JP6216251B2 - モーター蛋白デバイス - Google Patents
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Description
本発明にかかる、がんセンサアレーについて、図5(a)を用いて説明する。まず、図5(a)に例示する、トラック状の流路を有する表面構造をもつSi半導体基板を、標準CMOSプロセスにより製作した。ここで、荷降ろし領域20と参照領域25の流路幅は1.2μm、荷積み領域90の円弧の流路幅は10μmとした。荷降ろし領域20と参照領域25の流路には、メタル配線層を利用した対向電極及び電極パッド91を形成した。
得られたSi半導体基板を、イソプロピルアルコールで1時間超音波洗浄し、無塵中で、60℃2時間加熱し、乾燥させた。さらに、表面コート剤(信越化学工業製、KJC7022)を0.001mg/mLに調整し、Si半導体基板にスピンコーターでコーティングした。これを無塵中で、60℃5時間加熱して乾燥させ、Si半導体基板の表面の疎水化処理を行った。
荷降ろし領域20と参照領域25を覆うカバーガラスを、洗浄液(0.1M KOH+70%エタノール)で1時間超音波洗浄後、さらに純水で洗浄した。無塵中で、60℃5時間加熱して乾燥させ、カバーガラスの表面を親水化した。
26μg/mLの骨格筋ミオシンを、25mM KCl、3.0mM MgCl2、5.0mM pH緩衝液(Tris−HCl)で希釈して得たpH=8.0のモーター蛋白溶液に、カバー蛋白質20μg/mLを加えた溶液を作製し、インクジェット方式でSi半導体基板のトラック全面に印刷した。
初期肺がんの腫瘍マーカーである、抗ヒトCEAモノクローナル抗体(1.0mg/mL)を抗体80として選択し、荷降ろし領域20にインクジェット方式で印刷した。
Sephadex G−25を用い、1.0mg/mLの抗ヒトCEAモノクローナル抗体0.5mLを、50mMリン酸緩衝液にて調整した。これに2000倍量の架橋剤であるSM(PEG)12(THERMO SCIENTIFIC社製)を加え、25℃で3時間反応させた。さらに、SM(PEG)12の50倍量のTris−HClを加えた後、50mMリン酸緩衝液にて調整した。これに、骨格筋アクチン繊維溶液(1.0mg/mLの骨格筋アクチン繊維を、25mM KCl、2.0mM ATP、0.1mM CaCl2、10mMクレアチンリン酸ナトリウム、10mg/mLクレアチンキナーゼにて希釈)を0.5mL加え、25℃で3時間処理後、SM(PEG)12の50倍量の2−メルカプトエタノールを加え、輸送ユニット蛋白を調整した。
輸送ユニット蛋白と、骨格筋アクチン繊維を1:10000の割合で、溶媒(25mM KCl、25mM imidazole−HCl(pH=7.4)、2.0mM MgCl2、10mM ATP、1mM DTT、10mMクレアチンリン酸、100U/mLクレアチンキナーゼ)中にて混合し、担体分子50となるナノ輸送繊維を得た。これを、Si半導体基板上に15μL滴下した。さらに、2.0μLを滴下し、表面の溶液2.0μLを吸引洗浄した。Si半導体基板上に、ジエチルアミノエチル(DEAE)イオン交換膜を装着、周囲の水分を吸引した。表面処理を行ったカバーガラスを装着し、親水性接着剤を用い、加圧して接着した。
がんセンサアレーに、腫瘍マーカーCEAを0.10ng/mLから100ng/mL含む人工血清を2.0μL滴下した。センサユニットの半導体回路を使い、インピーダンス計測を行った。測定は並列四端子法で行われ、流路の下に設けられた分析回路47で、荷降ろし領域20と参照領域25のインピーダンス変化を差動検出し、その出力値を電圧に変換した。また比較例として、化学発光免疫測定法を使い腫瘍マーカーCEAを検出した。両者の結果を図6に示す。この結果から、本発明による初期ガン検出能力は従来法と同等であり、電気的に測定できるため、安価で高速に行えることが判明した。
10 捕集領域
20 荷降ろし領域
25 参照領域
26 光路
30 搬送路
40 分析部
41、42、43、44 電極
45、46、47 分析回路
50 担体分子
60 目的分子
61 抗原部位
70 固定化ミオシン
80 抗体
90 荷積み領域
91 電極パッド
Claims (9)
- 抗原抗体反応を利用して担体分子が目的分子を捕集する捕集領域と、
化学平衡を利用して前記担体分子から前記目的分子を荷降ろしする荷降ろし領域と、
前記荷降ろし領域における前記目的分子の濃度変化を検出する分析部と、
前記捕集領域と前記荷降ろし領域の間に設けられた前記担体分子が前記目的分子を搬送可能な搬送路と、
を含むモーター蛋白デバイスであって、
前記荷降ろし領域は、単位表面積において、前記担体分子に修飾された所定抗体よりも高い補足力または高濃度の抗体が含まれており、
前記分析部は、前記荷降ろし領域におけるインピーダンスの変化によって前記目的分子の濃度変化を検出し、
前記搬送路は、前記担体分子と相互作用して前記担体分子を移動させるモーター蛋白が固定化されているモーター蛋白デバイス。 - 抗原抗体反応を利用して担体分子が目的分子を捕集する捕集領域と、
化学平衡を利用して前記担体分子から前記目的分子を含む複合体を荷降ろしする荷降ろし領域と、
前記荷降ろし領域における前記目的分子の濃度変化を検出する分析部と、
前記捕集領域と前記荷降ろし領域の間に設けられた前記担体分子が前記目的分子を搬送可能な搬送路と、
を含むモーター蛋白デバイスであって、
前記荷降ろし領域は、単位表面積において、前記担体分子に修飾された所定抗体よりも高い補足力または高濃度の抗体が含まれており、
前記分析部は、前記荷降ろし領域におけるインピーダンスの変化によって前記目的分子の濃度変化を検出し、
前記搬送路は、前記担体分子と相互作用して前記担体分子を移動させるモーター蛋白が固定化されているモーター蛋白デバイス。 - 前記担体分子が、修飾されたアクチンを含み、
前記モーター蛋白が、ミオシンである請求項1又は2に記載のモーター蛋白デバイス。 - 前記担体分子は、所定抗原と接合可能な所定抗体としての部分構造を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のモーター蛋白デバイス。
- 前記荷降ろし領域は、前記担体分子に修飾された前記所定抗体よりも高い捕捉力の、目的分子との結合能を有する物質を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のモーター蛋白デバイス。
- 前記担体分子は、所定抗体を修飾した分子を含むことを特徴とする請求項3から5のいずれか一項に記載のモーター蛋白デバイス。
- 前記所定抗体は、少なくとも1つの目的分子との結合能を有することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のモーター蛋白デバイス。
- 前記目的分子が腫瘍マーカーである請求項1から7のいずれか一項に記載のモーター蛋白デバイス。
- 請求項8に記載のモーター蛋白デバイスを備えることを特徴とするがんセンサアレー。
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