS ester group 27 (see FIG. 4B).
  • an amide bond 80 is formed between the NHS ester group 27 and an amino group present on the surface of the group 62 derived from the protein in the adjacent complex molecule 60. (See FIG. 9B).
  • the complex molecules 60 adjacent to each other on the gold thin film 26 are bonded to each other in the protein-derived group 62, and the complex molecule aggregate 81 is stronger and more effective in suppressing nonspecific adsorption.
  • the base material structure 52 in which the film is formed on the gold thin film 26 can be obtained.
  • the complex molecules 60 of Example 1 are amide-bonded in the protein-derived group 62 is shown.
  • the complex molecules 70 of Example 2 are derived from the protein.
  • the groups 72 may be bonded together.
  • Example 3 By installing the base material structure of Example 3 described above in a chemical analysis device such as the SPR device 200 or the spectroscopic analysis device 300, the analysis sensitivity decreases due to an increase in background, and the associated reliability decreases. Can be suppressed.
  • the complex molecule has a plurality of groups derived from proteins in one molecule. Specifically, a molecule having a plurality of carboxyl groups is bonded to a base material to form a scaffold molecule, and a protein is covalently bonded to each carboxyl group contained in the scaffold molecule to form a complex molecule. .
  • a molecule having a plurality of carboxyl groups for example, carboxylmethyldextran can be used.
  • FIG. 10 (b) schematically shows a scaffold molecule 44 formed using carboxymethyldextran.
  • FIG. 10A schematically shows a scaffold molecule 66 when the composite molecule 60 of Example 1 is formed.
  • reference numeral 43 indicates a carboxyl group.
  • the scaffold molecule 66 shown in FIG. 10 (a) has only one carboxyl group 43 in one molecule, there is only one molecule of the protein that can react with one scaffold molecule 66. For this reason, the complex molecule 60 obtained by the scaffold molecule 66 includes only one group 62 derived from a protein in one molecule (see FIG. 4C).
  • each of the plurality of carboxyl groups 43 may react with a protein to form a covalent bond. Is possible. For this reason, by using this scaffold molecule 44, a complex molecule 45 having a plurality of groups 47 derived from a protein per molecule can be obtained.
  • the complex molecule 45 protein molecules that react and bind to the carboxyl group 43 become groups 47 derived from proteins, respectively, and a site derived from carboxymethyldextran becomes a binding site 46.
  • numerator 44 is covalently bonded with the element on the surface of a base material, for example with sulfur (S).
  • the binding site 46 also includes an element such as sulfur (S) that binds to the element on the surface of the substrate.
  • Example 4 By installing the base material structure of Example 4 described above in a chemical analysis device such as the SPR device 200 or the spectroscopic analysis device 300, the analysis sensitivity decreases due to an increase in the background, and the reliability decreases accordingly. Can be suppressed with higher accuracy.
  • the fibrinogen solution was fed in the same manner as in Verification Example 1, and in the same manner as in Verification Example 1, the SPR angle was measured and the fibrinogen adsorption amount was calculated.
  • the evaluation results are shown as Table 2 in FIG. FIG. 11 shows the fibrinogen adsorption amount calculated in Verification Example 1 for comparison verification.
  • scaffold molecule 45, 60, 70 ... complex molecule, 46, 61, 71 ... binding site, 47, 62, 72 ... derived from protein Groups, 50, 52 ... base structure 51 ... optical window, 65 ... C1 Chip, 80 ... amide bond, a collection of 81 ... composite molecules

Abstract

　非特異的吸着を高精度に抑制でき、高い分析感度や信頼性を得られる化学分析装置及びこれに用いる基材構造体を提供する。検体が通液される流路１８と、基材１３の表面に共有結合により結合する結合部位６１にタンパク質に由来する基６２が共有結合により結合した複合分子６０を有し、複合分子６０が結合する側の基材１３の表面の少なくとも一部が、流路１８に通液される検体に接するように配置される基材構造体５０と、基材構造体５０に向けて光を照射する光源１１と、光源１１から照射された光の変化を検出する検出部１５と、を有する化学分析装置１００である。

Description

化学分析装置及びこれに用いる基材構造体
　本発明は、化学分析装置及びこれに用いる基材構造体に係り、特に血液や培養液などの成分を分析する化学分析装置及びこれに用いる基材構造体に関する。
　血液や培養液等の検体に含まれる化学成分の濃度や、化学結合状態を分析するために、化学分析装置が用いられている。化学分析装置として、例えば表面プラズモン共鳴（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｐｌａｓｍｏｎ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ；以下、単にＳＰＲと示す）装置や分光分析装置が、高感度分析に有用な分析装置として知られている。こうした化学分析装置では、化学分析装置の基材表面に、検体成分が非特異的に吸着し、分析感度や信頼性が低下することがある。
　例えばＳＰＲ装置では、金属薄膜の表面に固定化した抗原成分に、検体中の抗体成分を結合させて、その結合量を表面プラズモン共鳴により測定することで、検体に含まれる抗体成分の濃度を特定することが行われている。この場合、金属薄膜の表面に、抗体成分以外の検体の成分が非特異的に吸着すると、この非特異的吸着成分がバックグラウンドとなり、検出感度が低下する。
　このため、例えばウシ血清アルブミン（Ｂｏｖｉｎｅ　Ｓｅｒｕｍ　Ａｌｂｕｍｉｎ；以下、単にＢＳＡと示す）等のブロッキング剤を、基材表面に予め吸着させておくことで、このような非特異的吸着を抑制する手法が、従来より用いられている。例えば特許文献１には、抗原を含有する免疫学的凝集反応ラテックス試薬と抗体を含有する被検体とを接触させる際に、溶液状態の熱変性アルブミンを共存させるようにした、免疫学的測定方法が開示されている。また、特許文献２には、固相化抗体を、精製ＢＳＡを用いてブロッキングした後、抗原を含む被検試料を反応させるようにした抗原の測定方法が開示されている。
特開平１１－２３５７３号公報 特開平６－６６７９９号公報
　特許文献１及び２は、いずれも、不溶性担体や固相化抗体の表面に、ＢＳＡを物理的に接触させて吸着させたものであり、非特異的吸着による検出感度の低下をある程度抑制できたものの、必ずしもその効果は十分ではなかった。特に近年では、化学分析装置には、分析感度の更なる向上や、信頼性の水準の向上が求められており、特許文献１及び２では、その要求水準を満たすには十分ではなかった。
　本発明の目的は、非特異的吸着を高精度に抑制でき、高い分析感度や信頼性を得られる化学分析装置及びこれに用いる基材構造体を提供することにある。
　本発明に係る化学分析装置の好ましい実施形態としては、検体が通液される流路と、基材の表面に共有結合により結合する結合部位にタンパク質に由来する基が共有結合により結合した複合分子を有し、前記複合分子が結合する側の前記基材の表面の少なくとも一部が、前記流路に通液される前記検体に接するように配置される基材構造体と、前記基材構造体に向けて光を照射する光源と、前記光源から照射された光の変化を検出する検出部と、を有することを特徴とする。
　本発明に係る基材構造体の好ましい実施形態としては、検体を光学的に分析する化学分析装置に使用される基材構造体であって、基材と、前記基材の表面に共有結合により結合する結合部位に、タンパク質に由来する基が共有結合により結合した複合分子と、を有することを特徴とする。
　本発明によれば、非特異的吸着を高精度に抑制でき、高い分析感度や信頼性を得られる化学分析装置及びこれに用いる基材構造体を実現することができる。
実施例に係るＳＰＲ装置１００の概略図である。 基材１３表面における物質吸着前後のＳＰＲスペクトルの変化を模式的に示す図である。 基材１３表面の抗原抗体反応を利用したＳＰＲ装置２００を示す図である。 金薄膜２６の表面に結合する複合分子６０の形成過程を示す図である。 モデル検体溶液の送液前から送液後のＳＰＲ角度の測定結果を示す図である。 検証例１及び比較検証例１のフィブリノーゲン吸着量を示す図である。 分光分析装置３００の概略図である。 基材３４の表面に結合する複合分子７０を示す図である。 複合分子の集合体８１の形成過程を示す図である。 カルボキシメチルデキストランを用いて形成した足場分子を、実施例１の足場分子と比較して示す図である。 検証例１及び検証例２のフィブリノーゲン吸着量を示す図である。
　図１に、実施例に係るＳＰＲ装置の概略図を示す。図１に示すように、ＳＰＲ装置１００は、光源１１と、光源１１の近傍に設置された光学プリズム１２と、光学プリズム１２を挟んで光源１１と反対側に設置された検出器１５とを有している。光学プリズム１２上には、基材１３が設置されている。基材１３は、金属薄膜により形成されており、基材１３の表面には、後述する複合分子６０（図１において不図示）が結合されている。複合分子６０と基材１３との複合体を、基材構造体５０という。基材構造体５０は、ＳＰＲ装置１００に対して交換可能に配置される。基材１３の上には、検体を通液する流路１８が設けられている。基材１３は、複合分子６０が結合する側の表面が、流路１８に通液される検体に接するように配置されている。
　ＳＰＲ装置１００では、光源１１から出射した偏光１４は、光学プリズム１２を通過し、基材１３に全反射条件で入射する。基材１３で全反射された偏光１４は、その反射光強度が検出器１５で検出される。
　ＳＰＲ装置１００は、基材１３上に存在する表面プラズモンと呼ばれるプラズマ波と、基材１３の裏面に向けて照射された偏光１４が基材１３で全反射したときに基材１３の表面に生じるエバネッセント波１７との相互作用（共鳴）により、ある特定の入射角度θ１６（以下、ＳＰＲ角度θ１６と示す）において反射光強度が減衰する現象（ＳＰＲ現象）を利用した分析装置である。
　ＳＰＲ角度θ１６は、エバネッセント波１７の発生領域の屈折率に依存して変動する。エバネッセント波１７の発生領域の屈折率は、基材１３表面の物質吸着量に依存して変化するため、ＳＰＲ角度θ１６と基材１３表面に吸着した物質の吸着量との間には、相関性が認められる。このため、ＳＰＲ角度θ１６の変化状態を測定することで、基材１３表面の物質吸着量の変化を測定することができる。従って、この測定結果から、検体に含まれる検体成分の濃度を算出することができる。
　図１に示すように、流路１８に検体を矢印方向に送液すると、検体に含まれる検体成分１９、２０、２１が、基材１３表面に吸着する。このときの基材１３表面における物質の吸着量の変動が、ＳＰＲ角度θ１６の変化から検出される。
　図２に、基材１３表面における物質吸着前後のＳＰＲスペクトルの変化を模式的に示す。図２において、ＳＰＲスペクトル２２が、基材１３表面に物質吸着させる前に測定したスペクトルであり、ＳＰＲスペクトル２３が、基材１３表面に物質吸着させた後に測定したスペクトルである。
　ＳＰＲスペクトル２２におけるＳＰＲ角度θ１と、ＳＰＲスペクトル２３におけるＳＰＲ角度θ２との間の変化量（θ１－θ２）が、基材１３表面における物質吸着量と相関性を有する。このため、この変化量（θ１－θ２）を測定することで、基材１３表面における物質吸着量を評価することができる。
　ＳＰＲ装置１００は、上記の原理に基づいて、基材１３表面の吸着量の変化を高感度に検出することが可能であり、検体中の極微量の成分を検出することができる。代表的な適用例として、抗原抗体反応を利用して、例えば血液等の検体に含まれる抗体成分の濃度検出を行う免疫分析が挙げられる。
　図３に、基材１３表面の抗原抗体反応を利用したＳＰＲ装置２００の例を示す。ＳＰＲ装置２００では、基材１３の表面に、抗原成分２４が固定されている。なお、ＳＰＲ装置２００は、抗原成分２４が基材１３に固定化されている点以外は、図１に示すＳＰＲ装置１００の構成と同様である。
　ＳＰＲ装置２００において、流路１８に検体を送液すると、検体に含まれる抗体成分２５が、基材１３の表面近傍を通過するときに、抗原成分２４と結合する。このように、抗原成分２４と結合した抗体成分２５の吸着量を、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）現象により捉えることで、検体中の抗体成分２５の量が定量される。
　図３において、基材１３表面における物質吸着量の増加分が、抗原成分２４に結合した抗体成分２５のみに起因する場合、検体中の抗体成分２５の量を正確に定量することが可能である。一方、抗体成分２５以外の検体成分１９、２０、２１が、基材１３上に非特異的に吸着すると、この非特異的吸着成分がバックグラウンドとなり、検出感度が低下する。このような非特異的吸着を抑制するため、実施例１では、基材１３の表面に、後述する複合分子６０を結合させた基材構造体５０を使用する。
　図４（ｃ）に、基材構造体５０の基材である金薄膜２６及びその表面に結合する複合分子６０を示す。複合分子６０は、金薄膜２６の表面と共有結合により結合する結合部位６１と、タンパク質に由来する基６２とを有している。タンパク質に由来する基６２は、結合部位６１と共有結合により結合している。
　図４（ｃ）に示す例では、結合部位６１は、その構成成分である硫黄（Ｓ）が、金薄膜２６表面の金（Ａｕ）と共有結合することで、その表面に固定されている。結合部位６１は、さらにアルキル基（ＣＨ２）ｎを有しており、タンパク質に由来する基６２は、このアルキル基（ＣＨ２）ｎとアミド結合により結合されている。
　タンパク質に由来する基６２としては、ブロッキング剤としての使用し易さの観点から、例えばＢＳＡに由来する基が挙げられる。タンパク質に由来する基６２としては、例えばリゾチーム、フィブリノーゲン等の、ＢＳＡ以外のタンパク質に由来する基であってもよい。
　複合分子６０は、タンパク質に由来する基６２が、共有結合により結合部位６１と安定した結合状態を形成している。このような複合分子６０を金薄膜２６の表面に結合させることで、ＢＳＡ等のタンパク質に由来する成分が、金薄膜２６の表面に化学的に固定された状態となる。これにより、タンパク質を物理吸着させる従来の方法と比較して、金薄膜２６における非特異的吸着を、より高精度に抑制することができる。このため、バックグラウンドの上昇によるＳＰＲ装置２００の分析感度の低下や、これに伴う信頼性の低下を抑制することができる。
　例えばＢＳＡを、金薄膜２６上に物理吸着させた場合には、金薄膜２６との結合力が弱いため、検体を通液したときに、ＢＳＡが金薄膜２６表面から剥離することがある。また、ＢＳＡを金薄膜２６上に物理吸着させた場合には、ＢＳＡの複数の構成元素が金薄膜２６と接触し、金薄膜２６表面の構成元素と反応することがある。この場合、ＢＳＡの表面状態が変性し、検体に含まれる他の検体成分１９、２０、２１が、ＢＳＡの表面に化学的に結合して堆積し易くなる。
　複合分子６０は、結合部位６１が共有結合により基材表面と強固に結合された状態で、基材表面に化学的に固定されている。また、複合分子６０は、タンパク質に由来する基６２が、共有結合により結合部位６１と安定した結合を形成した状態で、基材表面に化学的に固定されている。このため、タンパク質を物理吸着させた場合と比較して、基材との結合力が強いため、検体を通液したときの剥離を抑制することができる。
　また、複合分子６０は、タンパク質に由来する基６２が、結合部位６１を介して基材表面と結合している。このため、タンパク質に由来する基６２の複数の構成元素が、基材の表面と結合することが抑制されている。従って、タンパク質に由来する基６２の基材上での変性や、他の検体成分１９、２０、２１の累積的な堆積を防止することができる。特に、複合分子６０は、結合部位６１がアルキル基（ＣＨ２）ｎを有するため、その分、基材の表面からタンパク質に由来する基６２までの距離が確保されている。このため、タンパク質に由来する基６２と基材表面との接触を、より効果的に抑制することができる。
　なお、図４（ｃ）では、複合分子６０として、結合部位６１とタンパク質に由来する基６２とがアミド結合により結合した分子構造の例を示した。ただし、複合分子としては、結合部位６１とタンパク質に由来する基６２とが、ジスルフィド結合により結合したものを用いてもよい。
　＜検証例＞　
　（検証例１）　
　図４（ｃ）に示す複合分子６０を有する基材構造体５０を、以下の手順により作製した。ＳＰＲ装置２００には、Ｂｉａｃｏｒｅ　Ｘ１００（ＧＥ　Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ　Ｊａｐａｎ、Ｔｏｋｙｏ、Ｊａｐａｎ）を用いた。基材構造体５０の製造には、Ｃ１　ｃｈｉｐ６５（図４（ａ）参照）を使用した。
　Ｃ１　ｃｈｉｐ６５は、石英に蒸着された金薄膜２６を有している。金薄膜２６上には、タンパク質との反応の足場となる足場分子６６が結合されている。足場分子６６の集合体により、金薄膜２６の表面に自己組織化膜が形成されている。
　足場分子６６は、硫黄（Ｓ）が金薄膜２６表面の金（Ａｕ）と共有結合することで、金薄膜２６上に固定されている。足場分子６６の末端には、硫黄（Ｓ）との間にアルキル基（ＣＨ２）ｎを介して、カルボキシル基が結合している。
　まず、Ｃ１　ｃｈｉｐ６５（図４（ａ）参照）をＳＰＲ装置２００に取り付けた後、その表面にリン酸緩衝溶液（Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ　Ｂｕｆｆｅｒｅｄ　Ｓａｌｉｎｅ；以下、ＰＢＳと示す）を送液し、Ｃ１　ｃｈｉｐ６５の表面を洗浄した。次いで、０．１ＭのＮ－ヒドロキシスクシンイミド（Ｎ－ｈｙｄｏｘｙｓｕｃｃｉｍｉｄｅ；以下、ＮＨＳと示す）水溶液と０．４ＭのＮ－ヒドロキシコハク酸イミド（１－ｅｔｈｙｌ－３－（３－ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｃａｒｂｏｄｉｍｉｄｅ　Ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ；以下、ＥＤＣと示す）水溶液の混合水溶液を、Ｃ１　ｃｈｉｐ６５の表面に送液した。これにより、足場分子６６表面のカルボキシル基が活性化され、カルボキシル基がＮＨＳエステル基２７に変換された（図４（ｂ）参照）。
　次いで、Ｃ１　ｃｈｉｐ６５の表面に、タンパク質をＰＢＳに溶解させた溶液を送液した。タンパク質としては、ＢＳＡを使用した。ＢＳＡ溶液のＢＳＡ濃度は５ｍｇ／ｍＬとした。ＢＳＡ溶液の送液により、ＢＳＡ表面に存在するアミノ基が、足場分子６６の活性化されたＮＨＳエステル基２７と反応して、アミド結合が形成され、ＢＳＡが足場分子６６に固定された。これにより、足場分子６６が結合部位６１となり、この結合部位６１に、タンパク質に由来する基６２がアミド結合により結合した複合分子６０が、金薄膜２６上に形成された。
　最後に、金薄膜２６上にエタノールアミン溶液を送液して、反応に使用されなかったＮＨＳエステル基２７をＯＨ基に変換した。以上より、金薄膜２６表面に、ＢＳＡに由来する成分を化学的に固定した基材構造体５０を得た。
　（比較検証例１）　
　比較対照のため、基材の表面にＢＳＡを物理吸着させた基材構造体を作製した。まず、表面処理を施していない金薄膜２６を、ガラス基板に蒸着したものを用意した。この金薄膜２６の表面にＰＢＳを送液して表面洗浄を行い、清浄な表面を有する金薄膜２６を得た。次いで、この金薄膜２６の表面に、ＢＳＡをＰＢＳに溶解させたＢＳＡ溶液を送液して、ＢＳＡを物理吸着させた。ＢＳＡ溶液のＢＳＡ濃度は５ｍｇ／ｍＬとした。最後に、金薄膜２６の表面にＰＢＳを送液し、金薄膜２６の表面に吸着していないＢＳＡを洗い流した。以上より、金薄膜２６の表面にＢＳＡを物理吸着させた基材構造体を得た。
　（評価方法）　
　上記のようにして作製した、検証例１及び比較検証例１の基材構造体の表面に、それぞれモデル検体溶液を送液し、非特異的吸着の抑制の効果を評価した。モデル検体溶液としては、フィブリノーゲン溶液を使用した。
　具体的には、まず、検証例１及び比較検証例１で得られた基材構造体の表面に、それぞれＰＢＳを送液した後、フィブリノーゲンをＰＢＳに溶解させたフィブリノーゲン溶液を送液した。フィブリノーゲン溶液のフィブリノーゲン濃度は１ｍｇ／ｍＬとし、フィブリノーゲン溶液の送液時間は１８０秒間とした。その後、ＰＢＳを送液し、金薄膜２６の表面に吸着していないフィブリノーゲンを洗い流した。これらの基材構造体について、モデル検体溶液の送液前から送液後のＳＰＲ角度の変化を測定した。測定結果を図５に示す。なお、図５中（ａ）が検証例１についての測定結果であり、（ｂ）が比較検証例１についての測定結果である。
　図５は、縦軸にＳＰＲ角度の変化量（単位：ＲＵ、１０００ＲＵ＝０．１°に対応）を示し、横軸に時間を示している。また、図５中、符号２９は、フィブリノーゲン溶液送液前のＰＢＳ送液時間領域を示し、符号３０は、フィブリノーゲン溶液の送液時間領域を示し、符号３１は、フィブリノーゲン溶液送液後のＰＢＳ送液時間領域を示している。
　図５に示す測定スペクトルにおいて、フィブリノーゲン溶液の送液直前のＳＰＲ角度と、フィブリノーゲン溶液送液後のＳＰＲ角度との差分３２から、フィブリノーゲンの残存吸着量をそれぞれ算出して、非特異的吸着抑制の効果の比較検証を行った。フィブリノーゲン吸着量の算出結果を図６に表１として示す。
　なお、上記した検証例１及び比較検証例１では、例えば抗原抗体反応により所定の抗体成分の濃度測定を行う場合（例えば図３参照）における、濃度測定の対象外である検体成分として、フィブリノーゲンを用いている。このため、金薄膜２６表面に吸着したフィブリノーゲンの量が少ないほど、非特異的吸着を抑制する効果が高いことを示している。
　（評価結果）　
　図６に示すように、ＢＳＡを金薄膜２６表面に化学的に固定した検証例１の基材構造体５０では、ＢＳＡを物理吸着させた比較検証例１の基材構造体と比較して、フィブリノーゲンの吸着量が、１／５程度まで低減されていることが確認できた。なお、ＢＳＡを物理吸着させた場合の方が、ＢＳＡを化学的に固定した場合と比較して、ＢＳＡ自体の金薄膜２６表面への吸着量は多かった。このため、フィブリノーゲンの非特異的吸着の抑制の効果の差は、金薄膜２６上へのＢＳＡの吸着量に起因するのではなく、金薄膜２６上におけるＢＳＡの化学構造の差に起因すると推定される。
　図７に、実施例２に係る分光分析装置３００の概略図を示す。分光分析装置３００は、検体の光吸収スペクトルや放射スペクトルを測定し、その測定スペクトルに基づいて、検体成分の濃度や化学結合状態を検出する分光分析を行う装置である。分光分析としては、例えば、検体に含まれるタンパク質の総量を、紫外光の吸収スペクトルから定量する方法が知られている。
　図７に示すように、分光分析装置３００は、光源３３と、検体の通液路を形成する測定セル３５と、測定セル３５を挟んで光源３３と反対側に設置された分光器４０と、分光器４０で分光された光を検出する検出器４２とを有している。測定セル３５と分光器４０との間、及び分光器４０と検出器４２との間には、それぞれスリット３９、４１が設置されている。
　測定セル３５には、光源３３からの光の通光路となる光学窓５１が設けられている。光学窓５１は、ガラス板により形成される基材３４の表面に、後述する複合分子７０（図７において不図示）が結合されて構成されている。光学窓５１は、測定セル３５に対して交換可能に設置されている。図７に示す例では、基材３４及び複合分子７０を有する光学窓５１が、基材構造体となる。基材３４は、複合分子７０が結合する側の表面が、測定セル３５に通液される検体に接するように配置されている。
　光源３３から発せられた光は、光学窓５１を通過して、測定セル３５に到達する。測定セル３５内には、測定対象である検体成分３６や、測定対象以外の検体成分３７、３８を含む検体が連続的に通液されている。測定セル３５に到達した光は、測定対象である検体成分３６により吸収されて減光された後、光学窓３４及びスリット３９を通過して、分光器４０に入射する。分光器４０で分光された光は、スリット４１を通過し、検出器４２において光強度が検出される。吸光度分析には、種々の波長の光を用いることが可能であるが、一般には、紫外光、可視光、近赤外光を用いることが可能である。
　測定セル３５には、上記したように、検体が連続的に通液されるため、例えば図７に示すように、検体成分３７、３８が基材３４の表面に非特異的に吸着し、残存することがある。これらの検体成分が光軸上に残存すると、その上に堆積した細菌等により、光源３３から発せられた光が散乱又は吸収され、バックグラウンドが上昇し、分析感度や信頼性が低下する。
　このような光散乱や光吸収の原因となる非特異的吸着を抑制するため、分光分析装置３００では、基材３４の表面に、後述する複合分子７０を結合させた光学窓５１を使用する。
　図８に、光学窓５１の基材３４及びその表面に結合する複合分子７０を示す。複合分子７０は、実施例１の複合分子６０と同様、基材３４の表面に共有結合により結合する結合部位７１と、タンパク質に由来する基７２とを有している。タンパク質に由来する基７２は、結合部位７１とアミド結合により結合している。
　複合分子７０は、結合部位７１の構成成分であるケイ素（Ｓｉ）が、ガラス板である基材３４の表面元素（例えばケイ素（Ｓｉ）等）と共有結合することで、基材３４の表面に固定される。なお、実施例２の複合分子７０の分子構造は、基材３４と結合する元素が異なる点以外は、実施例１の複合分子７０の分子構造と同様である。
　複合分子７０を基材３４の表面に結合させることで、タンパク質に由来する成分が、基材３４の表面に化学的に固定された状態となる。これにより、タンパク質を物理吸着させる従来の方法と比較して、基材３４における非特異的吸着を、より高精度に抑制することができる。このため、バックグラウンドの上昇による分光分析装置３００の分析感度の低下や、これに伴う信頼性の低下を抑制することができる。
　複合分子７０（図８参照）を有する基材構造体である光学窓５１は、例えば、以下の手順により作製することができる。まず、基材３４のガラス板の表面に、例えばシランカップリング剤を送液し、基材３４の表面に、末端にカルボキシル基を有する足場分子（不図示）を結合させる。実施例２では、足場分子は、その構成元素であるケイ素（Ｓｉ）が、基材３４表面の構成元素（例えばケイ素（Ｓｉ）等）と共有結合することで、基材３４上に固定され、足場分子の集合体により、基材３４の表面には、自己組織化膜が形成される。
　このようにして、足場分子が形成された基材３４の表面に対して、検証例１で説明したのと同様の処理を行い、足場分子表面のカルボキシル基を変性し、タンパク質と反応させる。これにより、足場分子の末端に、タンパク質に由来する基７２を結合させる。
　以上の処理により、基材３４の表面に、複合分子７０を結合させることができる。即ち、基材３４の表面に、タンパク質に由来する成分を化学的に固定した光学窓５１を得ることができる。
　次に、実施例３に係る基材構造体について、図９を用いて説明する。実施例３に係る基材構造体では、基材上において互いに隣接する複合分子同士を、タンパク質に由来する基において共有結合させた形態である。具体的には、タンパク質に由来する基に含まれる、カルボキシル基とアミノ基とを、互いに隣接する複合分子間でアミド結合させる（図９（ｂ）参照）。
　このようにして形成した複合分子の集合体により、基材の表面に、複合分子間の隙間の少ない強固な膜が形成される。このため、隣接する複合分子間の空間に、測定対象以外の検体成分が侵入するのを抑制することができ、非特異的吸着を、より高い精度で低減することができる。
　実施例３に係る基材構造体は、例えば、以下の手順により作製することができる。まず、実施例１で説明したのと同様の方法により、金薄膜２６の表面に複合分子６０を形成する（図９（ａ）参照）。
　次いで、複合分子６０が形成された金薄膜２６の表面に、ＰＢＳ溶液を送液し、金薄膜２６の表面を洗浄する。次いで、洗浄後の金薄膜２６の表面に、０．１ＭのＮＨＳ水溶液と０．４ＭのＥＤＣ水溶液の混合水溶液を送液する。これにより、複合分子６０のタンパク質に由来する基６２の表面に存在するカルボキシル基が活性化され、このカルボキシル基がＮＨＳエステル基２７（図４（ｂ）参照）に変換される。カルボキシル基のＮＨＳエステル基２７への変換に伴い、このＮＨＳエステル基２７と、隣接する複合分子６０におけるタンパク質に由来する基６２の表面に存在するアミノ基との間でアミド結合８０が形成される（図９（ｂ）参照）。これにより、金薄膜２６上で互いに隣接する複合分子６０同士が、タンパク質に由来する基６２において結合した状態となり、複合分子の集合体８１として、より強固で、非特異的吸着抑制の効果の高い皮膜が金薄膜２６上に形成された、基材構造体５２を得ることができる。
　なお、上記の説明では、実施例１の複合分子６０同士を、タンパク質に由来する基６２においてアミド結合させた例を示したが、例えば、実施例２の複合分子７０同士を、タンパク質に由来する基７２同士で結合させるようにしてもよい。
　以上説明した実施例３の基材構造体を、ＳＰＲ装置２００や分光分析装置３００等の化学分析装置に設置することで、バックグラウンドの上昇による分析感度の低下や、これに伴う信頼性の低下を抑制することができる。
　次に、実施例４に係る基材構造体について説明する。実施例４に係る基材構造体は、複合分子が、一分子中に、タンパク質に由来する基を複数有する形態である。具体的には、基材上に、カルボキシル基を複数有する分子を結合させて足場分子を形成し、この足場分子に含まれる各カルボキシル基に、それぞれタンパク質を共有結合させて、複合分子を形成する。カルボキシル基を複数有する分子としては、例えばカルボキシルメチルデキストランを用いることができる。
　図１０（ｂ）に、カルボキシルメチルデキストランを用いて形成した足場分子４４を模式的に示す。また、比較のため、図１０（ａ）に、実施例１の複合分子６０を形成するときの足場分子６６を模式的に示す。図１０（ａ）、図１０（ｂ）において、符号４３は、カルボキシル基を示している。
　図１０（ａ）に示す足場分子６６は、一分子中にカルボキシル基４３を一つしか有していないため、一の足場分子６６と反応できるタンパク質の分子は、一分子だけである。このため、この足場分子６６により得られる複合分子６０には、タンパク質に由来する基６２が、一分子中に一つだけ含まれる（図４（ｃ）参照）。
　これに対し、図１０（ｂ）に示す足場分子４４は、一分子中にカルボキシル基４３を複数有するため、これら複数のカルボキシル基４３のそれぞれが、タンパク質と反応して共有結合を形成することが可能である。このため、この足場分子４４を用いることで、一分子につき、タンパク質に由来する基４７を複数有する複合分子４５を得ることができる。
　複合分子４５は、カルボキシル基４３と反応して結合したタンパク質分子が、それぞれ、タンパク質に由来する基４７となり、カルボキシメチルデキストランに由来する部位が、結合部位４６となる。なお、図１０（ｂ）では図示を省略しているが、足場分子４４は、例えば硫黄（Ｓ）により、基材表面の元素と共有結合している。このため、結合部位４６には、基材表面の元素と結合する硫黄（Ｓ）等の元素も含まれる。このように、タンパク質に由来する基４７を複数有する複合分子４５を、基材上に結合させた基材構造体５３によれば、非特異的吸着をより高精度に抑制することができる。
　以上説明した実施例４の基材構造体を、ＳＰＲ装置２００や分光分析装置３００等の化学分析装置に設置することで、バックグラウンドの上昇による分析感度の低下や、これに伴う信頼性の低下を、より高精度に抑制することができる。
　＜検証例＞　
　（検証例２）　
　図１０（ｂ）に示す足場分子４４を用いて、複合分子４５を有する基材構造体５３を作製した。複合分子４５の形成は、実施例１の検証例１で用いた足場分子６６（図４（ａ）参照）に代えて、図１０（ｂ）に示す足場分子４４を用いたこと以外は、検証例１と同様にして行った。
　この基材構造体５３について、検証例１と同様にして、フィブリノーゲン溶液の送液を行い、検証例１と同様にして、ＳＰＲ角度の測定及びフィブリノーゲン吸着量の算出を行った。評価結果を図１１に表２として示す。なお、図１１には、比較検証のため、検証例１で算出したフィブリノーゲン吸着量を示している。
　（評価結果）　
　図１１に示すように、カルボキシメチルデキストランを用いて作製した複合分子４５を有する検証例２の基材構造体５３では、検証例１と比較して、フィブリノーゲンの吸着抑制の効果を、更に高く得られることが確認された。
１００、２００・・・ＳＰＲ装置、３００・・・分光分析装置、１１、３３・・・光源、１２・・・光学プリズム、１３、３４・・・基材、１４・・・偏光、１５、４２・・・検出器、１６・・・ＳＰＲ角度θ、１７・・・エバネッセント波、１８・・・流路、１９、２０、２１・・・検体成分、２２、２３・・・ＳＰＲスペクトル、２４・・・抗原成分、２５・・・抗体成分、２６・・・金薄膜、２７・・・ＮＨＳエステル基、３２・・・ＳＰＲ角度の差分、３５・・・測定セル、３６、３７、３８・・・検体成分、３９、４１・・・スリット、４０・・・分光器、４３・・・カルボキシル基、４４、６６・・・足場分子、４５、６０、７０・・・複合分子、４６、６１、７１・・・結合部位、４７、６２、７２・・・タンパク質に由来する基、５０、５２、５３・・・基材構造体、５１・・・光学窓、６５・・・Ｃ１　ｃｈｉｐ、８０・・・アミド結合、８１・・・複合分子の集合体

Claims (11)

  1. 　検体が通液される流路と、
    　基材の表面に共有結合により結合する結合部位にタンパク質に由来する基が共有結合により結合した複合分子を有し、前記複合分子が結合する側の前記基材の表面の少なくとも一部が、前記流路に通液される前記検体に接するように配置される基材構造体と、
    　前記基材構造体に向けて光を照射する光源と、
    　前記光源から照射された光の変化を検出する検出部と、
    を有することを特徴とする化学分析装置。
  2. 　前記化学分析装置が、表面プラズモン共鳴装置であり、
    　前記基材構造体は、前記基材が金薄膜であり、前記結合部位が硫黄を含有し、前記硫黄と前記金薄膜の表面元素とが共有結合して、前記結合部位が前記金薄膜の表面に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の化学分析装置。
  3. 　前記化学分析装置が、分光分析装置であり、
    　前記基材構造体は、前記基材がガラス板であり、前記結合部位がケイ素を含有し、前記ケイ素と前記ガラス板の表面元素とが共有結合して、前記結合部位が前記ガラス板の表面に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の化学分析装置。
  4. 　検体を光学的に分析する化学分析装置に使用される基材構造体であって、
    　基材と、
    　前記基材の表面に共有結合により結合する結合部位に、タンパク質に由来する基が共有結合により結合した複合分子と、を有することを特徴とする基材構造体。
  5. 　前記結合部位と前記タンパク質に由来する基とが、アミド結合又はジスルフィド結合により結合していることを特徴とする請求項４に記載の基材構造体。
  6. 　前記基材が金薄膜であり、
    　前記結合部位が硫黄を含有し、前記硫黄と前記金薄膜の表面元素とが共有結合して、前記結合部位が前記金薄膜の表面に結合されていることを特徴とする請求項４に記載の基材構造体。
  7. 　前記基材がガラス板であり、
    　前記結合部位がケイ素を含有し、前記ケイ素と前記ガラス板の表面元素とが共有結合して、前記結合部位が前記ガラス板の表面に結合されていることを特徴とする請求項４に記載の基材構造体。
  8. 　前記結合部位が、アルキル基を含むことを特徴とする請求項４に記載の基材構造体。
  9. 　前記タンパク質に由来する基が、ウシ血清アルブミンに由来する基であることを特徴とする請求項４に記載の基材構造体。
  10. 　前記基材上で隣接する前記複合分子同士が、前記タンパク質に由来する基において共有結合により結合していることを特徴とする請求項４に記載の基材構造体。
  11. 　前記結合部位が、カルボキシメチルデキストランに由来する部位を含むことを特徴とする請求項４に記載の基材構造体。
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