(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を反射する第１の固相（５）に結合する、第１のポリマー配列（４）を同定するための方法であって、
ａ）  第１のポリマー配列（４）と、電磁波が通過することができる第２の固相（１）に直接的または金属のクラスタ（２）を介して間接的に結合され、かつ第１のポリマー配列（４）に対して親和性を持つ第２のポリマー配列（３）とを接触させるステップと、
ｂ）  第２の固相（１）に電磁波を通させるステップと、
ｃ）  反射された電磁波の特性の変化を検出するステップとを含む、方法。
【請求項２】
用いる電磁波は、蛍光灯、キセノンランプ、蛍光管、発光ダイオードまたはレーザにより生成された、光である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
測定される特性の変化は、第１のポリマー配列（４）および第２のポリマー配列（３）が接触させられる前および／後の、予め定められたスペクトルにおける吸収である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
単色の光が使用されるとき、測定される変化は、スペクトルシフトである、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
測定される特性の変化は、第１のポリマー配列（４）および第２のポリマー配列（３）の接触および／または分離の間、またはその後の、吸収および／または反射における経時的な変化である、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
特性の変化は、互いに異なるいくつかの入射角の下で測定される、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
接触は、乾いたまま、第１の固相（５）および第２の固相（１）の一方を他方の上に押圧することにより行なわれる、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
第１のポリマー配列（４）と第２のポリマー配列（３）の接触圧に依存した特性の変化が検出される、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
ステップａにおいて、直接的または金属のクラスタ（２）によって間接的に第２の固相（１）に結合する、少なくとも１つのさらなるポリマー配列を、第１のポリマー配列（４）に接触させる、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
第１の固相（５）は、金属箔である、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
不活性のスペーシング層が金属箔上に適用される、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
スペーシング層は、パターンの形、好ましくはバーコードの形で、第１の固相（５）または第２の固相（１）上に適用される、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
第１のポリマー配列（４）および／または第２のポリマー配列（３）は、パターンの形、好ましくはバーコードの形で、第１の固相（５）および第２の固相（１）上にそれぞれ適用される、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
標識化のため、第１の固相（５）が標識化される物体にしっかりと連結され、検出のため、
第２の固相（１）上に適用される第２のポリマー配列（３）が、第１の固相（５）上に位置する第１のポリマー配列（４）に接触させられる、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
標識化のため、第２の固相が、標識化される物体にしっかりと連結され、検出のため、第１の固相（５）上に適用される第１のポリマー配列（４）が、第２の固相（１）上に位置する第２のポリマー配列（３）に接触させられる、請求項１から１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、ペプチドまたはペプチド核酸（ＰＮＡ）、もしくは１つのモノマーまたはある規定された配列で繋がる異なるモノマーから形成される、構造的に関連するオリゴマーもしくはポリマー、またはそれらのリガンドが、第１のポリマー配列（４）および／または第２のポリマー配列（３）として使用される、請求項１から１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
電磁波を透過することができる第２の固相（１）を備え、電磁波を反射する第１の固相（５）に結合する、第１のポリマー配列（４）を同定するための装置であって、
第２の固相（１）は、第２のポリマー配列（３）を第１のポリマー配列（４）に接触させることができるように、直接的または金属クラスタ（２）によって間接的に結合する第２のポリマー配列（３）を一表面上に所有する、装置。
【請求項１８】
金属のクラスタ（２）は、銀、金、プラチナ、アルミニウム、銅、亜鉛、またはインジウムから形成される、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
用いる電磁波は、蛍光灯、キセノンランプ、蛍光管、発光ダイオードまたはレーザにより生成された、光である、請求項１７または１８に記載の装置。
【請求項２０】
第２の固相（１）は、滑らかな表面を所有する、請求項１７から１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
反射された光の特性を判定するための部品をさらに有する、請求項１７から２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
前記部品は、第１のポリマー配列（４）および第２のポリマー配列（３）が接触させられる前および／または後の、予め定められたスペクトルの範囲における吸収を測定するために使用することができる、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記部品は、反射された光のスペクトルシフトを測定するために使用することができる、請求項２１または２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記部品は、互いに異なるいくつかの入射角の下で光学的な特性を測定するために使用することができる、請求項２１から２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
第１のポリマー配列（４）および／または第２のポリマー配列（３）は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、ペプチドまたはペプチド核酸（ＰＮＡ）、もしくは１つのモノマーまたはある規定された配列で繋がる異なるモノマーから形成される、構造的に関連するオリゴマーもしくはポリマー、またはそれらのリガンドである、請求項１７から２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
第１のポリマー配列（４）および／または第２のポリマー配列（３）は、ｓｓ−ＤＮＡ、ｓｓ−ＲＮＡ、それらの合成類似体である、請求項１７から２５のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は、電磁波を反射する第１の相に結合した、第１のポリマー配列を同定するための方法および装置に関する。
【０００２】
ＷＯ  ９８／４８２７５は、核酸、タンパク質およびそれらのリガンドを検出するために使用することができる光学センサを開示している。ＵＳ  ５，６１１，９９８は、薄いフィルムの厚みのナノメートルの変化を肉眼で見える（macroscopic）光学信号に変換するために使用することができる光学センサを開示している。
【０００３】
検出のため、光学センサは、たとえば核酸を含む溶液に浸される。このセンサをすすぎ、乾燥させた後、その光学的な特性を判定することができる。既知のセンサを使用した方法は、いくつかのステップを必要とするため、時間がかかる。
【０００４】
この発明の目的は、先行技術の不利な点を排除することである。特に、その意図は、素早くかつ簡単に生化学的な分子を検出するために使用することができる方法および装置を特定することである。
【０００５】
この目的は、請求項１および１７の特徴により達成される。この発明のさらなる好都合な発展は、請求項２から１６、および１８から２６の特徴に従うものである。
【０００６】
この発明が構想するのは、電磁波を反射する第１の相に結合した、第１のポリマー配列を同定するための方法であって、
ａ）  第１のポリマー配列を、それに対して親和性を持ち、電磁波が透過することができる第２の固相に直接的または金属のクラスタを介して間接的に結合する、第２のポリマー配列と接触させるステップと、
ｂ）  第２の相に電磁波を通させるステップと、
ｃ）  反射された電磁波の特性の変化を検出するステップとを含む。
【０００７】
この発明に従った方法によると、検出されるべき生化学的な分子は、必ずしも溶液内に存在している必要はない。これは、たとえば標識化の目的のため、バンクノート（banknote）などの固体に結合することもできる。電磁波が透過することができる第２の相を接触させ、反射された光の光学的な特性を測定するだけで、検出されるべき生体分子が第１の固相に結合しているかどうかをすぐに判定することができる。この方法は、素早くしかも容易に実行することができる。
【０００８】
用いる電磁波は、好ましくは蛍光灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、キセノンランプまたは蛍光管、もしくはレーザにより生成された、光である。直接的に反射された光または散乱された光の特性は、特に容易に判定することができる。
【０００９】
測定される特性の変化は、第１および第２のポリマー配列が接触させられる前および／または後の、予め定められたスペクトルにおける吸収であり得る。さらに、単色の光を使用すると、スペクトルシフトを特性の変化として測定することができる。
【００１０】
さらに、測定される特性の変化は、第１および第２のポリマー配列の接触および／または分離の間、またはその後の、吸収および／または反射における、時間に依存した変化であり得る。特性の変化は、互いに異なるいくつかの入射角の下で測定することができる。反射された光の特性の他の変化を測定することも考えられる。特に、どの変化を検出するかについての選択は、使用する分野の個々の環境に依存する。
【００１１】
好都合には、第１および第２のポリマー配列は、乾いたまま、第１および第２の相の一方を他方の上に押圧することにより接触させられる。特性の変化は、好都合には、接触圧に依存して検出される。
【００１２】
ステップａにおいて、直接的または金属のクラスタを介して間接的に第２の相に結合する、少なくとも１つのさらなるポリマー配列を、第１のポリマー配列と接触させることができる。これにより、いくつかの同定反応を同時に実行することが可能となる。
【００１３】
第１の相または第１の基質は、金属箔であってもよく、その上には、好ましくは不活性のスペーシング層が好都合には適用される。スペーシング層の厚みにより、相の一方が他方の上に押圧されるときに観測される特定の光の波長での吸収を変化させることができる。このようにして、特定の色を信号として予めセットすることが可能である。
【００１４】
スペーシング層は、パターンの形、好ましくはバーコードの形で、第１の相および第２の相上に適用することができる。第１および／または第２のポリマー配列は、パターンの形、好ましくはバーコードの形で、それぞれ第１および第２の相に適用することもできる。提案されたバーコードを準備することは、たとえば、バンクノートの偽造防止用の標識化のために非常に好適である。
【００１５】
標識化のため、第１の相を標識化される物体にしっかりと連結させ、検出のため、第２の相上に適用される第２のポリマー配列を、第１の相上に位置する第１のポリマー配列と接触させることができる。しかしながら、標識化のため、第２の相を標識化される物体にしっかりと連結させ、検出のため、第１の相上に適用される第１のポリマー配列を、第２の相上に位置する第２のポリマー配列と接触させることもできる。
【００１６】
ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、ペプチドまたはペプチド核酸（ＰＮＡ）、もしくは１つのモノマーまたはある規定された配列で繋がる異なるモノマーから形成される、構造的に関連するオリゴマーもしくはポリマー、またはそれらのリガンドが、好都合には、第１および／または第２のポリマー配列として使用される。選択的に生体認識可能な特性を所有する如何なる生化学的な分子も、原則的に好適である。
【００１７】
この発明が構想するのは、電磁波を反射する第１の相に結合した、第１のポリマー配列を同定するための装置において、電磁波が透過することができる第２の相が、第２のポリマー配列が第１のポリマー配列と接触できるように、直接または金属のクラスタによって間接的に結合する第２のポリマー配列を一表面上に所有するものである。
【００１８】
この発明による装置は、特にセキュリティおよび認識技術で使用するのに好適である。これが、第１のポリマー配列を素早くかつ簡単に同定することを可能にするためである。
【００１９】
使用される電磁波の光学的な特性を測定するために、装置をすすぎ乾燥させる必要はない。
【００２０】
金属のクラスタは、銀、金またはプラチナなどの貴金属から生産することが好適であることがわかっている。銅、アルミニウム、亜鉛またはインジウムなどの、優れた伝導性および腐食耐性を有する金属も好適である。化学的に修飾されたポリマー配列は、特にそのような金属によく結合する。
【００２１】
好ましくは蛍光灯、発光ダイオードまたはレーザによって生成された、光を電磁波として使用することが可能である。有利には、第２の相は、たとえばガラスなど、表面が非常に滑らかである材料、または柔軟性があり滑らかなプラスチックフィルムから作られる。
【００２２】
反射された光の光学的な特性を判定するための配置は、装置のさらなる部品として設けることができる。この配置は、第１および第２のポリマー配列が接触させられる前および／または後の、予め定められたスペクトルにおける吸収を測定するために使用することができる。さらに、この配置は、反射された光のスペクトルシフトを測定するために使用することができる。好都合には、この配置は、互いに異なるいくつかの入射角の下で、光学的な特性を測定するために使用することができる。
【００２３】
第１および／または第２のポリマー配列は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、ペプチドまたはペプチド核酸、もしくはある規定された配列で繋がる異なるモノマーから成る、構造的に関連するオリゴマーまたはポリマー、もしくはそれらのリガンドであり得る。しかしながら、ｓｓ−ＤＮＡ、ｓｓ−ＲＮＡ、またはそれらの合成類似体をポリマー配列として使用することもできる。
【００２４】
これに加え、同一のモノマーから成り、ホモポリマーと呼ばれる、ポリマー配列を使用することができる。
【００２５】
この発明は、図面の助けを借りることで明らかになる。
【００２６】
【詳細な説明】
図１から３において、１本鎖ＤＮＡ４が、第１のポリマー配列として、金属箔５に結合する。金属箔５は、たとえば、標識化の目的のため、バンクノートまたはチップカード（図示せず）に装着することができる。第２の固相は、たとえばガラス支持部１から作ることができる。金属クラスタ２、たとえば金のクラスタが、ガラス支持部１の一表面上に位置づけられる。さらなる１本鎖ＤＮＡ３が、第２のポリマー配列として、クラスタ２に結合する。
【００２７】
ＤＮＡ４と他方のＤＮＡ３が接触させられると、２つの場合分けができる。
図２に示される第１の場合では、ＤＮＡ４は、他方のＤＮＡ３に対して相補的ではない。親和性による相互作用（ＤＮＡの場合はハイブリダイゼーションと呼ばれる）は全く発生しない。クラスタ２により形成される層と金属箔５との間に第１の距離ｄ1が確立される。
【００２８】
図３に示される第２の場合では、ＤＮＡ４は、他方のＤＮＡ３に対して相補的である。ＤＮＡと他方のＤＮＡ３とは、ハイブリダイズする。
【００２９】
クラスタ２により形成される層と金属箔５との間により小さな第２の距離ｄ2が確立される。
【００３０】
ガラス支持部１を通って入射するレーザ光線（図示せず）が、クラスタ２により形成される層で反射される。反射された光の特性は、クラスタ２により形成される層の、金属箔５からの距離ｄ1、ｄ2に依存する。たとえば、吸収は変化する。吸収を測定することにより、簡単なやり方で、特定の相互作用（特にハイブリダイゼーション）が存在するかどうかを判定することができる。これにより、第１のポリマー配列を同定することが可能となる。
【００３１】
参照番号１から３により示される、光学的なプローブを生産するために、ガラス基質が、たとえばスパッタリング法により金で覆われる。ＤＮＡ、たとえばオリゴヌクレオチドは、いずれの場合でも、その端部５′にチオール基を備える。スパッタリング法により金で覆われたガラス表面は、これらのオリゴヌクレオチドを含む溶液に浸漬される。こうすることで、オリゴヌクレオチドは、安定なチオールの結合手により、金のクラスタに結合する。
【００３２】
参照番号４および５により示されるサンプルは、類似したやり方で生産される。
【００３３】
さらなる詳細、特にクラスタのサイズおよび距離パラメータについては、ここにその開示内容が引用により援用される、ＷＯ  ９８／４８２７５を参照されたい。また、ここにその開示内容が引用により援用される、距離ｄ1およびｄ2点にそれぞれ依存するスペクトルの特性の変化を説明するＵＳ  ５，６１１，９９８を参照されたい。
【００３４】
さらには、異なる厚みの不活性なスペーシング層で覆われた金属箔上で、同じ同定反応または他の同定反応を実行することにより、追加的なセキュリティおよび／または改善された信号の品質を達成することができる。
【００３５】
これにより、異なる波長で同定反応を読出すことが可能となる。これに関して、スペーシング層は、バーコードのパターンの形、または別のパターンの形で適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、装置の概略図を示す。
【図２】  図２は、親和性による相互作用が全くない場合の、図１による装置を示す。
【図３】  図３は、親和性による相互作用がある場合の、図１による装置を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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