(57)【要約】【課題】  流路部材への被験物質の非特異吸着を抑制したバイオセンサーを提供すること。【解決手段】  基板、及びその上に形成された流路を含むバイオセンサーにおいて、該流路部材への生理活性物質の付着量が100pg/mm2以下であることを特徴とする上記バイオセンサー。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、及びその上に形成された流路を含むバイオセンサーにおいて、該流路部材への生理活性物質の付着量が100pg/mm2以下であることを特徴とする上記バイオセンサー。
【請求項２】
流路の表面の接触角が水に対して50°以上120°以下である、請求項１に記載のバイオセンサー。
【請求項３】
流路部材が、ポリジメチルシロキサン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、又はポリスチレンである、請求項１又は２に記載のバイオセンサー。
【請求項４】
流路部材が、フッ素系表面処理剤で処理されている、請求項１から３の何れかに記載のバイオセンサー。
【請求項５】
流路内面積がリガンド固定化面積の5倍から100倍である、請求項１から４の何れかに記載のバイオセンサー。
【請求項６】
基板が金属表面又は金属膜である、請求項１から５の何れかに記載のバイオセンサー。
【請求項７】
金属表面あるいは金属膜が、金、銀、銅、白金、及びアルミニウムからなる群より選ばれる自由電子金属からなるものである、請求項６に記載のバイオセンサー。
【請求項８】
非電気化学的検出に使用される、請求項１から７の何れかに記載のバイオセンサー。
【請求項９】
表面プラズモン共鳴分析に使用される、請求項１から８の何れかに記載のバイオセンサー。
【請求項１０】
生理活性物質が共有結合により基板の表面に結合している、請求項１から９の何れかに記載のバイオセンサー。
【請求項１１】
請求項１から９の何れかに記載のバイオセンサーと生理活性物質とを接触させて、該バイオセンサーの基板の表面に該生理活性物質を共有結合により結合させる工程；及び
生理活性物質が共有結合により基板の表面に結合しているバイオセンサーと被験物質とを接触させる工程；
を含む、該生理活性物質と相互作用する物質を検出または測定する方法。
【請求項１２】
生理活性物質をバイオセンサーに結合させる工程と、被験物質をバイオセンサーに接触させて生理活性物質と相互作用する物質を検出または測定する工程とを、異なる装置で行う、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
逐次に複数の被験物質をバイオセンサーに接触させない、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
生理活性物質と相互作用する物質を非電気化学的方法により検出または測定する、請求項１１から１３の何れかに記載の方法。
【請求項１５】
生理活性物質と相互作用する物質を表面プラズモン共鳴分析により検出または測定する、請求項１１から１４の何れかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオセンサー及びそれを用いた生体分子間の相互作用を分析する方法に関する。特に本発明は、表面プラズモン共鳴バイオセンサーに用いるためのバイオセンサー及びそれを用いた生体分子間の相互作用を分析する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、臨床検査等で免疫反応など分子間相互作用を利用した測定が数多く行われているが、従来法では煩雑な操作や標識物質を必要とするため、標識物質を必要とすることなく、測定物質の結合量変化を高感度に検出することのできるいくつかの技術が使用されている。例えば、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）測定技術、水晶発振子マイクロバランス（ＱＣＭ）測定技術、金のコロイド粒子から超微粒子までの機能化表面を使用した測定技術である。ＳＰＲ測定技術はチップの金属膜に接する有機機能膜近傍の屈折率変化を反射光波長のピークシフト又は一定波長における反射光量の変化を測定して求めることにより、表面近傍に起こる吸着及び脱着を検知する方法である。ＱＣＭ測定技術は水晶発振子の金電極（デバイス）上の物質の吸脱着による発振子の振動数変化から、ｎｇレベルで吸脱着質量を検出できる技術である。また、金の超微粒子（ｎｍレベル）表面を機能化させて、その上に生理活性物質を固定して、生理活性物質間の特異認識反応を行わせることによって、金微粒子の沈降、配列から生体関連物質の検出ができる。
【０００３】
上記した技術においては、いずれの場合も、生理活性物質を固定化する表面が重要である。以下、当技術分野で最も使われている表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）を例として、説明する。
【０００４】
一般に使用される測定チップは、透明基板（例えば、ガラス）、蒸着された金属膜、及びその上に生理活性物質を固定化できる官能基を有する薄膜からなり、その官能基を介し、金属表面に生理活性物質を固定化する。該生理活性物質と検体物質間の特異的な結合反応を測定することによって、生体分子間の相互作用を分析する。
【０００５】
生理活性物質を固定化できる官能基を有する薄膜としては、金属と結合する官能基、鎖長の原子数が１０以上のリンカー、及び生理活性物質と結合できる官能基を有する化合物を用いて、生理活性物質を固定化した測定チップが報告されている（特許文献１を参照）。また、金属膜と、該金属膜の上に形成されたプラズマ重合膜からなる測定チップが報告されている（特許文献２を参照）。
【０００６】
微量検出可能なセンサーを使用して実験を行う場合、流路への非特異的吸着が発生すると、（１）リガンド（即ち、生理活性物質）の固定量の変動（再現性の悪化）、（２）アナライト（即ち、被験物質）の濃度変動による結合量の変動とそれに伴う速度論解析の信頼度の悪化、（３）マススペクトルなどを用いた吸着物解析ができなくなる、などの問題が発生するため、流路系を含めた非特異吸着を抑制した測定系の構築が求められていた。
【０００７】
【特許文献１】特許第２８１５１２０号
【特許文献２】特開平９−２６４８４３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記した従来技術の問題を解消することを解決すべき課題とした。即ち、本発明は、流路部材への被験物質の非特異吸着を抑制したバイオセンサーを提供することを解決すべき課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、生理活性物質の付着量が100pg/mm2以下となるような流路部材を選択することによって、流路部材への生理活性物質の非特異吸着を抑制したバイオセンサーを提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明によれば、基板、及びその上に形成された流路を含むバイオセンサーにおいて、該流路部材への生理活性物質の付着量が100pg/mm2以下であることを特徴とする上記バイオセンサーが提供される。
【００１１】
好ましくは、流路の表面の接触角は水に対して50°以上120°以下である。
好ましくは、流路部材は、ポリジメチルシロキサン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、又はポリスチレンである。
好ましくは、流路部材は、フッ素系表面処理剤で処理されている。
【００１２】
好ましくは、流路内面積はリガンド固定化面積の5倍から100倍である。
【００１３】
好ましくは、基板は金属表面又は金属膜である。
好ましくは、金属表面あるいは金属膜は、金、銀、銅、白金、及びアルミニウムからなる群より選ばれる自由電子金属からなるものである。
【００１４】
好ましくは、本発明のバイオセンサーは、非電気化学的検出に使用され、さらに好ましくは表面プラズモン共鳴分析に使用される。
【００１５】
本発明の別の側面によれば、生理活性物質が共有結合により基板の表面に結合している、上記した本発明のバイオセンサーが提供される。
【００１６】
本発明のさらに別の側面によれば、上記した本発明のバイオセンサーと生理活性物質とを接触させて、該バイオセンサーの基板の表面に該生理活性物質を共有結合により結合させる工程；及び
生理活性物質が共有結合により基板の表面に結合しているバイオセンサーと被験物質とを接触させる工程；
を含む、該生理活性物質と相互作用する物質を検出または測定する方法が提供される。
【００１７】
好ましくは、生理活性物質をバイオセンサーに結合させる工程と、被験物質をバイオセンサーに接触させて生理活性物質と相互作用する物質を検出または測定する工程とを、異なる装置で行う。
【００１８】
好ましくは、逐次に複数の被験物質をバイオセンサーに接触させないで測定を行う。
好ましくは、生理活性物質と相互作用する物質を、非電気化学的方法により検出または測定し、さらに好ましくは表面プラズモン共鳴分析により検出または測定する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、流路部材への非特異吸着を抑制したバイオセンサーを提供することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明のバイオセンサーは、基板、及びその上に形成された流路から構成されている。
本発明で言うバイオセンサーとは最も広義に解釈され、生体分子間の相互作用を電気的信号等の信号に変換して、対象となる物質を測定・検出するセンサーを意味する。通常のバイオセンサーは、検出対象とする化学物質を認識するレセプター部位と、そこに発生する物理的変化又は化学的変化を電気信号に変換するトランスデューサー部位とから構成される。生体内には、互いに親和性のある物質として、酵素／基質、酵素／補酵素、抗原／抗体、ホルモン／レセプターなどがある。バイオセンサーでは、これら互いに親和性のある物質の一方を基板に固定化して分子認識物質として用いることによって、対応させるもう一方の物質を選択的に計測するという原理を利用している。
【００２１】
本発明で言う流路とは、薬品やタンパク質を注入するシリンジ、ピペットを含まない。但し、コンタミネーション防止の観点からはディスポーザブルなピペットを使用して薬品やタンパク質を注入することが好ましい。本発明の流路の一例を図１に示す。
【００２２】
本発明では、生理活性物質（例えば、タンパク等）が流路に実質的に付着しないことが好ましく、具体的には、流路部材への生理活性物質の付着量は100pg/mm2以下であり、より好ましくは50pg/mm2以下であり、さらに好ましくは20pg/mm2以下であり、特に好ましくは10pg/mm2以下であり、最も好ましくは検出限界以下である。
【００２３】
ここで、生理活性物質（例えば、タンパク質など）の付着量は、例えば、流路部材を標識タンパク質に浸し、洗浄した後に検出することができる。一例としては、標識タンパク質としてアビジン-FITCに部材を浸漬して10分間保管した後、測定するバッファー（例えばPBSなど）で洗浄して、LAS-1000（富士写真フイルム製）の蛍光測定モードにて測定し、付着量を測定することができる。
【００２４】
本発明では、好ましくは、流路の表面の接触角は水に対して50°以上120°以下であり、より好ましくは60°以上120°以下であり、さらに好ましくは70°以上120°以下である。流路の表面の水に対する接触角を上記の範囲にすることにより、生理活性物質の付着を抑制した流路を形成することができる。
【００２５】
なお、水に対する接触角とは、水平な固体上に液滴を置いて静止したときに、液滴と固体平面がなす角度である。水に対する接触角は、市販の接触角計により測定することができる。
【００２６】
本発明で用いる流路を形成する材質としては、上記のように生理活性物質（例えば、タンパク等）が流路に実質的に付着しないものであれば、特に限定されないが、例えば、ポリジメチルシロキサン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレンなどを使用することができる。
【００２７】
また、流路を形成する材料を表面処理によって生理活性物質が付着しないようにすることもできる。例えば、流路部材をフッ素系表面処理剤で処理することにより、生理活性物質の付着を抑制することができる。フッ素系表面処理剤としては、例えば、ノベックEGC-1700（住友スリーエム製）などを使用することができる。
【００２８】
本発明のバイオセンサーの基板は、金属表面又は金属膜であることが好ましい。金属表面あるいは金属膜を構成する金属としては、例えば、表面プラズモン共鳴バイオセンサー用を考えた場合、表面プラズモン共鳴が生じ得るようなものであれば特に限定されない。好ましくは金、銀、銅、アルミニウム、白金等の自由電子金属が挙げられ、特に金が好ましい。それらの金属は単独又は組み合わせて使用することができる。また、上記基板への付着性を考慮して、基板と金属からなる層との間にクロム等からなる介在層を設けてもよい。
【００２９】
金属膜の膜厚は任意であるが、例えば、表面プラズモン共鳴バイオセンサー用を考えた場合、１オングストローム以上５０００オングストローム以下であるのが好ましく、特に１０オングストローム以上２０００オングストローム以下であるのが好ましい。５０００オングストロームを超えると、媒質の表面プラズモン現象を十分検出することができない。また、クロム等からなる介在層を設ける場合、その介在層の厚さは、１オングストローム以上、１００オングストローム以下であるのが好ましい。
【００３０】
金属膜の形成は常法によって行えばよく、例えば、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法、電気めっき法、無電解めっき法等によって行うことができる。
【００３１】
金属膜は好ましくは基板上に配置されている。ここで、「基板上に配置される」とは、金属膜が基板上に直接接触するように配置されている場合のほか、金属膜が基板に直接接触することなく、他の層を介して配置されている場合をも含む意味である。本発明で使用することができる基板としては例えば、表面プラズモン共鳴バイオセンサー用を考えた場合、一般的にはＢＫ７等の光学ガラス、あるいは合成樹脂、具体的にはポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマーなどのレーザー光に対して透明な材料からなるものが使用できる。このような基板は、好ましくは、偏光に対して異方性を示さずかつ加工性の優れた材料が望ましい。
【００３２】
本発明の基板は、基板の最表面に生理活性物質を固定化することができる官能基を有することが好ましい。ここで言う「基板の最表面」とは、「基板から最も遠い側」という意味である。
【００３３】
好ましい官能基としては−ＯＨ、−ＳＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＲ1Ｒ2（式中、Ｒ1及びＲ2は互いに独立に水素原子又は低級アルキル基を示す）、−ＣＨＯ、−ＮＲ3ＮＲ1Ｒ2（式中、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は互いに独立に水素原子又は低級アルキル基を示す）、−ＮＣＯ、−ＮＣＳ、エポキシ基、またはビニル基などが挙げられる。ここで、低級アルキル基における炭素数は特に限定されないが、一般的にはＣ１〜Ｃ１０程度であり、好ましくはＣ１〜Ｃ６である。
【００３４】
最表面にそれらの官能基を導入する方法としては、それらの官能基の前駆体を含有する高分子を金属表面あるいは金属膜上にコーティングした後、化学処理により最表面に位置する前駆体からそれらの官能基を生成させる方法が挙げられる。例えば−ＣＯＯＣＨ3基を含有するポリメチルメタクリレートを金属膜上にコーティングした後、その表面をＮａＯＨ水溶液（１Ｎ）に４０℃１６時間接触させると、最表面に−ＣＯＯＨ基が生成する。
【００３５】
上記のようにして得られたバイオセンサー用表面において、上記の官能基を介して生理活性物質を共有結合させることによって、金属表面又は金属膜に生理活性物質を固定化することができる。
【００３６】
本発明のバイオセンサー用表面上に固定される生理活性物質としては、測定対象物と相互作用するものであれば特に限定されず、例えば免疫蛋白質、酵素、微生物、核酸、低分子有機化合物、非免疫蛋白質、免疫グロブリン結合性蛋白質、糖結合性蛋白質、糖を認識する糖鎖、脂肪酸もしくは脂肪酸エステル、あるいはリガンド結合能を有するポリペプチドもしくはオリゴペプチドなどが挙げられる。
【００３７】
免疫蛋白質としては、測定対象物を抗原とする抗体やハプテンなどを例示することができる。抗体としては、種々の免疫グロブリン、即ちＩｇＧ、ＩｇＭ、ＩｇＡ、ＩｇＥ、ＩｇＤを使用することができる。具体的には、測定対象物がヒト血清アルブミンであれば、抗体として抗ヒト血清アルブミン抗体を使用することができる。また、農薬、殺虫剤、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、抗生物質、麻薬、コカイン、ヘロイン、クラック等を抗原とする場合には、例えば抗アトラジン抗体、抗カナマイシン抗体、抗メタンフェタミン抗体、あるいは病原性大腸菌の中でＯ抗原26、86、55、111 、157 などに対する抗体等を使用することができる。
【００３８】
酵素としては、測定対象物又は測定対象物から代謝される物質に対して活性を示すものであれば、特に限定されることなく、種々の酵素、例えば酸化還元酵素、加水分解酵素、異性化酵素、脱離酵素、合成酵素等を使用することができる。具体的には、測定対象物がグルコースであれば、グルコースオキシダーゼを、測定対象物がコレステロールであれば、コレステロールオキシダーゼを使用することができる。また、農薬、殺虫剤、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、抗生物質、麻薬、コカイン、ヘロイン、クラック等を測定対象物とする場合には、それらから代謝される物質と特異的反応を示す、例えばアセチルコリンエステラーゼ、カテコールアミンエステラーゼ、ノルアドレナリンエステラーゼ、ドーパミンエステラーゼ等の酵素を使用することができる。
【００３９】
微生物としては、特に限定されることなく、大腸菌をはじめとする種々の微生物を使用することができる。
核酸としては、測定の対象とする核酸と相補的にハイブリダイズするものを使用することができる。核酸は、ＤＮＡ（ｃＤＮＡを含む）、ＲＮＡのいずれも使用できる。ＤＮＡの種類は特に限定されず、天然由来のＤＮＡ、遺伝子組換え技術により調製した組換えＤＮＡ、又は化学合成ＤＮＡの何れでもよい。
低分子有機化合物としては通常の有機化学合成の方法で合成することができる任意の化合物が挙げられる。
【００４０】
非免疫蛋白質としては、特に限定されることなく、例えばアビジン（ストレプトアビジン）、ビオチン又はレセプターなどを使用できる。
免疫グロブリン結合性蛋白質としては、例えばプロテインＡあるいはプロテインＧ、リウマチ因子（ＲＦ）等を使用することができる。
糖結合性蛋白質としては、レクチン等が挙げられる。
脂肪酸あるいは脂肪酸エステルとしては、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、ステアリン酸エチル、アラキジン酸エチル、ベヘン酸エチル等が挙げられる。
【００４１】
生理活性物質が抗体や酵素などの蛋白質又は核酸である場合、その固定化は、生理活性物質のアミノ基、チオール基等を利用し、金属表面の官能基に共有結合させることで行うことができる。
【００４２】
上記のようにして生理活性物質を固定化したバイオセンサーは、当該生理活性物質と相互作用する物質の検出及び／又は測定のために使用することができる。
【００４３】
即ち、本発明によれば、生理活性物質が固定化された本発明のバイオセンサーを用いて、これに被験物質を接触させることにより、該バイオセンサーに固定化されている生理活性物質と相互作用する物質を検出及び／又は測定する方法が提供される。
【００４４】
被験物質としては例えば、上記した生理活性物質と相互作用する物質を含む試料などを使用することができる。被験物質は、単一の物質でもよいし、複数の物質の混合物でもよい。
【００４５】
本発明では好ましくは、逐次に複数の被験物質をバイオセンサーに接触させないで、検出及び／又は測定を行う。逐次に複数の被験物質をバイオセンサーに接触させないとは、逐次に被験物質を流路に流さないことを意味し、生理活性物質（リガンド）を固定した後、結合測定は１度のみ行うことを意味する。
【００４６】
また、生理活性物質をバイオセンサーに結合させる工程と、被験物質をバイオセンサーに接触させて生理活性物質と相互作用する物質を検出または測定する工程とを、異なる装置で行うことが好ましい、
【００４７】
本発明では、バイオセンサー用表面に固定化されている生理活性物質と被験物質との相互作用を非電気化学的方法により検出及び／又は測定することが好ましい。非電気化学的方法としては、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）測定技術、水晶発振子マイクロバランス（ＱＣＭ）測定技術、金のコロイド粒子から超微粒子までの機能化表面を使用した測定技術などが挙げられる。
【００４８】
本発明の好ましい態様によれば、本発明のバイオセンサーは、例えば、透明基板上に配置される金属膜を備えていることを特徴とする表面プラズモン共鳴用バイオセンサーとして用いることができる。
【００４９】
表面プラズモン共鳴用バイオセンサーとは、表面プラズモン共鳴バイオセンサーに使用されるバイオセンサーであって、該センサーより照射された光を透過及び反射する部分、並びに生理活性物質を固定する部分とを含む部材を言い、該センサーの本体に固着されるものであってもよく、また脱着可能なものであってもよい。
【００５０】
表面プラズモン共鳴の現象は、ガラス等の光学的に透明な物質と金属薄膜層との境界から反射された単色光の強度が、金属の出射側にある試料の屈折率に依存することによるものであり、従って、反射された単色光の強度を測定することにより、試料を分析することができる。
【００５１】
表面プラズモンが光波によって励起される現象を利用して、被測定物質の特性を分析する表面プラズモン測定装置としては、Kretschmann配置と称される系を用いるものが挙げられる（例えば特開平６−１６７４４３号公報参照）。上記の系を用いる表面プラズモン測定装置は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されて試料液などの被測定物質に接触させられる金属膜と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を測定して表面プラズモン共鳴の状態、つまり全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなるものである。
【００５２】
なお上述のように種々の入射角を得るためには、比較的細い光ビームを入射角を変化させて上記界面に入射させてもよいし、あるいは光ビームに種々の角度で入射する成分が含まれるように、比較的太い光ビームを上記界面に収束光状態であるいは発散光状態で入射させてもよい。前者の場合は、入射した光ビームの入射角の変化に従って、反射角が変化する光ビームを、上記反射角の変化に同期して移動する小さな光検出器によって検出したり、反射角の変化方向に沿って延びるエリアセンサによって検出することができる。一方後者の場合は、種々の反射角で反射した各光ビームを全て受光できる方向に延びるエリアセンサによって検出することができる。
【００５３】
上記構成の表面プラズモン測定装置において、光ビームを金属膜に対して全反射角以上の特定入射角で入射させると、該金属膜に接している被測定物質中に電界分布をもつエバネッセント波が生じ、このエバネッセント波によって金属膜と被測定物質との界面に表面プラズモンが励起される。エバネッセント光の波数ベクトルが表面プラズモンの波数と等しくて波数整合が成立しているとき、両者は共鳴状態となり、光のエネルギーが表面プラズモンに移行するので、誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射した光の強度が鋭く低下する。この光強度の低下は、一般に上記光検出手段により暗線として検出される。なお上記の共鳴は、入射ビームがｐ偏光のときにだけ生じる。したがって、光ビームがｐ偏光で入射するように予め設定しておく必要がある。
【００５４】
この全反射減衰（ＡＴＲ）が生じる入射角、すなわち全反射減衰角（θＳＰ）より表面プラズモンの波数が分かると、被測定物質の誘電率が求められる。この種の表面プラズモン測定装置においては、全反射減衰角（θＳＰ）を精度良く、しかも大きなダイナミックレンジで測定することを目的として、特開平１１−３２６１９４号公報に示されるように、アレイ状の光検出手段を用いることが考えられている。この光検出手段は、複数の受光素子が所定方向に配設されてなり、前記界面において種々の反射角で全反射した光ビームの成分をそれぞれ異なる受光素子が受光する向きにして配設されたものである。
【００５５】
そしてその場合は、上記アレイ状の光検出手段の各受光素子が出力する光検出信号を、該受光素子の配設方向に関して微分する微分手段が設けられ、この微分手段が出力する微分値に基づいて全反射減衰角（θＳＰ）を特定し、被測定物質の屈折率に関連する特性を求めることが多い。
【００５６】
また、全反射減衰（ＡＴＲ）を利用する類似の測定装置として、例えば「分光研究」第４７巻 第１号（１９９８）の第２１〜２３頁および第２６〜２７頁に記載がある漏洩モード測定装置も知られている。この漏洩モード測定装置は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層と、このクラッド層の上に形成されて、試料液に接触させられる光導波層と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを上記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックとクラッド層との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を測定して導波モードの励起状態、つまり全反射減衰状態を検出する光検出手段とを備えてなるものである。
【００５７】
上記構成の漏洩モード測定装置において、光ビームを誘電体ブロックを通してクラッド層に対して全反射角以上の入射角で入射させると、このクラッド層を透過した後に光導波層においては、ある特定の波数を有する特定入射角の光のみが導波モードで伝搬するようになる。こうして導波モードが励起されると、入射光のほとんどが光導波層に取り込まれるので、上記界面で全反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。そして導波光の波数は光導波層の上の被測定物質の屈折率に依存するので、全反射減衰が生じる上記特定入射角を知ることによって、被測定物質の屈折率や、それに関連する被測定物質の特性を分析することができる。
【００５８】
なおこの漏洩モード測定装置においても、全反射減衰によって反射光に生じる暗線の位置を検出するために、前述したアレイ状の光検出手段を用いることができ、またそれと併せて前述の微分手段が適用されることも多い。
【００５９】
また、上述した表面プラズモン測定装置や漏洩モード測定装置は、創薬研究分野等において、所望のセンシング物質に結合する特定物質を見いだすランダムスクリーニングへ使用されることがあり、この場合には前記薄膜層（表面プラズモン測定装置の場合は金属膜であり、漏洩モード測定装置の場合はクラッド層および光導波層）上に上記被測定物質としてセンシング物質を固定し、該センシング物質上に種々の被検体が溶媒に溶かされた試料液を添加し、所定時間が経過する毎に前述の全反射減衰角（θＳＰ）の角度を測定している。
【００６０】
試料液中の被検体が、センシング物質と結合するものであれば、この結合によりセンシング物質の屈折率が時間経過に伴って変化する。したがって、所定時間経過毎に上記全反射減衰角（θＳＰ）を測定し、該全反射減衰角（θＳＰ）の角度に変化が生じているか否か測定することにより、被検体とセンシング物質の結合状態を測定し、その結果に基づいて被検体がセンシング物質と結合する特定物質であるか否かを判定することができる。このような特定物質とセンシング物質との組み合わせとしては、例えば抗原と抗体、あるいは抗体と抗体が挙げられる。具体的には、ウサギ抗ヒトＩｇＧ抗体をセンシング物質として薄膜層の表面に固定し、ヒトＩgＧ抗体を特定物質として用いることができる。
【００６１】
なお、被検体とセンシング物質の結合状態を測定するためには、全反射減衰角（θＳＰ）の角度そのものを必ずしも検出する必要はない。例えばセンシング物質に試料液を添加し、その後の全反射減衰角（θＳＰ）の角度変化量を測定して、その角度変化量の大小に基づいて結合状態を測定することもできる。前述したアレイ状の光検出手段と微分手段を全反射減衰を利用した測定装置に適用する場合であれば、微分値の変化量は、全反射減衰角（θＳＰ）の角度変化量を反映しているため、微分値の変化量に基づいて、センシング物質と被検体との結合状態を測定することができる（本出願人による特願２０００−３９８３０９号参照）。このような全反射減衰を利用した測定方法および装置においては、底面に予め成された薄膜層上にセンシング物質が固定されたカップ状あるいはシャーレ状の測定チップに、溶媒と被検体からなる試料液を滴下供給して、上述した全反射減衰角（θＳＰ）の角度変化量の測定を行っている。
【００６２】
さらに、ターンテーブル等に搭載された複数個の測定チップの測定を順次行うことにより、多数の試料についての測定を短時間で行うことができる全反射減衰を利用した測定装置が、特開２００１−３３０５６０号公報に記載されている。
【００６３】
本発明のバイオセンサーを表面プラズモン共鳴分析に使用する場合、上記したような各種の表面プラズモン測定装置の一部として適用することができる。
【００６４】
以下の実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００６５】
実施例１：非特異吸着の測定
金型を用いて、1cm×1cm×0.5cmの流路部材（表１に示す）のチップを作成した。標識タンパクとしてアビジン-FITCを１mg/mlのPBSバッファー（pH6.8）に部材を浸漬して10分間保管した後、PBSバッファー（pH6.8）で10回洗浄して、乾燥後、LAS-1000（富士写真フイルム製）の蛍光測定モードにて蛍光強度を測定した。検量線を別に作成し、付着量を見積もった。測定結果を表１に示す。水に対する接触角が低い場合に、非特異吸着が増大することが判る。
【００６６】
【表１】
2006078213.tif 000002
【００６７】
さらに、ポリスチレン、フッ素化ゴムのチップをノベックEGC-1700（住友スリーエム製）に10分浸漬、その後、60℃4時間乾燥したあと、25℃18時間乾燥して、上記と同様な試験を実施した。測定結果を表２に示す。表面処理により接触角を大きくすることにより、非特異吸着を抑制した表面が得られることが判る。
【００６８】
【表２】
2006078213.tif 000003
【００６９】
実施例２：リガンド（生理活性物）の固定及びアナライト（被験物質）の測定
表３に示す素材及び表面処理した素材で、図１に示すような流路を形成し、リガンド（生理活性物）の固定及びアナライト（被験物質）の測定を行った。
【００７０】
＜測定表面の作成＞
金属膜として50nmの金が蒸着された誘電体ブロックをModel-208ＵＶ−オゾンクリーニングシステム（TECHNOVISION INC.）で30分間処理した後、エタノール／水（80/20）中11-ヒドロキシ-1-ウンデカンチオールの5.0mM溶液を金属膜に接触するように添加し、25℃で18時間表面処理を行った。その後、エタノールで5回、エタノール/水混合溶媒で1回、水で5回洗浄を行った。
【００７１】
次に、中11-ヒドロキシ-1-ウンデカンチオールで被覆した表面を10重量%のエピクロロヒドリン溶液（溶媒：0.4M水酸化ナトリウム及びジエチレングリコールジメチルエーテルの1：1混合溶液）に接触させ、25℃の振盪インキュベーター中で４時間反応を進行させた。表面をエタノールで2回、水で5回洗浄した。
【００７２】
次に、25重量%のデキストラン（T500,Pharmacia）水溶液40.5mlに4.5mlの1M水酸化ナトリウムを添加し、その溶液をエピクロロヒドリン処理表面上に接触させた。次に振盪インキュベーター中で25℃で20時間インキュベートした。表面を50℃の水で10回洗浄した。続いて、ブロモ酢酸3.5gを27gの2M水酸化ナトリウム溶液に溶解した混合物を上記デキストラン処理表面に接触させて、28℃の振盪インキュベーターで16時間インキュベートした。表面を水で洗浄し、その後上述の手順を１回繰り返した。この様に測定表面を作成した。
【００７３】
＜リガンド（生理活性物質）の固定＞
上記方法で作成した測定表面の上に流路を固定して下記操作を行った。
リガンド溶液：プロテインA（ナカライテスク社製）  10μgを1mlのpH5.5酢酸バッファーに溶解したもの
活性化液：１−エチル−２，３−ジメチルアミノプロピルカルボジイミド（４００ｍＭ）とＮ−ヒドロキシスクシンイミド（１００ｍＭ）との混合液
【００７４】
流路をHBS-EPバッファーで満たし、シグナルの測定を行った。なお、HBS-EPバッファーの組成は、ＨＥＰＥＳ（N-2-Hydroxyethylpiperazine-N'-2-ethanesulfonicAcid）0.01mol/l（ｐＨ7.4）、ＮａＣｌ0.15mol/l、ＥＤＴＡ 0.003mol/l、Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ  Ｐ２０ 0.005重量％である。その後、流路を活性化液で満たし、１５分放置後、HBS-EPバッファーにて３回洗浄した。その後、リガンド溶液で流路を満たし、１５分放置した後、HBS-EPバッファーにて３回洗浄した。その後、エタノールアミン・HCｌ溶液（１M、ｐH8.5）で流路を満たし、１５分放置した後、HBS-EPバッファーにて３回洗浄した。さらに、１０ｍＭ水酸化ナトリウム溶液を流路に満たし、１分放置後、HBS-EPバッファーにて５回洗浄した。流路をＨＢＳ−ＥＰバッファーで満たし、シグナルの測定を行った。（リガンド固定後のシグナル−リガンド固定前のシグナル）を固定量とした。１０個の同種の流路を用いて、上記の操作を１０回行った。平均値と標準偏差を表３に示す。リガンドの付着の少ない流路を用いた場合、固定量ばらつきな少ないことが判った。
【００７５】
＜アナライト（被験物質）の測定＞
アナライト溶液：マウスＩｇＧ（コスモバイオ社より購入）  10μgを1mlのHBS-EPバッファーに溶解したもの
【００７６】
流路をＨＢＳ−ＥＰバッファーで満たし、シグナルの測定を開始し、結合定数（KD）を以下の方法で算出した。
【００７７】
即ち、表面プラズモン共鳴の信号変化の測定結果から、下記式（１）、（２）及び（３）を用いることによって吸着速度係数（ka）及び離脱速度係数（kd）を求め、求めた吸着速度係数（ka）及び離脱速度係数（kd）から、KD＝kd／ka表される式により解離定数（KD）を算出した。
【００７８】
ｄθ／ｄｔ＝ka×ｃs×（１−θ）−kd×θ      （１）
（式中、θは吸着率（＝吸着量／飽和吸着量）、kaは吸着速度係数、kdは離脱速度係数、ｃsは金属表面近傍の被解析分子の濃度を表す。）
∂ｃ／∂ｔ＝Ｄ×∂2ｃ／∂ｘ2                  （２）
（式中、ｘは金属表面からの距離、Ｄは被解析分子の拡散係数、ｃは被解析分子の濃度を表し、ｘ＝０のときｃ＝ｃsとなる。）
θ＝Ｒ／Ｒｍａｘ                              （３）
（式中、θは吸着率（＝吸着量／飽和吸着量）を示し、Ｒは表面プラズモン信号を示し、Ｒｍａｘは被解析分子が飽和吸着したときの信号を表す。）
【００７９】
上記でリガンドを固定したn=10の測定表面に対して結合定数（KD）を算出し、平均値と標準偏差を求めた。結果を表３に示す。付着の少ない流路で結合定数（KD）の値のばらつきが少ないことが判った。
【００８０】
【表３】
2006078213.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】図１は、本発明の流路の一例を示す。
【図１】
2006078213.tif 000005