JPH0424660B2 - - Google Patents

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JPH0424660B2
JPH0424660B2 JP10504982A JP10504982A JPH0424660B2 JP H0424660 B2 JPH0424660 B2 JP H0424660B2 JP 10504982 A JP10504982 A JP 10504982A JP 10504982 A JP10504982 A JP 10504982A JP H0424660 B2 JPH0424660 B2 JP H0424660B2
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JP
Japan
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antigen
antibody
layer
particles
present
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Application number
JP10504982A
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Japanese (ja)
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JPS58221167A (en
Inventor
Seikichi Yasojima
Mikio Kamyama
Kenichiro Okaniwa
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Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
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Publication of JPS58221167A publication Critical patent/JPS58221167A/en
Publication of JPH0424660B2 publication Critical patent/JPH0424660B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/52Use of compounds or compositions for colorimetric, spectrophotometric or fluorometric investigation, e.g. use of reagent paper and including single- and multilayer analytical elements
    • G01N33/525Multi-layer analytical elements

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Immunology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Biomedical Technology (AREA)
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  • Cell Biology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
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  • Biotechnology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、乾燥系の化学(ドライ・ケミストリ
ー)を応用した、蛍光免疫分析素子を漏る各種抗
原または抗体の蛍光免疫定量法に関する。 流体(例えば体液)中に少量しか存在しない抗
体、抗原およびその他の物質の検出ならびに定量
については各種の分析法が開発されてきた。その
中で最も精度の高いものは、免疫化学的定量法で
あり、それは抗体と抗原とが特異的に結合する点
およびその反応Ab(抗体)+Ag(抗原)Ag・
Ab(抗原・抗体複合体)が質量作用の法則に従う
ことを利用するものである。 免疫化学的定量法は、1958年にBersonと
Yallowが放射性ヨード(131I)で標識したイン
シユリンとの抗インシユリン抗体とを用いて血清
中のインシユリンを測定することに成功して以
来、放射免疫測定法(ラジオイムノアツセイ
RIA)が広く使われている。 しかしながらこのRIA法は高い感度は有する
が、放射性同位元素の使用に起因する種々の大き
な欠点、例えば、放射能による人体障害の危険
性、放射線の拡散防止のための特殊な施設を要す
ること、走査が複雑で、かつ測定に長時間を要す
ること、測定に必要なβ線およびγ線カウンター
は高価であること、半減期の短かい同位元素の場
合は、標識抗原(抗体)を長時間保存できない事
等の欠点を有し、検査数が増えているにもかかわ
らず、通常の臨床検査室では検査が行なえないこ
とが、大きなネツクとなつている。 このため臨床検査法としてより実用的な方法、
環境汚染につながらない方法が求められていた。 このため放射性同位元素を他の標識で置きかえ
た方法が注目されはじめた。その例としては標識
物質として、酵素、バクテリオフアージ、金属及
び有機金属の錯体、補酵素、酵素基質、酵素障害
物質、循環反応体、有機補欠分子族、化学発光性
反応体及び蛍光性分子等が挙げられる。これらの
中で現在実際に測定に使用されているものは酵素
を用いた酵素イムノアツセイ(EIA)、蛍光性分
子を用いた蛍光イムノアツセイ(FIA)等であ
る。しかしながら通用しているこれら前記の免疫
分析方法では、下記に示す種々の欠点を有してい
る。 1 典型的には10乃至200μの流体試料を用い
る慣用の化学分析又は血液分析と比較して、比
較的多量(例えば、0.1乃至1.0ml)の流体試料
が必要である。 2 試験混合物の特異的結合反応に多大の時間
(例えば数時間乃至1晩)が必要である。 3 反応終了後に抗原−抗体結合複合体と未結合
体の物理的分離(B/F分離という)が必要で
ある。 4 免疫分析反応を完了させるためには多くの工
程が必要であり、又その工程は個々別々に行な
わねばならない。(例えば試料添加、インキユ
ベート、分離、ラベル(標識体)の定量等の工
程) 5 自動化システムへの適合が困難である。 これらの欠点を克服することが可能な乾燥系の
化学(ドライ・ケミストリー)を用いる分析系が
特開昭55−90859号に開示されている。この方法
は、例えば可撓性プラスチツク支持体上に高分子
ビーズ重合体からなる構造層(レジストレーシヨ
ン層と称する)、抗体を不動化した着色高分子ビ
ーズ重合体からなる構造層を順次塗布した分析素
子に未ラベル抗原(被検流体)と一定量の蛍光ラ
ベル抗原を混合した試料を一定量適用することに
より未ラベル抗原とラベル抗原が抗体に対して競
合結合し、レジストレーシヨン層へ泳動した未反
応のラベル抗原量を測定することにより、流体試
料中の抗原を定量するものである。 しかしながらこの方法では、A)レジストレー
シヨン層へ泳動した未結合ラベル抗原の検出(F
検出と称す)又は、B)不動化抗体への結合した
結合ラベル抗原の検出(B検出と称す)により流
体試料中の未ラベル抗原の量を決定するが、Fお
よびBどちらか一方の検出により、未ラベル抗原
の量を決定するため、必然的に大きな誤差を含む
可能性があるという欠点を有している。これは特
に極微量しか存在しない成分を検出する際に著し
い。 即ち極微量成分の検出結果はラベル抗原量のバ
ラツキ、非特異的結合生成、塗布膜厚のバラツ
キ、あるいは蛍光測定条件変動(光源輝度の変動
による蛍光強度の変動等)に帰因する誤差を含む
という欠点を有し、定量値の信頼性を低くしてい
る。 本発明者らは、上記欠点を克服することを目的
として鋭意検討を重ねた結果、液体不浸透性、光
透過性の支持体上に、熱安定性であり且つ非検流
体に対して非膨潤性の有機高分子重合体粒子の接
合によつて形成される相互連絡空隙を有する粒子
結合体からなる検出層、遮蔽層及び不動化された
抗体(または抗原)を含有する抗原−抗体反応層
を有する蛍光免疫分析素子の前記抗原−抗体反応
層中の不動化された抗体(または抗原)に、蛍光
ラベルされた抗原(または蛍光ラベルされた抗
体)の共存下、分析すべき抗原(または抗体)を
含む被検流体を作用せしめた後、前記分析素子の
支持体側から蛍光強度を測定し、さらに前記抗原
−抗体反応層側からも蛍光強度を測定することに
より被検流体中の抗原量(または抗体量)を定量
することを特徴とする蛍光免疫定量法によつて該
目的を達することができた。 以下に本発明を詳細に説明する。 本発明は、免疫分析においてラベル抗原−抗体
複合体Bと未反応のラベル抗原Fとを同時に測定
し、未ラベル抗原量を決定するものである。 本発明に関する被検流体(以後検体と称す)は
測定対象物(抗原、抗体、ハブテン等免疫活性物
質)を含む流体であり、体液たとえば血液、血
清、尿などである。 第1図に本発明の実施態様の1例の断面図を示
す。 1は支持体、2は検出層、3は遮蔽層、また4
は抗原−抗体反応層である。検体は抗原−抗体反
応層4側から各層4、3及び1の相互連絡空隙の
流路によつて均一に浸透することができる。 遮蔽層3の存在と、支持体1が透明であること
から検出層2及び抗原−抗体反応層4の状況を各
別個に観察できる。 尚本発明に於ては、必要な補助層を設置しても
差支えない。 まず本発明の蛍光免疫分析素子を用いる測定原
理について説明する。 未知の抗原の分析をすべき検体をラベル抗原の
存在下で蛍光免疫分析素子と接触させる。ラベル
抗原は次のような、いくつかの方法の1つにより
蛍光免疫分析素子と協働させることができる。 即ち、検体(未ラベル抗原を含む)へラベル
抗原を直接添加し、次いでラベル抗原を含む検体
を分析のために蛍光免疫分析素子に適用する。
蛍光免疫分析素子へ、ラベル抗原及び検体を個別
的に添加する(たとえばイ検体添加の直前又は直
後のラベル抗原の添加並びにロラベル抗原を蛍光
免疫分析素子へ添加し、続いて乾燥し、そして検
体添加の際蛍光免疫分析素子を再湿潤させる)。
検体を単に適用することにより分析開始可能に
するようにラベル抗原を蛍光免疫分析素子に組み
入れる。たとえばラベル抗原を蛍光免疫分析素子
の遮蔽層及び検出層か、又は不動化抗体を含む蛍
光免疫分析素子の抗原−抗体反応層に組み入れる
ことが出来る。どの場合もラベル抗原を蛍光免疫
分析素子に組み入れる時は、ラベル抗原を不動化
抗体と離して保持し、ラベル抗原の抗体への時期
尚早の結合を回避するよう注意を払わねばならな
い。 前述のような協働ラベル抗原の存在下で検体を
蛍光免疫分析素子と接触させる時、ラベル抗原及
び未ラベル抗原(検体中に存在し、そして測定す
べき未知物である)は、該素子内の抗原−抗体反
応層に不動化して存在する抗体へ競合結合する。
その結果蛍光免疫分析素子の支持体側から蛍光測
定すれば未反応のラベル抗原量(F)を、抗原−抗体
反応層側から測定すれば反応したラベル抗原量(B)
(実際には未反応のラベル抗原、その他非特異的
結合生成物も存在するがFの値から補正する事が
可能である。)を測定することができる。 以上のように本発明の蛍光免疫分析素子は同時
に前記のFとBを測定することができる。検体中
の未ラベル抗原の量は、測定値FとBを用いて精
度良く決定することが可能である。 本発明の検出層、遮蔽層、抗原−抗体反応層を
形成する粒子の平均サイズは1〜350μmであり、
好ましくは5〜200μmである。それぞれの層で大
きさの違つた粒子を用いることもできるが、同一
サイズの粒子を用いるのが好ましい。又検出層、
抗原−抗体反応層には相互連絡空隙の流路径、蛍
光検出との兼ね合いによつて、0.1〜25重量%の
顔料(たとえばTiO2又はBaSO4等)のような非
常に反射性の成分を含ませることも可能である。
これによつて層内での光散乱が強化され、励起光
が有効に利用される。 又それぞれの層の膜層は20μm〜800μmであり、
好ましくは50μm〜500μmである。 本発明の粒子結合体の例として、特願昭55−
179613号及び同55−179614号各明細書に記載があ
るように、検体に対して非膨潤性、不浸透性且つ
熱安定性有機高分子の粒子を用い、該粒子単位表
面の反応性基により粒子同志の接触部分におい
て、直接化学結合或いは低分子化合物を介して化
学結合せしめる粒子結合体がある。 これらの粒子結合体は粒子の充填、整合によつ
て形成される相互連絡空隙を有しており、免疫反
応に係る巨大分子を容易に収納及び反応を起させ
る事ができる。 更に本発明の粒子結合体の他の例として例えば
特願昭56−155788号が挙げられる。上記の粒子結
合体は疎水性かつ流体試料に対して、不浸透性か
つ非膨潤性の有機高分子粒子を中心核とし、該中
心核をくるむ親水性高分子を殻とした、該殻二層
構造を有する粒子単位からなり、これら粒子単位
同志がその相互の接合部分において粘着により構
造を形成するものである。これらは、前述の粒子
結合体と同様に免疫反応を行なうに有効な相互連
絡空隙を有する事は自明である。 本発明の抗原−抗体反応層は、前述の粒子結合
体により形成されるが不動化された抗体または抗
原を含む層である。免疫活性を保持しながら本発
明に係る粒子結合体を形成する高分子重合体粒子
表面に抗体(または抗原)を不動化することが可
能であり、例えば物理吸着による担持方法があ
る。抗体の濃度、媒体のpHによつて広範囲の担
持量をとる事が可能であることはいうまでもな
い。更に別の方法として共有結合体として知られ
る方法を用いる事ができる。この方法は粒子表面
に抗体(または抗原)を共有結合により担持させ
る方法であり酵素等の蛋白を担体に固定化する為
に用いられている手法で、用いる反応試薬により
種々の方法を挙げることができる。これらの詳細
については石川栄治、河井忠、宮井潔編集「酵素
免疫測定法」p30〜60(講談社、東京 1978年)
を参照することができる。 該抗原−抗体反応層には非特異的結合を防止す
るために非特異性蛋白質を含ませることが望まし
い。又不動化された抗原−抗体複合体に結合して
いる蛍光ラベルの蛍光を測定する際の検出層とし
ての機能を持つている。 本発明に係る遮蔽層は、前述の粒子結合体によ
り形成されるが免疫測定において検出層側から測
定する場合においては抗原−抗体反応層中の不動
化抗原−抗体に結合している蛍光ラベルからの蛍
光をおおい隠し、抗原−抗体反応層側から測定す
る場合は、検出層中の未反応のラベル抗原からの
蛍光をおおい隠す機能をもつ層である。 このような機能はラベル抗原に標識されている
蛍光物質からの蛍光を吸収する顔料、染料等(蛍
光封止剤と称す)を含有させることにより達成さ
れる。 蛍光封止剤としては、ウオツトンレツドBピグ
メント (EIデユポンドモアース社製)、パーマ
ネントパープル (GAF社製)、ソルフアースト
メチルバイオレツト (シヤーウインウイリアム
ス社製)、インドフアーストブルー (ハーモン
カラーズ社製)、リーガル300 (ガボツト社製)、
モノライトブルー (ICI社製)或はバリオフア
ーストブルー(BASF社製)のような無蛍光性の
顔料、染料が挙げられる。 又非特異的結合を防止するために非特異性蛋白
質を含めることが望ましい。 本発明に係る検出層は、前述の粒子結合体によ
り形成されるが、免疫測定において未反応の未ラ
ベル抗原を測定する際の場である。この層の粒子
結合体を形成するに際しては免疫反応によらない
非特異的吸着を防止するために非特異性蛋白質
(例えば牛血清アルブミン等)を含めることがで
きる。 本発明の蛍光免疫分析素子に係る支持体は、液
体不浸透性、光透過性であればその種類を問わな
いが、有用な支持体材料には、酢酸セルロース、
ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート
及びポリビニル化合物(例えばポリスチレン)の
ようなポリマー材料、ガラス等がある。 ある素子にとつて好ましい支持体とは、結果検
出の様式と相容れるものである。本発明の分析素
子の場合、素子内の蛍光発光が素子内から支持体
を通つて外部検出器へ伝達される蛍光測定検出法
であるので、励起光、蛍光に対して透明で、低程
度のバツクグラウンド発光しか示さない材料を支
持体材料として用いることが望ましい。 本発明に用いる粒子は分散液の液体キヤリヤー
を除去する際に該粒子に含まれる反応性基同志を
化学結合させる事であるいは低分子化合物を介し
て、及び粘着層により粒子結合体を製造するもの
であるが、化学結合を起させる触媒、たとえば酸
アルカリを分散液中に存在させる事は有用であ
る。特に酸触媒のうち揮発性酸触媒(例えば酢酸
等)その他を用いる事は有用である。又液体キヤ
リヤーを除去の操作は、有機高分子重合体粒子の
熱安定性温度以下である事が望ましいが、好まし
くは10乃至70℃の温度により実施する事ができ
る。 前記分散液の液体キヤリヤーは、水性液体を用
いることができる。しかしながら、該粒子がキヤ
リヤーに不溶性であり、従つて、それらの粒状特
性が保持されるという条件で種々の有機液体のよ
うな他の液体キヤリヤーも使用可能である。 水以外の代表的な液体キヤリヤーには、水混和
性有機溶媒、水と水混和性有機溶媒の水性混和物
及び適当な水不混和性有機溶媒がある。水混和性
有機溶媒には、低級アルコール(即ち、アルキル
基の炭素数1乃至4個のアルコール)、アセトン
及びテトラヒドロフランがある。水不混和性有機
溶媒には、酢酸エチルの如き低級アルキルエステ
ル、及びハロゲン化炭化水素(例えばクロロホル
ム塩化メチレン及び四塩化炭素等)の如きハロゲ
ン化有機溶媒がある。 本発明に係る粒子結合体からなる検出層、遮蔽
層、抗原−抗体反応層は、種々の方法を用いて製
造する事が可能である。好ましい方法の1つとし
て下記の工程を挙げる事ができる。 (1) 本発明に用いる反応性基を含む熱安定性有機
高分子重合体粒子を、該粒子を溶解しない液体
キヤリヤーに分散し安定な分散液を調製し (2) この安定な分散液を支持体に適用し、そして (3) 該有機高分子重合体粒子の熱安定性温度より
低い温度で、該粒子の反応性基同志の化学結合
を起させながら液体キヤリヤーを除去する。 “安定な分散液”とは、粒子同志が凝集塊を形
成する事なくキヤリヤー中に存在する事を意味す
る。粒子結合体層を製造するために有用な分散液
は、同分散液を支持体上に適用するに十分な時
間、安定である必要がある。 このような安定な分散液を製造するためには、
多くの方法を単独又は組合わせて用いる事が可能
である。例えば有用な方法の一つとして、界面活
性剤を液体キヤリヤーへ添加し粒子の分散液中に
おける分布及び安定化を促進する事ができる。 使用可能な代表的な界面活性剤の例としては、
トライトン ×−100(ロームアンドハース社製オ
クチルフエノキシポリエトキシエタノール)サー
フアクタント10G (オリーン社製)ニルフエノ
キシポリグリシドール)等の非イオン性界面活性
剤がある。 上記界面活性剤は広範に選択された量を用いる
事が可能であるが、重合体粒子の重量に対して、
10重量パーセント乃至0.005重量パーセント好ま
しくは6重量パーセント乃至0.05重量パーセント
用いる事ができる。更に別の方法として該粒子と
液体キヤリヤーの音波処理、物理的混合、及び物
理的攪拌処理、PH調製がある。これらは前記の
方法と組合わせる事により、さらに有用である。 本発明の蛍光免疫分析素子製造において、個々
の層を別個に単独形成し、その後使用に先だつて
それらを積層しておくか、又は素子として流体接
触する時点で積層する形式の個別部材として保存
可能である。個別部材として形成する層は、層を
形成する分散液が延展可能であるならば合目的的
に延展し被膜形成することができる。前記個別に
形成する層を延展する面は、該層が乾燥時に物理
的にはがされうる特性の表面を選ぶ。しかしなが
ら隣接層が望まれる場合、何回ものはがし工程及
び積層工程を行なわねばならないという煩雑さを
回避するには個別層の表面か又は素子の支持体上
に分析素子の構成層を適当に割当てゝ被膜形成
し、それらを相互に密接して或は近接して積層さ
せる簡便法をとることができる。 本発明の粒子結合体層を有する分析素子は例え
ば浸漬塗布法、エアーナイフ法、カーテン塗布法
又は米国特許第2681294号明細書に記載の如きホ
ツパーを用いる押し出し塗布法等各種の塗布法で
塗布する事が可能であり、所望により、二層又は
それ以上の層を米国特許第2761791号及び米国特
許第837095号明細書に記載の方法で同時に塗布す
る事も出来る。 以下本発明を更に詳細に説明すべき実施例を示
すが、本発明はこれらにより何ら限定されるもの
ではない。 実施例 1 平均粒径21μmのポリ(スチレン−コ−n−ブ
チルメタクリレートーコーグリシジルメタクリレ
ート)(75:15:10重量%)の粒子10重量部を非
イオン性界面活性剤ゼオニルFSN(EIデユポン社
製)0.1重量部、牛血清アルブミン(和光純薬(株))
0.1重量部を含む燐酸緩衝剤(PH7.6)溶液に懸
濁させ、懸濁液を低レベル蛍光しか示さない下引
き済みポリスチレン支持体(180μm)上に該粒子
に関し塗布量を1.4g/dm2に制御して塗布し、
相互連絡空隙を有する検出層を設けた。この検出
層上に同様にして遮蔽層、抗原−抗体反応層を塗
布により形成し、ヒトα−フエトプロテイン測定
用の蛍光免疫分析素子(1)を作成した。 遮蔽層、抗原−抗体反応層は以下の通りであ
る。 遮蔽層 ウオツトン・レツドBピグメント(EIデユポ
ンドモアース社製)を2%重量だけ分散含有する
ポリ(スチレン−コ−n−ブチルメタクリレート
ーコーグリシジルメタクリレート)(75:15:10)
の平均粒径21μmの赤色粒子(塗布量0.7g/d
m2)。 抗原−抗体反応層 検出層に用いた粒子にウサギ抗ヒトα−フエト
プロテイン抗体(ダコ社製)を吸着させた粒子
(塗布量1.4g/dm2)。 この分析素子(1)に正常成人血清から免疫吸着体
(イムノアドソルベント)を用いてα−フエトプ
ロテインを除いた血清10μに対してラベル抗原
としてFITCラベル(フルオレセインイソチトシ
アネート)α−フエトプロテイン1×10-7M及び
未ラベル抗原として0〜1×10-6モルに亘る種々
のα−フエトプロテインを含む試験血清を用意し
各々について分析素子(1)に適用し、37℃20分間イ
ンキユベートした。その後、485nmに励起フイル
タ、515nmに発光フイルタを有する反射蛍光光度
計を用いて、支持体側(F)、抗原−抗体反応層側(B)
から蛍光強度を測定し表−1に示す結果を得た。
The present invention relates to a method for fluorescent immunoassay of various antigens or antibodies leaking from a fluorescent immunoassay element using dry chemistry. Various analytical methods have been developed for the detection and quantification of antibodies, antigens, and other substances present in small amounts in fluids (eg, body fluids). The most accurate of these is the immunochemical quantitative method, which is based on the specific binding of antibodies and antigens and their reaction Ab (antibody) + Ag (antigen).
It takes advantage of the fact that Ab (antigen-antibody complex) follows the law of mass action. Immunochemical quantitative methods were developed in 1958 by Berson and
Since Yallow succeeded in measuring insulin in serum using insulin labeled with radioactive iodine ( 131 I) and an anti-insulin antibody, radioimmunoassay (radioimmunoassay) has been developed.
RIA) are widely used. However, although this RIA method has high sensitivity, it has various major drawbacks due to the use of radioactive isotopes, such as the risk of injury to the human body due to radioactivity, the need for special facilities to prevent the spread of radiation, and the scanning is complicated and takes a long time to measure, the beta and gamma ray counters required for measurement are expensive, and in the case of isotopes with short half-lives, labeled antigens (antibodies) cannot be stored for long periods of time. Although the number of tests is increasing, the fact that tests cannot be performed in regular clinical laboratories is a major drawback. Therefore, it is a more practical method for clinical testing.
There was a need for a method that would not lead to environmental pollution. For this reason, methods that replace radioactive isotopes with other labels have begun to attract attention. Examples include labeling substances such as enzymes, bacteriophages, metal and organometallic complexes, coenzymes, enzyme substrates, enzyme-hindering substances, cycling reactants, organic prosthetic groups, chemiluminescent reactants, and fluorescent molecules. can be mentioned. Among these, those currently used for measurement include enzyme immunoassay (EIA) using enzymes and fluorescence immunoassay (FIA) using fluorescent molecules. However, the above-mentioned immunoassay methods that are currently in use have various drawbacks as shown below. 1 Relatively large fluid sample volumes (eg, 0.1 to 1.0 ml) are required compared to conventional chemical or blood analysis, which typically uses 10 to 200 micron fluid samples. 2. The specific binding reaction of the test mixture requires a large amount of time (eg several hours to overnight). 3. After the reaction is complete, physical separation of the antigen-antibody binding complex and unbound material (referred to as B/F separation) is required. 4. Many steps are required to complete an immunoassay reaction, and each step must be performed separately. (For example, steps such as sample addition, incubation, separation, label quantification, etc.) 5. Difficult to adapt to automated systems. An analytical system using dry chemistry that can overcome these drawbacks is disclosed in JP-A-55-90859. In this method, for example, a structural layer made of a polymer bead polymer (referred to as a registration layer) and a structural layer made of a colored polymer bead polymer immobilized with antibodies are sequentially applied onto a flexible plastic support. By applying a certain amount of a sample mixed with an unlabeled antigen (test fluid) and a certain amount of fluorescently labeled antigen to the analytical element, the unlabeled antigen and labeled antigen competitively bind to the antibody and migrate to the registration layer. The antigen in a fluid sample is quantified by measuring the amount of unreacted labeled antigen. However, in this method, A) detection of unbound labeled antigen migrated to the registration layer (F
or B) determining the amount of unlabeled antigen in a fluid sample by detection of bound labeled antigen bound to immobilized antibody (referred to as B detection), but by detection of either F or B. , which determines the amount of unlabeled antigen, has the disadvantage that it may necessarily contain large errors. This is particularly noticeable when detecting components that are present in extremely small amounts. In other words, the detection results for trace amounts of components include errors due to variations in the amount of labeled antigen, non-specific bond formation, variations in coating film thickness, or variations in fluorescence measurement conditions (fluctuations in fluorescence intensity due to variations in light source brightness, etc.). This has the disadvantage of lowering the reliability of quantitative values. As a result of extensive studies aimed at overcoming the above-mentioned drawbacks, the present inventors have developed a material that is thermally stable and does not swell to non-tested fluids on a liquid-impermeable, light-transparent support. A detection layer consisting of a particle conjugate having interconnected voids formed by bonding of organic polymer particles, a shielding layer, and an antigen-antibody reaction layer containing an immobilized antibody (or antigen). The antigen (or antibody) to be analyzed is added to the immobilized antibody (or antigen) in the antigen-antibody reaction layer of the fluorescent immunoassay element, in the presence of a fluorescently labeled antigen (or fluorescently labeled antibody). The amount of antigen in the test fluid (or This objective could be achieved using a fluorescence immunoassay method, which is characterized by quantifying the amount of antibodies. The present invention will be explained in detail below. In the present invention, labeled antigen-antibody complex B and unreacted labeled antigen F are simultaneously measured in immunoassay to determine the amount of unlabeled antigen. A test fluid (hereinafter referred to as a specimen) according to the present invention is a fluid containing a measurement target (an immunoactive substance such as an antigen, an antibody, or a habten), and is a body fluid such as blood, serum, or urine. FIG. 1 shows a sectional view of an example of an embodiment of the present invention. 1 is a support, 2 is a detection layer, 3 is a shielding layer, and 4
is the antigen-antibody reaction layer. The specimen can uniformly permeate from the antigen-antibody reaction layer 4 side through the flow paths of the interconnecting voids of each layer 4, 3, and 1. Since the shielding layer 3 exists and the support 1 is transparent, the states of the detection layer 2 and the antigen-antibody reaction layer 4 can be observed separately. In the present invention, any necessary auxiliary layer may be provided. First, the principle of measurement using the fluorescence immunoassay element of the present invention will be explained. A specimen to be analyzed for an unknown antigen is brought into contact with a fluorescent immunoassay element in the presence of a labeled antigen. A labeled antigen can be associated with a fluorescent immunoassay device in one of several ways, including the following. That is, a labeled antigen is added directly to a sample (containing unlabeled antigen), and then the sample containing the labeled antigen is applied to a fluorescence immunoassay element for analysis.
Adding labeled antigen and specimen separately to a fluorescence immunoassay device (e.g., adding label antigen immediately before or after addition of sample; adding label antigen to a fluorescence immunoassay device, followed by drying, and adding sample) rewet the immunofluorescence analyzer).
The labeled antigen is incorporated into the fluorescent immunoassay element so that analysis can be initiated by simply applying the analyte. For example, a labeled antigen can be incorporated into the shielding layer and detection layer of a fluorescent immunoassay device, or into the antigen-antibody reaction layer of a fluorescent immunoassay device containing immobilized antibodies. In any case, when incorporating a labeled antigen into a fluorescent immunoassay device, care must be taken to keep the labeled antigen separate from the immobilized antibody and to avoid premature binding of the labeled antigen to the antibody. When a specimen is contacted with a fluorescent immunoassay device in the presence of a co-labeled antigen as described above, the labeled and unlabeled antigens (which are present in the specimen and are the unknowns to be measured) are present within the device. competitively binds to the immobilized antibody present in the antigen-antibody reaction layer.
As a result, if fluorescence is measured from the support side of the fluorescence immunoassay element, the amount of unreacted labeled antigen (F) will be measured, and if measured from the antigen-antibody reaction layer side, the amount of labeled antigen that has reacted (B) will be measured.
(Actually, unreacted labeled antigen and other non-specific binding products also exist, but this can be corrected from the F value.) As described above, the fluorescence immunoassay element of the present invention can simultaneously measure F and B. The amount of unlabeled antigen in a specimen can be determined with high accuracy using measured values F and B. The average size of the particles forming the detection layer, shielding layer, and antigen-antibody reaction layer of the present invention is 1 to 350 μm,
Preferably it is 5 to 200 μm. Although particles of different sizes can be used in each layer, it is preferable to use particles of the same size. Also a detection layer,
The antigen-antibody reaction layer may contain 0.1-25% by weight of highly reflective components such as pigments (e.g. TiO 2 or BaSO 4 ), depending on the channel diameter of the interconnecting voids and the balance with fluorescence detection. It is also possible to
This enhances light scattering within the layer and makes effective use of the excitation light. Moreover, the film layer of each layer is 20 μm to 800 μm,
Preferably it is 50 μm to 500 μm. As an example of the particle combination of the present invention, Japanese Patent Application No.
As described in the specifications of No. 179613 and No. 55-179614, particles of non-swellable, impermeable, and thermally stable organic polymers are used for the specimen, and reactive groups on the surface of the particle units are used. There is a particle bonding body in which the particles are chemically bonded directly or through a low molecular weight compound at the contact portion between the particles. These particle combinations have interconnecting voids formed by filling and aligning particles, and can easily accommodate macromolecules involved in immune reactions and cause reactions. Further, other examples of the particle combination of the present invention include Japanese Patent Application No. 56-155788. The above-mentioned particle combination has a two-layer shell consisting of a central core made of an organic polymer particle that is hydrophobic and non-swellable to a fluid sample, and a shell made of a hydrophilic polymer that surrounds the central core. It is composed of particle units having a structure, and these particle units form a structure by adhesion at their mutual joints. It is obvious that these, like the particle conjugates described above, have interconnecting voids that are effective for carrying out an immune reaction. The antigen-antibody reaction layer of the present invention is a layer formed by the above-mentioned particle conjugate but containing immobilized antibodies or antigens. It is possible to immobilize the antibody (or antigen) on the surface of the polymer particles forming the particle conjugate according to the present invention while retaining immunological activity; for example, there is a method of supporting the antibody by physical adsorption. Needless to say, it is possible to carry a wide range of amounts depending on the concentration of the antibody and the pH of the medium. As yet another method, a method known as covalent conjugation can be used. This method is a method in which antibodies (or antigens) are covalently supported on the particle surface, and is used to immobilize proteins such as enzymes on carriers.There are various methods depending on the reaction reagent used. can. For details, see Eiji Ishikawa, Tadashi Kawai, and Kiyoshi Miyai, eds. Enzyme Immunoassay, p.30-60 (Kodansha, Tokyo 1978)
can be referred to. It is desirable that the antigen-antibody reaction layer contains a non-specific protein to prevent non-specific binding. It also functions as a detection layer when measuring the fluorescence of the fluorescent label bound to the immobilized antigen-antibody complex. The shielding layer according to the present invention is formed by the above-mentioned particle conjugate, but when measuring from the detection layer side in immunoassay, the shielding layer is formed from the fluorescent label bound to the immobilized antigen-antibody in the antigen-antibody reaction layer. When measuring from the antigen-antibody reaction layer side, this layer has the function of covering the fluorescence from the unreacted labeled antigen in the detection layer. Such a function is achieved by including a pigment, dye, etc. (referred to as a fluorescent sealant) that absorbs the fluorescence from the labeled fluorescent substance in the labeled antigen. Fluorescent encapsulants include Waterton Red B pigment (manufactured by EI DuPont-Moers), Permanent Purple (manufactured by GAF), Sol First Methyl Violet (manufactured by Shearwin-Williams), and India First Blue (manufactured by Harmon Colors). ), Regal 300 (manufactured by Gabotu),
Examples include non-fluorescent pigments and dyes such as Monolight Blue (manufactured by ICI) and Variophorst Blue (manufactured by BASF). It is also desirable to include a non-specific protein to prevent non-specific binding. The detection layer according to the present invention is formed by the above-mentioned particle conjugate, and is used to measure unreacted unlabeled antigen in immunoassay. When forming the particle conjugate of this layer, a non-specific protein (for example, bovine serum albumin, etc.) can be included in order to prevent non-specific adsorption not caused by an immune reaction. The support for the fluorescent immunoassay element of the present invention may be of any type as long as it is liquid-impermeable and light-transmissive, but useful support materials include cellulose acetate, cellulose acetate,
These include polymeric materials such as polyethylene terephthalate, polycarbonate and polyvinyl compounds (eg polystyrene), glass, and the like. A preferred support for a given device is one that is compatible with the mode of result detection. In the case of the analytical element of the present invention, the fluorescence emission within the element is transmitted from within the element to the external detector through the support, so it is transparent to excitation light and fluorescence, and has a low level of It is desirable to use a material that exhibits only background luminescence as the support material. The particles used in the present invention are those in which a particle bond is produced by chemically bonding the reactive groups contained in the particles together when the liquid carrier of the dispersion is removed, or through a low-molecular compound, or by using an adhesive layer. However, it is useful to have a catalyst for chemical bonding, such as an acid-alkali, present in the dispersion. Among acid catalysts, it is particularly useful to use volatile acid catalysts (eg, acetic acid, etc.) and others. The liquid carrier is preferably removed at a temperature below the thermal stability temperature of the organic polymer particles, but preferably at a temperature of 10 to 70°C. The liquid carrier of the dispersion can be an aqueous liquid. However, other liquid carriers can also be used, such as various organic liquids, provided that the particles are insoluble in the carrier and thus retain their particulate character. Typical liquid carriers other than water include water-miscible organic solvents, aqueous mixtures of water and water-miscible organic solvents, and suitable water-immiscible organic solvents. Water-miscible organic solvents include lower alcohols (ie, alcohols in which the alkyl group has 1 to 4 carbon atoms), acetone, and tetrahydrofuran. Water-immiscible organic solvents include lower alkyl esters such as ethyl acetate, and halogenated organic solvents such as halogenated hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, and carbon tetrachloride. The detection layer, shielding layer, and antigen-antibody reaction layer made of the particle conjugate according to the present invention can be manufactured using various methods. One of the preferred methods is the following process. (1) Prepare a stable dispersion by dispersing the thermostable organic polymer particles containing reactive groups used in the present invention in a liquid carrier that does not dissolve the particles; (2) Support this stable dispersion; and (3) removing the liquid carrier while causing chemical bonding between the reactive groups of the particles at a temperature below the thermal stability temperature of the organic polymer particles. A "stable dispersion" means that the particles are present in the carrier without forming agglomerates. Dispersions useful for making particle conjugate layers must be stable for a sufficient period of time to apply the dispersion onto a support. In order to produce such a stable dispersion,
Many methods can be used alone or in combination. For example, one useful method is to add surfactants to the liquid carrier to promote distribution and stabilization of the particles in the dispersion. Examples of typical surfactants that can be used include:
There are nonionic surfactants such as Triton x-100 (octyl phenoxy polyethoxy ethanol manufactured by Rohm and Haas) and Surf Actant 10G (nyl phenoxy polyglycidol manufactured by Olean). The above surfactants can be used in widely selected amounts, but based on the weight of the polymer particles,
10 weight percent to 0.005 weight percent, preferably 6 weight percent to 0.05 weight percent may be used. Still other methods include sonication, physical mixing, and physical agitation of the particles and a liquid carrier, and pH adjustment. These methods are even more useful when combined with the methods described above. In the production of the fluorescent immunoassay element of the present invention, each layer can be formed separately and then laminated prior to use, or it can be stored as an individual member that is laminated at the time of fluid contact as an element. It is. Layers formed as individual parts can be spread to form a film if the dispersion forming the layer is spreadable. The surface on which the individually formed layers are spread is chosen to have such characteristics that the layers can be physically peeled off when dry. However, if adjacent layers are desired, the complication of multiple peeling and lamination steps can be avoided by appropriately allocating the constituent layers of the analytical element either on the surface of the individual layers or on the element support. A convenient method may be to form the films and laminate them closely or closely together. The analytical element having the particle combination layer of the present invention can be coated by various coating methods such as dip coating, air knife coating, curtain coating, or extrusion coating using a hopper as described in U.S. Pat. No. 2,681,294. If desired, two or more layers can be applied simultaneously using the methods described in US Pat. No. 2,761,791 and US Pat. No. 8,370,095. EXAMPLES Below, examples will be shown to explain the present invention in more detail, but the present invention is not limited thereto. Example 1 10 parts by weight of particles of poly(styrene-co-n-butyl methacrylate-co-glycidyl methacrylate) (75:15:10% by weight) with an average particle size of 21 μm were mixed with the nonionic surfactant Zeonyl FSN (EI DuPont). (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0.1 part by weight, bovine serum albumin (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
The particles were suspended in a phosphate buffer (PH 7.6) solution containing 0.1 parts by weight and the suspension was coated at a coating weight of 1.4 g/dm on a subbed polystyrene support (180 μm) exhibiting low level fluorescence. Controlled and applied to 2 ,
A detection layer with interconnecting voids was provided. A shielding layer and an antigen-antibody reaction layer were formed on this detection layer by coating in the same manner to prepare a fluorescence immunoassay element (1) for measuring human α-fetoprotein. The shielding layer and antigen-antibody reaction layer are as follows. Shielding layer: Poly(styrene-co-n-butyl methacrylate-co-glycidyl methacrylate) (75:15:10) containing 2% by weight of Wotton Red B pigment (manufactured by EI DuPont Mores) dispersed therein.
red particles with an average particle size of 21 μm (applied amount 0.7 g/d)
m2 ). Antigen-antibody reaction layer Particles (coating amount: 1.4 g/dm 2 ) prepared by adsorbing rabbit anti-human α-fetoprotein antibody (manufactured by Dako) to the particles used for the detection layer. For this analytical element (1), 10μ of normal adult serum from which α-fetoprotein was removed using an immunoadsorbent was labeled with FITC label (fluorescein isocytocyanate) α-feto as a label antigen. Test sera containing 1 x 10 -7 M protein and various α-fetoproteins ranging from 0 to 1 x 10 -6 mol as unlabeled antigen were prepared and each was applied to the analytical element (1) and heated at 37°C 20 Incubate for minutes. Thereafter, using a reflection fluorometer with an excitation filter at 485 nm and an emission filter at 515 nm, we measured the results on the support side (F) and the antigen-antibody reaction layer side (B).
The fluorescence intensity was measured and the results shown in Table 1 were obtained.

【表】 表−1に示した如く、本発明に係る免疫分析容
器は試験血清中に含まれる様々の濃度の未ラベル
のα−フエトプロテインの検出が可能であり、ま
た迅速簡便で乾式の蛍光測定により迅速に免疫分
析することができた。 実施例 2 粒子結合体を有する抗原−抗体反応層の粒子が
異なる以外は実施例1と全く同一条件によつて分
析素子(2)を作成した。 上記分析素子の粒子は下記の通りである。 分析素子(2)抗原−抗体反応層 平均粒径21μmのポリ(スチレン−コ−n−ブ
チルメタクリレートーコーグリシジルメタクリレ
ート)(75:15:10重量%)の粒子にウサギ抗ヒ
トイムノグロブリンG(γ鎖特異抗体 ダコ社製)
抗体を吸着させた粒子。 前記分析素子(2)にラベル抗原としてFITC(フ
ルオレセインイソチトシアネート)・ヒトイムノ
グロブリンG、1×10-7M及び未ラベル抗原とし
て1×10-7Mの未ラベルヒトムノグロブリンGを
含む試験血清を適用し、実施例1と同様に蛍光強
度を測定した所、表−2に示す結果を得た。
[Table] As shown in Table 1, the immunoassay container according to the present invention is capable of detecting various concentrations of unlabeled α-fetoprotein contained in test serum, and is also quick, simple, and dry-type. Immunoanalysis could be performed quickly by fluorescence measurement. Example 2 An analytical element (2) was prepared under exactly the same conditions as in Example 1, except that the particles in the antigen-antibody reaction layer having a particle conjugate were different. The particles of the above analysis element are as follows. Analytical element (2) Antigen-antibody reaction layer Rabbit anti-human immunoglobulin G (γ Chain-specific antibody (manufactured by Dako)
Particles adsorbed with antibodies. A test containing FITC (fluorescein isocytocyanate)/human immunoglobulin G, 1×10 -7 M as a labeled antigen and 1×10 -7 M of unlabeled human immunoglobulin G as an unlabeled antigen in the analytical element (2). When serum was applied and the fluorescence intensity was measured in the same manner as in Example 1, the results shown in Table 2 were obtained.

【表】 B+Fの項は本来同一になるはずであるが、こ
の実施例では一定になつていない。(光源の変動
によるものと思われる)そこで、F/B+F、
B/B+Fをそれぞれについて計算するとF/B
+Fで変動係数3.4%、B/B+Fで変動係数1.1
%が得られた。このように、Fのみ、Bのみを測
定すると誤差を含む可能性が大きくあり本発明に
係るBとF両方を測定することによつて補正する
ことで再現性が高まることは明らかである。
[Table] The terms B+F should originally be the same, but in this example they are not constant. (This seems to be due to fluctuations in the light source) Therefore, F/B+F,
When calculating B/B+F for each, F/B
+F has a coefficient of variation of 3.4%, B/B+F has a coefficient of variation of 1.1
%was gotten. As described above, it is clear that measuring only F or B is likely to contain errors, and reproducibility can be improved by correcting by measuring both B and F according to the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明に係る蛍光免疫分析素子の1
例の断面図である。 1は支持体、2は検出層、3は遮蔽層、4は抗
原−抗体反応層である。
FIG. 1 shows one of the fluorescent immunoassay elements according to the present invention.
FIG. 3 is an example cross-sectional view. 1 is a support, 2 is a detection layer, 3 is a shielding layer, and 4 is an antigen-antibody reaction layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 液体不浸透性、光透過性の支持体上に、熱安
定性であり且つ被検流体に対して非膨潤性の有機
高分子重合体粒子の接合によつて形成される相互
連絡空隙を有する粒子結合体からなる検出層、遮
蔽層及び不動化された抗体(または抗原)を含有
する抗原−抗体反応層を有する蛍光免疫分析素子
の前記抗原−抗体反応層中の不動化された抗体
(または抗原)に、蛍光ラベルされた抗原(また
は蛍光ラベルされた抗体)の共存下、分析すべき
抗原(または抗体)を含む被検流体を作用せしめ
た後、前記分析素子の支持体側から蛍光強度を測
定し、さらに前記抗原−抗体反応層側からも蛍光
強度を測定することにより被検流体中の抗原量
(または抗体量)を定量することを特徴とする蛍
光免疫定量法。
1 Having interconnecting voids formed by bonding organic polymer particles that are thermally stable and non-swellable to the test fluid on a liquid-impermeable, light-transparent support. The immobilized antibody (or After causing a test fluid containing the antigen (or antibody) to be analyzed to act on the antigen (antigen) in the presence of a fluorescently labeled antigen (or fluorescently labeled antibody), the fluorescence intensity is measured from the support side of the analytical element. A fluorescence immunoassay method characterized in that the amount of antigen (or amount of antibody) in a test fluid is quantified by measuring the fluorescence intensity from the antigen-antibody reaction layer side.
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