JP5110254B2 - Fluorescence measurement method, measurement chip for fluorescence measurement, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、表面増強効果にて蛍光強度を増強させた蛍光測定法と、この蛍光測定法に使用するための測定用チップ及びその製造方法とに関する。 The present invention relates to a fluorescence measurement method in which fluorescence intensity is enhanced by a surface enhancement effect, a measurement chip for use in this fluorescence measurement method, and a method for manufacturing the same.
従来、試料中に含まれるDNAや蛋白質等の測定対象物質を定量等する手法の一つとして、蛍光測定法が知られている。この蛍光測定法は、抗原抗体反応を利用した免疫学的検出法の一種であり、測定用チップを用いて行われる。この測定用チップは、ガラス基板に形成された多数の微小な反応領域の各々に抗体を配置して形成されており、この測定用チップの表面に試料を加えると、各反応領域に配置した抗体が試料中の測定対象物質を補足する。次いで、この測定用チップの表面に蛍光色素で標識した抗体を加えると、この抗体が、測定用チップの表面に補足されている測定対象物質に結合して、一対の抗体の間に測定対象物質を結合させたサンドイッチ結合を構成する。その後、測定用チップを洗浄して未結合の試料や抗体を洗い流し、測定用チップにレーザ光などの励起光を照射することにより、この励起光の励起によって蛍光色素から蛍光を発生させる。そして、この蛍光を分光素子にて励起光と分離し、この分離された蛍光の信号強度(蛍光信号強度)を蛍光スキャナーや蛍光顕微鏡にて測定することで、試料に含まれる測定対象物質を定量等することができる。 Conventionally, a fluorescence measurement method is known as one of methods for quantifying a measurement target substance such as DNA or protein contained in a sample. This fluorescence measurement method is a kind of immunological detection method using an antigen-antibody reaction, and is performed using a measurement chip. This measurement chip is formed by arranging an antibody in each of a large number of minute reaction areas formed on a glass substrate. When a sample is added to the surface of this measurement chip, the antibody arranged in each reaction area Supplements the substance to be measured in the sample. Subsequently, when an antibody labeled with a fluorescent dye is added to the surface of the measurement chip, the antibody binds to the measurement target substance captured on the surface of the measurement chip, and the measurement target substance is interposed between the pair of antibodies. To form a sandwich bond. Thereafter, the measurement chip is washed to wash away unbound samples and antibodies, and the measurement chip is irradiated with excitation light such as laser light, whereby fluorescence is generated from the fluorescent dye by excitation of the excitation light. Then, the fluorescence is separated from the excitation light by a spectroscopic element, and the signal intensity (fluorescence signal intensity) of the separated fluorescence is measured with a fluorescence scanner or a fluorescence microscope, thereby quantifying the measurement target substance contained in the sample. And so on.
このような蛍光測定法において、凹凸構造を有する貴金属製の基板上では、蛍光色素の蛍光強度が増幅するという現象(表面増強効果)が知られている。この表面増強効果の原理についてより詳細に説明すると、光の波長よりもずっと小さい直径の粒子に光を当てた場合、散乱光が生じると共に、その粒子の周辺で局在した電磁場(近接場光)が発生する。これら散乱光及び近接場光はいずれも、入射光が球に当たったときに、球内部に誘起される電気双極子が源となって発生する電磁場であるが、散乱光は遠方にまで伝わるのに対し、近接場光のエネルギーは球面状に沿うようにして集中し、球から離れた位置では観測することはできない。しかも、近接場光が分布しているのは、粒子からその粒子の直径程度の距離である。貴金属(銀)粒子近傍で発生した近接場光により励起光が増幅され、光を吸収する蛍光分子数が増加すること、更に励起状態から基底状態への戻りが速く、励起され易くなることから(励起サイクル増加)、蛍光強度が増大すると考えられている。このような原理に基づく表面増強効果によれば、測定用チップを形成するガラス基板の表面に貴金属製の微細な凹凸を形成し、この測定用チップを用いて蛍光測定法を実施することで、一層高感度な測定を行うことが可能になり、例えば蛍光色素が比較的少数の場合であっても、試料に含まれる測定対象物質を定量等することが可能になる。 In such a fluorescence measurement method, a phenomenon (surface enhancement effect) is known in which the fluorescence intensity of a fluorescent dye is amplified on a noble metal substrate having an uneven structure. The principle of this surface enhancement effect will be explained in more detail. When light is applied to a particle having a diameter much smaller than the wavelength of light, scattered light is generated, and an electromagnetic field localized in the vicinity of the particle (near-field light) Occurs. Both the scattered light and the near-field light are electromagnetic fields generated by the electric dipoles induced inside the sphere when the incident light hits the sphere, but the scattered light travels far away. On the other hand, the energy of the near-field light concentrates along the spherical shape and cannot be observed at a position away from the sphere. Moreover, the near-field light is distributed from the particle at a distance that is about the diameter of the particle. The excitation light is amplified by the near-field light generated in the vicinity of the noble metal (silver) particles, the number of fluorescent molecules that absorb the light increases, and the return from the excited state to the ground state is quick, and it is easy to be excited ( It is believed that the fluorescence intensity increases. According to the surface enhancement effect based on such a principle, by forming fine irregularities made of noble metal on the surface of the glass substrate on which the measurement chip is formed, and performing a fluorescence measurement method using this measurement chip, It becomes possible to perform a measurement with higher sensitivity. For example, even if the number of fluorescent dyes is relatively small, it is possible to quantify the measurement target substance contained in the sample.
このような表面増強効果を得るために測定用チップに形成される凹凸構造は、理想的には、凹凸構造の密度が均一であること、凹凸の均一性が高いこと、同一の凹凸構造の再現性が高いこと、凹凸構造の製造が容易であること、及び、凹凸構造のサイズが40〜100nmのナノサイズであることが好ましい。そして、このような各種条件を満たす凹凸構造を形成する方法として、従来から、ガラス基板の表面に貴金属製(例えば銀製)のナノサイズの微粒子を配置する方法が提案されている。 The concavo-convex structure formed on the measurement chip to obtain such a surface enhancement effect ideally has a uniform concavo-convex structure density, high concavo-convex uniformity, and reproduction of the same concavo-convex structure. It is preferable that the structure is high, the uneven structure can be easily manufactured, and the uneven structure has a nano size of 40 to 100 nm. As a method of forming a concavo-convex structure that satisfies such various conditions, a method of arranging nano-sized fine particles made of noble metal (for example, silver) on the surface of a glass substrate has been conventionally proposed.
例えば、非特許文献1及び非特許文献2には、銀島状フィルム(SIF:Silver island film)をガラス基板上に配置する点が開示されている。この銀島状フィルムは、例えば、銀イオンを溶液中で還元させることによって、ガラス基板上に配置される。すなわち、この技術では、ナノサイズの微粒子を銀にて形成し、この銀製の微粒子を、相互に間隔を隔てた状態(相互に接触しない状態)で、ガラス基板上に配置している。
For example, Non-Patent
また、特許文献1には、表面増強効果を表面プラズモン共鳴(SPR:Surface Plasmon Resonance)に適用した技術が開示されている。ここで、表面プラズモン共鳴とは、特定の波長の光を、入射角度を変えながら金属膜の表面に照射すると、特定の入射角度によって光子のエネルギーが吸収されて反射されなくなる現象である。この入射角度は共鳴角度と呼ばれ、この共鳴角度は金属膜の表面密度(質量)に応じて変ることから、この共鳴角度の変化を測定することで、金属膜の表面密度を特定することができる。この表面プラズモン共鳴の原理についてより詳細に説明すると、金属薄の裏面の照射光は全反射すると同時に金属膜側に微弱なエネルギー波(エバネッセント波)を生じる。また誘電体に接触した金属表面では粗密波(表面プラズモン)が発生し、両者の波数が一致したときに共鳴して反射光が減衰する(表面プラズモン共鳴現象)。誘電率(屈折率の2乗)はエバネッセント波に影響し、従って金属表面で引き起こされる物質間の相互作用は、誘電率に差異を生じるため、これが表面プラズモンに影響し共鳴の変化として捉えることができる。この特許文献1では、粒径5nmから100μmの高分子の微粒子を、基板上に固相化する点が開示されている。
Further,
あるいは、非特許文献3には、表面増強ラマン分光(SERS:Surface−enhanced Raman spectroscopy)に関する技術ではあるが、基板上に固相化された微粒子に銀を蒸着することにより、銀粒子を作製する点が開示されている。
Alternatively, Non-Patent
しかしながら、これら特許文献1および非特許文献1〜3に記載されたような、基板上に微粒子のみを相互に非接触状に配置する従来の測定方法では、10倍程度の増強率しか得られないことが分っており、より高感度の表面増強方法が要望されていた。また、このような従来の表面増強効果では、明るい蛍光色素(量子収率が高い蛍光色素)に対しては、表面増強効果が確認されておらず、逆に、金属のクエンチング効果により蛍光強度が低下していた。このことは、実用的観点から重要な明るい蛍光色素を有効に使用することが困難になることを意味しており、明るい蛍光色素を用いた場合であっても高感度に増強できる方法が要望されていた。さらには、凹凸構造によって基板の自家蛍光が強くなり、この自家蛍光が蛍光色素からの蛍光に対するノイズになるため、蛍光強度測定におけるS/N比(Signal/Noise Ratio)が低いという問題があった。
However, the conventional measurement method in which only fine particles are arranged in a non-contact manner on the substrate as described in
特に、特許文献1に記載された表面プラズモン共鳴や、非特許文献3に記載された表面増強ラマン分光は、蛍光測定とは異なる原理によるものであり、これら表面プラズモン共鳴や表面増強ラマン分光に関する従来技術を蛍光測定に直ちに適用することはできず、あるいは、適用してもその特性が全く異なるものになる。具体的には、表面プラズモン共鳴は、蛍光色素の如き標識を用いない技術であり、少なくともこの点において、上述した蛍光測定とは異なるものである。また、表面増強ラマン分光は、散乱現象であって蛍光現象ではなく、少なくともこの点において、上述した蛍光測定とは異なるものである。従って、これら表面プラズモン共鳴や表面増強ラマン分光において優れた特性を有する測定方法や測定用チップをそのまま蛍光測定に用いても、同様の優れた特性を得ることができるとの単純な予測は全く成り立たず、蛍光測定において所望の特性を得ることができる測定方法や測定用チップを新規に模索する必要がある。例えば、ラマン分光では今までに5桁以上の増強がルーチン的に観察されているが、これに対して、蛍光では10倍程度の増強しか観察されていなかった。
In particular, the surface plasmon resonance described in
このような問題を解決するため、本発明は、表面増強効果の増強率を向上させると共にS/N比を改善すること等ができる、蛍光測定法と、この蛍光測定法に使用するための測定用チップ及びその製造方法とを提供することを目的とする。 In order to solve such problems, the present invention can improve the enhancement rate of the surface enhancement effect and improve the S / N ratio and the like, and a measurement for use in this fluorescence measurement method. It is an object to provide a chip for use and a method for manufacturing the same.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項1に記載の本発明は、基板に多孔質膜を配置した後、前記多孔質膜における前記基板と反対側の面に、少なくとも銀を含有する貴金属層を配置することにより、測定用チップを製造する工程と、前記測定用チップの前記貴金属層に、測定対象物質に特異的に結合する結合物質を配置する工程と、前記測定用チップの前記結合物質に測定対象物質を結合させる工程と、前記測定用チップの前記結合物質に結合させた測定対象物質に、蛍光色素で標識した結合物質を結合させる工程と、前記蛍光色素を観察する工程とを含むことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention according to
また、請求項2に記載の本発明は、基板に多孔質膜を配置した後、前記多孔質膜における前記基板と反対側の面に、少なくとも銀を含有する貴金属層を配置することにより、測定用チップを製造する工程と、前記測定用チップの前記貴金属層に、測定対象物質を配置する工程と、前記測定用チップの前記測定対象物質に特異的に結合する結合物質であって、蛍光色素で標識した結合物質を、前記測定対象物質に結合させる工程と、前記蛍光色素を観察する工程とを含むことを特徴とする。Further, in the present invention according to
また、請求項3に記載の本発明は、請求項1又は2に記載の本発明において、前記結合物質が、抗原または抗体であることを特徴とする。The present invention described in
また、請求項4に記載の本発明は、請求項1から3のいずれか一項に記載の本発明において、前記測定用チップを製造する工程と前記蛍光色素を観察する工程との相互間に、前記測定用チップを、BSA、スキムミルク、又は、カゼインからなる群より選ばれる少なくとも一種と反応させる工程を含むことを特徴とする。Moreover, the present invention according to
請求項1に記載の蛍光測定法は、当該蛍光測定法を実行することにより、表面増強効果を増大させることにより蛍光信号強度を向上させることができ、従来の増強率より一桁以上高い数十倍の蛍光信号強度を得ることができる。また、量子収率の高い蛍光物質(明るい蛍光物質)においても、従来より数十倍以上高い蛍光信号強度を得ることができるので、明るい蛍光物質の実用性を向上させることができる。さらに、弱励起光でも高い蛍光信号の増強効果を発揮することから、自家蛍光を抑制でき、蛍光信号のS/N比を向上させることができる。さらにまた、当該測定用チップは、基板上からの蛍光信号を検出する分析方法(プレートアッセイ、バイオチップ、DNAチップ等、ナノセンサー)のほぼ全てに適用でき、各分析方法における感度向上を図ることができる。The fluorescence measurement method according to
また、請求項2に記載の蛍光測定法は、測定対象物が不明なサンプル(細胞を含み得る)を先に測定用チップへ結合又は接近させておき、このサンプルに含まれる測定対象物を、数種類の蛍光標識した結合物質(例えば抗体)で検出する場合においても、上記請求項1と同様の効果を得ることができる。
Further, in the fluorescence measurement method according to
以下に添付図面を参照して、本発明の各実施の形態に係る蛍光測定法を詳細に説明する。まず、〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念を説明した後、〔II〕各実施の形態の具体的内容についてそれぞれ説明し、〔III〕最後に、各実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、各実施の形態により本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a fluorescence measurement method according to each embodiment of the present invention will be described in detail. [I] First, the basic concept common to each embodiment was explained, then [II] the specific contents of each embodiment were explained, and [III] Finally, modifications to each embodiment were explained. explain. However, the present invention is not limited to each embodiment.
〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念
まず、各実施の形態に共通の基本的概念について説明する。各実施の形態は蛍光測定法に関するものであり、この蛍光測定法は、特記する点を除いて、従来と同様の手順及び装置にて行われる。ここで、本実施の形態の特徴の一つは、測定用チップの構造やその製造方法にある。すなわち、従来は、表面増強効果を得るためにガラス基板の表面にナノサイズの微粒子を配置する際、単に、貴金属(例えば銀)にて形成した微粒子をガラス基板の表面に配置していた。また、従来は、これら微粒子同士の相互間に間隔を設けなければ感度の高いラマン計測ができないと考えられていたこと、及び、微粒子同士を密に配置することが技術的に困難であったこと等の理由により、微粒子同士の相互間にある程度の間隔を設けていた。しかしながら従来は、このように間隔を設けた場合であっても、上述のように10倍程度の増強率しか得られない等の様々な問題が生じていた。
[I] Basic concept common to the embodiments First, the basic concept common to the embodiments will be described. Each embodiment relates to a fluorescence measurement method, and this fluorescence measurement method is performed by the same procedure and apparatus as in the prior art, except as noted. Here, one of the features of the present embodiment is the structure of the measuring chip and the manufacturing method thereof. That is, conventionally, when nano-sized fine particles are arranged on the surface of the glass substrate in order to obtain a surface enhancement effect, the fine particles formed of a noble metal (for example, silver) are simply arranged on the surface of the glass substrate. In addition, conventionally, it was thought that high-sensitivity Raman measurement could not be performed unless there was a gap between the fine particles, and it was technically difficult to arrange the fine particles closely. For some reason, a certain amount of space is provided between the fine particles. Conventionally, however, various problems have arisen such that, even when such an interval is provided, only an enhancement factor of about 10 times can be obtained as described above.
これに対して、本実施の形態では、基板に銀製の微粒子を非接触状に配置するのではなく、基板に多孔質膜を配置することによって凹凸構造を形成し、さらに、この凹凸構造の表面に貴金属膜を配置する多層的凹凸構造を採用している。このような新規な構造によれば、実質的には、微粒子同士の相互間に間隔を設けることなく、大部分の微粒子同士を相互にわずかに接触させたのと類似の凹凸構成を形成でき、従来に比べて種々の利点を享受できると共に、凹凸構成を簡易かつ確実に形成することができる。 In contrast, in the present embodiment, a concavo-convex structure is formed by disposing a porous film on the substrate instead of disposing silver fine particles in a non-contact manner on the substrate, and the surface of the concavo-convex structure is further formed. A multilayer concavo-convex structure in which a noble metal film is arranged is adopted. According to such a novel structure, it is possible to form a concavo-convex configuration similar to a case where most of the fine particles are slightly in contact with each other, without providing a space between the fine particles, Various advantages can be obtained as compared with the prior art, and the uneven structure can be easily and reliably formed.
さらに、本実施の形態の他の特徴の一つは、多孔質膜の具体的構造(材質、膜厚、及び、空孔率等)や、貴金属膜の具体的構造(厚み等)について工夫することで、一層優れた効果を奏することが可能になっている。この点については後述する。 Furthermore, one of the other characteristics of the present embodiment is to devise a specific structure (material, film thickness, porosity, etc.) of the porous film and a specific structure (thickness, etc.) of the noble metal film. As a result, it is possible to achieve further excellent effects. This point will be described later.
〔II〕各実施の形態の具体的内容
次に、各実施の形態の具体的内容について説明する。
[II] Specific Contents of Each Embodiment Next, specific contents of each embodiment will be described.
〔実施の形態1〕
最初に、実施の形態1について説明する。この形態は、基板に配置した多孔質膜に、銀を含有する貴金属層をさらに配置して測定用チップを構成した形態である。以下では、実施の形態1に係る測定用チップに関する、構成、製造方法、使用方法、及び、効果について、順次説明する。
[Embodiment 1]
First, the first embodiment will be described. In this form, a measurement chip is configured by further arranging a noble metal layer containing silver on a porous film disposed on a substrate. Below, a structure, a manufacturing method, a usage method, and an effect regarding the measuring chip according to the first embodiment will be sequentially described.
(測定用チップの構成)
図1は実施の形態1に係る測定用チップの部分拡大斜視図、図2は実施の形態1に係る測定用チップの部分拡大側面図である。この測定用チップ1は、概略的に、基板2の一側面に、ベース層3、多孔質膜4、及び、貴金属層5を順次配置して構成されている。
(Configuration of measuring chip)
1 is a partially enlarged perspective view of a measurement chip according to
基板2は、測定用チップ1の基本構造体であり、例えばガラス、プラスチック、あるいは、金属にて、平面形状を略長方形状とする平板状に形成される。
The
ベース層3は、基板2に多孔質膜4を配置するためのもので、例えば蒸着やスパッタリングの如き方法にて、基板2の側面に固着されている。このベース層3の材質及び厚みは基本的には任意であるが、後述する微粒子4aを広範囲に高密度で吸着させるためには、例えば金やシリコンにて薄膜状に形成することが好ましく、その膜厚は、例えば約10〜50nmとし、より好ましくは約20nmとする。なお、このような高密度の吸着作用を要しない場合には、このベース層3を省略し、基板2の側面に多孔質膜4を直接的に配置することもでき、例えば基板2を金属やシリコンにて形成した場合には、ベース層3を省略して、この基板2の一側面に多孔質膜4を直接形成してもよい。
The
多孔質膜4は、表面増強効果を得るための条件の一つである凹凸構造を形成するための膜状体(例えば薄膜体)である。ここで、多孔質膜4の形成方法としては、少なくとも2つの方法を挙げることができる。第1の形成方法は、平滑状の膜体を形成した後、この膜体に多数の孔を穿設する方法である。第2の形成方法は、多数の微粒子4aを形成した後、これら多数の微粒子4aを、基板2又はベース層3に高密度で配置する方法である。以下、本実施の形態では、第2の形成方法を採用した場合について説明する。
The
このように多孔質膜4を微粒子4aから形成する場合において、この微粒子4aの材質は任意であるが、例えば、ポリスチレン、酸化シリコン(SiO2)、あるいは、天然ゴム又は合成ゴム(当業者間で一般的にラテックスと呼ばれているもの等)を用いることができる。ただし、この他にも、ベース層3に含まれる金またはシリコン上に微粒子4aが吸着され得る限りにおいて、任意の材質にて微粒子4aを構成することができる。
In this way, when the
貴金属層5は、表面増強効果を改善するためのものである。従来、SPRでは銀の酸化による悪影響を回避するため金を用いていたが、本実施の形態では貴金属層5を銀にて形成することで、高い蛍光増強効果を得ている。図3は、貴金属層5の材質の違いによる蛍光信号強度の変化を示すグラフであり、縦軸は蛍光信号強度、横軸は蛍光タンパク質(RPE:R−phycoerythrin)の濃度、グラフ中の各プロットは、基板(基板2に多孔質膜を形成せずに、直接的に蛍光物質を吸着させた場合)、金(貴金属層5を金で形成した場合)、銀(貴金属層5を銀で形成した場合)、をそれぞれ示す。ここでは、多孔質膜4を粒径100nmの微粒子4aにて形成し、貴金属層5を10nmの厚みにて形成した。この図3から明らかなように、貴金属層5を銀で形成した場合には、他の場合に比べて蛍光信号強度が飛躍的に増大しており、従って、貴金属層5を銀にて形成することが表面増強効果の改善に有用であることが分る。以下では、貴金属層5を銀にて形成した場合について説明する。
The
次に、このような測定用チップ1の構成について、より詳細に説明する。最初に、貴金属層5の膜厚の好適な数値範囲について説明する。図4〜8の各々は、蛍光信号強度と貴金属層5の膜厚との相互関係を示すグラフである。これら図4〜8は、順次、多孔質膜4を形成する微粒子4aの粒径を、50、100、200、300、500nmとした場合を示しており、各図において、縦軸は蛍光信号強度、横軸は貴金属層5の膜厚、グラフ中の各プロットは、蛍光色素の濃度を0、80、400、2,000ng/mlとした場合を示す。例えば、図4は、微粒子4aの粒径が50nmの場合を示しており、蛍光色素の濃度が2,000ng/mlの場合には、貴金属層5の膜厚が10nmである場合において、蛍光信号強度が約60,000である。なお、ここで示す微粒子4aの粒径50、100、200、300、500nmは概算値であり、当該実験において実際に使用した微粒子4aの正確な粒径(使用した各粒子の粒径を正規分布で表したときにおける最も多い粒径)は、それぞれ、50nm、108nm、202nm、356nmである。なお、全ての粒子の粒径を正確に調整することは困難であり、多少の誤差は生じ得る。
Next, the configuration of such a
ここで、これら図4〜8に示すように、微粒子4aの粒径が50〜500nmのいずれの場合においても、蛍光信号強度は、貴金属層5の膜厚が約5〜20nmの場合に高い値を示しており、特に、貴金属層5の膜厚が約10〜15nmの場合に顕著に高い値(ピーク値)を示している。従って、貴金属層5の膜厚は、少なくとも約5〜20nmとすることが好ましく、さらには約10〜15nmとすることが一層好ましい。
Here, as shown in FIGS. 4 to 8, the fluorescence signal intensity is high when the film thickness of the
次に、多孔質膜4の膜厚(ここでは、多孔質膜4を形成する微粒子4aの粒径)の好適な数値範囲について説明する。先の図4〜7に示すように、微粒子4aの粒径が50〜300nmの場合には、貴金属層5の膜厚が10〜20nmの範囲で2,000以上の蛍光信号強度を得ることができているが、図8に示すように、微粒子4aの粒径が500nmの場合には、同範囲で2,000以下の蛍光信号強度しか得ることができない。これらのことから、微粒子4aの粒径は、少なくとも約300nm(正確には356nm、すなわち約360nm)以下とすることが望ましい。さらに、図4〜6に示すように、微粒子4aの粒径が50〜200nmの場合には、貴金属層5の膜厚の全範囲で10,000以上の蛍光信号強度を得ることができているが、図7に示すように、微粒子4aの粒径が300nmの場合には、3,000以下の蛍光信号強度しか得ることができない。これらのことから、微粒子4aの粒径は、約50〜200nmとすることがより好ましい。さらには、図4、5に示す微粒子4aの粒径が50〜100nmの場合と、図6に示す微粒子4aの粒径が200nmの場合とでは、貴金属層5の膜厚の各範囲において約2倍又はそれ以上の蛍光信号強度の差異がある。これらのことから、微粒子4aの粒径は、約50〜100nmとすることが一層好ましい。なお、微粒子4aの粒径を約20nm〜50nmとした場合においても、同様の好適な効果を奏する可能性があるが、微粒子4aの購入の容易性や粒径の均一性の面を考慮すると、50〜100nmの粒径の微粒子4aを用いることが好ましい。
Next, a preferable numerical range of the film thickness of the porous film 4 (here, the particle diameter of the
次に、多孔質膜4の空孔率の好適な数値範囲について説明する。多孔質膜4を形成する微粒子4aは、近接場光によって励起されるため、微粒子4a同士がある程度は相互に近接している方が好ましい。このため、従来の共鳴プラズモンでは、金属と生体分子が表面に近いほど効果が大きい。しかしながら、微粒子4a同士が近すぎる場合には、蛍光色素から金属表面へのエネルギーのトランスファーが生じて、蛍光信号強度が低下する。これらのことを考慮し、本願発明者は、近接場光による励起効果が高くかつエネルギーのトランスファーが小さい空孔率を、以下のように見出した(なお、空孔率は、例えば、面積0.01μm2の領域に、直径100nmの微粒子を1個配置した場合には、空孔率=(0.1×0.1−0.05×0.05×円周率)/0.01×100=21.50%のように算定される)。
Next, a preferable numerical range of the porosity of the
図9は、蛍光信号強度と蛍光色素の濃度との関係を様々な空孔率について示したものであり、(a)は実験結果を示す表、(b)はグラフである。この図9(b)において、縦軸は蛍光信号強度、横軸はRPEの濃度、グラフ中の各プロットは、基板(基板2に多孔質膜を形成せずに、直接的に蛍光物質を吸着させた場合)、A(空孔率=63.2%)、B(空孔率=81.1%)、C(空孔率=92.4%)、D(空孔率=96.5%)とした場合を示す。このグラフから明らかなように、蛍光信号強度は、高い順に、空孔率=81.1、63.2、92.4、96.5、0%の場合である。このことから、空孔率は、約60〜97%であることが好ましく、さらに約81.1%近辺(例えば75〜85%)とすることが一層好ましい。 FIG. 9 shows the relationship between the fluorescence signal intensity and the concentration of the fluorescent dye for various porosity ratios, (a) is a table showing experimental results, and (b) is a graph. In FIG. 9B, the vertical axis represents the fluorescence signal intensity, the horizontal axis represents the RPE concentration, and each plot in the graph represents the substrate (adsorbing the fluorescent material directly without forming a porous film on the substrate 2). ), A (porosity = 63.2%), B (porosity = 81.1%), C (porosity = 92.4%), D (porosity = 96.5) %). As is clear from this graph, the fluorescence signal intensities are in the order of porosity = 81.1, 63.2, 92.4, 96.5, 0% in descending order. Therefore, the porosity is preferably about 60 to 97%, and more preferably about 81.1% (for example, 75 to 85%).
(測定用チップ1の製造方法)
上記のように構成された測定用チップ1は、例えば、以下のような方法で製造することができる。まず、微粒子溶液に、EDC(1−Ethyl−3−[3−Dimethylaminopropyl] carbodiimide Hydrochloride)やNaClなどの塩を添加(0.5M以下、好ましくは100mM以下)し、混合溶液を作製する。例えば、微粒子溶液1溶に対してEDC溶液2溶を加える。この混合溶液を、基板2の表面へ塗布する。この際、基板2をガラスやプラスチックにて形成した場合には、この基板2にベース層3を蒸着またはスパッタリングにより形成して、このベース層3の表面へ混合溶液を塗布する。あるいは、基板2をシリコン等の金属にて形成した場合には、ベース層3を形成することなく、この基板2の表面へ混合溶液を塗布する。そして、この基板2を数秒以上放置した後に蒸留水で洗浄して乾燥させ、この基板2の表面に単層高密度に微粒子4aを吸着させる。その後、この微粒子4aの上面に、蒸着またはスパッタリングにより貴金属層5を形成することで、測定用チップ1が完成する。このように基板2の表面に単層高密度に微粒子4aを吸着させる具体的方法は任意であるが、例えば、下記文献に記載の方法で吸着させることができる。
エイチ タケイ(H.Takei)著、「ナノサイズ金属球体を形成するためのテンプレートとしての表面吸収ポリスチレン球体:ナノサイズ金球体の光学特性(Surface−absorbed polystyrene spheres as a template for nanosized metal particle formation:Optical properties of nanosized Au particle」、米国、B 17(5)号、真空科学技術(The Journal of Vacuum Science and Technology)、1999年9月/10月、P1906−1911
(Method for manufacturing measurement chip 1)
The
H. Takei, “Surface-absorbed polymerized spheres as a template for surface-absorbing polystyrene spheres as a template for forming nano-sized metal spheres” properties of nanosized Au particle ", USA, B 17 (5), Vacuum Science and Technology (September / October 1999, P1906-1911)
ここで、上述した好適な空孔率を有する多孔質膜4を形成するための具体的方法は任意であるが、例えば、上記EDC濃度を変えることによって、多孔質膜4を作製することができる。すなわち、微粒子4aが、金またはシリコンを含むベース層3には結合するが、他の微粒子4aには結合しないように、EDC濃度を決定する。一方、多孔質膜4を、平滑状の膜体に多数の孔を穿設することで形成する場合には、例えば、公知の方法で形成した膜体に、ナノインプリンティング(ホットエンボス法)により多数の孔をあけることができる。あるいは、膜体上に、孔を設けた下記溶媒耐性の膜を設置し、その上からHNO3(dil or conc)、 HClO4(dil or conc)、H2SO4(conc)、HCl(conc)+HNO3(conc)等の溶媒で処理することによって、露出している銀膜体を溶解して多数の孔を設けてもよい。
Here, the specific method for forming the
(測定用チップ1の使用方法)
このように製造された測定用チップ1は、従来と同様の方法により、蛍光測定法に使用される。図10は、本実施の形態1に係る測定用チップ1を用いた蛍光測定法を概念的に示す図であり、(a)は測定用チップ1に抗体を配置した状態、(b)はサンドイッチ結合を構成した状態を示す。まず、図10(a)に示すように、測定用チップ1の貴金属層5に抗体10を配置する。そして、図10(b)に示すように、測定用チップ1の表面に試料を加えることにより、この試料に含まれる測定対象物質11を抗体10によって補足させ、さらに蛍光色素12で標識した抗体13を加えることにより、抗体10、13の間に測定対象物質11を結合させたサンドイッチ結合を構成する。その後、従来と同様に、未結合の試料や抗体13の洗浄後、励起光を照射して蛍光色素12から蛍光を発生させ、この蛍光の蛍光強度を蛍光スキャナーや蛍光顕微鏡等(好ましくは共焦点スキャナーや共焦点顕微鏡等のニアフィールドの測定が可能なもの)を用いて測定することで、測定対象物質11を定量等できる。この測定用チップ1では、励起波長による特異性は認められず、また、あらゆる蛍光タンパク質や蛍光物質の利用が可能である。なお、本明細書中において「観察する」とは、共焦点顕微鏡等で観察する意味の他、蛍光強度を測定するという意味を含む。
(How to use the measuring chip 1)
The
ここでは、抗体13を用いているが、測定対象物質に特異的に結合し得る物質であればよく、例えば、抗体13や抗原以外に、レセプター、DNA、又は、ペプチド等を用いることができる。また、特許請求の範囲における、「測定対象物質に特異的に結合する結合物質」と「蛍光色素で標識した結合物質」とは、同一の結合物質や異なった結合物質のいずれでもよく、あるいは、同一のクラスやサブクラスであってもよい。また、「蛍光色素で標識した結合物質」としては、1種類の物質でもよく、あるいは、複数種類の物質を用いてもよい。さらに、結合物質として抗体を用いる場合には、互いに異なる抗原決定基で結合するものが好ましい。なお、このように用いられる抗原および抗体は、従来公知の方法で得ることができる。
Here, the
また、本実施の形態で測定され得る「測定対象物」としては、例えば、抗原または抗体が挙げられる。更に具体的には、タンパク質、少なくとも4個のアミノ酸からなるペプチド、ハプテン、核酸、ヌクレオチド、ホルモン、オリゴ糖、多糖、天然または合成薬剤、これらの誘導体または複合体、若しくはこれらに対する抗体等を挙げることができる。さらに、細胞等をチップ上に配置し、細胞膜上にあるタンパク質(レセプター等)を測定対象物としてもよい。ここで、測定対象物質は、測定対象物質に別々に結合できるよう、二種類以上の抗原決定基を持つものが好ましい。 Moreover, examples of the “measurement object” that can be measured in the present embodiment include an antigen or an antibody. More specifically, a protein, a peptide consisting of at least 4 amino acids, a hapten, a nucleic acid, a nucleotide, a hormone, an oligosaccharide, a polysaccharide, a natural or synthetic drug, a derivative or complex thereof, or an antibody to these, etc. Can do. Furthermore, cells or the like may be arranged on the chip, and proteins (such as receptors) on the cell membrane may be used as the measurement object. Here, the substance to be measured preferably has two or more types of antigenic determinants so that it can be separately bonded to the substance to be measured.
また、蛍光タンパク質(RPE等)や蛍光物質(Alexa Fluor(登録商標:モルキュラープローブス社製)、Cy3、Cy5、フルオレセイン、ローダミン、ウンベリフェロン、フィコエリスリン等)を、測定用チップ1に、直接的に作用させることもできる。この場合は、測定用チップ1と対照基板(プラスチック製やガラス製のスライド、例えばNunc社製のマイクロアレイスライド)を用意し、測定用チップ1と対照基板のそれぞれの表面へRPE溶液(例えば、0、0.4、2pg/ml)を10μlを塗布し、室温で30分以上反応させる。その後、これら測定用チップ1と対照基板とを洗浄し、1%BSA(ウシ血清アルブミン:Bovine Serum Albumin)を含む緩衝液でブロッキング(室温で30分以上反応)を行い、更に洗浄乾燥させ、共焦点蛍光スキャナー(例えば、パーキンエルマー社製のScanArray Lite)にて測定する(例えば、励起波長633nm、レーザーパワー80%、PMT Gain 80%)。(なお、BSAによるブロッキングについては実施の形態2において詳述する)。
In addition, fluorescent protein (RPE, etc.) and fluorescent substance (Alexa Fluor (registered trademark: manufactured by Molecular Probes), Cy3, Cy5, fluorescein, rhodamine, umbelliferone, phycoerythrin, etc.) are applied to the
あるいは、抗体、タンパク質、又は、DNA等へ蛍光物質を標識することにより、測定用チップ1に、蛍光タンパク質や蛍光物質を、間接的に作用させることもできる。この場合は、上記と同様に測定用チップ1と対照基板を用意し、測定用チップ1と対照基板のそれぞれの表面へ抗IL−6抗体溶液(6μg/ml)を1μl、室温で1時間反応させる。その後、これら測定用チップ1と対照基板とを洗浄し、1%BSAを含む緩衝液でブロッキング(室温で30分以上反応)を行い、更に洗浄した後、rIL−6溶液(例えば、0、0.8、4、20、100、500、2500pg/ml)を1μl、室温で1時間反応させる。その後、これら測定用チップ1と対照基板とを再び洗浄し、RPE標識抗IL−6抗体溶液(1μg/ml)を1μl、室温で30分反応させる。最後に、これら測定用チップ1と対照基板とを洗浄乾燥し、蛍光スキャナーにて測定する(例えば、励起波長543nm、レーザーパワー80%、PMT Gain 80%)。
Alternatively, the fluorescent protein or fluorescent substance can be indirectly acted on the
また、当該使用方法において、直接的又は間接的に作用させる蛍光物質は特に限定されない。具体的には、上述した蛍光タンパク質(RPE等)や蛍光物質(Alexa、Cy3、Cy5、フルオレセイン、ローダミン、ウンベリフェロン、フィコエリスリン等)が挙げられる。このように蛍光物質等で抗体等を標識する方法としては、蛍光物質等と抗体等を共有結合または非共有結合を介して結合させる従来公知の方法を挙げることができる。さらに、共有結合を介して結合させる方法としては、例えば、グルタールアルデヒド法、過ヨウ素酸法、マレイミド法、ピリジル・ジスルフィド法、従来公知の各種架橋剤を用いる方法等を挙げることができる(例えば、「蛋白質核酸酵素」別冊31号、37〜45頁(1985)参照)。また、蛍光物質と抗体とを、ウシアルブミンなどのタンパク質やナノ微粒子等を介して結合させても良い。また、非共有結合を介して結合させる方法としては、例えば、物理的吸着法を挙げることができる。すなわち、蛍光物質等と抗体等との間で生じるファンデルワールス力、疎水結合等の分子間引力によって、これらを結合させる。このような非共有結合は、従来公知の方法に従って形成させればよい。さらに、貴金属層へ結合物質を配置させる方法としては、例えば従来公知の物理的吸着法等が挙げられる。この他、金同様に銀表面をチオール化したり、酸化銀に修飾したりして貴金属層に結合物質を配置することもできる。 Moreover, in the said usage method, the fluorescent substance made to act directly or indirectly is not specifically limited. Specific examples include the above-described fluorescent proteins (RPE, etc.) and fluorescent substances (Alexa, Cy3, Cy5, fluorescein, rhodamine, umbelliferone, phycoerythrin, etc.). As a method for labeling an antibody or the like with a fluorescent substance or the like in this manner, a conventionally known method in which the fluorescent substance or the like and the antibody or the like are bound via a covalent bond or a non-covalent bond can be exemplified. Furthermore, examples of the method for bonding via a covalent bond include the glutaraldehyde method, the periodic acid method, the maleimide method, the pyridyl disulfide method, and methods using various conventionally known crosslinking agents (for example, , "Protein Nucleic Acid Enzyme", Vol. 31, No. 37-45 (1985)). In addition, the fluorescent substance and the antibody may be bound via a protein such as bovine albumin or a nano fine particle. Moreover, as a method to couple | bond via a non-covalent bond, the physical adsorption method can be mentioned, for example. That is, they are bonded by intermolecular attractive force such as van der Waals force and hydrophobic bond generated between the fluorescent substance and the antibody. Such a non-covalent bond may be formed according to a conventionally known method. Furthermore, as a method of arranging the binding substance on the noble metal layer, for example, a conventionally known physical adsorption method and the like can be mentioned. In addition, a binding substance can be arranged in the noble metal layer by thiolating the silver surface or modifying it to silver oxide like gold.
(実施の形態1に係る測定用チップ1の効果)
次いで、実施の形態1に係る測定用チップ1の効果を、従来の測定用チップとの対比により説明する。図11は、実施の形態1に係る測定用チップ1と従来の測定用チップ(対照用チップ)との効果を示すもので、(a)は実験結果を示す表、(b)はグラフである。この図11(b)において、縦軸は蛍光信号強度、横軸はrIL−6の濃度を示す。ここでは、対照用チップとして、基板に直接的に抗体を配置したものを用いている。この図11から明らかなように、本実施の形態の測定用チップ1は、対照用チップに比べて、rIL−6のいずれの濃度においても、蛍光信号強度及びS/N比において優れており、例えば、rIL−6濃度が2,500(pg/ml)の場合では、蛍光信号強度が約8.7倍(=47,051/5,410)、S/N比が約1.3倍(=20.1/15.7)であり、極めて高強度の蛍光信号を取得可能であることがわかる。
(Effect of
Next, the effect of the
また、図12は、物理吸着による蛍光信号の増強試験の結果を示すもので、(a)は実験結果を示すグラフ、(b)は(a)の実験で用いた各チップの構造を模式的に示す図である。この図12(a)において、縦軸は蛍光色素RPEの濃度を示し、横軸は蛍光信号強度を示す。ここでは、測定用チップとして、構造が異なる5種類のチップを用いており、図12(b)に示すように、チップAは基板に直接的に蛍光色素を物理吸着させたもの、チップBは基板に金製のベース層を形成してその上に蛍光色素を吸着させたもの、チップCは基板に銀製のベース層を形成してその上に蛍光色素を吸着させたもの、チップDは基板に金製のベース層を形成してその上に配置した微粒子4aに蛍光色素を吸着させたもの、及び、チップEは基板2に金製のベース層3を形成してその上に配置した微粒子4aに蛍光色素を吸着させたもの(本実施の形態1に係る測定用チップ1)である。この図12(a)から明らかなように、本実施の形態1に係る測定用チップ1(チップE)を用いた場合には、他の構造の測定用チップA〜Dを用いた場合に比べて、蛍光色素の濃度をBareから10,000(pg/ml)に変化させた場合のいずれにおいても、強い蛍光信号強度が得られている。特に、蛍光色素の濃度が2,000や10,000(pg/ml)の場合には、蛍光信号強度に顕著な差異が見られる。このことから、実施の形態に係る測定用チップ1を用いることで、幅広い蛍光色素の濃度において、蛍光信号の増強率を大きく高めることができることが分る。
FIG. 12 shows the result of the fluorescence signal enhancement test by physical adsorption, (a) is a graph showing the experimental result, and (b) is a schematic diagram of the structure of each chip used in the experiment of (a). FIG. In FIG. 12A, the vertical axis indicates the concentration of the fluorescent dye RPE, and the horizontal axis indicates the fluorescence signal intensity. Here, five types of chips having different structures are used as the measurement chips. As shown in FIG. 12B, the chip A is obtained by physically adsorbing the fluorescent dye directly on the substrate, and the chip B is A gold base layer is formed on a substrate and a fluorescent dye is adsorbed thereon. Chip C is a silver base layer formed on a substrate and a fluorescent dye is adsorbed thereon. Chip D is a substrate. The gold base layer is formed on the
さらに、図13には、蛍光信号の強度及びS/N比の実証試験の結果の表を示す。ここでは、対照用チップとして、基板に直接的に蛍光色素を物理吸着させたものを用いている。この図13から明らかなように、本実施の形態に係る測定用チップ1を用いた場合には、他の対照用チップを用いた場合に対して、蛍光信号強度が約56.5倍(=65,335/1,161)、S/N比が約43.7倍(=493.8/11.3)であり、蛍光信号の増強率及びS/N比を大きく高めることができることが分る。
Furthermore, in FIG. 13, the table | surface of the result of the verification test of the intensity | strength of a fluorescence signal and S / N ratio is shown. Here, as a control chip, a chip in which a fluorescent dye is physically adsorbed directly on a substrate is used. As apparent from FIG. 13, when the
〔実施の形態2〕
次に、本発明に係る実施の形態2の具体的内容について説明する。この実施の形態2は、実施の形態1と同様に構成した測定用チップ1の使用方法に主たる特徴を有するものであり、測定用チップ1をBSA溶液等と反応させることで、自家蛍光やクエンチングを抑制可能とした形態である。なお、実施の形態2の構成は特記する場合を除いて実施の形態1の構成と略同一であり、実施の形態1の構成と略同一の構成についてはこの実施の形態1で用いたのと同一の符号を必要に応じて付して、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
Next, the specific content of
この実施の形態2では、測定用チップ1を試料と反応させた後、さらにBSA溶液等と反応させることで、自家蛍光を抑制して、蛍光強度測定におけるS/N比を高め、また同時に、クエンチングを抑制して、明るい蛍光色素に対しても表面増強効果を得ることを可能としている。
In the second embodiment, after the
図14は、反応溶液による蛍光信号強度とS/N比との変化を示す表である。ここでは、実施の形態1と同様に構成した測定用チップ1に対して、10μlPRE(0.1M Citrate緩衝液pH3.5)を室温で1時間反応させた後、PB−T(0.2Mりん酸緩衝液0.01%TritonX−10、pH6.8)で洗浄した、次に、各1%溶液(BSA、スキムミルク、カゼインからなる群より選ばれる少なくとも一種)を室温で30分反応させ、洗浄乾燥させ、共焦点蛍光スキャナー(ScanArray Express;パーキンエルマー)にて測定(励起波長543nm、レーザーパワー40%、PMT Gain 80%)した。ここでは、lPREの濃度を、基板、0、80、400、2,000(ng/ml)の4種とし、また同時に、対照のため、BSA溶液等を用いない場合(蛍光色素のみの場合)についても測定を行った。
FIG. 14 is a table showing changes in fluorescence signal intensity and S / N ratio depending on the reaction solution. Here, 10 μl PRE (0.1 M Citrate buffer solution pH 3.5) is reacted at room temperature for 1 hour with respect to the
この結果、図14から明らかなように、RPE濃度が80(ng/ml)以上の全範囲において、蛍光色素のみの場合に比べて、BSA、スキムミルク、又は、カゼインを用いた場合の方が、蛍光信号強度とS/N比の両面において優れており、両者の間に顕著な差が見られることがわかる。例えば、RPE濃度2,000(ng/ml)の場合において、蛍光色素のみの場合とBSAを用いた場合とを比較すると、蛍光信号強度が約1.6倍(=30,290/18,702)、S/N比が約2.3倍(=74.9/32.1)になる。なお、このように自家発光やクエンチングの抑制効果を得るためには、BSA、スキムミルク、又は、カゼイン以外にも、任意のタンパク質を用いることができる。また、図14の試験では、BSA、スキムミルク、又は、カゼインの1%溶液を用いたが、当該溶液の濃度は0.1%以上10%以下の濃度であることが好ましく、この範囲であれば適宜変更して用いることができる。これは、溶液濃度が、0.1%未満だと効果が認められ難く、その一方、10%を超えると溶け難いために処理しにくくなるためである。 As a result, as is apparent from FIG. 14, in the whole range where the RPE concentration is 80 (ng / ml) or more, the case where BSA, skim milk, or casein is used, compared to the case where only the fluorescent dye is used, It can be seen that both the fluorescence signal intensity and the S / N ratio are excellent, and there is a significant difference between the two. For example, when the RPE concentration is 2,000 (ng / ml), the fluorescence signal intensity is about 1.6 times (= 30,290 / 18,702) when the case of using only the fluorescent dye and the case of using BSA are compared. ), And the S / N ratio is about 2.3 times (= 74.9 / 32.1). In addition, in order to obtain the self-luminescence or quenching suppressing effect in this way, any protein other than BSA, skim milk, or casein can be used. Further, in the test of FIG. 14, a 1% solution of BSA, skim milk, or casein was used, but the concentration of the solution is preferably 0.1% or more and 10% or less. It can be used with appropriate modifications. This is because if the solution concentration is less than 0.1%, the effect is hardly recognized, whereas if it exceeds 10%, the solution is difficult to dissolve and is difficult to process.
(実施の形態2の効果)
このように実施の形態2によれば、実施の形態1と略同様の効果を得ることができると共に、自家蛍光を抑制して、蛍光強度測定におけるS/N比を高めることができる。また同時に、クエンチングを抑制して、明るい蛍光色素に対しても表面増強効果を得ることができる。
(Effect of Embodiment 2)
As described above, according to the second embodiment, it is possible to obtain substantially the same effect as in the first embodiment, and it is possible to suppress the autofluorescence and increase the S / N ratio in the fluorescence intensity measurement. At the same time, quenching can be suppressed and a surface enhancement effect can be obtained even for bright fluorescent dyes.
〔実施の形態3〕
次に、本発明に係る実施の形態3の具体的内容について説明する。この実施の形態3は、実施の形態1と同様に構成した測定用チップに、さらに陰イオンを設けた形態である。なお、実施の形態3の構成は特記する場合を除いて実施の形態1の構成と略同一であり、実施の形態1の構成と略同一の構成についてはこの実施の形態1で用いたのと同一の符号を必要に応じて付して、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
Next, the specific content of
(測定用チップの構成)
まず、実施の形態3に係る測定用チップ6の構成について概説する。図15は、実施の形態3に係る測定用チップの部分拡大側面図である。この測定用チップ6は、貴金属層5の上に、さらに陰イオン(アニオン)7を設けて構成されている。この陰イオンは、具体的にはハロゲン(ハロゲンイオン:Cl−)であり、例えば測定用チップを実施の形態1と同様に形成し、試料を反応させた後、所定濃度のNaClを所定時間反応させることにより、配置することができる。ここで、「配置する」とは、陰イオンを基板と反応させることをいう。このように陰イオンを基板と反応させることにより、銀表面がマイナスに帯電する等の効果を得ることができる。
(Configuration of measuring chip)
First, the configuration of the
図16は、ハロゲンイオンの有無による蛍光信号強度とS/N比との変化を示す図であり、(a)は実験結果を示す表、(b)はグラフである。この図16(b)において、縦軸は蛍光信号強度、横軸はrIL−6の濃度、グラフ中の各プロットは、対照用の従来の測定用チップ、実施の形態1に係る測定用チップ1、ハロゲンイオンを配置した測定用チップ(本実施の形態3に係る測定用チップ6)を示す。ここでは、各測定用チップに、10μlの抗IL−6抗体(固相用;6μg/ml、0.1M Citrate緩衝液pH3.5)を室温で1時間反応させた後、PB−T(0.1Mりん酸緩衝液0.01%TritonX−10、pH6.8)で洗浄した。その後、測定用チップに、1mMのNaClを室温で15分反応させ、洗浄後BSA(1%BSA−PB−T)室温で30分反応させ、再び洗浄した後にrIL−6(0,4,20,100,500,2,500pg/ml)溶液を10μl、室温で1時間反応させる。次いで、測定用チップを洗浄後、この測定用チップに、RPE標識抗IL−6抗体溶液(1μg/ml)を10μl、室温で30分反応させる。最後に、測定用チップを洗浄乾燥させ、この測定用チップを、共焦点蛍光スキャナー(ScanArray Express;パーキンエルマー)にて測定(励起波長543nm、レーザーパワー40%、PMT Gain 80%)した。
FIG. 16 is a diagram showing changes in the fluorescence signal intensity and the S / N ratio depending on the presence or absence of halogen ions, (a) is a table showing experimental results, and (b) is a graph. In FIG. 16B, the vertical axis indicates the fluorescence signal intensity, the horizontal axis indicates the concentration of rIL-6, and each plot in the graph indicates the conventional measurement chip for control, the
この結果、図16から明らかなように、rIL−6濃度が100(pg/ml)以上の全範囲において、対照用の従来の測定用チップ、実施の形態1に係る測定用チップ1、本実施の形態3に係る測定用チップ6の順で、蛍光信号強度とS/N比が改善されていることがわかる。特に、実施の形態1に係る測定用チップ1と本実施の形態3に係る測定用チップ6とを比較すると、例えば、rIL−6濃度が2,500(pg/ml)の場合では、蛍光信号強度が約2.0倍(=31,476/15,532)、S/N比が約2.0倍(=74.9/38.0)になる。なお、陰イオンを構成する材質として、ハロゲンイオン以外に、SO4 2−、NO3 −、又は、CO3 2−を用いても同様の改善が見られることが判明したが、ハロゲンイオンが最も優れた改善効果を得られる。
As a result, as is apparent from FIG. 16, in the entire range where the rIL-6 concentration is 100 (pg / ml) or more, the conventional measurement chip for control, the
例えば、図17は、蛍光信号の増強試験の結果を示すもので、(a)は実験結果を示す表、(b)はグラフである。この図17(b)において、縦軸は蛍光色素RPEの濃度を示し、横軸は蛍光信号強度を示す。ここでは、測定用チップとして、bufferを用いた対照用チップ、ハロゲンイオン(Cl−)を用いたチップ、及び、SO4 2−を用いたチップを使用している。この図17から明らかなように、Cl−やSO4 2−の如き陰イオンを用いたチップは、対照用チップに比べて、蛍光信号強度とS/N比が改善されていることがわかる。特に、ハロゲンイオン(Cl−)を用いたチップは、蛍光信号強度とS/N比との改善効果が顕著であり、ハロゲンイオンが最も優れた改善効果を得られることが判る。このことから、陰イオン、特にハロゲンイオンにより、微粒子間に適切な間隔が設けられている可能性があり、このことが蛍光信号強度とS/N比との改善効果に寄与している可能性がある。 For example, FIG. 17 shows the result of the fluorescence signal enhancement test, where (a) is a table showing experimental results and (b) is a graph. In FIG. 17B, the vertical axis represents the concentration of the fluorescent dye RPE, and the horizontal axis represents the fluorescence signal intensity. Here, a control chip using buffer, a chip using halogen ions (Cl − ), and a chip using SO 4 2− are used as measurement chips. As can be seen from FIG. 17, the chip using anions such as Cl − and SO 4 2− has improved fluorescence signal intensity and S / N ratio compared to the control chip. In particular, a chip using halogen ions (Cl − ) has a remarkable effect of improving the fluorescence signal intensity and the S / N ratio, and it can be seen that halogen ions can obtain the most excellent improvement effect. From this, there is a possibility that an appropriate interval is provided between the fine particles due to the anion, particularly the halogen ion, and this may contribute to the improvement effect of the fluorescence signal intensity and the S / N ratio. There is.
(実施の形態3の効果)
このように実施の形態3によれば、実施の形態1と略同様の効果を得ることができると共に、陰イオンを設けることで、蛍光信号強度を一層改善することができ、さらに高感度な蛍光測定を行うことが可能になる。
(Effect of Embodiment 3)
As described above, according to the third embodiment, substantially the same effect as in the first embodiment can be obtained, and by providing an anion, the fluorescence signal intensity can be further improved, and the fluorescence with higher sensitivity can be obtained. Measurement can be performed.
〔III〕各実施の形態に対する変形例
以上、各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び方法は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
[III] Modifications to Each Embodiment While the embodiments have been described above, the specific configuration and method of the present invention are within the scope of the technical idea of each invention described in the claims. Modifications and improvements can be made arbitrarily. Hereinafter, such a modification will be described.
(解決しようとする課題や発明の効果について)
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。例えば、表面増強効果の増強率が従来と同様の場合であっても、従来と同様の効果を従来と異なる手段にて達成することにより、本願の課題が解決されている。
(About problems to be solved and effects of the invention)
First, the problems to be solved by the invention and the effects of the invention are not limited to the above-described contents, and the present invention solves the problems not described above or has the effects not described above. There are also cases where only some of the described problems are solved or only some of the described effects are achieved. For example, even when the enhancement rate of the surface enhancement effect is the same as the conventional case, the problem of the present application is solved by achieving the same effect by a means different from the conventional one.
(構成、製造方法、又は、使用方法について)
前記文書中や図面中で示した各測定用チップの構成、製造方法、又は、使用方法は、あくまで例示であり、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
(About configuration, manufacturing method, or usage)
The configuration, manufacturing method, and usage method of each measurement chip shown in the document and the drawings are merely examples, and can be arbitrarily changed unless otherwise specified.
(共鳴効果)
また、本発明では、微粒子4aの大きさや厚さを変えることで基板2の吸収スペクトルを変え、この基板2の吸収スペクトルと、蛍光ラベルの吸収スペクトルとを相互に合致させることで、これら両スペクトルを相互に共鳴させ、いわゆる共鳴効果を得ることができる。この共鳴効果により、蛍光信号強度を一層増幅させ、測定感度を高めることができる。
(Resonance effect)
Further, in the present invention, the absorption spectrum of the
(近接場の増強、クエンチングの抑制)
また、本発明では、微粒子4aの相互間に適切な間隔(ギャップ)を設けることで、近接場の増強と、クエンチングの抑制とを図ることができる。
(Enhancing near field, suppressing quenching)
In the present invention, it is possible to enhance the near field and suppress quenching by providing an appropriate interval (gap) between the
(付記)
最後に、上記各実施の形態における特徴の一部の要部とその効果を、以下に付記として示す。
(Appendix)
Finally, some of the main features of the above embodiments and the effects thereof are shown as additional notes below.
(付記1)
基板と、
前記基板の少なくとも一側面に配置した多孔質膜と、
前記多孔質膜における前記基板と反対側の面に配置した、少なくとも銀を含有する貴金属層と、
を備えたことを特徴とする。
(Appendix 1)
A substrate,
A porous membrane disposed on at least one side of the substrate;
A noble metal layer containing at least silver, disposed on the surface of the porous film opposite to the substrate;
It is provided with.
(付記1の効果)
この付記1によれば、表面増強効果を増大させることにより蛍光信号強度を向上させることができ、従来の増強率より一桁以上高い数十倍の蛍光信号強度を得ることができる。また、量子収率の高い蛍光物質(明るい蛍光物質)においても、従来より数十倍以上高い蛍光信号強度を得ることができるので、明るい蛍光物質の実用性を向上させることができる。さらに、弱励起光でも高い蛍光信号の増強効果を発揮することから、自家蛍光を抑制でき、蛍光信号のS/N比を向上させることができる。さらにまた、当該測定用チップは、基板上からの蛍光信号を検出する分析方法(プレートアッセイ、バイオチップ、DNAチップ等、ナノセンサー)のほぼ全てに適用でき、各分析方法における感度向上を図ることができる。
(Effects of Appendix 1)
According to
(付記2)
前記貴金属層に配置した、測定対象物質に特異的に結合する結合物質、
を備えたことを特徴とする付記1に記載の蛍光測定のための測定用チップ。
(Appendix 2)
A binding substance that is arranged in the noble metal layer and specifically binds to a substance to be measured;
The measuring chip for fluorescence measurement according to
(付記2の効果)
この付記2によれば、結合物質を配置することで、ユーザは自ら結合物質を配置することなく、簡易かつ迅速に蛍光測定を行うことができる。
(Effects of Appendix 2)
According to the
(付記3)
前記結合物質が、抗原または抗体であること、
を特徴とする付記2に記載の蛍光測定のための測定用チップ。
(Appendix 3)
The binding substance is an antigen or an antibody;
The measurement chip for fluorescence measurement according to
(付記3の効果)
この付記3によれば、抗原または抗体を結合物質として用いて、付記2の効果を得ることができる。
(Effects of Appendix 3)
According to
(付記4)
前記貴金属層の膜厚が、約5〜20nmであること、
を特徴とする付記1から3のいずれか一項に記載の蛍光測定のための測定用チップ。
(Appendix 4)
The noble metal layer has a thickness of about 5 to 20 nm;
The measurement chip for fluorescence measurement according to any one of
(付記4の効果)
この付記4によれば、貴金属層の膜厚を好適な範囲とすることで、蛍光信号強度を一層高めることができる。
(Effects of Appendix 4)
According to
(付記5)
前記貴金属層の膜厚が、約10〜15nmであること、
を特徴とする付記4に記載の蛍光測定のための測定用チップ。
(Appendix 5)
The noble metal layer has a thickness of about 10 to 15 nm;
The measuring chip for fluorescence measurement according to
(付記5の効果)
この付記5によれば、貴金属層の膜厚を一層好適な範囲とすることで、蛍光信号強度をより一層高めることができる。
(Effects of Appendix 5)
According to
(付記6)
前記多孔質膜を、平坦上の膜体に複数の孔部を穿設することにより形成したこと、
を特徴とする付記1から5のいずれか一項に記載の蛍光測定のための測定用チップ。
(Appendix 6)
Forming the porous film by perforating a plurality of holes in a flat film body;
The measurement chip for fluorescence measurement according to any one of
(付記6の効果)
この付記6によれば、膜体に孔部を穿設することで多孔質膜を形成したので、微粒子を形成することが不要になり、多孔質膜を容易に形成できる。
(Effects of Appendix 6)
According to
(付記7)
前記多孔質膜を、複数の微粒子から形成したこと、
を特徴とする付記1から5のいずれか一項に記載の蛍光測定のための測定用チップ。
(Appendix 7)
Forming the porous film from a plurality of fine particles;
The measurement chip for fluorescence measurement according to any one of
(付記7の効果)
この付記7によれば、微粒子を用いて多孔質膜を形成したので、各微粒子の粒径や空孔率を制御することで、所望の構造の多孔質膜を容易に形成できる。
(Effects of Appendix 7)
According to
(付記8)
前記微粒子の粒径が、約360nm以下であること、
を特徴とする付記7に記載の蛍光測定のための測定用チップ。
(Appendix 8)
The particle size of the fine particles is about 360 nm or less;
The measurement chip for fluorescence measurement according to
(付記8の効果)
この付記8によれば、微粒子の粒径を好適な範囲とすることで、蛍光信号強度を一層高めることができる。
(Effects of Appendix 8)
According to Supplementary Note 8, the fluorescence signal intensity can be further increased by setting the particle diameter of the fine particles within a suitable range.
(付記9)
前記微粒子の粒径が、約50〜200nmであること、
を特徴とする付記8に記載の蛍光測定のための測定用チップ。
(Appendix 9)
The fine particles have a particle size of about 50 to 200 nm;
Item 9. A measuring chip for measuring fluorescence according to appendix 8, wherein
(付記9の効果)
この付記9によれば、微粒子の粒径を一層好適な範囲とすることで、蛍光信号強度をより一層高めることができる。
(Effects of Appendix 9)
According to Supplementary Note 9, the fluorescence signal intensity can be further increased by setting the particle size of the fine particles in a more preferable range.
(付記10)
前記微粒子の粒径が、約50〜100nmであること、
を特徴とする付記9に記載の蛍光測定のための測定用チップ。
(Appendix 10)
The fine particles have a particle size of about 50 to 100 nm;
The measurement chip for fluorescence measurement according to appendix 9, characterized by:
(付記10の効果)
この付記10によれば、微粒子の粒径をさらに一層好適な範囲とすることで、蛍光信号強度をより一層高めることができる。
(Effects of Appendix 10)
According to the
(付記11)
前記多孔質膜の空孔率が、約60〜97%であること、
を特徴とする付記1から10のいずれか一項に記載の蛍光測定のための測定用チップ。
(Appendix 11)
The porosity of the porous membrane is about 60-97%;
The measurement chip for fluorescence measurement according to any one of
(付記11の効果)
この付記11によれば、多孔質膜の空孔率を好適な範囲とすることで、蛍光信号強度を一層高めることができる。
(Effects of Appendix 11)
According to
(付記12)
前記多孔質膜の空孔率が、約75〜85%であること、
を特徴とする付記11に記載の蛍光測定のための測定用チップ。
(Appendix 12)
The porosity of the porous membrane is about 75-85%;
The measurement chip for fluorescence measurement according to
(付記12効果)
この付記12によれば、多孔質膜の空孔率を一層好適な範囲とすることで、蛍光信号強度をより一層高めることができる。
(
According to
(付記13)
前記基板と前記多孔質膜との相互間に配置した、少なくとも金またはシリコンを含有するベース層、
を備えたことを特徴とする付記1から12のいずれか一項に記載の特徴とする蛍光測定のための測定用チップ。
(Appendix 13)
A base layer containing at least gold or silicon, disposed between the substrate and the porous film;
13. A measurement chip for measuring fluorescence according to any one of
(付記13の効果)
この付記13によれば、金を含有するベース層を備えることで、多孔質膜(特に微粒子にて形成した多孔質膜)を容易かつ確実に基板上に配置することができる。
(Effects of Supplementary Note 13)
According to the
(付記14)
前記基板、前記多孔質膜、及び、前記貴金属層を配置した後、当該測定用チップを、BSA、スキムミルク、カゼインからなる群より選ばれる少なくとも一種と反応させたこと、
を特徴とする付記1から13のいずれか一項に記載の蛍光測定のための測定用チップ。
(Appendix 14)
After arranging the substrate, the porous membrane, and the noble metal layer, the measurement chip was reacted with at least one selected from the group consisting of BSA, skim milk, and casein,
14. A measurement chip for fluorescence measurement according to any one of
(付記14の効果)
この付記14によれば、測定用チップをBSA等と反応させることで、自家蛍光を抑制して、蛍光強度測定におけるS/N比を高めることができる。また同時に、クエンチングを抑制して、明るい蛍光色素に対しても表面増強効果を得ることができる。
(Effects of Appendix 14)
According to Supplementary Note 14, by allowing the measurement chip to react with BSA or the like, autofluorescence can be suppressed and the S / N ratio in fluorescence intensity measurement can be increased. At the same time, quenching can be suppressed and a surface enhancement effect can be obtained even for bright fluorescent dyes.
(付記15)
前記貴金属層における前記基板と反対側の面に配置した陰イオン、
を備えることを特徴とする付記1から14のいずれか一項に記載の蛍光測定のための測定用チップ。
(Appendix 15)
An anion disposed on the surface of the noble metal layer opposite to the substrate;
The measurement chip for fluorescence measurement according to any one of
(付記15の効果)
この付記15によれば、貴金属層に陰イオンを配置することで、蛍光信号強度を一層改善することができ、さらに高感度な蛍光測定を行うことが可能になる。
(Effect of Supplementary Note 15)
According to
(付記16)
前記陰イオンが、ハロゲンイオンであること、
を特徴とする付記15に記載の蛍光測定のための測定用チップ。
(Appendix 16)
The anion is a halogen ion;
The measurement chip for fluorescence measurement according to
(付記16の効果)
この付記16によれば、陰イオンとしてハロゲンイオンを用いることで、蛍光信号強度を一層改善することができ、さらに高感度な蛍光測定を行うことが可能になる。
(Effects of Supplementary Note 16)
According to the supplementary note 16, by using halogen ions as anions, the fluorescence signal intensity can be further improved, and fluorescence measurement with higher sensitivity can be performed.
(付記17)
基板を準備する工程と、
前記基板の少なくとも一側面に多孔質膜を配置する工程と、
前記多孔質膜における前記基板と反対側の面に、少なくとも銀を含有する貴金属層を配置する工程と、
を含んだことを特徴とする蛍光測定のための測定用チップの製造方法。
(Appendix 17)
Preparing a substrate;
Disposing a porous film on at least one side of the substrate;
Arranging a noble metal layer containing at least silver on the surface of the porous film opposite to the substrate;
A method for manufacturing a measurement chip for fluorescence measurement, comprising:
(付記17の効果)
この付記17によれば、この製造方法にて製造した測定用チップを用いることで、表面増強効果を増大させることにより蛍光信号強度を向上させることができ、従来の増強率より一桁以上高い数十倍の蛍光信号強度を得ることができる。また、量子収率の高い蛍光物質(明るい蛍光物質)においても、従来より数十倍以上高い蛍光信号強度を得ることができるので、明るい蛍光物質の実用性を向上させることができる。さらに、弱励起光でも高い蛍光信号の増強効果を発揮することから、自家蛍光を抑制でき、蛍光信号のS/N比を向上させることができる。さらにまた、当該測定用チップは、基板上からの蛍光信号を検出する分析方法(バイオチップ、DNAチップ等、ナノセンサー)のほぼ全てに適用でき、各分析方法における感度向上を図ることができる。
(Effect of Supplementary Note 17)
According to the supplementary note 17, by using the measuring chip manufactured by this manufacturing method, the fluorescence signal intensity can be improved by increasing the surface enhancement effect, which is a number higher by one digit or more than the conventional enhancement rate. Ten times the fluorescence signal intensity can be obtained. Further, even in a fluorescent substance having a high quantum yield (bright fluorescent substance), a fluorescent signal intensity that is several tens of times higher than that of the conventional fluorescent substance can be obtained, so that the practicality of the bright fluorescent substance can be improved. Furthermore, since a high fluorescence signal enhancement effect is exhibited even with weak excitation light, autofluorescence can be suppressed and the S / N ratio of the fluorescence signal can be improved. Furthermore, the measurement chip can be applied to almost all analysis methods (biochips, DNA chips, etc., nanosensors) that detect fluorescent signals from the substrate, and sensitivity can be improved in each analysis method.
(付記18)
前記貴金属層に、測定対象物質に特異的に結合する結合物質を配置する工程、
を含むことを特徴とする付記17に記載の測定用チップの製造方法。
(Appendix 18)
Placing a binding substance that specifically binds to the measurement target substance on the noble metal layer;
The manufacturing method of the measuring chip according to appendix 17, characterized by comprising:
(付記18の効果)
この付記18によれば、結合物質を配置することで、ユーザは自ら結合物質を配置することなく、簡易かつ迅速に蛍光測定を行うことができる。
(Effect of Supplementary Note 18)
According to the supplementary note 18, by arranging the binding substance, the user can easily and quickly perform the fluorescence measurement without arranging the binding substance himself.
(付記19)
前記結合物質が、抗原または抗体であること、
を特徴とする付記18に記載の測定用チップの製造方法。
(Appendix 19)
The binding substance is an antigen or an antibody;
19. A method for manufacturing a measuring chip according to appendix 18.
(付記19の効果)
この付記19によれば、抗原または抗体を結合物質として用いて、付記18の効果を得ることができる。
(Effect of Supplementary Note 19)
According to Supplementary Note 19, the effect of Supplementary Note 18 can be obtained using an antigen or antibody as a binding substance.
(付記20)
前記基板を準備する工程の後、前記基板の少なくとも一側面に、少なくとも金を含有するベース層を配置する工程を含み、当該ベース層に前記多孔質膜を配置したこと、
を特徴とする付記17から19のいずれか一項に記載の測定用チップの製造方法。
(Appendix 20)
After the step of preparing the substrate, including a step of disposing a base layer containing at least gold on at least one side surface of the substrate, the porous film being disposed on the base layer,
20. A method for manufacturing a measuring chip according to any one of appendices 17 to 19, characterized by:
(付記20の効果)
この付記20によれば、金を含有するベース層を備えることで、多孔質膜(特に微粒子にて形成した多孔質膜)を容易かつ確実に基板上に配置することができる。
(Effects of Appendix 20)
According to the
(付記21)
前記貴金属層を配置する工程の後、当該測定用チップを、BSA、スキムミルク、カゼインからなる群より選ばれる少なくとも一種と反応させる工程、
を含むことを特徴とする付記17から20のいずれか一項に記載の測定用チップの製造方法。
(Appendix 21)
After the step of arranging the noble metal layer, the measurement chip is reacted with at least one selected from the group consisting of BSA, skim milk, and casein,
The method for manufacturing a measuring chip according to any one of appendices 17 to 20, characterized in that:
(付記21の効果)
この付記21によれば、測定用チップをBSA等と反応させることで、自家蛍光を抑制して、蛍光強度測定におけるS/N比を高めることができる。また同時に、クエンチングを抑制して、明るい蛍光色素に対しても表面増強効果を得ることができる。
(Effects of Appendix 21)
According to Supplementary Note 21, by allowing the measurement chip to react with BSA or the like, autofluorescence can be suppressed and the S / N ratio in fluorescence intensity measurement can be increased. At the same time, quenching can be suppressed and a surface enhancement effect can be obtained even for bright fluorescent dyes.
(付記22)
前記貴金属層における前記基板と反対側の面に、陰イオンを配置する工程、
を含むことを特徴とする付記17から21のいずれか一項に記載の測定用チップの製造方法。
(Appendix 22)
Disposing anions on the surface of the noble metal layer opposite to the substrate;
The method for manufacturing a measuring chip according to any one of appendices 17 to 21, characterized in that:
(付記22の効果)
この付記22によれば、貴金属層に陰イオンを配置することで、蛍光信号強度を一層改善することができ、さらに高感度な蛍光測定を行うことが可能になる。
(Effects of Supplementary Note 22)
According to the supplementary note 22, by arranging anions in the noble metal layer, the fluorescence signal intensity can be further improved, and fluorescence measurement with higher sensitivity can be performed.
(付記23)
基板に多孔質膜を配置した後、前記多孔質膜における前記基板と反対側の面に、少なくとも銀を含有する貴金属層を配置することにより、測定用チップを製造する工程と、
前記測定用チップの前記貴金属層に、測定対象物質に特異的に結合する結合物質を配置する工程と、
前記測定用チップの前記結合物質に測定対象物質を結合させる工程と、
前記測定用チップの前記結合物質に結合させた測定対象物質に、蛍光色素で標識した結合物質を結合させる工程と、
前記蛍光色素を観察する工程と、
を含むことを特徴とする蛍光測定法。
(Appendix 23)
A step of manufacturing a measuring chip by disposing a noble metal layer containing at least silver on the surface of the porous film opposite to the substrate after disposing the porous film on the substrate;
Disposing a binding substance that specifically binds to a measurement target substance on the noble metal layer of the measurement chip;
Binding a substance to be measured to the binding substance of the measurement chip;
Binding a binding substance labeled with a fluorescent dye to a measurement target substance bound to the binding substance of the measurement chip;
Observing the fluorescent dye;
Fluorescence measurement method characterized by including.
(付記23の効果)
この付記23によれば、表面増強効果を増大させることにより蛍光信号強度を向上させることができ、従来の増強率より一桁以上高い数十倍の蛍光信号強度を得ることができる。また、量子収率の高い蛍光物質(明るい蛍光物質)においても、従来より数十倍以上高い蛍光信号強度を得ることができるので、明るい蛍光物質の実用性を向上させることができる。さらに、弱励起光でも高い蛍光信号の増強効果を発揮することから、自家蛍光を抑制でき、蛍光信号のS/N比を向上させることができる。さらにまた、当該測定用チップは、基板上からの蛍光信号を検出する分析方法(プレートアッセイ、バイオチップ、DNAチップ等、ナノセンサー)のほぼ全てに適用でき、各分析方法における感度向上を図ることができる。
(Effects of Appendix 23)
According to Supplementary Note 23, it is possible to improve the fluorescence signal intensity by increasing the surface enhancement effect, and it is possible to obtain a fluorescence signal intensity several tens of times higher than the conventional enhancement rate by one digit or more. Further, even in a fluorescent substance having a high quantum yield (bright fluorescent substance), a fluorescent signal intensity that is several tens of times higher than that of the conventional fluorescent substance can be obtained, so that the practicality of the bright fluorescent substance can be improved. Furthermore, since a high fluorescence signal enhancement effect is exhibited even with weak excitation light, autofluorescence can be suppressed and the S / N ratio of the fluorescence signal can be improved. Furthermore, the measurement chip can be applied to almost all analysis methods (plate assays, biochips, DNA chips, etc., nanosensors) that detect fluorescent signals from the substrate, and improve the sensitivity in each analysis method. Can do.
(付記24)
基板に多孔質膜を配置した後、前記多孔質膜における前記基板と反対側の面に、少なくとも銀を含有する貴金属層を配置することにより、測定用チップを製造する工程と、
前記測定用チップの前記貴金属層に、測定対象物質を配置する工程と、
前記測定用チップの前記測定対象物質に特異的に結合する結合物質であって、蛍光色素で標識した結合物質を、前記測定対象物質に結合させる工程と、
前記蛍光色素を観察する工程と、
を含むことを特徴とする蛍光測定法。
(Appendix 24)
A step of manufacturing a measuring chip by disposing a noble metal layer containing at least silver on the surface of the porous film opposite to the substrate after disposing the porous film on the substrate;
Placing a measurement target substance on the noble metal layer of the measurement chip;
A binding substance that specifically binds to the measurement target substance of the measurement chip, the binding substance labeled with a fluorescent dye is bound to the measurement target substance; and
Observing the fluorescent dye;
Fluorescence measurement method characterized by including.
(付記24の効果)
この付記24によれば、測定対象物が不明なサンプル(細胞を含み得る)を先に測定用チップへ結合又は接近させておき、このサンプルに含まれる測定対象物を、数種類の蛍光標識した結合物質(例えば抗体)で検出する場合においても、付記23と同様の効果を得ることができる。
(Effects of Appendix 24)
According to Supplementary Note 24, a sample (which may include cells) whose measurement object is unknown is first bound or brought close to the measurement chip, and the measurement object included in this sample is bound with several types of fluorescent labels. Even in the case of detecting with a substance (for example, an antibody), the same effect as in Supplementary Note 23 can be obtained.
(付記25)
前記結合物質が、抗原または抗体であること、
を特徴とする請求項23又は24に記載の蛍光測定法。
(Appendix 25)
The binding substance is an antigen or an antibody;
The fluorescence measurement method according to claim 23 or 24, wherein:
(付記25の効果)
この付記25によれば、抗原または抗体を結合物質として用いて、付記23又は24の効果を得ることができる。
(Effect of Supplementary Note 25)
According to
(付記26)
前記測定用チップを製造する工程と前記蛍光色素を観察する工程との相互間に、前記測定用チップを、BSA、スキムミルク、又は、カゼインからなる群より選ばれる少なくとも一種と反応させる工程、
を含むことを特徴とする請求項23から25のいずれか一項に記載の蛍光測定法。
(Appendix 26)
A step of reacting the measurement chip with at least one selected from the group consisting of BSA, skim milk, or casein between the step of producing the measurement chip and the step of observing the fluorescent dye;
The fluorescence measurement method according to any one of claims 23 to 25, comprising:
(付記26の効果)
この付記26によれば、測定用チップをBSA等と反応させることで、自家蛍光を抑制して、蛍光強度測定におけるS/N比を高めることができる。また同時に、クエンチングを抑制して、明るい蛍光色素に対しても表面増強効果を得ることができる。
(Effects of Supplementary Note 26)
According to Supplementary Note 26, by allowing the measurement chip to react with BSA or the like, autofluorescence can be suppressed and the S / N ratio in the fluorescence intensity measurement can be increased. At the same time, quenching can be suppressed and a surface enhancement effect can be obtained even for bright fluorescent dyes.
以上のように、本発明に係る蛍光測定法と測定用チップ及びその製造方法は、試料中の測定対象物質の定量等を行うことに有用であり、特に、蛍光信号強度やS/N比を改善して、高感度な測定を行うことに適している。 As described above, the fluorescence measurement method, the measurement chip, and the manufacturing method thereof according to the present invention are useful for quantifying the measurement target substance in the sample, and in particular, the fluorescence signal intensity and the S / N ratio are measured. It is suitable for improving and measuring with high sensitivity.
1、6 測定用チップ
2 基板
3 ベース層
4 多孔質膜
5 貴金属層
7 陰イオン
1, 6
Claims (4)
前記測定用チップの前記貴金属層に、測定対象物質に特異的に結合する結合物質を配置する工程と、Disposing a binding substance that specifically binds to a measurement target substance on the noble metal layer of the measurement chip;
前記測定用チップの前記結合物質に測定対象物質を結合させる工程と、Binding a substance to be measured to the binding substance of the measurement chip;
前記測定用チップの前記結合物質に結合させた測定対象物質に、蛍光色素で標識した結合物質を結合させる工程と、Binding a binding substance labeled with a fluorescent dye to a measurement target substance bound to the binding substance of the measurement chip;
前記蛍光色素を観察する工程と、Observing the fluorescent dye;
を含むことを特徴とする蛍光測定法。Fluorescence measurement method characterized by including.
前記測定用チップの前記貴金属層に、測定対象物質を配置する工程と、Placing a measurement target substance on the noble metal layer of the measurement chip;
前記測定用チップの前記測定対象物質に特異的に結合する結合物質であって、蛍光色素で標識した結合物質を、前記測定対象物質に結合させる工程と、A binding substance that specifically binds to the measurement target substance of the measurement chip, the binding substance labeled with a fluorescent dye is bound to the measurement target substance; and
前記蛍光色素を観察する工程と、Observing the fluorescent dye;
を含むことを特徴とする蛍光測定法。Fluorescence measurement method characterized by including.
を特徴とする請求項1又は2に記載の蛍光測定法。 The binding substance is an antigen or an antibody;
The fluorescence measurement method according to claim 1 or 2, wherein:
を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の蛍光測定法。 A step of reacting the measurement chip with at least one selected from the group consisting of BSA, skim milk, or casein between the step of producing the measurement chip and the step of observing the fluorescent dye;
Fluorometry according to any one of claims 1 to 3, which comprises a.
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