JP5541003B2 - Plasmon excitation sensor chip and assay method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、検体中のアナライトを高感度に検出するアッセイ法に関する。より詳細には、検体を基板に接触させ、これにより固定化された検体中のアナライトを、プラズモン励起を利用した化学発光測定を用いて高感度に検出するアッセイ法に関する。 The present invention relates to an assay method for detecting an analyte in a specimen with high sensitivity. More specifically, the present invention relates to an assay method in which an analyte in a specimen immobilized by contacting the specimen with a substrate is detected with high sensitivity using chemiluminescence measurement utilizing plasmon excitation.
表面プラズモン励起増強蛍光分光法(SPFS)とは、照射したレーザ光が金薄膜表面で全反射減衰(ATR)する条件において、金属薄膜表面に粗密波(表面プラズモン)を発生させることによって、照射したレーザ光が有するフォトン量を数十倍〜数百倍に増やし(表面プラズモンの電場増強効果)、これにより金属薄膜近傍の蛍光色素を効率良く励起させることによって、極微量および/または極低濃度のアナライトを検出することができる方法である。このため、バイオアッセイの高感度化を図るために、近年SPFSに基づくセンサ及びアッセイ法の研究・開発が種々行われている。 With surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy (SPFS), irradiation is performed by generating a dense wave (surface plasmon) on the surface of the metal thin film under the condition that the irradiated laser light is attenuated by total reflection (ATR) on the gold thin film surface. The amount of photons that the laser beam has is increased to several tens to several hundreds times (electric field enhancement effect of surface plasmons), and by this, the fluorescent dye in the vicinity of the metal thin film is efficiently excited. It is a method that can detect an analyte. For this reason, in order to increase the sensitivity of bioassays, various researches and developments of sensors and assay methods based on SPFS have been conducted in recent years.
一方、アナライトと蛍光色素との結合反応中にリアルタイムで測定を行うことが可能な測定法として、一重項酸素を利用した化学発光アッセイが知られている。その代表例として、デイド・ベーリング社(現シーメンス・ヘルスケア社)のウルマンらによって開発されたLOCI法(Luminescent Oxygen Channeling Immunoassay)が挙げられる。このLOCI法は、光増感剤を有する粒子(センシビーズ)と化学発光性化合物を有する粒子(ケミビーズ)とを用いて、検体中のアナライトの存在を化学発光の有無によって検出しようとする方法である(特許文献1,非特許文献1)。このLOCI法は、検体中のアナライトによってセンシビーズとケミビーズとを結合させ、入射光の照射によってセンシビーズ上の光増感剤を励起して一重項酸素を発生させ、この一重項酸素がケミビーズ上の化学発光性化合物と反応して化学発光性活性分子種を形成させ、これがより安定な基底状態にさらに移行する際に蛍光を発することに基づいている。このLOCI法は、すでにパーキンエルマー社により実用システムとして具現化されており、このセンシビーズとケミビーズも市販されている。 On the other hand, a chemiluminescence assay using singlet oxygen is known as a measurement method capable of performing measurement in real time during the binding reaction between an analyte and a fluorescent dye. A representative example is the LOCI method (Luminescent Oxygen Channeling Immunoassay) developed by Ullman et al. Of Dade Behring (currently Siemens Healthcare). This LOCI method is a method for detecting the presence of an analyte in a specimen based on the presence or absence of chemiluminescence using particles having a photosensitizer (Sensi beads) and particles having a chemiluminescent compound (Chem beads). (Patent Document 1, Non-Patent Document 1). In this LOCI method, sensi beads and chemi beads are bound to each other by an analyte in a specimen, and photosensitizers on the sensi beads are excited by irradiation of incident light to generate singlet oxygen. It is based on the reaction with the chemiluminescent compound above to form a chemiluminescent active molecular species that fluoresces when it further transitions to a more stable ground state. This LOCI method has already been implemented as a practical system by PerkinElmer, and Sensi beads and chemi beads are also commercially available.
また、このLOCI法に基づくアッセイ系では、光増感剤の励起波長より短波長の領域で化学発光によるシグナルを検出する構成が取られており、例えば、680nmの励起光照射により520〜620nmの化学発光を検出する構成が採用されている。このことから、検出光として赤色〜近赤外領域の波長に限定されず、緑色領域の波長を採用することができるので、CCDなどの多種多様の光検出系を選択可能な利点がある。 In addition, the assay system based on this LOCI method is configured to detect a signal due to chemiluminescence in a region shorter than the excitation wavelength of the photosensitizer, for example, 520 to 620 nm by irradiation with excitation light of 680 nm. A configuration for detecting chemiluminescence is employed. Accordingly, the detection light is not limited to the wavelength in the red to near-infrared region, and the wavelength in the green region can be adopted. Therefore, there is an advantage that a wide variety of light detection systems such as a CCD can be selected.
また、一重項酸素の分子寿命により、LOCI法をはじめとする一重項酸素を利用した化学発光アッセイ法では、アナライトと化学発光性化合物を有する粒子との結合反応中にリアルタイムで化学発光の測定を行うことが可能とされている。LOCI法の場合、センシビーズとケミビーズとが近接(200nm未満)したときにはじめて発光が生じるとされている。 In addition, due to the molecular lifetime of singlet oxygen, chemiluminescence assays using singlet oxygen such as the LOCI method measure chemiluminescence in real time during the binding reaction between the analyte and the particles containing the chemiluminescent compound. It is possible to do. In the case of the LOCI method, it is said that light emission occurs only when the sensi beads and the chemi beads are close to each other (less than 200 nm).
また、LOCI法を適用可能な測定装置として、閉鎖キュベットを多数配置したアッセイ反応の混合装置、および光ファイバーを用いた光源と光電子増倍管を用いた受光系を有する測定装置が、特許文献2の図2などに開示されている。 Further, as a measuring apparatus to which the LOCI method can be applied, a mixing apparatus for assay reaction in which many closed cuvettes are arranged, and a measuring apparatus having a light receiving system using a light source and a photomultiplier tube using an optical fiber are disclosed in Patent Document 2. It is disclosed in FIG.
ただ、上述したLOCI法をはじめとする公知の一重項酸素を利用した化学発光アッセイ法は、いずれも溶液あるいは懸濁液中でのホモジニアス系で用いられており、現在のところ、平面基板への適用、あるいは、プラズモン励起によるシグナル増強との組み合わせについては知られていない。 However, all of the known chemiluminescence assay methods using singlet oxygen such as the above-mentioned LOCI method are used in homogeneous systems in solution or suspension. There is no known application or combination with signal enhancement by plasmon excitation.
SPFSによるアッセイ法では、金属薄膜で生じた電場増強効果が金属薄膜表面から200nm程度の範囲にまで及ぶことから、アナライトを介して金属薄膜表面に固定された蛍光色素のみならず、金属薄膜表面に固定されていない蛍光色素をも励起して蛍光発光を生じさせる。このため、金属薄膜表面に固定されたアナライトと蛍光色素との結合反応終了後、蛍光測定に先立ち、金属薄膜表面に固定されなかった未反応の蛍光色素を洗浄して除去する工程を要している。このため、SPFSによるアッセイ法ではアナライトと蛍光色素との結合反応中にリアルタイムで測定を行うことが困難であるという欠点がある。また、アナライトと蛍光色素との結合反応後に洗浄を行うことから、金属薄膜表面に固定された蛍光色素量の減少による検出蛍光シグナルの低下につながるとともに、検出蛍光シグナルのばらつきをも生じさせる欠点がある。洗浄後の時点での蛍光シグナルしか検出することができないことは、検出結果の信頼性にも影響を与える。さらに、これらの問題点は、測定に一定の時間が掛かることをも意味する。また、検出波長の面から見ても、SPFSによるアッセイ法では、多くの場合可視波長域に吸収を有する金を金属薄膜に用いている関係上、近赤外領域に検出波長を設定する必要がある場合が多く、その場合、化学発光検出部として使用できる検出装置の種類に制約がある。 In the assay method by SPFS, the electric field enhancement effect generated in the metal thin film extends to the range of about 200 nm from the surface of the metal thin film. Therefore, not only the fluorescent dye immobilized on the surface of the metal thin film through the analyte, A fluorescent dye that is not fixed to the substrate is also excited to generate fluorescence. For this reason, after the completion of the binding reaction between the analyte immobilized on the metal thin film surface and the fluorescent dye, a step of washing and removing the unreacted fluorescent dye not immobilized on the metal thin film surface is required prior to the fluorescence measurement. ing. For this reason, the assay method using SPFS has a drawback that it is difficult to perform measurement in real time during the binding reaction between the analyte and the fluorescent dye. In addition, since the washing is performed after the binding reaction between the analyte and the fluorescent dye, the detection fluorescent signal is reduced due to a decrease in the amount of the fluorescent dye fixed on the surface of the metal thin film, and the detection fluorescent signal is not uniform. There is. The fact that only the fluorescence signal at the time after washing can be detected also affects the reliability of the detection result. Furthermore, these problems also mean that the measurement takes a certain amount of time. Also, from the viewpoint of detection wavelength, it is necessary to set the detection wavelength in the near-infrared region because the SPFS assay method often uses gold having absorption in the visible wavelength region for the metal thin film. In many cases, there are restrictions on the types of detection devices that can be used as the chemiluminescence detector.
このため、表面プラズモンの電場増強効果による高感度測定の利益を得ながらも、アナライトと蛍光色素との結合反応中にリアルタイムで測定を行うことが可能であり、且つ信頼性もより高いアッセイ法が望まれている。 For this reason, it is possible to perform measurement in real time during the binding reaction between the analyte and the fluorescent dye while obtaining the benefit of high-sensitivity measurement due to the electric field enhancement effect of surface plasmons, and a highly reliable assay method Is desired.
また、LOCI法をはじめとする公知の一重項酸素を利用した化学発光アッセイ法では、発光強度が低いために、アッセイ法として用いたときに充分な検出感度を得ることが困難であるという欠点がある。LOCI法のように、ホモジニアス系で測定を行う場合、上記ケミビーズのうち化学発光検出部に向いている側の表面からの化学発光しか計測の対象とならず、発生した化学発光の検出効率に一定の限界がある。また、化学発光を検出する上で、光源からの入射光によるノイズを除去する必要があるが、多くの場合、光源からの入射光によるノイズをフィルター等を用いて完全に除去することは困難である。そのため、パーキンエルマー社により実用化されているシステムのように、時間分解測定を用いて入射光の照射を終了した後に化学発光を検出する必要があり、測定手順が複雑となるばかりでなく、検出感度の点でも不利となる問題点がある。また、LOCI法では、上記ケミビーズのみならず、上記センシビーズも樹脂等を材料とする粒子であることから、ケミビーズがセンシビーズと非特異吸着する場合があり、検出シグナルの精度に一定の限界がある。 In addition, the known chemiluminescence assay methods using singlet oxygen such as the LOCI method have a drawback that it is difficult to obtain sufficient detection sensitivity when used as an assay method because of low luminescence intensity. is there. When measuring in a homogeneous system as in the LOCI method, only chemiluminescence from the surface of the chemibead facing the chemiluminescence detector is the target of measurement, and the detection efficiency of the generated chemiluminescence is constant. There are limits. In addition, in detecting chemiluminescence, it is necessary to remove noise caused by incident light from the light source, but in many cases, it is difficult to completely remove noise caused by incident light from the light source using a filter or the like. is there. Therefore, it is necessary to detect chemiluminescence after completing irradiation of incident light using time-resolved measurement, as in the system put into practical use by PerkinElmer, which not only complicates the measurement procedure but also detects it. There is also a problem that is disadvantageous in terms of sensitivity. In addition, in the LOCI method, not only the above-mentioned chemibeads but also the above-mentioned sensibeads are particles made of resin or the like, so the chembeads may adsorb nonspecifically with the sensibeads, and there is a certain limit to the accuracy of the detection signal is there.
本発明は、このような問題点を克服するため、一重項酸素を利用した化学発光アッセイ法に対して、表面プラズモン励起を利用したアッセイ方法を組み合わせることにより、高い感度および精度を有しながら、リアルタイム測定や、緑色光での検出も可能とするようなアッセイ法を提供することを目的とする。 In order to overcome such problems, the present invention combines a chemiluminescence assay method using singlet oxygen with an assay method using surface plasmon excitation, while having high sensitivity and accuracy. An object of the present invention is to provide an assay method that enables real-time measurement and detection with green light.
本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究した結果、表面プラズモン励起を利用したアッセイ法において、LOCI法のような化学発光に基づく測定原理を取り入れることにより表面プラズモン励起による電場増強効果の利益を有しつつも、一重項酸素を用いた化学発光の原理に基づくリアルタイム測定が可能という利益も得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have adopted an electric field enhancement effect by surface plasmon excitation by incorporating a measurement principle based on chemiluminescence such as LOCI method in an assay method utilizing surface plasmon excitation. It has been found that there is also a benefit that real-time measurement based on the principle of chemiluminescence using singlet oxygen is possible, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明のプラズモン励起センサチップは、
透明誘電体基板と、
金属薄膜と、
光増感剤を含む層(光増感層)と
をこの順番で含み、
前記光増感層が、一重項酸素発生剤を含み、且つ、
前記金属薄膜と前記光増感層との間に、誘電体からなる層を有することを特徴とする。
That is, the plasmon excitation sensor chip of the present invention is
A transparent dielectric substrate;
A metal thin film;
A layer containing a photosensitizer (photosensitizing layer) in this order ,
The photosensitizing layer comprises a singlet oxygen generator; and
A layer made of a dielectric is provided between the metal thin film and the photosensitizing layer .
本発明のプラズモン励起センサチップの1つの好ましい態様において、光増感層は、誘電体をさらに含んでいる。 In one preferred embodiment of the plasmon excitation sensor chip of the present invention, the photosensitizing layer further includes a dielectric.
また、本発明のプラズモン励起センサは、前記プラズモン励起センサチップの、前記光増感層が存在する表面にリガンドが結合していることを特徴としており、典型的には、このリガンドは抗体である。 The plasmon excitation sensor of the present invention is characterized in that a ligand is bound to the surface of the plasmon excitation sensor chip on which the photosensitizing layer is present, and typically the ligand is an antibody. .
また、本発明のアッセイ法は、
工程(a):前記プラズモン励起センサに検体を接触させて、検体固定プラズモン励起センサを得る工程;
工程(b):前記検体固定プラズモン励起センサに、第2のリガンドと化学発光分子とからなる化学発光分子修飾リガンド複合体を接触させ、これらを反応させて、化学発光分子固定プラズモン励起センサを得る工程;
工程(c):前記化学発光分子固定プラズモン励起センサに、前記透明誘電体基板の、前記金属薄膜とは反対側の表面から、プリズムを経由してレーザ光を照射し、励起された前記化学発光分子から発光された蛍光量を測定する工程;および、
工程(d):前記工程(c)で得られた測定結果から、前記検体中に含まれるアナライトの量を算出する工程
を含むことを特徴とする。
In addition, the assay method of the present invention comprises:
Step (a): A step of bringing a specimen into contact with the plasmon excitation sensor to obtain a specimen-fixed plasmon excitation sensor;
Step (b): A chemiluminescent molecule-immobilized plasmon excitation sensor is obtained by bringing a chemiluminescent molecule-modified ligand complex comprising a second ligand and a chemiluminescent molecule into contact with the analyte-immobilized plasmon excitation sensor and reacting them. Process;
Step (c): Excitation of the chemiluminescence excited by irradiating the chemiluminescent molecule-fixed plasmon excitation sensor with a laser beam from a surface of the transparent dielectric substrate opposite to the metal thin film via a prism. Measuring the amount of fluorescence emitted from the molecule; and
Step (d): The method includes a step of calculating the amount of the analyte contained in the sample from the measurement result obtained in the step (c).
本発明のアッセイ法において、化学発光分子は、通常、一重項酸素存在下で化学発光を発する分子である。
本発明のアッセイ法の望ましい態様では、化学発光分子修飾リガンド複合体は、化学発光分子と第2のリガンドとにより修飾された微粒子である。
In the assay method of the present invention, the chemiluminescent molecule is usually a molecule that emits chemiluminescence in the presence of singlet oxygen.
In a desirable embodiment of the assay method of the present invention, the chemiluminescent molecule-modified ligand complex is a microparticle modified with a chemiluminescent molecule and a second ligand.
本発明のアッセイ法においては、検体は、典型的には、血液、血清、血漿、尿、鼻孔液および唾液からなる群から選択される少なくとも1種の体液である。
また、本発明は、
プラズモン励起センサチップ;
検体を溶解または希釈するための溶解液または希釈液;
該プラズモン励起センサチップと検体との反応の際に用いる溶液;および、
洗浄試薬
を含むキットをも提供する。
In the assay method of the present invention, the specimen is typically at least one body fluid selected from the group consisting of blood, serum, plasma, urine, nasal fluid and saliva.
The present invention also provides:
Plasmon excitation sensor chip;
A lysate or diluent for lysing or diluting the specimen;
A solution used in the reaction between the plasmon excitation sensor chip and the specimen; and
Also provided is a kit comprising a cleaning reagent.
本発明は、表面プラズモン励起と化学発光とを組み合わせることにより、一重項酸素発生効率を高めることができ、通常SPFSで用いられる測定系と同様の測定系を用いることができることから、極めて高感度のアッセイ法を提供することができる。また、SPFSでは困難であった、リアルタイム測定や緑色領域での検出も可能となる。さらに、光増感剤の存在する担体表面にアビジン、ビオチンなどの複雑な表面修飾を施す必要がなくなり、光増感剤への化学発光分子の非特異吸着も抑えることができることから、従来のLOCI法と比べて操作が簡便化された、より高精度のアッセイ法を提供することができる。 The present invention can increase the singlet oxygen generation efficiency by combining surface plasmon excitation and chemiluminescence, and can use a measurement system similar to the measurement system normally used in SPFS. Assay methods can be provided. Also, real-time measurement and detection in the green region, which were difficult with SPFS, are possible. Furthermore, it is not necessary to apply complex surface modifications such as avidin and biotin on the surface of the carrier where the photosensitizer is present, and nonspecific adsorption of chemiluminescent molecules to the photosensitizer can be suppressed. It is possible to provide a more accurate assay method that is easier to operate than the method.
また、流路に送液を流しながら化学発光の測定を行うことができることから、送液中に含まれる酸素を、センサ上に形成された光増感層と充分に接触させることができ、これにより効率よく発生した一重項酸素を、センサ上に固定された化学発光分子に充分に接触させることができるので、さらに高感度の検出を行うことが可能となる。 In addition, since the chemiluminescence can be measured while flowing the liquid through the flow path, the oxygen contained in the liquid can be sufficiently brought into contact with the photosensitizing layer formed on the sensor. Thus, singlet oxygen generated more efficiently can be sufficiently brought into contact with the chemiluminescent molecules immobilized on the sensor, so that detection with higher sensitivity can be performed.
以下、本発明について、図1を参照しながら具体的に説明する。
〔プラズモン励起センサ〕
本発明に係るプラズモン励起センサチップ11は、透明誘電体基板111と、金属薄膜112と、光増感剤を含む層(以下、「光増感層」)113とをこの順番で含むことを特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to FIG.
[Plasmon excitation sensor]
The plasmon excitation sensor chip 11 according to the present invention includes a transparent dielectric substrate 111, a metal thin film 112, and a layer containing a photosensitizer (hereinafter referred to as “photosensitized layer”) 113 in this order. And
《透明誘電体基板》
本発明において、プラズモン励起センサチップ11の構造を支持する誘電体基板として透明誘電体基板111が用いられる。本発明において、誘電体基板として透明誘電体基板111を用いるのは、後述する金属薄膜112への光照射をこの誘電体基板を通じて行うからである。
<Transparent dielectric substrate>
In the present invention, a transparent dielectric substrate 111 is used as a dielectric substrate that supports the structure of the plasmon excitation sensor chip 11. In the present invention, the transparent dielectric substrate 111 is used as the dielectric substrate because light irradiation to the metal thin film 112 described later is performed through the dielectric substrate.
後述するように、この金属薄膜112は透明誘電体基板111の表面に形成されることから、本発明で用いられる透明誘電体基板111は、少なくとも金属薄膜形成用平面を有している。このような透明誘電体基板111の一例として、透明平面基板が挙げられる。また、本発明で用いられる透明誘電体基板111は、金属薄膜形成用平面に加えて、プリズム部、サンプル保持部などの他の構成要素をさらに含んでいてもよい。例えば、金属薄膜形成用平面、プリズム部およびサンプル保持部を含む一体化構造体ブロックであってもよい。 As will be described later, since the metal thin film 112 is formed on the surface of the transparent dielectric substrate 111, the transparent dielectric substrate 111 used in the present invention has at least a metal thin film forming plane. An example of such a transparent dielectric substrate 111 is a transparent flat substrate. The transparent dielectric substrate 111 used in the present invention may further include other components such as a prism portion and a sample holding portion in addition to the metal thin film forming plane. For example, an integrated structure block including a metal thin film forming plane, a prism portion, and a sample holding portion may be used.
本発明で用いられる透明誘電体基板111について、本発明の目的が達せられる限り、材質に特に制限はない。例えば、この透明誘電体基板111が、ガラス製であってもよく、また、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、シクロオレフィンポリマー(COP)などの光学樹脂製であってもよい。
また、透明誘電体基板111は、d線(588nm)における屈折率〔nd〕が好ましくは1.40〜2.20である。
The material for the transparent dielectric substrate 111 used in the present invention is not particularly limited as long as the object of the present invention is achieved. For example, the transparent dielectric substrate 111 may be made of glass, or may be made of an optical resin such as polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), or cycloolefin polymer (COP).
The transparent dielectric substrate 111 has a refractive index at the d-line (588 nm) [n d] is preferably 1.40 to 2.20.
(1)透明平面基板
本発明で透明誘電体基板111として用いられる透明平面基板は、通常、ガラス製または、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、シクロオレフィンポリマー(COP)などの光学樹脂製の透明平面基板である。
(1) Transparent flat substrate The transparent flat substrate used as the transparent dielectric substrate 111 in the present invention is usually made of glass or an optical resin such as polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), or cycloolefin polymer (COP). It is a transparent flat substrate made of steel.
透明誘電体基板111としてガラス製の透明平面基板を用いる場合、市販品として、SCHOTT AG社製のBK7(屈折率〔nd〕1.52)およびLaSFN9(屈折率〔nd〕1.85)、(株)住田光学ガラス製のK−PSFn3(屈折率〔nd〕1.84)、K−LaSFn17(屈折率〔nd〕1.88)およびK−LaSFn22(屈折率〔nd〕1.90)、並びに(株)オハラ製のS−LAL10(屈折率〔nd〕1.72)などが、光学的特性と洗浄性との観点から好ましい。 When using a glass flat transparent substrate as a transparent dielectric substrate 111, commercially, SCHOTT AG Corp. BK7 (refractive index [n d] 1.52) and LaSFN9 (refractive index [n d] 1.85) , Ltd. Sumita Optical Glass manufactured K-PSFn3 (refractive index [n d] 1.84), K-LaSFn17 (refractive index [n d] 1.88) and K-LaSFn22 (refractive index [n d] 1 .90) and S-LAL10 (refractive index [n d ] 1.72) manufactured by OHARA INC. Are preferable from the viewpoint of optical properties and detergency.
プリズム部透明誘電体基板111として用いられる透明平面基板について、厚さが好ましくは0.01〜10mm、より好ましくは0.5〜5mmであれば、大きさ(縦×横)は特に限定されない。 With respect to the transparent flat substrate used as the prism portion transparent dielectric substrate 111, the size (vertical × horizontal) is not particularly limited as long as the thickness is preferably 0.01 to 10 mm, more preferably 0.5 to 5 mm.
透明誘電体基板111として用いられる透明平面基板は、その表面に金属薄膜112を形成する前に、その表面を酸および/またはプラズマにより洗浄することが好ましい。
酸による洗浄処理としては、0.001〜1Nの塩酸中に、1〜3時間浸漬することが好ましい。
プラズマによる洗浄処理としては、例えば、プラズマドライクリーナー(ヤマト科学(株)製のPDC200)中に、0.1〜30分間浸漬させる方法が挙げられる。
The transparent flat substrate used as the transparent dielectric substrate 111 is preferably cleaned with acid and / or plasma before the metal thin film 112 is formed on the surface.
As the cleaning treatment with an acid, it is preferable to immerse in 0.001 to 1N hydrochloric acid for 1 to 3 hours.
Examples of the plasma cleaning treatment include a method of immersing in a plasma dry cleaner (PDC200 manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) for 0.1 to 30 minutes.
(2)一体化構造体ブロック
本発明で透明誘電体基板111として用いられる一体化構造体ブロックは、金属薄膜形成用平面、プリズム部およびサンプル保持部を含む。この一体化構造体ブロックは、金属薄膜形成用平面とプリズム部とが一体化された構造を有しており、この金属薄膜形成用平面は、プリズム部における光反射面に位置する。また、一体化構造体ブロックは、この金属薄膜形成用平面を囲うように連続的に形成された側面構造を有しており、この側面構造と金属薄膜形成用平面とからなる凹部がサンプル保持部を構成している。すなわち、金属薄膜形成用平面はサンプル保持部の底面を構成し、側面構造はサンプル保持部の側面を構成する。本発明で透明誘電体基板111として一体化構造体ブロックを用いる利点としては、プラズモン励起センサチップの交換が容易となることから、アナライト検出のハイスループット化が可能となる点、および、金属薄膜形成用平面とプリズム部とが一体化された構造により金属薄膜形成用平面とプリズム部との界面における入射光の反射を抑制できる点にある。
(2) Integrated Structure Block The integrated structure block used as the transparent dielectric substrate 111 in the present invention includes a metal thin film forming plane, a prism portion, and a sample holding portion. The integrated structure block has a structure in which the metal thin film forming plane and the prism portion are integrated, and the metal thin film forming plane is located on the light reflecting surface of the prism portion. Further, the integrated structure block has a side surface structure continuously formed so as to surround the metal thin film forming plane, and a recess formed by the side surface structure and the metal thin film forming plane is a sample holding portion. Is configured. That is, the metal thin film forming plane constitutes the bottom surface of the sample holder, and the side structure constitutes the side surface of the sample holder. Advantages of using an integrated structure block as the transparent dielectric substrate 111 in the present invention are that the plasmon excitation sensor chip can be easily replaced, and therefore, it is possible to increase the throughput of analyte detection, and a metal thin film The structure in which the forming plane and the prism portion are integrated is that the reflection of incident light at the interface between the metal thin film forming plane and the prism portion can be suppressed.
この一体化構造体ブロックは、通常、ガラス製または樹脂製のブロックである。特に、価格、成形性、成形による光学特性低下の少なさなどの理由から、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、シクロオレフィンポリマー(COP)などの光学樹脂製のブロックが、一体化構造体ブロックの用途に好適に用いられる。透明誘電体基板111として用いられる一体化構造体ブロックは、例えば、原料樹脂を射出成形することにより形成することができるし、日本ゼオン株式会社製 ZEONEX(登録商標) 330R(屈折率1.50)などの市販品を使用することもできる。なお、本発明で用いられる一体化構造体ブロックでは、金属薄膜形成用平面とプリズム部とが一体化されていることから大きさは特に限定されない。 This integrated structure block is usually a block made of glass or resin. In particular, optical resin blocks such as polycarbonate (PC), polymethylmethacrylate (PMMA), and cycloolefin polymer (COP) have an integrated structure for reasons such as price, moldability, and low optical properties due to molding. It is suitably used for body block applications. The integrated structure block used as the transparent dielectric substrate 111 can be formed, for example, by injection molding a raw material resin, or ZEONEX (registered trademark) 330R (refractive index 1.50) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. Commercial products such as these can also be used. In the integrated structure block used in the present invention, the size is not particularly limited because the metal thin film forming plane and the prism portion are integrated.
なお、透明誘電体基板111として一体化構造体ブロックを用いる場合においても、その表面に金属薄膜112を形成する前に、その表面を酸および/またはプラズマにより洗浄することが好ましい。酸による洗浄処理およびプラズマによる洗浄処理の条件は、透明誘電体基板111として透明平面基板を用いる場合と同様である。 Even when an integrated structure block is used as the transparent dielectric substrate 111, it is preferable to clean the surface with acid and / or plasma before forming the metal thin film 112 on the surface. The conditions for the acid cleaning process and the plasma cleaning process are the same as in the case where a transparent flat substrate is used as the transparent dielectric substrate 111.
《金属薄膜》
本発明に係るプラズモン励起センサチップ11では、透明誘電体基板111の一方の表面に金属薄膜112が形成されている。この金属薄膜112は、光源からの照射光により表面プラズモン励起を生じさせる役割を有する。本発明においては、金属薄膜112で生じる表面プラズモン励起により、後述する光増感層113に含まれる光増感剤を励起させて活性分子を発生させ、この活性分子と後述する化学発光分子22との反応を通じて化学発光を生じさせる。
《Metal thin film》
In the plasmon excitation sensor chip 11 according to the present invention, a metal thin film 112 is formed on one surface of a transparent dielectric substrate 111. The metal thin film 112 has a role of generating surface plasmon excitation by irradiation light from a light source. In the present invention, the surface plasmon excitation generated in the metal thin film 112 excites a photosensitizer contained in the photosensitizing layer 113 described later to generate an active molecule, and this active molecule and the chemiluminescent molecule 22 described later Chemiluminescence is generated through this reaction.
透明誘電体基板111の一方の表面に形成される金属薄膜112としては、金、銀、アルミニウム、銅、および白金からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属からなることが好ましく、化学的安定性及び光学特性の面からは、金からなることがより好ましい。これらの金属については、その合金の形態であってもよく、また複数の金属を積層したものであってもよい。このような金属種は、酸化に対して安定であり、かつ表面プラズモンによる励起が大きくなることから好適である。 The metal thin film 112 formed on one surface of the transparent dielectric substrate 111 is preferably made of at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, aluminum, copper, and platinum, and has chemical stability. From the viewpoint of optical properties, it is more preferable to be made of gold. About these metals, the form of the alloy may be sufficient and what laminated | stacked the some metal may be sufficient. Such a metal species is preferable because it is stable against oxidation and is highly excited by surface plasmons.
なお、透明誘電体基板111としてガラス製平面基板を用いる場合には、ガラスと上記金属薄膜112とをより強固に接着するため、あらかじめクロム、ニッケルクロム合金またはチタンの薄膜を形成することが好ましい。 When a glass flat substrate is used as the transparent dielectric substrate 111, it is preferable to form a thin film of chromium, nickel chromium alloy or titanium in advance in order to bond the glass and the metal thin film 112 more firmly.
透明誘電体基板111上に金属薄膜112を形成する方法としては、例えば、スパッタリング法、蒸着法(抵抗加熱蒸着法、電子線蒸着法等)、電解メッキ、無電解メッキ法などが挙げられる。薄膜形成条件の調整が容易なことから、スパッタリング法または蒸着法によりクロムの薄膜および/または金属薄膜112を形成することが好ましい。 Examples of the method for forming the metal thin film 112 on the transparent dielectric substrate 111 include sputtering, vapor deposition (resistance heating vapor deposition, electron beam vapor deposition, etc.), electrolytic plating, electroless plating, and the like. Since it is easy to adjust the thin film formation conditions, it is preferable to form the chromium thin film and / or the metal thin film 112 by sputtering or vapor deposition.
金属薄膜112の厚さとしては、金:5〜500nm、銀:5〜500nm、アルミニウム:5〜500nm、銅:5〜500nm、白金:5〜500nm、およびそれらの合金:5〜500nmが好ましく、クロムの薄膜の厚さとしては、1〜20nmが好ましい。 The thickness of the metal thin film 112 is preferably gold: 5 to 500 nm, silver: 5 to 500 nm, aluminum: 5 to 500 nm, copper: 5 to 500 nm, platinum: 5 to 500 nm, and alloys thereof: 5 to 500 nm. The thickness of the chromium thin film is preferably 1 to 20 nm.
電場増強効果の観点から、金:20〜70nm、銀:20〜70nm、アルミニウム:10〜50nm、銅:20〜70nm、白金:20〜70nm、およびそれらの合金:10〜70nmがより好ましく、クロムの薄膜の厚さとしては、1〜3nmがより好ましい。 From the viewpoint of the electric field enhancing effect, gold: 20-70 nm, silver: 20-70 nm, aluminum: 10-50 nm, copper: 20-70 nm, platinum: 20-70 nm, and alloys thereof: 10-70 nm are more preferable, and chromium The thickness of the thin film is more preferably 1 to 3 nm.
金属薄膜112の厚さが上記範囲内であると、表面プラズモンが発生し易いので好適である。また、このような厚さを有する金属薄膜112であれば、大きさ(縦×横)は特に限定されない。 It is preferable that the thickness of the metal thin film 112 is within the above range because surface plasmons are likely to be generated. Moreover, as long as the metal thin film 112 has such a thickness, the size (length × width) is not particularly limited.
《光増感層》
本発明に係るプラズモン励起センサチップ11では、前記金属薄膜112の表面に光増感層113が形成されている。この光増感層113は、光増感剤を含む層であり、光源からの照射光により前記金属薄膜112で生じた表面プラズモンを受けて、後述する化学発光分子22を励起可能な活性分子41を生じさせる役割を有する。
《Photosensitizing layer》
In the plasmon excitation sensor chip 11 according to the present invention, a photosensitizing layer 113 is formed on the surface of the metal thin film 112. This photosensitizing layer 113 is a layer containing a photosensitizer, and receives active surface molecules 41 that can excite chemiluminescent molecules 22 to be described later by receiving surface plasmons generated on the metal thin film 112 by light irradiated from a light source. Has the role of generating
この光増感層113に含まれる光増感剤が発生させる活性分子41は、化学発光分子22と結合して化学発光性分子種を生成させることにより化学発光を生じさせる分子である。ただ、本発明においては、光増感剤が発生させる活性分子41は、プラズモン励起センサチップ11に固定化された化学発光分子22を励起するが、溶液中に遊離状態で存在する化学発光分子修飾リガンド複合体20に含まれる化学発光分子22は励起させないような活性分子であることが求められ、このような活性分子として、一重項酸素など有限の分子寿命を有する準安定的な分子が挙げられる。このことから、本発明で用いられる光増感剤の典型例として、一重項酸素発生剤が挙げられる。一重項酸素発生剤として、フタロシアニン、ポリフィリン類、メチレンブルー(赤色官能性のもの)、ローズベンガル(緑色官能性のもの)、エンドペルオキシド、フラーレンC60、ルブレン(黄色〜紫外線存在下で一重項酸素発生剤を発生させる。)などが挙げられ、このうち、本発明においては、フタロシアニン、メチレンブルー、ローズベンガルなどの色素が好適に用いられる。これらの色素分子の三重項状態は、一重項酸素と三重項酸素とのエネルギー差にほぼ等しい励起エネルギーを有している。そこで、光照射によりこれらの色素を光励起し、項間交差により三重項状態に移行させ、この三重項状態の色素分子と三重項酸素とを衝突させると、色素と酸素との間で電子およびエネルギーの交換が起こり、色素が基底状態に戻ると同時に、三重項酸素が一重項酸素に遷移する。このようにして、これらの色素への光照射により、一重項酸素が発生するのである。 The active molecule 41 generated by the photosensitizer contained in the photosensitizing layer 113 is a molecule that generates chemiluminescence by binding to the chemiluminescent molecule 22 and generating a chemiluminescent molecular species. However, in the present invention, the active molecule 41 generated by the photosensitizer excites the chemiluminescent molecule 22 immobilized on the plasmon excitation sensor chip 11, but modifies the chemiluminescent molecule that exists in the solution in a free state. The chemiluminescent molecule 22 contained in the ligand complex 20 is required to be an active molecule that is not excited, and examples of such an active molecule include a metastable molecule having a finite molecular lifetime such as singlet oxygen. . From this, a singlet oxygen generator is mentioned as a typical example of the photosensitizer used in the present invention. As singlet oxygen generators, phthalocyanines, porphyrins, methylene blue (red functional ones), rose bengal (green functional ones), endoperoxide, fullerene C60, rubrene (single oxygen generators in the presence of yellow to ultraviolet light) Among them, dyes such as phthalocyanine, methylene blue, and rose bengal are preferably used in the present invention. The triplet state of these dye molecules has an excitation energy approximately equal to the energy difference between singlet oxygen and triplet oxygen. Therefore, when these dyes are photoexcited by light irradiation, transferred to the triplet state by intersystem crossing, and the triplet state dye molecule collides with triplet oxygen, electrons and energy are generated between the dye and oxygen. Exchange occurs, and at the same time the dye returns to the ground state, triplet oxygen transitions to singlet oxygen. In this way, singlet oxygen is generated by light irradiation of these dyes.
本発明に係るプラズモン励起センサチップ11はSPFS用の測定システムを用いた系でのアッセイ法に用いられる。ここで、金属薄膜112として金が多用されることから、金による吸光の影響をすべく、通常650〜680nmの入射光によるプラズモン励起によって一重項酸素を発生させる色素が好ましく用いられる。この点から、フタロシアニンが特に好適に用いられる。 The plasmon excitation sensor chip 11 according to the present invention is used for an assay method in a system using a measurement system for SPFS. Here, since gold is frequently used as the metal thin film 112, a dye that generates singlet oxygen by plasmon excitation by 650-680 nm incident light is preferably used in order to influence the light absorption by gold. From this point, phthalocyanine is particularly preferably used.
本発明における光増感層113の厚さは、増強電場と金属消光の点から、通常、5nm以上50nm以下である。
この光増感層113を形成する方法としては、金属薄膜112上に、光増感剤または光増感剤を含む適当な組成物を蒸着または塗布等する等の従来公知の方法が挙げられる。
The thickness of the photosensitizing layer 113 in the present invention is usually 5 nm or more and 50 nm or less from the viewpoint of an enhanced electric field and metal quenching.
As a method for forming the photosensitizing layer 113, a conventionally known method such as vapor deposition or application of a photosensitizer or an appropriate composition containing the photosensitizer on the metal thin film 112 may be used.
《含誘電体層》
本発明に係るプラズモン励起センサチップ11は、後述するリガンドをプラズモン励起センサチップ11上に固定する土台を与えるとともに、プラズモン励起センサチップ11表面に平滑性及び耐久性を付与するために、誘電体を含む層(以下、「含誘電体層」)を有していることが好ましい。
<Dielectric layer>
The plasmon excitation sensor chip 11 according to the present invention provides a foundation for fixing a ligand to be described later on the plasmon excitation sensor chip 11 and also provides a dielectric to provide smoothness and durability to the surface of the plasmon excitation sensor chip 11. It is preferable to have a layer (hereinafter referred to as a “dielectric layer”).
一つの態様において、含誘電体層は、誘電体を含む光増感層113(以下、「誘電体含有光増感層」)として存在している。この場合、プラズモン励起センサチップ11において、光増感層113が、誘電体をさらに含んでいる。 In one embodiment, the dielectric layer is present as a photosensitizing layer 113 containing a dielectric (hereinafter “dielectric-containing photosensitizing layer”). In this case, in the plasmon excitation sensor chip 11, the photosensitizing layer 113 further includes a dielectric.
また、別の態様において、含誘電体層は、光増感層113とは異なる層として存在していてもよい。ただ、一重項酸素などの活性分子41は、通常、溶液中に含まれる前駆成分、例えば、三重項酸素として存在する溶存酸素が、光増感層113に含まれる光増感剤によって活性化されることにより発生することから、この光増感層113は、溶液と接触可能な位置に存在する必要がある。従って、含誘電体層が光増感層113とは異なる層として存在する場合、この含誘電体層は、光増感層113の機能を損ねないよう、通常の場合光増感層113の下、すなわち金属薄膜112と光増感層113との間に存在している(このような含誘電体層を「光増感層下含誘電体層」と称す。)。この光増感層下含誘電体層は、誘電体を含まない光増感層113と組み合わせて形成してもよいし、誘電体を含む光増感層113(すなわち、上記誘電体含有光増感層)と組み合わせて形成してもよい。光増感層下含誘電体層を設ける場合、光増感層の厚さや用いる誘電体の種類などにより厚さが変わるものの、通常5nm〜1000nmの厚さである。 In another embodiment, the dielectric layer may be present as a layer different from the photosensitizing layer 113. However, the active molecule 41 such as singlet oxygen is usually activated by a photosensitizer contained in the photosensitizing layer 113, for example, a precursor component contained in the solution, for example, dissolved oxygen present as triplet oxygen. Therefore, the photosensitizing layer 113 needs to be present at a position where it can come into contact with the solution. Therefore, when the dielectric layer is present as a layer different from the photosensitizing layer 113, the dielectric layer is usually under the photosensitizing layer 113 so as not to impair the function of the photosensitizing layer 113. That is, it exists between the metal thin film 112 and the photosensitizing layer 113 (such a dielectric layer is referred to as a “photosensitive layer-underlying dielectric layer”). The dielectric layer under the photosensitizing layer may be formed in combination with the photosensitizing layer 113 that does not contain a dielectric, or the photosensitizing layer 113 that contains a dielectric (that is, the dielectric-containing photosensitizing layer described above). It may be formed in combination with a photosensitive layer. When the dielectric layer containing the photosensitizing layer is provided, the thickness is usually 5 nm to 1000 nm, although the thickness varies depending on the thickness of the photosensitizing layer and the type of dielectric used.
さらに、上記誘電体含有光増感層と上記誘電体含有光増感層とを組み合わせた態様において、含誘電体層は、三次元網目状の骨格構造と三次元網目状の孔構造とを有する多孔質誘電体層に光増感剤が結合した形態を有する光増感層113(以下、「多孔質光増感誘電体層」と称す。)であってもよい。このような多孔質光増感誘電体層において、光増感剤は、例えば、多孔質誘電体層の表面、多孔質誘電体層が有する孔構造の内部、あるいはその両方に層状に存在している。含誘電体層がこのような多孔質光増感誘電体層である態様においては、含誘電体層が後述するリガンド12を多数固定することができるので、高感度測定を行う上で有利である。また、含誘電体層が内部に流路類似構造を有するので、流路を通じて供給される溶液中の溶存酸素などを、層の表面に存在する光増感剤のみならず、この流路類似構造を通じて層の内部に含まれる光増感剤に対しても効率的に接触させることができ、それにより活性分子41をより効率的に発生させることができるという利点もある。このような多孔質光増感誘電体層の厚さは、用いる誘電体の種類などにより変わるものの、400nm〜2μmであってもよく、400nm〜1μmであることがより好ましい。 Further, in an aspect in which the dielectric-containing photosensitizing layer and the dielectric-containing photosensitizing layer are combined, the dielectric-containing layer has a three-dimensional network skeleton structure and a three-dimensional network pore structure. It may be a photosensitizing layer 113 having a form in which a photosensitizer is bonded to a porous dielectric layer (hereinafter referred to as “porous photosensitizing dielectric layer”). In such a porous photosensitized dielectric layer, the photosensitizer is present in layers, for example, on the surface of the porous dielectric layer, inside the pore structure of the porous dielectric layer, or both. Yes. In an embodiment in which the dielectric layer is such a porous photosensitized dielectric layer, the dielectric layer can fix a large number of ligands 12 to be described later, which is advantageous in performing high sensitivity measurement. . In addition, since the dielectric layer has a flow path-like structure inside, the dissolved oxygen in the solution supplied through the flow path is not only the photosensitizer present on the surface of the layer, but also this flow-path-like structure. In addition, there is also an advantage that the photosensitizer contained in the layer can be efficiently contacted through the active layer 41, whereby the active molecules 41 can be generated more efficiently. The thickness of such a porous photosensitized dielectric layer may vary from 400 nm to 2 μm, more preferably from 400 nm to 1 μm, although it varies depending on the type of dielectric used.
このような含誘電体層を構成する誘電体として、チタニア、シリカなどの無機誘電体、および有機ポリマーなどの有機誘電体が挙げられる。プラズモン励起センサチップ11をプラズモン励起センサ20として用いたときに、測定シグナルにおけるノイズが少ない点から、無機誘電体、特にチタニア、シリカなどが好適に用いられる。なお、光増感層113が上記多孔質光増感誘電体層である場合には、多孔質構造を有する無機誘電体でもよいし、微粒子無機誘電体と、親水性ポリマー等からなるバインダー物質とからなる多孔質構造体でもよい。 Examples of the dielectric constituting such a dielectric layer include inorganic dielectrics such as titania and silica, and organic dielectrics such as organic polymers. When the plasmon excitation sensor chip 11 is used as the plasmon excitation sensor 20, an inorganic dielectric, particularly titania, silica or the like is preferably used from the viewpoint that there is little noise in the measurement signal. In the case where the photosensitizing layer 113 is the porous photosensitizing dielectric layer, it may be an inorganic dielectric having a porous structure, a fine particle inorganic dielectric, a binder material made of a hydrophilic polymer, and the like. The porous structure which consists of may be sufficient.
この含誘電体層は、金属薄膜112の表面に光増感剤と誘電体とを含む適当な組成物を蒸着または塗布等することにより誘電体含有光増感層の形で形成することもできるし、あるいは、光増感層113を形成する前に、金属薄膜112の表面に誘電体を塗布等することにより光増感層下含誘電体層として形成することもできる。また、多孔質構造を有する無機誘電体を金属薄膜112の表面に形成させてなる基礎多孔質誘電体、あるいは、微粒子無機誘電体とバインダー物質との混合液を金属薄膜112の表面に塗布して得られる基礎多孔質誘電体に対して、光増感剤を含む溶液を接触等することにより多孔質光増感誘電体層として形成してもよい。いずれの場合にも、後述するリガンド12をプラズモン励起センサチップ11に固定するためのリガンド固定用結合基として、アミノ基、チオール基、カルボキシル基などの官能基をこの含誘電体層の表面に有していてもよい。 This dielectric layer can also be formed in the form of a dielectric-containing photosensitizing layer by depositing or coating an appropriate composition containing a photosensitizer and a dielectric on the surface of the metal thin film 112. Alternatively, before the photosensitizing layer 113 is formed, a dielectric material may be applied to the surface of the metal thin film 112 to form a dielectric layer under the photosensitizing layer. In addition, a basic porous dielectric formed by forming an inorganic dielectric having a porous structure on the surface of the metal thin film 112 or a mixed liquid of a fine particle inorganic dielectric and a binder substance is applied to the surface of the metal thin film 112. A porous photosensitized dielectric layer may be formed by bringing a solution containing a photosensitizer into contact with the obtained basic porous dielectric. In any case, a functional group such as an amino group, a thiol group, or a carboxyl group is present on the surface of the dielectric layer as a ligand fixing binding group for fixing the ligand 12 described later to the plasmon excitation sensor chip 11. You may do it.
《プラズモン励起センサチップの製造方法》
本発明に係るプラズモン励起センサチップ11は、透明誘電体基板111の表面に金属薄膜112を形成し、次いで、金属薄膜112の表面に光増感剤または光増感剤を含む適当な組成物を蒸着または塗布する等により光増感層113を形成することにより得られる。ここで、光増感剤を含む組成物として光増感剤と誘電体との混合物を用いることにより、誘電体を含む光増感層113(すなわち、誘電体含有光増感層)を有するプラズモン励起センサチップ11を得ることができる。あるいは、光増感層113を形成する前に、金属薄膜112の表面に誘電体を塗布等することにより、上記光増感層下含誘電体層を有するプラズモン励起センサチップ11を得ることもできる。
<< Method of manufacturing plasmon excitation sensor chip >>
In the plasmon excitation sensor chip 11 according to the present invention, a metal thin film 112 is formed on the surface of a transparent dielectric substrate 111, and then a photosensitizer or a suitable composition containing a photosensitizer is formed on the surface of the metal thin film 112. It can be obtained by forming the photosensitizing layer 113 by vapor deposition or coating. Here, by using a mixture of a photosensitizer and a dielectric as a composition containing a photosensitizer, a plasmon having a photosensitizing layer 113 containing a dielectric (that is, a dielectric-containing photosensitizing layer). The excitation sensor chip 11 can be obtained. Alternatively, the plasmon excitation sensor chip 11 having the dielectric layer under the photosensitizing layer can be obtained by applying a dielectric to the surface of the metal thin film 112 before forming the photosensitizing layer 113. .
〔プラズモン励起センサ〕
本発明に係るプラズモン励起センサ10は、前記プラズモン励起センサチップ11の、前記光増感層113が存在する表面にリガンドが結合していることを特徴とする。
[Plasmon excitation sensor]
The plasmon excitation sensor 10 according to the present invention is characterized in that a ligand is bonded to the surface of the plasmon excitation sensor chip 11 on which the photosensitizing layer 113 is present.
《リガンド》
本発明に係るプラズモン励起センサ10では、上述したプラズモン励起センサチップ11のうち、光増感層113を形成した側の表面にリガンド12を結合させる。このリガンド12は、プラズモン励起センサ10に、検体中のアナライト31を固定させる目的で用いられるものである。
<Ligand>
In the plasmon excitation sensor 10 according to the present invention, the ligand 12 is bonded to the surface of the plasmon excitation sensor chip 11 described above on which the photosensitizing layer 113 is formed. The ligand 12 is used for the purpose of fixing the analyte 31 in the specimen to the plasmon excitation sensor 10.
本発明において、「リガンド」とは、検体中に含有されるアナライトを特異的に認識し(または、認識され)結合し得る分子または分子断片をいう。このような「分子」または「分子断片」としては、例えば、核酸(一本鎖であっても二本鎖であってもよいDNA、RNA、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、PNA(ペプチド核酸)等、またはヌクレオシド、ヌクレオチドおよびそれらの修飾分子)、タンパク質(ポリペプチド、オリゴペプチド等)、アミノ酸(修飾アミノ酸も含む。)、糖質(オリゴ糖、多糖類、糖鎖等)、脂質、またはこれらの修飾分子、複合体などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 In the present invention, “ligand” refers to a molecule or molecular fragment capable of specifically recognizing (or recognizing) and binding to an analyte contained in a specimen. Examples of such “molecule” or “molecular fragment” include nucleic acids (DNA that may be single-stranded or double-stranded, RNA, polynucleotides, oligonucleotides, PNA (peptide nucleic acids), etc., Alternatively, nucleosides, nucleotides and their modified molecules), proteins (polypeptides, oligopeptides, etc.), amino acids (including modified amino acids), carbohydrates (oligosaccharides, polysaccharides, sugar chains, etc.), lipids, or modifications thereof Examples include, but are not limited to, molecules and complexes.
「タンパク質」としては、例えば、抗体などが挙げられ、具体的には、抗αフェトプロテイン(AFP)モノクローナル抗体((株)日本医学臨床検査研究所などから入手可能)、抗ガン胎児性抗原(CEA)モノクローナル抗体、抗CA19−9モノクローナル抗体、抗PSAモノクローナル抗体などが挙げられる。 Examples of the “protein” include antibodies and the like, specifically, anti-α-fetoprotein (AFP) monoclonal antibody (available from Japan Medical Laboratory), anti-carcinoembryonic antigen (CEA) ) Monoclonal antibody, anti-CA19-9 monoclonal antibody, anti-PSA monoclonal antibody and the like.
なお、本発明において、「抗体」という用語は、ポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体、遺伝子組換えにより得られる抗体、および抗体断片を包含する。
本発明においてリガンド12として抗体が用いられる場合、化学発光分子22をアナライト31と結合させる目的で、後述するアッセイ法における工程(b)においてもリガンドが用いられることがある。そのため、本発明においては、プラズモン励起センサ10に予め固定されるリガンドを「第1のリガンド」と称し、後述する工程(b)で用いられるリガンドを「第2のリガンド」と称することがある。
In the present invention, the term “antibody” includes polyclonal antibodies or monoclonal antibodies, antibodies obtained by gene recombination, and antibody fragments.
When an antibody is used as the ligand 12 in the present invention, the ligand may also be used in step (b) in the assay method described below for the purpose of binding the chemiluminescent molecule 22 to the analyte 31. Therefore, in the present invention, a ligand that is immobilized in advance on the plasmon excitation sensor 10 may be referred to as a “first ligand”, and a ligand that is used in step (b) described later may be referred to as a “second ligand”.
《リガンド固定態様》
本発明のプラズモン励起センサ10において、プラズモン励起センサチップ11への、リガンド12の結合態様は特に限定されるものではない。
《Ligand fixation mode》
In the plasmon excitation sensor 10 of the present invention, the mode of binding of the ligand 12 to the plasmon excitation sensor chip 11 is not particularly limited.
典型的な結合態様として、リガンド12自体を前記光増感層113または前記含誘電体層の表面に結合させる態様が挙げられる。例えば、上記光増感層113または含誘電体層が上記リガンド固定用結合基をすでに有している場合、常法により、リガンド12を光増感層113および含誘電体層の表面に直接結合させることができる。一方、上記含誘電体層が上記無機誘電体のみから形成されている場合など、上記含誘電体層が上記リガンド固定用結合基を有していない場合には、適当なリガンド固定用結合基を有するシランカップリング剤を作用させることにより、上記含誘電体層にリガンド固定用結合基を導入し、その後、このリガンド固定用結合基を介して常法によりリガンド12を上記含誘電体層の表面に固定させてもよい。ここで導入されるリガンド固定用結合基は、上記含誘電体層の項で上述したリガンド固定用結合基と同様のものである。ただ、リガンド固定用結合基を有するシランカップリング剤を作用させる場合、必要により適宜シランカップリング剤の反応位置や濃度を調整することが好ましい。 As a typical binding mode, there is a mode in which the ligand 12 itself is bound to the surface of the photosensitizing layer 113 or the dielectric layer. For example, when the photosensitizing layer 113 or the dielectric layer already has the ligand-fixing binding group, the ligand 12 is directly bonded to the surface of the photosensitizing layer 113 and the dielectric layer by a conventional method. Can be made. On the other hand, when the dielectric layer does not have the ligand-fixing binding group, such as when the dielectric layer is formed only from the inorganic dielectric, an appropriate ligand-fixing binding group is used. The ligand-fixing binding group is introduced into the dielectric layer by allowing the silane coupling agent to act, and then the ligand 12 is attached to the surface of the dielectric layer through the ligand-fixing binding group by a conventional method. It may be fixed to. The ligand-fixing binding group introduced here is the same as the ligand-fixing binding group described above in the section of the dielectric layer. However, when a silane coupling agent having a ligand-fixing binding group is allowed to act, it is preferable to appropriately adjust the reaction position and concentration of the silane coupling agent as necessary.
〔アッセイ法〕
本発明に係るアッセイ法は、
工程(a):プラズモン励起センサ10に検体を接触させて、検体固定プラズモン励起センサを得る工程;
工程(b):前記検体固定プラズモン励起センサに、第2のリガンド21と化学発光分子22とからなる化学発光分子修飾リガンド複合体20を接触させ、これらを反応させて、化学発光分子固定プラズモン励起センサを得る工程;
工程(c):前記化学発光分子固定プラズモン励起センサに、透明誘電体基板111の、金属薄膜112とは反対側の表面から、プリズムを経由してレーザ光を照射し、励起された化学発光分子22から発光された蛍光量を測定する工程;および、
工程(d):前記工程(c)で得られた測定結果から、前記検体中に含まれるアナライト31の量を算出する工程
を含むことを特徴とする。
[Assay Method]
The assay method according to the present invention comprises:
Step (a): A step of bringing a specimen into contact with the plasmon excitation sensor 10 to obtain a specimen-fixed plasmon excitation sensor;
Step (b): The analyte-immobilized plasmon excitation sensor is brought into contact with a chemiluminescent molecule-modified ligand complex 20 composed of the second ligand 21 and the chemiluminescent molecule 22, and these are reacted to excite the chemiluminescent molecule-immobilized plasmon. Obtaining a sensor;
Step (c): Excited chemiluminescent molecules by irradiating the chemiluminescent molecule-fixed plasmon excitation sensor with laser light from the surface of the transparent dielectric substrate 111 opposite to the metal thin film 112 via a prism. Measuring the amount of fluorescence emitted from 22; and
Step (d): The method includes a step of calculating the amount of the analyte 31 contained in the specimen from the measurement result obtained in the step (c).
<工程(a)>
本発明のアッセイ方法において、工程(a)は、上述したプラズモン励起センサ10に検体を接触させて、検体固定プラズモン励起センサを得る工程である。
<Process (a)>
In the assay method of the present invention, step (a) is a step of obtaining a specimen-fixed plasmon excitation sensor by bringing the specimen into contact with the plasmon excitation sensor 10 described above.
本発明のアッセイ方法で測定対象とされるアナライト31が検体中に含まれていると、図1に示すように、このアナライト31がリガンド12を介してプラズモン励起センサ10に固定される。本発明では、このようにして検体中のアナライト31が結合したプラズモン励起センサ10を「検体固定プラズモン励起センサ」と称する。 When the analyte 31 to be measured by the assay method of the present invention is contained in the specimen, the analyte 31 is fixed to the plasmon excitation sensor 10 via the ligand 12 as shown in FIG. In the present invention, the plasmon excitation sensor 10 to which the analyte 31 in the sample is thus bonded is referred to as “sample fixed plasmon excitation sensor”.
検体
本発明において、「検体」とは、本発明のアッセイ法による測定対象となる種々の試料をいう。
Specimen In the present invention, “specimen” refers to various samples to be measured by the assay method of the present invention.
「検体」としては、例えば、血液(血清・血漿)、尿、鼻孔液、唾液、便、体腔液(髄液、腹水、胸水等)などが挙げられ、所望の溶媒、緩衝液等に適宜希釈して用いてもよい。これら検体のうち、血液、血清、血漿、尿、鼻孔液および唾液が好ましい。これらは1種単独で用いてもよく、また、2種以上を併用してもよい。
なお、本発明の検出方法における検出対象となるアナライトが核酸等の場合には、後述する化学発光分子22を予め導入した検体を上記「検体」として用いてもよい。
Examples of the “specimen” include blood (serum / plasma), urine, nasal fluid, saliva, feces, body cavity fluid (spinal fluid, ascites, pleural effusion, etc.), etc., and appropriately diluted in a desired solvent, buffer solution, etc. May be used. Of these samples, blood, serum, plasma, urine, nasal fluid and saliva are preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
When the analyte to be detected in the detection method of the present invention is a nucleic acid or the like, a sample into which chemiluminescent molecules 22 described later are introduced in advance may be used as the “sample”.
アナライト
本発明において「アナライト」は、上記光増感層113または含誘電体層の表面に固定化された第1のリガンド12を特異的に認識され(または、認識し)結合し得る分子または分子断片を意味する。このような「分子」または「分子断片」として、例えば、核酸(一本鎖であっても二本鎖であってもよいDNA、RNA、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、PNA(ペプチド核酸)等、またはヌクレオシド、ヌクレオチドおよびそれらの修飾分子)、タンパク質(ポリペプチド、オリゴペプチド等)、アミノ酸(修飾アミノ酸も含む。)、糖質(オリゴ糖、多糖類、糖鎖等)、脂質、またはこれらの修飾分子、複合体などが挙げられ、具体的には、AFP(αフェトプロテイン)等のがん胎児性抗原や腫瘍マーカー、シグナル伝達物質、ホルモンなどであってもよく、特に限定されない。
"Analyte" in analyte present invention are specifically recognized the first ligand 12 immobilized on the surface of the photosensitizer layer 113 or含誘collector layer (or recognized) molecules capable of binding Or it means a molecular fragment. Examples of such “molecule” or “molecular fragment” include, for example, nucleic acid (DNA, RNA, polynucleotide, oligonucleotide, PNA (peptide nucleic acid), which may be single-stranded or double-stranded, or the like, or Nucleosides, nucleotides and their modified molecules), proteins (polypeptides, oligopeptides, etc.), amino acids (including modified amino acids), carbohydrates (oligosaccharides, polysaccharides, sugar chains, etc.), lipids, or modified molecules thereof In particular, it may be a carcinoembryonic antigen such as AFP (α-fetoprotein), a tumor marker, a signaling substance, a hormone, or the like, and is not particularly limited.
接触
本発明において、「接触」とは、プラズモン励起センサのリガンド12等が固定化されている面が送液中に浸漬されている状態で、この送液中に含まれる対象物をこのプラズモン励起センサと接触させることをいう。この「接触」によって、リガンド12とアナライト31とが結合したアナライト−リガンド複合体が形成される。工程(a)では、上記検体とプラズモン励起センサとの「接触」は、流路中に循環する送液に検体が含まれ、プラズモン励起センサのリガンドが固定化されている片面のみが該送液中に浸漬されている状態において、プラズモン励起センサと検体とを接触させる態様が好ましい。
Contact In the present invention, “contact” means that a surface on which a ligand 12 or the like of a plasmon excitation sensor is immobilized is immersed in a liquid supply, and an object contained in the liquid supply is excited by the plasmon excitation. Contacting a sensor. By this “contact”, an analyte-ligand complex in which the ligand 12 and the analyte 31 are combined is formed. In the step (a), the “contact” between the specimen and the plasmon excitation sensor means that the specimen is included in the liquid feed circulating in the flow path, and only the one surface on which the ligand of the plasmon excitation sensor is immobilized is the liquid feed. A mode in which the plasmon excitation sensor and the specimen are brought into contact with each other in a state of being immersed therein is preferable.
上記「流路」とは、微量な薬液の送達を効率的に行うことができ、反応促進を行うために送液速度を変化させたり、循環させたりすることができる直方体または管状のものである。ここで、この流路の形状として、プラズモン励起センサを設置する個所近傍は直方体構造を有することが好ましく、薬液を送達する個所近傍は管状を有することが好ましい。 The “channel” is a rectangular parallelepiped or a tube that can efficiently deliver a small amount of a chemical solution, and can change or circulate the solution feeding speed in order to promote the reaction. . Here, as the shape of this flow path, the vicinity of the location where the plasmon excitation sensor is installed preferably has a rectangular parallelepiped structure, and the vicinity of the location where the drug solution is delivered preferably has a tubular shape.
その材料としては、プラズモン励起センサ部ではメチルメタクリレート、スチレン等を原料として含有するホモポリマーまたは共重合体;ポリエチレン等のポリオレフィンなどの光透過性の材質からなり、薬液送達部ではシリコーンゴム、テフロン(登録商標)、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリマーを用いる。 The material is a homopolymer or copolymer containing methyl methacrylate, styrene or the like as a raw material in the plasmon excitation sensor part; a light-transmitting material such as polyolefin such as polyethylene, and a silicone rubber, Teflon ( (Registered trademark), polymers such as polyethylene and polypropylene are used.
ただし、プラズモン励起センサ部については、蛍光測定時に流路が一定の形状に保たれ、且つプラズモン励起により発生した蛍光の検出が妨げられない限り、必ずしもその流路構造の全てを光透過性の材質のみから構成する必要はない。すなわち、プラズモン励起センサ部の流路のうち、プラズモン励起により発生した蛍光を透過させて検出部に導くために必要な部分、具体的には蛍光の集光に必要な透光窓を含む部分については、光透過性の材質で構成する必要があるが、その他の部分については、その一部または全部を光透過性の材質以外の化学的に安定な材質で構成してもよい。プラズモン励起センサ部の流路が直方体構造を有する場合、光増感層113が表面に存在するプラズモン励起センサ20の面を底面としたときに、例えば、この底面と対向する位置にある天井面を光透過性の材質で構成し、側面を光透過性の材質以外の化学的に安定な材質で構成してもよい。 However, for the plasmon excitation sensor unit, the flow channel structure is not necessarily made of a light-transmitting material unless the flow channel is kept in a fixed shape at the time of fluorescence measurement and the detection of fluorescence generated by plasmon excitation is not hindered. There is no need to consist only of. That is, of the flow path of the plasmon excitation sensor part, a part necessary for transmitting the fluorescence generated by plasmon excitation and guiding it to the detection part, specifically, a part including a transparent window necessary for collecting the fluorescence. However, other parts may be partially or entirely made of a chemically stable material other than the light transmissive material. When the flow path of the plasmon excitation sensor unit has a rectangular parallelepiped structure, when the surface of the plasmon excitation sensor 20 where the photosensitizing layer 113 exists on the surface is the bottom surface, for example, the ceiling surface at a position facing the bottom surface is The light transmitting material may be used, and the side surface may be formed of a chemically stable material other than the light transmitting material.
ここで、前記その他の部分、例えば側面は、蛍光測定時に一定の形状が保たれる限り、必ずしも剛体である必要はなく、シール性を確保するために適度な弾性を有していてもよい。例えば、プラズモン励起センサ部の流路について、天井面をポリメチルメタクリレート(PMMA)で構成し、側面をシリコーンゴムで構成してもよい。 Here, the other part, for example, the side surface does not necessarily need to be a rigid body as long as a certain shape is maintained at the time of fluorescence measurement, and may have an appropriate elasticity to ensure a sealing property. For example, regarding the flow path of the plasmon excitation sensor unit, the ceiling surface may be made of polymethyl methacrylate (PMMA) and the side surface may be made of silicone rubber.
プラズモン励起センサ部においては、検体との接触効率を高め、拡散距離を短くする観点から、プラズモン励起センサ部の流路の断面として、縦×横がそれぞれ独立に100nm〜1mm程度が好ましい。 In the plasmon excitation sensor unit, from the viewpoint of increasing the contact efficiency with the specimen and shortening the diffusion distance, it is preferable that the cross section of the channel of the plasmon excitation sensor unit is independently about 100 nm to 1 mm in length and width.
流路において、薬物送達部からプラズモン励起センサ部に送液を導入する送液導入口、及びその送液をプラズモン励起センサ部から排出する送液排出口の位置は、いずれも、蛍光測定の妨げとならない限り特に限定されない。例えば、プラズモン励起センサ部の流路が直方体構造を有する場合、前記送液導入口及び送液排出口とも天井面に設けるのが流路の作成上簡便であるが、この送液導入口と送液排出口とのうちいずれか一方、あるいはその両方を側面に設けてもよい。 In the flow path, the position of the liquid feeding inlet for introducing the liquid feeding from the drug delivery section to the plasmon excitation sensor section and the position of the liquid feeding outlet for discharging the liquid feeding from the plasmon excitation sensor section are both obstructing the fluorescence measurement. Unless it becomes, it will not specifically limit. For example, when the flow path of the plasmon excitation sensor unit has a rectangular parallelepiped structure, it is convenient in creating the flow path to provide both the liquid feeding inlet and the liquid feeding outlet on the ceiling surface. Either one or both of the liquid discharge ports may be provided on the side surface.
流路にプラズモン励起センサを固定する方法は、流路が一定の形状に保たれ、且つ蛍光測定が妨げられない限り特に限定されない。
このような固定方法の例としては、小規模ロット(実験室レベル)では、まず、プラズモン励起センサの光増感層113が形成されている表面上に、一定の厚さを有するシリコーンゴム製シートまたはOリングを載せることによって流路の側面構造を形成し、次いで、その上に送液導入口及び送液排出口を設けてある光透過性の天板(例えば、PMMA基板)を配置することによって流路の天井面を形成し、その後、これらを圧着して適当な留め具により固定する方法などが挙げられる。このとき、側面構造を構成する材料として、その中央部に任意の形状および大きさを有する穴を開けてある、適当な厚さを有するシリコーンゴム製シートを用いると、この穴の内周がプラズモン励起センサ部の流路の側面構造となることから、所要の形状および大きさを有する流路を容易に形成することができるので好ましい。例えば、まず、該プラズモン励起センサの光増感層113が形成されている表面に、流路高さ0.5mmを有する穴あきポリジメチルシロキサン(PDMS)製シートを該プラズモン励起センサの光増感層113が形成されている部位を囲むようにして配置し、次いで、このポリジメチルシロキサン(PDMS)製シートの上に、予め送液導入口及び送液排出口を設けてあるPMMA基板を配置し、その後、該PMMA基板と該ポリジメチルシロキサン(PDMS)製シートと該プラズモン励起センサとを圧着し、ビス等の留め具により固定する方法が好ましい。また、プラズモン励起センサに、シリコーンゴム製シートまたはOリングと光透過性の天板とを圧着し、固定するにあたっては、必要に応じて、シリコーンゴムまたはステンレスなどの材質でできた適当なスペーサーを併用してもよい。
The method for fixing the plasmon excitation sensor to the flow path is not particularly limited as long as the flow path is kept in a fixed shape and the fluorescence measurement is not hindered.
As an example of such a fixing method, in a small lot (laboratory level), first, a silicone rubber sheet having a certain thickness on the surface on which the photosensitizing layer 113 of the plasmon excitation sensor is formed. Alternatively, a side structure of the flow path is formed by placing an O-ring, and then a light-transmitting top plate (for example, a PMMA substrate) provided with a liquid feeding inlet and a liquid feeding outlet is disposed thereon. A method of forming the ceiling surface of the flow path by the above, then crimping them and fixing them with an appropriate fastener, etc. At this time, if a silicone rubber sheet having an appropriate thickness and having a hole having an arbitrary shape and size is used as a material constituting the side surface structure, the inner periphery of the hole has a plasmon. Since it becomes the side structure of the flow path of an excitation sensor part, since the flow path which has a required shape and a size can be formed easily, it is preferable. For example, first, a perforated polydimethylsiloxane (PDMS) sheet having a flow path height of 0.5 mm is formed on the surface of the plasmon excitation sensor on which the photosensitizing layer 113 is formed. Next, a PMMA substrate provided with a liquid feeding inlet and a liquid feeding outlet in advance is placed on the polydimethylsiloxane (PDMS) sheet, and then placed. The PMMA substrate, the polydimethylsiloxane (PDMS) sheet, and the plasmon excitation sensor are pressure-bonded and fixed with a fastener such as a screw. In addition, when a silicone rubber sheet or O-ring and a light-transmitting top plate are pressure-bonded and fixed to the plasmon excitation sensor, an appropriate spacer made of a material such as silicone rubber or stainless steel is attached as necessary. You may use together.
また、工業的に製造される大ロット(工場レベル)では、流路にプラズモン励起センサを固定する方法としては、プラスチックの一体成形品に直接金基板を形成するか或いは別途作製した金基板を固定し、金表面に誘電体層、SAM層およびリガンド固定化を行った後、流路の天板に相当するプラスチックの一体成形品により蓋をすることで製造できる。必要に応じてプリズムを流路に一体化することもできる。 Also, in large lots (factory level) manufactured industrially, as a method of fixing the plasmon excitation sensor to the flow path, a gold substrate is directly formed on a plastic integrally molded product, or a separately manufactured gold substrate is fixed. Then, after the dielectric layer, the SAM layer, and the ligand are immobilized on the gold surface, it can be manufactured by covering with a plastic integrally molded product corresponding to the top plate of the flow path. If necessary, the prism can be integrated into the flow path.
なお、透明誘電体基板111として一体化構造体ブロックを用いる場合、サンプル保持部として側面構造がすでに形成されていることから、一体化構造体ブロックの上に送液導入口及び送液排出口を設けてある光透過性の天板(例えば、PMMA基板)を配置することによって流路の天井面を形成し、その後、これらを圧着して適当な留め具により固定することにより流路にプラズモン励起センサを固定することができる。 When an integrated structure block is used as the transparent dielectric substrate 111, since the side structure is already formed as the sample holding portion, a liquid supply inlet and a liquid discharge outlet are provided on the integrated structure block. Placing the light-transmitting top plate (for example, PMMA substrate) to form the ceiling surface of the flow path, and then crimping them and fixing them with appropriate fasteners to plasmon excitation The sensor can be fixed.
「送液」としては、検体を希釈した溶媒または緩衝液と同じものが好ましく、例えば、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)、トリス緩衝生理食塩水(TBS)などが挙げられるが、特に限定されるものではない。 The “liquid feeding” is preferably the same as the solvent or buffer in which the specimen is diluted, and examples thereof include phosphate buffered saline (PBS) and Tris buffered saline (TBS), but are not particularly limited. It is not something.
送液を循環させる温度および時間としては、検体の種類などにより異なり、特に限定されるものではないが、通常20〜40℃×1〜60分間、好ましくは37℃×5〜15分間である。 The temperature and time for circulating the liquid supply vary depending on the type of specimen and are not particularly limited, but are usually 20 to 40 ° C. × 1 to 60 minutes, preferably 37 ° C. × 5 to 15 minutes.
送液中の検体中に含有されるアナライトの初期濃度は、100μg/mL〜0.0001pg/mLであってもよい。
送液の総量、すなわち流路の容積としては、通常0.0001〜20mL、好ましくは0.01〜1mLである。
送液の流速は、通常1〜2,000μL/min、好ましくは5〜500μL/minである。
The initial concentration of the analyte contained in the sample being sent may be 100 μg / mL to 0.0001 pg / mL.
The total amount of liquid feeding, that is, the volume of the flow path is usually 0.0001 to 20 mL, preferably 0.01 to 1 mL.
The flow rate of liquid feeding is usually 1 to 2,000 μL / min, preferably 5 to 500 μL / min.
洗浄工程
洗浄工程とは、工程(a)を経て得られたプラズモン励起センサの表面、および後述する工程(b)を経て得られるプラズモン励起センサの表面のうち少なくともいずれか一方を洗浄する工程である。本発明に係るアッセイ法において、この洗浄工程が含まれていてもよい。
Cleaning step The cleaning step is a step of cleaning at least one of the surface of the plasmon excitation sensor obtained through the step (a) and the surface of the plasmon excitation sensor obtained through the step (b) described later. . This washing step may be included in the assay method according to the present invention.
ただ、本発明に係るアッセイ法では、光増感層113から生じる活性分子41の分子寿命のために、化学発光分子22からの化学発光は、化学発光分子22がプラズモン励起センサ10の近傍に存在する場合にのみ生じる。したがって、化学発光分子22からの化学発光は、実質上プラズモン励起センサ10に固定された化学発光分子22からの発光に限られ、溶液中に存在している化学発光分子修飾リガンド複合体20からの発光は通常の場合考慮する必要がない。このことから、本発明に係るアッセイ法において、工程(b)における洗浄工程は必須の工程ではなく、むしろ、リアルタイム測定を行うことができるよう、工程(b)における洗浄工程が含まれないことが好ましい。 However, in the assay method according to the present invention, chemiluminescence from the chemiluminescent molecule 22 is present in the vicinity of the plasmon excitation sensor 10 due to the molecular lifetime of the active molecule 41 generated from the photosensitizing layer 113. Only occurs when Therefore, the chemiluminescence from the chemiluminescent molecule 22 is substantially limited to the luminescence from the chemiluminescent molecule 22 immobilized on the plasmon excitation sensor 10, and from the chemiluminescent molecule-modified ligand complex 20 existing in the solution. Luminescence does not need to be considered in normal cases. From this, in the assay method according to the present invention, the washing step in step (b) is not an essential step. Rather, the washing step in step (b) may not be included so that real-time measurement can be performed. preferable.
洗浄工程に使用される洗浄液としては、例えば、Tween20、TritonX100などの界面活性剤を、工程(a)および(b)の反応で用いたものと同じ溶媒または緩衝液に溶解させ、好ましくは0.00001〜1重量%含有するものが望ましい。 As the washing solution used in the washing step, for example, a surfactant such as Tween 20 or Triton X100 is dissolved in the same solvent or buffer solution used in the reaction of steps (a) and (b), What contains 00001-1 weight% is desirable.
洗浄液を循環させる温度および流速は、工程(a)の「送液を循環させる温度および流速」と同じであることが好ましい。
洗浄液を循環させる時間は、通常0.5〜180分間、好ましくは5〜60分間である。
The temperature and flow rate at which the cleaning liquid is circulated are preferably the same as the “temperature and flow rate at which the liquid feed is circulated” in step (a).
The time for circulating the cleaning liquid is usually 0.5 to 180 minutes, preferably 5 to 60 minutes.
<工程(b)>
本発明の検出方法において、工程(b)は、上述の工程(a)で得られた検体固定プラズモン励起センサに、第2のリガンド21と化学発光分子22とからなる化学発光分子修飾リガンド複合体20を接触させ、これらを反応させて、化学発光分子固定プラズモン励起センサを得る工程である。図1を参照すると、この化学発光分子固定プラズモン励起センサにおいて、化学発光分子修飾リガンド複合体20がアナライト31を介してプラズモン励起センサ10と結合している。これにより、後述する工程(c)においてアナライト−リガンド複合体の生成量を化学発光の発光量の形で定量することが可能となる。
<Step (b)>
In the detection method of the present invention, in the step (b), the chemiluminescent molecule-modified ligand complex comprising the second ligand 21 and the chemiluminescent molecule 22 is added to the specimen-immobilized plasmon excitation sensor obtained in the above step (a). 20 is a step in which a chemiluminescent molecule-fixed plasmon excitation sensor is obtained by contacting 20 and reacting them. Referring to FIG. 1, in this chemiluminescent molecule-fixed plasmon excitation sensor, the chemiluminescent molecule-modified ligand complex 20 is bound to the plasmon excitation sensor 10 via an analyte 31. This makes it possible to quantify the amount of analyte-ligand complex produced in the form of chemiluminescence in step (c) described below.
《化学発光分子修飾リガンド複合体》
本発明で用いられる化学発光分子修飾リガンド複合体20は、第2のリガンド21と化学発光分子22とからなる。
<Chemiluminescent molecule-modified ligand complex>
The chemiluminescent molecule-modified ligand complex 20 used in the present invention includes a second ligand 21 and chemiluminescent molecules 22.
第2のリガンド
本発明のアッセイ法において、第2のリガンド21は、アナライト31に化学発光分子22による標識化を行う目的で用いられるリガンドであり、前記第1のリガンド12と同じでもよいし、異なっていてもよい。ただし、第1のリガンド12として用いる1次抗体がポリクローナル抗体である場合、第2のリガンド21として用いる2次抗体は、モノクローナル抗体であってもポリクローナル抗体であってもよいが、該1次抗体がモノクローナル抗体である場合、2次抗体は、該1次抗体が認識しないエピトープを認識するモノクローナル抗体であるか、またはポリクローナル抗体であることが望ましい。
Second Ligand In the assay method of the present invention, the second ligand 21 is a ligand used for the purpose of labeling the analyte 31 with the chemiluminescent molecule 22, and may be the same as the first ligand 12. , May be different. However, when the primary antibody used as the first ligand 12 is a polyclonal antibody, the secondary antibody used as the second ligand 21 may be a monoclonal antibody or a polyclonal antibody. When is a monoclonal antibody, the secondary antibody is preferably a monoclonal antibody that recognizes an epitope that the primary antibody does not recognize, or a polyclonal antibody.
化学発光分子
本発明において、「化学発光分子」とは、本発明において、一重項酸素等の活性分子との化学反応により励起することによって発光を生じる分子を意味する。
Chemiluminescent molecule In the present invention, “chemiluminescent molecule” means a molecule that emits light when excited by a chemical reaction with an active molecule such as singlet oxygen in the present invention.
本発明で用いられる化学発光分子22は、光増感層113で発生した活性分子と反応することにより化学発光を生じる分子であり、典型的には、一重項酸素存在下で化学発光を生じさせる分子である。この化学発光分子22は、通常、電子豊富な化合物であり、一重項酸素と接触すると、化学発光分子22と一重項酸素との間で化学反応が生じ、励起状態の中間分子種を形成する。その後、この中間分子種が、より安定な分子にさらに変化する際に、そのエネルギー差に対応する波長の蛍光を発生する。本発明においては、500〜620nmの波長範囲で発光を示すような化学発光分子が好ましく用いられる。このように入射光の波長より短波長側に離れた波長領域で検出を行うことにより、化学発光シグナルに対するノイズの影響を抑えることもできる。また、このような波長領域であれば、光電子増倍管以外にも、CCDなど多種多様の受光系を用いた検出を行うことが可能となる。このような分子として、ビスインドリルマレイミド、ルミノール、ルシゲニンル、ウミホタル・ルシフェリン、9−アルキリデンアクリダン類、エノールエーテル類、エナミン類および9−アルキリデンキサンタン類等の化合物が用いられる。 The chemiluminescent molecule 22 used in the present invention is a molecule that generates chemiluminescence by reacting with the active molecule generated in the photosensitizing layer 113, and typically generates chemiluminescence in the presence of singlet oxygen. Is a molecule. The chemiluminescent molecule 22 is usually an electron-rich compound, and when in contact with singlet oxygen, a chemical reaction occurs between the chemiluminescent molecule 22 and the singlet oxygen to form an excited intermediate molecular species. Thereafter, when this intermediate molecular species further changes to a more stable molecule, fluorescence of a wavelength corresponding to the energy difference is generated. In the present invention, chemiluminescent molecules that emit light in the wavelength range of 500 to 620 nm are preferably used. In this way, by performing detection in a wavelength region that is farther shorter than the wavelength of incident light, the influence of noise on the chemiluminescent signal can also be suppressed. In addition, in such a wavelength region, it is possible to perform detection using various light receiving systems such as a CCD other than a photomultiplier tube. Examples of such molecules include compounds such as bis-indolylmaleimide, luminol, lucigeninl, Cypridina luciferin, 9-alkylidene acridans, enol ethers, enamines and 9-alkylidene xanthans.
複合体の態様
本発明において、化学発光分子修飾リガンド複合体20は、第2のリガンド21と化学発光分子22とからなるものであれば、その結合態様については特に限定されるものではない。ただ、プラズモン励起センサ10上に固定されたアナライト31に可能な限り多くの化学発光分子22を結合させることにより高感度測定を可能とする観点からは、化学発光分子修飾リガンド複合体20が、化学発光分子22と第2のリガンド21とにより修飾された微粒子であることが望ましい。
Embodiment of Complex In the present invention, as long as the chemiluminescent molecule-modified ligand complex 20 is composed of the second ligand 21 and the chemiluminescent molecule 22, the binding mode is not particularly limited. However, from the viewpoint of enabling highly sensitive measurement by binding as many chemiluminescent molecules 22 as possible to the analyte 31 fixed on the plasmon excitation sensor 10, the chemiluminescent molecule-modified ligand complex 20 is: A fine particle modified with the chemiluminescent molecule 22 and the second ligand 21 is desirable.
このような修飾微粒子の材料となる微粒子(以下、「基礎微粒子」)は、上記送液中で沈殿することなく懸濁可能な微粒子である。このような基礎微粒子として、ラテックス粒子など内部が疎水性で疎水性物質を内包可能な疎水性微粒子及びリポソームなど内水層内に親水性物質を内包可能な微粒子が挙げられる。 The fine particles (hereinafter referred to as “basic fine particles”) used as the material for such modified fine particles are fine particles that can be suspended without being precipitated in the liquid feeding. Examples of such basic fine particles include hydrophobic fine particles that are hydrophobic inside such as latex particles and capable of encapsulating a hydrophobic substance, and fine particles capable of encapsulating a hydrophilic substance in the inner aqueous layer such as liposome.
このうち、本発明で用いられるラテックス粒子は、水に懸濁可能且つ水に不溶性の粒状重合体物質であり、従来公知の方法により得ることができる。本発明においては、このラテックス粒子は、30nm以上100nmの粒径を有することが好ましい。粒径が大きいほど、化学発光分子22を多く固定することができ、発光シグナルが増大する利点があるものの、粒径が大きくなりすぎると、送液の中で抵抗を受けやすくなるおそれがある。 Among these, the latex particles used in the present invention are granular polymer substances that can be suspended in water and insoluble in water, and can be obtained by a conventionally known method. In the present invention, the latex particles preferably have a particle size of 30 nm or more and 100 nm. The larger the particle size, the more chemiluminescent molecules 22 can be fixed and the luminescent signal is increased. However, if the particle size is too large, resistance may be easily received during liquid feeding.
本発明で用いられるラテックス粒子は、予め化学発光分子22を組み込んだ状態で得ることができる。例えば、特許第4277479号公報に開示されている方法のように、重合性エチレン性不飽和二重結合を有するビニルモノマーのラジカル重合によって得られたポリマーと化学発光分子22とを有機溶剤中に溶解(或いは分散)し、水中で乳化後有機溶剤を除去する方法により、化学発光分子22を含有するラテックス粒子として製造することができる。ここで用いられる重合性エチレン性不飽和二重結合を有するビニルモノマーとして、酢酸ビニル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸イソノニル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクタデシル、2−フェノキシエチルアクリレート、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸オクタデシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸フェニル、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル等、アセトアセトキシエチルメタクリレート、メタクリル酸グリシジルの大豆油脂肪酸変性品(ブレンマーG−FA:日本油脂社製)等が挙げられる。ここで、アミノ基、カルボキシル基等の適当な官能基を有するモノマーを上記重合性エチレン性不飽和二重結合を有するビニルモノマーに混合して用いることにより、ラテックス粒子に、第2のリガンド21の固定化に用いられる官能基を導入することができる。 The latex particles used in the present invention can be obtained in a state in which the chemiluminescent molecules 22 are previously incorporated. For example, as in the method disclosed in Japanese Patent No. 4277479, a polymer obtained by radical polymerization of a vinyl monomer having a polymerizable ethylenically unsaturated double bond and the chemiluminescent molecule 22 are dissolved in an organic solvent. It can be produced as latex particles containing chemiluminescent molecules 22 by a method of (or dispersing) and removing the organic solvent after emulsification in water. As vinyl monomers having a polymerizable ethylenically unsaturated double bond used here, vinyl acetate, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, acrylic acid Isononyl, dodecyl acrylate, octadecyl acrylate, 2-phenoxyethyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, dodecyl methacrylate , Octadecyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, stearyl methacrylate, benzyl methacrylate, glycidyl methacrylate, phenyl methacrylate, styrene, α-methylstyrene, acrylonitrile Acetoacetoxyethyl methacrylate, glycidyl methacrylate of soybean oil fatty acid modified products: include (Blenmer G-FA manufactured by NOF Corporation) and the like. Here, a monomer having an appropriate functional group such as an amino group or a carboxyl group is mixed with the vinyl monomer having a polymerizable ethylenically unsaturated double bond and used in the latex particles, so that Functional groups used for immobilization can be introduced.
一方、本発明で用いられるリポソームは、ある体積の水または水溶液を包囲する両親媒性二重層からなる外殻を有し、且つ、通常10nm以上100μm以下の粒径を有している。ここで用いられる両親媒性二重層は、通常、リン脂質などの混合脂質成分からなるものである。 On the other hand, the liposome used in the present invention has an outer shell composed of an amphiphilic bilayer surrounding a certain volume of water or an aqueous solution, and usually has a particle size of 10 nm to 100 μm. The amphiphilic bilayer used here is usually composed of mixed lipid components such as phospholipids.
このようなリポソームを製造する方法は特に限定されないものの、リポソーム表面に効率的な修飾が可能となる点からは、例えば、膜乳化法、撹拌乳化法、液滴法、接触法孔膜等を用いた2段階乳化法を用いることができ、膜乳化法を用いた2段階乳化法にあっては、マイクロチャネル乳化法およびシラス多孔質ガラス膜(以下、「SPG膜」)を用いた乳化法が好適に用いられる。典型的な手順としては、
(i)一次乳化工程において、水と混和しにくい適当な有機溶媒(O)に、混合脂質成分を含む第1の水相(W1)を分散させることによりW1/Oエマルションを形成させ、
(ii)引き続く二次乳化工程において、このW1/Oエマルションを、第2の混合脂質成分存在下適当な乳化方法を用いて第2の水相(W2)に分散させることによりW1/O/W2エマルションを形成させ、
(iii)その後、W1/O/W2エマルションに含まれる有機溶媒(O)を除去する
ことにより、リポソームを形成することができる。例えば、膜乳化法が用いられる場合には、二次乳化工程で例えば所要の孔径を有するマイクロチャネルまたはSPG膜を用いることにより、W1/Oエマルションを第2の水相(W2)に分散させることができる。
The method for producing such a liposome is not particularly limited, but from the viewpoint that the liposome surface can be efficiently modified, for example, a membrane emulsification method, a stirring emulsification method, a droplet method, a contact method pore membrane, etc. are used. In the two-stage emulsification method using the membrane emulsification method, a microchannel emulsification method and an emulsification method using a shirasu porous glass membrane (hereinafter, “SPG membrane”) are used. Preferably used. As a typical procedure,
(I) In the primary emulsification step, a W1 / O emulsion is formed by dispersing the first aqueous phase (W1) containing the mixed lipid component in an appropriate organic solvent (O) that is difficult to mix with water,
(Ii) In the subsequent secondary emulsification step, the W1 / O emulsion is dispersed in the second aqueous phase (W2) by using an appropriate emulsification method in the presence of the second mixed lipid component, whereby W1 / O / W2 Forming an emulsion,
(Iii) Thereafter, liposomes can be formed by removing the organic solvent (O) contained in the W1 / O / W2 emulsion. For example, when the membrane emulsification method is used, the W1 / O emulsion is dispersed in the second aqueous phase (W2) by using, for example, a microchannel or SPG membrane having a required pore size in the secondary emulsification step. Can do.
リポソームの製造に用いられる混合脂質成分の配合組成は特に限定されるものではないが、一般的にはリン脂質(動植物由来のレシチン;ホスファチジルコリン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルグリセロール、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジン酸またはそれらの脂肪酸エステルであるグリセロリン脂質;スフィンゴリン脂質;これらの誘導体等)と、脂質膜の安定化に寄与するステロール類(コレステロール、フィトステロール、エルゴステロール、これらの誘導体等)とを中心に構成され、さらに糖脂質、グリコール、脂肪族アミン、長鎖脂肪酸(オレイン酸、ステアリン酸、パルミチン酸等)、その他各種の機能性を賦与する化合物が配合されていてもよい。本発明では、上記リン脂質としてジパルミトイルホスファチジルコリン(DPPC)、ジオレイルホスファチジルコリン(DOPC)、ジパルミトイルホスファチジルグリセロール(DPPG)等の中性リン脂質が慣用される。混合脂質成分の配合比は、脂質膜の安定性やリポソームの生体内での挙動などの性状を考慮しながら、用途に応じて適切に調整すればよい。 The composition of the mixed lipid component used for the production of the liposome is not particularly limited, but in general, phospholipid (animal and plant derived lecithin; Glycerophospholipids, which are fatty acid esters; sphingophospholipids; derivatives thereof, and the like, and sterols (cholesterol, phytosterol, ergosterol, derivatives thereof, etc.) that contribute to the stabilization of lipid membranes. Lipids, glycols, aliphatic amines, long chain fatty acids (oleic acid, stearic acid, palmitic acid, etc.), and other compounds that impart various functions may be blended. In the present invention, neutral phospholipids such as dipalmitoyl phosphatidylcholine (DPPC), dioleyl phosphatidylcholine (DOPC), dipalmitoyl phosphatidylglycerol (DPPG) are commonly used as the phospholipid. The mixing ratio of the mixed lipid component may be appropriately adjusted according to the application while considering properties such as the stability of the lipid membrane and the behavior of the liposome in vivo.
また、第2の混合脂質成分は、一次乳化工程で用いられる混合脂質成分と同様の成分を用いることができ、一次乳化工程で用いられる混合脂質成分と同一の組成であっても、異なる組成であってもよい。ここで、本発明では、この第2の混合脂質成分に、アミノ基、カルボキシル基等の適当な官能基を有する脂質成分を含ませることにより、第2のリガンド21及び化学発光分子22を固定可能な官能基をリポソーム表面に導入することが好ましい。このような適当な官能基を有する脂質成分として、ジステアロイルホスファチジルエタノールアミン(DSPE)等が挙げられ、また、DSPE−PEG−COOHのようにPEG基等のリンカー部分を介して官能基が導入されているものであってもよい。また、リポソームの表面をプルラン等の多糖類で被覆し、さらに置換したアミノエチルカルバミルメチル基にγ−マレイミドブチルオキシサクシニミジルを介して抗体フラグメントを結合させる方法も知られている。 In addition, the second mixed lipid component can be the same component as the mixed lipid component used in the primary emulsification step, and even if it has the same composition as the mixed lipid component used in the primary emulsification step, There may be. Here, in the present invention, the second ligand 21 and the chemiluminescent molecule 22 can be immobilized by including a lipid component having an appropriate functional group such as an amino group or a carboxyl group in the second mixed lipid component. It is preferable to introduce a functional group on the liposome surface. Examples of lipid components having such an appropriate functional group include distearoyl phosphatidylethanolamine (DSPE), and a functional group is introduced via a linker moiety such as a PEG group such as DSPE-PEG-COOH. It may be. In addition, a method is also known in which the liposome surface is coated with a polysaccharide such as pullulan and an antibody fragment is bound to a substituted aminoethylcarbamylmethyl group via γ-maleimidobutyloxysuccinimidyl.
なお、二次乳化工程において、第2の水相(W2)が、タンパク質、多糖類および非イオン性界面活性剤などの分散剤を含んでいてもよい。
このようにして得られたラテックス粒子およびリポソームなどの基礎微粒子に対しては、従来公知のカップリング法を用いて、第2のリガンド21及び化学発光分子22を固定化させることができる。例えば、活性エステル法、アミンカップリング、ヨードアセトアミドとチオール基との反応に基づくカップリング法、および、ビオチン−ストレプトアビジン結合などの親和性を利用した方法などの常法を用いて固定化することができる。なお、化学発光分子22を含有するラテックス粒子などのように、基礎微粒子を製造する際に化学発光分子22が導入されている微粒子に対しては、第2のリガンド21のみを同様の方法により固定化させてもよい。
In the secondary emulsification step, the second aqueous phase (W2) may contain a dispersing agent such as protein, polysaccharide, and nonionic surfactant.
For the basic particles such as latex particles and liposomes thus obtained, the second ligand 21 and the chemiluminescent molecule 22 can be immobilized using a conventionally known coupling method. For example, immobilization using conventional methods such as active ester method, amine coupling, coupling method based on reaction of iodoacetamide and thiol group, and method using affinity such as biotin-streptavidin bond Can do. It should be noted that only the second ligand 21 is fixed by the same method for fine particles into which the chemiluminescent molecules 22 are introduced when the basic fine particles are produced, such as latex particles containing the chemiluminescent molecules 22. You may make it.
このように作製された化学発光分子修飾リガンド複合体20の送液中の濃度は、0.001〜10,000μg/mLが好ましく、1〜1,000μg/mLがより好ましい。 The concentration of the chemiluminescent molecule-modified ligand complex 20 produced in this manner during feeding is preferably 0.001 to 10,000 μg / mL, and more preferably 1 to 1,000 μg / mL.
<工程(c)>
本発明の検出方法において、工程(c)は、工程(b)で得られた化学発光分子固定プラズモン励起センサに、透明誘電体基板111の、金属薄膜112とは反対側の表面から、プリズムを経由してレーザ光を照射し、励起された前記化学発光分子22から発光された蛍光量を測定する工程である。
<Step (c)>
In the detection method of the present invention, in step (c), a prism is applied to the chemiluminescent molecule-fixed plasmon excitation sensor obtained in step (b) from the surface of the transparent dielectric substrate 111 opposite to the metal thin film 112. In this step, the amount of fluorescence emitted from the excited chemiluminescent molecules 22 is measured by irradiating with laser light.
工程(c)は、通常、化学発光分子修飾リガンド複合体20に結合した化学発光分子22からの蛍光発光(本発明において「化学発光」と呼ぶことがある。)を検出することにより行われ、具体的には、工程(b)により得られたプラズモン励起センサについて、透明誘電体基板111の、金属薄膜112とは反対側の表面から、プリズムを経由してレーザ光を照射し、表面プラズモン共鳴を通じて励起された光増感層113から活性分子41を発生させ、この活性分子41との反応によって化学発光分子22から発光された蛍光量(本発明において「化学発光量」と呼ぶことがある。)を測定することにより行われる。 Step (c) is usually performed by detecting fluorescence emission from the chemiluminescent molecule 22 bound to the chemiluminescent molecule-modified ligand complex 20 (sometimes referred to as “chemiluminescence” in the present invention). Specifically, the plasmon excitation sensor obtained by the step (b) is irradiated with laser light from the surface of the transparent dielectric substrate 111 opposite to the metal thin film 112 via a prism, and surface plasmon resonance The active molecule 41 is generated from the photosensitized layer 113 excited through, and the amount of fluorescence emitted from the chemiluminescent molecule 22 by the reaction with the active molecule 41 (in the present invention, sometimes referred to as “chemiluminescence amount”). ) Is measured.
本発明のアッセイ法においては、一重項酸素などのように分子寿命の短い活性分子41を介在させて化学発光を生じさせていることから、プラズモン励起センサ10に固定されている化学発光分子22だけが化学発光することになり、工程(c)での測定に際して未反応の化学発光分子修飾リガンド複合体20を洗浄により除去する必要がない。このことから、本発明のアッセイ法では、工程(c)を工程(b)と同時に行うリアルタイム測定を行うことが可能である。リアルタイム測定が可能であるということは、反応開始からの化学発光量の増加速度から反応終了時における化学発光量を推測することが可能であることを意味し、短時間測定を行う上で有利な点である。また、SPFSに基づくアッセイ法では未反応の蛍光色素などを除去するために行う必要のあった工程(b)と工程(c)との間の洗浄工程も不要であるということから、短時間測定が可能となる利点がある。 In the assay method of the present invention, chemiluminescence is generated by interposing active molecules 41 having a short molecular lifetime such as singlet oxygen, so that only the chemiluminescent molecules 22 fixed to the plasmon excitation sensor 10 are generated. Chemiluminescence, and it is not necessary to remove unreacted chemiluminescent molecule-modified ligand complex 20 by washing in the measurement in the step (c). Therefore, in the assay method of the present invention, it is possible to perform real-time measurement in which step (c) is performed simultaneously with step (b). The fact that real-time measurement is possible means that the amount of chemiluminescence at the end of the reaction can be estimated from the rate of increase in the amount of chemiluminescence from the start of the reaction, which is advantageous for short-time measurement. Is a point. In addition, since the SPFS-based assay method does not require a washing step between step (b) and step (c) that had to be performed to remove unreacted fluorescent dye and the like, measurement can be performed for a short time. There is an advantage that becomes possible.
光学系
本発明で用いる光源は、前記金属薄膜112にプラズモン励起を生じさせることができるものであれば、特に制限がないものの、波長分布の単一性および光エネルギーの強さの点で、レーザ光を光源として用いることが好ましい。レーザ光は、光学フィルタを通して、プリズムに入射する直前のエネルギーおよびフォトン量を調節することが望ましい。
Optical system The light source used in the present invention is not particularly limited as long as it can cause plasmon excitation in the metal thin film 112, but in terms of unity of wavelength distribution and intensity of light energy, It is preferable to use light as a light source. It is desirable to adjust the energy and photon amount immediately before the laser light enters the prism through the optical filter.
レーザ光の照射により、全反射減衰条件(ATR)において、金属薄膜112の表面に表面プラズモンが発生する。表面プラズモンの電場増強効果により、照射したフォトン量の数十〜数百倍に増えたフォトンにより光増感層113に含まれる光増感剤を励起し、一重項酸素等の活性分子41を発生させる。そして、この活性分子41が化学発光分子22と化学反応を起こして励起状態の中間分子種を形成し、この中間分子種がさらに、より安定な状態の反応生成物に変化する際にそのエネルギー差に対応する波長の蛍光を生じさせる。なお、該電場増強効果によるフォトン増加量は、透明誘電体基板111の屈折率、金属薄膜112の金属種および膜厚に依存するが、通常、金では約10〜20倍の増加量となる。 Irradiation with laser light generates surface plasmons on the surface of the metal thin film 112 under the total reflection attenuation condition (ATR). Due to the electric field enhancement effect of the surface plasmon, the photosensitizer contained in the photosensitizing layer 113 is excited by photons increased to several tens to several hundred times the amount of irradiated photons, and active molecules 41 such as singlet oxygen are generated. Let Then, this active molecule 41 causes a chemical reaction with the chemiluminescent molecule 22 to form an intermediate molecular species in an excited state, and when this intermediate molecular species further changes to a reaction product in a more stable state, the energy difference The fluorescence of the wavelength corresponding to is produced. Note that the amount of photon increase due to the electric field enhancement effect depends on the refractive index of the transparent dielectric substrate 111 and the metal species and film thickness of the metal thin film 112, but is usually about 10 to 20 times that of gold.
「レーザ光」としては、例えば、波長200〜900nm、0.001〜1,000mWのLD(laser diode)レーザ、波長230〜800nm(金属薄膜112に用いる金属種によって共鳴波長が決まる。)、0.01〜100mWの半導体レーザなどが挙げられる。 Examples of the “laser light” include an LD (laser diode) laser having a wavelength of 200 to 900 nm, 0.001 to 1,000 mW, a wavelength of 230 to 800 nm (the resonance wavelength is determined by the metal species used for the metal thin film 112), and 0. A semiconductor laser of 0.01 to 100 mW can be used.
「プリズム」は、各種フィルタを介したレーザ光が、プラズモン励起センサに効率よく入射することを目的としており、屈折率が透明誘電体基板111と同じであることが好ましい。本発明は、全反射条件を設定できる各種プリズムを適宜選択することができることから、角度、形状に特に制限はなく、例えば、60度分散プリズムなどであってもよい。このようなプリズムの市販品としては、上述した「ガラス製の透明平面基板」の市販品と同様のものが挙げられる。なお、プリズムは、一体化構造体ブロックのプリズム部として上記透明誘電体基板111に組み込まれていてもよい。 The “prism” is intended to allow the laser light through various filters to efficiently enter the plasmon excitation sensor, and preferably has the same refractive index as that of the transparent dielectric substrate 111. In the present invention, various prisms for which total reflection conditions can be set can be selected as appropriate, and therefore, there is no particular limitation on the angle and shape. Examples of such commercially available prisms include those similar to the above-mentioned commercially available “glass-made transparent flat substrate”. The prism may be incorporated in the transparent dielectric substrate 111 as a prism portion of the integrated structure block.
「光学フィルタ」としては、例えば、減光(ND)フィルタ、ダイアフラムレンズなどが挙げられる。「減光(ND)フィルタ」(または、中性濃度フィルタ)は、入射レーザ光量を調節することを目的とするものである。特に、ダイナミックレンジの狭い検出器を使用するときには精度の高い測定を実施する上で用いることが好ましい。 Examples of the “optical filter” include a neutral density (ND) filter and a diaphragm lens. The “darkening (ND) filter” (or neutral density filter) is intended to adjust the amount of incident laser light. In particular, when a detector with a narrow dynamic range is used, it is preferable to use it for carrying out a highly accurate measurement.
「偏光フィルタ」は、レーザ光を、表面プラズモンを効率よく発生させるP偏光とするために用いられるものである。
「カットフィルタ」は、外光(装置外の照明光)、励起光(励起光の透過成分)、迷光(各所での励起光の散乱成分)、プラズモンの散乱光(励起光を起源とし、プラズモン励起センサ表面上の構造体または付着物などの影響で発生する散乱光)、酵素蛍光基質の自家蛍光、などの各種ノイズ光を除去するフィルタであって、例えば、干渉フィルタ、色フィルタなどが挙げられる。
The “polarizing filter” is used to make the laser light P-polarized light that efficiently generates surface plasmons.
“Cut filters” are external light (illumination light outside the device), excitation light (excitation light transmission component), stray light (excitation light scattering component in various places), plasmon scattering light (excitation light originated from plasmon A filter that removes various types of noise light such as scattered light generated by the influence of structures or deposits on the surface of the excitation sensor), autofluorescence of the enzyme fluorescent substrate, and examples thereof include interference filters and color filters. It is done.
「集光レンズ」は、検出器に蛍光シグナルを効率よく集光することを目的とするものであり、任意の集光系でよい。簡易な集光系として、顕微鏡などで使用されている、市販の対物レンズ(例えば、(株)ニコン製またはオリンパス(株)製等)を転用してもよい。対物レンズの倍率としては、10〜100倍が好ましい。 The “collecting lens” is intended to efficiently collect the fluorescent signal on the detector, and may be an arbitrary condensing system. As a simple condensing system, a commercially available objective lens (for example, manufactured by Nikon Corporation or Olympus Corporation) used in a microscope or the like may be used. The magnification of the objective lens is preferably 10 to 100 times.
「化学発光検出部」としては、SPFSの検出に通常用いられる検出系を用いることができ、超高感度の観点からは光電子増倍管(浜松ホトニクス(株)製のフォトマルチプライヤー)が好ましい。また、これらに比べると感度は下がるが、画像として見ることができ、かつノイズ光の除去が容易なことから、多点計測が可能なCCDイメージセンサも好適である。本発明に係るアッセイ法では、検出される化学発光の波長が通常入射光の波長よりも短く、緑色付近の波長領域になるような検出波長を選択することも可能であることから、CCDイメージセンサなどの多種多様な受光系を用いた検出を行うことが容易となる利点がある。 As the “chemiluminescence detector”, a detection system usually used for SPFS detection can be used, and a photomultiplier tube (a photomultiplier manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.) is preferable from the viewpoint of ultrahigh sensitivity. Also, although the sensitivity is lower than these, a CCD image sensor capable of multipoint measurement is also suitable because it can be viewed as an image and noise light can be easily removed. In the assay method according to the present invention, it is possible to select a detection wavelength such that the detected chemiluminescence wavelength is shorter than the wavelength of the normal incident light and is in the wavelength region near green. There is an advantage that it is easy to perform detection using a variety of light receiving systems.
また、本発明のアッセイ法では、SPFSに基づくアッセイ法と同様、化学発光検出部に対してプラズモン励起センサ10の反対側に光源が位置し、且つ全反射条件で測定が行われる。したがって、化学発光の検出にあたっては、LOCI法等プラズモン励起を利用しない化学発光アッセイ系のように、時間分解測定を行う等、入射光によるノイズを排除するための特別な手段を別途要しない。 Moreover, in the assay method of the present invention, as in the assay method based on SPFS, the light source is located on the opposite side of the plasmon excitation sensor 10 with respect to the chemiluminescence detection unit, and measurement is performed under the total reflection condition. Therefore, the detection of chemiluminescence does not require special means for eliminating noise due to incident light, such as time-resolved measurement, as in a chemiluminescence assay system that does not use plasmon excitation such as the LOCI method.
駆動装置
本発明において、上記光学系は「駆動装置」の形で統合されていてもよい。本発明の駆動装置は、上記プラズモン励起センサを用いて、本発明を実施するためのものである。
Drive Device In the present invention, the optical system may be integrated in the form of a “drive device”. The drive apparatus of this invention is for implementing this invention using the said plasmon excitation sensor.
「駆動装置」としては、少なくとも光源、各種光学フィルタ、プリズム、カットフィルタ、集光レンズおよび化学発光検出部を含むものとする。なお、検体液、洗浄液などを取り扱う際に、プラズモン励起センサと組み合った送液系を有することが好ましい。送液系としては、本発明の目的が達せられる限り、その種類を問わない。例えば、液ポンプと連結したマイクロ流路デバイスなどでもよい。 The “driving device” includes at least a light source, various optical filters, a prism, a cut filter, a condenser lens, and a chemiluminescence detector. It is preferable to have a liquid feeding system combined with a plasmon excitation sensor when handling a sample liquid, a cleaning liquid, and the like. The type of liquid feeding system is not limited as long as the object of the present invention can be achieved. For example, a microchannel device connected to a liquid pump may be used.
また、表面プラズモン共鳴(SPR)検出部、すなわちSPR専用の受光センサとしてのフォトダイオード、SPRおよびSPFSの最適角度を調製するための角度可変部(サーボモータで全反射減衰(ATR)条件を求めるためにフォトダイオードと光源とを同期して、30〜85°の角度変更を可能とする。分解能は0.01°以上が好ましい。)、化学発光検出部に入力された情報を処理するためのコンピュータなども含んでもよい。 In addition, a surface plasmon resonance (SPR) detection unit, that is, a photodiode as a light receiving sensor dedicated to SPR, an angle variable unit for adjusting the optimum angle of SPR and SPFS (to determine total reflection attenuation (ATR) conditions with a servomotor) In addition, the angle of 30 to 85 ° can be changed by synchronizing the photodiode and the light source with a resolution of preferably 0.01 ° or more.), A computer for processing information input to the chemiluminescence detector May also be included.
光源、光学フィルタ、カットフィルタ、集光レンズおよび化学発光検出部の好ましい態様は上述したものと同様である。
「送液ポンプ」としては、例えば、送液が微量な場合に好適なマイクロポンプ、送り精度が高く脈動が少なく好ましいが循環することができないシリンジポンプ、簡易で取り扱い性に優れるが微量送液が困難な場合があるチューブポンプなどが挙げられる。
Preferred embodiments of the light source, the optical filter, the cut filter, the condensing lens, and the chemiluminescence detector are the same as those described above.
As the “liquid feed pump”, for example, a micro pump suitable for a small amount of liquid feed, a syringe pump with high feed accuracy and low pulsation, which is preferable but cannot be circulated, a simple and excellent handleability but a small amount of liquid feed For example, a tube pump may be difficult.
<工程(d)>
本発明の検出方法において、工程(d)は、工程(c)で得られた測定結果から検体中に含まれるアナライト31の量を算出する工程である。
<Step (d)>
In the detection method of the present invention, step (d) is a step of calculating the amount of analyte 31 contained in the specimen from the measurement result obtained in step (c).
より具体的には、既知濃度の標的抗原もしくは標的抗体での測定を実施することで検量線を作成し、作成された検量線に基づいて被測定検体中の標的抗原量もしくは標的抗体量を測定シグナルから算出する工程である。 More specifically, a calibration curve is created by performing measurement with a target antigen or target antibody at a known concentration, and the target antigen amount or target antibody amount in the sample to be measured is measured based on the created calibration curve. This is a step of calculating from the signal.
アッセイS/N比
さらに、工程(d)においては、上記工程(a)の前に測定した“ブランク発光シグナル”、上記工程(c)で得られた“アッセイ発光シグナル”、および何も修飾していない金属基板を流路に固定し、超純水を流しながらSPFSを測定して得られたシグナルを“初期ノイズ”としたとき、下記式(1a)で表されるアッセイS/N比を算出することができる:
アッセイS/N比=|Ia/Io|/In (1a)
(上記式(1a)において、Iaはアッセイ発光シグナル、Ioはブランク発光シグナル、Inは初期ノイズである)。
Assay S / N ratio Further, in step (d), the “blank luminescence signal” measured before step (a), the “assay luminescence signal” obtained in step (c), and anything modified When the signal obtained by measuring SPFS while flowing ultrapure water while fixing a non-metal substrate in the flow path is “initial noise”, the assay S / N ratio represented by the following formula (1a) is Can be calculated:
Assay S / N ratio = | Ia / Io | / In (1a)
(In the above formula (1a), Ia is the assay luminescence signal, Io is the blank luminescence signal, and In is the initial noise).
ただし、アッセイS/N比を算出するにあたっては、実用上、上記式(1a)に代えて、検体中に含まれるアナライト31の濃度が0の場合における"アッセイノイズシグナル"を基準として、下記式(1b)にしたがって算出してもよい:
アッセイS/N比=|Ia|/|Ian| (1b)
(上記式(1b)において、Ianはアッセイノイズシグナル、Iaは上記式(1a)の場合と同様にアッセイ発光シグナルである)。
However, in calculating the assay S / N ratio, in practice, instead of the above formula (1a), the “assay noise signal” in the case where the concentration of the analyte 31 contained in the sample is 0 is used as a reference. It may be calculated according to equation (1b):
Assay S / N ratio = | Ia | / | Ian | (1b)
(In the above formula (1b), Ian is the assay noise signal and Ia is the assay luminescence signal as in the case of the above formula (1a)).
〔キット〕
本発明のキットは、本発明のアッセイ法に用いられることを特徴とするものであって、本発明のアッセイ法を実施するにあたり、第1のリガンド12と化学発光分子修飾リガンド複合体20と検体とを除き必要とされるすべてのもの、例えば、1次抗体、抗原などのリガンド(すなわち、検体中に含まれるアナライト31は、抗原とは限らず、抗体であってもよい。)と検体と2次抗体とを除き必要とされるすべてのものを含むことが好ましい。
〔kit〕
The kit of the present invention is characterized by being used in the assay method of the present invention. In carrying out the assay method of the present invention, the first ligand 12, the chemiluminescent molecule-modified ligand complex 20, and the sample are used. Except for the above, for example, a primary antibody, a ligand such as an antigen (that is, the analyte 31 contained in the sample is not limited to an antigen, and may be an antibody) and a sample. It is preferred to include everything needed except for and secondary antibodies.
例えば、本発明のキットと、検体として血液または血清と、特定の腫瘍マーカーに対する抗体とを用いることによって、特定の腫瘍マーカーの含有量を、高感度かつ高精度で検出することができる。この結果から、触診などによって検出することができない前臨床期の非浸潤癌(上皮内癌)の存在も高精度で予測することができる。 For example, by using the kit of the present invention, blood or serum as a specimen, and an antibody against a specific tumor marker, the content of the specific tumor marker can be detected with high sensitivity and high accuracy. From this result, the presence of a preclinical noninvasive cancer (carcinoma in situ) that cannot be detected by palpation or the like can be predicted with high accuracy.
具体的には、上記プラズモン励起センサチップ20;検体を溶解または希釈するための溶解液または希釈液;プラズモン励起センサチップ20と検体との反応の際に用いる溶液;および、洗浄試薬を含み、さらに、本発明のアッセイ法を実施するために必要とされる各種器材または資材や上記「駆動装置」を含めることもできる。 Specifically, the plasmon excitation sensor chip 20; a solution or dilution liquid for dissolving or diluting the specimen; a solution used in the reaction of the plasmon excitation sensor chip 20 and the specimen; and a cleaning reagent, Various equipment or materials required for carrying out the assay method of the present invention and the above-mentioned “drive device” can also be included.
さらに、キット要素として、検量線作成用の標準物質、説明書、多数検体の同時処理ができるマイクロタイタープレートなどの必要な器材一式などを含んでもよい。 Further, the kit element may include a standard material for preparing a calibration curve, instructions, a necessary set of equipment such as a microtiter plate capable of simultaneously processing a large number of samples, and the like.
[光増感剤の調整方法]
(R-1:光増感層塗布液の調整)
丸底フラスコに湯浴を付し、酢酸エチル500gを加熱還流し、さらにステアリルメタクリレート20g、メチルメタクリレート50g及び2−アセトアセトキシエチルメタクリレート30g、N,N′−アゾビスイソバレロニトリル0.1gを各々溶解した混合液を2時間かけて滴下し、同温度にて10時間反応させてポリマーの酢酸エチル溶液を得た。
この樹脂溶液を5ml計量し、更に銅フタロシアニンを1mg加えて撹拌し、光増感剤塗布液R-1を調整した。
[Method for adjusting photosensitizer]
(R-1: Adjustment of photosensitizing layer coating solution)
A round bottom flask is equipped with a hot water bath, 500 g of ethyl acetate is heated to reflux, and 20 g of stearyl methacrylate, 50 g of methyl methacrylate, 30 g of 2-acetoacetoxyethyl methacrylate, and 0.1 g of N, N'-azobisisovaleronitrile are added. The dissolved mixed solution was added dropwise over 2 hours and reacted at the same temperature for 10 hours to obtain an ethyl acetate solution of the polymer.
5 ml of this resin solution was weighed, and further 1 mg of copper phthalocyanine was added and stirred to prepare a photosensitizer coating solution R-1.
(R-2:光増感層塗布液の調整)
ポリビニルブチラールBL-S(積水化学社製)100gを500mlの酢酸エチルに溶解した溶液を5ml計量し、更に銅フタロシアニンを1mg加えて撹拌し、光増感剤塗布液R-2を調整した。
(R-2: Adjustment of photosensitizing layer coating solution)
5 ml of a solution prepared by dissolving 100 g of polyvinyl butyral BL-S (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) in 500 ml of ethyl acetate was weighed, and 1 mg of copper phthalocyanine was further added and stirred to prepare a photosensitizer coating solution R-2.
[標識抗体微粒子の調整方法]
〈ポリマーの合成〉
3リットルの四つ口フラスコに滴下装置、温度計、窒素ガス導入管、撹拌装置及び還流冷却管を付し、酢酸エチル1000gを加熱還流した。更にスチレン60g、ラウリルメタクリレート10g、ステアリルメタクリレート10g、アセトアセトキシエチルメタクリレート10g、メタクリル酸10g、更にN,N’−アゾビスイソバレロニトリル4gを前記モノマーに加えた混合液を2時間かけて滴下し、70℃にて5時間反応させた後、ポリマー溶液を得た。
[Method for preparing labeled antibody fine particles]
<Polymer synthesis>
A dropping device, a thermometer, a nitrogen gas introduction tube, a stirring device, and a reflux condenser were attached to a 3 liter four-necked flask, and 1000 g of ethyl acetate was heated to reflux. Further, a mixture of 60 g of styrene, 10 g of lauryl methacrylate, 10 g of stearyl methacrylate, 10 g of acetoacetoxyethyl methacrylate, 10 g of methacrylic acid, and 4 g of N, N′-azobisisovaleronitrile was added dropwise over 2 hours. After reacting at 70 ° C. for 5 hours, a polymer solution was obtained.
〈ルミネッセンス化合物微粒子の製造〉
クレアミックスCLM−0.8S(エムテクニク(株)社製)のポットに、ルミノール15g、前記ポリマー溶液20g、ポリビニルブチラールBL−S(積水化学社製)10g及び酢酸エチル140gを入れ、攪拌を行った。純水245gにアクアロンKH−05(第一工業製薬社製)15gを加え、これを染料溶液に添加後、回転数20000rpmで5分間乳化した。その後、減圧下で酢酸エチルを除去し、ルミネッセンス化合物微粒子の分散液を得た。
<Manufacture of luminescent compound fine particles>
In a pot of Claremix CLM-0.8S (M Technic Co., Ltd.), 15 g of luminol, 20 g of the polymer solution, 10 g of polyvinyl butyral BL-S (Sekisui Chemical Co., Ltd.) and 140 g of ethyl acetate were added and stirred. . 15 g of Aqualon KH-05 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) was added to 245 g of pure water, added to the dye solution, and then emulsified for 5 minutes at a rotational speed of 20000 rpm. Then, ethyl acetate was removed under reduced pressure to obtain a dispersion of luminescent compound fine particles.
〈ルミネッセンス標識抗体の調整〉
前記ルミネッセンス化合物微粒子10mgを秤量し、25mM MES(2−モルホリノエタンスルホン酸)バッファー (pH 6.0) 1 mLに溶解後、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC:(株)同人化学研究所製)50 mM、N−ヒドロキシコハク酸イミド(NHS:Thermo Scientific社製)50 mMによりルミネッセンス化合物微粒子のカルボキシル基を活性化させた。1.4 mg/mL 抗αフェトプロテイン(AFP)モノクローナル抗体(6D2、ミクリ免疫研究所(株)製)、100 uLに添加し(10当量)、室温で1時間反応させて微粒子に反応させた。 反応後、遠心式限外ろ過(Millipore社製)により精製することで、ルミネッセンス化合物微粒子標識抗AFPモノクローナル抗体溶液を得た。得られた抗体溶液はタンパク質、蛍光色素濃度を吸光度測定器により定量後、4℃で保存した。
<Adjustment of luminescence labeled antibody>
10 mg of the luminescent compound fine particles were weighed and dissolved in 1 mL of 25 mM MES (2-morpholinoethanesulfonic acid) buffer (pH 6.0), and then 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC :( The carboxyl group of the luminescent compound fine particles was activated with 50 mM, manufactured by Doujin Chemical Laboratory, and 50 mM N-hydroxysuccinimide (NHS: manufactured by Thermo Scientific). 1.4 mg / mL anti-α-fetoprotein (AFP) monoclonal antibody (6D2, manufactured by Mikuli Immuno Laboratory Co., Ltd.) was added to 100 uL (10 equivalents) and reacted at room temperature for 1 hour to react with microparticles. After the reaction, the mixture was purified by centrifugal ultrafiltration (Millipore) to obtain a luminescent compound microparticle-labeled anti-AFP monoclonal antibody solution. The obtained antibody solution was quantified for protein and fluorescent dye concentrations with an absorbance meter and stored at 4 ° C.
[比較標識抗体の調整方法]
(標識二次抗体1:「Alexa Fluor 647」標識抗AFPモノクローナル抗体の調製)
抗αフェトプロテイン(AFP)モノクローナル抗体(6D2、2.5mg/mL、ミクリ免疫研究所(株)製)を、市販のAlexa Fluor647ラベリングキット(Molecular Probes社製)により調製し、Alexa Fluor 647標識抗AFPモノクローナル抗体溶液(比較標識抗体1)を得た。得られた抗体溶液はタンパク質、蛍光色素濃度を吸光度測定器により定量後、4℃で保存した。
[Method for preparing comparatively labeled antibody]
(Labeled secondary antibody 1: Preparation of “Alexa Fluor 647” labeled anti-AFP monoclonal antibody)
An anti-α fetoprotein (AFP) monoclonal antibody (6D2, 2.5 mg / mL, manufactured by Mikuli Immuno Laboratory Co., Ltd.) was prepared using a commercially available Alexa Fluor647 labeling kit (Molecular Probes), and Alexa Fluor 647-labeled anti-AFP was prepared. A monoclonal antibody solution (Comparative labeled antibody 1) was obtained. The obtained antibody solution was quantified for protein and fluorescent dye concentrations with an absorbance meter and stored at 4 ° C.
[参考例1]光増感剤をデキストラン層に含有するセンサー基板
(工程1:金属膜の形成)
厚さ1mmのガラス製の透明平面基板「S-LAL 10」((株)オハラ製。屈折率〔nd〕=1.72)を、プラズマドライクリーナーでプラズマ洗浄した。プラズマ洗浄された基板表面に金膜をスパッタリング法により形成した。金膜の厚さは48nmであった。
[ Reference Example 1] Sensor substrate containing photosensitizer in dextran layer (Step 1: Formation of metal film)
A glass transparent flat substrate “S-LAL 10” (manufactured by OHARA INC., Refractive index [n d ] = 1.72) having a thickness of 1 mm was plasma cleaned with a plasma dry cleaner. A gold film was formed on the plasma cleaned substrate surface by sputtering. The thickness of the gold film was 48 nm.
(工程2:固定化膜の形成)
前記工程1により得られた透明基板を、10−アミノ−1−デカンチオールを1mM含むエタノール溶液に12時間以上浸漬し、金属膜の基板側ではない片面にSAM(Self Assembled Monolayer;自己組織化単分子膜)を形成した。この基板を、前記エタノール溶液から取り出し、エタノールおよびイソプロパノールでそれぞれ洗浄した後、エアガンを用いて乾燥させた。得られた基板をカルボキシメチルデキストラン(名糖産業(株)製、分子量500万、置換度1.08)1mg/mL水溶液に浸漬した。更に、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC:(株)同人化学研究所製)、N−ヒドロキシコハク酸イミド(NHS:Thermo Scientific社製)をそれぞれ0.5mMになるように加え1.5時間室温で反応させ、SAMのアミノ基末端とカルボキシメチルデキストランのカルボキシル基とのアミドカップリングを行うことによりカルボキシメチルデキストランを固定化させた。 反応終了後、1 N水酸化ナトリウム水溶液を基板表面に滴下し、室温で30分反応させることにより、活性化したカルボキシル基をカルボン酸に変換した。このようにして、カルボキシメチルデキストランが表面に固定化されたプラズモン励起センサチップが得られた。
(Step 2: Formation of immobilized film)
The transparent substrate obtained in the step 1 is immersed in an ethanol solution containing 1 mM of 10-amino-1-decanthiol for 12 hours or more, and SAM (Self Assembled Monolayer; Molecular film) was formed. The substrate was taken out from the ethanol solution, washed with ethanol and isopropanol, and then dried using an air gun. The obtained substrate was immersed in a 1 mg / mL aqueous solution of carboxymethyl dextran (manufactured by Meito Sangyo Co., Ltd., molecular weight 5 million, substitution degree 1.08). Furthermore, 0.5 mM each of 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC: manufactured by Dojin Chemical Laboratories) and N-hydroxysuccinimide (NHS: manufactured by Thermo Scientific) The mixture was allowed to react for 1.5 hours at room temperature, and amide coupling between the amino group terminal of SAM and the carboxyl group of carboxymethyldextran was performed to immobilize carboxymethyldextran. After completion of the reaction, 1N sodium hydroxide aqueous solution was dropped onto the substrate surface and reacted at room temperature for 30 minutes to convert the activated carboxyl group into carboxylic acid. In this manner, a plasmon excitation sensor chip having carboxymethyldextran immobilized on the surface was obtained.
(工程3:一次抗体固定化)
1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC:(株)同人化学研究所製)、N−ヒドロキシコハク酸イミド(NHS:Thermo Scientific社製)それぞれ100mMを含む25mM MES(2−モルホリノエタンスルホン酸) バッファー、 10mM NaCl(pH6.0)混合液を、前記工程2により得られたプラズモン励起センサチップに滴下し、20分室温で反応させ、当該センサチップに組み込まれているカルボキシメチルデキストランを活性エステル化した。
(Step 3: Immobilization of primary antibody)
1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC: manufactured by Doujin Chemical Laboratory), N-hydroxysuccinimide (NHS: manufactured by Thermo Scientific) 25 mM MES containing 100 mM each ( (2-morpholinoethanesulfonic acid) buffer, 10 mM NaCl (pH 6.0) mixed solution is dropped on the plasmon excitation sensor chip obtained in the above-mentioned step 2, reacted at room temperature for 20 minutes, and incorporated in the sensor chip. Carboxymethyldextran was active esterified.
続いて3,7-ビス(アミノエチルアミノ)フェノチアジニウムクロリド(光増感剤)0.1 mM(25 mM MESバッファー、10 mM NaCl(pH6.0))を滴下し室温で30分反応させ、光増感剤をカルボキシメチルデキストランに固定した。 Subsequently, 3,7-bis (aminoethylamino) phenothiazinium chloride (photosensitizer) 0.1 mM (25 mM MES buffer, 10 mM NaCl (pH 6.0)) was added dropwise and reacted at room temperature for 30 minutes. The photosensitizer was immobilized on carboxymethyl dextran.
その後、抗αフェトプロテイン(AFP)モノクローナル抗体(1D5、1.8mg/mL、ミクリ免疫研究所(株)製)(第一のリガンド)を、当該抗体が50μg/mLとなるよう25mM MES(2−モルホリノエタンスルホン酸) バッファー、 10mM NaCl(pH6.0)にて希釈して得られた溶液を、前記基板に滴下し、室温で30分反応させ、当該第一のリガンドを前記カルボキシメチルデキストランに連結した。反応終了後、1 Nの水酸化ナトリウムを基板表面に滴下し、室温で30分反応させることにより、活性エステル化されていたカルボキシル基をカルボン酸に変換した。
最後に、1%BSA−TBSバッファー(pH7.4)溶液を基板に滴下し、40分間室温で反応させることによってブロッキング処理をし、プラズモン励起センサを得た。
Thereafter, an anti-α fetoprotein (AFP) monoclonal antibody (1D5, 1.8 mg / mL, manufactured by Mikuli Immuno Laboratory Co., Ltd.) (first ligand) was added to 25 mM MES (2- A solution obtained by diluting with morpholinoethanesulfonic acid (buffer) and 10 mM NaCl (pH 6.0) is dropped onto the substrate and reacted at room temperature for 30 minutes to link the first ligand to the carboxymethyldextran. did. After completion of the reaction, 1 N sodium hydroxide was dropped onto the surface of the substrate and reacted at room temperature for 30 minutes to convert the carboxyl group that had been active esterified into a carboxylic acid.
Finally, a 1% BSA-TBS buffer (pH 7.4) solution was dropped onto the substrate and subjected to a blocking treatment by reacting at room temperature for 40 minutes to obtain a plasmon excitation sensor.
(工程4:流路の構築)
工程3で得られたプラズモン励起センサのうちの抗体が結合された側の面に、測定領域を形成するための、流路長7mm、幅2mmの厚さ2mmのポリメチルメタクリレート(PMMA)製流路を載せた。このPMMA製流路には、送液導入用の穴(送液導入口)および送液排出用の穴(送液排出口)が形成されている。これらセンサ基板、およびPMMA製流路の積層物を外周部で圧着してビスで固定し、プラズモン励起センサ部を構築した。
(Step 4: Construction of flow path)
A flow made of polymethyl methacrylate (PMMA) having a flow path length of 7 mm and a width of 2 mm and a thickness of 2 mm for forming a measurement region on the surface of the plasmon excitation sensor obtained in step 3 on which the antibody is bound. I put the road. In this PMMA channel, a hole for introducing a liquid feed (liquid feed inlet) and a hole for discharging a liquid (liquid feed outlet) are formed. A laminate of these sensor substrates and PMMA flow paths was crimped at the outer periphery and fixed with screws to construct a plasmon excitation sensor.
このプラズモン励起センサ部の送液導入口および送液排出口に、シリコーンゴム製のチューブおよびペリスタポンプを連結した(以下、特に記載しない限り、各種流体の送液および循環をすべてこのようなチューブおよびペリスタポンプを用いて行った)。 A silicone rubber tube and a peristaltic pump were connected to the liquid feeding inlet and the liquid feeding outlet of the plasmon excitation sensor section (hereinafter, unless otherwise specified, all the liquid feeding and circulation of various fluids are performed by such a tube and peristaltic pump). Was performed).
(工程5:シグナルの測定)
前記工程1〜4により製造されたプラズモン励起センサに、まず、AFP(2.0mg/mL溶液、Acris Antibodies GmbH社)が0.1ng/mLとなるようPBSバッファー(pH7.4)で希釈した溶液を、5000μL/minにて25分間フローさせた。
(Step 5: Signal measurement)
First, a solution obtained by diluting the plasmon excitation sensor manufactured by the above steps 1 to 4 with PBS buffer (pH 7.4) so that AFP (2.0 mg / mL solution, Acris Antibodies GmbH) is 0.1 ng / mL. Was allowed to flow at 5000 μL / min for 25 minutes.
つづいて、前述のようにして調製したルミネッセンス化合物微粒子標識二次抗体抗AFPモノクローナル抗体(蛍光色素前駆体修飾リガンド複合体)が10μg/mLとなるよう1%BSA−PBSバッファー(pH7.4)で希釈した溶液を、5000μL/minにて5分間フローさせ、第二のリガンドが固定されたプラズモン励起センサを得た。 Subsequently, the luminescent compound fine particle-labeled secondary antibody anti-AFP monoclonal antibody (fluorescent dye precursor-modified ligand complex) prepared as described above was adjusted to 10 μg / mL with 1% BSA-PBS buffer (pH 7.4). The diluted solution was allowed to flow at 5000 μL / min for 5 minutes to obtain a plasmon excitation sensor on which the second ligand was immobilized.
このようにして得られたプラズモン励起センサについての発光シグナルを、SPFS測定用の装置を用いて測定した。第二のリガンドが固定された表面プラズモン励起センサの裏側からプリズムを経由してレーザー光(640nm、40μW)を照射し、センサ表面から発せられる蛍光量をCCDで測定した。この測定値を「アッセイ発光シグナル」とした。 The emission signal of the plasmon excitation sensor thus obtained was measured using an SPFS measurement apparatus. Laser light (640 nm, 40 μW) was irradiated from the back side of the surface plasmon excitation sensor to which the second ligand was fixed via a prism, and the amount of fluorescence emitted from the sensor surface was measured with a CCD. This measured value was defined as “assay luminescence signal”.
一方、参考例1の前記工程1〜4より同様に製造された別のプラズモン励起センサについて、上記工程5の最初のステップでAFP(2.0mg/mL溶液、Acris Antibodies GmbH社)が0.1ng/mLとなるようPBSバッファー(pH7.4)で希釈した溶液のかわりに、AFPを全く含まない(0ng/mL)1%BSA−PBSバッファー(pH7.4)をフローさせた以外は上記と同じ手順で蛍光量を測定し、その測定値を「アッセイノイズシグナル」とした。 On the other hand, with respect to another plasmon excitation sensor manufactured in the same manner as in Steps 1 to 4 of Reference Example 1, AFP (2.0 mg / mL solution, Acris Antibodies GmbH) was 0.1 ng in the first step of Step 5 above. 1% BSA-PBS buffer (pH 7.4) containing no AFP (0 ng / mL) instead of a solution diluted with PBS buffer (pH 7.4) so as to be equal to / mL. The amount of fluorescence was measured by the procedure, and the measured value was defined as “assay noise signal”.
[実施例2]
参考例1において、工程1〜3を下記のように変更した以外は参考例1と同様にしてプラズモン励起センサチップおよびプラズモン励起センサを製造し、アッセイ発光シグナルおよびアッセイノイズシグナルを測定した。
[Example 2]
In Reference Example 1, a plasmon excitation sensor chip and a plasmon excitation sensor were produced in the same manner as in Reference Example 1 except that Steps 1 to 3 were changed as described below, and assay luminescence signals and assay noise signals were measured.
(工程1:金属膜の形成)
厚さ1mmのガラス製の透明平面基板「S-LAL 10」((株)オハラ製。屈折率〔nd〕=1.72)を、プラズマドライクリーナーでプラズマ洗浄した。プラズマ洗浄された基板表面に金膜をスパッタリング法により形成した。金膜の厚さは50nmであった。更に酸化チタンを直接スパッタリング法により堆積させて、金膜表面に膜厚10nmの酸化チタン層を形成した。
(Step 1: Formation of metal film)
A glass transparent flat substrate “S-LAL 10” (manufactured by OHARA INC., Refractive index [n d ] = 1.72) having a thickness of 1 mm was plasma cleaned with a plasma dry cleaner. A gold film was formed on the plasma cleaned substrate surface by sputtering. The thickness of the gold film was 50 nm. Further, titanium oxide was deposited by direct sputtering to form a titanium oxide layer having a thickness of 10 nm on the gold film surface.
(工程2:光増感層の形成)
前記工程1により得られた透明基板に、スピンコータを用いて上記光増感層塗布液R-1を塗布し乾燥膜厚10nmの光増感層を形成した。この光増感層の表面に0.1N水酸化ナトリウム水溶液を滴下し、光増感層の最表面のエステル結合を加水分解してカルボキシル基を形成させた。更に0.02gの1,4−ジアミノブタンと0.1gのジシクロヘキシルカルボジイミドを溶解した酢酸エチル溶液5mlを作用させて基板表面にアミノ基を導入した。基板をカルボキシメチルデキストラン(名糖産業(株)製、分子量500万、置換度1.08)1mg/mL水溶液に浸漬した。更に、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC:(株)同人化学研究所製)、N−ヒドロキシコハク酸イミド(NHS:Thermo Scientific社製)をそれぞれ0.5mMになるように加え1.5時間室温で反応させ、アミノ基末端のSAMとデキストランのカルボキシル基とのアミドカップリングを行うことによりカルボキシメチルデキストランを固定化させた。 反応終了後、1 N水酸化ナトリウム水溶液を基板表面に滴下し、室温で30分反応させることにより、活性化したカルボキシル基をカルボン酸に変換した。このようにして、カルボキシメチルデキストランが表面に固定化されたプラズモン励起センサチップが得られた。
(Step 2: Formation of photosensitizing layer)
The above-mentioned photosensitizing layer coating solution R-1 was applied to the transparent substrate obtained in the above step 1 using a spin coater to form a photosensitizing layer having a dry film thickness of 10 nm. A 0.1N sodium hydroxide aqueous solution was dropped on the surface of the photosensitized layer, and the ester bond on the outermost surface of the photosensitized layer was hydrolyzed to form a carboxyl group. Further, 5 ml of an ethyl acetate solution in which 0.02 g of 1,4-diaminobutane and 0.1 g of dicyclohexylcarbodiimide were dissolved was allowed to act to introduce amino groups onto the substrate surface. The substrate was immersed in a 1 mg / mL aqueous solution of carboxymethyl dextran (manufactured by Meito Sangyo Co., Ltd., molecular weight 5 million, substitution degree 1.08). Furthermore, 0.5 mM each of 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC: manufactured by Dojin Chemical Laboratories) and N-hydroxysuccinimide (NHS: manufactured by Thermo Scientific) The mixture was allowed to react for 1.5 hours at room temperature, and amide coupling between the SAM at the amino group terminal and the carboxyl group of dextran was carried out to immobilize carboxymethyldextran. After completion of the reaction, 1N sodium hydroxide aqueous solution was dropped onto the substrate surface and reacted at room temperature for 30 minutes to convert the activated carboxyl group into carboxylic acid. In this manner, a plasmon excitation sensor chip having carboxymethyldextran immobilized on the surface was obtained.
(工程3:一次抗体固定化)
1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC:(株)同人化学研究所製)、N−ヒドロキシコハク酸イミド(NHS:Thermo Scientific社製)それぞれ100mMを含む25mM MES(2−モルホリノエタンスルホン酸) バッファー、 10mM NaCl(pH6.0)混合液を、前記工程2により得られたプラズモン励起センサチップに滴下し、20分室温で反応させ、当該センサチップに組み込まれているカルボキシメチルデキストランを活性エステル化した。
(Step 3: Immobilization of primary antibody)
1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC: manufactured by Doujin Chemical Laboratory), N-hydroxysuccinimide (NHS: manufactured by Thermo Scientific) 25 mM MES containing 100 mM each ( (2-morpholinoethanesulfonic acid) buffer, 10 mM NaCl (pH 6.0) mixed solution is dropped on the plasmon excitation sensor chip obtained in the above-mentioned step 2, reacted at room temperature for 20 minutes, and incorporated in the sensor chip. Carboxymethyldextran was active esterified.
続いて、抗αフェトプロテイン(AFP)モノクローナル抗体(1D5、1.8mg/mL、ミクリ免疫研究所(株)製)(第一のリガンド)を、当該抗体が50μg/mLとなるよう25mM MES(2−モルホリノエタンスルホン酸) バッファー、 10mM NaCl(pH6.0)にて希釈して得られた溶液を、前記基板に滴下し、室温で30分反応させ、当該第一のリガンドを前記カルボキシメチルデキストランに連結した。
最後に、1%BSA−TBSバッファー(pH7.4)溶液を基板に滴下し、40分間室温で反応させることによってブロッキング処理をし、プラズモン励起センサを得た。
Subsequently, an anti-α fetoprotein (AFP) monoclonal antibody (1D5, 1.8 mg / mL, manufactured by Mikuli Immuno Laboratory Co., Ltd.) (first ligand) was added to 25 mM MES (2 -Morpholinoethanesulfonic acid) A solution obtained by diluting with a buffer, 10 mM NaCl (pH 6.0) was dropped onto the substrate, reacted at room temperature for 30 minutes, and the first ligand was added to the carboxymethyldextran. Connected.
Finally, a 1% BSA-TBS buffer (pH 7.4) solution was dropped onto the substrate and subjected to a blocking treatment by reacting at room temperature for 40 minutes to obtain a plasmon excitation sensor.
[実施例3]
実施例2において、工程2で光増感層の形成に用いられる光増感層塗布液として光増感層塗布液R-1に代えて光増感層塗布液R-2を用いたことを除き、実施例2と同様にして表面プラズモン励起センサを製造し、アッセイ発光シグナルおよびアッセイノイズシグナルを測定した。
[Example 3]
In Example 2, the photosensitizing layer coating solution R-2 was used instead of the photosensitizing layer coating solution R-1 as the photosensitizing layer coating solution used for forming the photosensitizing layer in Step 2. Except for this, a surface plasmon excitation sensor was produced in the same manner as in Example 2, and assay luminescence signal and assay noise signal were measured.
[比較例1]
参考例1において、工程3〜5を下記のように変更した以外は参考例1と同様にしてプラズモン励起センサを製造し、アッセイ発光シグナルおよびアッセイノイズシグナルを測定した。
[Comparative Example 1]
In Reference Example 1, a plasmon excitation sensor was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that Steps 3 to 5 were changed as follows, and assay luminescence signal and assay noise signal were measured.
(工程3:一次抗体固定化)
1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC:(株)同人化学研究所製)、N−ヒドロキシコハク酸イミド(NHS:Thermo Scientific社製)それぞれ100mMを含む25mM MES(2−モルホリノエタンスルホン酸) バッファー、 10mM NaCl(pH6.0)混合液を、工程2により得られたプラズモン励起センサチップに滴下し、20分室温で反応させ、当該センサチップに組み込まれているカルボキシメチルデキストランを活性エステル化した。
(Step 3: Immobilization of primary antibody)
1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC: manufactured by Doujin Chemical Laboratory), N-hydroxysuccinimide (NHS: manufactured by Thermo Scientific) 25 mM MES containing 100 mM each ( 2-Morpholinoethanesulfonic acid) buffer, 10 mM NaCl (pH 6.0) mixed solution is dropped onto the plasmon excitation sensor chip obtained in Step 2 and reacted at room temperature for 20 minutes, and the carboxy incorporated in the sensor chip. Methyl dextran was active esterified.
続いて、抗αフェトプロテイン(AFP)モノクローナル抗体(1D5、1.8mg/mL、ミクリ免疫研究所(株)製)(第一のリガンド)を、当該抗体が50μg/mLとなるよう25mM MES(2−モルホリノエタンスルホン酸) バッファー、 10mM NaCl(pH6.0)にて希釈して得られた溶液を、前記基板に滴下し、室温で30分反応させ、当該第一のリガンドを前記カルボキシメチルデキストランに連結した。 Subsequently, an anti-α fetoprotein (AFP) monoclonal antibody (1D5, 1.8 mg / mL, manufactured by Mikuli Immuno Laboratory Co., Ltd.) (first ligand) was added to 25 mM MES (2 -Morpholinoethanesulfonic acid) A solution obtained by diluting with a buffer, 10 mM NaCl (pH 6.0) was dropped onto the substrate, reacted at room temperature for 30 minutes, and the first ligand was added to the carboxymethyldextran. Connected.
最後に、1%BSA−TBSバッファー(pH7.4)溶液を基板に滴下し、40分間室温で反応させることによってブロッキング処理をし、表面プラズモン励起センサを得た。 Finally, a 1% BSA-TBS buffer (pH 7.4) solution was dropped onto the substrate, and a blocking treatment was performed by reacting at room temperature for 40 minutes to obtain a surface plasmon excitation sensor.
(工程4:流路の構築)
工程3で得られたプラズモン励起センサのうちの抗体が結合された側の面に、測定領域を形成するための、流路長7mm、幅2mmの厚さ2mmのポリメチルメタクリレート(PMMA)製流路を載せた。このPMMA製流路には、送液導入用の穴(送液導入口)および送液排出用の穴(送液排出口)が形成されている。これらセンサ基板、およびPMMA製流路の積層物を外周部で圧着してビスで固定し、プラズモン励起センサ部を構築した。
(Step 4: Construction of flow path)
A flow made of polymethyl methacrylate (PMMA) having a flow path length of 7 mm and a width of 2 mm and a thickness of 2 mm for forming a measurement region on the surface of the plasmon excitation sensor obtained in step 3 on which the antibody is bound. I put the road. In this PMMA channel, a hole for introducing a liquid feed (liquid feed inlet) and a hole for discharging a liquid (liquid feed outlet) are formed. A laminate of these sensor substrates and PMMA flow paths was crimped at the outer periphery and fixed with screws to construct a plasmon excitation sensor.
このプラズモン励起センサ部の送液導入口および送液排出口に、シリコーンゴム製のチューブおよびペリスタポンプを連結した(以下、特に記載しない限り、各種流体の送液および循環をすべてこのようなチューブおよびペリスタポンプを用いて行った)。 A silicone rubber tube and a peristaltic pump were connected to the liquid feeding inlet and the liquid feeding outlet of the plasmon excitation sensor section (hereinafter, unless otherwise specified, all the liquid feeding and circulation of various fluids are performed by such a tube and peristaltic pump). Was performed).
(工程5:シグナルの測定)
前記工程1〜4により製造されたプラズモン励起センサに、まず、AFP(2.0mg/mL溶液、Acris Antibodies GmbH社)が0.1ng/mLとなるようPBSバッファー(pH7.4)で希釈した溶液を、5000μL/minにて25分間フローさせた。洗浄工程として、0.05%Tween20を含んだTBS溶液(pH7.4)を5000μL/minにて2分間フローさせた。
(Step 5: Signal measurement)
First, a solution obtained by diluting the plasmon excitation sensor manufactured by the above steps 1 to 4 with PBS buffer (pH 7.4) so that AFP (2.0 mg / mL solution, Acris Antibodies GmbH) is 0.1 ng / mL. Was allowed to flow at 5000 μL / min for 25 minutes. As a washing step, a TBS solution (pH 7.4) containing 0.05% Tween 20 was allowed to flow at 5000 μL / min for 2 minutes.
つづいて、前述のようにして調製した標識二次抗体1:「Alexa Fluor 647」標識抗AFPモノクローナル抗体(第二のリガンド)が2.5μg/mLとなるよう1%BSA−PBSバッファー(pH7.4)で希釈した溶液を、5000μL/minにて5分間フローさせた。洗浄工程として、0.05%Tween20を含んだTBS溶液(pH7.4)を5000μL/minにて2分間フローさせ、第二のリガンドが固定されたプラズモン励起センサを得た。 Subsequently, labeled secondary antibody 1 prepared as described above 1: 1% BSA-PBS buffer (pH 7. 5) so that the “Alexa Fluor 647” labeled anti-AFP monoclonal antibody (secondary ligand) is 2.5 μg / mL. The solution diluted in 4) was allowed to flow at 5000 μL / min for 5 minutes. As a washing step, a TBS solution (pH 7.4) containing 0.05% Tween 20 was flowed at 5000 μL / min for 2 minutes to obtain a plasmon excitation sensor in which the second ligand was immobilized.
このようにして得られたプラズモン励起センサについての発光シグナルを、SPFS測定用の装置を用いて測定した。第二のリガンドが固定されたプラズモン励起センサの裏側からプリズムを経由してレーザー光(640nm、40μW)を照射し、センサ表面から発せられる蛍光量をCCDで測定した。この測定値を「アッセイ発光シグナル」とした。 The emission signal of the plasmon excitation sensor thus obtained was measured using an SPFS measurement apparatus. Laser light (640 nm, 40 μW) was irradiated from the back side of the plasmon excitation sensor on which the second ligand was fixed via a prism, and the amount of fluorescence emitted from the sensor surface was measured with a CCD. This measured value was defined as “assay luminescence signal”.
一方、比較例1の前記工程1〜4より同様に製造された別の表面プラズモン励起センサについて、上記工程5の最初のステップでAFP(2.0mg/mL溶液、Acris Antibodies GmbH社)が0.1ng/mLとなるようPBSバッファー(pH7.4)で希釈した溶液のかわりに、AFPを全く含まない(0ng/mL)1%BSA−PBSバッファー(pH7.4)をフローさせた以外は上記と同じ手順で蛍光量を測定し、その測定値を「アッセイノイズシグナル」とした。 On the other hand, with respect to another surface plasmon excitation sensor manufactured in the same manner as in Steps 1 to 4 of Comparative Example 1, AFP (2.0 mg / mL solution, Acris Antibodies GmbH) is 0. 1% BSA-PBS buffer (pH 7.4) containing no AFP (0 ng / mL) was used instead of the solution diluted with PBS buffer (pH 7.4) to 1 ng / mL. The amount of fluorescence was measured by the same procedure, and the measured value was defined as “assay noise signal”.
[比較例2]
工程5を下記のようにした以外は、比較例1と同様にしてプラズモン励起センサチップおよびプラズモン励起センサを製造し、アッセイ発光シグナルおよびアッセイノイズシグナルを測定した。本比較例2ではサンドイッチアッセイの後に洗浄を行わずに短時間処理を試みたものである。
[Comparative Example 2]
A plasmon excitation sensor chip and a plasmon excitation sensor were produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that Step 5 was changed as follows, and assay luminescence signal and assay noise signal were measured. In Comparative Example 2, a short-time treatment was attempted without washing after the sandwich assay.
(工程5:シグナルの測定)
前記工程1〜4により製造されたプラズモン励起センサに、まず、AFP(2.0mg/mL溶液、Acris Antibodies GmbH社)が0.1ng/mLとなるようPBSバッファー(pH7.4)で希釈した溶液を、5000μL/minにて25分間フローさせた。
(Step 5: Signal measurement)
First, a solution obtained by diluting the plasmon excitation sensor manufactured by the above steps 1 to 4 with PBS buffer (pH 7.4) so that AFP (2.0 mg / mL solution, Acris Antibodies GmbH) is 0.1 ng / mL. Was allowed to flow at 5000 μL / min for 25 minutes.
つづいて、前述のようにして調製した標識二次抗体1:「Alexa Fluor 647」標識抗AFPモノクローナル抗体(第二のリガンド)が2.5μg/mLとなるよう1%BSA−PBSバッファー(pH7.4)で希釈した溶液を、5000μL/minにて5分間フローさせた。 Subsequently, labeled secondary antibody 1 prepared as described above 1: 1% BSA-PBS buffer (pH 7. 5) so that the “Alexa Fluor 647” labeled anti-AFP monoclonal antibody (secondary ligand) is 2.5 μg / mL. The solution diluted in 4) was allowed to flow at 5000 μL / min for 5 minutes.
その後、第二のリガンドが固定されたプラズモン励起センサの裏側からプリズムを経由してレーザー光(640nm、40μW)を照射し、センサ表面から発せられる蛍光量をCCDで測定した。この測定値を「アッセイ発光シグナル」とした。 Thereafter, laser light (640 nm, 40 μW) was irradiated from the back side of the plasmon excitation sensor to which the second ligand was fixed via a prism, and the amount of fluorescence emitted from the sensor surface was measured with a CCD. This measured value was defined as “assay luminescence signal”.
一方、前記工程1〜4により製造された別のプラズモン励起センサについて、上記最初のステップでAFPを全く含まない(0ng/mL)1%BSA−PBSバッファー(pH7.4)をフローさせた以外は上記と同じ手順で蛍光量を測定し、その測定値を「アッセイノイズシグナル」とした。
以上の実施例および比較例それぞれについて、アッセイシグナルおよびブランクシグナルから下記式によりS/N比を算出した。
S/N比=|(アッセイ発光シグナル)|/|(アッセイノイズシグナル)|
On the other hand, with respect to another plasmon excitation sensor manufactured by the above steps 1 to 4, except that 1% BSA-PBS buffer (pH 7.4) containing no AFP (0 ng / mL) was flowed in the first step. The amount of fluorescence was measured by the same procedure as above, and the measured value was defined as “assay noise signal”.
For each of the above Examples and Comparative Examples, the S / N ratio was calculated from the assay signal and the blank signal according to the following formula.
S / N ratio = | (assay luminescence signal) | / | (assay noise signal) |
10・・・プラズモン励起センサ
11・・・プラズモン励起センサチップ
111・・・透明誘電体基板
112・・・金属薄膜
113・・・光増感層
12・・・第1のリガンド
20・・・化学発光分子修飾リガンド複合体
21・・・第2のリガンド
22・・・化学発光分子
31・・・アナライト
41・・・活性分子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Plasmon excitation sensor 11 ... Plasmon excitation sensor chip 111 ... Transparent dielectric substrate 112 ... Metal thin film 113 ... Photosensitizing layer 12 ... 1st ligand 20 ... Chemistry Luminescent molecule-modifying ligand complex 21 ... second ligand 22 ... chemiluminescent molecule 31 ... analyte 41 ... active molecule
Claims (9)
金属薄膜と、
光増感剤を含む層(光増感層)と
をこの順番で含み、
前記光増感層が、一重項酸素発生剤を含み、且つ、
前記金属薄膜と前記光増感層との間に、誘電体からなる層を有する
プラズモン励起センサチップ。 A transparent dielectric substrate;
A metal thin film;
A layer containing a photosensitizer (photosensitizing layer) in this order ,
The photosensitizing layer comprises a singlet oxygen generator; and
A plasmon excitation sensor chip having a dielectric layer between the metal thin film and the photosensitizing layer .
工程(a):前記請求項3〜4のいずれかに記載のプラズモン励起センサに検体を接触させて、検体固定プラズモン励起センサを得る工程;
工程(b):前記検体固定プラズモン励起センサに、第2のリガンドと化学発光分子とからなる化学発光分子修飾リガンド複合体を接触させ、これらを反応させて、化学発光分子固定プラズモン励起センサを得る工程;
工程(c):前記化学発光分子固定プラズモン励起センサに、前記透明誘電体基板の、前記金属薄膜とは反対側の表面から、プリズムを経由してレーザ光を照射し、励起された前記化学発光分子から発光された蛍光量を測定する工程;および、
工程(d):前記工程(c)で得られた測定結果から、前記検体中に含まれるアナライトの量を算出する工程。 An assay method comprising the following steps (a) to (d):
Step (a): a step of bringing a specimen into contact with the plasmon excitation sensor according to any one of claims 3 to 4 to obtain a specimen-fixed plasmon excitation sensor;
Step (b): A chemiluminescent molecule-immobilized plasmon excitation sensor is obtained by bringing a chemiluminescent molecule-modified ligand complex comprising a second ligand and a chemiluminescent molecule into contact with the analyte-immobilized plasmon excitation sensor and reacting them. Process;
Step (c): Excitation of the chemiluminescence excited by irradiating the chemiluminescent molecule-fixed plasmon excitation sensor with a laser beam from a surface of the transparent dielectric substrate opposite to the metal thin film via a prism. Measuring the amount of fluorescence emitted from the molecule; and
Step (d): A step of calculating the amount of the analyte contained in the sample from the measurement result obtained in the step (c).
検体を溶解または希釈するための溶解液または希釈液;
該プラズモン励起センサチップと検体との反応の際に用いる溶液;および、
洗浄試薬
を含むキット。 Plasmon excitation sensor chip according to any one of the claims 1-2;
A lysate or diluent for lysing or diluting the specimen;
A solution used in the reaction between the plasmon excitation sensor chip and the specimen; and
Kit containing cleaning reagents.
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