(57)【要約】【課題】検体中の標的物質の検出効率に優れたな検出素子、検出素子作製方法及び検出方法を提供する。【解決手段】検体中の標的物質を検出するための検出素子で、基板表面の少なくとも一部に標的物質を特異的に結合する捕捉分子を配置したセンシング領域とセンシング領域を除く非センシング領域とからなり、非センシング部分が自己浄化機能を有することを特徴とする検出素子。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に、標的物質と特異的に結合する捕捉分子と結合可能なセンシング領域と、非センシング領域とを有する検出素子用の基板であって、
前記非センシング領域の表面が自己浄化機能を有することを特徴とする検出素子用の基板。
【請求項２】
前記非センシング領域の表面が、光触媒材料からなることを特徴とする請求項１に記載の検出素子用の基板。
【請求項３】
前記光触媒材料が、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＷＯ3、Ｂｉ2Ｏ3及びＦｅ2Ｏ3からなる群から選ばれた金属酸化物であることを特徴とする請求項２に記載の検出素子用の基板。
【請求項４】
基板上に、自己浄化機能を有する膜を形成する工程と、
前記自己浄化機能を有する膜上に、標的物質と特異的に結合する捕捉分子が配される島状の構造体を形成する工程と、を有することを特徴とする検出素子用の基板の製造方法。
【請求項５】
基板上に、標的物質と特異的に結合する捕捉分子が配される膜を形成する工程と、
前記標的物質と特異的に結合する捕捉分子が配される膜上に、自己浄化機能を有する膜を、前記標的物質と特異的に結合する捕捉分子が島状に露出するように形成する工程と、を有することを特徴とする検出素子用の基板の製造方法。
【請求項６】
前記自己浄化機能を有する膜の材料が、光触媒材料であることを特徴とする請求項４または５に記載の検出素子用の基板の製造方法。
【請求項７】
前記光触媒材料が、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＷＯ3、Ｂｉ2Ｏ3及び、Ｆｅ2Ｏ3からなる群から選ばれた金属酸化物であることを特徴とする請求項６に記載の検出素子用の基板の製造方法。
【請求項８】
表面に、標的物質と特異的に結合する捕捉分子と結合可能なセンシング領域と、非センシング領域とを有する検出素子の製造方法であって、
基板上に、自己浄化機能を有する膜を形成する工程と、
前記自己浄化機能を有する膜上に、標的物質と特異的に結合する捕捉分子が配される島状の構造体を形成する工程と、
その後、補足分子を含む溶液と前記基板とを接触させ、前記補足分子を前記構造体に結合させる工程と、
次に、前記自己浄化機能を有する膜を活性化させるエネルギーを印加し、前記自己浄化機能を有する膜の表面に吸着された前記補足分子を除去する工程と、を有することを特徴とする検出素子の製造方法。
【請求項９】
表面に、標的物質と特異的に結合する捕捉分子と結合可能なセンシング領域と、非センシング領域とを有する検出素子の製造方法であって、
基板上に、標的物質と特異的に結合する捕捉分子が配される膜を形成する工程と、
前記標的物質と特異的に結合する捕捉分子が配される膜上に、自己浄化機能を有する膜を、前記標的物質と特異的に結合する捕捉分子が配される膜が島状に露出するように形成する工程と、
その後、補足分子を含む溶液と前記基板とを接触させ、前記補足分子を前記島状に露出した前記捕捉分子が配される膜に結合させる工程と、
次に、前記自己浄化機能を有する膜を活性化させるエネルギーを印加し、前記自己浄化機能を有する膜の表面に吸着された前記補足分子を除去する工程と、を有することを特徴とする検出素子の製造方法。
【請求項１０】
前記自己浄化機能を有する膜が光触媒材料からなる膜であることを特徴とする請求項８または９に記載の検出素子の製造方法。
【請求項１１】
前記光触媒材料が、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＷＯ3、Ｂｉ2Ｏ3及びＦｅ2Ｏ3からなる群から選ばれた金属酸化物であることを特徴とする請求項１０に記載の検出素子の製造方法。
【請求項１２】
前記光触媒材料が、ＴｉＯ2で、前記エネルギーの印加により、前記自己浄化機能を有する膜の表面を超親水性とし非特異吸着を抑えることを特徴とする請求項１１に記載の検出素子の製造方法。
【請求項１３】
前記自己浄化機能を有する膜を活性化させるエネルギーが、前記光触媒を励起する波長以下、２５０ｎｍ以上の波長の紫外線であることを特徴とする請求項１０に記載の検出素子の製造方法。
【請求項１４】
前記エネルギーが、アナターゼ型ＴｉＯ2を励起する波長以下、２５０ｎｍ以上の紫外線であることを特徴とする請求項１２に記載の検出素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項７を用いて製造された、検出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体溶液中の標的物質を検出する検出素子、検出素子用の基板及びそれらの製造方法に関するものである。
【０００２】
本発明は、特に、生体由来の物質又はその類似物質の特異的な分子認識能を利用した、所謂、バイオセンサに好適に応用できる検出素子、検出素子用の基板及びそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年の医療技術並びに医薬の発展に伴い、ガン等の致死率の高かった疾病においても早期発見と適切な治療により生存率を改善が見られるようになっている。このため、核酸、タンパク質等の生体分子の優れた分子認識能を検体中の標的物質の測定に活用した計測デバイスである、バイオセンサに代表される診断機器も従来以上に高感度、高効率なバイオセンサが望まれている。
【０００４】
一般に、バイオセンサは、測定対象とする物質（以下、標的物質）を認識、捕捉する捕捉分子と、該補足分子が、標的物質を補足することで生じる物理的、化学的な変化を検知し電気信号、光信号等の検出可能な信号へ変換する検出素子とから構成される。生体内の物質で親和性に由来する結合の組み合わせ例として酵素−基質、抗原−抗体、ＤＮＡ−ＤＮＡ等を挙げることができる。
【０００５】
バイオセンサではこれらの組み合わせの一方を基材に固定化もしくは担持させ、捕捉分子成分として用い、補足分子成分に選択的に補足される、もう一方の物質を計測している。検出素子としては、酸素電極、過酸化水素電極、イオン電極、ＩＳＦＥＴ、サーミスタなど様々な形式のものが提案されている。最近ではナノグラム程度の質量変化が検知できる水晶振動子やＳＡＷ素子、プラズモン共鳴素子などが使われる場合もある。
【０００６】
また、バイオセンサの感度を向上させる技術として、特許文献１に基板上に設けたセンシング領域に捕捉分子である一本鎖ＤＮＡを選択的に配置した基板上に、更に、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）からなる非特異結合防止層を設ける技術が開示されている。
【特許文献１】特表２００２−５４３４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、非センシング領域（基板表面上のセンシング領域以外の部分）に捕捉分子であるＤＮＡが非特異的に結合することを完全に抑えることができない。このような技術においては、検出素子表面におけるセンシング領域の比が小さい（例えば０．１以下）場合、非特異的に非センシング領域に吸着している捕捉分子の存在は無視することができない。特に、検体中の標的物質の絶対量が少ない場合（数十ｎｇ／ｍＬ以下）、標的物質をいかにセンシング領域の捕捉分子で捕えるかが大きな課題となる。
【０００８】
本発明は、かかる課題に鑑みなされたもので、検体中の標的物質の検出効率に優れたな検出素子、検出素子作製方法及び検出方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、検体中の標的物質を検出するための検出素子及び該検出素子用の基板とその製造方法に関する物である。
【００１０】
本発明の検出素子用の基板は、表面が、標的物質と特異的に結合する捕捉分子と結合可能なセンシング領域と、非センシング領域とを有し、非センシング領域の表面が自己浄化機能を有している。
【００１１】
更に、上述の検出素子用の基板は、
基板上に、自己浄化機能を有する膜を形成する工程と、
自己浄化機能を有する膜上に、標的物質と特異的に結合する捕捉分子が配される島状の構造体を形成する工程とからなる製造方法を用いて製造することができる。
【００１２】
又、本発明の検出素子は、
基板上に、自己浄化機能を有する膜を形成する工程と、
自己浄化機能を有する膜上に、標的物質と特異的に結合する捕捉分子が配される島状の構造体を形成する工程と、
その後、補足分子を含む溶液と基板とを接触させ、補足分子を構造体に結合させる工程と、
次に、自己浄化機能を有する膜を活性化させるエネルギーを印加し、自己浄化機能を有する膜の表面に吸着された補足分子を除去する工程とからなる製造方法を用いて製造することができる。
【００１３】
上述の製造方法を用いて製造された、検出素子は、標的物質と特異的に結合する捕捉分子と結合可能なセンシング領域と、該センシング領域を除く非センシング領域とを有し、補足分子は、センシング領域に結合され、非センシング領域には、補足分子が存在しないことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、標的物質の検出効率に優れた検出素子、検出素子製造方法及び検出方法を提供することが可能と成る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発明者は、非センシング領域の表面に自己浄化機能を持たせ、センシング領域に標的物質と特異的に結合する補足分子を結合した後、非センシング領域に吸着された補足分子を非センシング領域の自己浄化機能を用いて、分解・除去する。この結果、センシング領域以外の非センシング領域には、補足分子が存在しないので、検出素子の検出効率が改善されることを見いだした。
【００１６】
補足分子は、検体中の標的物質により決まるので、基板の非センシング領域の表面に自己浄化機能を持たせておき、標的物質により決まる補足分子をセンシング領域に形成することで種々の標的物質に対して、対応することができる。
【００１７】
即ち、本発明は、標的物質と特異的に結合する捕捉分子と結合可能なセンシング領域と、該センシング領域を除く、非センシング領域とを有する検出素子用の基板であって、非センシング領域の表面が自己浄化機能を有することを特徴とする検出素子用の基板である。
【００１８】
自己浄化機能は、非センシング領域の表面が光触媒材料からなる膜とすることで達成できる。光触媒材料は、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＷＯ3、Ｂｉ2Ｏ3及びＦｅ2Ｏ3からなる群から選ばれた金属酸化物であることが好ましい。
【００１９】
更に、上述の検出素子用の基板は、下記の方法で製造することができる。
【００２０】
検出素子用の基板は、基板上に、自己浄化機能を有する膜を形成する工程と、
自己浄化機能を有する膜上に、標的物質と特異的に結合する捕捉分子が配される島状の構造体を形成する工程と、を有することが好ましい。
【００２１】
尚、自己浄化層を有する膜のかわりに、標的物質と特異的に結合する捕捉分子が配される膜を形成する工程を先に実施し、その後、自己浄化層を有する膜を、標的物質と特異的に結合する捕捉分子が配される膜が島状に露出するように形成することでも形成することができる。
【００２２】
又、検出素子は、下記の方法で製造することができる。
【００２３】
基板上に、自己浄化機能を有する膜を形成する工程と、
自己浄化機能を有する膜上に、標的物質と特異的に結合する捕捉分子が配される島状の構造体を形成する工程と、
その後、補足分子を含む溶液と基板とを接触させ、補足分子を構造体に結合させる工程と、
次に、自己浄化機能を有する膜を活性化させるエネルギーを印加し、自己浄化機能を有する膜の表面に吸着された補足分子を除去する工程と、を有することを特徴とする検出素子の製造方法である。
【００２４】
この場合も、自己浄化層を有する膜のかわりに、標的物質と特異的に結合する捕捉分子が配される膜を形成する工程を先に実施し、その後、自己浄化層を有する膜を、標的物質と特異的に結合する捕捉分子が配される膜が島状に露出するように形成することでも形成することができる。
【００２５】
更に、自己浄化機能を有する膜が光触媒材料からなる膜で、該光触媒材料が、ＴｉＯ2である場合、エネルギーの印加により、自己浄化機能を有する膜の表面を超親水性とし非特異吸着を抑えることができる。ＴｉＯ2の場合、アナターゼ型とルチル型が混在するので、アナターゼ型ＴｉＯ2を励起する波長以下、２５０ｎｍ以上の紫外線を照射することが好ましい。
【００２６】
上述の製造方法を用いて製造された検出用素子は、
標的物質と特異的に結合する捕捉分子と結合可能なセンシング領域と、該センシング領域を除く非センシング領域とを有し、補足分子は、センシング領域に結合され、非センシング領域には、補足分子が存在しないことを特徴としている。
【００２７】
尚、自己浄化機能を有する膜の材料は、上述の、検出素子用の基板と同様なので詳細は省略する。
【００２８】
自己浄化機能を有する膜の材料が光触媒の場合、光触媒を活性化させるエネルギーが、光触媒を励起する波長以下、２５０ｎｍ以上の紫外線であることが好ましい。
【００２９】
本発明の検出素子は、検体溶液との接触によりセンシング領域表面に配置された捕捉分子と標的物質の結合を、この結合反応に伴うセンシング領域近傍の物理的または化学的な変化を検出することで検体溶液中の標的物質の有無、濃度を検出することができる。また、基板上の非センシング領域の自己浄化により非センシング領域が捕捉分子を保持しない検出素子構成とでき、更には自己浄化機能により超親水化した非センシング領域に標的物質が非特異的に結合することが抑えることが可能となる。これらに特徴より、検体中の標的物質を効率良くセンシング領域で結合することができ、検出感度の向上を実現するものである。
【００３０】
次に、本発明の好ましい実施の形態について、詳細に説明する。
【００３１】
（自己浄化機能）
自己浄化機能とは、センシング領域に所望の標的物質を特異的に結合する捕捉分子を配置するために捕捉分子を含む溶液でセンシング部材の基板表面を処理した場合に生じる非センシング領域に非特異的に吸着した捕捉分子を除去することができる機能である。また、標的物質を含む検体を検出素子に導入した際に標的物質が非センシング領域に非特異吸着し、検出効率を低下させることがないように非センシング領域の非特異結合防止を担う機能である。これらの機能は基板表面または基板上に設けられた自己浄化機能層により発揮される。このような浄化機能を有する材料としては、光触媒材料が好ましい。光触媒材料は、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＷＯ3、Ｂｉ2Ｏ3、あるいは、Ｆｅ2Ｏ3のような金属酸化物が挙げられる。
【００３２】
中でも、ＴｉＯ2は、分解種であるＯ2-等の活性酸素種を効率的に発生する材料として好ましい。発生した活性酸素を用いて自己浄化層表面近傍の有機物を酸化することにより分解・除去することができる。
【００３３】
ＴｉＯ2としてはアナターゼ型とルチル型を使用することが可能である。アナターゼ型は、微粒子（例えば、１０ｎｍ以下）を分散させたゾルを用いることで、薄膜に形成することができ、所望の浄化機能が得られるので好ましい。
【００３４】
更に、ＴｉＯ2は、光励起することで、水分子の水酸基（ＯＨ-）の形でＴｉＯ2表面に化学吸着され、表面の親水性が向上する超親水性効果が知られている。捕捉分子固定処理後の非センシング領域表面を超親水化することにより、検体と本発明の素子の接触時に標的物質の非センシング領域への非特異吸着を抑えることが可能となり、検体中の標的物質を効率的に捕捉体結合に使用することが可能となる。
【００３５】
ＴｉＯ2の場合、アナターゼ型とルチル型が混在するので、アナターゼ型ＴｉＯ2を励起する３８０ｎｍ以下の紫外光によって励起することが好ましい。
【００３６】
（検出素子作製方法）
非センシング領域に自己浄化層を有する本発明の検出素子作製方法の一例としては、基板表面に予め、自己浄化機能を有する、例えばＴｉＯ2層を形成し、ＴｉＯ2層の所望の位置にセンシング領域となる、例えば金薄膜を形成する方法が挙げられる。
【００３７】
具体的には、基板上にＴｉＯ2層をスピンコート法により成膜し、焼成する。その上に電子線レジストをスピンコートにより成膜し、電子線描画装置で露光し、現像後レジストパターンを得る。その後、不要な金属薄膜を除去した後、レジストを除去して、アレイ状の構造体を形成する。電子線描画装置の他、集束イオンビーム加工装置、Ｘ線露光装置、ＥＵＶ露光装置によるパターニングで作製することができる。
【００３８】
不要な金属膜は、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、あるいは、リフトオフ法等を用いることで除去することができる。金属膜の材料により最適な方法を選択することができる。
【００３９】
（自己浄化層作製方法）
自己浄化層の作製方法としては、無定形ＴｉＯ2を基板上に形成し、焼成による光触媒層の形成を行うことができる。以下に、本発明の自己浄化機能を基材表面に設ける方法例について説明する。
【００４０】
基板が金属、セラミックス、ガラスのような耐熱性の材料で形成されている場合、基材の表面を無定形ＴｉＯ2で被覆し、次いで焼成によりアモルファス型ＴｉＯ2を結晶性ＴｉＯ2に相変化させること方法を選択することができる。アモルファス型ＴｉＯ2の形成としては従来既知の以下の方法を採から適宜選択して用いることができる。
（１）有機チタン化合物の加水分解と脱水縮重合
（２）無機チタン化合物による無定形ＴｉＯ2の形成
（３）スパッタリングによる無定形ＴｉＯ2の形成
上記手法を用いて作製したアモルファス型ＴｉＯ2薄膜を結晶型へと転換は４００℃以上焼成工程により可能である。焼成温度は、選択した基板とＴｉＯ2層の膜厚を考慮し、適宜選択することが好ましい。
【００４１】
（自己浄化層の機能制御）
上記のように形成された本発明の自己浄化機能層は外部からエネルギーを印加することによりその機能を発揮することが可能となる。この特徴により、センシング領域上に捕捉分子を配置する際にセンシング領域と非センシング領域を形成した基板上を捕捉分子溶液で処理した後に、外部からエネルギーを印加することにより前述の自己浄化機能により非センシング領域上の捕捉分子を分解・除去することが可能である。
【００４２】
外部からエネルギーを印加するとは、光、特に紫外線を照射することが好ましい。紫外線照射により自己浄化層が励起され、光触媒機能による自己浄化機能が発揮される。自己浄化層がアナターゼ型ＴｉＯ2の場合、波長３８７ｎｍ以下、ルチル型ＴｉＯ2の場合は４１３ｎｍ以下、酸化錫の場合は３４４ｎｍ以下、酸化亜鉛の場合は３８７ｎｍ以下の紫外線であることが好ましい。２５０ｎｍ以下の紫外光は捕捉分子を光分解することがあるため、本発明の用途には好ましくない。
【００４３】
（基板）
本発明の基板として、本発明のセンシング領域及び非センシング領域を指示する支持材としての機能を有するものである。更に、光学的に透明なことが望まれる。具体的には、ガラス基板、石英基板やそれらのＴｉ被覆基板等を挙げることができる。
【００４４】
また、ポリカーボネートやポリスチレンなどの樹脂基板などが用いることが可能であるが、設ける自己浄化機能材料または作製条件によって適宜選択する必要がある。
【００４５】
（センシング領域）
本発明のセンシング領域には、検体中の標的物質の存在をセンシング領域上に配置した捕捉分子との結合により引き起こされる物理的または化学的な変化を検出できる（局在）表面プラズモン共鳴、あるいは、磁気センシング等の公知の技術から適宜選択することができる。
【００４６】
（局在）表面プラズモン共鳴の場合、自己浄化層上に複数の金属の構造体をセンシング領域として形成すればよい。構造体としては、金、銀、銅、アルミニウムのいずれかの金属、もしくはそれらの合金を用いればよい。自己浄化層と構造体との密着性を改善するためには、基板と構造体との間にクロムあるいはチタンなどの薄膜を介してもよい。
【００４７】
構造体は、数ｎｍから２００ｎｍ程度の膜厚で形成され、外形は１０ｎｍから５００ｎｍ程度、また、線幅は、数ｎｍから１００ｎｍ程度の範囲で形成されることが好ましい。膜厚や外形、線幅、構造体間隔は、前述の共鳴スペクトルのピーク位置に影響するため、測定に適したサイズに形成することが好ましい。
【００４８】
これらの構造体は、単一で検出素子として用いることも可能であるが、検出系を簡便にするため数ｍｍ角程度の領域にアレイ状に配置し、透過光や散乱光、反射光の測定を容易にすることが好ましい。
【００４９】
磁気センシングの場合、センシング領域表面近傍に位置する磁性標識の有無、数を検知する事により、検体溶液中の標的物質の有無、濃度を検出する方法であれば、如何なる方法でもよい。中でも、磁界効果を利用する方式が好ましく、特に、磁気抵抗効果素子、ホール効果素子、超電導量子干渉計素子用いることが好ましい。
【００５０】
（捕捉分子）
本発明の捕捉分子は、検体溶液中の標的物質と選択的に結合する物質である。本発明に使用される捕捉分子には、従来公知である糖鎖、抗体、抗原等に代表されるタンパク質・ペプチド鎖、ＤＮＡ等の核酸、低分子化合物及びその受容体などが挙げられるがこれに限る物ではない。これらの物質のセンシング領域への固定方法は、従来公知の方法の中から最適な方法を選択して使用することができる。
【００５１】
また、検出素子の検出方法が磁気による検出である場合は、センシング領域に配置された第一の捕捉分子と第一の捕捉分子と異なる位置で標的物質と結合する捕捉分子を磁気標識して第二の捕捉分子として用いても構わない。磁気標識は、従来公知の常磁性、超常磁性を示す磁性微粒子、磁性ビーズ等から選択して用いることができる。
【００５２】
（検出方法）
既知の検出方法を用いることができるが、本発明の構成においては基板上に標的物質と特異的に結合する捕捉分子を配置したセンシング領域とそれ以外の基板部である非センシング領域を有する素子構造のもので最もその効果を発揮することができる。
【００５３】
検出方法の具体例としては、表面プラズモン共鳴、特に局在表面プラズモン共鳴を利用した光学的測定や磁気測定等が挙げられる。
【００５４】
（局在）表面プラズモン共鳴を用いた測定法では、センシング領域上で起こる捕捉分子と標的物質との結合による微小な屈折率変化をセンシング材料の吸収スペクトルシフトや吸光度変化として検出するものである。
【００５５】
また、磁気検出することも可能である。磁気検出の場合は、前述の第一の捕捉分子及び標的物質を介して（磁気）センシング領域上に磁気標識された前述の第二の捕捉分子を配置すること生じる磁気信号変化により、検体中の標的物質を測定することが可能となる。
【００５６】
（検出装置）
本発明による検出装置は、前記の金属の構造体を持つ検出素子と検出素子からの信号を検出するための検出手段からなる。検出手段としては、光源と分光器、レンズ類から構成される光学検出系と、検体を検出素子まで移動させ素子との反応を起こさせるための、反応用ウェル、流路、送液機構等からなる送液系からなる。光源としては、可視領域から近赤外領域までの波長領域をカバーできるものを用いる。
【００５７】
光学測定は、吸収スペクトル、透過スペクトル、散乱スペクトル、反射スペクトルを用いることができる。最も好ましくは、吸収スペクトルのピーク波長あるいは、ピークの吸収強度を利用する。金属の構造体による検出素子は、標的物質を特異的に結合すると、吸収スペクトルのピーク波長は、長波長側にシフトし、同時に吸収強度は増大する。そのシフト量の程度によって、あらかじめ作製しておいた標的物資に対する検量線から標的物質の量を定量することができる。
【００５８】
後述の実施例で説明する検出素子は、局在プラズモン共鳴を利用しているので、金属の構造体近傍では、局所的な電場増強が起こる。この現象は、表面増強ラマン分光法（ＳＥＲＳ）や表面プラズモン蛍光分光法（ＳＰＦＳ）などの測定法にも応用でき、これらの方法による標的物質の定量も可能である。
【００５９】
（実施例）
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。
【００６０】
図１は、本実施例で用いた検出素子の模式的断面図である。尚、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００６１】
（検出素子作製）
検出素子１００は、基板１０１となる厚さ６２５μｍの石英基板上に、自己浄化機能層１０２となる膜厚１０ｎｍのＴｉＯ2層を、蒸着法を用いて形成した。その後、膜厚２０ｎｍの金からなる構造体１０３を石英基板上に電子線描画装置を用いてパターニングし作製し、その後、４００℃で１時間焼成した（図１（ａ）参照）。
【００６２】
尚、膜厚２００ｎｍの金層を、蒸着法を用いて形成後、自己浄化機能を有する膜厚１０ｎｍのＴｉＯ2層を、蒸着法を用いて形成し膜を、５００ｎｍ×５００ｎｍの金からなる膜が露出するように、パターニングすることも可能である。
【００６３】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像で確認すると、金の構造体の外形は５００ｎｍ×５００ｎｍであった。描画プロセスの解像性の高低により、交差部の形状は、必ずしも直角に作製できるとは限らない。構造体と構造体の間は、４００ｎｍのスペースを開けてアレイ状に３ｍｍ×３ｍｍの領域に配置されている。
【００６４】
金からなる構造体１０３の表面がセンシング領域となり、自己浄化機能層１０２となるＴｉＯ2層の露出した表面が非センシング領域となる。
【００６５】
（捕捉分子の固定）
構造体１０３の表面に捕捉能を付与するため、標的物質捕捉体１０４である抗ＡＦＰ（α−ｆｅｔｏｐｒｏｔｅｉｎ）抗体を金からなる構造体１０３の表面に固定する方法を説明する。
【００６６】
構造体の材質である金と親和性の高いチオール基を持つ、１１−Ｍｅｒｃａｐｔｏｕｎｄｅｃａｎｏｉｃ  ａｃｉｄのエタノール溶液をスポッタ等で滴下し、構造体表面を修飾する。これにより、構造体表面にカルボキシル基が露出される。その状態で、Ｎ−Ｈｙｄｒｏｘｙｓｕｌｆｏｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ（同仁化学研究所製）水溶液と１−Ｅｔｈｙｌ−３−［３−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ］ｐｒｏｐｙｌ］ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ  ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ（同仁化学研究所製）水溶液を同様にスポッタにて反応領域に滴下する。これにより、構造体表面にスクシンイミド基が露出される。さらに、ストレプトアビジンを結合させることにより、構造体表面がストレプトアビジンで修飾される。この構造体１０３にビオチン化した標的物質捕捉体１０４である抗ＡＦＰ抗体が固定される（図１（ｂ）参照）。
【００６７】
この状態では、構造体１０３及び露出したＴｉＯ2層１０２の表面に標的物質捕捉体１０４が固定化されてしまうので、次に、３８０ｎｍの紫外光を発するブラックライトで１５分間励起した後、基板を超純水で３回洗浄した。この結果、ＴｉＯ2層１０２の表面から標的物質捕捉体１０４が分解・除去される（図１（ｃ）参照）。
【００６８】
（自己浄化機能の確認）
１．標的物質１０５であるＡＦＰを含んだ検体溶液を実施例１で作製した検出素子上に滴下し、１時間インキュベートする。その後、リン酸緩衝液で１０回洗浄した（図１（ｄ）参照）。
２．更に、ＨＲＰ標識した抗ＡＦＰポリクロナル抗体溶液を、上記検出素子上に滴下し、１時間インキュベートする。その後、リン酸緩衝液で１０回洗浄した。
３．ＥＣＬ溶液（ＧＥヘルスケア社  商品名：Ｈｙｂｏｎｄ−ＥＣＬ）を用いて、発色反応を行った。
【００６９】
センシング領域にはＥＣＬの発色が見られ、非センシング領域上ではＥＣＬの発色は確認できないことで、本発明の自己浄化機能を確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の検出素子の模式的断面図
【符号の説明】
【００７１】
１００  検出素子
１０１  基板
１０２  自己浄化機能層
１０３  構造体
１０４  標的物質捕捉体
１０５  標的物質
【図１】
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