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JPH06300754A - Coagulating or fractioning method and apparatus - Google Patents

Coagulating or fractioning method and apparatus

Info

Publication number
JPH06300754A
JPH06300754A JP5092739A JP9273993A JPH06300754A JP H06300754 A JPH06300754 A JP H06300754A JP 5092739 A JP5092739 A JP 5092739A JP 9273993 A JP9273993 A JP 9273993A JP H06300754 A JPH06300754 A JP H06300754A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fine particles
temperature
fractionation method
solution
curie point
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.)
Pending
Application number
JP5092739A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Yasuda
賢二 安田
Masaharu Kiyama
政晴 木山
Shinichiro Umemura
晋一郎 梅村
Kenichi Kawabata
健一 川畑
Takeshi Fujita
毅 藤田
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP5092739A priority Critical patent/JPH06300754A/en
Publication of JPH06300754A publication Critical patent/JPH06300754A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キューリー点温度の異なる磁気ビーズを用い
て、効率的かつ選択的に細胞、蛋白質、核酸の定量、分
離、精製、分析を行うこと。 【構成】 磁気ビーズ1、2、3はそれぞれ異なるキュ
ーリー点温度T1、T2、T3(T1>T2>T3)を
持つ強磁性体を含むポリスチレンビーズよりなってお
り、表面には2次抗体が共有結合によりコートされてい
る。まず、各々キューリー点温度より高い温度で、異な
る1次抗体をそれぞれ個別に磁気ビーズと混合攪拌し、
1次抗体標識磁気ビーズを作り、これら3種類のビーズ
と、検体を含む溶液を混合する。すると、各ビーズの一
次抗体と特異的に結合する検体のみがビーズと各々特異
的に結合する。十分細胞とビーズが結合した後、反応溶
液温度Tを、T1>T>T2となる温度まで下げると、
磁気ビーズ1のみが常磁性体から強磁性体へと変化し、
自発磁化を持つようになり、自己集合するとともに、磁
石によって容易に特異的に捕獲することができる。
(57) [Summary] [Purpose] Efficient and selective quantification, separation, purification and analysis of cells, proteins and nucleic acids using magnetic beads having different Curie point temperatures. [Structure] The magnetic beads 1, 2, 3 are polystyrene beads containing a ferromagnetic material having different Curie point temperatures T1, T2, T3 (T1>T2> T3), and a secondary antibody is shared on the surface. Coated by binding. First, different primary antibodies are individually mixed and stirred with magnetic beads at a temperature higher than the Curie point temperature,
Magnetic beads labeled with primary antibody are prepared, and these three types of beads are mixed with a solution containing a sample. Then, only the analyte that specifically binds to the primary antibody of each bead specifically binds to the bead, respectively. After the cells and the beads are sufficiently bound, if the reaction solution temperature T is lowered to a temperature such that T1>T> T2,
Only magnetic beads 1 change from paramagnetic to ferromagnetic,
It has spontaneous magnetization, self-assembles, and can be easily and specifically captured by a magnet.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、細胞、蛋白質、核酸の
定量、分離、精製、分析等に有用な微粒子を使用した分
画方法及び装置に関する。本発明の微粒子は磁気ビーズ
として形成されるのが一般的であるので以下、磁気ビー
ズとして説明する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fractionation method and apparatus using fine particles useful for quantification, separation, purification and analysis of cells, proteins and nucleic acids. Since the fine particles of the present invention are generally formed as magnetic beads, they will be described below as magnetic beads.

【0002】[0002]

【従来の技術】微粒子に検体を結合させることは、微量
の検体の定量、分析を効果的に行うために、従来より行
われており、微粒子と検体の結合手段についても数多く
の手法が発明されている(例えば、特表平3−5042
76、Bayer, E. A.,& Wilchek, M. : Meth. in Bioche
m. Anal., 26, pp.1〜45 (1980))、米国特許第4654
267号)。微粒子の製造手法についても様々な研究が
行われており、10nmから10μm程度までの粒径を
もついろいろな組成を持つ微粒子が作られている(例え
ば、賀集誠一郎:表面 Vol.26,No.1,pp.27-38(1988)、
浜田修一:表面 Vol.25, No.3, pp.143-157(1988))。
2. Description of the Related Art Binding of a sample to microparticles has been conventionally performed in order to effectively quantify and analyze a small amount of sample, and many means have been invented as means for binding microparticles to a sample. (For example, Tokuhyo 3-5042
76, Bayer, EA, & Wilchek, M .: Meth. In Bioche
m. Anal., 26, pp. 1-45 (1980)), U.S. Pat. No. 4,654.
267). Various researches have been conducted on methods for producing fine particles, and fine particles with various compositions having particle sizes of 10 nm to 10 μm have been produced (for example, Seiichiro Kashu: Surface Vol.26, No.1). , pp.27-38 (1988),
Shuichi Hamada: Surface Vol.25, No.3, pp.143-157 (1988)).

【0003】特定の検体を定量、分析、分画するために
は何かしらの手法を用いて目的とする検体とその他の物
質とを分離する必要があるが、従来の遠心法、カラム分
離法、電気泳動法等の手法では分離のみで長時間を要
し、さらに環境条件を極端に変化させるために変性等の
可能性もあった。近年、この短所を克服する手法として
超常磁性磁気ビーズを用いる手法が開発され、検体を固
定する固相として磁気ビーズを用い、蛋白質、細胞、D
NAの分離、分析等に利用されている(例えば、特表平
4−501956、特表平4−501957、特表平4
−501958、特表平4−501959) この超常磁性磁気ビーズは、酸化鉄等の磁性体を永久磁
性を維持するのに必要な磁区の大きさより小さい強磁性
体の微粒子にしてビーズ中に分散して含ませたもので、
外磁場がかかった時のみ強磁性を示す性質を持ってい
る。超常磁性磁気ビーズの利用法は、この超常磁性の性
質を利用して、磁性体を含むにもかかわらず反応中の溶
液でのビーズの凝集を防ぎ、凝集させるときには外磁場
をかけて溶液中の磁気ビーズのみ全てを特異的に凝集さ
せるものである。
In order to quantify, analyze, and fractionate a specific sample, it is necessary to separate the target sample from other substances by some method, but the conventional centrifugation method, column separation method, electric method, etc. Methods such as electrophoresis require only a long time for separation, and there is also the possibility of denaturation or the like due to extreme changes in environmental conditions. In recent years, a method using superparamagnetic magnetic beads has been developed as a method for overcoming this disadvantage, and magnetic beads are used as a solid phase for immobilizing a sample, and proteins, cells, D
It is used for NA separation, analysis, etc.
-501958, Tokuyohei 4-501959) These superparamagnetic magnetic beads are made by dispersing magnetic substances such as iron oxide into ferromagnetic fine particles smaller than the size of magnetic domains necessary to maintain permanent magnetism in the beads. Included,
It has the property of exhibiting ferromagnetism only when an external magnetic field is applied. Utilizing this superparamagnetic property, the superparamagnetic magnetic beads are used to prevent the beads from aggregating in the solution during the reaction despite containing the magnetic substance. Only magnetic beads are aggregated specifically.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の超常磁性の性質
のみを用いて微粒子の凝集を行わせる場合、外磁場に対
して、選択的に応答させることはできず、外磁場に対し
て全ての超常磁性微粒子が集合してしまうという問題が
ある。また、超常磁性磁気ビーズの性質からビーズの粒
径を十分小さくしてしまうと、磁場による力が弱まりビ
ーズを集めることができなくなってしまうという問題が
ある。また、超常磁性磁気ビーズは、外磁場があっては
じめて自己集合する性質を持つため、集合させたまま容
器間を移動させるには、常に外磁場を作用させる必要が
あった。
When agglomeration of fine particles is performed by using only the conventional superparamagnetic property, it is impossible to selectively respond to an external magnetic field, and all the external magnetic fields are not responded. There is a problem that the superparamagnetic particles are aggregated. Further, if the particle size of the beads is made sufficiently small due to the property of the superparamagnetic magnetic beads, there is a problem that the force due to the magnetic field is weakened and the beads cannot be collected. In addition, since superparamagnetic magnetic beads have a property of self-assembling only in the presence of an external magnetic field, it is necessary to always act on the external magnetic field in order to move them between the containers while they are assembled.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題は、磁気ビーズ
の磁性体に、例えば、−80℃から200℃の間にキュ
ーリー点温度がある強磁性体を用いることにより解決さ
れる。即ち、異なるキューリー点温度を持つ複数の磁気
ビーズを組み合わせ、温度の変化と磁場を組み合わせる
ことによって選択的に磁気ビーズを集合させたり、拡散
させたりするものである。
The above-mentioned problems can be solved by using, for the magnetic substance of the magnetic beads, a ferromagnetic substance having a Curie point temperature between −80 ° C. and 200 ° C., for example. That is, by combining a plurality of magnetic beads having different Curie point temperatures and combining a change in temperature and a magnetic field, the magnetic beads are selectively aggregated or diffused.

【0006】また、自己集合させたい磁気ビーズでは、
上記磁気ビーズで永久磁性を維持するのに必要な磁区よ
りも大きな強磁性体粒子をビーズに含ませれば良いし、
外磁場が働いたとき以外は自己集合させたくない磁気ビ
ーズでは、永久磁性を維持するのに必要な磁区よりも小
さな強磁性体粒子をビーズに含ませれば良い。永久磁性
を持つ磁気ビーズに関しては、溶液中で反応をさせると
きにはキューリー点温度以上に溶液温度を保つことで、
磁気ビーズを溶液中に分散した形態で用いることができ
る。
[0006] In addition, for magnetic beads which are desired to self-assemble,
It suffices if the beads contain ferromagnetic particles larger than the magnetic domains necessary to maintain permanent magnetism in the magnetic beads.
For magnetic beads that do not want to be self-assembled except when an external magnetic field is applied, the beads may contain ferromagnetic particles smaller than the magnetic domains necessary to maintain permanent magnetism. Regarding magnetic beads with permanent magnetism, by keeping the solution temperature above the Curie point temperature when reacting in solution,
The magnetic beads can be used in the form of being dispersed in a solution.

【0007】[0007]

【作用】強磁性体は、キューリー点温度Tcを境に、T
cより低い温度では強磁性体となり自発磁化を持ち、T
cより高い温度では自発磁化を持たない常磁性体とな
る。従って、異なるキューリー点温度T1、T2、T
3、…(T1>T2>T3>…)を持つ強磁性体を含む
ビーズを用いることで、溶液温度がT1より高い反応中
の溶液では、微粒子は自発磁化を持たず反応溶液中で拡
散させておくことができる。
[Function] Ferromagnetic material has a T
At temperatures lower than c, it becomes a ferromagnetic material and has spontaneous magnetization,
At a temperature higher than c, the paramagnetic material does not have spontaneous magnetization. Therefore, different Curie point temperatures T1, T2, T
By using beads containing a ferromagnetic material having 3, ... (T1>T2>T3> ...), in a solution in which the solution temperature is higher than T1, fine particles do not have spontaneous magnetization and diffuse in the reaction solution. Can be kept.

【0008】次に、選択的に、磁気ビーズを1種類づつ
分別するためには、反応溶液の温度をT1、T2、T3
…と順序良く下げてゆき、磁気ビーズを一種類づつ捕獲
分離してゆけばよい。
Next, in order to selectively separate the magnetic beads one by one, the temperature of the reaction solution is set to T1, T2, T3.
You can lower them in order and capture and separate the magnetic beads one by one.

【0009】[0009]

【実施例】本発明を実施するための強磁性体材料として
は、例えば、下記の表1の材料が使用できる。
EXAMPLES As the ferromagnetic material for carrying out the present invention, for example, the materials shown in Table 1 below can be used.

【0010】[0010]

【表1】 [Table 1]

【0011】また、磁気ビーズの粒径としては10μm
未満のものが望ましく、比重としては1.1から1.8
のものが望ましい。
The particle size of the magnetic beads is 10 μm.
The specific gravity is preferably 1.1 to 1.8.
The thing of is desirable.

【0012】一般に、強磁性体はキューリー点温度Tc
より低い温度では、自発磁化を持つようになり自己集合
させることができるが、このときには磁区内の磁場の向
きをそろえるために集合させ始めるとき、外磁場を一時
的にかけてやればよい。そうすれば、外磁場をかけるま
で微粒子は分散したままであり、外磁場を加えた後は、
磁場の有無に関係なく磁気ビーズの集合体のままで安定
である。また、外磁場が働いている時以外は集合させた
くない場合には、従来の手法と同様に永久磁性を維持す
るのに必要な磁区よりも小さな強磁性体粒子を分散して
ビーズ中に配置すればよい。このようにすれば、磁気ビ
ーズはそのキューリー点温度が溶液温度よりも高く、か
つ外磁場が加えられた時にのみ凝集する。
Generally, a ferromagnetic material has a Curie point temperature Tc.
At a lower temperature, it becomes spontaneously magnetized and can be self-assembled, but at this time, an external magnetic field may be temporarily applied when the assembly is started to align the directions of the magnetic fields in the magnetic domains. Then, the fine particles will remain dispersed until an external magnetic field is applied, and after applying the external magnetic field,
It is stable as an aggregate of magnetic beads regardless of the presence or absence of a magnetic field. Also, if you do not want to aggregate except when an external magnetic field is working, disperse ferromagnetic particles smaller than the magnetic domains necessary to maintain permanent magnetism in the beads as in the conventional method. do it. In this way, the magnetic beads aggregate only when their Curie point temperature is higher than the solution temperature and an external magnetic field is applied.

【0013】微粒子の粒径に関しても、水中での微粒子
の移動速度は微粒子の粒径に比例して遅くなるので、効
率的な微粒子の凝集を行わせるには、粒径がなるべく小
さいほうがよい。また、微粒子の比重に関しても、水に
対する比重が大きくなり過ぎたり、小さくなり過ぎたり
すると反応時間に匹敵するほど十分に長い時間溶液中に
存在することができず、凝集を阻止するために、物理的
攪拌手段が必要になってしまう。
Regarding the particle size of the fine particles, the moving speed of the fine particles in water becomes slower in proportion to the particle size of the fine particles. Therefore, it is preferable that the particle size be as small as possible in order to efficiently aggregate the fine particles. Also, regarding the specific gravity of the fine particles, if the specific gravity with respect to water becomes too large or too small, it cannot exist in the solution for a long enough time comparable to the reaction time, and in order to prevent aggregation, physical A mechanical stirring means becomes necessary.

【0014】以下具体的な実施の形態について説明す
る。
Specific embodiments will be described below.

【0015】(実施例1)図1にキューリー点温度の異
なる磁気ビーズを用いた細胞の分離の実施例を示す。磁
気ビーズ1、2、3はそれぞれ異なるキューリー点温度
T1、T2、T3(T1>T2>T3)を持つ強磁性体
を含むポリスチレンよりなっており、表面には2次抗体
が共有結合によりコートされている。まず、各々キュー
リー点温度より高い温度で、異なる1次抗体4、5、6
をそれぞれ個別に磁気ビーズと混合攪拌し、1次抗体標
識磁気ビーズを作る。次に、各々キューリー点温度より
低い温度で、磁石を用いて1次抗体と1次抗体標識磁気
ビーズを分離する。
Example 1 FIG. 1 shows an example of cell separation using magnetic beads having different Curie point temperatures. The magnetic beads 1, 2, 3 are made of polystyrene containing a ferromagnetic material having different Curie point temperatures T1, T2, T3 (T1>T2> T3), and a secondary antibody is covalently coated on the surface. ing. First, different primary antibodies 4, 5, 6 at temperatures higher than the Curie point temperature, respectively.
Are individually mixed with magnetic beads and stirred to prepare primary antibody-labeled magnetic beads. Next, the primary antibody and the primary antibody-labeled magnetic beads are separated using a magnet at a temperature lower than the Curie temperature.

【0016】次に、3種類の磁気ビーズ全てのキューリ
ー点温度より高い温度で、これら3種類のビーズと、細
胞7、8、9を混合する。すると、一次抗体4と特異的
に結合する細胞7はビーズ1と、一次抗体5と特異的に
結合する細胞8はビーズ2と、一次抗体6と特異的に結
合する細胞9はビーズ3と、各々特異的に結合する。
Next, the three types of beads are mixed with the cells 7, 8 and 9 at a temperature higher than the Curie point temperature of all the three types of magnetic beads. Then, cells 7 that specifically bind to the primary antibody 4 are beads 1, cells 8 that specifically bind to the primary antibody 5 are beads 2, and cells 9 that specifically bind to the primary antibody 6 are beads 3. Each binds specifically.

【0017】細胞とビーズが十分に結合するに要する時
間が経過した後、反応溶液温度を、T1>T>T2とな
る温度Tまで下げると、磁気ビーズ1のみが常磁性体か
ら強磁性体へと変化する。このため、磁気ビーズ1は自
発磁化を持つようになり、図2のように自己集合し、重
くなって底に沈む。この状態で、あるいは自発磁化を持
つことで、磁石によって容易に特異的に捕獲することが
できる。
After the time required for the cells and the beads to sufficiently bond with each other, when the temperature of the reaction solution is lowered to the temperature T such that T1>T> T2, only the magnetic beads 1 are changed from the paramagnetic substance to the ferromagnetic substance. And changes. Therefore, the magnetic beads 1 have spontaneous magnetization, self-assemble as shown in FIG. 2, become heavy and sink to the bottom. In this state or by having spontaneous magnetization, it can be easily and specifically captured by a magnet.

【0018】磁石を用いて磁気ビーズ1を選択的に取り
除いた後に、反応溶液温度をT2>T>T3となる温度
Tまで下げると、磁気ビーズ2のみが常磁性体から強磁
性体へと変化する。このため、磁気ビーズ2は自発磁化
を持つようになり、自己集合するとともに、磁石によっ
て容易に特異的に捕獲することができる。
After selectively removing the magnetic beads 1 by using a magnet, when the temperature of the reaction solution is lowered to a temperature T such that T2>T> T3, only the magnetic beads 2 change from paramagnetic substance to ferromagnetic substance. To do. Therefore, the magnetic beads 2 have spontaneous magnetization, self-assemble, and can be easily and specifically captured by the magnet.

【0019】磁石を用いて磁気ビーズ2を選択的に取り
除いた後に、反応溶液温度をT3>Tとなる温度Tまで
下げると、磁気ビーズ3が常磁性体から強磁性体へと変
化する。このため、磁気ビーズ3は自発磁化を持つよう
になり、自己集合するとともに、磁石によって容易に捕
獲することができる。
After the magnetic beads 2 are selectively removed by using a magnet, when the temperature of the reaction solution is lowered to a temperature T where T3> T, the magnetic beads 3 are changed from paramagnetic substances to ferromagnetic substances. Therefore, the magnetic beads 3 have spontaneous magnetization, self-assemble, and can be easily captured by the magnet.

【0020】本実施例では、キューリー点の異なる磁気
ビーズを細胞分画に用いたが、同様な手順でDNA、R
NA、蛋白質等を分離することもできるし、また、プラ
イマーを磁気ビーズと結合させることで効果的かつ効率
的にPCRを行い、分離することもできる。
In this example, magnetic beads having different Curie points were used for cell fractionation.
NA, protein, etc. can be separated, or by combining a primer with magnetic beads, PCR can be carried out effectively and efficiently to separate them.

【0021】DNA、RNAの分離にビーズを用いる場
合は、表面にストレプトアビジンを共有結合させたポリ
スチレンビーズを用い、ビオチン化DNAあるいはRN
Aを捕獲する手法も利用できる。また、mRNAを単
離、精製するには、20から30個のデオキシチミジル
酸を5’リンカーを介してビーズの表面に共有結合させ
た磁気ビーズを用いれば良い。
When beads are used for separating DNA and RNA, polystyrene beads having covalently bound streptavidin on the surface are used, and biotinylated DNA or RN is used.
A method of capturing A can also be used. To isolate and purify mRNA, magnetic beads in which 20 to 30 deoxythymidylates are covalently bonded to the surface of the beads via a 5 ′ linker may be used.

【0022】自己集合した磁気ビーズを分離する手法と
しては、外磁場を用いる方法のほかに、遠心法、単一の
ビーズは通過するが、クラスターを作ったビーズは通過
しないメッシュを用いた濾過法等も用いることができ
る。
As a method for separating the self-assembled magnetic beads, in addition to a method using an external magnetic field, a centrifugation method and a filtration method using a mesh in which single beads pass but cluster beads do not pass Etc. can also be used.

【0023】また、同様に磁気ビーズと検体とを反応溶
液中で反応させた後、液体窒素(融点−209.86
℃、沸点−195.8℃)や、液体エタン(融点−18
3.6℃、沸点−88.6℃)、液体ジエチルエーテル
(融点−116.3℃、沸点34.6℃)等の中で、こ
の温度範囲にキューリー点温度を持つ磁気ビーズについ
た検体を瞬間凍結し、この液体中に分散している凍結検
体付きの磁気ビーズを溶液温度を変化させることによっ
て、選択的に凍結検体を凍結後に分画することもでき
る。
Similarly, after magnetic beads and a sample are reacted in a reaction solution, liquid nitrogen (melting point -209.86) is used.
℃, boiling point -195.8 ℃, liquid ethane (melting point -18
Samples attached to magnetic beads having Curie point temperature in this temperature range in liquid diethyl ether (melting point-116.3 ° C, boiling point 34.6 ° C), etc. It is also possible to fractionate the frozen sample after freezing by instantaneously freezing and changing the solution temperature of the magnetic beads with the frozen sample dispersed in this liquid.

【0024】(実施例2)図3にキューリー点温度の異
なる磁気ビーズを用いたDNAの分離の実施例を示す。
磁気ビーズ10、11、12はそれぞれ異なるキューリ
ー点温度T1、T2、T3(T1>T2>T3)を持つ
ポリスチレンよりなっており、表面にはストレプトアビ
ジンが共有結合によりコートされている。
Example 2 FIG. 3 shows an example of separating DNA using magnetic beads having different Curie point temperatures.
The magnetic beads 10, 11, 12 are made of polystyrene having different Curie point temperatures T1, T2, T3 (T1>T2> T3), and streptavidin is covalently coated on the surface.

【0025】まず、実施例1で行ったのと同様な手順
で、各磁気ビーズとビオチン標識した各プライマーをそ
れぞれ結合させる。次に、スクリーニングするDNAあ
るいはRNAを含んだ溶液中にプライマーを付けた磁気
ビーズ10、11、12を加える。よく混合させた後、
図3で示した磁気ビーズ分画装置へこの混合液を送り出
す。分画装置の中は、図では分離された状態で表現した
が、独立した三つの領域が連続したものとなされてお
り、それぞれの領域は、温度コントローラー15によっ
てそれぞれ温度T1、T2、T3に保たれている。
First, in the same procedure as in Example 1, each magnetic bead is bound to each biotin-labeled primer. Next, the magnetic beads 10, 11 and 12 with a primer are added to a solution containing DNA or RNA to be screened. After mixing well,
This mixed solution is sent to the magnetic bead fractionation device shown in FIG. Although the fractionation device is shown in a separated state in the figure, three independent regions are continuous and each region is maintained at temperatures T1, T2, and T3 by the temperature controller 15. Is dripping

【0026】まず、分画装置の温度T1の部分を通過す
る磁気ビーズ10、11、12のうち、磁気ビーズ10
のみが常磁性体から強磁性体へ変化することから、電磁
石16によって磁気ビーズ10のみが選択的に捕獲され
る。次に、分画装置の温度T2の部分を通過する磁気ビ
ーズ11、12のうち、磁気ビーズ11のみが常磁性体
から強磁性体へ変化することから、電磁石17によって
磁気ビーズ11のみが選択的に捕獲される。さらに、分
画装置の温度T3の部分を通過する磁気ビーズ12は、
常磁性体から強磁性体へ変化することから、電磁石18
によってに捕獲され、磁気ビーズと結合できなかった核
酸は、分画装置から排出される。
First, of the magnetic beads 10, 11, 12 passing through the temperature T1 portion of the fractionation device, the magnetic beads 10 are used.
Only the magnetic beads 10 are selectively captured by the electromagnet 16 because only the paramagnetic material changes to the ferromagnetic material. Next, among the magnetic beads 11 and 12 that pass through the temperature T2 portion of the fractionation device, only the magnetic beads 11 change from a paramagnetic substance to a ferromagnetic substance, so only the magnetic beads 11 are selectively selected by the electromagnet 17. Captured by. Further, the magnetic beads 12 passing through the temperature T3 portion of the fractionation device are
Since it changes from a paramagnetic material to a ferromagnetic material, the electromagnet 18
Nucleic acids that have been captured by and that could not bind to the magnetic beads are ejected from the fractionator.

【0027】核酸を含まない溶液で分画装置の管内を十
分に洗浄した後、抽出用溶液を流しながら電磁石18を
各々段階的にOFFにすることで電磁石18、17、1
6にそれぞれ捕獲されていた磁気ビーズを順次、選択的
に抽出することができる。
After the inside of the tube of the fractionation device is thoroughly washed with a solution containing no nucleic acid, the electromagnets 18 are gradually turned off while the extraction solution is flowing, whereby the electromagnets 18, 17, 1 are
The magnetic beads captured in 6 can be sequentially and selectively extracted.

【0028】本実施例では、キューリー点の異なる磁気
ビーズを核酸分画に用いたが、同様な手順でDNA、R
NA、蛋白質、細胞等を分離することもできる。
In this example, magnetic beads having different Curie points were used for the nucleic acid fractionation.
NA, protein, cells, etc. can also be separated.

【0029】また、同様に磁気ビーズと検体とを反応溶
液中で反応させた後、液体窒素(融点−209.86
℃、沸点−195.8℃)や、液体エタン(融点−18
3.6℃、沸点−88.6℃)、液体ジエチルエーテル
(融点−116.3℃、沸点34.6℃)等の中で、こ
の温度範囲にキューリー点温度を持つ磁気ビーズについ
た検体を瞬間凍結し、この液体中に分散している凍結検
体付きの磁気ビーズを上記分離装置に通すことによっ
て、凍結検体を凍結後に分画することもできる。
Similarly, after the magnetic beads and the sample are reacted in the reaction solution, liquid nitrogen (melting point -209.86) is used.
℃, boiling point -195.8 ℃, liquid ethane (melting point -18
Samples attached to magnetic beads having Curie point temperature in this temperature range in liquid diethyl ether (melting point-116.3 ° C, boiling point 34.6 ° C), etc. It is also possible to fractionate the frozen sample after freezing by passing the magnetic beads with the frozen sample, which are instantaneously frozen and dispersed in this liquid, through the separating device.

【0030】微粒子を検体と反応させ、分画する各段階
において、本実施例では液体を用いたが、各段階におい
て気相中の反応、および気相流体中での分画にも、本実
施例は容易に利用できる。以下、この実施の形態のいく
つかを例示する。
In each of the steps of reacting fine particles with a sample and fractionating, a liquid was used in this example, but the present invention is also applied to the reaction in the gas phase and the fractionation in the gas phase fluid in each step. Examples are readily available. Hereinafter, some of the embodiments will be exemplified.

【0031】(1)検体および結合パートナーの対を
(a)抗原および特異的抗体、(b)ホルモンおよびホ
ルモン受容体、(c)ハプテンおよび抗ハプテン、
(d)ポリヌクレオチドおよび相補的ポリヌクレオチ
ド、(e)ポリヌクレオチドおよびポリヌクレオチド結
合蛋白質、(f)ビオチンおよびアビジンまたはストレ
プトアビジン、(g)酵素および酵素補因子、(h)レ
クチンおよび特異的炭水化物のいずれかとする。 (2)上記(1)で、検体を抗原、結合パートナーをモ
ノクロナール抗体とする。 (3)上記(1)で、結合パートナーをオリゴヌクレオ
チド分子を1個以上のものとする。 (4)上記(1)で、結合パートナーをオリゴヌクレオ
チドが5’−アミノ基を介して粒子に共有結合している
ものとする。 (5)上記(1)で、結合パートナーをオリゴヌクレオ
チドが12〜200塩基の範囲の鎖長を有しているもの
とする。 (6)上記(1)で、結合パートナーをオリゴヌクレオ
チドがポリdTであるものとする。 (7)上記(1)で、結合パートナーをオリゴヌクレオ
チドが、標的核酸のDNAまたはRNA配列に特異的に
結合するものとする。 (8)上記(1)で、結合パートナーを表面にアミド結
合を行えるアミノ基を有するものとする。 (9)上記(1)で、結合パートナーを表面にアミノ基
を与えるために、アミノアルキル化ポリマーよりなるも
のとする。 (10)上記(1)で、結合パートナーを表面にアミド
結合を行えるカルボキシル基を有するものとする。 (11)上記(1)で、結合パートナーを表面にカルボ
キシル基を与えるために、アクリル酸のポリマーあるい
はコポリマーよりなるものとする。 (12)上記(1)で、結合パートナーを表面にカルボ
キシル基を与えるために、メタクリル酸のポリマーある
いはコポリマーよりなるものとする。 (13)上記(1)で、結合パートナーをアミド結合を
行えるアルデヒド基を有するものとする。 (14)上記(1)で、結合パートナーを表面に共有結
合を行えるヒドロキシル基を有するものとする。 (15)上記(1)で、結合パートナーを表面にヒドロ
キシル基を与えるために、ポリグリコールを伴うポリウ
レタンよりなるものとする。 (16)上記(1)で、結合パートナーを表面にヒドロ
キシル基を与えるために、セルロース誘導体よりなるも
のとする。 (17)上記(1)で、結合パートナーを表面にシラン
結合を行えるシラン基を有するものとする。
(1) An analyte and a binding partner pair are (a) an antigen and a specific antibody, (b) a hormone and a hormone receptor, (c) a hapten and an anti-hapten,
(D) polynucleotides and complementary polynucleotides, (e) polynucleotides and polynucleotide binding proteins, (f) biotin and avidin or streptavidin, (g) enzymes and enzyme cofactors, (h) lectins and specific carbohydrates. Either. (2) In the above (1), the specimen is an antigen and the binding partner is a monoclonal antibody. (3) In the above (1), the binding partner is one or more oligonucleotide molecules. (4) In the above (1), the binding partner is one in which the oligonucleotide is covalently bound to the particle via the 5'-amino group. (5) In (1) above, the binding partner is such that the oligonucleotide has a chain length in the range of 12 to 200 bases. (6) In (1) above, the binding partner is such that the oligonucleotide is poly dT. (7) In (1) above, the binding partner is such that the oligonucleotide specifically binds to the DNA or RNA sequence of the target nucleic acid. (8) In the above (1), the binding partner has an amino group capable of forming an amide bond on the surface. (9) In (1) above, the binding partner is made of an aminoalkylated polymer in order to impart an amino group to the surface. (10) In the above (1), the binding partner has a carboxyl group capable of forming an amide bond on the surface. (11) In the above (1), the binding partner is made of a polymer or copolymer of acrylic acid in order to give a carboxyl group to the surface. (12) In the above (1), the binding partner is made of a polymer or copolymer of methacrylic acid in order to give a carboxyl group to the surface. (13) In (1) above, the binding partner has an aldehyde group capable of forming an amide bond. (14) In the above (1), the binding partner has a hydroxyl group capable of forming a covalent bond on the surface. (15) In (1) above, the binding partner is made of polyurethane with polyglycol to provide hydroxyl groups on the surface. (16) In (1) above, the binding partner is made of a cellulose derivative in order to give a hydroxyl group to the surface. (17) In the above (1), the binding partner has a silane group capable of forming a silane bond on the surface.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明は、効率的にかつ選択的に細胞、
蛋白質、核酸等を定量、分離、精製、分析することがで
きるという効果を奏する。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention efficiently and selectively produces cells,
It is possible to quantify, separate, purify and analyze proteins, nucleic acids and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の手順を示す流れ図。FIG. 1 is a flow chart showing a procedure of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の効果を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing the effect of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例を示す模式図。FIG. 3 is a schematic diagram showing a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…キューリー点温度T1の磁性体を含む二次抗体結合
ビーズ、2…キューリー点温度T2の磁性体を含む二次
抗体結合ビーズ、3…キューリー点温度T3の磁性体を
含む二次抗体結合ビーズ、4…一次抗体1、5…一次抗
体2、6…一次抗体3、7…標的細胞1、8…標的細胞
2、9…標的細胞3、10…キューリー点温度T1の磁
性体を含むビーズと結合したサンプル、11…キューリ
ー点温度T2の磁性体を含むビーズと結合したサンプ
ル、12…キューリー点温度T3の磁性体を含むビーズ
と結合したサンプル、13…溶液の流れ、14…管壁、
15…ヒーター、16…電磁石、17…電磁石、18…
電磁石、19…容器、20…反応溶液。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Secondary antibody binding beads containing magnetic substance of Curie point temperature T2 ... Secondary antibody binding beads containing magnetic substance of Curie point temperature T2 ... 3 Secondary antibody binding beads containing magnetic substance of Curie point temperature T3 4 ... Primary antibody 1, 5 ... Primary antibody 2, 6 ... Primary antibody 3, 7 ... Target cell 1, 8 ... Target cell 2, 9 ... Target cell 3, 10 ... Beads containing magnetic substance having Curie point temperature T1 Bound sample, 11 ... Sample bound to beads containing magnetic substance at Curie point temperature T2, 12 ... Sample bound to bead containing magnetic substance at Curie point temperature T3, 13 ... Flow of solution, 14 ... Tube wall,
15 ... Heater, 16 ... Electromagnet, 17 ... Electromagnet, 18 ...
Electromagnet, 19 ... Container, 20 ... Reaction solution.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12Q 1/06 6807−4B (72)発明者 川畑 健一 埼玉県比企郡鳩山町赤沼2520番地 株式会 社日立製作所基礎研究所内 (72)発明者 藤田 毅 埼玉県比企郡鳩山町赤沼2520番地 株式会 社日立製作所基礎研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication location C12Q 1/06 6807-4B (72) Inventor Kenichi Kawabata 2520 Akanuma, Hatoyama-cho, Hiki-gun, Saitama Prefecture Stock Association Hitachi Research Laboratory, (72) Inventor Takeshi Fujita 2520 Akanuma, Hatoyama Town, Hiki-gun, Saitama Stock Company, Hitachi Research Laboratory

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】所定のキューリー点温度をもつ強磁性体を
含む微粒子に検体を結合させ、微粒子の温度を制御して
検体を凝集することを特徴とする凝集方法。
1. A method for aggregating, which comprises binding a specimen to fine particles containing a ferromagnetic material having a predetermined Curie point temperature and controlling the temperature of the fine particles to agglomerate the specimen.
【請求項2】それぞれ異なったキューリー点温度をもつ
強磁性体を含む複数の微粒子のそれぞれに異なった検体
を結合させ、微粒子の温度を制御して異なった検体を分
画することを特徴とする分画方法。
2. A different sample is bound to each of a plurality of fine particles containing a ferromagnetic material having a different Curie point temperature, and the temperature of the fine particles is controlled to fractionate different samples. Fractionation method.
【請求項3】強磁性体が超常磁性構造を持つことを特徴
とした請求項2に記載の凝集または分画方法。
3. The aggregation or fractionation method according to claim 2, wherein the ferromagnetic material has a superparamagnetic structure.
【請求項4】微粒子の表面に分析、分離の対象とする各
検体に結合するための特異的結合パートナーを有するこ
とを特徴とする請求項2または3のいずれかに記載の分
画方法。
4. The fractionation method according to claim 2, wherein the surface of the fine particles has a specific binding partner for binding to each analyte to be analyzed or separated.
【請求項5】比重が1.1から1.8の範囲内にある、
請求項2または3のいずれかに記載の分画方法。
5. The specific gravity is in the range of 1.1 to 1.8,
The fractionation method according to claim 2 or 3.
【請求項6】サイズ範囲が10μm未満である、請求項
2または3のいずれかに記載の分画方法。
6. The fractionation method according to claim 2, wherein the size range is less than 10 μm.
【請求項7】異なるキューリー点温度を持つ複数の微粒
子の各々に各検体に特異的な結合パートナーを結合させ
る第1の段階、複数の検体を含む試料と各微粒子とを接
触させる第2の段階、温度を段階的に変えながら微粒子
を選択的に集合させる第3の段階および集合させた微粒
子を選択的に分離する第4の段階よりなることを特徴と
する分画方法。
7. A first step of binding a binding partner specific to each analyte to each of a plurality of microparticles having different Curie point temperatures, and a second step of contacting each microparticle with a sample containing a plurality of analytes. A fractionation method comprising: a third step of selectively collecting fine particles while changing the temperature stepwise; and a fourth step of selectively separating the collected fine particles.
【請求項8】第1の段階において、一種類以上の結合パ
ートナーと単一のキューリー点温度を持つ微粒子を、微
粒子のキューリー点温度以上の溶液温度の容器中で反応
させることを特徴とした請求項7の分画方法。
8. The first step is characterized in that one or more kinds of binding partners and fine particles having a single Curie point temperature are reacted in a container having a solution temperature higher than the Curie point temperature of the fine particles. Item 7. Fractionation method of Item 7.
【請求項9】第2の段階において、第1の段階で作成し
た複数の種類の微粒子を、全ての微粒子のキューリー点
温度以上の溶液温度で且つ検体を含む溶液を入れた容器
中で反応させることを特徴とした請求項8の分画方法。
9. In the second step, a plurality of types of fine particles prepared in the first step are reacted in a container containing a solution containing a sample at a solution temperature higher than the Curie point temperature of all the fine particles. The fractionation method according to claim 8, wherein
【請求項10】第3、第4の段階において、使用された
微粒子の種類に応じて、溶液温度を段階的に変化させ、
容器中の集合する微粒子を選択することを特徴とした請
求項9の分画方法。
10. In the third and fourth steps, the solution temperature is changed stepwise according to the type of fine particles used,
10. The fractionation method according to claim 9, wherein fine particles to be collected in the container are selected.
【請求項11】第3、第4の段階において、集合する微
粒子を選択するために外磁場を用いたことを特徴とした
請求項7の分画方法。
11. The fractionation method according to claim 7, wherein an external magnetic field is used to select the fine particles to be aggregated in the third and fourth steps.
【請求項12】第3、第4の段階において、集合する微
粒子を選択するために遠心法を用いたことを特徴とした
請求項7の分画方法。
12. The fractionation method according to claim 7, wherein in the third and fourth steps, a centrifugation method is used to select fine particles to be collected.
【請求項13】第3、第4の段階において、集合する微
粒子を選択するために濾過法を用いたことを特徴とした
請求項7の分画方法。
13. The fractionation method according to claim 7, wherein in the third and fourth steps, a filtration method is used to select the fine particles to be aggregated.
【請求項14】第3、第4の段階において、微粒子につ
いた検体をあらかじめ凍結させ、凍結状態を維持できる
溶液中で分画することを特徴とした請求項7の分画方
法。
14. The fractionation method according to claim 7, wherein in the third and fourth steps, the sample attached to the fine particles is frozen in advance and fractionated in a solution that can maintain the frozen state.
【請求項15】溶液として液体窒素を用いることを特徴
とした請求項14の分画方法。
15. The fractionation method according to claim 14, wherein liquid nitrogen is used as the solution.
【請求項16】溶液として液体エタンを用いることを特
徴とした請求項14の分画方法。
16. The fractionation method according to claim 14, wherein liquid ethane is used as the solution.
【請求項17】溶液として液体ジエチルエーテルを用い
ることを特徴とした請求項14の分画方法。
17. The fractionation method according to claim 14, wherein liquid diethyl ether is used as the solution.
【請求項18】溶液として液体メタンを用いることを特
徴とした請求項14の分画方法。
18. The fractionation method according to claim 14, wherein liquid methane is used as the solution.
【請求項19】溶液として液体酸素を用いることを特徴
とした請求項14の分画方法。
19. The fractionation method according to claim 14, wherein liquid oxygen is used as the solution.
【請求項20】溶液として液体二酸化炭素を用いること
を特徴とした請求項14の分画方法。
20. The fractionation method according to claim 14, wherein liquid carbon dioxide is used as the solution.
【請求項21】異なるキューリー点温度を持つ複数の微
粒子の各々に各検体に特異的な結合パートナーを結合さ
せる第1の装置、複数の検体を含む試料と各微粒子とを
接触させる第2の装置、温度を段階的に変えながら微粒
子を選択的に集合させる第3の装置および集合させた微
粒子を選択的に分離する第4の装置よりなることを特徴
とする分画装置。
21. A first device for binding a binding partner specific to each analyte to each of a plurality of microparticles having different Curie point temperatures, and a second device for contacting a sample containing a plurality of analytes with each microparticle. A fractionation device comprising a third device for selectively collecting the fine particles while changing the temperature stepwise and a fourth device for selectively separating the collected fine particles.
【請求項22】第3、第4の装置が温度制御装置と磁化
制御装置のセットであり、複数のセットが複数の検体と
特異的に結合した各微粒子が流されるパイプに沿って複
数個独立して配置されたことを特徴とした請求項21の
分画装置。
22. A third and a fourth device are a set of a temperature control device and a magnetization control device, and a plurality of sets are independently set along a pipe through which each fine particle specifically bound to a plurality of analytes flows. 22. The fractionation device according to claim 21, wherein the fractionation device is arranged as a unit.
【請求項23】所定のキューリー点温度を持つ複数の微
粒子の各々に検体に特異的な結合パートナーを結合させ
る第1の装置、複数の検体を含む試料と各微粒子とを接
触させる第2の装置、温度を選択的に変えて微粒子を集
合させる第3の装置よりなることを特徴とする凝集装
置。
23. A first device for binding a binding partner specific to an analyte to each of a plurality of microparticles having a predetermined Curie point temperature, and a second device for contacting a sample containing a plurality of analytes with each microparticle. An aggregating apparatus comprising a third device for collecting fine particles by selectively changing the temperature.
JP5092739A 1993-04-20 1993-04-20 Coagulating or fractioning method and apparatus Pending JPH06300754A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997031105A1 (en) * 1996-02-25 1997-08-28 Precision System Science Co., Ltd. Method for treating biopolymers, microorganisms or materials by using more than one type of magnetic particles

Cited By (2)

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WO1997031105A1 (en) * 1996-02-25 1997-08-28 Precision System Science Co., Ltd. Method for treating biopolymers, microorganisms or materials by using more than one type of magnetic particles
US6100079A (en) * 1996-02-25 2000-08-08 Precision System Science Co., Ltd. Method for treating biopolymers, microorganisms or materials by using more than one type of magnetic particles

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