(57)【要約】  少なくとも１つのレセプターと、液晶材料を含む増幅機構とを備え、レセプターがリガンドに結合した結果として増幅された信号が生み出されるリガンド検出装置及びシステムを提供する。リガンドの自動検出方法も提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの実質的に球形の基体を備え、前記少なくとも１つの球形の基体が、任意選択で、レセプター結合材料で被覆されており、
さらに、前記球形の基体に付着した少なくとも１つのレセプターを備え、前記少なくとも１つのレセプターが、リガンドに結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有し、前記レセプター−リガンド複合体の形成によって信号が生み出され、
さらに、液晶材料を含む増幅機構を備え、前記増幅機構が、レセプター−リガンド複合体の形成時に前記信号を増幅する
リガンド検出装置。
【請求項２】
前記実質的に球形の基体が非多孔質である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのレセプターが、前記実質的に球形の非多孔質基体の外表面に付着している、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記実質的に球形の基体が多孔質である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つのレセプターが、（ｉ）前記実質的に球形の多孔質基体の外表面と（ｉｉ）前記実質的に球形の多孔質基体の細孔の少なくとも一方に付着している、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つのレセプターが、前記実質的に球形の多孔質基体の外表面に付着している、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つのレセプターが、前記実質的に球形の多孔質基体の細孔に付着している、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
複数のレセプターが、前記実質的に球形の多孔質基体の表面及び細孔内に付着し、かつ前記実質的に球形の多孔質基体の表面及び細孔内にランダムに分布している、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
液晶材料が、サーモトロピック液晶材料及びリオトロピック液晶材料からなるグループから選択された、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
液晶材料がリオトロピック液晶材料である、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
リオトロピック液晶材料がリオトロピック・クロモニック液晶材料である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
液晶材料がサーモトロピック液晶材料である、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
実質的に球形の基体が、（ｉ）ポリイオン、ポリアルケン、ポリアクリラート、ポリメタクリラート、ポリビニル、ポリスチレン、ポリカーボナート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリシロキサン、ポリシラン、ポリエーテル及びポリカルボキシラートからなるグループから選択されたポリマー材料と、（ｉｉ）ガラス、ケイ素及びコロイド金からなるグループから選択された無機材料とからなるグループから選択された材料から作られている、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
ポリマー材料がポリスチレン、無機材料がガラスである、請求項１５に記載の装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのレセプターが、（ｉ）共有結合形成による化学的な結合と、（ｉｉ）疎水性相互作用及びファンデルワールス相互作用からなるグループから選択された物理的な付着とからなるグループから選択された１つの手段によって前記球形の基体に付着している、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記レセプター結合材料が、天然ポリマー、合成ポリマー、タンパク質及び２次抗体からなるグループから選択された、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の装置を用意すること、
少なくとも１つのリガンドを含む試料を前記装置に曝露すること、
前記レセプターを前記少なくとも１つのリガンドと相互作用させて、少なくとも１つのレセプター−リガンド複合体を形成させること、及び
前記レセプター−リガンド複合体の形成によって生み出された信号を測定すること
を含むリガンド検出方法。
【請求項１８】
レセプター結合材料で被覆された実質的に平らな基体を備え、前記実質的に平らな基体が任意選択で帯電しており、
さらに、前記被覆された実質的に平らな基体に付着した少なくとも１つのレセプターを備え、前記少なくとも１つのレセプターが、リガンドに結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有し、前記レセプター−リガンド複合体の形成によって信号が生み出され、
さらに、液晶材料を含む増幅機構を備え、前記増幅機構が、レセプター−リガンド複合体の形成時に前記信号を増幅する
リガンド検出装置。
【請求項１９】
液晶材料が、サーモトロピック液晶材料及びリオトロピック液晶材料からなるグループから選択された、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
液晶材料がリオトロピック液晶材料である、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
リオトロピック液晶材料がリオトロピック・クロモニック液晶材料である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
液晶材料がサーモトロピック液晶材料である、請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
実質的に平らな基体が、（ｉ）ポリイオン、ポリアルケン、ポリアクリラート、ポリメタクリラート、ポリビニル、ポリスチレン、ポリカーボナート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリシロキサン、ポリシラン、ポリエーテル及びポリカルボキシラートからなるグループから選択されたポリマー材料と、（ｉｉ）ガラス、ケイ素及びコロイド金からなるグループから選択された無機材料とからなるグループから選択された材料から作られている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２４】
ポリマー材料がポリスチレン、無機材料がガラスである、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記少なくとも１つのレセプターが、（ｉ）共有結合形成による化学的な結合と、（ｉｉ）疎水性相互作用又はファンデルワールス相互作用による物理的な付着とからなるグループから選択された１つの手段によって前記基体に付着している、請求項１８に記載の装置。
【請求項２６】
前記レセプター結合材料が、天然ポリマー、合成ポリマー、タンパク質及び２次抗体からなるグループから選択された、請求項１８に記載の装置。
【請求項２７】
請求項１８から２６のいずれか一項に記載の装置を用意すること、
少なくとも１つのリガンドを含む試料を前記装置に曝露すること、
前記レセプターを前記少なくとも１つのリガンドと相互作用させて、少なくとも１つのレセプター−リガンド複合体を形成させること、及び
前記レセプター−リガンド複合体の形成によって生み出された信号を測定すること
を含むリガンド検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、レセプターによるリガンドの検出に関する。詳細には本発明は特異性の高いレセプターに関し、さらに、例えば微生物及びそれらの生産物、例えば病原体及び／又はそれらが生産する毒素などのリガンドを高速に自動検出するために、これらのレセプターを液晶材料を含む増幅機構に組み込むことに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
レセプターによるリガンドの検出（例えば、抗体による微生物、毒素などの病原因子の検出、別の抗体による血液中の抗体の検出、又は神経ガスなどの化学毒素のレセプターへの結合など）は、病原因子にさらされた個体の診断及び治療において重要である。病原因子が早期に検出されることは、症状が現れ又は悪化する前の病気の予防又は治療において大きな利益となりうる。
【０００３】
微生物のあらゆる種、株又は毒素が固有の内部及び外部リガンドを含んでいる。これらのリガンドに高い特異性で結合する抗体などのレセプター分子を、分子工学的及び／又は免疫学的技法を使用して分離することができる。抗体などのレセプターを、リガンドが結合すると活性化されるシグナル伝達機構にリンクさせる方法もすでに開発されている。しかし、単一のリガンド又は少数のリガンドの結合に由来するレセプター信号を、リアル・タイムに近い条件で自動的に検出し増幅することができるシステムはまだ開発されていない。リガンドを高速かつ正確に早期検出するためにはこのようなシステムがどうしても必要である。
【０００４】
現在使用可能な多くの診断検査が抗体に基づいており、これらの診断検査を使用して、病原因子又は病原因子に反応して患者が生産した生物由来産物を検出することができる。リガンド（抗原）を認識する目的には現在、３つの抗体産生方法が普及している。すなわち、複数のエピトープを認識できる動物全体でのポリクローナル抗体産生、（スクリーニング後に）単一のエピトープを認識できる形質転換細胞系でのモノクローナル抗体産生、及び（スクリーニング後に）単一のエピトープを認識できる細菌での分子操作ファージ・ディスプレイ抗体産生（ｍｅｌｅｃｕｌａｒｌｙ  ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ  ｐｈａｇｅ  ｄｉｓｐｌａｙｅｄ  ａｎｔｉｂｏｄｙ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）である。これらのレセプター系はそれぞれリガンドを結合し識別する能力を有するが、その感度はそれぞれ、それとインタフェースした特定のイムノアッセイ検出系によって限定される。
【０００５】
抗原を検出する酵素結合イムノソルベント測定法（ＥＬＩＳＡ）、酵素免疫測定法（ＥＩＡ）、放射免疫測定法（ＲＩＡ）などの免疫測定法はよく知られている。これらの測定法の多くに共通する基本原理は、酵素、色素原（ｃｈｒｏｍｏｇｅｎ）、蛍光原（ｆｌｕｏｒｏｇｅｎ）又はラジオヌクレオチド（ｒａｄｉｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ）と結合した抗体によって、抗体に結合した抗原の検出が可能になることである。この相互作用を色、蛍光又は放射活性の変化として検出するためには、かなりの数の抗体を、それに対応する多数の抗原エピトープと結合させなければならない。
【０００６】
したがって、リガンド、特にごく少量存在するリガンドを高い信頼性で高速に自動検出し、その結果として、測定可能な信号をリアル・タイムに近い条件で供給するシステムが求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明の概要
したがって本発明の目的は、高い感度及び高い特異性でほぼリアル・タイムにリガンドを検出する装置、システム及び方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、リガンドとレセプターの結合によって生み出された信号を増幅する装置、システム及び方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、リガンドとレセプターの結合時に周囲の液晶材料をゆがませる装置及びシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は一般に、病原因子などのリガンドの検出及び増幅システムであって、少なくとも１つのレセプターと、このレセプターに結合された液晶材料を含む増幅機構とを備え、レセプターがリガンドと結合した結果として増幅された信号が生み出されるシステムを提供する。
【００１１】
一実施形態では本発明はリガンド検出装置を提供する。この装置は、少なくとも１つの実質的に球形の基体と、前記球形の基体に付着した少なくとも１つのレセプターとを備え、前記少なくとも１つのレセプターが、リガンドに結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有し、前記レセプター−リガンド複合体の形成によって信号が生み出され、さらに液晶材料を含む増幅機構を備え、前記増幅機構が、レセプター−リガンド複合体の形成時に前記信号を増幅する。
【００１２】
他の実施形態では本発明はさらにリガンド検出方法を提供する。この方法は、リガンドを検出する能力を有する装置を用意することを含み、前記装置が、少なくとも１つの実質的に球形の基体と、前記球形の基体に付着した少なくとも１つのレセプターとを備え、前記少なくとも１つのレセプターが、リガンドに結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有し、前記レセプター−リガンド複合体の形成によって信号が生み出され、さらに液晶材料を含む増幅機構を備え、前記増幅機構が液晶材料を含み、レセプター−リガンド複合体の形成時に前記信号を増幅し、さらに、少なくとも１つのリガンドを含む試料を少なくとも１つの基体に曝露すること、前記レセプターを前記少なくとも１つのリガンドと相互作用させて、少なくとも１つのレセプター−リガンド複合体を形成させること、及び前記レセプター−リガンド複合体の形成によって生み出された信号を測定することを含む。
【００１３】
他の実施形態では本発明がさらにリガンド検出装置を提供する。この装置は、レセプター結合材料で被覆された少なくとも１つの実質的に球形の基体と、前記被覆された球形の基体に付着した少なくとも１つのレセプターとを備え、前記少なくとも１つのレセプターが、リガンドに結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有し、前記レセプター−リガンド複合体の形成によって信号が生み出され、さらに液晶材料を含む増幅機構を備え、前記増幅機構が、レセプター−リガンド複合体の形成時に前記信号を増幅する。
【００１４】
本発明はさらにリガンド検出方法を提供する。この方法は、リガンドを検出する能力を有する装置を用意することを含み、前記装置が、レセプター結合材料で被覆された少なくとも１つの実質的に球形の基体と、前記被覆された球形の基体に付着した少なくとも１つのレセプターとを備え、前記少なくとも１つのレセプターが、リガンドに結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有し、前記レセプター−リガンド複合体の形成によって信号が生み出され、さらに液晶材料を含む増幅機構を備え、前記増幅機構が、レセプター−リガンド複合体の形成時に前記信号を増幅し、さらに、少なくとも１つのリガンドを含む試料を少なくとも１つの前記基体に曝露すること、前記レセプターを前記少なくとも１つのリガンドと相互作用させて、少なくとも１つのレセプター−リガンド複合体を形成させること、及び前記レセプター−リガンド複合体の形成によって生み出された信号を測定することを含む。
【００１５】
本発明はさらにリガンド検出装置を提供する。この装置は、帯電した実質的に平らな基体と、前記帯電した基体に付着した少なくとも１つのレセプターとを備え、前記少なくとも１つのレセプターが、リガンドに結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有し、前記レセプター−リガンド複合体の形成によって信号が生み出され、さらに液晶材料を含む増幅機構を備え、前記増幅機構が、レセプター−リガンド複合体の形成時に前記信号を増幅する。
【００１６】
本発明はさらにリガンド検出方法を提供する。この方法は、少なくとも１つの実質的に平らな帯電した基体と、前記基体に付着した少なくとも１つのレセプターとを備え、前記少なくとも１つのレセプターが、リガンドに結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有し、前記レセプター−リガンド複合体の形成によって信号が生み出され、さらに液晶材料を含む増幅機構を備え、前記増幅機構が、レセプター−リガンド複合体の形成時に前記信号を増幅するリガンドを検出する能力を有する装置を用意すること、少なくとも１つのリガンドを含む試料を前記基体に曝露すること、前記レセプターを前記少なくとも１つのリガンドと相互作用させて、少なくとも１つのレセプター−リガンド複合体を形成させること、及び前記レセプター−リガンド複合体の形成によって生み出された信号を測定することを含む。
【００１７】
本発明はさらにリガンド検出装置を提供する。この装置は、レセプター結合材料で被覆された実質的に平らな基体と、前記被覆された基体に付着した少なくとも１つのレセプターとを備え、前記少なくとも１つのレセプターが、リガンドに結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有し、前記レセプター−リガンド複合体の形成によって信号が生み出され、さらに液晶材料を含む増幅機構を備え、前記増幅機構が、レセプター−リガンド複合体の形成時に前記信号を増幅する。
【００１８】
本発明はさらにリガンド検出方法を提供する。この方法は、レセプター結合材料で被覆された実質的に平らな基体と、前記被覆された基体に付着した少なくとも１つのレセプターとを備え、前記少なくとも１つのレセプターが、リガンドに結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有し、前記レセプター−リガンド複合体の形成によって信号が生み出され、さらに液晶材料を含む増幅機構を備え、前記増幅機構が、レセプター−リガンド複合体の形成時に前記信号を増幅するリガンドを検出する能力を有する装置を用意すること、少なくとも１つのリガンドを含む試料を前記基体に曝露すること、前記レセプターを前記少なくとも１つのリガンドと相互作用させて、少なくとも１つのレセプター−リガンド複合体を形成させること、及び前記レセプター−リガンド複合体の形成によって生み出された信号を測定することを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
発明の詳細な説明
本発明では、リガンド特異性（ｌｉｇａｎｄ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ）レセプターが増幅機構とインタフェースし、その結果、レセプター−リガンド相互作用によって複屈折性のレセプター−リガンド凝集体が形成され、かつ／又はレセプターの立体配座が変化し、光透過信号が生み出される。増幅は、光度測定によって検出することができる複屈折シフトを介して達成されることが好ましい。このシステムを自動化するため、検出された信号を次いで、電子的に増幅することができる。
【００２０】
リガンド検出構成要素
リガンドとレセプターの結合が、検出可能なリガンドの凝集及び／又はレセプターのゆがみ（立体配座の変化）を引き起こすものである限り、抗体、リガンドの生物学的レセプター／生物学的に操作されたレセプターなどの任意のレセプターを装置に組み込むことができる。例えば、任意のタイプの単一特異性（ｍｏｎｏｓｐｅｃｉｆｉｃ）抗体（ポリクローナル、モノクローナル又はファージ・ディスプレイ抗体）はレセプターとして効果的に機能することができる。そこで以下の段落では、これらのそれぞれの抗体タイプについて説明する。ファージ・ディスプレイ抗体は、新しいリガンドの識別用に迅速に修正することができ、本特許出願でもレセプターの例として使用するが、この検出構成要素に対しては、物理的なゆがみを生じさせる任意のレセプター−リガンド相互作用が適当である。
【００２１】
ポリクローナル抗体：抗体ベースの抗原検出は数十年にわたって利用されてきた。精製したリガンド（抗原）を宿主動物に注入すると、免疫系が刺激されて、抗原上のさまざまな反応部位に対応する一連の抗体が生み出される。複数のリンパ球が異なる抗原エピトープに応答しているため、多重特異性（ｍｕｌｔｉ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）の抗体混合物（ポリクローナル）が生み出され、これを抗原検出用に精製することができる。
【００２２】
モノクローナル抗体：抗体産生脾臓細胞（Ｂリンパ球）を不滅化した骨髄腫細胞と融合させて、明確な単一の特異性を有する抗体をほぼ無限に供給するハイブリドーマを生み出す。遺伝子工学的技法によって、これらの「モノクローナル」抗体の株間雑種、さらには種間雑種を生み出すことができる。米国食品医薬品局が、選択された病気の治療に対してマウス−ヒト・キメラ抗体を使用することを承認していることからも明らかなように、高い特異性を有するこれらの抗体は治療上の重大な可能性を有している。
【００２３】
ファージ・ディスプレイ単一特異性抗体：ファージ・ディスプレイ技法は、さまざまな病原因子に対する単鎖キメラ抗体を分離する目的に使用される。Ｂリンパ球のゲノムＤＮＡは、事実上全ての可能なリガンド（抗原）に対する抗体を生み出すコードを含んでいる。ファージ・ディスプレイ抗体系（ＰＤＡ）では、天然の抗体の超可変リガンド結合領域の単鎖キメラをコードするＤＮＡを、抗体Ｈ鎖をコードするＤＮＡと抗体Ｌ鎖をコードするＤＮＡとを結合し、それらの間にリンカー領域をコードするＤＮＡを挿入することによって合成する。リンカー領域の望ましいアミノ酸配列は、所与の増幅機構に必要な特性によって決まる。リンカー領域が、タンパク質又は他の物質と相互作用し、かつ／又は結合することができなければならない場合がある。したがって、そのポリペチド配列は、例えば特定の立体配座、イオン結合又は水素結合を誘導するために特異的に配置された官能基、あるいは増幅機構と両立する疎水性、を有していなければならない可能性がある。しかし、増幅機構のタイプの如何に関わらず、リンカー領域は、増幅機構をレセプターにインタフェースする際にきわめて重大な役割を果たす。
【００２４】
単鎖キメラ抗体をコードするＤＮＡ、好ましくはヒト又はマウスのＤＮＡを、参照によって本明細書に組み込まれる周知の技法（Ｍａｒｋｓ他、Ｊ．Ｍｏｌ．Ｂｉｏ．第２２２巻：５８１（１９９１）；Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ他、ＥＭＢＯ  Ｊ．１２：７２５（１９９３）；及びＷｉｎｔｅｒｓ他、Ａｎｎ．Ｒｅｖ．Ｉｍｍｕｎｏｌ  １２：４３３（１９９４））を使用して、バクテリオファージ（ファージ）ベクター中にクローニングする。次いで、この単鎖キメラ抗体が繊維状ファージの表面に表示され、超可変抗原結合部位が外側へ延びる。
【００２５】
リガンドを添加した後、非ターゲット・リガンドに反応するファージを、参照によって本明細書に組み込まれる周知の技法（Ｍａｒｋｓ他、Ｊ．Ｍｏｌ．Ｂｉｏ．第２２２巻：５８１（１９９１）；Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ他、ＥＭＢＯ  Ｊ．１２：７２５（１９９３）；及びＷｉｎｔｅｒｓ他、Ａｎｎ．Ｒｅｖ．Ｉｍｍｕｎｏｌ  １２：４３３（１９９４））を使用してファージ・ライブラリーから除去する。残りのファージをその特異リガンドと反応させ、その特異リガンドと反応するファージを溶離させる。次いで、それぞれのファージを分離し、大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ）（Ｅ  ｃｏｌｉ）などの細菌宿主の中で発現させて、所望の表面表示抗体を含むファージを大量に生産する。ＤＮＡの合成及びクローニング、ファージの除去、ファージの分離及び発現、ならびにウイルスＤＮＡの回収に関する上述の方法はそれぞれよく知られており、Ｍａｒｋｓ他、Ｊ．Ｍｏｌ．Ｂｉｏｌ．（１９９１）、Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ他、ＥＭＢＯ  Ｊ．１２：７２５（１９９３）、及びＷｉｎｔｅｒｓ他、Ａｎｎ．Ｒｅｖ．Ｉｍｍｕｎｏｌ  １２：４３３（１９９４）によって詳細に記述されている。これらの文献は全て参照によって本明細書に組み込まれる。
【００２６】
増幅構成要素
液晶材料を含む増幅機構を利用してリガンド−レセプター複合体を増幅し、それによって試料中のリガンドの存在を検出する。
【００２７】
液晶は、その分子群がある配向秩序を示すが、位置秩序はほとんど示さない物質の状態である。この中間的な序列から、液晶は、固体（位置秩序と配向秩序の両方を備える）と等方性流体（長い距離の秩序を示さない）の間に置かれる。固体結晶又は等方性流体は、温度を変化させることによって（サーモトロピック液晶）、又は適当な希釈用溶媒を使用して固体結晶の濃度を変化させることによって（リオトロピック液晶）、液晶に変化させることができる。サーモトロピック液晶及びリオトロピック液晶はともに、本発明の装置の増幅機構として使用することができる。一実施形態では、本発明の装置の増幅構成要素としてクロモニック（ｃｈｒｏｍｏｎｉｃ）・リオトロピック液晶材料が使用される。
【００２８】
いわゆるリオトロピック・クロモニック液晶（ＬＣＬＣ）はこれらの非界面活性剤系リオトロピック液晶に含まれる。ＬＣＬＣファミリーは、一部の染料、薬剤、核酸、抗生物質、発癌物質及び抗癌剤を含む。リオトロピック・クロモニック液晶の概要については、「Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」、Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ、Ｗｅｉｎｈｅｉｍ、巻２Ｂ、９８１ページ（１９９８）の中のＪ．Ｌｙｄｏｎ、「Ｃｈｒｏｍｏｎｉｃｓ」を参照されたい。ＬＣＬＣは、ＬＣＬＣよりもよく知られている界面活性剤ベースのリオトロピック系とは基本的に異なる。これに限ったわけではないが、１つの違いは、ＬＣＬＣ分子が棒状分子ではなく、円盤状又は厚板（ｐｌａｎｋ）状分子であることである。周縁部を極性の親水性部分が形成し、中心の核は相対的に疎水性である。この違いはさまざまな秩序構造を生み出す。個々の複数の円盤状分子は水中で円柱形の凝集体を形成することができる。ＬＣＬＣは、細長い凝集体、ラメラ構造、及びことによると他の形状の凝集体によって形成されると考えられている。
【００２９】
図１Ａに示すように、全体が符号１によって示されているリオトロピック液晶はほとんどの場合、水２を両親媒性（ｂｉｐｈｉｌｉｃ）分子３の溶媒として使用して形成される。両親媒性分子３は例えば、極性（親水性）部分４と無極性（疎水性）部分５とを有する分子である。両親媒性分子３に水２を加えると、水２との相互作用をできるだけ小さくするために疎水性領域どうしが合体するため二分子層６が形成され、これによって極性成分と水との相互作用が強化される。この特定の分子の濃度及び幾何学的形状が液晶の超分子（ｓｕｐｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒ）秩序を規定する。この分子は凝集して、ラメラ、円盤状又は棒状ミセル、あるいは一般に非等軸形の凝集体を形成することができる。これらの非等軸凝集体は、非キラル性又はキラル性（コレステリック相）のネマチック、スメクチック、カラム相を形成する。例えば、この分子は、水と両親媒性分子の互層からなるラメラのスタックを形成し、これによってラメラ・スメクチック相を生み出す。
【００３０】
リオトロピック液晶は通常、水中の棒状分子によって形成された秩序相として視覚化される。界面活性剤分子の基本的特徴は、極性の親水性頭基に可撓性の疎水性尾部が付いていることである。しかし、界面活性剤型でないさまざまなリオトロピック系も存在し、これらを本発明で使用しても良い結果を得ることができる。
【００３１】
液晶相は、分子又は分子の凝集体の配向秩序によって特徴づけられる。ネマチック、スメチックＡなどの一軸液晶相では、分子又は凝集体の配向の平均方向が、ディレクター（ｄｉｒｅｃｔｏｒ）と呼ばれｎで表される単位ベクトルによって記述される。一般に、ディレクターの２つの反対方向は等価、ｎ＝−ｎである。一軸相では、ディレクターが同時にその媒質の光軸でもある。光学的に一軸の液晶媒質は複屈折媒質である。一軸複屈折媒質は、２つの光学屈折率、すなわち正常波に対する常光線屈折率「ｎｏ」と異常波に対する異常光線屈折率「ｎｅ」とによって特徴づけられる。
【００３２】
十字に配置した２つの偏光子の間の液晶を見るとき、透過光の見かけのテクスチャー及び強度は、偏光子に対する光軸（ディレクター）の配向及び後に明らかにする他の因子によって決まる。
【００３３】
一例として、２枚のガラス板の間にはさまれ、十字に配置した２つの偏光子の間に置かれたネマチック・スラブ（ｎｅｍａｔｉｃ  ｓｌａｂ）を考える。ここでは、Ｍ．Ｋｌｅｍａｎ及びＯ．Ｄ．Ｌａｖｒｅｎｔｏｖｉｃｈ、「Ｓｏｆｔ  Ｍａｔｔｅｒ  Ｐｈｙｓｉｃｓ：Ａｎ  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ」、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ（２００１）の記載に従う。ディレクターｎはスラブの平面にあり、その平面内の座標（ｘ，ｙ）によって決まる。垂直座標ｚには依存しないとする。光ビームは軸ｚに沿ってセルに垂直に入射する。光源と試料の間に配置された偏光子がこの入射光を直線偏光させる。このネマチック・スラブで、振幅Ａ、強度Ｉ０＝Ａ２、周波数ωの直線偏光波は正常波と異常波とに分かれる。これらは互いに垂直な偏光を有し、それぞれ振幅Ａｓｉｎβ及びＡｃｏｓβを有する。
【数１】
2005509133.tif 000002
は、局所的な
【数２】
2005509133.tif 000003
と入射光の偏光との間の角度である。入口点ではこれらの電界ベクトルの振動は同相である。しかし、この２つの波は、スラブを通過するのに異なる時間、すなわちそれぞれｎｏｄ／ｃ及びｎｅｄ／ｃを要する。ここで、ｄはスラブの厚さ、ｃは真空中での光の速度である。出口点で、電界振動
【数３】
2005509133.tif 000004
及び
【数４】
2005509133.tif 000005
は、
位相のずれ
【数５】
2005509133.tif 000006
を与える。λ０は真空中での波長である。これらの２つの振動の、試料の後方にある検光子の偏光の方向上への射影は下式のとおりである。
【数６】
2005509133.tif 000007
同じ周波数の２つの調和振動Ａ１ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）とＡ２ｃｏｓ（ωｔ＋φ２）が同じ方向に沿って起こると、結果として得られる振動
【数７】
2005509133.tif 000008
は、
【数８】
2005509133.tif 000009
から定義される振幅を有する。したがって検光子は、（ｘ，ｙ）に依存した位相差のパターンを透過光の強度のパターン
【数９】
2005509133.tif 000010
に変換する。十字に配置した２つの偏光子及びその間のネマチック・スラブを通過した光の強度は式（６）から以下のとおりである。
【数１０】
2005509133.tif 000011
この最後の式は、ｎが軸ｚに垂直である場合に相当する。ｎが軸ｚと角度θをなす場合、式（１０）は以下のようになる。
【数１１】
2005509133.tif 000012
【００３４】
図８は、偏光子、一軸スラブ及び検光子を通る光の伝搬を表す図である。
【００３５】
この処理を拡張して、例えば電界駆動セル中の複雑なディレクター構成の光学特性を記述することもできる。しかし、ディレクターが、外部から加えられた電界又は磁界によってではなくリガンド−レセプター相互作用によってゆがめられる場合、式（１０）及び（１１）は、液晶のテクスチャーを理解するための基礎となる。第１に、位相のずれ、したがってＩがλ０に依存することに留意されたい。その結果、試料を白色光で照明すると、試料はカラフルなテクスチャーを示すだろう。干渉色は、（ｎｅ−ｎｏ）ｄ〜（１÷３）λ０のときに特に際だつ。一般的な（ｎｅ−ｎｏ）〜０．２、λ０〜５００ｎｍでは、「カラフル」な厚さの範囲がｄ〜（１÷１０）μｍである。第２に、ディレクターの傾きθは位相のずれを大幅に変化させる。ｎ／／ｚ（いわゆるホメオトロピック配向、θ＝０、試料は暗く見える）のときには、正常波だけが伝搬し、式（１１）によればＩ＝０である。第３に、θ＝０、β＝０，π／２，．．．の場合にも、たとえ非単色光であっても、やはり暗いテクスチャーＩ＝０を観察するかもしれない。ディレクターのゆがみが平面内ｎ（ｘ，ｙ）にある試料では、ｎ（又はその水平射影）が偏光子に平行か、又は垂直な場合は、伝搬モードが純粋な異常伝搬又は純粋な正常伝搬であり、テクスチャーの対応する領域が暗く見える。十字に配置した２つの偏光子間に十分に配向した液晶試料を整列させることによって、試料が暗くなる「消光」位置を見つけることができる。この消光位置は、偏光子又は検光子の偏光の方向に沿って整列したディレクターに対応するβ＝０，π／２，．．．。
【００３６】
ディレクター場が乱されておらず均一である限り、この消光状態は試料の全ての点に関して生じる。しかし、ディレクター場が乱されており、スラブ内の点ごとに変化する場合、消光の条件（式（１０）及び（１１）でＩ＝０を意味する）を全ての場所で満たすことはできず、その結果、偏光子、液晶スラブ及び検光子を通過した光の強度はゼロにはならない。レセプター−リガンド相互作用が近隣の液晶分子又は凝集体を再編成する場合には、液晶検出器のこのような外乱を、このレセプター−リガンド相互作用によって引き起こすことができる。これらは、液晶を検出及び増幅系として使用することを可能にする重要な特徴である。
【００３７】
大部分の生物レセプターは親水性領域と疎水性領域の両方を持ち、したがって、両親媒性リオトロピック液晶に容易に組み込まれる。さらに、活性化していないレセプターは液晶の光学異方性（複屈折）を壊さず、したがって、式（１０）及び（１１）に示すように適当な整列によって消光の条件を満たされるとき、レセプターに富んだ液晶及びそれに続く検光子からなる装置は偏光にとって依然として不透明である。この場合、光の偏りは検光子の偏光面に対して垂直なので、光は液晶を通過することができるが、検光子は光を通過させないだろう。しかし、レセプター−リガンド複合体の形成中にレセプターの立体配座が変化すると、ディレクターの向き、したがって光軸の向きが乱される。液晶の弾性は、レセプター−リガンド複合体の近傍の局所的なゆがみを強化し、それを、光学的に検出可能なミクロン以上の規模にまで拡大する。これらのゆがみは一般に、β＝０，±π／２，．．．などの「消光」の向きからディレクターをずらし、光ビームが検光子によって遮られないときにこの系を局所的に透明にする。
【００３８】
リガンド検出装置の構成
一例として、想像される本発明の１つの応用はマルチウェル・システムである。このシステムのウェルはそれぞれ、本発明の増幅機構とインタフェースした、病原微生物などの特定のリガンドに対するＰＤＡを含むであろう。微生物因子が抗体と相互作用すると、その結果生じる抗体のゆがみによって増幅機構が機能を開始する。次いで、この増幅された信号が知覚可能な信号に変換されることが好ましい。したがって、このようなシステムを医師の診察室に置き、日常の診断手順の中で使用することが想像される。あるいは、このようなシステムを戦闘中の兵士又は戦闘中の兵士の近くに配置し、本発明を使用して、毒剤の存在を兵士に警告することもできる。さらに、マルチウェル・システムを、本明細書に記載の液晶実施形態とともに使用すると好ましいことが想像される。
【００３９】
図１Ｂ及び１Ｃに概略的に示す本発明の一実施形態では、リオトロピック液晶材料を増幅機構として使用する。図１Ｂに示すように、この装置は、光源１０と、偏光の方向が図の平面に含まれる最初の偏光子１２と、両親媒性リオトロピック液晶材料１４ｃの中に埋め込まれた単一特異性抗体１４ｂを含む病原体検出系１４ａと、偏光の方向が図の平面に対して垂直な第２の偏光子１６と、光検出器１８とからなる。
【００４０】
動作について説明する。最初の偏光子１２は、図の平面内で直線偏光した光ビーム２２を編成する。活性化されていないこの装置の光軸２０は病原体検出系１４ａに対して垂直であり、したがって照通（ｔｒａｎｓｌｕｍｉｎａｔｉｎｇ）直線偏光ストリーム２２の複屈折は起こらない。第２の偏光子１６の偏光の方向は、照通直線偏光２２に対して垂直なので、この第２の偏光子は、光が光検出器１８に到達することを妨げる。
【００４１】
抗体などのレセプター１４ｂに微生物などのリガンド２４が結合すると、液晶１４ｃがゆがみ、これによって十字に配置された２つの偏光子間の試料を透過する光が検出可能に変化する。この活性化プロセスを図１Ｃに示す。レセプター（抗体）１４ｂはリオトロピック液晶１４ｃに埋め込まれている。抗原−抗体複合体の形成によって引き起こされた空間的なゆがみは隣接する液晶１４ｃに伝わる。このゆがみは、液晶の弾性によって、レセプター−リガンド複合体のサイズよりもはるかに大きな領域に伝わる。これによって、レセプター−リガンド複合体によって引き起こされたゆがみを、標準の複屈折光学現象を使用して検出することが可能になる。Ｍａｘ  Ｂｏｒｎ及びＥ．Ｗｏｌｆ、Ｐｒｉｎｃｉｐａｌｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ、第６版、Ｐｒｅｓｓｍａｎ  Ｐｒｅｓｓ、Ｏｘｆｏｒｄ、１９８０、ならびにこれまでの議論を参照されたい。この変更された液晶秩序は光軸２０をゆがませ、先に論じたとおり透過光の変化を引き起こす。例えば、試料が初め「消光」位置に整列している場合（β＝０又はβ＝π／２）、十字に配置した２つの偏光子及びその間の試料を透過する光はゼロである。レセプター−リガンド複合体によって引き起こされたゆがみは、角度βを、値β＝０及び／又はβ＝π／２から変化させるので、このゆがみは完全な消光の条件を壊す。したがって、偏光子対及び液晶試料を透過する光の透過率は、ゆがみが起こった試料の領域ではゼロにはならない。第２の偏光子（検光子）１６は光のこの部分を光検出器１８まで通過させる。この検出された光強度の変化又は増幅を、知覚可能な信号に電子的に変換することができる。
【００４２】
好ましい一実施形態では、本発明の装置が、レセプターを付着させることができる少なくとも１つの実質的に球形の基体を含む。この球形の基体に付着させる１つ又は複数のレセプターは、所望のリガンドに結合して、その形成時に信号が生み出されるレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有していなければならない。増幅機構がレセプター−リガンド複合体とインタフェースし、レセプター−リガンド複合体の形成によって生み出された信号を増幅する。
【００４３】
本発明で利用する実質的に球形の基体は、非多孔質（中実）又は多孔質とすることができる。一実施形態では、実質的に球形の基体が中実の球体であり、この球形の基体の外表面に少なくとも１つのレセプターが付着している。
【００４４】
他の実施形態では、この実質的に球形の基体が多孔質である。この実施形態によれば、少なくとも１つの前記レセプターを、実質的に球形の前記多孔質基体の表面又は実質的に球形の前記多孔質基体の細孔、あるいはその両方に付着させる。非限定的な例として、実質的に球形の基体に１つのレセプターしか付着させない場合には、そのレセプターを、多孔質球体の外表面又は多孔質球体の細孔内に付着させる。２つ以上のレセプターを球形の基体に付着させる実施形態では、全てのレセプターを球体の外表面に付着させ、又は全てのレセプターを球体の細孔の内部に付着させ、あるいは一部のレセプターを球体の外表面に付着させ、他のレセプターを球体の細孔に付着させる。多孔質球又はビーズの使用は、レセプターを付着させる表面積を大きくし、したがって表面及び細孔内でのレセプター−リガンド相互作用を可能にするであろう。
【００４５】
レセプターは、化学的な結合及び物理的な付着を含む当技術分野で知られている任意の方法で、球形の基体に付着させることができる。好ましい一実施形態では、球形の基体に埋め込まれた硫酸、アミン、カルボキシル又はヒドロキシル基との共有結合形成などの化学的な結合によって、レセプターを球形の基体に付着させる。しかし、レセプターは、前記少なくとも１つのレセプターが任意の物理付着手段によって前記球形の基体に付着されていることに留意されたい。
【００４６】
レセプターで実質的に被覆されたこの球形の基体は、ポリマー材料及び無機材料を含む材料から製作される。ただし材料はこれらに限定されるわけではない。好ましい一実施形態では、レセプターで実質的に被覆された球形の基体がポリマー材料からなる。この球形の基体を構成することができる適当なポリマー材料には、ポリアルケン、ポリアクリラート、ポリメタクリラート、ポリビニル、ポリスチレン、ポリカーボナート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリシロキサン、ポリシラン、ポリエーテル、ポリカチオン、ポリアニオン及びポリカルボキシラートが含まれる。ただしこれらに限定されるわけではない。球形の基体を製作するのに使用される特に有用な１つのポリマー材料はポリスチレンであり、これは、アクリル酸エステル、クロロメチルスチレン、メチロールアミン、メチルメタクリラートの共重合体で修飾され、又は双性イオン化されたときに特に有用である。ポリカチオンを球形基体の材料として利用する場合、特に適当な１つのポリカチオンは、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）である。
【００４７】
他の実施形態では、レセプターで実質的に被覆された球形の基体が無機材料から作られる。適当な無機材料にはガラス、ケイ素及びコロイド金が含まれる。ただしこれらに限定されるわけではない。好ましい一実施形態では、球形の基体がガラス・ビーズである。
【００４８】
実質的に被覆された球形基体とともに利用される液晶材料には、知られている全てのタイプのサーモトロピック液晶材料及びリオトロピック液晶材料が含まれる。好ましい一実施形態では、リオトロピック液晶材料が増幅機構として使用される。他の実施形態では、界面活性剤及びリオトロピック・クロモニック液晶材料を含むさまざまな起源のリオトロピック液晶材料を球形の基体とともに使用することができる。
【００４９】
先に記載したとおり、リガンドとレセプターの結合によって検出可能な信号が生み出される限り、抗体、リガンドの生物学的レセプター／生物学的に操作されたレセプターなどの任意のレセプターを装置に組み込むことができる。したがって、全てのポリクローナル、モノクローナル又はファージ・ディスプレイ抗体を含む任意のタイプの単一特異性抗体がレセプターとして効果的に機能することができる。
【００５０】
他の実施形態では、本発明がリガンド検出方法を提供する。この実施形態に基づくリガンド検出方法は、少なくとも１つの実質的に球形の基体と、前記球形の基体に付着した少なくとも１つのレセプターと、増幅機構とを含む装置を用意することを含む。少なくとも１つのレセプターは、リガンドに結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有していなければならず、レセプター−リガンド複合体の形成時には信号が生み出される。増幅機構は、レセプター−リガンド複合体形成によって生み出された信号を増幅する能力を有していなければならない。一般に、球体に付着したレセプターに対して特異的なリガンドを含んだ試料を装置に曝露する。リガンドを含んだ試料を装置に曝露した後に、球体に付着した１つ又は複数のレセプターを試料中のリガンドと相互作用させて、少なくとも１つのレセプター−リガンド複合体を形成させる。このレセプター−リガンド複合体の形成によって検出可能な信号が生み出される。レセプター−リガンド複合体の形成によって生み出された信号は増幅機構、すなわち液晶材料によって増幅される。増幅された信号は次いで、当業者によって容易に決定される知られている方法によって測定し定量することができる。
【００５１】
一実施形態では、レセプター−リガンド複合体形成の測定及び定量が、流体相又は「フロースルー」相中で仲介され、それによって球体及び液晶材料が、液晶材料の配向を決定することができる光学装置の中に注入される。この特定の定量方法の利用は、所定のレセプターを予め付着させておいた事前に調製した球形ビーズを使用したリガンドの「現場捕獲」を可能にする。したがって例えば、リガンドを「現場」で捕獲し、輸送し、後に分析することができる。この方法は、検出を実施するまでリガンドを「保護」するのに通常は必要な特別な輸送媒体の必要性を排除する。
【００５２】
他の実施形態では、リガンド検出装置が、レセプター結合材料又はレセプター架橋材料で被覆された少なくとも１つの実質的に球形の基体と、被覆された球形の基体に付着した少なくとも１つのレセプターと、液晶材料を含む増幅機構とを備える。少なくとも１つのレセプターは、リガンドと結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有し、レセプター−リガンド複合体の形成によって信号が生み出される。生み出された信号は次いで、レセプター−リガンド複合体の形成時に増幅機構によって増幅される。この実施形態によれば、架橋材料を、天然又は合成ポリマー、タンパク質及び２次抗体とすることができる。ただしこれらに限定されるわけではない。
【００５３】
好ましい一実施形態では、プロテインＡ、プロテインＧ又は免疫グロブリンに対する抗免疫グロブリン抗体が示す特異性など、レセプターに対する特異性を有する分子が、球形の基体に化学的に架橋される。次いで、不動化されたこれらの分子に、単一の病原体、毒素又はタンパク質に対する特異性を有するレセプターが結合される。
【００５４】
他の実施形態では本発明が、リガンドを検出する能力を有する装置を用意することを含む、リガンド検出方法を提供する。この実施形態によれば、この装置が、レセプター結合材料で被覆された少なくとも１つの実質的に球形の基体と、前記球形の基体に付着した少なくとも１つのレセプターと、液晶材料を含む増幅機構とを備える。少なくとも１つのレセプターは、リガンドと結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有し、レセプター−リガンド複合体の形成時に信号を生み出す。増幅機構は、レセプター−リガンド複合体の形成時に前記信号を増幅する。この方法は、少なくとも１つのリガンドを含む試料を少なくとも１つの前記基体に曝露し、前記レセプターを試料中のリガンドと相互作用させて少なくとも１つのレセプター−リガンド複合体を形成させることを含む。次いで、前記レセプター−リガンド複合体形成によって生み出される信号を測定する。
【００５５】
他の好ましい実施形態では、リガンド検出装置が、実質的に平らな帯電した基体と、前記平らな基体に付着し又は結合した少なくとも１つのレセプターと、液晶材料を含む増幅機構とを備える。
【００５６】
球形の基体に関して先に説明したとおり、実質的に被覆された球形基体とともに利用される液晶材料には、知られている全てのタイプのサーモトロピック液晶材料及びリオトロピック液晶材料が含まれる。好ましい一実施形態では、リオトロピック液晶材料は帯電した基体とともに使用される。他の好ましい実施形態では、リオトロピック・クロモニック液晶材料が利用される。
【００５７】
他の実施形態では、リガンドを検出する能力を有する装置を用意することを含む、リガンド検出方法が開示される。この装置は、少なくとも１つの実質的に平らな帯電した基体と、基体に付着した少なくとも１つのレセプターと、液晶材料を含む増幅機構とを備える。少なくとも１つのレセプターは、リガンドと結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有し、レセプター−リガンド複合体の形成によって信号が生み出される。リガンドを含んだ試料をレセプターで被覆された基体に曝露し、当該試料をレセプターと相互作用させて少なくとも１つのレセプター−リガンド複合体を形成させる。レセプター−リガンド複合体形成によって生み出された信号は、液晶増幅機構によって増幅される。
【００５８】
本発明はさらに、実質的に平らな帯電した基体と、少なくとも１つのレセプターと、増幅機構とを含む、リガンド検出装置を提供する。帯電した基体に付着した少なくとも１つのレセプターは、リガンドに結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有する。レセプター−リガンド複合体の形成によって検出可能な信号が生み出される。生み出された信号は、液晶材料を含む増幅機構によって増幅される。
【００５９】
帯電した基体は、水溶液からポリイオン材料を基体の表面に付着させることによって形成することができる。例えばポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）は、この分子から負に帯電したＣｌ原子が解離すると水溶液中で正に帯電する。ただしポリイオン材料はこれに限定されるわけではない。ガラス基体の表面にポリイオン層を付着させるためには、基体を清浄化し、次いでこの基体をポリイオン水溶液に浸ける。ポリイオンは基体の表面に吸着する。余分なポリイオンは水溶液を用いて洗い流すことができる。好ましい一実施形態では、帯電した球形の基体を、リオトロピック・クロモニック液晶とともに使用する。この実施形態によれば、ポリイオン基体とクロモニック液晶分子の反対の極性の電荷が、静電気力によって緊密に接触して保持される。
【００６０】
他の実施形態では、本発明がさらに、レセプター結合材料又はレセプター架橋材料で被覆された実質的に平らな基体と、少なくとも１つのレセプターと、増幅機構とを備えたリガンド検出装置を提供する。被覆された基体に付着した少なくとも１つのレセプターは、リガンドに結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有する。レセプター−リガンド複合体の形成によって信号が生み出され、生み出された信号は、液晶材料を含む増幅機構によって増幅される。球形の基体に関して先に述べたとおり、この平らな基体は、レセプターに対する特異性を有する分子で被覆される。この分子には、ポリマー、プロテインＡ、プロテインＧ、免疫グロブリンに対する抗免疫グロブリン抗体が含まれる。ただしこれらに限定されるわけではない。次いで、基体の表面を覆う不動化されたこれらのレセプター結合又はレセプター架橋分子に、単一の病原体、毒素又はタンパク質に対して特異性を有するレセプターを結合させる。
【００６１】
この実施形態の一変形形態では、被覆された実質的に平らな基体をさらに、適当な手段によって帯電させる。
【００６２】
好ましい一実施形態では、これまでに説明したリガンド検出及び増幅装置を利用するときに、リガンドを含む試料から非特異的凝集体を除去してから、リガンドをレセプターと反応させ、生み出された信号を測定する。非特異的凝集体は、ろ過を含む適当な手段で除去することができる。ただし適当な手段はろ過に限らない。ろ過した試料を次いで、所望のレセプターと反応させ、レセプター−リガンド複合体の形成によって生み出された信号を液晶材料によって増幅し、測定する。特定の理論に結び付けられているわけではないが、大量の非特異的凝集体が存在すると、液晶材料を通り抜ける光の透過が増大し、これによって偽陽性信号が生み出される可能性がある。
【００６３】
（実施例）
以下の実施例は、本発明の一実施形態の使用、すなわちレセプター−リガンド複合体の形成時にリガンドを検出し増幅する液晶増幅機構を有する、レセプターで実質的に被覆されたマイクロスフェアの使用を具体的に示すものである。その表面が微生物特異（ｍｉｃｒｏｂｅ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）抗体で実質的に被覆された所望の量のマイクロスフェアを液晶増幅機構に導入することによって、リガンド検出系を作製した。これらの実施例は単に例示を目的にしたものであり、これらの実施例を、あらゆる意味において本発明の範囲を限定するものと解釈してはならない。
【００６４】
装置は、抗体で被覆されたマイクロスフェアをリオトロピック液晶に挿入することによって評価した。検定ごとに、段階希釈した（抗大腸菌Ｋ９９抗体又はＢＳＡで被覆された）マイクロスフェア１０μｌを大腸菌原液１０μｌと混合し、室温で３０分間培養した。２０％液晶原液（５０μｌ）をマイクロスフェア−抗体溶液に加え、気泡が形成されないよう静かに混合した。この混合物６０μｌを、ポリマーで被覆された清潔な正方形ガラス（厚さ１ｍｍ；２５ｍｍ平方）に付着させた。ポリマーで被覆された清潔な第２の正方形ガラスを第１の正方形ガラスと合わせ、圧力を加えて試料を均一に分布させた。２枚の正方形ガラスの間に配置したマイラー・スペーサーによって、試料の深さをおよそ２０μｍに維持した。このガラス検定室の縁をマニキュア液で密封した。
【００６５】
液晶は、限られた化学相互作用しか示さないが、共通の方向（ディレクター）に沿って配向する傾向がある非等軸（ａｎｉｓｏｍｅｔｒｉｃ）分子である。ディレクターの向きは、液晶とその容器及び流れとの境界に外部から加えられた場（電場及び磁場）の影響を受ける。容器−液晶相互作用を強化するガラス検定室を構築することによって液晶の配向を最適化した。ガラス検定室は次のように製作した。ホウケイ酸ガラス板（厚さ１．０ｍｍ；２００ｍｍ×２００ｍｍ）を、洗剤Ａｌｃｏｎｏｘ  Ｄｅｔｅｒｇｅｎｔ（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社、米イリノイ州Ｈａｎｏｖｅｒ  Ｐａｒｋ、製品番号０４−３２２−４）を含んだ６０℃の超音波水浴中で５分間洗浄し、蒸留水中ですすぎ、１００℃で乾燥させた。それぞれのガラス板を整列したポリマー層で被覆した。このガラス板を２５ｍｍ平方にカットした。１枚の２５ｍｍ正方形ガラスをポリマーを上にして置き、２本のマイラー・スペーサー・ストリップ（厚さ２０μｍ、２．０ｍｍ×２５ｍｍ）をポリマーの向きと平行にガラスの外縁に配置した。液晶−マイクロスフェア試料（６０μｌ）を、ガラスの下縁の２本のマイラー・ストリップの間に塗布し、ポリマーで被覆された第２の２５ｍｍガラスを、そのポリマーの向きが下面のガラスと平行になるように配置した。上面のガラスに圧力をかけて試料を全体に分布させた。適当な密封材料を用いて縁を密封した。
【００６６】
２種類の液晶溶液を評価した。クロモグリク酸二ナトリウム（Ｈａｒｔｓｈｏｒｎｅ及びＷｏｏｄａｒｄ、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．２３：３４３、１９７３）２０％又はニュートラル・グレイ２０％を蒸留水８０％（ｗ／ｖ）に加えて、リオトロピック液晶を形成した。予備的な状態図によれば、クロモグリク酸二ナトリウム（Ｓｉｇｍａ  Ｃｈｅｍ．Ｃｏ．、米ミズーリ州Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、製品番号Ｃ０３９９）液晶溶液及びニュートラル・グレイ（Ｏｐｔｉｖａ  Ｉｎｃ．、米カリフォルニア州Ｓａｎ  Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ）液晶溶液はともに、２４℃で、１４％溶液まで希釈してもネマチック相を維持した。
【００６７】
実施例１〜８では、トリプシン大豆ブロス（Ｂｅｃｔｏｎ  Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ、米メリーランド州Ｓｐａｒｋｓ、製品番号２１１８２２）中でミッド・ログ（ｍｉｄ  ｌｏｇ）増殖相まで増殖させた大腸菌（ＡＴＣＣ番号２３５０３）の培養株をリン酸緩衝食塩水で２回洗浄して、増殖培地を完全に除去した。それぞれの大腸菌懸濁液の光学密度を６００ｎｍで測定し、増殖曲線（６００ｎｍ光学密度対コロニー形成単位（ＣＦＵ））から細菌濃度を外挿法で求めた。次いで、無菌リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）を用いて１０μｌあたり１０８ＣＦＵの濃度まで細菌を希釈した。
【００６８】
十字に配置された偏光子を備えた顕微鏡を使用して、それぞれの混合物を光透過ゾーンに関して倍率２００×で評価した。それぞれの検定カセットに対して、顕微鏡１０視野中の光透過ゾーンの数を数え、１視野あたりの平均を算出した。実験はそれぞれ２回実施した。以下のそれぞれのグラフのデータ点は２回の実験の平均を表す。
【００６９】
（実施例１）
直径１．０μｍの市販ポリスチレン・マイクロスフェア（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．、米ペンシルベニア州Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ）を入手した。このポリスチレン・マイクロスフェアを、微生物特異抗体としっかりと結合するタンパク質で被覆した。免疫グロブリンのＦｃフラクションと結合するＳ．アウレウス（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）の一タンパク質であるプロテインＧを、ポリスチレン・マイクロスフェアの外表面に架橋させた。
【００７０】
大腸菌の性線毛（Ｋ９９）に特異的な市販のマウス抗体（Ａｃｃｕｒａｔｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．、米ニューヨーク州Ｗｅｓｔｂｕｒｙ、製品番号ＹＣＣ−３１１−６０３）を入手し、希釈せずに使用した。マイクロスフェア４４μｌを上記マウス抗大腸菌抗体５６μｌと一緒に室温で３０分間培養することによって、検定マイクロスフェアの原液（１０７／μｌ）を調製した。リン酸緩衝食塩水を用いてこの溶液を２度洗浄して、結合していない１次抗体を除去した。
【００７１】
抗大腸菌Ｋ９９抗体で被覆された段階希釈したポリスチレン・マイクロスフェア１０μｌを大腸菌原液１０μｌと混合し、室温で３０分間培養した。２０％ニュートラル・グレイ液晶原液（５０μｌ）をマイクロスフェア−抗体溶液に加え、混合し、この試料を静かに遠心処理（３５００ｇ、５秒）して気泡を除去した。この混合物６０μｌを、先に説明したガラス検定室に導入した。
【００７２】
（比較例２）
直径１．０μｍの市販ポリスチレン・マイクロスフェア（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．、米ペンシルベニア州Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ）を入手した。このポリスチレン・マイクロスフェアを、微生物特異抗体としっかりと結合するタンパク質で被覆した。免疫グロブリンのＦｃフラクションと結合するＳ．アウレウス（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）の一タンパク質であるプロテインＧを、ポリスチレン・マイクロスフェアの外表面に架橋させた。
【００７３】
マイクロスフェア４４μｌをＢＳＡ５６μｌと一緒に室温で３０分間培養することによって、検定マイクロスフェアの原液（１０７／μｌ）を調製した。リン酸緩衝食塩水を用いてこの溶液を２度洗浄して、結合していない１次抗体を除去した。
【００７４】
ＢＳＡで被覆された段階希釈したポリスチレン・マイクロスフェア１０μｌを大腸菌原液１０μｌと混合し、室温で３０分間培養した。２０％ニュートラル・グレイ液晶原液（５０μｌ）をマイクロスフェア−抗体溶液に加え、混合し、この試料を静かに遠心処理（３５００ｇ、５秒）して気泡を除去した。この混合物６０μｌを、先に説明したガラス検定室に導入した。
【００７５】
（実施例３）
直径１．０μｍの市販ポリカルボキシラート・マイクロスフェア（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．、米ペンシルベニア州Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ）を入手した。このポリカルボキシラート・マイクロスフェアを、微生物特異抗体としっかりと結合するタンパク質で被覆した。このポリカルボキシラート・マイクロスフェアを、全てのマウス免疫グロブリンと結合するヤギ免疫グロブリンで被覆した。
【００７６】
実施例１の説明と同様に、大腸菌の性線毛（Ｋ９９）に特異的な市販のマウス抗体を入手し、希釈せずに使用した。マイクロスフェア４４μｌを上記マウス抗大腸菌抗体５６μｌと一緒に室温で３０分間培養することによって、検定マイクロスフェアの原液（１０７／μｌ）を調製した。リン酸緩衝食塩水を用いてこの溶液を２度洗浄して、結合していない１次抗体を除去した。
【００７７】
抗大腸菌Ｋ９９抗体で被覆された段階希釈したポリカルボキシラート・マイクロスフェア１０μｌを大腸菌原液１０μｌと混合し、室温で３０分間培養した。２０％ニュートラル・グレイ液晶原液（５０μｌ）をマイクロスフェア−抗体溶液に加え、混合し、この試料を静かに遠心処理（３５００ｇ、５秒）して気泡を除去した。この混合物６０μｌを、先に説明したガラス検定室に導入した。
【００７８】
（比較例４）
直径１．０μｍの市販ポリカルボキシラート・マイクロスフェア（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．、米ペンシルベニア州Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ）を入手した。このポリカルボキシラート・マイクロスフェアを、微生物特異抗体としっかりと結合するタンパク質で被覆した。このポリカルボキシラート・マイクロスフェアを、全てのマウス免疫グロブリンと結合するヤギ免疫グロブリンで被覆した。
【００７９】
マイクロスフェア４４μｌをＢＳＡ５６μｌと一緒に室温で３０分間培養することによって、検定マイクロスフェアの原液（１０７／μｌ）を調製した。リン酸緩衝食塩水を用いてこの溶液を２度洗浄して、結合していない１次抗体を除去した。
【００８０】
ＢＳＡで被覆された段階希釈したポリカルボキシラート・マイクロスフェア１０μｌを大腸菌原液１０μｌと混合し、室温で３０分間培養した。２０％ニュートラル・グレイ液晶原液（５０μｌ）をマイクロスフェア−抗体溶液に加え、混合し、この試料を静かに遠心処理（３５００ｇ、５秒）して気泡を除去した。この混合物６０μｌを、先に説明したガラス検定室に導入した。
【００８１】
（実施例５）
直径１．０μｍの市販ポリスチレン・マイクロスフェア（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．、米ペンシルベニア州Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ）を入手した。このポリスチレン・マイクロスフェアを、微生物特異抗体としっかりと結合するタンパク質で被覆した。免疫グロブリンのＦｃフラクションと結合するＳ．アウレウス（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）の一タンパク質であるプロテインＧを、ポリスチレン・マイクロスフェアの外表面に架橋させた。
【００８２】
大腸菌の性線毛（Ｋ９９）に特異的な市販のマウス抗体（Ａｃｃｕｒａｔｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．、米ニューヨーク州Ｗｅｓｔｂｕｒｙ、製品番号ＹＣＣ−３１１−６０３）を入手し、希釈せずに使用した。マイクロスフェア４４μｌを上記マウス抗大腸菌抗体５６μｌと一緒に室温で３０分間培養することによって、検定マイクロスフェアの原液（１０７／μｌ）を調製した。リン酸緩衝食塩水を用いてこの溶液を２度洗浄して、結合していない１次抗体を除去した。
【００８３】
抗大腸菌Ｋ９９抗体で被覆された段階希釈したポリスチレン・マイクロスフェア１０μｌを大腸菌原液１０μｌと混合し、室温で３０分間培養した。２０％クロモグリク酸二ナトリウム液晶原液（５０μｌ）をマイクロスフェア−抗体溶液に加え、混合し、この試料を静かに遠心処理（３５００ｇ、５秒）して気泡を除去した。この混合物６０μｌを、先に説明したガラス検定室に導入した。
【００８４】
（比較例６）
直径１．０μｍの市販ポリスチレン・マイクロスフェア（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．、米ペンシルベニア州Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ）を入手した。このポリスチレン・マイクロスフェアを、微生物特異抗体としっかりと結合するタンパク質で被覆した。免疫グロブリンのＦｃフラクションと結合するＳ．アウレウス（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）の一タンパク質であるプロテインＧを、ポリスチレン・マイクロスフェアの外表面に架橋させた。
【００８５】
マイクロスフェア４４μｌをＢＳＡ５６μｌと一緒に室温で３０分間培養することによって、検定マイクロスフェアの原液（１０７／μｌ）を調製した。リン酸緩衝食塩水を用いてこの溶液を２度洗浄して、結合していない１次抗体を除去した。
【００８６】
ＢＳＡで被覆された段階希釈したポリスチレン・マイクロスフェア１０μｌを大腸菌原液１０μｌと混合し、室温で３０分間培養した。２０％クロモグリク酸二ナトリウム液晶原液（５０μｌ）をマイクロスフェア−抗体溶液に加え、混合し、この試料を静かに遠心処理（３５００ｇ、５秒）して気泡を除去した。この混合物６０μｌを、先に説明したガラス検定室に導入した。
【００８７】
（実施例７）
直径１．０μｍの市販ポリカルボキシラート・マイクロスフェア（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．、米ペンシルベニア州Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ）を入手した。このポリカルボキシラート・マイクロスフェアを、微生物特異抗体としっかりと結合するタンパク質で被覆した。このポリカルボキシラート・マイクロスフェアを、全てのマウス免疫グロブリンと結合するヤギ免疫グロブリンで被覆した。
【００８８】
実施例１の説明と同様に、大腸菌の性線毛（Ｋ９９）に特異的な市販のマウス抗体を入手し、希釈せずに使用した。マイクロスフェア４４μｌを上記マウス抗大腸菌抗体５６μｌと一緒に室温で３０分間培養することによって、検定マイクロスフェアの原液（１０７／μｌ）を調製した。リン酸緩衝食塩水を用いてこの溶液を２度洗浄して、結合していない１次抗体を除去した。
【００８９】
抗大腸菌Ｋ９９抗体で被覆された段階希釈したポリカルボキシラート・マイクロスフェア１０μｌを大腸菌原液１０μｌと混合し、室温で３０分間培養した。２０％クロモグリク酸二ナトリウム液晶原液（５０μｌ）をマイクロスフェア−抗体溶液に加え、混合し、この試料を静かに遠心処理（３５００ｇ、５秒）して気泡を除去した。この混合物６０μｌを、先に説明したガラス検定室に導入した。
【００９０】
（比較例８）
直径１．０μｍの市販ポリカルボキシラート・マイクロスフェア（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．、米ペンシルベニア州Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ）を入手した。このポリカルボキシラート・マイクロスフェアを、微生物特異抗体としっかりと結合するタンパク質で被覆した。このポリカルボキシラート・マイクロスフェアを、全てのマウス免疫グロブリンと結合するヤギ免疫グロブリンで被覆した。
【００９１】
マイクロスフェア４４μｌをＢＳＡ５６μｌと一緒に室温で３０分間培養することによって、検定マイクロスフェアの原液（１０７／μｌ）を調製した。リン酸緩衝食塩水を用いてこの溶液を２度洗浄して、結合していない１次抗体を除去した。
【００９２】
ＢＳＡで被覆された段階希釈したポリカルボキシラート・マイクロスフェア１０μｌを大腸菌原液１０μｌと混合し、室温で３０分間培養した。２０％クロモグリク酸二ナトリウム液晶原液（５０μｌ）を、マイクロスフェア−抗体溶液に加え、混合し、この試料を静かに遠心処理（３５００ｇ、５秒）して気泡を除去した。この混合物６０μｌを、先に説明したガラス検定室に導入した。
【００９３】
リガンド（細菌）に結合したマイクロスフェア凝集体は液晶ディレクターをゆがませて、容易に検出される局所的な光透過ゾーンを生じさせた。
【００９４】
図４Ａは、ポリカルボキシラート・マイクロスフェアに対する大腸菌の比が増大するにつれて、１４％ニュートラル・グレイ液晶溶液中の光透過ゾーンの数が増大することを示している。
【００９５】
図４Ｂは、ポリスチレン・マイクロスフェアに対する大腸菌の比が増大するにつれて、１４％ニュートラル・グレイ液晶溶液中の光透過ゾーンの数が増大することを示している。
【００９６】
図５Ａは、ポリカルボキシラート・マイクロスフェアに対する大腸菌の比が増大するにつれて、１４％クロモグリク酸二ナトリウム液晶溶液中の光透過ゾーンの数が増大することを示している。
【００９７】
図５Ｂは、ポリスチレン・マイクロスフェアに対する大腸菌の比が増大するにつれて、１４％クロモグリク酸二ナトリウム液晶溶液中の光透過ゾーンの数が増大することを示している。
【００９８】
１：４を超えるミクロスフェアと大腸菌の比でより多くの光透過が生じた。全ての実験で、抗体で被覆されたマイクロスフェアは、ウシ血清アルブミンで被覆された対照マイクロスフェアよりも多くの光透過型ゾーンの形成を引き起こした。
【００９９】
任意の変形形態が請求の発明の範囲に明白に含まれること、したがって抗体などの特定のレセプター及び液晶の選択は、本明細書に開示し説明した本発明の趣旨から逸脱することなく決定できることを理解されたい。
【０１００】
さらに、本発明は病原体の検出に特に適しているが、本発明は任意のリガンドの検出を含む。さらに本発明の範囲は、添付の請求項の範囲に含まれる全ての修正及び変更を含む。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１Ａ】水と両親媒性分子との互層によって形成されたリオトロピック液晶のラメラ構造の略図である。
【図１Ｂ】増幅機構の略図である。リオトロピック液晶にレセプターが挿入されている。
【図１Ｃ】増幅機構の略図である。特定のリガンドがそのレセプターに結合し、それによって液晶の変形及び偏光の透過率の変化が生じている。
【図２Ａ】球体の外表面に付着した複数のレセプターを有する非多孔質（中実）球形基体を表す図である。
【図２Ｂ】球体の外表面及び球体の細孔の内部に付着した複数のレセプターを有する多孔質球形基体を表す図である。
【図２Ｃ】球体の外表面に付着した複数のレセプターを有し、レセプターの一部にリガンドが結合した非多孔質（中実）球形基体を表す図である。
【図２Ｄ】球体の外表面及び球体の細孔の内部に付着した複数のレセプターを有し、レセプターの一部にリガンドが結合した多孔質球形基体を表す図である。
【図３Ａ】球体の外表面に付着した複数のレセプターを有する非多孔質（中実）球形基体を表す図であって、レセプターが結合した球体の周りの液晶材料の配向を示す図である。
【図３Ｂ】球体の外表面及び球体の細孔の内部に付着した複数のレセプターを有する多孔質球形基体を表す図であって、レセプターが結合した球体の周りの液晶材料の配向を示す図である。
【図３Ｃ】球体の外表面に付着した複数のレセプターを有し、レセプターの一部にリガンドが結合した非多孔質（中実）球形基体を表す図であって、リガンドが結合したときの球体の周りの液晶材料の配向の変化を示す図である。
【図３Ｄ】球体の外表面及び球体の細孔の内部に付着した複数のレセプターを有し、レセプターの一部にリガンドが結合した多孔質球形基体を表す図であって、リガンドが結合したときの球体の周りの液晶材料の配向の変化を示す図である。
【図４Ａ】（ａ）抗大腸菌抗体で被覆されたポリカルボキシラート・マイクロスフェア及び（ｂ）ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）で被覆されたポリカルボキシラート・マイクロスフェアを使用したニュートラル・グレイ液晶材料中の光透過性微小領域の数を示すグラフである。白丸（○）は、抗大腸菌抗体で被覆されたポリカルボキシラート・マイクロスフェアを使用したニュートラル・グレイ液晶材料中の光透過性微小領域の数を表し、黒丸（●）は、ＢＳＡで被覆されたポリカルボキシラート・マイクロスフェアを使用したニュートラル・グレイ液晶材料中の光透過性微小領域の数を表す。
【図４Ｂ】（ａ）抗大腸菌抗体で被覆されたポリスチレン・マイクロスフェア及び（ｂ）ウシ血清アルブミンで被覆されたポリスチレン・マイクロスフェアを使用したニュートラル・グレイ液晶材料中の光透過性微小領域の数を示すグラフである。白丸（○）は、抗大腸菌抗体で被覆されたポリスチレン・マイクロスフェアを使用したニュートラル・グレイ液晶材料中の光透過性微小領域の数を表し、黒丸（●）は、（ＢＳＡ）で被覆されたポリスチレン・マイクロスフェアを使用したニュートラル・グレイ液晶材料中の光透過性微小領域の数を表す。
【図５Ａ】（ａ）抗大腸菌抗体で被覆されたポリカルボキシラート・マイクロスフェア及び（ｂ）ウシ血清アルブミンで被覆されたポリカルボキシラート・マイクロスフェアを使用したクロモグリク酸二ナトリウム液晶材料中の光透過性微小領域の数を示すグラフである。白丸（○）は、抗大腸菌抗体で被覆されたポリカルボキシラート・マイクロスフェアを使用したクロモグリク酸二ナトリウム液晶材料中の光透過性微小領域の数を表し、黒丸（●）は、ＢＳＡで被覆されたポリカルボキシラート・マイクロスフェアを使用したクロモグリク酸二ナトリウム液晶材料中の光透過性微小領域の数を表す。
【図５Ｂ】（ａ）抗大腸菌抗体で被覆されたポリスチレン・マイクロスフェア及び（ｂ）ウシ血清アルブミンで被覆されたポリスチレン・マイクロスフェアを使用したクロモグリク酸二ナトリウム液晶材料中の光透過性微小領域の数を示すグラフである。白丸（○）は、抗大腸菌抗体で被覆されたポリスチレン・マイクロスフェアを使用したクロモグリク酸二ナトリウム液晶材料中の光透過性微小領域の数を表し、黒丸（●）は、ＢＳＡで被覆されたポリスチレン・マイクロスフェアを使用したクロモグリク酸二ナトリウム液晶材料中の光透過性微小領域の数を表す。
【図６Ａ】基体の１つの表面に付着した複数のレセプターを有する平らな基体を表す図である。レセプターにリガンドは結合していない。
【図６Ｂ】基体の１つの表面に付着した複数のレセプターを有する実質的に平らな基体を表す図である。一部のレセプターにいくつかのリガンドが結合している。
【図７Ａ】基体の１つの表面に付着した複数のレセプターを有し、レセプターにリガンドが結合していない平らな基体を表す図であって、レセプターにリガンドが結合していないときの液晶材料の配向を示す図である。
【図７Ｂ】基体の１つの表面に付着した複数のレセプターを有し、一部のレセプターにいくつかのリガンドが結合した平らな基体を表す図であって、レセプターにリガンドが結合したときの液晶材料の配向の変化を示す図である。
【図８】偏光子、一軸スラブ及び検光子を通る光の伝搬を表す図である。
【図１Ａ】
2005509133.tif 000013
【図１Ｂ】
2005509133.tif 000014
【図１Ｃ】
2005509133.tif 000015
【図２Ａ】
2005509133.tif 000016
【図２Ｂ】
2005509133.tif 000017
【図２Ｃ】
2005509133.tif 000018
【図２Ｄ】
2005509133.tif 000019
【図３Ａ】
2005509133.tif 000020
【図３Ｂ】
2005509133.tif 000021
【図３Ｃ】
2005509133.tif 000022
【図３Ｄ】
2005509133.tif 000023
【図４Ａ】
2005509133.tif 000024
【図４Ｂ】
2005509133.tif 000025
【図５Ａ】
2005509133.tif 000026
【図５Ｂ】
2005509133.tif 000027
【図６Ａ】
2005509133.tif 000028
【図６Ｂ】
2005509133.tif 000029
【図７Ａ】
2005509133.tif 000030
【図７Ｂ】
2005509133.tif 000031
【図８】
2005509133.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成16年8月20日(2004.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの実質的に球形の基体を備え、前記少なくとも１つの球形の基体が、任意選択で、レセプター結合材料で被覆されており、
さらに、前記球形の基体に付着した少なくとも１つのレセプターを備え、前記少なくとも１つのレセプターが、リガンドに結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有し、前記レセプター−リガンド複合体の形成によって信号が生み出され、
さらに、液晶材料を含む増幅機構を備え、前記増幅機構が、レセプター−リガンド複合体の形成時に前記信号を増幅する
リガンド検出装置。
【請求項２】
前記実質的に球形の基体が非多孔質である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのレセプターが、前記実質的に球形の非多孔質基体の外表面に付着している、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記実質的に球形の基体が多孔質である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つのレセプターが、（ｉ）前記実質的に球形の多孔質基体の外表面と（ｉｉ）前記実質的に球形の多孔質基体の細孔の少なくとも一方に付着している、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つのレセプターが、前記実質的に球形の多孔質基体の外表面に付着している、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つのレセプターが、前記実質的に球形の多孔質基体の細孔に付着している、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
複数のレセプターが、前記実質的に球形の多孔質基体の表面及び細孔内に付着し、かつ前記実質的に球形の多孔質基体の表面及び細孔内にランダムに分布している、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
液晶材料が、サーモトロピック液晶材料及びリオトロピック液晶材料からなるグループから選択された、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
液晶材料がリオトロピック液晶材料である、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
リオトロピック液晶材料がリオトロピック・クロモニック液晶材料である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
液晶材料がサーモトロピック液晶材料である、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
実質的に球形の基体が、（ｉ）ポリイオン、ポリアルケン、ポリアクリラート、ポリメタクリラート、ポリビニル、ポリスチレン、ポリカーボナート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリシロキサン、ポリシラン、ポリエーテル及びポリカルボキシラートからなるグループから選択されたポリマー材料と、（ｉｉ）ガラス、ケイ素及びコロイド金からなるグループから選択された無機材料とからなるグループから選択された材料から作られている、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
ポリマー材料がポリスチレン、無機材料がガラスである、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのレセプターが、（ｉ）共有結合形成による化学的な結合と、（ｉｉ）疎水性相互作用及びファンデルワールス相互作用からなるグループから選択された物理的な付着とからなるグループから選択された１つの手段によって前記球形の基体に付着している、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記レセプター結合材料が、天然ポリマー、合成ポリマー、タンパク質及び２次抗体からなるグループから選択された、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の装置を用意すること、
少なくとも１つのリガンドを含む試料を前記装置に曝露すること、
前記レセプターを前記少なくとも１つのリガンドと相互作用させて、少なくとも１つのレセプター−リガンド複合体を形成させること、及び
前記レセプター−リガンド複合体の形成によって生み出された信号を測定すること
を含むリガンド検出方法。
【請求項１８】
レセプター結合材料で被覆された実質的に平らな基体を備え、前記実質的に平らな基体が任意選択で帯電しており、
さらに、前記被覆された実質的に平らな基体に付着した少なくとも１つのレセプターを備え、前記少なくとも１つのレセプターが、リガンドに結合してレセプター−リガンド複合体を形成する能力を有し、前記レセプター−リガンド複合体の形成によって信号が生み出され、
さらに、液晶材料を含む増幅機構を備え、前記増幅機構が、レセプター−リガンド複合体の形成時に前記信号を増幅する
リガンド検出装置。
【請求項１９】
液晶材料が、サーモトロピック液晶材料及びリオトロピック液晶材料からなるグループから選択された、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
液晶材料がリオトロピック液晶材料である、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
リオトロピック液晶材料がリオトロピック・クロモニック液晶材料である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
液晶材料がサーモトロピック液晶材料である、請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
実質的に平らな基体が、（ｉ）ポリイオン、ポリアルケン、ポリアクリラート、ポリメタクリラート、ポリビニル、ポリスチレン、ポリカーボナート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリシロキサン、ポリシラン、ポリエーテル及びポリカルボキシラートからなるグループから選択されたポリマー材料と、（ｉｉ）ガラス、ケイ素及びコロイド金からなるグループから選択された無機材料とからなるグループから選択された材料から作られている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２４】
ポリマー材料がポリスチレン、無機材料がガラスである、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記少なくとも１つのレセプターが、（ｉ）共有結合形成による化学的な結合と、（ｉｉ）疎水性相互作用又はファンデルワールス相互作用による物理的な付着とからなるグループから選択された１つの手段によって前記基体に付着している、請求項１８に記載の装置。
【請求項２６】
前記レセプター結合材料が、天然ポリマー、合成ポリマー、タンパク質及び２次抗体からなるグループから選択された、請求項１８に記載の装置。
【請求項２７】
請求項１８から２６のいずれか一項に記載の装置を用意すること、
少なくとも１つのリガンドを含む試料を前記装置に曝露すること、
前記レセプターを前記少なくとも１つのリガンドと相互作用させて、少なくとも１つのレセプター−リガンド複合体を形成させること、及び
前記レセプター−リガンド複合体の形成によって生み出された信号を測定すること
を含むリガンド検出方法。
【国際調査報告】
2005509133.tif 000033