(57)【要約】【課題】より実用的な時間内で光学異性体の分析が行えるようにする。【解決手段】光源１０５より出射された光源光は、光導波路１１０を導波し、円二色性光吸収検出器１０６に入射する。光導波路１１０を導波している光源光は、コア１０３より波長に等しい程度の距離だけしみ出して分離膜１０４に作用する。一方、分離膜１０４に混入されている右旋性のα水晶には、Ｌ体アミノ酸が選択的に吸着する。光導波路１１０を導波している光源光は分離膜１０４にしみ出しており、また、アスパラギン酸は波長２１０ｎｍに大きな円二色性ピークを有している。円二色性光吸収検出器１０６により、波長２１０ｎｍの円二色性ピークを測定することで、分離膜１０４に取り込まれたアスパラギン酸の中のＤ体アスパラギン酸を分析（定量）する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学活性な分子よりなる分析対象物質を分析する光学異性体センサーであって、
所定の方向の旋光性を有する結晶の粉体が分散した媒体から構成されて前記分析対象物質を収集する分離部と、
所定の波長域の光を用いた前記分離部における円二色性光吸収を測定する円二色性光吸収検出器と
を少なくとも備えることを特徴とする光学異性体センサー。
【請求項２】
請求項１記載の光学異性体センサーにおいて、
前記結晶は、α水晶及び酒石酸結晶の少なくとも一方である
ことを特徴とする光学異性体センサー。
【請求項３】
光学活性なアミノ酸よりなる分析対象物質を分析する光学異性体センサーであって、
Ｌ体アミノ酸を選択的に分解する酵素を含んで前記分析対象物質を収集する分離部と、
所定の波長域の光を用いた前記分離部における円二色性光吸収を測定する円二色性光吸収検出器と
を少なくとも備えることを特徴とする光学異性体センサー。
【請求項４】
請求項３記載の光学異性体センサーにおいて、
前記酵素は、アミノアシラーゼ及びアミノ酸金属錯体の少なくとも一方である
ことを特徴とする光学異性体センサー。
【請求項５】
光学活性な分子よりなる分析対象物質を分析する光学異性体センサーであって、
前記分析対象物質を収集する分離部と、
この分離部に所定の方向に回転する所定波長の円偏光を照射する偏光光源と、
所定の波長域の光を用いた前記分離部における円二色性光吸収を測定する円二色性光吸収検出器と
を少なくとも備えることを特徴とする光学異性体センサー。
【請求項６】
光学活性な分子よりなる分析対象物質を分析する光学異性体の測定方法であって、
所定の方向の旋光性を有する結晶に前記分析対象物質に含まれる一方の光学異性体を吸着させ、
前記分析対象物質に含まれる他方の光学異性体の円二色性光吸収を測定する
ことを特徴とする光学異性体の測定方法。
【請求項７】
請求項６記載の光学異性体の測定方法において、
前記結晶は、α水晶及び酒石酸結晶の少なくとも一方である
ことを特徴とする光学異性体の測定方法。
【請求項８】
光学活性なアミノ酸よりなる分析対象物質を分析する光学異性体の測定方法であって、
Ｌ体アミノ酸を選択的に分解する酵素により前記分析対象物質に含まれるＬ体アミノ酸を分解し、
前記分析対象物質に含まれるＤ体アミノ酸の円二色性光吸収を測定する
ことを特徴とする光学異性体の測定方法。
【請求項９】
請求項８記載の光学異性体の測定方法において、
前記酵素は、アミノアシラーゼ及びアミノ酸金属錯体の少なくとも一方である
ことを特徴とする光学異性体の測定方法。
【請求項１０】
光学活性な分子よりなる分析対象物質を分析する光学異性体の測定方法であって、
前記分析対象物質に所定の方向に回転する所定波長の円偏光を照射して前記分析対象物質に含まれる一方の光学異性体を分解し、
前記分析対象物質に含まれる他方の光学異性体の円二色性光吸収を測定する
ことを特徴とする光学異性体の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学活性を有する分子のＬ体及びＤ体の分析を行う光学異性体センサー及び測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
代表的な生体分子であるアミノ酸及び糖は、光学活性を示し、光学（鏡像）異性体（Ｌ体，Ｄ体）を持つ分子である。地球上に存在する生物を構成している生体タンパク質は、基本的にＬ体アミノ酸から構成され、核酸はＤ体糖のみから構成されている。
しかしながら近年、生体タンパク質中にも、例外的にＤ体アミノ酸が存在し、特に、老化した水晶体，皮膚，脳，動脈壁などにＤ体アミノ酸が蓄積されていることが判明し、加齢に伴う白内障などの障害との関連が指摘され始めている。
【０００３】
例えば、水晶体を構成しているアスパラギン酸のＤ体／Ｌ体比は、加齢と共に増加し、Ｄ体のアスパラギン酸の増加が、白内障誘起の指標となる可能性が指摘されている。例えば、水晶体におけるアスパラギン酸のＤ体／Ｌ体比は、０歳で８：９２、８０歳で４９：５１との報告がある。また、老化した皮膚の中で、紫外線被爆部位にＤ体のアスパラギン酸が特に増加することから、Ｄ体アスパラギン酸の増加が、老人班や皮膚がん誘起の指標となる可能性もある（化学と教育、５２巻１号ｐ１３（２００４）、「Ｄ−アミノ酸から見た老化の研究」、藤井  紀子）。
【０００４】
さらに、脳においても、精神疾患とＤ体セリンとの間の関連性が指摘され、また、アルツハイマー病の主要因が、脳の海馬構成組織のＤ体アミノ酸への異性化が原因である可能性も報告されている。
以上に示したことから明らかなように、Ｄ体のアミノ酸を分析することは、非常に有用である。一般に、Ｄ体アミノ酸など光学異性体の識別を含む分析では、液体クロマトグラフィーを用いた分析技術が用いられている（非特許文献１参照）。
【０００５】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【非特許文献１】I.Sugimoto, M.Nakamura, M.Seyama, S.Ogawa, and T.Katoh, Analyst, 125, 169-174 (2000).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、クロマトグラフィーを用いた従来の分析方法では、光学異性体を分離するために非常に多くの時間を必要とするため、即時的な分析結果を得ることが困難であった。
前述したように、生体中のＤ体のアミノ酸に注目が集まる中で、老化や老化に伴う疾病の予測を行うために、光学活性を有する分子である生体中のＤ体アミノ酸を短時間で分析する方法や装置が要求されているが、実用的な分析装置や方法が実現されていない。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、より実用的な時間内で光学異性体の分析が行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光学異性体センサーは、所定の方向の旋光性を有する結晶の粉体が分散した媒体から構成されて分析対象物質を収集する分離部と、所定の波長域の光を用いた分離部における円二色性光吸収を測定する円二色性光吸収検出器とを少なくとも備える。結晶は、例えば、α水晶もしくは酒石酸結晶であればよい。
このセンサーにおいては、光学活性な分子よりなる分析対象物質の一方の光学異性体が、分離部に含まれる結晶に吸着して円二色性光吸収の測定が不能となり、他方の光学異性体についての円二色性光吸収が測定される。
【０００９】
本発明に係る他の光学異性体センサーは、Ｌ体アミノ酸を選択的に分解する酵素を含んで分析対象物質を収集する分離部と、所定の波長域の光を用いた分離部における円二色性光吸収を測定する円二色性光吸収検出器とを少なくとも備える。酵素は、アミノアシラーゼもしくはアミノ酸金属錯体であればよい。
このセンサーにおいては、Ｌ体アミノ酸が、分離部に含まれる酵素により分解されて円二色性光吸収の測定が不能となり、他方の光学異性体についての円二色性光吸収が測定される。
【００１０】
本発明に係る他の光学異性体センサーは、分析対象物質を収集する分離部と、この分離部に所定の方向に回転する所定波長の円偏光を照射する偏光光源と、所定の波長域の光を用いた分離部における円二色性光吸収を測定する円二色性光吸収検出器とを少なくとも備えるようにしたものである。
このセンサーにおいては、光学活性な分子よりなる分析対象物質の一方の光学異性体が、所定の方向に回転する所定波長の円偏光を吸収して分解して円二色性光吸収の測定が不能となり、他方の光学異性体についての円二色性光吸収が測定される。
【００１１】
本発明に係る光学異性体の測定方法は、所定の方向の旋光性を有する結晶に分析対象物質に含まれる一方の光学異性体を吸着させ、分析対象物質に含まれる他方の光学異性体の円二色性光吸収を測定するようにしたものである。なお、結晶は、α水晶もしくは酒石酸結晶であればよい。
この方法では、結晶に吸着した一方の光学異性体については、円二色性光吸収の測定が不能となり
、他方の光学異性体についての円二色性光吸収が測定される。
【００１２】
本発明に係る他の光学異性体の測定方法は、Ｌ体アミノ酸を選択的に分解する酵素により分析対象物質に含まれるＬ体アミノ酸を分解し、分析対象物質に含まれるＤ体アミノ酸の円二色性光吸収を測定するようにしたものである。なお、酵素は、アミノアシラーゼもしくはアミノ酸金属錯体であればよい。
この方法では、分解したＬ体アミノ酸については円二色性光吸収の測定が不能となり、他方の光学異性体についての円二色性光吸収が測定される。
【００１３】
本発明に係る他の光学異性体の測定方法は、分析対象物質に所定の方向に回転する所定波長の円偏光を照射して分析対象物質に含まれる一方の光学異性体を分解し、分析対象物質に含まれる他方の光学異性体の円二色性光吸収を測定するようにしたものである。
この方法では、光分解した一方の光学異性体については円二色性光吸収の測定が不能となり、他方の光学異性体についての円二色性光吸収が測定される。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明では、旋光性を有する結晶に一方の光学異性体を吸着させて円二色性光吸収の測定を不能とすることで、他方の光学異性体の円二色性光吸収を測定するようにした。また、本発明では、Ｌ体アミノ酸を選択的に分解する酵素によりＬ体アミノ酸を分解して円二色性光吸収の測定を不能とすることで、Ｄ体アミノ酸の円二色性光吸収を測定するようにした。また、本発明では、所定の方向に回転する所定波長の円偏光を照射して一方の光学異性体を分解して円二色性光吸収の測定を不能とすることで、他方の光学異性体の円二色性光吸収を測定するようにした。従って、本発明によれば、実用的な時間内で光学異性体の分析が行えるようになるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態における光学異性体センサーの構成例を模式的に示す構成図である。図１に示すセンサーは、基台１０１の上に、光導波路１１０と分離膜（分離部）１０４と光源１０５と円二色性光吸収検出器１０６とを備えるようにしたものである。
分離膜１０４は、右旋性のα水晶の粉体が混入したゲル（透明媒体）から構成された機能膜であり、分析対象物質を収集する。
【００１６】
光源１０５は、所定の波長範囲の光源光を出射して光導波路１１０に入射させる。
光導波路１１０は、例えば、図１（ｂ）の平面図に示すように、クラッド１０２の上にコア１０３を備える。検出領域１１０ａにおいて、コア１０３の上面は露出し、コア１０３の露出している領域の上に、分離膜１０４が接している。光導波路１１０は、光源１０５より入射した光源光をシングルモードで導波する。また、検出領域１１０ａにおいて、コア１０３を往復させて配置させることで、より狭い領域内で分析対象と接触する領域を長くすることを可能としている。
【００１７】
図１に示すセンサーでは、光源１０５より出射された例えば波長１９０〜８００ｎｍの範囲の光源光は、光導波路１１０を導波し、円二色性光吸収検出器１０６に入射する。光導波路１１０を導波している光源光は、コア１０３より波長に等しい程度の距離だけしみ出す。コア１０３よりしみ出す光は、エバネッセント光と呼ばれている。しみ出した円偏光紫外線は、分離膜１０４に作用する。
【００１８】
一方、分離膜１０４に混入されている右旋性のα水晶（粉体）には、Ｌ体アミノ酸が選択的に吸着する。従って、例えば、生体（皮膚）より得られたＬ体とＤ体とが混在しているアスパラギン酸を、分離膜１０４中に取り込む（収集する）と、取り込まれたアスパラギン酸の中で、Ｌ体アスパラギン酸はα水晶に吸着する。なお、水晶の替わりに酒石酸結晶を用いるようにしてもよい。右もしくは左の方向の旋光性を有する酒石酸結晶には、Ｌ体もしくはＤ体のいずれか一方の光学異性体分子が吸着するので、上述した水晶と同様の機能が得られる。
【００１９】
ここで、前述したように、光導波路１１０を導波している光源光は分離膜１０４にしみ出しており、また、アスパラギン酸は波長２１０ｎｍに大きな円二色性ピークを有している。従って、円二色性光吸収検出器１０６により、波長２１０ｎｍの円二色性ピークを測定することで、分離膜１０４に取り込まれたアスパラギン酸の中のＤ体アスパラギン酸が、分析（定量）できる。
【００２０】
図１に示す光学異性体センサーによれば、Ｌ体アミノ酸が選択的に吸着する右旋性α水晶に粉体を利用し、分離膜１０４においてＤ体アスパラギン酸を分析可能な状態に分離して分析するようにしたので、より迅速な分析が能となる。なお、左旋性のα水晶には、Ｄ体アミノ酸が選択的に吸着するので、左旋性α水晶の粉体が分散したゲルより分離膜を構成することで、分離膜においてＬ体アミノ酸を分析可能な状態に分離して分析できる。
【００２１】
なお、上述したように、アスパラギン酸などの単体アミノ酸は、紫外域に円二色性ピークを有しているので、光源１０５には紫外域の光が得られるものを用いればよい。また、検知対象物質が、ポリペプチドであれば、光源１０５には、可視域の光が得られるものを用いればよい。また、検知対象物質がタンパク質であれば、光源１０５には、近赤外の光が得られるものを用いればよい。また、用いる光源波長により、光導波路１１０の構成は適宜設定する。
【００２２】
ところで、図１に示す光学異性体センサーでは、右旋性のα水晶などの所定の方向の旋光性を有する結晶の粉体を混入したゲルにより分離膜１０４を構成したが、これに限るものではない。
例えば、アミノアシラーゼなどの生体酵素やアミノ酸金属錯体などの酵素を混入したゲルにより分離膜を構成し、Ｌ体もしくはＤ体の一方を分解し、他方を分析可能な状態とするようにしてもよい。
【００２３】
例えばアミノアシラーゼＩＩ（アスパルトアシラーゼ）は、皮膚より採取される生体物質の中で、Ｌ体アセチルアスパラギン酸のみに作用し、Ｌ体アセチルアスパラギン酸を加水分解する。従って、Ｌ体アセチルアスパラギン酸とＤ体アセチルアスパラギン酸とが混在している検体を、分離膜中に取り込むと、Ｌ体アセチルアスパラギン酸が加水分解され、Ｄ体アセチルアスパラギン酸が分析可能な状態として残るようになる。
【００２４】
例えば、図１に示す光学異性体センサーの分離膜１０４を、アスパルトアシラーゼが混入したゲル（透明媒体）から構成し、円二色性光吸収検出器１０６で波長２００ｎｍ付近の円二色性ピークを測定することで、Ｄ体アセチルアスパラギン酸の分析（定性，定量）が可能となる。
【００２５】
次に、本発明の実施の形態における他の光学異性体センサーについて説明する。
図２は、本実施の形態における光学異性体センサーの構成例を示す構成図である。図２に示すセンサーは、基台１０１の上に、光導波路１１０、収容部２０４，光源１０５，円二色性光吸収検出器１０６，及び偏光光源２０１を備えるようにしたものである。図２に示すセンサーは、図１に示したセンサーにおいて、分離膜１０４の替わりに収容部２０４を備え、新たに偏光光源２０１を備えるようにした。
【００２６】
収容部２０４は、例えば透明部材から構成された容器であり、アスパラギン酸を溶解する溶媒が収容されている。なお、収容部２０４の底面は、光導波路１１０の検出領域となっており、コア１０３の上面が収容されている溶媒に直接接触する構成となっている。従って、図２に示す光学異性体センサーにおいては、収容部２０４に収容される所定の溶媒が、Ｌ体とＤ体とを分離する分離部となる。
【００２７】
偏光光源２０１は、アスパラギン酸などの分析対象の生体物質が吸収する波長の左円偏光もしくは右円偏光のいずれか一方を照射する光源である。本実施の形態において、偏光光源２０１は、波長１９０ｎｍの左円偏光を照射する光源である。Ｌ体アスパラギン酸は、波長１９０ｎｍの左円偏光を吸収するため、収容部２０４に収容された溶媒中に溶解しているＬ体アスパラギン酸は、偏光光源２０１から照射される光により分解（光分解）される。なお、収容部２０４を構成する部材及び溶媒は、波長１９０ｎｍの真空紫外光を透過するものである。
【００２８】
ここで、前述した実施の形態と同様に、光導波路１１０を導波している光源光は分離膜１０４にしみ出しており、また、アスパラギン酸は波長２１０ｎｍに大きな円二色性ピークを有している。従って、円二色性光吸収検出器１０６により、波長２１０ｎｍの円二色性ピークを測定することで、分離膜１０４に取り込まれたアスパラギン酸の中のＤ体アスパラギン酸が、分析（定量）できる。
【００２９】
また、本実施の形態においても、検知対象物質が、ポリペプチドであれば、光源１０５には、可視域の光が得られるものを用いればよい。また、検知対象物質がタンパク質であれば、光源１０５には、近赤外の光が得られるものを用いればよい。また、用いる光源波長により、光導波路１１０の構成は適宜設定する。
【００３０】
図２に示す光学異性体センサーによれば、偏光光源２０１より照射した光によりＬ体アスパラギン酸を光分解することで、Ｄ体アスパラギン酸を分析可能な状態に分離して分析するようにしたので、より迅速な分析が能となる。なお、Ｄ体アスパラギン酸は、波長１９０ｎｍの右円偏光を吸収するため、波長１９０ｎｍの右円偏光によりＤ体アスパラギン酸を分解し、Ｌ体アスパラギン酸を分析可能な状態に分離して分析してもよい。
【００３１】
光学活性を有する生体分子は、Ｌ体もしくはＤ体が、所定の波長の右円偏光もしくは左円偏光のいずれかを選択的に吸収するので、波長と偏光の方向とを適宜設定することで、Ｌ体もしくはＤ体のいずれか一方を選択的に分解することが可能となる。
【００３２】
以上に示した光学異性体センサーによれば、分離膜１０４などの分離部で分離された例えばＤ体のアスパラギン酸を、この円二色性ピークを光導波路１１０を導波する光源光のエバネッセント光を利用することで検出して分析するようにしたので、センサーの小型化が容易に図れるようになる。小型の光学異性体センサーを用いることで、例えば、人体におけるＤ体アミノ酸の状態監視を、常時行うことが可能となる。
【００３３】
なお、上述では、光導波路１１０を用い、光導波路よりしみ出すエバネッセント光を利用し、分離部における円二色性光吸収を測定するようにしたが、これに限るものではない。分離部に光を透過させて円二色性光吸収を測定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態における光学異性体センサーの構成例を模式的に示す構成図である。
【図２】本実施の形態における光学異性体センサーの構成例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０１…基台、１０２…クラッド、１０３…コア、１０４…分離膜（分離部）、１０５…光源、１０６…円二色性光吸収検出器、１１０…光導波路、１１０ａ…検出領域。
【図１】
2005321233.tif 000003
【図２】
2005321233.tif 000004