JP4321854B2 - ハイブリダイゼーションその他の相互作用検出部と該検出部を備えるｄｎａチップその他のバイオアッセイ用基板 - Google Patents
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Description
本発明は、電界の作用を用いて物質間の相互作用の検出精度を高める技術に関する。より詳しくは、物質が相互作用する反応場に電極を設けて所定の電界を印加することによって、前記物質の高次構造調整、移動、固定化、不要物質の除去等を行うための技術に関する。
本発明に関する主たる背景技術を説明する。まず、第一の背景技術（従来技術）は、マイクロアレイ技術によって所定のＤＮＡが微細配列された、いわゆるＤＮＡチップ又はＤＮＡマイクロアレイ（以下、「ＤＮＡチップ」と総称。）と呼ばれるバイオアッセイ用の集積基板に関する技術である。このＤＮＡチップ技術は、ガラス基板やシリコン基板上に多種・多数のＤＮＡオリゴ鎖やｃＤＮＡ（complementary DNA）等が集積されていることから、ハイブリダイゼーション等の分子間相互反応の網羅的解析が可能となる点が特徴とされている。このためＤＮＡチップは、遺伝子の変異解析、ＳＮＰｓ（一塩基多型）分析、遺伝子発現頻度解析等に利用されており、創薬、臨床診断、薬理ジェノミクス、法医学その他の分野において広範囲に活用され始めている。ＤＮＡチップ以外にも、基板上にタンパク質を固定したプロテインチップや種々の物質間の相互作用を解析するためのバイオセンサーチップなども開発されている。
第二の背景技術は、液相中において荷電して存在する物質に対する電界の作用に係わる技術である。具体的には、ヌクレオチド鎖（核酸分子）は、液相中において電界の作用を受けると伸長又は移動することが知られており、その原理は、ヌクレオチド鎖の骨格をなすリン酸イオン（陰電荷）とその周辺にある水がイオン化した水素原子（陽電荷）とによってイオン曇を作っていると考えられ、これらの陰電荷及び陽電荷により生じる分極ベクトル（双極子）が、高周波高電圧の印加により全体として一方向を向き、その結果としてヌクレオチド鎖が伸長し、加えて、電気力線が一部に集中する不均一電界が印加された場合、ヌクレオチド鎖は電気力線が集中する部位に向かって移動する（非特許文献１参照）。また、数十から数百μｍのギャップを持つ微細電極中にＤＮＡ溶液をおき、ここに１ＭＶ／ｍ、１ＭＨｚ程度の高周波電界を印加すると、ランダムコイル状で存在するＤＮＡに誘電分極が生じ、その結果、ＤＮＡ分子は電界と平行に直線状に引き伸ばされる。そして、この「誘電泳動」と呼ばれる電気力学的効果によって、分極したＤＮＡは自発的に電極端へと引き寄せられ、電極エッジにその一端を接した形で固定されることが知られている（非特許文献２参照）。
Seiichi Suzuki，Takeshi Yamanashi,Shin-ichi Tazawa,Osamu Kurosawa and Masao Washizu:"Quantitative analysis on electrostatic orientation of DNA in stationary AC electric field using fluorescence anisotropy",IEEE Transaction on Industrial Applications,Vol.34,No.1,P75-83(1998)。 鷲津正夫、「見ながら行うＤＮＡハンドリング」、可視化情報 Ｖｏｌ．２０ Ｎｏ．７６（２０００年１月）。
Seiichi Suzuki，Takeshi Yamanashi,Shin-ichi Tazawa,Osamu Kurosawa and Masao Washizu:"Quantitative analysis on electrostatic orientation of DNA in stationary AC electric field using fluorescence anisotropy",IEEE Transaction on Industrial Applications,Vol.34,No.1,P75-83(1998)。 鷲津正夫、「見ながら行うＤＮＡハンドリング」、可視化情報 Ｖｏｌ．２０ Ｎｏ．７６（２０００年１月）。
上記したＤＮＡチップ技術は、液相中での物質間の相互作用の場を提供する反応領域を基板に予め設定しておき、この反応領域中にプローブＤＮＡ等の検出用ヌクレオチド鎖を固定しておくことによって、この検出用ヌクレオチド鎖と相補的な標的ヌクレオチド鎖との間の相互作用であるハイブリダイゼーションを解析する技術であるが、ハイブリダイゼーションの効率が悪いため、同反応に長時間を要する点や、擬陽性や偽陰性の発生するため検出精度が低い点などが重要な技術的課題となっている。
このＤＮＡチップ技術を実施する場合において、前記反応領域中にその末端部位が固定されて存在する検出用ヌクレオチド鎖を伸長状態に調整することができれば、ランダムコイル状の分子高次構造に起因する立体障害や前記検出用ヌクレオチド鎖と周辺表面との干渉（例えば、付着や接触）による障害を排除することができ、その結果、ハイブリダイゼーションの効率が向上すると考えられる。また、正規の相補鎖以外の物質を検出部位から除去できれば、検出精度を高めることができると考えられる。
そこで、本発明は、反応領域に対向電極を設けて所定の電界を印加することによって、物質の高次構造調整、移動、固定化、不要物質の除去等を自在に行うことができる検出部やバイオアッセイ用基板の基本構成を提供することを目的とする。
まず、本発明では、物質間の相互作用の場を提供する反応領域を挟むように対向配置された一対の第１対向電極と、この第１対向電極の対向軸に交差する軸方向に対向配置される第２対向電極を構成する両電極又は一方の電極と、が設けられている物質間の相互作用検出部及び相互作用検出部が設けられたことを特徴とするＤＮＡチップを含むバイオアッセイ用基板を提供する。
前記構成の相互作用検出部において、「第１対向電極」は、反応領域を挟むように配設されており、対向関係を形成するように配置された電極対である。一方の「第２対向電極」は、（１）その両電極が前記反応領域を挟んで対向配置されており、かつその電極間を結ぶ対向軸が前記第１対向電極の対向軸と交差している電極配置構成、（２）第２対向電極の一方の電極のみが検出部に設けられており、対をなす他方の電極が外部電極である電極配置構成、これら（１）、（２）に記載されたいずれかの構成を備える。なお、「外部電極」とは、第１対向電極や反応領域が形成される基板等の基材以外の別体部材あるいは領域に形成されている電極を意味する。
前記した「第２対向電極」については、例えば、前記（２）の電極配置構成を採用した場合などでは、該第２対向電極間を結ぶ対向軸が、前記反応領域に対して垂直である構成を採用できる。なお、反応領域が水平に配置される場合には、第２対向電極間を結ぶ対向軸は鉛直となる。
次に、本発明では、上記した第１対向電極や第２対向電極を構成する電極の表面を絶縁層で覆った構成を提供する。この絶縁層は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣ、ＳｉＯＦ、ＴｉＯ２のいずれか一つから選択される材料によって形成することができる。また、上記第２対向電極の少なくとも一方の電極が透明な導電体で形成した構成も採用可能であり、この透明な導電体は、検出用の励起光を透過する電極を形成できるという利点がある。
本発明で用いる「電界」は、電気分解によるガスの発生や熱の発生を抑えることができるので、「交流電界」を用いるのが最適である。このため、第１対向電極及び前記第２対向電極は、ともに交流電界印加用電極とし、さらには、前記第２対向電極を構成する一方の電極の面積を対向する他方の電極の面積よりも狭小にしたり、第２対向電極を構成する少なくとも一方の電極の表面を粗面状に加工したり、例えば、島状にパターニング形成したりすることによって、電気力線を、より面積狭小な電極や、粗面加工あるいはパターニング形成された電極に集中させて、いわゆる「不均一電界」を反応領域中に形成するように工夫する。
ここで、本発明では、「第１対向電極」を、前記電界によって前記反応領域に存在する遊離物質又は／及び誤相互作用を示した物質を各電極側に引き寄せるための手段として利用し、一方の「第２対向電極」を、前記電界によって前記反応領域に固定された検出用物質を伸長させるための手段として利用することが可能となる。
前者の手段を用いれば、反応領域において相互作用を進行させた後に、該反応領域に所定の水溶液を流すことによって行う、いわゆる洗浄作業が不要になるという利点がある。後者の手段を用いれば、検出用物質の高次構造を相互作用が進行し易い「立体障害」のない伸長構造に調整できる。例えば、ランダムコイル状に丸まった核酸を、塩基部分が露出した直鎖状の伸長構造の状態に調整できる。
本発明では、前記手段を発展させて、第１対向電極を構成する電極に電界の作用で引き寄せてきた物質である核酸を、アビジン−ビオチン結合又はジスルフィド結合（−Ｓ−Ｓ−結合）を介して、前記電極表面に固定化するという手段を提供する。
また、第１対向電極を構成する電極に引き寄せた物質である余剰インターカーレータを、前記電極表面近傍に存在させておいて二本鎖核酸でトラップし、該二本鎖核酸をアビジン−ビオチン結合又はジスルフィド結合を介して前記各電極表面に固定化するという手段を提供する。
さらに、第１対向電極を構成する電極の表面に、陽イオンや陰イオンを含むゲルを予め存在させておいて、前記第１対向電極の各電極に引き寄せられてきた物質である陰電荷を帯びる核酸を前記陽イオンに、陽電荷を帯びる余剰インターカーレータを前記陰イオンと静電的に結合させるという手段を提供する。
上記したような手段を実施できる検出部の基本的な構成は、ハイブリダイゼーションの相補鎖となる核酸を伸長させるための対向電極（たとえば、前記構成の第２対向電極）と、前記ハイブリダイゼーションの場に存在する遊離核酸又は／及びミスハイブリダイゼーションを示した核酸を解離させて除去するために用いる電極（例えば、前記構成の第１対向電極）と、を少なくとも備えるという構成であり、このような構成を備える検出部は、ハイブリダイゼーション検出部として利用できる。
前記ハイブリダイゼーション検出部は、一般に、基板上などに形成された反応領域に固定された状態又は遊離した状態で存在する検出用核酸（例、プローブＤＮＡ）と、後から反応領域に滴下されてくる標的核酸との間で進行するハイブリダイゼーションを検出する部位として機能する。
このようなハイブリダイゼーション検出部においては、第１対向電極を構成する電極の表面に、前記標的核酸に固有の塩基配列又は前記標的核酸の末端に修飾された塩基配列と相補的な塩基配列を備える一本鎖核酸を存在させておき、該一本鎖核酸と余剰標的核酸との間でハイブリダイゼーションさせることにより、前記余剰標的核酸を前記電極の表面にトラップする手段を提供することができる。そして、前記ハイブリダイゼーションによって得られた二本鎖核酸、あるいは別添加された二本鎖核酸に余剰インターカーレータをトラップする手段も提供することができる。
そして、第１対向電極を構成する電極表面をＴｉＯ２からなる絶縁層で覆い、該絶縁層に紫外線を照射することによって、前記ＴｉＯ２を触媒として機能させて、前記第１対向電極を構成する電極に引き寄せた物質を分解するという手段も提供することができる。
ここで、本発明で使用する主たる技術用語の定義付けを行う。まず、本発明において用いられる「相互作用」は、物質間の非共有結合、共有結合、水素結合を含む化学的結合あるいは解離を広く意味し、例えば、核酸（ヌクレオチド鎖）間の相補結合であるハイブリダイゼーションを含む。
次に、「対向電極」は、電極面が向かい合った状態で配置される少なくとも一対の電極を意味する。「対向軸」とは、対向する二つの電極面の中心同士を結ぶ直線によって形成される軸を意味する。「交差」とは、交点を形成する同一平面上での交差の場合や交点を形成しないで立体交差する場合の双方を含み、交差する角度については、直交する角度以外にも、本発明の目的や効果が得られる構成であれば採用できる。
ここで、本願において「核酸」とは、プリンまたはピリミジン塩基と糖がグリコシド結合したヌクレオシドのリン酸エステルの重合体を意味し、プローブＤＮＡを含むオリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、プリンヌクレオチドとピリミジンヌクレオチオドが重合したＤＮＡ（全長あるいはその断片）、逆転写により得られるｃＤＮＡ（ｃプローブＤＮＡ）、ＲＮＡ、ポリアミドヌクレオチド誘導体（ＰＮＡ）等を広く含む。
「ハイブリダイゼーション」は、相補的な塩基配列構造を備えるヌクレオチド鎖間の相補鎖（二本鎖）形成反応を意味する。「ミスハイブリダイゼーション」は、正規ではない前記相補鎖形成反応を意味し、本発明では、しばしば「ミスハイブリ」と略称する。
「反応領域」は、ハイブリダイゼーションその他の相互作用の反応場を提供できる領域であり、例えば、液相やゲルなどを貯留できるウエル形状を有する反応場を挙げることができる。この反応領域で行われる相互作用は、本発明の目的や効果に沿う限りにおいて、狭く限定されない。例えば、一本鎖核酸間の相互反応、即ちハイブリダイゼーションに加え、検出用核酸から所望の二本鎖核酸を形成し、該二本鎖核酸とペプチド（又はタンパク質）の相互反応、酵素応答反応その他の分子間相互反応も行わせることも可能である。例えば、前記二本鎖核酸を用いる場合は、転写因子であるホルモンレセプター等のレセプター分子と応答配列ＤＮＡ部分の結合等を分析することができる。
反応領域中の「遊離物質」とは、反応領域中に存在するプローブＤＮＡ等の検出用核酸と相補的な塩基配列部分を備える標的核酸のうちの余剰のものやハイブリダイゼーションの結果得られる相補鎖に挿入結合される特性を備える、いわゆる「インターカーレータ」のうちの余剰のものなどが含まれる。
「立体障害（steric hindrance）」は、分子内の反応中心等の近傍に嵩高い置換基の存在や反応分子の姿勢や立体構造（高次構造）によって、反応相手の分子の接近が困難になることによって、所望の反応（本願では、ハイブリダイゼーション）が起こりにくくなる現象を意味する。
「誘電泳動」は、電界が一様でない場において、分子が電界の強い方へ駆動する現象であり、交流電圧をかけた場合も、かけた電圧の極性の反転につれて分極の極性も反転するので、直流の場合と同様に駆動効果が得られる（監修・林 輝、「マイクロマシンと材料技術（シーエムシー発行）」、Ｐ３７〜Ｐ４６・第５章・細胞およびＤＮＡのマニピュレーション参照）。
「バイオアッセイ用基板」は、生物化学的、あるいは分子生物的な分析や解析を目的に使用される情報集積基板を意味し、いわゆるＤＮＡチップを含む。
本発明によれば、反応領域に臨むように、対向軸が交差する対向電極を設けておき、これらの対向電極に所定の電界を所定のタイミングで印加することによって、前記反応領域中に存在する核酸等の物質の高次構造調整、電界に沿って物質の移動、物質の末端部位の電極表面への固定化、検出誤差の原因となる不要物質の解離及び除去等を自在に行うことができる。
具体的には、ＤＮＡチップ等のバイオアッセイ用基板の表面部位において、ハイブリダイゼーション等の相互作用の場を提供する反応領域に交差する対向軸の配置関係にある二対の対向電極を配置し、これらの対向電極の間に形成された交流電界の作用により、選択された一電極表面近傍に標的ＤＮＡ等の標的物質を集めることにより、前記相互作用の短縮を達成することができる。
電界印加作用によりプローブＤＮＡ及び標的ＤＮＡを伸長状態に調整することができ、ＤＮＡ同士による立体障害を防止することにより、ハイブリダイゼーション効率の向上、偽陽性又は偽陰性の発生防止等を達成できる。
反応領域にあるもう一対の電極を用いて交流電界を形成し、余剰インターカーレータ及び余剰ＤＮＡをその電極表面に集めることにより、ハイブリダイゼーション検出部におけるノイズを低減でき、Ｓ／Ｎの良い信号を得ることができる。つまり、ハイブリダイゼーションの検出精度を向上させることができる。
プローブＤＮＡ等の検出用物質を１対の対向電極を用いて電界により伸長させ、電極表面に整列された状態で固定させることによって、もう一対の対向電極を用いた余剰ＤＮＡや余剰インターカーレータの回収作業（除去作業）を効率良く実施することができる。つまり、電界による伸長作用と整列固定の作用の両方を組み合わせることで、プローブＤＮＡ等が固定された電極表面を整然とした状態に調整しておくことができるため、該電極表面に存在する余剰ＤＮＡや余剰インターカーレータを速やかに移動させて、検出領域から回収又は除去することができる。
以下、本発明を実施するための好適な形態について、添付図面を参照しながら説明する。まず、図１は、本発明に係る物質間の相互作用検出部（以下、「検出部」と略称。）の第一の基本構成の概念を簡略に示す平面図である。
図１中の符号１ａは、第一の基本構成を備える検出部を示している。この検出部１ａは、例えば、ガラスや合成樹脂等で形成される基板などの上に形成されており、物質間の相互作用を検出するために工夫された部位である。この検出部１ａには、反応場となる液相を貯留したり、あるいは同じく反応場となるゲルなどを保持したりできる反応領域２が形成されている。
図１は、前記反応領域２及びその周辺構成を上方から視た図である。この図１に示されているように、検出部１ａの反応領域２には、二対の対向電極が形成されている。
具体的には、反応領域２を挟むように、図面向かって左右に配設された第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２と、この第１対向電極Ｅ１１−Ｅ１２を結ぶ対向軸Ｘに交差する対向軸Ｙを形成する第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２と、が設けられている。即ち、この検出部１ａでは、第１対向電極Ｅ１１−Ｅ１２と第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２は、Ｘ-Ｙ平面に形成されている。
第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２は、交流電源Ｖ１に接続されており、スイッチＳ１のオン／オフによって高周波交流電界を反応領域２に印加できる構成であり、第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２は、交流電源Ｖ２に接続されており、スイッチＳ２のオン／オフによって高周波交流電界を反応領域２に印加できる構成となっている（後述する他形態の検出部でも同様。以下説明割愛）。
また、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２や第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２を構成する各電極の表面は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣ、ＳｉＯＦ、ＴｉＯ２のいずれか一つから選択される材料によって形成した絶縁層で覆うことが望ましい（後述する他形態の検出部でも同様。以下説明割愛）。反応領域２中に貯留される場合があるイオン溶液による電気化学的な反応を防止するためである。
ここで、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２は、第２対向電極Ｅ２１−Ｅ２２間の領域に存在し、検出精度低下の原因や相互作用効率の低下の原因となり得る遊離物質Ａや誤相互作用を示した物質Ｂを、誘電泳動の電気力学的作用によって各電極Ｅ１１，Ｅ１２側に引き寄せる役割を果たしており、電極Ｅ１１，Ｅ１２の周辺領域Ｒ，Ｒは、前記遊離物質Ａや誤相互作用物質Ｂが、相互作用の場から除去されて集積される場となる（後述の他形態の検出部でも同様。以下説明割愛）。
第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２は、一方の電極（ここでは、Ｅ２１）の表面に固定化された検出用物質Ｄを、誘電泳動の電気力学的作用によって電界方向に沿って伸長させる役割や該検出用物質Ｄと特異的に相互作用を示す標的物質Ｔを伸長させながら電界に沿って移動させる役割を主に果たす（後述の他形態の検出部でも同様。）。
次に、図２は、本発明に係る検出部の第二の基本構成の概念を簡略に示す鉛直方向で切断した断面図、図３は、上記検出部１ｂの要部を立体的に示す外観斜視図である。この図２、図３中に示された符号１ｂは、第二の基本構成を備える検出部を示している。
この検出部１ｂは、上記検出部１ａ同様に、例えば、ガラスや合成樹脂等で形成される基板（図中符号３で示す。）に形成されており、物質間の相互作用を検出するために工夫された部位である。この検出部１ｂにも、反応場となる液相を貯留したり、あるいは同じく反応場となるゲルなどを保持したりできる反応領域２が形成されている。
本検出部１ｂにおいても、反応領域２を挟むように、図面向かって左右に配設された第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２と、この第１対向電極Ｅ１１−Ｅ１２を結ぶ対向軸Ｘに交差する対向軸Ｚを形成する第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２と、が設けられている。対向軸Ｚは、反応領域２に対して垂直な軸である点が上記検出部１ａとは異なっている。
いずれにしても、本発明に係る検出部１ａや１ｂに形成されている二対の対向電極Ｅ１１−Ｅ１２とＥ２１−Ｅ２２は、それぞれの対向軸ＸとＹ、あるいは対向軸ＸとＺが交差するように配設されているのが特徴である。
なお、検出部１ｂの場合では、第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２の一方の電極Ｅ２１のみを検出部１ｂ（の反応領域２）中に形成しておいて、他方の電極Ｅ２２は、該検出部１ｂの構成部品ではない、外部電極を用いることができる。この外部電極（Ｅ２２）は、他の基板４に形成された固定電極、あるいは必要に応じて電極Ｅ２１に対向する位置に移動してくることができる可動電極（図示せず。）としてもよい。
上記した検出部１ａや検出部１ｂの第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２の少なくとも一方の電極（例えば、電極Ｅ２１）、あるいは両電極Ｅ２１，Ｅ２２を、例えばＩＴＯ（インジウム−スズ−オキサイド）のような光透過性のある導電体で形成した構成も採用可能である（図２の構成）。この光透過性のある導電体を用いれば、検出用の励起光を透過する電極を形成できるので、光学的手段で反応領域２中の相互作用を発光強度測定に基づいて検出する場合に好適である。
この第２対向電極を構成する電極Ｅ２１は、第２対向電極Ｅ２１−Ｅ２２間に電気力線が集中する不均一電界が生じ易くするために、例えば、図２、図３に示されている形態のように、一方の対向する電極Ｅ２２よりもその表面面積が狭小になる形態に設計しておくのが望ましい。
なお、図１に示すように、第２対向電極を構成する電極Ｅ２１と電極Ｅ２２の表面面積を同等にしておいて、電極Ｅ２１のエッジに電気力線を集中させて不均一電界を形成することで、標的ＤＮＡ等の標的物質Ｔを電極Ｅ２１近傍へ集めるようにする実施形態を採用することは可能である。
また、第２対向電極の電極Ｅ２１は、予めプローブＤＮＡ等の検出用物質Ｄの末端を固定化できる表面処理を施しておくことができる。検出用物質ＤのプローブＤＮＡを例に挙げると、その固定方法としては、電極表面とプローブＤＮＡの末端がカップリング反応等の反応によって固定されるようにしても良い。例えば、ストレプトアビジンによって表面処理された電極表面の場合には、ビオチン化されたプローブＤＮＡ末端の固定に適している。
あるいは、チオール（ＳＨ）基によって表面処理された電極表面の場合には、チオール基が末端に修飾されたプローブＤＮＡをジスルフィド結合（−Ｓ−Ｓ−結合）により固定することに適している。
このように、プローブＤＮＡなどの検出用物質Ｄが電極Ｅ２１の表面に固定された状態で、標的物質Ｔを含む溶液を反応領域２に滴下等して投入し、図示されたスイッチＳ１をオンにして、電源Ｖ１によって第２対向電極Ｅ２１−Ｅ２２間に高周波交流電圧を印加すると、反応領域２に高周波交流電界を形成することができる。なお、第２対向電極Ｅ２１−Ｅ２２の間に印加される前記電界の条件は、約１×１０６Ｖ／ｍ、約１ＭＨｚの高周波高電圧の電界が好適である（Masao Washizu and Osamu Kurosawa：”Electrostatic Manipulation of DNA in Microfabricated Structures”，IEEE Transaction on Industrial Application Vol.26,No.26,p.1165-1172(1990)参照）。
反応領域２に高周波交流電界が形成されると、反応領域２には、狭小な表面面積の電極Ｅ２１の表面付近あるいは電極２１のエッジ付近に電気力線が集中し、不均一電界が形成される。この不均一電界の作用によって、前記反応領域２中にランダムに分散して存在している標的ＤＮＡ等の標的物質Ｔを前記不均一電界に沿った方向に伸長させ、直鎖状とすることができる。
さらに、反応領域２で生じた前記不均一電界中で、標的ＤＮＡ等の標的物質Ｔを、誘電泳動の電気力学的効果によって、電界強度のより強い電極Ｅ２１の方へ移動（泳動）させることができる。その結果、プローブＤＮＡ等の検出用物質Ｄが予め固定された電極Ｅ２２表面上に標的ＤＮＡ等の標的物質Ｔが集まり、ハイブリダイゼーション等の相互作用が進行し易い環境を形成することができる。
また前記誘電泳動効果によって標的ＤＮＡ等の標的物質Ｔを短時間で電極Ｅ２１の表面へ移動（泳動）させて、電極Ｅ２１の表面近傍領域での濃度を高めることにより、プローブＤＮＡ等の検出用物質Ｄとのハイブリダイゼーション等の相互作用時間を短縮することができる。
仮に、第２対向電極Ｅ２１−Ｅ２２の間に不均一電界が生じない場合でも、電極２１近傍に存在する標的ＤＮＡは、クローン力により電極２１表面に電気泳動する。その結果、ハイブリダイゼーションが進行する場において標的ＤＮＡの濃度が上昇するので、ハイブリダイゼーション時間の短縮化を実現できる。
加えて、プローブＤＮＡ等の検出用物質Ｄに対する前記電界による伸長整列作用によって、前記検出用物質Ｄの例えば、ランダムコイル状の高次構造が原因となる立体障害が発生することによって起こるハイブリダイゼーション等の相互作用の阻害やミスハイブリ等の誤相互作用を、減少させることが可能となる。
反応領域２中の相互作用がハイブリダイゼーションである場合には、該ハイブリダイゼーションによって形成された二本鎖核酸には、予め標的ＤＮＡと一緒に反応領域２に投入された蛍光インターカーレータ、あるいは、ハイブリダイゼーション後に投入された蛍光インターカーレータによって、蛍光を発するようになり、ハイブリダイゼーションの検出が可能となる。
なお、前記ハイブリダイゼーションの検出は、検出用物質ＤであるプローブＤＮＡに標識された蛍光物質が発する蛍光を検出する方法で行うこともできる。
続いて、図１等に示されたスイッチＳ１をオフ、スイッチＳ２をオンとし、第１対向電極Ｅ１１−Ｅ１２の間に、交流の高周波電圧を印加することで、第１対向電極Ｅ１１−Ｅ１２の間に高周波交流電界が生じ、特にこれらの電極Ｅ１１，Ｅ１２の有するエッジ近傍で不均一電界を発生させることができる。
その結果、検出部１ａ、あるいは検出部１ｂに遊離して存在する余剰のインターカーレータや相補的ではなかった遊離状態にある余剰の標的ＤＮＡを、誘電泳動の効果によって、不均一電界の電気力線に沿って電界の強い方向、つまり、電極Ｅ１１，Ｅ１２の両電極エッジ方向に移動させることができる。
さらに、第１対向電極Ｅ１１−Ｅ１２の間で生じた電界は、第２対向電極の電極Ｅ２２表面上で生じたミスハイブリ等の誤相互作用を示している（相補的ではない）標的ＤＮＡを、固定化された検出用物質ＤであるプローブＤＮＡから強制的に解離させて、電極Ｅ１１あるいは電極Ｅ１２の方へ引き寄せることができる。
このように、ハイブリダイゼーション等の相互作用の場となる第２対向電極の電極Ｅ２２表面近傍にある検出精度低下の原因となる物質、例えば、余剰標的ＤＮＡや余剰インターカーレータ、あるいはミスハイブリ等の誤相互作用を示している物質を、第２対向電極の対向軸Ｙと交差する対向軸Ｘを有する第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２の方へ移動（泳動）させることができる。
即ち、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２は、検出精度低下の原因となる物質を相互作用の場から除去する役割を果たす。この役割により、ハイブリダイゼーション等の相互作用を検出する時に、ノイズの低減された検出信号を得ることができる。即ち、Ｓ／Ｎ比の良い信号を得ることができる。
なお、本発明においては、余剰標的ＤＮＡや余剰インターカーレータをハイブリダイゼーション検出の場から除去する手段として、交流の電界印加効果を特に利用している。一般的に、ＤＮＡは陰電荷、インターカーレータは陽電荷を帯びているため、直流電界により静電的に、前記余剰物質を除去することも可能であるが、交流電界を利用することによって、電極近傍でのイオン溶液による電気分解によるガス発生や、熱の発生を抑えることができるので、好適であるからである。
ここで、図４、図５に基づいて、スイッチＳ１とスイッチＳ２をオン／オフする手順のタイミングについて説明する。図４は、前記スイッチのオン／オフ手順の一実施例を模式的に示す図、図５は、同手順の変形実施例を模式的に示す図である。
まず、図４に示す実施例では、第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２に係わるスイッチＳ２をオフすると同時に、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２スイッチＳ１をオンにしている。即ち、固定化された検出用物質Ｄを伸長させる役割などを果たす第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２に対する電圧印加をオフにすると同時に、余剰物質を引き寄せる役割を果たす第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２に対する電圧印加をオンにしている。
次に、図５に変形実施例では、第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２に係わるスイッチＳ２をオフする前に、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２スイッチＳ１をオンにしている。即ち、固定化された検出用物質Ｄを伸長させる役割などを果たす第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２に対する電圧印加と、余剰物質を引き寄せる役割を果たす第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２に対する電圧印加が同時に行われる時間を確保している。
なお、ハイブリダイゼーション等の相互作用の検出の際には、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２の間に交流電圧を印加した状態として、余剰標的ＤＮＡや余剰インターカーレータ、あるいはミスハイブリ等の誤相互作用を示している物質（以下、まとめて「余剰物質」と総称。）を、電極Ｅ１１，Ｅ１２のエッジに引き寄せた状態を維持しながら行われることが望ましい。即ち、ハイブリダイゼーション等の相互作用の検出の段階では、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２に係わるスイッチＳ１をオンの状態で行うことが望ましい。
ここで、図６は、上記検出部１ｂを例として、第１対向電極Ｅ１１−Ｅ１２間の電圧印加がオン、第２対向電極Ｅ２１−Ｅ２２間の電圧印加がオフの状態で、符号ｔで示す余剰標的ＤＮＡや符号Ｃで示す余剰インターカーレータが、第１対向電極を構成する電極Ｅ１１と電極Ｅ１２に引き寄せられている状態を模式的に示している。なお、図６中の符号５は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣ、ＳｉＯＦ、ＴｉＯ２などの材料で形成された電極表面を覆う絶縁層（既述）を具体的に図示している。
次に、図７は、本発明に係る検出部の変形実施形態（符号１ｃ）の一具体例を示す図である。なお、この図７は、上方から視たときの平面図（図１同様）、あるいは鉛直方向に切断した断面図（図２同様）のどちらとしても観察してもよい。即ち、図７は、二対の対向電極が平面上で交差している構成（検出部１ａ同様）と、第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２が、上記検出部１ｂ同様に、Ｚ軸（図２参照）方向に配置されている構成の両構成を包含した図である。
まず、検出部１ｃは、上記検出部１ａや１ｂ同様に、例えば、ガラスや合成樹脂等で形成される基板に形成されており、物質間の相互作用を検出するために工夫された部位である。この検出部１ｂにも、反応場となる液相を貯留したり、あるいは同じく反応場となるゲルなどを保持したりできる反応領域２が形成されている。
検出部１ｃの特徴は、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２の両電極表面と、第２対向電極を構成する一方の電極Ｅ２１の表面が粗面状に加工されていることである。図７において、符号６は、電極表面を粗面加工することで形成された凸部位（山状部位）を誇張して示している。なお、このような粗面状加工された電極表面は、検出部１ｃ以外の他の実施形態でも採用することができる。
第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２や電極Ｅ２１の電極表面に、例えば、凹凸が島状になるようにパターニング形成しておくことによって、電気力線が、電極表面の凸部位（山状部位）６に集中し易くなって、不均一電界が形成され易くなる。なお、電極表面を粗面状の具体的形態は限定されない。また、電極表面を粗面加工する方法は、例えば、公知のスパッタリング技術、エッチング技術、エピキタシー技術などを用いて実施することができるが、該粗面加工方法は特に限定されない。
以下、図８〜図１０に基づいて、本発明に係る検出部の他の実施形態について説明する。
まず、図８に示された検出部１ｄは、余剰物質を引き寄せ、相互作用の場から除去するための第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２が、検出用物質Ｄを電界伸長して整列させるなどの役割を果たす第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２の内のプローブＤＮＡ等の検出用物質Ｄが固定される方の電極Ｅ２１と同一平面状にある（電極表面の絶縁層５は省略）。このため、検出部作製がより容易な例である。符号３、４は、基板を表している。なお、図８中のスイッチＳ１とＳ２は別々にオンしてもよいし、同時にＯＮしてもよい。
図９に示された検出部１ｅは、前記第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２が、前記第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２の内のプローブＤＮＡ等の検出用物質Ｄが固定されない方の電極Ｅ２２と同一平面状にある実施形態である（電極表面の絶縁層５は省略）。この形態でも、電極作製が容易である。なお、電極近傍において不均一電界を発生させるため、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２は、電極Ｅ２１よりも面積的に小さいことが望ましい。
この検出部１ｅでは、交流電源Ｖ１は、スイッチＳ１をオンすることにより、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２と電極Ｅ２１に対して接続可能とされ、交流電源Ｖ２は、スイッチＳ２をオンすることにより、第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２に対して接続可能とされている。なお、スイッチＳ１とＳ２は別々にオンしてもよいし、同時にＯＮしてもよい。
図１０の検出部１ｆは、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２が、前記第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２の電極対の内、プローブＤＮＡ等の検出用物質Ｄが固定される電極Ｅ２1よりも低い位置に配置された実施形態である。
この検出部１ｆの場合では、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２に引き寄せられてきた余剰物質が、図１０の符号７で示された領域に滞留するので、例えば、検出部１ａや１ｂのように検出時において、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２への電圧印加状態を維持しておく必要性は特にない。
本検出部１ｆでは、スイッチＳ１１のみをオンにすることで電極１１−電極２１間に電圧印加でき、スイッチＳ１２のみをオンにすることで電極１２−電極２１間、に電圧を印加でき、さらには、スイッチＳ１１、Ｓ１２の両方をオンにすることで、電極１１−電極２１間と電極１２−電極２１間の両方に電圧を印加できるように工夫されている（図１０参照）。なお、スイッチＳ１１、Ｓ１２とＳ２は、別々にＯＮにしてもよいし、同時にＯＮしてもよい。
加えて、とくに図示はしないが、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２が、前記第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２の電極対の内、プローブＤＮＡ等の検出用物質Ｄが固定されない方の電極Ｅ２２よりも低い位置に配置された実施形態も採用することができる。
続いて、図１１、図１２に基づいて、本発明に係る検出部の発展形態について説明する。
例えば、ストレプトアビジンで処理された第２対向電極の電極２１表面上に対して、末端がビオチン化されたプローブＤＮＡを固定する場合には、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２の表面もストレプトアビジンによる表面処理を施しておく。
次に、その末端がビオチン処理された標的物質Ｔである標的ＤＮＡを反応領域２に添加することによって、第２対向電極Ｅ２１，Ｅ２２の間の電界印加の下、前記プローブＤＮＡとの間でハイブリダイゼーションが行われた後、誘電泳動の効果によって、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２表面近傍に引き寄せられてきた、符号ｔで示す余剰標的ＤＮＡは、アビジン−ビオチン結合により第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２の各電極表面に固定されてトラップされる。
さらに、前記ハイブリダイゼーション後、図１１に示す検出部１ｇのように、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２の近傍領域に対して、その末端がビオチン化された符号ｄで示す「ダミーの二本鎖ＤＮＡ」をノズルＮから滴下又は注入する。これにより、誘電泳動で第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２の表面近傍に引き寄せられてきている余剰インターカーレータＣを、安定的にダミーの二本鎖ＤＮＡ内に取り込ませるとともに、アビジン−ビオチン結合により第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２の表面に固定させて、トラップすることができる。
このように、図１１に示すような実施形態の検出部１ｇでは、符号ｔで示す余剰標的ＤＮＡや余剰インターカーレータＣを、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２の表面に固定・保持させることが可能となる。
このような実施形態では、検出部１ａや検出部１ｂなどの場合と異なって、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２に電界を印加し、余剰物質を電界の作用で引き寄せた状態を維持したままハイブリダイゼーション信号の検出を行う必要がない。なお、アビジン−ビオチン結合の代わりに、チオール（ＳＨ）基を用いて、ジスルフィド結合を採用してもよい。
図１１において符号ｄで示した「ダミーの二本鎖ＤＮＡ」の滴下又は注入は、ディスペンサー、インクジェットノズル等を用いることができ、その滴下又は注入は、反応領域２に連通する開口部８を検出部に形成しておくことにより、実施できる（この点、すべての実施形態に共通）。なお、図１１中の符号ｄ′は、余剰インターカーレータＣがダミーの二本鎖ＤＮＡにトラップされた状態を示している。
また、遊離物質である余剰標的ＤＮＡの別のトラップ手段を説明する。まず、第１対向電極を構成する電極Ｅ１１，Ｅ１２の表面に、符号ｔで示す余剰の標的ＤＮＡに固有の塩基配列又はこの標的ＤＮＡの末端に修飾された塩基配列と相補的な塩基配列を備える一本鎖核酸（図示せず。）を滴下等して存在させておく。次に、この一本鎖核酸と余剰標的ＤＮＡとの間でハイブリダイゼーションさせることによって、前記余剰標的ＤＮＡを前記電極Ｅ１１，Ｅ１２の表面にトラップする。
次に、反応領域２でハイブリダイゼーションを行った後、図１２に示す検出部１ｈのように、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２の近傍領域に、陽イオンを含むゲルＧ１と陰イオンを含むゲルＧ２をそれぞれ、ノズルＮから開口部８に向けて滴下又は注入する。
電圧印加されている第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２の近傍領域に、誘電泳動によって引き寄せられてきた陽電荷を帯びる余剰インターカーレータＣは、ゲルＧ１中の陽イオンと静電的に結合してトラップされ、陰イオンを帯びる符号ｔの余剰ＤＮＡは、静電的にゲルＧ２中の陰イオンと結合し、トラップされる。
このように、図１２で示す検出部１ｇにおいても、余剰ＤＮＡと余剰インターカーレータを第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２の各電極表面に固定・保持することが可能となる。この検出部１ｇによれば、検出部１ａや検出部１ｂなどの場合と異なって、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２に電界を印加して、余剰物質を電界の作用で引き寄せた状態を維持したままで、ハイブリダイゼーション信号の検出を行う必要がない。
なお、陽イオンを含むゲルＧ１の材料としては、例えば、ポリマー鎖に−ＣＯＯ−がついているもの、陰イオンを含むゲルＧ２の材料としては、例えば、ポリマー鎖に−ＮＨ４＋がついているものを挙げることができる。
ここで、さらに変形の実施形態として、前記したゲルＧを中性のゲルとし、例えば、塩基配列が全てＴ（チミン）で２０〜３０ｍｅｒのＤＮＡ（以下、Ｐｏｌｙ−Ｔと記述）を混入させておき、標的ＤＮＡには、塩基配列が全てＡ（アデニン）で２０〜３０ｍｅｒの塩基配列（以下、Ｐｏｌｙ−Ａと記述）を修飾しておいてもよい。
誘電泳動により第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２近傍の中性ゲル（図示せず）に集まってきた余剰ＤＮＡに付与されているＰｏｌｙ−Ａとゲル中に存在するＰｏｌｙ−Ｔがハイブリダイゼーションにより結合するので、前記余剰ＤＮＡは当該中性ゲル中にトラップされることになる。
さらに、誘電泳動により第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２近傍に引き寄せられてきた余剰インターカーレータＣは、前記ハイブリダイゼーションによって生成したＰｏｌｙ−ＴとＰｏｌｙ−Ａの相補鎖結合体中に取り込まれ、一緒に中性ゲル中にトラップされることになる。
このような実施形態を採用すれば、余剰ＤＮＡと余剰インターカーレータを第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２近傍に固定・保持することが可能となるので、検出部１ａや検出部１ｂなどの場合と異なって、第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２に電界を印加し、余剰物質を電界の作用で引き寄せた状態を維持したままハイブリダイゼーション信号の検出を行う必要がない。
また、本発明では、上記したように、電気化学的な反応を防止するために、電極表面をＳｉＯ２などのような絶縁層で覆う構成を好適に採用することができる。このＳｉＯ２の代わりに、二酸化チタン（ＴｉＯ２）用いて絶縁層を形成するように工夫する。
このような構成においては、誘電泳動によって第１対向電極Ｅ１１，Ｅ１２近傍に、余剰インターカーレータと余剰ＤＮＡを引き寄せて集めた後に、３８０ｎｍ以下の紫外光を前記ＴｉＯ２からなる絶縁層に照射する。なお、ＴｉＯ２に紫外光が確実に照射されるように、電極２１以外の電極も、例えばＩＴＯのような光透過性の電極とすることが望ましい。
ＴｉＯ２は紫外光が当たることによって触媒となり、酸化還元反応により、その表面の有機物をＨ２ＯとＣＯ２に分解する。従って、有機物である余剰インターカーレータや余剰ＤＮＡを分解することができる。このようにして、ハイブリダイゼーション信号のノイズとなりうる余剰インターカーレータと余剰ＤＮＡを反応領域２から除去することができる。
以上説明した符号１ａ〜１ｇなどの検出部を基板上に所定の配列で配設しておくことによって、短時間でハイブリダイゼーション等の相互作用を進行させることができ、かつ網羅的解析が可能なＤＮＡチップ等のバイオアッセイ用基板を提供できる。
図１３は、前記バイオアッセイ用基板の一例を示す図である。この図１３に示すように、例えば、円盤状をなす基板９に多数の検出部をグループ分け可能に配設していくことができる。なお、図１３中の符号１は、本発明に係る検出部の実施形態のいずれかを示している。
なお、基板９上に設けられたいずれかの検出部１中において進行した相互作用の検出は、第２対向電極を構成する電極Ｅ２１表面に固定された検出用物質Ｄに予め標識されている蛍光物質や相互作用を示した物質（二本鎖核酸）に挿入結合する蛍光インターカーレータ等に対して、所定波長の蛍光励起光を照射し、これを検出する公知の光学的検出手段によって、実施することができる。
本発明に係る検出部は、該検出部におけるハイブリダイゼーション等の相互作用の効率が良いので、該相互作用の時間も大幅に短縮することができ、かつ正確な相互作用が進行し易い環境を形成できるので、擬陽性や偽陰性の発生を少なく抑えることができる。このため、相互作用検出のためのアッセイ作業の効率に優れ、かつ検出精度が高いという特性を備えたＤＮＡチップ等のバイオアッセイ用基板に利用することができる。
１（１ａ〜１ｈ） 物質間の相互作用検出部（略称、検出部）
２ 反応領域
３，４ 基板
Ａ 遊離物質
Ｃ 余剰インターカーレータ
Ｄ 検出用物質（例、プローブＤＮＡ）
ｄ （余剰インターカーレータをトラップするための）ダミーの二本鎖ＤＮＡ
Ｔ 標的物質（例、標的ＤＮＡ）
ｔ 余剰標的ＤＮＡ
Ｅ１１，Ｅ１２ 第１対向電極
Ｅ２１，Ｅ２２ 第２対向電極
Ｇ１ 陽イオンを含むゲル
Ｇ２ 陰イオンを含むゲル
Ｘ 第１対向電極の対向軸
Ｙ 第２対向電極の対向軸
Ｚ 第２対向電極の対向軸（反応領域に垂直な対向軸）
２ 反応領域
３，４ 基板
Ａ 遊離物質
Ｃ 余剰インターカーレータ
Ｄ 検出用物質（例、プローブＤＮＡ）
ｄ （余剰インターカーレータをトラップするための）ダミーの二本鎖ＤＮＡ
Ｔ 標的物質（例、標的ＤＮＡ）
ｔ 余剰標的ＤＮＡ
Ｅ１１，Ｅ１２ 第１対向電極
Ｅ２１，Ｅ２２ 第２対向電極
Ｇ１ 陽イオンを含むゲル
Ｇ２ 陰イオンを含むゲル
Ｘ 第１対向電極の対向軸
Ｙ 第２対向電極の対向軸
Ｚ 第２対向電極の対向軸（反応領域に垂直な対向軸）
Claims (20)
- 物質間の相互作用の場を提供する反応領域を挟むように対向配置された一対の第１対向電極と、
前記第１対向電極の対向軸に交差する軸方向に対向配置される第２対向電極を構成する両電極又は一方の電極と、
が設けられ、前記電極表面が絶縁層で覆われている物質間の相互作用検出部。 - 前記絶縁層は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣ、ＳｉＯＦ、ＴｉＯ２のいずれか一つから選択される材料によって形成されている請求項１記載の物質間の相互作用検出部。
- 前記第２対向電極の対向軸が、前記反応領域に対して垂直である請求項１または２に記載の物質間の相互作用検出部。
- 前記第１対向電極は、電界によって前記反応領域に存在する遊離物質又は／及び誤相互作用を示した物質を各電極側に引き寄せるための手段である請求項１から３のいずれか一項に記載の物質間の相互作用検出部。
- 前記第２対向電極は、電界によって前記検出表面に固定された検出用物質を伸長させるための手段である請求項１から４のいずれか一項に記載の物質間の相互作用検出部。
- 前記第１対向電極及び前記第２対向電極は、交流電界印加用電極である請求項１から５のいずれか一項に記載の物質間の相互作用検出部。
- 前記第２対向電極を構成する一方の電極の面積が、対向する他方の電極の面積よりも狭小である請求項１から６のいずれか一項に記載の物質間の相互作用検出部。
- 前記第２対向電極を構成する少なくとも一方の電極の表面が粗面状に形成された請求項１から７のいずれか一項に記載の物質間の相互作用検出部。
- 前記前記第２対向電極を構成する少なくとも一方の電極がパターニングされて形成された請求項１から８のいずれか一項に記載の物質間の相互作用検出部。
- 前記相互作用はハイブリダイゼーションである請求項１から９のいずれか一項に記載の物質間の相互作用検出部。
- 前記第２対向電極の少なくとも一方の電極が透明な導電体で形成されている請求項１から１０のいずれか一項に記載の物質間の相互作用検出部。
- 前記第１対向電極を構成する電極に引き寄せられてきた物質である核酸を、アビジン−ビオチン結合又はジスルフィド結合を介して前記電極表面に固定化する請求項４記載の物質間の相互作用検出部。
- 前記第１対向電極を構成する電極に引き寄せた物質である余剰インターカーレータを、前記電極表面近傍に添加した二本鎖核酸でトラップし、該二本鎖核酸をアビジン−ビオチン結合又はジスルフィド結合を介して前記各電極表面にトラップする請求項４記載の物質間の相互作用検出部。
- 前記第１対向電極を構成する電極の表面に、陽イオンを含むゲルと陰イオンを含むゲルとを予め存在させておいて、前記第１対向電極の各電極に引き寄せられてきた物質である核酸を前記陽イオンに、余剰インターカーレータを前記陰イオンと静電的に結合させる請求項４記載の物質間の相互作用検出部。
- 前記反応領域に存在する検出用核酸と標的核酸との間のハイブリダイゼーションの検出部であって、
前記第１対向電極を構成する電極の表面に、前記標的核酸に固有の塩基配列又は前記標的核酸の末端に修飾された塩基配列と相補的な塩基配列を備える一本鎖核酸を存在させておき、該一本鎖核酸と余剰標的核酸との間でハイブリダイゼーションさせることにより、前記余剰標的核酸を前記電極の表面にトラップすることを特徴とする請求項４記載の物質間の相互作用検出部。 - 前記ハイブリダイゼーションによって得られた二本鎖核酸あるいは別添加された二本鎖核酸に余剰インターカーレータをトラップすることを特徴とする請求項１５記載の物質間の相互作用検出部。
- 前記第１対向電極を構成する電極表面をＴｉＯ２からなる絶縁層で覆い、該絶縁層に紫外線を照射することによって、前記ＴｉＯ２を触媒として機能させて、前記第１対向電極を構成する電極に引き寄せた物質を分解することを特徴とする請求項４記載の物質間の相互作用検出部。
- 請求項１から１７のいずれか一項に記載の物質間の相互作用検出部が設けられたバイオアッセイ用基板。
- 前記相互作用はハイブリダイゼーションであることを特徴とする請求項１８記載のバイオアッセイ用基板。
- 請求項１から１７のいずれか一項に記載の物質間の相互作用検出部が設けられたＤＮＡチップ。
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