(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラマン分光法により、水溶液中の標的検体を分析する段階を有し、
前記ラマン分光法は、塩化リチウムによって活性化された金属ナノ粒子によって増感され、
前記金属ナノ粒子が、銀、金、白金、銅、及びアルミニウムからなるグループから選択された金属を含む、
方法。
【請求項２】
前記標的検体が、前記塩化リチウムで活性化された金属ナノ粒子を有する溶液中に配置される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記標的検体が、前記塩化リチウムで活性化された金属ナノ粒子を有する基質上に配置される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基質は、金属ナノ粒子島状膜から構成される、または、金属被覆ナノ粒子が形成された基質から構成される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記金属ナノ粒子は、金ナノ粒子あるいは銀ナノ粒子の金属コロイドから構成される、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記標的検体と前記金属ナノ粒子と前記塩化リチウムとを含む水溶液が、金属層がその上に配置されている基質に加えられる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ラマン分光法が、表面増感ラマン分光法、表面増感共鳴ラマン分光法、ハイパーラマン分光法、及びコヒーレントアンチストークスラマン分光法からなるグループから少なくとも１つ以上選択される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記標的検体が、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、糖タンパク、リポタンパク質、ヌクレオシド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、デオキシリボース核酸、リボース核酸、ペプチド核酸、糖、炭水化物、オリゴ糖、多糖類、脂肪酸、脂質、ホルモン、代謝体、サイトカイン、ケモカイン、受容体、神経伝達物質、抗原、アレルゲン、抗体、基質、代謝体、共同因子、阻害物質、薬物、調合剤、栄養素、プリオン、毒素、毒薬、火薬、殺虫剤、化学兵器、バイオハザード剤、バクテリア、ウイルス、放射性元素、ビタミン、複素環芳香族化合物、発がん性物質、突然変異原、麻酔薬、アンフェタミン、バルビツール酸塩、幻覚剤、廃棄物、汚染物質、量子ドット、あるいは染料からなるグループから選択される請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記標的検体が、ヌクレオシド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、及びたんぱく質からなるグループから選択される請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ラマン分光法により試料を分析する方法であって、
金属ナノ粒子を含む水溶液を準備する段階と、
前記水溶液に塩化リチウムを加えて、増感した金属ナノ粒子溶液を生成する段階と、
前記試料中の標的検体をラマン分光法により検出できるように、前記試料を、前記増感した金属ナノ粒子溶液に接触させる段階と、
前記試料のラマンスペクトルを得る段階とを備え、
前記金属ナノ粒子が、銀、金、白金、銅、及びアルミニウムからなるグループから選択された金属を含む、
方法。
【請求項１１】
ラマン分光法により試料を分析する方法であって、
金属層がその上に配置されている基質を準備する段階と、
金属ナノ粒子を含む水溶液を準備する段階と、
前記溶液に塩化リチウムを加えて、増感した金属ナノ粒子溶液を生成する段階と、
前記試料中の標的検体をラマン分光法により検出できるように、前記試料と前記増感した金属ナノ粒子溶液との混合物を、前記基質に接触させる段階と、
前記試料のラマンスペクトルを得る段階とを備え、
前記金属ナノ粒子が、銀、金、白金、銅、及びアルミニウムからなるグループから選択された金属を含む、
方法。
【請求項１２】
前記塩化リチウムが前記金属ナノ粒子を含む前記水溶液に加えられる前に、前記試料を、前記金属ナノ粒子溶液に接触させる、
請求項１０または請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記塩化リチウムが前記金属ナノ粒子を含む前記溶液に加えられた後で、前記試料を、前記金属ナノ粒子溶液に接触させる、
請求項１０または請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
ラマン分光法により試料を分析する方法であって、
金属ナノ粒子が被覆された基質を準備する段階と、
前記基質に塩化リチウムを加えて、ラマン活性基質を生成する段階と、
前記試料中の標的検体をラマン分光法により検出できるように、分析される前記試料を含む水溶液を、前記ラマン活性基質に接触させる段階と、
前記試料のラマンスペクトルを得る段階とを備え、
前記金属ナノ粒子が、銀、金、白金、銅、及びアルミニウムからなるグループから選択された金属を含む、
方法。
【請求項１５】
ラマン分光法により試料を分析する方法であって、
表面の少なくとも一部に金属層が配置されており、多孔質シリコンを含む基質を準備する段階と、
塩化リチウムを用いて、前記金属層を活性化させる段階と、
前記試料中の標的検体をラマン分光法により検出できるように、分析される前記試料を含む水溶液を、活性化した前記金属層に接触させる段階と、
前記試料のラマンスペクトルを得る段階とを備え、
前記金属層が、銀、金、白金、銅、及びアルミニウムからなるグループから選択された金属を含む、
方法。
【請求項１６】
前記多孔質シリコンは、ナノ結晶シリコンから構成される、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ラマン分光法が、表面増感ラマン分光法、表面増感共鳴ラマン分光法、ハイパーラマン分光法、及びコヒーレントアンチストークスラマン分光法からなるグループから少なくとも１つ以上選択される、
請求項１０から請求項１６までの何れか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記標的検体が、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、糖タンパク、リポタンパク質、ヌクレオシド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、デオキシリボース核酸、リボース核酸、ペプチド核酸、糖、炭水化物、オリゴ糖、多糖類、脂肪酸、脂質、ホルモン、代謝体、サイトカイン、ケモカイン、受容体、神経伝達物質、抗原、アレルゲン、抗体、基質、代謝体、共同因子、阻害物質、薬物、調合剤、栄養素、プリオン、毒素、毒薬、火薬、殺虫剤、化学兵器、バイオハザード剤、バクテリア、ウイルス、放射性元素、ビタミン、複素環芳香族化合物、発がん性物質、突然変異原、麻酔薬、アンフェタミン、バルビツール酸塩、幻覚剤、廃棄物、汚染物質、量子ドット、あるいは染料からなるグループから選択される、
請求項１０から請求項１７までの何れか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記標的検体が、ヌクレオシド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、及びたんぱく質からなるグループから選択される、
請求項１０から請求項１８までの何れか一項に記載の方法。
【請求項２０】
ラマン分光法による試料の分析に用いる製造品であって、
金属ナノ粒子を含む水溶液に塩化リチウムを加えて得られた、増感した金属ナノ粒子溶液を有し、
前記金属ナノ粒子が、銀、金、白金、銅、及びアルミニウムからなるグループから選択された金属を含み、
試料中の標的検体をラマン分光法により検出できるように、前記増感した金属ナノ粒子溶液に、前記試料を接触させることで、前記試料のラマンスペクトルが得られる、
製造品。
【請求項２１】
ラマン分光法による試料の分析に用いる製造品であって、
表面の少なくとも一部に金属層が配置されており、多孔質シリコンを含む基質を有し、
前記金属層は、銀、金、白金、銅、及びアルミニウムからなるグループから選択された金属を含み、
前記金属層は、塩化リチウムを用いて活性化され、
試料中の標的検体をラマン分光法により検出できるように、活性化された前記金属層に、分析される前記試料を含む水溶液を接触させることで、前記試料のラマンスペクトルが得られる、
製造品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００３年３月３日付けでラベル番号ＥＶ１５４５７３５９１ＵＳの速達で出願された仮出願（出願番号はまだ付されていない）の恩恵を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療診断、病理学、毒物学、環境サンプリング、科学捜査、および他の多くの分野において広範囲の潜在的用途がある、生物試料および他の試料から個別の分子を感度よく、正確に検出あるいは同定することは、達成するのが難しい目標であることが判明している。この目標の達成のため、ラマン分光法あるいは表面プラズモン共鳴の使用が試みられている。興味のある媒体を光が透過したときに、ある光量の光が散乱として知られる現象により、元の方向からそらされる。散乱された光の一部は、また、光の吸収およびより高いエネルギー状態への電子の励起により、元の励起された光とは異なる周波数となり、続いて異なる波長の光の放出がある。吸収光のエネルギーと放出光のエネルギー差は、媒体の振動エネルギーと一致する。この現象はラマン散乱として知られ、媒体または興味のある分子をラマン散乱光によって特徴づけおよび分析する方法は、ラマン分光法として知られている。ラマン発光スペクトルの波長は、試料中のラマン散乱分子の化学組成および構造に特徴的である一方、ラマン散乱光の強度は試料中の分子の濃度によって決定される。
【０００３】
励起した光ビームと試料中の個別の分子とのラマン相互作用の起こる可能性はとても低く、感度が低い結果となり、ラマン分析の適用が限られる。銀の粗面の近くの分子は、２桁あるいはそれ以上に高められたラマン散乱を示すことが観測されている。この表面増感ラマン分光（ＳＥＲＳ）効果は、金属ナノ粒子または金属被膜が、金属中の伝導電子の集団カップリングによる入射電磁放射に反応して顕著な光学共鳴を示すことを特徴とする、プラズモン共鳴の現象と関係している。本質的に、金、銀、銅、およびある種の他の金属のナノ粒子は、電磁放射の局所的な効果を増感するように機能し得る。そのような粒子の近傍に位置する分子は、ラマン分光分析にとって、より向上した感度を示す。表面増感ラマン分光法（ＳＥＲＳ）は、媒体または興味のある分子を特徴付けるおよび分析するために、表面増感ラマン散乱を利用する技術である。なお、対応米国出願の米国での審査において、下記の特許文献が発見されている。
【特許文献１】米国特許第６１７５６７７号明細書
【特許文献２】米国特許第６６２３９７７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００３／１２９６０８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明としてみなされる主題は明細書の結論部分に特に指し示してあり、明瞭に特許請求の範囲として記載されている。しかしながら、本発明は、構成に関してと操作方法との双方、並びに目的、特徴及びその利点について、添付図面と共に発明の詳細な説明を参照することにより理解されるであろう。
【０００５】
当然のことながら図面の簡明および明確さから、図面中に図示された各要素は必ずしも縮尺どうりには描かれていない。例えば、いくつかの要素の寸法は、明確さのため他の要素よりも拡大してある。更には、適切とみなされるところで、対応するまたは類似の要素を示す参照番号が図面の間で繰り返されている。
【０００６】
通常、金属ナノ粒子の利用、または基質表面に金属粗面を作り、試料を液体中の金属ナノ粒子または金属で被膜された表面に適用することにより、分子の検出および分析にＳＥＲＳの性能を十分に引き出す試みがなされている。しかしながら、金属粒子は凝集してより強い共鳴を生じ、そして金属粒子の増大因子は、一般的に、金属被膜された表面の増大因子よりも高い。今日まで、興味のある分子を導入する前後に金属ナノ粒子または金属被膜された表面に塗布したときにＳＥＲＳ信号を全体的に増感する化学物質として、塩化ナトリウムが確認されている。しかしながら、塩化ナトリウムをエンハンサーとして使用する方法は、シングルヌクレオチドのような標的分子のより低い濃度を確実に検出するのには十分なよい感度がなく、その結果としてＳＥＲＳはＤＮＡ塩基配列決定法には適していない。そのため、ＳＥＲＳプロセスを使用して、ヌクレオチドのような各個別の分子を確実に検出する必要性が存在している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下の発明の詳細な説明において、多数の詳細な細部が発明の完全な理解のために説明されている。しかしながら、本発明はこれらの詳細な細部なしでも実施できることが、当業者に理解されるであろう。他の場合においては、公知の方法、手順、部品、および回路は、本発明をあいまいにしないために細部まで詳述されていない。
【０００８】
ここに用いる、検体という用語は、原子、化学物質、分子、化合物、組成あるいは検出または同定に興味のある凝集体のどれを意味してもよい。しかし、発明の範囲はこの点に限定されない。検体の限定されない例には、限定はされないが、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、糖タンパク、リポタンパク質、ヌクレオシド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、デオキシリボース核酸、リボース核酸、ペプチド核酸、糖、炭水化物、オリゴ糖、多糖類、脂肪酸、脂質、ホルモン、代謝体、サイトカイン、ケモカイン、受容体、神経伝達物質、抗原、アレルゲン、抗体、基質、代謝体、共同因子、阻害物質、薬物、調合剤、栄養素、プリオン、毒素、毒薬、火薬、殺虫剤、化学兵器、バイオハザード剤、バクテリア、ウイルス、放射性元素、ビタミン、複素環芳香族化合物、発がん性物質、突然変異原、麻酔薬、アンフェタミン、バルビツール酸塩、幻覚剤、廃棄物、汚染物質、量子ドット、あるいは染料が含まれてよい。本発明のある実施例においては、以下に述べるように、一つまたはそれ以上のより弱いラマンシグナルを示す検体が、１つまたはそれ以上のより強いラマンシグナルを示す分子にラベル付けまたは吸着される。但し、発明の範囲はこの点に限定されない。この場合において、より強いラマンシグナルを示す分子はラマンラベルまたはラマンタグと呼ばれる。
【０００９】
以下の記載および特許請求の範囲において、連結する及び結合するという用語が、それらの派生語と共に使用されるであろう。これらの用語は互いに同意語としては意図されていないことが理解されるべきである。むしろ、ある実施例においては、結合するとは、２つあるいはそれ以上の要素が直接に物理的あるいは電気的に互いに接触することを示すために使用されてよい。連結するとは、２つあるいはそれ以上の要素が直接に物理的あるいは電気的に接触することを意味してよい。しかしながら、連結するは、２つあるいはそれ以上の要素が互いに直接には接触していないが、互いにまだ協同する、または影響を及ぼすことをまた意味してよい。
【００１０】
図１を参照して、表面増感ラマン分光法（ＳＥＲＳ）の全体を示すブロック図について述べる。図１に示すように、ＳＥＲＳシステム１００は、ラマン活性基質１１２の上に配置された分子を分析するラマン分光装置１１０を含む。ラマン活性基質１１２は、ラマン分光法に適した基質を含む。ある実施例においては、ラマン活性基質１１２は、基質がＳＥＲＳ分析に適した基質であるＳＥＲＳ活性基質であってよいが、発明の範囲はこの点に限られない。コンピュータ１１４は、ラマン分光装置１１０の操作を制御するために使用されてよく、ラマン分光装置１１０からの出力を受け取り、そして、ラマン分光装置１１０により供給されたラマン分光分析の結果を、コンパイルし、表示し、記憶し、または別の方法で有機的にまとめて提示するが、発明の範囲はこの点に限られない。
【００１１】
ラマン活性基質１１２は、ラマン分光の増感に用いられる金属ナノ粒子１１８とラマン分光装置１１０に検出される標的分子１２０とを混合することによって準備されたＳＥＲＳ溶液１１６から生成してよい。少なくとも一つの実施例において、金属あるいは金属ナノ粒子という用語は、どのような金属構造物をも一般的に言及、及び包含してもよく、金属構造物は、金属粗面、金属コロイド、金属ナノ粒子、金属フィルム、及び金属被膜を含む、完全に、部分的に、混合された、または層状の金属のどのような構造をも含んでいてもよいが、発明の範囲はこの点に限られない。本発明の一実施例において、金属ナノ粒子１１８は、検体のラマン散乱強度を増加させることにより、金属ナノ粒子１１８の増感効果を更に向上させる働きをするエンハンサー１２２を用いて、増感する、あるいは活性化するが、発明の範囲はこの点に限られない。それゆえ、エンハンサー１２２は、ＳＥＲＳ金属構造物の全体の増感効果を向上させるためにＳＥＲＳで使用される金属構造物を活性化させるために使用されてよい。エンハンサー１２２は、金属ナノ粒子に導入される標的分子の前後に使用されてよい。本発明の一つの実施例において、ＳＥＲＳ溶液１１６は、分析のためにラマン分光装置１１０へ挿入される基質上へのＳＥＲＳ溶液１１６の堆積により、ラマン活性基質１１２を生成するのに使用されてよいが、発明の範囲はこの点に限られない。本発明の一つの実施例においては、ラマン活性基質は、金属被膜された基質を用い、エンハンサー１２２を使用し、および標的分子１２０を導入することによって得られる。本発明のある実施例においては、ラマン活性基質１１２を使用せずに、エンハンサー１２２によって増感または活性化された標的分子１２０及び金属ナノ粒子１１８の溶液は、直接ラマン分光装置１１０によって分析されるが、発明の範囲はこの点に限られない。そのようなアレンジは選択が自由である経路１２４によって示されており、それにより、ＳＥＲＳ溶液１１６はラマン活性基質１１２を必要とせずに、ラマン分光装置１１０によって直接的に分析される。
【００１２】
図２を参照して、表面増感ラマン分光法（ＳＥＲＳ）用の溶液を生成するための工程を示すフロー図について、本発明に従って述べる。ＳＥＲＳ溶液１１６を生成する工程２００は、ＳＥＲＳ分析用の金属ナノ粒子を準備する段階を含む。本発明の一実施例において、金属ナノ粒子１１８は、銀、金、銅、またはその他の金属あるいは金属構造物、あるいは金属または金属構造物の混合物を含んでいてよいが、発明の範囲はこの点に限られない。ある一つの実施例においては、これには限られないが、銀ナノ粒子溶液２１２が以下に述べる方法を用いて生成されてよい。硝酸銀１１８が、攪拌子が入った還流フラスコ中の超純水に添加される。一つの実施例において、例えば、９７ｍｌの超純水に、１ｍｌあたり８５ｍｇの硝酸銀を含む溶液を０．２ｍｌ添加する。還流フラスコを含む還流装置は、ホットプレートの上に組み立てられ、還流フラスコ中の液体を加熱するために温度が４００℃に設定される。クエン酸ナトリウム２１０の溶液が調製される。例えば、１ｍｌあたり１００ｍｇのクエン酸ナトリウムを含む溶液０．２ｍｌを、５０ｍｌプラスチックチューブの中で最終的な体積が２ｍｌになるように水で希釈する。１分間に３５０回転で銀溶液を攪拌しながら、５分の間、クエン酸ナトリウム溶液が還流フラスコ中で沸騰している銀溶液に滴下して加えられる。銀溶液はおよそ一時間の間、還流される。還流後、溶液は冷却され、体積が１００ｍｌに調製され、室温において直射日光にさらされないように、得られた銀ナノ粒子溶液２１２の保存のためのガラス瓶に移される。他の実施例においては、金属ナノ粒子は、レーザアブレーション、機械研磨、または金属の化学エッチングにより生成されるが、発明の範囲はこれに限られない。ある実施例において、溶液中の金属ナノ粒子のサイズは、およそ５０から１００ｎｍの範囲である。発明の範囲は、どのような点においてもこのように説明された工程に制限されることがない点に注意すべきである。
【００１３】
発明の一つの実施例において、これに限定はされないが、銀ナノ粒子溶液２１２は、以下に述べる手順によって、ＳＥＲＳ分析用に準備されてもよい。塩化リチウムが、エンハンサー１２２として使用されてもよく、最終的な濃度が０．１８Ｍになるように銀ナノ粒子溶液に加えられ、増感された銀ナノ粒子２１４の溶液に達するように銀ナノ粒子溶液２１２中の金属ナノ粒子を増感する。標的分子１２０がそれから増感した銀ナノ粒子溶液２１４に加えられ、ＳＥＲＳ溶液１１６に達する。本発明の一実施例において、標的分子は、ラマン分光法またはＳＥＲＳあるいは同種の方法を用いて分析するため、興味のあるどのような検体でもよい。本発明の一つの限定されない実施例において、デオキシアデニル酸（ｄＡＭＰ）が標的分子１２０として選択された。本発明の一実施例において、標的分子１２０は、異なる種類の検体の混合物を含んでいてもよい。本発明のある実施例においては、およそ２００μｌのＳＥＲＳ溶液１１６がラマン分光装置１１０にセットされた。本発明のある実施例においては、標的分子１２０が銀ナノ粒子溶液に加えられてもよく、そして、塩化リチウム１２２が銀ナノ粒子溶液と標的分子の混合物に加えられる。本発明のある実施例においては、ＳＥＲＳ溶液１１６がラマン分光装置１１０での使用に適したラマン活性基質を生成するために、多孔質シリコンの基質に加えられてもよいが、発明の範囲はこの点に限られない。一つの例が図２に示されているが、ナノ粒子１１８、エンハンサー１２２、及び標的分子１２０が混合される順序はさまざまであってよく、発明の範囲は混合のどのような順序にも限定されない。
【００１４】
図３を参照して、ラマン活性基質としての使用に適したシリコン基質について、発明の実施例にしたがって述べる。基質１１２はシリコン基質を備えていてよく、そこに基質１１２上に金属層３１０の層を形成するために、金属イオン３１４を含む金属イオン溶液３１２が加えられてよい。本発明の一実施例において、基質１１２は、例えば１から１００ナノメートル（ｎｍ）の範囲のナノメータースケールのシリコン結晶から構成されるシリコンとして言及されるナノ結晶シリコンから構成されていてよく、多孔質シリコンに限られず含まれるが、発明の範囲はこの点には限られない。本発明のもう一つの実施例において、基質１１２は、多孔質構造を形成するためにエッチングまたは他の方法で処理されたシリコンとして言及される、多孔質シリコンから構成されてよい。様々な工程を使用して形成されたシリコン基質の他のタイプが、発明の範囲から逸脱しない範囲で、そして根本的な変化をそこに加えずに、また利用されてよい。一例として、基質１１２は、窒化ケイ素、ゲルマニウム、炭化ケイ素、ガリウムヒ素、リン酸インジウム、あるいは酸化ケイ素から選択的に構成されていてもよく、金属核生成触媒およびドーパントのような少量の他の物質を含んでいてもよいが、発明の範囲はこれに限られない。
【００１５】
図３に示すように、基質１１２は、例えば、ＳＥＲＳ溶液１１６中に使用されるような金、銀、白金、銅、あるいはアルミニウムのようなラマン活性金属構造物に覆われていてよい。金属層３１０の組成及び厚さは、基質１１２のプラズモン共鳴周波数を最適化して要求どおりに制御される。本発明の一実施例において、金属層３１０は本発明にしたがって、シングルヌクレオチドあるいはアミノ酸のようなより小さなサイズの標的分子検体の検出に適している、金あるいは銀ナノ粒子の金属コロイドあるいは他の金属構造物から構成されていてよいが、発明の範囲はこれに限られない。本発明の一実施例において、表面増感ラマン分光法にしたがってラマン信号を増感するために、既に金属層３１０がその上に配置されている基質１１２に、ＳＥＲＳ溶液１１６のようなナノ粒子の溶液が加えられてよい。本発明の特定の実施例において、基質１１２は、一実施例において機械要素、センサ、アクチュエータ、電子技術などにより構成されている集積システムと言及される、より大きな装置、システム、あるいはマイクロマシン（ＭＥＭＳ）のような製造品に組み込まれてよいが、発明の範囲はこの点に限定されない。そのようなＭＥＭＳシステムは、例えば、機械的、熱的、生物学的、化学的、物理的、光学的、電子的、あるいは磁気的現象を測定あるいは操作するのに利用される。
【００１６】
図３においてはラマン活性基質１１２に使用される基質の一つのタイプを示しているが、様々な他のタイプの基質が利用されてよい。例えば、一実施例においてラマン活性基質１１２は、基礎となる基質上に堆積された分離した金属ナノ粒子からなる、金属ナノ粒子島状膜から構成されていてもよい。他にとり得る実施例として、ラマン活性基質１１２は、金属被膜ナノ粒子が形成された基質であって、第１の層がナノ粒子により被覆され、それから金、銀、銅、白金、アルミニウムのようなＳＥＲＳ金属や金属構造物の連続的な層により被膜されている基礎となる基質からなる基質から構成されていてもよい。また、もう一つの実施例においては、ラマン活性基質はナノ粒子が埋め込まれた高分子フィルムから構成されていてもよい。高分子フィルムは基礎となる基質上に層として配置される。基礎となる基質自体は、様々な材料から構成されてよく、シリコンに限られず、ガラスあるいはクリスタル、あるいはセルロースあるいは紙基材を含んでよいが、発明の範囲はこれに限られない。
【００１７】
図４を参照して、波長に対するラマン信号強度を表示するグラフについて本発明の一実施例にしたがって述べる。プロット４００は、水平軸のナノメータ単位で示したラマン散乱光の波長に対して、ラマン分光装置１１０の電荷結合素子（ＣＣＤ)のカウントによって測定されたＳＥＲＳプロセスのラマン信号強度を垂直軸に示す。プロット４００に示されている信号４１０及び４１２は、ここに説明される手順にしたがって、波長が７８５ナノメートルの励起光を用いて、標的分子１２０としてｄＡＭＰを使用することにより生成される。ある場合には、塩化ナトリウムがエンハンサー１２２として使用され、その結果のスペクトルが４１２に示される。もう一つの場合には、塩化リチウムが本発明にしたがってエンハンサー１２２として使用され、その結果のスペクトルが４１０に示される。プロット４００を見て分かるように、塩化リチウムのスペクトル４１０の強度は塩化ナトリウムのスペクトル４１２の強度よりも大きい。ＳＥＲＳプロセスに塩化リチウムをエンハンサー１２２として使用することによりそのように増加したラマン信号強度によって、個々のヌクレオチドのような単一分子の検出が達成されうるので、ＳＥＲＳは、例えば、ラベルの使用を必要とせずにＤＮＡ塩基配列決定法に利用されうるが、発明の範囲はこの点に限られない。
【００１８】
無機塩の選択は、ＳＥＲＳにおける化学増感効果を最適化するのに役立ちうる。本発明の一実施形態にしたがって、イオンの効果の調査は、検体分子の３つのクラス：ヌクレオチド、ヌクレオシド、及び塩基、に対する１８の塩のスクリーニングから構成された。同一のアニオンが使用された場合であっても、異なるカチオンがＳＥＲＳ信号に著しい影響を与え得ることが発見された。塩化リチウム（ＬｉＣｌ）が、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）のような他の塩よりもＳＥＲＳ信号により大きな強度を与えうることが特に発見された。それゆえ、エンハンサー中のカチオンの選択がＳＥＲＳ信号強度を増感させる結果となる。ＬｉＣｌによる強力なＳＥＲＳ増感は、標的分子の少なくとも一つのグループに特に適していることが発見された。コロイド溶液中にイオンが導入されると、コロイド粒子は凝集体を形成し、ＳＥＲＳプロセスの電磁気的増感が変化する。ＳＥＲＳ信号強度の増加が、例えば、５１４ｎｍ、７８５ｎｍ、及び８３０ｎｍの可視及び近赤外領域の両方を含む多数の波長において発生することが観察された。これらの観察結果は、ＬｉＣｌのラマン増感の結果は、単に励起波長に敏感な電磁気的効果によるものではないことを示唆する。
【００１９】
ＬｉＣｌを使用した強力なＳＥＲＳ信号のための固有の分子構造の知識は、強力なＳＥＲＳ信号を提供しうるタグ分子の設計と選択に適用されうる。ＬｉＣｌで増感されたＳＥＲＳを使用してＤＮＡ断片が検出されうるので、色素分子あるいは放射性ラベルの使用を必要とせずに単純な生体分子の構造を修飾することによりラマンタグ分子は製造される。小型の光学タグ分子がたんぱく質と親和性を示すので、ポリメラーゼ鎖反応及びヌクレアーゼ活性のような化学反応中に光学タグ分子を使うことは、ＬｉＣｌを使用してＳＥＲＳを増感させた生物学的現象の光学的な観察のための機会を更に発展させる。
【００２０】
本発明についてある程度詳細に説明したが、本発明の範囲と精神から逸脱しない限度において、当業者によってその要素を代えうることが理解されるべきである。リチウム塩あるいは本発明の同種の塩を用いた表面増感ラマン散乱での化学増感、及び付随する多くの有利な効果が更なる記載がなくても理解され得、そして、本発明の精神及び範囲から逸脱しない限りにおいて、あるいは、その材料の優位な点の全てを犠牲にしない限りにおいて、更にそこに大幅な変化を加えることなしに、形態、構造、及びその構成の配置に様々な改変がなされてよいことは明白であり得るものである。なお、前述したここでの形態は、単にその説明のための実施例にすぎない。このような改変を包含し及び含むことが添付の特許請求の範囲の意図されるところである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例による全体的な表面増感ラマン分光法システムのブロック図である。
【図２】本発明の一実施例による表面増感ラマン分光法用の溶液を生成する方法のブロック図である。
【図３】本発明の一実施例による表面増感ラマン分光法用に適した多孔質シリコン基質の図である。
【図４】本発明の一実施例によるＳＥＲＳスペクトルのグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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