[go: up one dir, main page]

JP4482856B2 - Method for detecting target substance in sample, sensor substrate, and detection kit - Google Patents

Method for detecting target substance in sample, sensor substrate, and detection kit Download PDF

Info

Publication number
JP4482856B2
JP4482856B2 JP2003307636A JP2003307636A JP4482856B2 JP 4482856 B2 JP4482856 B2 JP 4482856B2 JP 2003307636 A JP2003307636 A JP 2003307636A JP 2003307636 A JP2003307636 A JP 2003307636A JP 4482856 B2 JP4482856 B2 JP 4482856B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
target substance
gate electrode
insulating film
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003307636A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005077237A (en
Inventor
均 福島
健夫 川瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2003307636A priority Critical patent/JP4482856B2/en
Publication of JP2005077237A publication Critical patent/JP2005077237A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4482856B2 publication Critical patent/JP4482856B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Description

本発明は、バイオセンサ、それを用いる試料中の標的物質の検出方法、およびこの検出方法に用いる検出キットに関する。   The present invention relates to a biosensor, a method for detecting a target substance in a sample using the biosensor, and a detection kit used for the detection method.

被検試料中の標的物質を検出する手法として、核酸、タンパク質等の生体分子や人工的に合成した官能基をプローブとして固相担体表面に固定したバイオセンサを用いる方法が広く用いられている。
この方法では、相補核酸鎖の相互作用(ハイブリダイゼーション)、抗原−抗体反応、酵素−基質反応、受容体−リガンド相互作用など、生体分子の特異的な親和性を利用して標的物質を固相担体表面に捕捉するので、標的物質に特異的な親和性を有する物質がプローブとして選択される。
プローブは、プローブや固相担体の種類に適した方法によって固相担体表面に固定される。あるいは、固相担体表面でプローブを合成(例えば、核酸伸長反応など)することもでき、いずれの場合もプローブが固定された固相担体表面を被検試料と接触させ、適当な条件下でインキュベートすることにより、固相担体表面でプローブ−標的物質複合体が形成される。
As a technique for detecting a target substance in a test sample, a method using a biosensor in which a biomolecule such as a nucleic acid or protein or an artificially synthesized functional group is immobilized on the surface of a solid support as a probe is widely used.
In this method, a target substance is immobilized on a solid phase using specific affinity of biomolecules such as complementary nucleic acid strand interaction (hybridization), antigen-antibody reaction, enzyme-substrate reaction, receptor-ligand interaction, etc. Since it is captured on the surface of the carrier, a substance having a specific affinity for the target substance is selected as a probe.
The probe is immobilized on the surface of the solid phase carrier by a method suitable for the type of probe or solid phase carrier. Alternatively, the probe can be synthesized on the surface of the solid support (for example, nucleic acid extension reaction, etc.). In either case, the surface of the solid support on which the probe is immobilized is brought into contact with the test sample and incubated under appropriate conditions. By doing so, a probe-target substance complex is formed on the surface of the solid phase carrier.

相互作用の検出は、検出しやすい物質で標的分子を予め標識しておく方法が多く用いられており、中でも、蛍光分子により標識して光学的に検出する方法が主流となっている。しかし、被検試料に含まれる生体分子が微量である場合や未知の分子を検出する場合など、予め標識するのが困難であることも多く、標識を利用しない方法として、固相担体表面の誘電率の変化から相互作用の有無を検出する表面プラズモン共鳴(surface plasmon resonance; SPR)法や、水晶振動子の電極を固相担体とし、共振周波数の変化を測定して相互作用の有無を検出する水晶発振子マイクロバランス(quartz crystal microbalance; QCM)法などの検出系も開発されている。しかし、標識を用いない方法は、非特異的な結合を識別できない、感度が十分でないといった課題が依然として残されている。   For the detection of the interaction, a method of labeling a target molecule in advance with a substance that is easy to detect is often used, and among them, a method of optically detecting by labeling with a fluorescent molecule is mainly used. However, it is often difficult to label in advance, such as when the amount of biomolecules contained in the test sample is small or when unknown molecules are detected. The surface plasmon resonance (SPR) method that detects the presence or absence of an interaction from the change in the rate, or the presence of an interaction by measuring the change in the resonance frequency using the crystal resonator electrode as a solid phase carrier Detection systems such as the quartz crystal microbalance (QCM) method have also been developed. However, the method that does not use a label still has problems such as non-specific binding cannot be distinguished and sensitivity is not sufficient.

また、上述のような固相担体表面にプローブを固定したバイオセンサ(いわゆるバイオチップやマイクロアレイ)は、疾患の原因解明や医薬品の開発に用いられるほか、有用な診断用ツールとしても期待されており、多数の被検試料を並行してハイスループットに処理できるよう、微小化および集積化が進められている。微小化することによって、微量の被検試料や検出用試薬で測定できるようになり、測定コストを下げることが可能となるとともに、反応速度を速くすることもできる。一方で、微量な物質の相互作用を検出するために、わずかなシグナルを検出できる高感度なシステムの開発がさらに必要とされる。また、コンタミネーションを避けるために、かかるバイオセンサは使い捨て使用ができるよう、安価に製造できることが望ましい。   In addition, biosensors (so-called biochips and microarrays) in which probes are immobilized on the surface of a solid-phase carrier as described above are expected to be useful diagnostic tools in addition to elucidating the cause of diseases and developing pharmaceuticals. Miniaturization and integration have been promoted so that a large number of test samples can be processed in parallel with high throughput. By miniaturization, it becomes possible to measure with a very small amount of a test sample or a detection reagent, so that the measurement cost can be lowered and the reaction rate can be increased. On the other hand, in order to detect the interaction of a minute amount of substance, it is necessary to further develop a highly sensitive system that can detect a slight signal. In order to avoid contamination, it is desirable that such a biosensor can be manufactured at low cost so that it can be used in a disposable manner.

上記問題および必要性に応えるものとして、電界効果型半導体を用いた様々なバイオセンサが開発されている。電界効果型半導体を用いたバイオセンサは、トランジスタの集積化技術を用いて作製されるので、微小なセンサを基板上に大量に形成することができる。また、センサ素子だけでなく回路を構成することができるので、CPUやメモリ、増幅回路などを同時に作りこむこともできる。   In response to the above problems and needs, various biosensors using field effect semiconductors have been developed. A biosensor using a field-effect semiconductor is manufactured using a transistor integration technique, so that a large number of minute sensors can be formed over a substrate. Further, since not only the sensor element but also a circuit can be configured, a CPU, a memory, an amplifier circuit, and the like can be formed at the same time.

このようなバイオセンサとして、例えばイオン感応性電解効果型トランジスタ(Ion Sensitive Field Effect Transisotr; ISFET)(例えば特許文献1を参照)を用いたバイオセンサ(特許文献2)が挙げられる。ISFET型バイオセンサでは、薄膜トランジスタ(TFT)のチャネル領域上部に、ゲート絶縁膜を介してプローブとしてのイオン感応性領域が設けられている。イオン感応性領域に溶液が接すると溶液中のイオン量に応じて界面電位が変化し、ISFET中を流れる電流量が変化する現象を利用する。この方法によれば、蛍光標識等をしなくても、イオン感応性膜表面で生じる生体分子相互作用を検出することができる。   An example of such a biosensor is a biosensor (Patent Document 2) using an ion-sensitive field-effect transistor (ISFET) (see, for example, Patent Document 1). In an ISFET type biosensor, an ion sensitive region as a probe is provided above a channel region of a thin film transistor (TFT) via a gate insulating film. When the solution comes into contact with the ion sensitive region, the interface potential changes according to the amount of ions in the solution, and the phenomenon that the amount of current flowing in the ISFET changes is utilized. According to this method, it is possible to detect biomolecular interactions that occur on the ion-sensitive membrane surface without fluorescent labeling or the like.

一方、電界効果型トランジスタのソース電極に電極を接続し、この電極表面にプローブを固定したバイオセンサも開発されている。このバイオセンサでは、電極表面で起こる生体分子の相互作用が、スイッチとして機能するので、FET中を流れる電流量の変化によって相互作用の有無を検出することができる。
特公平5−49187号公報 特開2002−296229号公報 特開平8−313521号公報 特開平11−176238号公報 特開2002−327283号公報
On the other hand, a biosensor in which an electrode is connected to a source electrode of a field effect transistor and a probe is fixed on the electrode surface has been developed. In this biosensor, the interaction of biomolecules occurring on the electrode surface functions as a switch, so that the presence or absence of the interaction can be detected by a change in the amount of current flowing in the FET.
Japanese Examined Patent Publication No. 5-49187 JP 2002-296229 A JP-A-8-313521 Japanese Patent Laid-Open No. 11-176238 JP 2002-327283 A

しかしながらISFET型バイオセンサでは、イオン濃度に大きな変化を生じない相互作用は検出が困難である。また、相互作用のシグナルを増幅するとノイズも増幅されるため感度に制約がある。電極表面にプローブを固定するバイオセンサの場合においても、相互作用により電気化学的な変化が生じないと検出できず、ノイズによって感度が制約を受ける点はISFET型と同様である。
そこで、本発明は、電界効果型トランジスタ(FET)を用いたバイオセンサの利点を生かしつつ上述の問題点を解決すべく、多様な生体分子の相互作用を高感度に検出でき、多数の被検試料をハイスループットに並列処理することができるバイオセンサを提供することを目的とする。
However, an ISFET type biosensor is difficult to detect an interaction that does not cause a large change in ion concentration. In addition, when the interaction signal is amplified, noise is also amplified, so sensitivity is limited. In the case of a biosensor in which a probe is immobilized on the electrode surface, it cannot be detected unless an electrochemical change occurs due to the interaction, and the sensitivity is limited by noise as in the ISFET type.
Therefore, the present invention can detect the interaction of various biomolecules with high sensitivity in order to solve the above problems while taking advantage of the biosensor using a field effect transistor (FET). An object of the present invention is to provide a biosensor capable of processing samples in parallel with high throughput.

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、電界効果型トランジスタ(FET)の半導体層と直に接する位置でプローブと標的物質とが相互作用をすると、このFETの特性に変化を生じさせること、また、このFETの特性の変化を測定することにより、プローブと標的物質との相互作用を検出することができることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of extensive research, the present inventors have caused a change in the characteristics of the FET when the probe and the target substance interact with each other at a position in direct contact with the semiconductor layer of the field effect transistor (FET). In addition, the inventors have found that the interaction between the probe and the target substance can be detected by measuring the change in the characteristics of the FET, and the present invention has been completed.

上記目的を達成するため、本発明に係る第一の態様のバイオセンサは、被検試料中の標的物質を検出するためのバイオセンサであって、絶縁膜と、絶縁膜の一面側に形成されたゲート電極と、絶縁膜の他面側に、ゲート電極と対向する部分を隔てて形成されたソース電極およびドレイン電極と、ソース電極およびドレイン電極相互間の絶縁膜の他面側表面に固定された標的物質と特異的に相互作用するプローブと、を含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a biosensor according to a first aspect of the present invention is a biosensor for detecting a target substance in a test sample, and is formed on one side of an insulating film and an insulating film. The gate electrode and the other surface side of the insulating film are fixed to the surface of the other surface side of the insulating film between the source electrode and the drain electrode, and the source electrode and the drain electrode formed with a portion facing the gate electrode therebetween. And a probe that specifically interacts with the target substance.

このような構成のバイオセンサにおいて、絶縁膜表面に固定されたプローブに被検試料を接触させインキュベートすると、被検試料中に含まれる標的物質は、プローブと結合することにより絶縁膜表面に捕捉される。後で詳しく説明するように、この状態で絶縁膜に接するようにソース/ドレイン領域間に半導体層を成膜すると、FETが形成される。このFETでは、半導体層と直に接する位置でプローブと標的物質が相互作用していることになり、FETの特性に変化を生じさせる。なお、本発明において「FETの特性の変化」とは、閾値電圧(Vth)、Vg−Id特性、およびS値[V/dec](ドレイン電流が一桁変化するのに必要なゲート電圧)の変化を意味する。   In the biosensor having such a configuration, when the test sample is brought into contact with the probe fixed on the surface of the insulating film and incubated, the target substance contained in the test sample is captured on the surface of the insulating film by binding to the probe. The As will be described in detail later, when a semiconductor layer is formed between the source / drain regions so as to be in contact with the insulating film in this state, an FET is formed. In this FET, the probe and the target substance interact at a position in direct contact with the semiconductor layer, causing a change in the characteristics of the FET. In the present invention, “change in FET characteristics” refers to threshold voltage (Vth), Vg-Id characteristics, and S value [V / dec] (a gate voltage required for the drain current to change by one digit). It means change.

FET特性は、ゲート電極にかける電圧が半導体層表面につくるポテンシャル(電位)が変化することによって変化する。従って、プローブと標的物質が相互作用することによって表面のポテンシャルが変化すると、FETの特性変化を測定することによりこの相互作用を検出できる。
表面ポテンシャルは、表面付近に双極子が存在することにより容易に変化する。例えば、プローブが一本鎖核酸である場合、該プローブは分子内で部分的に二本鎖を形成するため直線状には伸びておらず、分子全体の双極子は比較的小さくなっている。一方、プローブ核酸に、プローブ核酸と相補的な塩基配列を有する標的核酸がハイブリダイゼーションすると、二重らせん構造をとる直線的なプローブ−標的物質複合体に変化するので、複合体全体としての双極子が大きくなることが知られている。このような双極子の変化は核酸間の相互作用に限られず、タンパク質や合成された化合物等を含む相互作用においても、コンフォメーションの変化が生じることによって双極子モーメントが変化する。したがって、FET特性の変化を測定することにより、プローブ−標的物質複合体の形成の有無を検出することが可能となる。
The FET characteristics change as the potential applied to the surface of the semiconductor layer by the voltage applied to the gate electrode changes. Therefore, when the surface potential changes due to the interaction between the probe and the target substance, this interaction can be detected by measuring the change in the characteristics of the FET.
The surface potential is easily changed by the presence of a dipole near the surface. For example, when the probe is a single-stranded nucleic acid, the probe partially forms a double strand in the molecule and does not extend linearly, and the dipole of the entire molecule is relatively small. On the other hand, when a target nucleic acid having a base sequence complementary to the probe nucleic acid is hybridized to the probe nucleic acid, the probe nucleic acid changes to a linear probe-target substance complex having a double helix structure. Is known to grow. Such a change of the dipole is not limited to the interaction between the nucleic acids, and the dipole moment is changed by the change of the conformation even in the interaction including the protein or the synthesized compound. Therefore, it is possible to detect the presence or absence of formation of the probe-target substance complex by measuring the change in the FET characteristics.

また、本態様のバイオセンサにおいては、プローブ−標的物質複合体は半導体層内部に含まれるので、この複合体が導電性を有する場合は該半導体のバンドギャップ内にトラップ準位を作ることになり、これによってもFET特性が変化する。バンドギャップにトラップ準位が多く存在すると、キャリアモビリティの低下によるON電流値の低下や、閾値電圧の増大といった現象が、そのトラップ準位の深さによって様々なレベルで生じる。従ってトラップ準位が存在する場合は、横軸にドレイン電圧(Vg)、縦軸にドレイン電流(Id)をとったFETのVg−Id特性曲線において、曲線が右にシフトし、且つレベルが低下するといった変化が生じる。また、導電性を有する分子の一つ一つがトラップ準位を形成するので、ほぼ一分子レベルの非常に高感度な検出が可能となる。   In the biosensor of this embodiment, since the probe-target substance complex is contained in the semiconductor layer, if this complex has conductivity, a trap level is created in the band gap of the semiconductor. This also changes the FET characteristics. When a large number of trap levels exist in the band gap, phenomena such as a decrease in ON current value due to a decrease in carrier mobility and an increase in threshold voltage occur at various levels depending on the depth of the trap level. Therefore, when there is a trap level, in the Vg-Id characteristic curve of the FET with the drain voltage (Vg) on the horizontal axis and the drain current (Id) on the vertical axis, the curve shifts to the right and the level decreases. Changes occur. In addition, since each of the molecules having conductivity forms a trap level, it is possible to perform detection with a very high sensitivity of almost one molecule level.

プローブ−標的物質複合体自体が導電性を有さず、トラップ準位を形成しない場合は、標的物質に適当な標識を付しておいてもよい。この場合の標識分子としては、不純物として半導体特性を劣化させるような機能を有する分子が好適である。また、プローブおよび標的物質が一本鎖核酸である場合は、プローブ−標的物質複合体である二本鎖核酸が形成された後で、トラップ準位を形成するようなインターカレータを添加することにより、二本鎖の形成を定量的に検出することができる。本方法については、後で詳しく述べる。   When the probe-target substance complex itself does not have conductivity and does not form a trap level, an appropriate label may be attached to the target substance. As the label molecule in this case, a molecule having a function of deteriorating semiconductor characteristics as an impurity is suitable. In addition, when the probe and target substance are single-stranded nucleic acids, an intercalator that forms a trap level is added after the double-stranded nucleic acid that is the probe-target substance complex is formed. The formation of double strands can be detected quantitatively. This method will be described in detail later.

FETの特性変化は、このように閾値電圧、ドレイン電流、S値といった複数のパラメータの変化として得られるため、生体分子の多様な結合の様式を検出するのに有用である。結合の組合せによる各パラメータ変化に関する情報をデータベースに記録しておくことにより、被検試料に含まれる未知の標的物質がプローブに結合してFET特性を変化させた時、データベースを参照してこの標的物質を同定することが可能となる。   Since the change in the characteristics of the FET is obtained as a change in a plurality of parameters such as threshold voltage, drain current, and S value, it is useful for detecting various binding modes of biomolecules. By recording in the database information on each parameter change due to the combination of binding, when an unknown target substance contained in the test sample binds to the probe and changes the FET characteristics, this target is referred to the database. It becomes possible to identify the substance.

また、FETでは、ドレイン電流が半導体層と絶縁膜との界面付近を流れる。本態様に係るバイオセンサは、プローブ−標的物質複合体がこの界面から極めて近い領域の半導体層内に形成されるので、複合体がドレイン電流に影響を与えやすく、変化を検出しやすい高感度なセンサを得ることができるという利点もある。   In the FET, the drain current flows near the interface between the semiconductor layer and the insulating film. In the biosensor according to this aspect, since the probe-target substance complex is formed in the semiconductor layer in a region very close to this interface, the complex easily affects the drain current and is highly sensitive to detect changes. There is also an advantage that a sensor can be obtained.

なお、本発明に係るバイオセンサは、通常基板上に形成される。基板の材料は特に限定されないが、ガラス、シリコン、金属(例えば金、銀、銅、アルミニウム、白金等)、樹脂(例えばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート)などが挙げられ、硬質な材料でも柔軟性のある材料でもよい。ガラス基板や樹脂など安価な材料を用いれば、使い捨て使用に適する。   The biosensor according to the present invention is usually formed on a substrate. The material of the substrate is not particularly limited, and examples thereof include glass, silicon, metal (for example, gold, silver, copper, aluminum, platinum), and resin (for example, polyethylene terephthalate, polycarbonate). But you can. If an inexpensive material such as a glass substrate or a resin is used, it is suitable for disposable use.

また、上述のように、本発明に係るバイオセンサは、通常のトランジスタの集積化技術を用いて、一つの基板上に多数のセンサをアレイ状に作りこむことが可能であり、複数の被検試料をハイスループットに処理することができる。   In addition, as described above, the biosensor according to the present invention can form a large number of sensors in an array on a single substrate using a normal transistor integration technique. Samples can be processed with high throughput.

本発明に係る第二の態様のバイオセンサは、被検試料中の標的物質を検出するためのバイオセンサであって、絶縁膜と、絶縁膜の一面側に形成されたゲート電極と、絶縁膜の他面側にゲート電極と対向する部分を隔てて形成されるソース電極およびドレイン電極と、少なくとも絶縁膜の他面側に、ゲート電極と対向し、ソース電極およびドレイン電極と接するように形成される半導体層と、ゲート電極に対向する領域の半導体層表面に固定された標的物質と特異的に相互作用するプローブと、を含むことを特徴とする。   A biosensor according to a second aspect of the present invention is a biosensor for detecting a target substance in a test sample, and includes an insulating film, a gate electrode formed on one side of the insulating film, and an insulating film The source and drain electrodes are formed on the other side of the insulating film with a portion facing the gate electrode therebetween, and at least on the other side of the insulating film so as to face the gate electrode and be in contact with the source and drain electrodes. And a probe that specifically interacts with a target substance immobilized on the surface of the semiconductor layer in a region facing the gate electrode.

このような構成のバイオセンサにおいて、プローブが固定された半導体層表面に被検試料を接触させ、インキュベートすると、被検試料中に含まれる標的物質は、プローブと結合することにより半導体層表面に捕捉される。従って、第一の態様に係るバイオセンサと同様に、半導体層と直に接する位置でプローブと標的物質とが相互作用することになり、FETの特性の変化を生じさせる。そこで、このFETの特性変化を測定することによって、プローブ/標的物質間の相互作用を定量的に検出することが可能となる。   In the biosensor having such a configuration, when the test sample is brought into contact with the surface of the semiconductor layer on which the probe is immobilized and incubated, the target substance contained in the test sample is captured on the surface of the semiconductor layer by binding to the probe. Is done. Therefore, similarly to the biosensor according to the first aspect, the probe and the target substance interact at a position in direct contact with the semiconductor layer, causing a change in the characteristics of the FET. Therefore, by measuring the change in the characteristics of the FET, the interaction between the probe and the target substance can be quantitatively detected.

また、本態様に係るバイオセンサでは、初めからFETの構造が形成されているので、インキュベーション工程後に、半導体層を形成するという後処理が不要であるという利点もある。   In addition, since the biosensor according to this aspect has an FET structure formed from the beginning, there is also an advantage that a post-treatment of forming a semiconductor layer after the incubation step is unnecessary.

本発明にかかるバイオセンサは、絶縁膜がゲート電極上に積層され、ソース電極およびドレイン電極がこの絶縁膜上に形成されていることが望ましい。このように、いわゆるボトム・ゲート型の電界効果型トランジスタとすることにより、ソース電極とドレイン電極の相互間(チャネル領域)における絶縁膜表面や半導体層表面をセンサ領域とすることが可能となり、被検試料を接触させることが容易となる。   In the biosensor according to the present invention, it is desirable that the insulating film is laminated on the gate electrode, and the source electrode and the drain electrode are formed on the insulating film. Thus, by using a so-called bottom-gate field effect transistor, the surface of the insulating film or the surface of the semiconductor layer between the source electrode and the drain electrode (channel region) can be used as a sensor region. It becomes easy to contact the test sample.

また、本発明にかかるバイオセンサの半導体層は有機半導体であることが好ましい。有機半導体材料を用いることにより、製造コストを下げることが可能となり、また焼却処分できるので、使い捨て使用に適したバイオセンサを作成することができる。また室温での加工が可能となるので、大規模な真空装置や単結晶作成のための炉といった製造設備も不要となる。柔軟性のある樹脂基板を使用して、有機半導体材料を用いれば、割れにくく耐久性のあるバイオセンサを作成できるという利点もある。   The semiconductor layer of the biosensor according to the present invention is preferably an organic semiconductor. By using an organic semiconductor material, it is possible to reduce the manufacturing cost and incinerate, so that a biosensor suitable for disposable use can be created. Further, since processing at room temperature is possible, a manufacturing facility such as a large-scale vacuum apparatus or a furnace for producing a single crystal is not required. If an organic semiconductor material is used using a flexible resin substrate, there is also an advantage that a durable biosensor that is hard to break can be produced.

特に第一の態様に係るバイオセンサは、プローブと標的物質が相互作用をした後で半導体層を形成するので、バイオセンサのユーザの元で半導体層の形成が行われることになる。かかる場合に、有機半導体を用いれば、大規模な設備は不要となり、スピンコート法や、インクジェット式吐出ヘッドなどで供給する方法によって、容易に半導体層を形成することができる。また高温処理は、生体材料を変性させることがあり、半導体層を形成する工程中、プローブと標的物質の結合が維持されない恐れもあるが、有機半導体材料を用いればこのような問題も生じない。   In particular, since the biosensor according to the first aspect forms the semiconductor layer after the probe and the target substance interact, the semiconductor layer is formed under the user of the biosensor. In such a case, if an organic semiconductor is used, a large-scale facility is not necessary, and the semiconductor layer can be easily formed by a spin coating method or a method of supplying by an inkjet discharge head or the like. In addition, the high-temperature treatment may denature the biomaterial, and there is a possibility that the binding between the probe and the target substance may not be maintained during the process of forming the semiconductor layer, but such a problem does not occur when an organic semiconductor material is used.

本発明に係るバイオセンサに固定されるプローブは、標的物質と特異的に結合する限り、生体由来の物質であっても合成された物質であってもよく、特に限定されないが、例えば核酸、タンパク質、糖、細胞小器官、微生物、動植物細胞、各種官能基、などが挙げられ、最も好ましくは、核酸またはタンパク質である。一方、本発明に係るバイオセンサが検出対象とする標的物質も、プローブと特異的に結合する限り、生体由来の物質であっても、合成された物質であってもよく、特に限定されない。適切なプローブを選択することにより、生体分子のほか、例えば環境中に含まれる有害な化学物質等の検出に用いることもできる。   As long as the probe immobilized on the biosensor according to the present invention specifically binds to the target substance, it may be a biologically derived substance or a synthesized substance, and is not particularly limited. , Sugars, organelles, microorganisms, animal and plant cells, various functional groups, and the like, and most preferably nucleic acids or proteins. On the other hand, the target substance to be detected by the biosensor according to the present invention may be a living substance or a synthesized substance as long as it specifically binds to the probe, and is not particularly limited. By selecting an appropriate probe, in addition to biomolecules, for example, harmful chemical substances contained in the environment can be detected.

なお、本発明において「特異的な相互作用」とは、例えば相補的なポリヌクレオチド同士の結合や、酵素と基質、酵素と補酵素、抗原と抗体、受容体とリガンドの結合のように、生体物質の示す選択的な親和性によって特定の組合せにのみ生じる作用をいい、主として結合を意味する。このような相互作用は、相互作用する組合せの中に少なくとも一つ生体物質が含まれていれば起こり得るものであり、組合せの中に人工的な合成された化合物等が含まれていても、生物学的な親和性により選択的に生じる相互作用であれば、特異的相互作用に含まれる。   In the present invention, “specific interaction” means, for example, a binding between complementary polynucleotides, an enzyme and a substrate, an enzyme and a coenzyme, an antigen and an antibody, or a receptor and a ligand. An action that occurs only in a specific combination due to the selective affinity of a substance, and mainly means binding. Such an interaction can occur if at least one biological material is included in the interacting combination, and even if the combination includes an artificially synthesized compound, Any interaction that occurs selectively due to biological affinity is included in a specific interaction.

本発明のバイオセンサにプローブとして用いられる「核酸」は、それぞれ一部または全部が修飾(置換を含む)されていてもよく、且つ更に一本鎖または二本鎖であるオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドを意味し、好ましくはそれぞれ一部または全部が修飾(置換を含む)されていてもよい一本鎖のオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドである。本発明に用いられる「核酸」の好適な例として、DNA、RNA、PNA(ペプチド核酸)、CNA(アミノシクロヘキシルエタン酸核酸)、HNA(ヘキシトール核酸)、p−RNA(ピラノシルRNA)、前記核酸分子からなるオリゴヌクレオチド、前記核酸分子からなるポリヌクレオチド、等から選ばれる核酸である。核酸は、生体試料から抽出したものであっても、cDNAやアプタマー等人工的に合成されたものであってもよい。これらの核酸を、プローブとして固定したバイオセンサを用いれば、被検試料中にプローブ核酸と一部または全部が相補的な配列を有する核酸(標的物質)が含まれている場合にハイブリダイゼーションが生じ、この標的物質をバイオセンサ表面に捕捉することができる。この方法により、標的核酸の塩基配列の決定、種々の疾患に関連する変異や多型の検出、遺伝子の発現解析などを行うことができる。   The “nucleic acid” used as a probe in the biosensor of the present invention is an oligonucleotide or polynucleotide that may be partially or completely modified (including substitution) and that is further single-stranded or double-stranded. It is preferably a single-stranded oligonucleotide or polynucleotide that may be partially or completely modified (including substitution). Preferred examples of the “nucleic acid” used in the present invention include DNA, RNA, PNA (peptide nucleic acid), CNA (aminocyclohexyl ethanoic acid nucleic acid), HNA (hexitol nucleic acid), p-RNA (pyranosyl RNA), and the nucleic acid molecule A nucleic acid selected from the group consisting of oligonucleotides consisting of the above, polynucleotides consisting of the nucleic acid molecules, and the like. The nucleic acid may be extracted from a biological sample or may be artificially synthesized such as cDNA or aptamer. If a biosensor in which these nucleic acids are immobilized as probes is used, hybridization occurs when the test sample contains nucleic acids (target substances) partially or entirely complementary to the probe nucleic acids. This target substance can be captured on the biosensor surface. By this method, determination of the base sequence of the target nucleic acid, detection of mutations and polymorphisms related to various diseases, gene expression analysis, and the like can be performed.

核酸は、自体公知の方法に従って、絶縁膜や半導体層表面に固定することができる。例えば、核酸分子の末端にリンカーを挟んで特定の基を結合させ、吸着させる方法などが知られる。この際、固定する表面の材料に適した基を選択することにより、自己組織化単分子膜(Self-Assembled Monolayer)を形成させることができる。例えば絶縁膜が酸化シリコン膜である場合、特許文献5の方法に従って核酸の単分子膜を絶縁膜表面に固定することが可能である。また、各種の官能基(例えば、アミノ基、アルデヒド基、エポキシ基)が結合したシリコンカップリング剤で絶縁膜表面を処理し、いずれかの官能基に結合可能な官能基(例えばアミノ基、アルデヒド基、チオール基、ビオチン等)を核酸分子末端に結合させておくことによって核酸分子を絶縁膜上に一様に固定する方法もある。   The nucleic acid can be immobilized on the surface of the insulating film or semiconductor layer according to a method known per se. For example, a method of adsorbing a specific group by binding a specific group with a linker sandwiched between the ends of the nucleic acid molecule is known. At this time, a self-assembled monolayer can be formed by selecting a group suitable for the material of the surface to be fixed. For example, when the insulating film is a silicon oxide film, it is possible to fix the monomolecular film of nucleic acid on the surface of the insulating film according to the method of Patent Document 5. In addition, the insulating film surface is treated with a silicon coupling agent to which various functional groups (for example, amino group, aldehyde group, epoxy group) are bonded, and a functional group that can be bonded to any of the functional groups (for example, amino group, aldehyde group) There is also a method in which a nucleic acid molecule is uniformly fixed on an insulating film by bonding a group, a thiol group, biotin, etc.) to the end of the nucleic acid molecule.

本発明のバイオセンサに用いる「タンパク質」は少なくとも2個のアミノ酸が共有結合したものを意味し、例えば、酵素、酵素に対する基質、抗体、エピトープ、抗原、各種レセプター、リガンドなどが挙げられる。これらを用いることにより、酵素−基質反応、酵素−補酵素の結合、抗原−抗体反応、受容体−リガンド反応などを利用して、標的物質をバイオセンサ表面に捕捉することができる。また、プローブはタンパク質の一部であってもよく、糖鎖などが結合した複合タンパク質であってもよい。
タンパク質は、例えば、酸化シリコン膜表面を各種官能基で修飾したシリコンカップリング剤で表面処理し、タンパク質のアミノ末端、カルボキシ末端、ポリペプチド鎖の途中の残基、各種のスペーサを用いて、シリコンカップリング剤の官能基と結合させることにより、絶縁膜上に固定することができる。また、固定しようとする表面をアルデヒドやポリリジンでコートすることにより、タンパク質のアミノ基を介して結合させることができる。アンカー分子として、プロテインG、プロテインA、ビオチン、ストレプトアビジンなどを介して間接的に結合させてもよい。
The “protein” used in the biosensor of the present invention means a protein in which at least two amino acids are covalently bonded, and examples thereof include enzymes, substrates for enzymes, antibodies, epitopes, antigens, various receptors, and ligands. By using these, the target substance can be captured on the biosensor surface using enzyme-substrate reaction, enzyme-coenzyme binding, antigen-antibody reaction, receptor-ligand reaction, and the like. The probe may be a part of the protein or a complex protein to which a sugar chain or the like is bound.
For example, the surface of a silicon oxide film is treated with a silicon coupling agent that is modified with various functional groups, and the amino terminus, carboxy terminus of the protein, residues in the middle of the polypeptide chain, and various spacers are used to form the silicon. By bonding with the functional group of the coupling agent, it can be fixed on the insulating film. Further, the surface to be immobilized can be bound via an amino group of a protein by coating with an aldehyde or polylysine. As an anchor molecule, it may be indirectly bound via protein G, protein A, biotin, streptavidin or the like.

上述の核酸やタンパク質は、各センサに1種類ずつ固定してもよいし、複数種のプローブを一つのセンサに固定することもでき、それぞれの検出の目的にあわせたバイオセンサを設計することができる。   The above-described nucleic acids and proteins may be fixed to each sensor one by one, or multiple types of probes may be fixed to one sensor, and a biosensor designed for each detection purpose can be designed. it can.

本発明に係る被検試料中の標的物質を検出する第一の方法は、絶縁膜と、前記絶縁膜の一面側に形成されたゲート電極と、前記絶縁膜の他面側に、前記ゲート電極と対向する部分を隔てて形成されるソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極および前記ドレイン電極相互間の前記絶縁膜の他面側表面に固定された前記標的物質と特異的に相互作用するプローブと、を含むバイオセンサを用い、プローブに被検試料を接触させてインキュベートする工程と、プローブが固定された絶縁膜表面を洗浄する工程と、プローブが固定された表面に、ソース電極およびドレイン電極と接するように半導体層を形成し、電界効果型トランジスタを形成する工程と、この電界効果型トランジスタの特性を測定する工程と、を含む。   A first method for detecting a target substance in a test sample according to the present invention includes an insulating film, a gate electrode formed on one side of the insulating film, and the gate electrode on the other side of the insulating film. And a probe that specifically interacts with the target substance fixed on the other surface side surface of the insulating film between the source electrode and the drain electrode. And a step of bringing the sample into contact with the probe for incubation, a step of washing the surface of the insulating film on which the probe is fixed, and a source electrode and a drain electrode on the surface on which the probe is fixed Forming a semiconductor layer so as to be in contact with each other, forming a field effect transistor, and measuring a characteristic of the field effect transistor.

かかる方法では、まず、インキュベート工程によって、プローブと該プローブに特異的な親和性を有する標的物質とが結合する。続く洗浄工程によって、プローブに結合しなかった被検試料が洗い流され、プローブ−標的物質複合体のみが絶縁膜表面に残される。この絶縁膜表面に半導体層が成膜されることによって、FETが形成される。プローブ−標的物質複合体は、TFTの半導体層に直に接する位置に形成されるため、上述のようにFETの特性変化を測定することにより、プローブ−標的物質複合体を検出することができる。   In such a method, first, a probe and a target substance having specific affinity for the probe are bound by an incubation step. In the subsequent washing step, the test sample that does not bind to the probe is washed away, and only the probe-target substance complex is left on the surface of the insulating film. An FET is formed by forming a semiconductor layer on the surface of the insulating film. Since the probe-target substance complex is formed at a position directly in contact with the semiconductor layer of the TFT, the probe-target substance complex can be detected by measuring the change in the characteristics of the FET as described above.

また、本発明に係る被検試料中の標的物質を検出する第二の方法は、絶縁膜と、前記絶縁膜の一面側に形成されたゲート電極と、前記絶縁膜の他面側に前記ゲート電極と対向する部分を隔てて形成されるソース電極およびドレイン電極と、少なくとも前記絶縁膜の他面側に、前記ゲート電極と対向し、前記ソース電極および前記ドレイン電極と接するように形成される半導体層と、からなる電界効果型トランジスタを含み、前記ゲート電極に対向する領域の前記半導体層表面に固定された前記標的物質と特異的に相互作用するプローブと、を含むバイオセンサを用い、プローブに、被検試料を接触させてインキュベートする工程と、プローブが固定された半導体層表面を洗浄する工程と、上記電界効果型トランジスタの特性を測定する工程と、を含む。   The second method for detecting a target substance in a test sample according to the present invention includes an insulating film, a gate electrode formed on one side of the insulating film, and the gate on the other side of the insulating film. A source electrode and a drain electrode formed with a portion facing the electrode separated from each other; and a semiconductor formed at least on the other surface side of the insulating film so as to face the gate electrode and to be in contact with the source electrode and the drain electrode And a probe that specifically interacts with the target substance immobilized on the surface of the semiconductor layer in a region facing the gate electrode. A step of bringing the sample into contact with the test sample, a step of washing the surface of the semiconductor layer on which the probe is fixed, and a step of measuring the characteristics of the field effect transistor. Including the.

かかる方法によれば、まずインキュベート工程によって、プローブと該プローブに特異的な親和性を有する標的物質とが結合し、続く洗浄工程によって、プローブに結合しなかった被検試料が洗い流され、プローブ−標的物質複合体のみが半導体膜表面に残される。プローブ−標的物質複合体は、半導体層に直に接する位置に形成されるため、半導体層表面の双極子モーメントに変化を与え、その結果FET特性に変化を生じさせる。そこで、FETの特性変化を求めることにより、プローブ−標的物質複合体を検出することができる。   According to such a method, the probe and the target substance having specific affinity for the probe are first bound by the incubation step, and the test sample that has not bound to the probe is washed away by the subsequent washing step. Only the target substance complex is left on the surface of the semiconductor film. Since the probe-target substance complex is formed at a position in direct contact with the semiconductor layer, it changes the dipole moment on the surface of the semiconductor layer, resulting in a change in FET characteristics. Therefore, the probe-target substance complex can be detected by determining the characteristic change of the FET.

また、本発明に係る検出方法では、上述した本発明に係る第一または第二の方法により測定したFET特性と、プローブが標的物質と相互作用しない場合に測定した電界効果型トランジスタ特性と、を比較する工程をさらに含むと好ましい。このような方法によれば、プローブに標的物質が結合しない状態と結合した状態とにおけるFETの特性変化を数値化することが可能となり、プローブ−標的物質複合体の形成を定量的に検出することが可能となる。具体的には、プローブに標的物質を含まない被検試料を接触させて、他の工程を同様に行い、その後、それぞれの測定結果の差をとって、FET特性の変化を求める。こうすることによって、被検試料に用いる緩衝液の影響や、インターカレータを用いた場合に該インターカレータが静電作用によって一本鎖核酸に吸着したことで生じる特性変化をバックグラウンドとして相殺し、プローブ−標的物質が形成されることのみによるFETの特性変化を求めることができる。   Further, in the detection method according to the present invention, the FET characteristics measured by the first or second method according to the present invention described above, and the field effect transistor characteristics measured when the probe does not interact with the target substance, It is preferable to further include a step of comparing. According to such a method, it is possible to quantify the change in characteristics of the FET between the state in which the target substance is not bound to the probe and the state in which the target substance is bound, and quantitatively detect the formation of the probe-target substance complex. Is possible. Specifically, the test sample not containing the target substance is brought into contact with the probe, the other steps are performed in the same manner, and then the difference in the measurement results is taken to determine the change in FET characteristics. By doing this, the influence of the buffer used for the test sample and the characteristic change that occurs when the intercalator is adsorbed to the single-stranded nucleic acid by electrostatic action when using the intercalator are canceled as the background, It is possible to determine the change in characteristics of the FET only by forming the probe-target substance.

また、本発明に係る検出方法では、半導体層が有機半導体層であることが好ましい。有機半導体層を用いる利点は上述の通りである。有機半導体材料としては、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン等の低分子化合物や、オキシジアゾール誘導体(PBD)、オキシジアゾールダイマー(OXD−8)、ベリリウム−ベンゾキノリノール錯体(Bebq)、トリフェニルアミン誘導体(MTDATA)およびトリアリールアミン誘導体、トリアゾール誘導体、ポリフェニレン、ポリアルキルフルオレン、ポリアルキルチオフェン(PHT)、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、F8T2(poly(9,9-dioctylfluorene-co-bithiophene))などの高分子化合物が挙げられる。 In the detection method according to the present invention, the semiconductor layer is preferably an organic semiconductor layer. The advantages of using the organic semiconductor layer are as described above. Examples of organic semiconductor materials include low molecular compounds such as naphthalene, anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, oxydiazole derivatives (PBD), oxydiazole dimers (OXD-8), beryllium-benzoquinolinol complexes (Bebq), tri Phenylamine derivatives (MTDATA) and triarylamine derivatives, triazole derivatives, polyphenylene, polyalkylfluorene, polyalkylthiophene (P 3 HT), polyvinylpyrene, polyvinylanthracene, F8T2 (poly (9,9-dioctylfluorene-co-bithiophene) ) And the like.

好ましくは、F8T2などの高分子有機半導体材料を、例えば、キシレン、トルエン、トリメチルベンゼンなどの非極性有機溶媒に溶かし、インクジェット式吐出ヘッドで供給する。テトラセンやペンタセンなどの低分子有機半導体材料は、例えば、蒸着法により成膜することもできる。この場合も、バイオセンサ全体を加熱する必要がないため、生体材料にも好適である。   Preferably, a polymer organic semiconductor material such as F8T2 is dissolved in a nonpolar organic solvent such as xylene, toluene, or trimethylbenzene, and supplied by an ink jet type ejection head. Low molecular organic semiconductor materials such as tetracene and pentacene can also be formed by, for example, vapor deposition. Also in this case, since it is not necessary to heat the whole biosensor, it is also suitable for biomaterials.

また、本発明に係る検出方法では、上述したように、標的物質を予め標識しておくこともできる。標識には、トラップ準位を形成するような導電性物質を用いることが好ましいが、プローブ−標的物質複合体が形成された際、プローブ単独の場合と比較して双極子モーメントが大きく変化するような物質であればよい。かかる標識によって、プローブと標的物質との相互作用が、電界効果型トランジスタの特性にもたらす変化が大きくなり、高感度なバイオセンサとして用いることができる。   In the detection method according to the present invention, as described above, the target substance can be labeled in advance. For the labeling, it is preferable to use a conductive substance that forms a trap level. However, when the probe-target substance complex is formed, the dipole moment changes greatly compared to the case of the probe alone. Any material can be used. By such labeling, the interaction between the probe and the target substance greatly changes the characteristics of the field effect transistor, and can be used as a highly sensitive biosensor.

プローブとして一本鎖核酸を用い、被検試料中の核酸をハイブリダイゼーションによって捕捉する場合は、インキュベーション工程後に、インターカレータを添加して検出することもできる。導電性インターカレータとしては、例えば特開平8−313521号公報(特許文献3)や特開平11−176238号公報(特許文献4)で開示された、界面活性を付与したインターカレータ等を用いることができる。インターカレータは導電性であることが好ましいが、上述の標識と同様に、二本鎖核酸の双極子モーメントを、一本鎖核酸のそれと比べて大きく変化させることができる物質であればよい。これにより、二本鎖核酸が形成されることによる双極子モーメントの変化を増長させることができ、微量サンプルの相互作用検出も可能となる。   When a single-stranded nucleic acid is used as a probe and the nucleic acid in the test sample is captured by hybridization, an intercalator can be added and detected after the incubation step. As the conductive intercalator, for example, an intercalator imparted with surface activity disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-313521 (Patent Document 3) or Japanese Patent Laid-Open No. 11-176238 (Patent Document 4) may be used. it can. The intercalator is preferably conductive, but any substance that can greatly change the dipole moment of the double-stranded nucleic acid as compared to that of the single-stranded nucleic acid may be used as in the above-described label. Thereby, the change of the dipole moment due to the formation of the double-stranded nucleic acid can be increased, and the interaction detection of a small amount of sample is also possible.

本発明は、絶縁膜と、絶縁膜の一面側に形成されたゲート電極と、絶縁膜の他面側に、ゲート電極と対向する部分を隔てて形成されたソース電極およびドレイン電極と、ソース電極およびドレイン電極相互間の絶縁膜の他面側表面に固定された標的物質と特異的に相互作用するプローブと、を含むバイオセンサと、有機半導体材料と、を含む被検試料中の標的物質を検出するための検出キットも含む。かかるキットを用いれば、ユーザの元で有機半導体層を容易に形成することができる。   The present invention relates to an insulating film, a gate electrode formed on one side of the insulating film, a source electrode and a drain electrode formed on the other side of the insulating film with a portion facing the gate electrode, and a source electrode A target substance in a test sample including a biosensor including a probe that specifically interacts with a target substance immobilized on the other surface side surface of the insulating film between the drain electrode and the drain electrode; and an organic semiconductor material. A detection kit for detection is also included. If such a kit is used, the organic semiconductor layer can be easily formed under the user's condition.

以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明するが、本発明は以下の具体例に制限されるものではない。当業者は以下に示す例に様々な変更を加えて本発明を実施することができ、かかる変更は、本願特許請求の範囲に包含される。
<第一の実施形態>
図1は、第一の実施形態に係るバイオセンサ100の断面図を示す。本実施例では、チャネル領域に一本鎖DNAが固定された核酸検出用バイオセンサの場合を例にとって説明する。
バイオセンサ100では、ガラス基板10上に、金薄膜からなるゲート電極12が形成され、ゲート電極12の上にゲート絶縁膜として酸化シリコン膜14が成膜されている。絶縁膜上には、ゲート電極12の上部を隔てて、ソース電極16とドレイン電極18が金薄膜により形成され、これによって両電極相互間の絶縁膜表面、即ちゲート電極12の上部がチャネル領域20となる。チャネル領域20には、標的核酸と相補的な配列を有する一本鎖DNAがプローブとして固定されている。
(製造方法)
次に、本実施の形態に係るバイオセンサの製造方法を説明する。図2は、このバイオセンサ100の製造工程断面図である。図2(a)に示すように、ガラス基板10上に例えば蒸着法によって、金薄膜を膜厚約20μm程度に形成し、その後パターニングして、ゲート電極12とする。ゲート電極には、タンタル、アルミニウム、白金、クロム等を用いてもよい。
続いて図2(b)に示すように、ガラス基板10およびゲート電極12に酸化シリコン膜14を、例えばPECVD法により膜厚約500nmとなるよう形成する。酸化シリコン膜14は、ゲート絶縁膜として機能する。図2(b)に示すように、エッチバック法によりゲート絶縁膜を平坦化してもよい。
さらに、同図(c)に示すように、例えばスパッタリング法により、金薄膜28を膜厚約20μmに形成する。そして図2(d)に示すように、パターニングして、ゲート電極の上方にチャネル領域20を形成する。チャネル領域の大きさは、標的物質の種類等にあわせて適宜変更できるが、約5μmから20μm四方が好ましい。
次に、同図(e)に示すように、プローブとしての一本鎖DNA22を、チャネル領域20内の絶縁膜14表面に固定する。DNAの固定は、上述の方法に準じて行うことができる。例えば、DNAの末端に酸化シリコン膜上でSAM膜を形成する官能基を結合させ、これを含む溶液を、インクジェット式吐出ヘッドによりチャネル領域に供給することで行うことが可能である。
(検出方法)
次に、図3(a)から図1(d)を参照して、このバイオセンサを用いた検出方法について説明する。まず、例えば、PBS緩衝液(50mM KPO、5mM EDTA、1M NaCl、pH7.0)などで、標的物質を含む試料を例えば核酸濃度が1μMとなるように希釈し、被検試料とする。
次に、図3(b)に示すように、チャネル領域20に、被検試料24をインクジェット式吐出ヘッドにより吐出し、インキュベートして、ハイブリダイゼーション反応を行う。プローブ核酸22の塩基配列と相補的な配列を有する標的試料中の核酸は、プローブ核酸22とハイブリダイゼーションして二本鎖を形成する。なお、緩衝液の組成は特に限定されず、塩濃度(イオン強度)や温度を変化させて、ストリンジェンシーを調節することができる。
続いて、チャネル領域20に導電性インターカレータとして、特開平8−313521号公報に開示された次式の界面活性色素インターカレータ25を添加する。図3(c)に示すように、インターカレータ25は、二本鎖核酸が形成された部分に選択的に挿入結合する。導電性インターカレータとしては、メチレンブルーのほか、臭化エチジウム、アクチノマイシンD、アクリジン色素など、またはこれらに界面活性や導電性官能基を付与したものを用いてもよい。
次に、チャネル領域20を洗浄し、プローブに結合していない核酸等を含む被検試料をチャネル領域から除去する。洗浄には、SSC(saline-sodium citrate)溶液を超純水で適宜希釈し、必要に応じてSDS(Sodium dodecyl sulfate)を加えたものを用いることができる。
図3(d)に示すように、チャネル領域20、ソース電極16およびドレイン電極18上に、有機半導体層26として、F8T2(poly(9,9-dioctylfluorene-co-bithiophene))をキシレンに溶解したものを積層し、電界効果型トランジスタを形成する。有機半導体層は、インクジェット式吐出ヘッドにより供給することができる。インクジェット式吐出ヘッドにより吐出すれば、二本鎖核酸およびインターカレータを半導体層の中に効果的に封じ込めることができる。有機半導体層の形成は、インクジェット法のほか、蒸着法、スピンコート法、LB法などを用いてもよい。なお、半導体層は、水溶性ポリマーを用いて形成することも可能である。
最後に、ドレイン電極にプラス電圧を加えた状態で、プラスのゲート電圧を徐々にあげていき、ソース/ドレイン電極間に電流が流れ始める閾値電圧(Vth)、およびソース/ドレイン電極間に流れるドレイン電流(Id)を測定する。
一方、比較例として、図3(a)に示すバイオセンサに、被検試料の調製に用いたPBS緩衝液のみを添加し、インキュベート工程を経て洗浄し、同様に閾値電圧およびドレイン電流を測定する。
こうして得られるVg−Id特性曲線の一例を図4に示す。図中実線で示されているのは、二本鎖核酸が形成され、インターカレータがこの二本鎖に結合している場合のVg−Id特性曲線であり、点線で示されているのは比較例の特性曲線である。比較例は、有機半導体層中に絶縁性で双極子モーメントの小さい一本鎖核酸しか含まれないため、真性半導体のVg−Id特性に近い、急峻に立ち上がるカーブを描く。
これに対して、有機半導体層にインターカレータが含まれる実施例では、二本鎖が形成されてプローブ−標的物質の双極子モーメントが増大するとともに、インターカレータがトラップとして機能するため、閾値電圧(Vth)の絶対値が増大し、ドレイン電流(Id)が低下する。また、カーブの傾きが緩やかになり、S値が大きくなる。
このように、本実施の形態に係るバイオセンサによれば、複数のパラメータによってプローブと標的物質との結合を高感度且つ定量的に測定することができ、生体分子の多様な相互作用の検出に有用である。また、一つの基板に多数のバイオセンサを作りこむことができ、ハイスループットな測定可能となる。さらに製造コストが比較的安く、焼却処理もできるので使い捨て使用に適し、被検試料同士のコンタミネーションを防ぐこともできる。
<第二の実施形態>
図5は、第二の実施形態に係るバイオセンサ200の断面図を示す。本実施例では、チャネル領域上部における半導体層表面に、抗体が固定された、抗原検出用バイオセンサの場合を例にとって説明する。
ガラス基板50上に金薄膜によりゲート電極52が形成され、ゲート電極52の上に酸化シリコン膜がゲート絶縁膜54として成膜されている。絶縁膜54の上には、ゲート電極52の上部を隔てて、ソース電極56とドレイン電極58が金薄膜により形成され、これによって両電極相互間の半導体薄膜表面、即ちゲート電極52の上部がチャネル領域60となる。ソース電極56、ドレイン電極58、およびチャネル領域60上には、半導体層66が形成され、ゲート電極52の上部における半導体層66の表面には、標的物質に親和性を有する抗体がプローブとして固定されている。
(製造方法)
本実施の形態に係るバイオセンサは、通常の製造方法に従って電界効果型トランジスタを製造し、半導体膜表面に抗体を固定することにより製造することができる。まず、第一の実施形態にかかるバイオセンサと同様の方法で、基板50上に、ゲート電極52、絶縁膜54、ソース電極56およびドレイン電極58を形成し、ソース電極、ドレイン電極およびチャネル領域上に有機半導体層66を形成する。有機半導体層66は、例えばF8T2をキシレンに溶解したものを用いて蒸着法により形成することができる。十分な感度を得るためには、有機半導体層66をできるだけ薄く形成することが好ましく、5nmから50nmの厚さに形成するとよい。有機半導体を薄く形成することにより、チャネル領域60の上部に凹部が形成されるので、この凹部をセンシング部として利用することができる。
次に、前記凹部に、抗体62を有機半導体層表面に固定する。抗体の固定は、上述したタンパク質の固定方法に準じて行うことができ、例えば半導体層66の表面をアルデヒドでコートすることにより、抗体のアミノ基を介して結合させることができる。いずれの方法においても、立体障害や高次構造が失われることによって結合能が損なわれないように、また標的物質と結合するための配向性が保たれるよう固定する。
(検出方法)
次に、図6を参照して、本実施の形態に係るバイオセンサを用いた、標的物質の検出方法を説明する。標的物質を含むと考えられる被検試料64を、例えばタンパク質濃度が0.1〜0.5mg/mlになるように希釈して、添加する。インキュベーションを行った後、PBSで洗浄し、結合しなかった物質を含む被検試料64を洗い流す。抗体62と標的物質との結合により分子全体の双極子モーメントが変化し、半導体膜66の表面ポテンシャルが変化することによって、FET特性に変化が生じる。バイオセンサ200のFETとしての特性を予め測定しておくことにより、複合体の形成を定量的に測定することが可能である。
標的物質によって異なる特性の変化を、閾値電圧、Vg−Id特性、S値といった複数のパラメータによって表し、それぞれの値を記録したデータベースを作成することにより、未知の物質がプローブに結合した場合に、データベースを参照してこの物質を同定することも可能である。
このように、本実施の形態の係るバイオセンサを用いれば、インキュベーション後に半導体層を形成する工程が不要で、被検試料を半導体層表面に接触させる工程、インキュベーション工程、洗浄工程を経て、容易にプローブ−標的物質複合体を検出することができる。また、第一の実施の形態に係るバイオセンサと同様に、高感度、定量的且つハイスループットな相互作用の測定を実施することができ、使い捨て使用にも適する。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following specific examples. Those skilled in the art can implement the present invention by making various modifications to the examples shown below, and such modifications are included in the scope of the claims of the present application.
<First embodiment>
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a biosensor 100 according to the first embodiment. In this example, a case of a biosensor for detecting a nucleic acid in which a single-stranded DNA is immobilized in a channel region will be described as an example.
In the biosensor 100, a gate electrode 12 made of a gold thin film is formed on a glass substrate 10, and a silicon oxide film 14 is formed on the gate electrode 12 as a gate insulating film. On the insulating film, the source electrode 16 and the drain electrode 18 are formed of a gold thin film with the upper portion of the gate electrode 12 therebetween, whereby the surface of the insulating film between the two electrodes, that is, the upper portion of the gate electrode 12 is the channel region 20. It becomes. Single-stranded DNA having a sequence complementary to the target nucleic acid is immobilized on the channel region 20 as a probe.
(Production method)
Next, a method for manufacturing the biosensor according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the biosensor 100. As shown in FIG. 2A, a gold thin film is formed to a thickness of about 20 μm on a glass substrate 10 by, eg, vapor deposition, and then patterned to form a gate electrode 12. Tantalum, aluminum, platinum, chromium, or the like may be used for the gate electrode.
Subsequently, as shown in FIG. 2B, a silicon oxide film 14 is formed on the glass substrate 10 and the gate electrode 12 so as to have a film thickness of about 500 nm by, for example, PECVD. The silicon oxide film 14 functions as a gate insulating film. As shown in FIG. 2B, the gate insulating film may be planarized by an etch back method.
Further, as shown in FIG. 3C, the gold thin film 28 is formed to a thickness of about 20 μm by, for example, sputtering. Then, as shown in FIG. 2D, patterning is performed to form a channel region 20 above the gate electrode. The size of the channel region can be appropriately changed according to the type of the target substance, but is preferably about 5 μm to 20 μm square.
Next, as shown in FIG. 5E, the single-stranded DNA 22 as a probe is fixed to the surface of the insulating film 14 in the channel region 20. DNA can be fixed in accordance with the method described above. For example, a functional group that forms a SAM film on a silicon oxide film is bonded to the end of DNA, and a solution containing the functional group is supplied to the channel region by an ink jet discharge head.
(Detection method)
Next, a detection method using this biosensor will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 1 (d). First, for example, a sample containing a target substance is diluted with a PBS buffer (50 mM KPO 4 , 5 mM EDTA, 1M NaCl, pH 7.0) or the like so that the nucleic acid concentration becomes 1 μM, for example, and used as a test sample.
Next, as shown in FIG. 3B, the test sample 24 is discharged into the channel region 20 by an ink jet discharge head, and incubated to perform a hybridization reaction. The nucleic acid in the target sample having a sequence complementary to the base sequence of the probe nucleic acid 22 hybridizes with the probe nucleic acid 22 to form a double strand. The composition of the buffer solution is not particularly limited, and the stringency can be adjusted by changing the salt concentration (ionic strength) or temperature.
Subsequently, a surface active dye intercalator 25 of the following formula disclosed in JP-A-8-313521 is added to the channel region 20 as a conductive intercalator. As shown in FIG. 3C, the intercalator 25 selectively inserts and binds to the portion where the double-stranded nucleic acid is formed. As the conductive intercalator, in addition to methylene blue, ethidium bromide, actinomycin D, acridine dye, etc., or those provided with surface activity or conductive functional group may be used.
Next, the channel region 20 is washed, and a test sample containing nucleic acid or the like not bound to the probe is removed from the channel region. For washing, a solution obtained by appropriately diluting an SSC (saline-sodium citrate) solution with ultrapure water and adding SDS (Sodium dodecyl sulfate) as necessary can be used.
As shown in FIG. 3D, F8T2 (poly (9,9-dioctylfluorene-co-bithiophene)) was dissolved in xylene as the organic semiconductor layer 26 on the channel region 20, the source electrode 16, and the drain electrode 18. These are stacked to form a field effect transistor. The organic semiconductor layer can be supplied by an inkjet discharge head. If discharged by an ink jet discharge head, the double-stranded nucleic acid and the intercalator can be effectively contained in the semiconductor layer. In addition to the inkjet method, the organic semiconductor layer may be formed by vapor deposition, spin coating, LB, or the like. Note that the semiconductor layer can also be formed using a water-soluble polymer.
Finally, with the positive voltage applied to the drain electrode, the positive gate voltage is gradually increased, the threshold voltage (Vth) at which current starts to flow between the source / drain electrodes, and the drain flowing between the source / drain electrodes The current (Id) is measured.
On the other hand, as a comparative example, only the PBS buffer used for the preparation of the test sample is added to the biosensor shown in FIG. 3A, washed through an incubation step, and the threshold voltage and the drain current are similarly measured. .
An example of the Vg-Id characteristic curve thus obtained is shown in FIG. In the figure, a solid line indicates a Vg-Id characteristic curve in the case where a double-stranded nucleic acid is formed and an intercalator is bound to this double-strand. A dotted line indicates a comparison. It is an example characteristic curve. In the comparative example, since the organic semiconductor layer includes only a single-stranded nucleic acid having an insulating property and a small dipole moment, a sharply rising curve close to the Vg-Id characteristic of the intrinsic semiconductor is drawn.
In contrast, in an embodiment in which an intercalator is included in the organic semiconductor layer, a double strand is formed and the dipole moment of the probe-target substance is increased, and the intercalator functions as a trap. The absolute value of Vth) increases and the drain current (Id) decreases. In addition, the slope of the curve becomes gentle and the S value becomes large.
As described above, according to the biosensor according to the present embodiment, the binding between the probe and the target substance can be measured with high sensitivity and quantitatively using a plurality of parameters, and various biomolecule interactions can be detected. Useful. In addition, a large number of biosensors can be formed on one substrate, and high-throughput measurement is possible. Furthermore, since the manufacturing cost is relatively low and incineration can be performed, it is suitable for disposable use and can prevent contamination between test samples.
<Second Embodiment>
FIG. 5 shows a cross-sectional view of a biosensor 200 according to the second embodiment. In this embodiment, an example of a biosensor for antigen detection in which an antibody is immobilized on the surface of a semiconductor layer above the channel region will be described.
A gate electrode 52 is formed of a gold thin film on the glass substrate 50, and a silicon oxide film is formed on the gate electrode 52 as a gate insulating film 54. On the insulating film 54, a source electrode 56 and a drain electrode 58 are formed of a gold thin film across the upper portion of the gate electrode 52, whereby the surface of the semiconductor thin film between the two electrodes, that is, the upper portion of the gate electrode 52 is channeled. It becomes area 60. A semiconductor layer 66 is formed on the source electrode 56, the drain electrode 58, and the channel region 60, and an antibody having affinity for the target substance is immobilized as a probe on the surface of the semiconductor layer 66 above the gate electrode 52. ing.
(Production method)
The biosensor according to the present embodiment can be manufactured by manufacturing a field effect transistor according to a normal manufacturing method and immobilizing an antibody on the surface of the semiconductor film. First, the gate electrode 52, the insulating film 54, the source electrode 56, and the drain electrode 58 are formed on the substrate 50 by the same method as the biosensor according to the first embodiment, and the source electrode, the drain electrode, and the channel region are formed. Then, an organic semiconductor layer 66 is formed. The organic semiconductor layer 66 can be formed by vapor deposition using, for example, F8T2 dissolved in xylene. In order to obtain sufficient sensitivity, the organic semiconductor layer 66 is preferably formed as thin as possible, and may be formed to a thickness of 5 nm to 50 nm. By forming the organic semiconductor thin, a recess is formed in the upper part of the channel region 60, so that this recess can be used as a sensing unit.
Next, the antibody 62 is fixed to the surface of the organic semiconductor layer in the recess. The antibody can be immobilized in accordance with the above-described protein immobilization method. For example, the surface of the semiconductor layer 66 can be coated with an aldehyde to be bound via the amino group of the antibody. In any of the methods, fixation is performed so that the binding ability is not impaired by loss of steric hindrance or higher order structure, and the orientation for binding to the target substance is maintained.
(Detection method)
Next, a method for detecting a target substance using the biosensor according to the present embodiment will be described with reference to FIG. A test sample 64 that is considered to contain the target substance is added after being diluted so that the protein concentration becomes 0.1 to 0.5 mg / ml, for example. After the incubation, the sample is washed with PBS, and the test sample 64 containing the unbound substance is washed away. Due to the binding between the antibody 62 and the target substance, the dipole moment of the whole molecule changes, and the surface potential of the semiconductor film 66 changes, thereby changing the FET characteristics. By measuring the characteristics of the biosensor 200 as an FET in advance, the formation of the complex can be quantitatively measured.
When changes in characteristics that differ depending on the target substance are expressed by a plurality of parameters such as threshold voltage, Vg-Id characteristics, and S value, and a database in which each value is recorded is created, when an unknown substance binds to the probe, It is also possible to identify this substance with reference to a database.
As described above, when the biosensor according to the present embodiment is used, the process of forming the semiconductor layer after the incubation is unnecessary, and the process of bringing the test sample into contact with the surface of the semiconductor layer, the incubation process, and the cleaning process can be easily performed. The probe-target substance complex can be detected. In addition, similar to the biosensor according to the first embodiment, it is possible to measure interaction with high sensitivity, quantitative and high throughput, and it is suitable for disposable use.

図1は、第一の実施形態に係るバイオセンサの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of the biosensor according to the first embodiment. 図2は、第一の実施形態に係るバイオセンサの製造工程断面図である。FIG. 2 is a manufacturing process cross-sectional view of the biosensor according to the first embodiment. 図3は、第一の実施形態に係るバイオセンサを用いた標的物質の検出方法を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a target substance detection method using the biosensor according to the first embodiment. 図4は、プローブ−被検物質の相互作用により変化する、電界効果型トランジスタのVg−Id曲線の一例を示す。FIG. 4 shows an example of a Vg-Id curve of a field-effect transistor that changes due to the probe-test substance interaction. 図5は、第二の実施形態に係るバイオセンサの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the biosensor according to the second embodiment. 図6は、第二の実施形態に係るバイオセンサを用いた標的物質の検出方法を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method for detecting a target substance using the biosensor according to the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10、50…ガラス基板、12、52…ゲート電極、14、54…酸化シリコン膜、16、56…ソース電極、18、58…ドレイン電極、20、60…チャネル領域、22…プローブ核酸、24…被検試料、25…インターカレータ、26、66…有機半導体層、28…金薄膜、62…抗体、100…バイオセンサ、200…バイオセンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 50 ... Glass substrate, 12, 52 ... Gate electrode, 14, 54 ... Silicon oxide film, 16, 56 ... Source electrode, 18, 58 ... Drain electrode, 20, 60 ... Channel region, 22 ... Probe nucleic acid, 24 ... Test sample, 25 ... intercalator, 26, 66 ... organic semiconductor layer, 28 ... gold thin film, 62 ... antibody, 100 ... biosensor, 200 ... biosensor

Claims (9)

被検試料中の標的物質を検出する方法であって、
絶縁膜と、前記絶縁膜の一面側に形成されたゲート電極と、前記絶縁膜の他面側に、前記ゲート電極と対向する部分を隔てて形成されるソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極および前記ドレイン電極相互間の前記絶縁膜の他面側表面に固定された前記標的物質と特異的に相互作用するプローブと、を含むセンサ基体を用い、
前記プローブに、被検試料を接触させてインキュベートする工程と、
前記プローブが固定された絶縁膜表面を洗浄する工程と、
前記プローブが固定された表面に、前記ソース電極および前記ドレイン電極と接するように半導体層を成膜し、電界効果型トランジスタを形成する工程と、
前記電界効果型トランジスタの特性を測定する工程と、
を含む方法。
A method for detecting a target substance in a test sample,
An insulating film; a gate electrode formed on one surface of the insulating film; a source electrode and a drain electrode formed on the other surface of the insulating film with a portion facing the gate electrode; and the source electrode and using a sensor substrate comprising, a probe in which the interact specifically with the target substance fixed on the other side surface of the insulating film between said drain electrode each other,
Incubating the probe with a test sample; and
Cleaning the surface of the insulating film on which the probe is fixed;
Forming a field effect transistor by forming a semiconductor layer on the surface on which the probe is fixed so as to be in contact with the source electrode and the drain electrode;
Measuring the characteristics of the field effect transistor;
Including methods.
試料に含まれる物質を検出する方法であって、
ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、前記ゲート電極に接する絶縁体、及び前記絶縁体の前記ゲート電極に対向する側の表面に設けられたプローブと、を含むセンサ基体の前記プローブに前記試料を接触させ、前記プローブと前記物質を相互作用させ、第1の物質を形成する工程と、
前記センサ基体の前記絶縁体の前記ゲート電極に対向する側の表面における、前記プローブと相互作用していない前記試料を除去する工程と、
前記ソース電極および前記ドレイン電極と接し、かつ前記第1の物質を封入するように半導体を形成する工程と、
前記ゲート電極、前記ソース電極、前記ドレイン電極、前記絶縁体、及び前記半導体を含む電界効果型トランジスタの特性を測定する工程と、
を含む方法。
A method for detecting a substance contained in a sample,
A gate electrode, a source electrode, a drain electrode, an insulator in contact with the gate electrode, and a probe provided on a surface of the insulator on the side facing the gate electrode; Allowing the probe and the substance to interact to form a first substance;
Removing the sample not interacting with the probe on the surface of the sensor base on the side of the insulator facing the gate electrode;
Forming a semiconductor so as to be in contact with the source electrode and the drain electrode and encapsulate the first substance;
Measuring characteristics of a field effect transistor including the gate electrode, the source electrode, the drain electrode, the insulator, and the semiconductor;
Including methods.
請求項1に記載の方法により測定した電界効果型トランジスタ特性と、前記プローブが標的物質と相互作用しない場合に測定した電界効果型トランジスタ特性と、を比較する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。   2. The method of claim 1, further comprising the step of comparing the field effect transistor characteristics measured by the method of claim 1 with the field effect transistor characteristics measured when the probe does not interact with the target substance. the method of. 前記半導体層が有機半導体層である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the semiconductor layer is an organic semiconductor layer. 前記インキュベートする工程の前に、前記標的物質に標識分子を結合させておくことを特徴とする、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein a label molecule is bound to the target substance before the incubating step. 前記標的物質および前記プローブが一本鎖核酸であり、前記インキュベートする工程の後に、導電性インターカレータを加える工程さらに含む、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, further comprising the step of adding a conductive intercalator after the incubation step, wherein the target substance and the probe are single-stranded nucleic acids. 前記電界効果型トランジスタの特性が、閾値電圧、Vg−Id特性およびS値のうちのいずれかである、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the characteristic of the field effect transistor is one of a threshold voltage, a Vg-Id characteristic, and an S value. 請求項1から7のいずれかに記載の方法に用いられるセンサ基体であって、
ゲート電極と、
ソース電極と、
ドレイン電極と、
前記ゲート電極に接する絶縁体と、
前記絶縁体の前記ゲート電極に対向する側の表面に設けられた前記プローブと、
を含むセンサ基体。
A sensor substrate used in the method according to claim 1 ,
A gate electrode;
A source electrode;
A drain electrode;
An insulator in contact with the gate electrode;
The probe provided on the surface of the insulator facing the gate electrode;
A sensor substrate.
請求項に記載のセンサ基体を含む、試料中の標的物質を検出するための検出キット。 A detection kit for detecting a target substance in a sample, comprising the sensor substrate according to claim 8 .
JP2003307636A 2003-08-29 2003-08-29 Method for detecting target substance in sample, sensor substrate, and detection kit Expired - Fee Related JP4482856B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003307636A JP4482856B2 (en) 2003-08-29 2003-08-29 Method for detecting target substance in sample, sensor substrate, and detection kit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003307636A JP4482856B2 (en) 2003-08-29 2003-08-29 Method for detecting target substance in sample, sensor substrate, and detection kit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005077237A JP2005077237A (en) 2005-03-24
JP4482856B2 true JP4482856B2 (en) 2010-06-16

Family

ID=34410376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003307636A Expired - Fee Related JP4482856B2 (en) 2003-08-29 2003-08-29 Method for detecting target substance in sample, sensor substrate, and detection kit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4482856B2 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7390622B2 (en) * 2003-10-16 2008-06-24 Hai Kang Life Corporation Limited Apparatus and methods for detecting nucleic acid in biological samples
JP2006242900A (en) * 2005-03-07 2006-09-14 Mitsubishi Chemicals Corp Sensor unit, reaction field cell unit and analyzing apparatus
JP4735833B2 (en) 2006-01-13 2011-07-27 セイコーエプソン株式会社 Biochip and biosensor
KR101478540B1 (en) 2007-09-17 2015-01-02 삼성전자 주식회사 A biosensor using nanomaterials as a channel of a transistor and a manufacturing method thereof
JP4843077B2 (en) * 2008-12-03 2011-12-21 韓國電子通信研究院 Biosensor with transistor structure and manufacturing method thereof
CN102301227A (en) * 2009-04-27 2011-12-28 夏普株式会社 Chemical sensor
WO2017018449A1 (en) * 2015-07-30 2017-02-02 シャープ株式会社 Biosensor
WO2017018434A1 (en) * 2015-07-30 2017-02-02 シャープ株式会社 Biosensor
KR101872484B1 (en) * 2016-03-31 2018-06-28 주식회사 엔디디 Bio-sensing device
WO2021181745A1 (en) * 2020-03-09 2021-09-16 株式会社村田製作所 Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005077237A (en) 2005-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7863140B2 (en) Methods of making a molecular detection chip having a metal oxide silicon field effect transistor on sidewalls of a micro-fluid channel
Poghossian et al. Label‐free sensing of biomolecules with field‐effect devices for clinical applications
Patolsky et al. Nanowire-based biosensors
Bronder et al. DNA immobilization and hybridization detection by the intrinsic molecular charge using capacitive field-effect sensors modified with a charged weak polyelectrolyte layer
Ingebrandt et al. Label‐free detection of DNA using field‐effect transistors
US8106428B2 (en) Nano-scale bridge biosensors
EP1468277B1 (en) Detection of molecular probes fixed to an active zone of a sensor
Uno et al. Peptide− nucleic acid-modified ion-sensitive field-effect transistor-based biosensor for direct detection of DNA hybridization
Pänke et al. Impedance spectroscopy and biosensing
Maehashi et al. Ultrasensitive detection of DNA hybridization using carbon nanotube field-effect transistors
Lud et al. Field Effect of Screened Charges: Electrical Detection of Peptides and Proteins by a Thin‐Film Resistor
US20090153130A1 (en) Field effect transistor-based biosensor with inorganic film, method of manufacturing the biosensor, and method of detecting biomolecule using the biosensor
WO2009041917A1 (en) Method of electrically detecting a nucleic acid molecule
JP2007279035A (en) Method of detecting biomolecule using field-effect transistor, without immobilizing biomolecules
EP1664755A1 (en) Detection of molecular interactions using a field effect transistor
Vu et al. Signal enhancement of silicon nanowire field-effect transistor immunosensors by RNA aptamer
WO2008007822A1 (en) Biosensor comprising interdigitated electrode sensor units
WO2005108612A2 (en) Nanoscale biosensor device, system and technique
Bronder et al. Detection of PCR-amplified tuberculosis DNA fragments with polyelectrolyte-modified field-effect sensors
JP2004132954A (en) Method and detector for detecting one or plurality of analytes, and use of detector
JP4482856B2 (en) Method for detecting target substance in sample, sensor substrate, and detection kit
US20060194263A1 (en) Small molecule mediated, heterogeneous, carbon nanotube biosensing
US20190025249A1 (en) Single-particle bridge assay for amplification-free electrical detection of ultralow-concentration biomolecules and non-biological molecules
Won et al. Bioelectrocatalytic signaling from immunosensors with back‐filling immobilization of glucose oxidase on biorecognition surfaces
KR101085879B1 (en) Biosensor using silicon nanowires, manufacturing method of biosensor using silicon nanowires and specific cell detection method using the biosensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060816

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090401

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090512

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090713

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091020

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091217

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100226

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100311

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130402

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130402

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140402

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees