JPH1010065A - Immunosensor - Google Patents

Immunosensor

Info

Publication number
JPH1010065A
JPH1010065A JP8181359A JP18135996A JPH1010065A JP H1010065 A JPH1010065 A JP H1010065A JP 8181359 A JP8181359 A JP 8181359A JP 18135996 A JP18135996 A JP 18135996A JP H1010065 A JPH1010065 A JP H1010065A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antibody
electrode
antigen
immobilized
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8181359A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiya Shigeno
俊也 茂野
Haruo Oyama
晴生 大山
Toyoji Hozumi
豊治 穂積
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Showa Shell Sekiyu KK
Original Assignee
Showa Shell Sekiyu KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Shell Sekiyu KK filed Critical Showa Shell Sekiyu KK
Priority to JP8181359A priority Critical patent/JPH1010065A/en
Publication of JPH1010065A publication Critical patent/JPH1010065A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To inexpensively and simply detect an antibodyantigen reaction by measuring the electric change between antibody immobilized electrodes or between antigen immobilized electrodes accompanying the antibody-antigen reaction by use of a general measuring instrument. SOLUTION: The electrodes of a pair of antibody immobilized electrodes or antigen immobilized electrodes are electrically connected to each other by a protein layer containing antibody or antigen to constitute an electrode part. In the electrode part, two antibody immobilized electrodes are used when a subject is antigen, and two antigen immobilized electrodes when the subject is antibody. As the antibody of the antibody immobilized electrode, each of monoclonal antibody and polyclonal antibody, if it has a property of specifically recognizing antigen, can be used. As the method of immobilizing the antibody and antigen to the electrode surface, immobilization by adsorption and chemical bonding to electrode surface are given. The protein layer containing the antibody or antigen between the electrodes preferably has a conductivity of 10<-5> -105<-6> S/cm. For measurement of electric change of the electrode part, a general conductimeter can be used.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、抗体抗原反応の有
無、あるいは進行の程度を検知するための装置すなわち
イムノセンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an immunosensor for detecting the presence or absence of an antibody-antigen reaction or the degree of progress thereof.

【0002】[0002]

【従来技術】抗体を用いた物質の検出法としては、抗体
あるいは抗原をプラスチックス等の固相に固定化し、抗
原あるいは抗体を放射同位体や酵素で標識化する方法が
広く知られており、例えば井上國世の総説に詳細が記さ
れている(化学と生物、vol.34、p240、19
96)。さらに例えば特開平6−261784号公報、
特開平7−159403号公報、Forensic s
cience international,vol.
27,p49,1985およびJournalof a
nalytical toxicology,vol.
16,p211,1992等で具体的な方法が提案され
ている。
BACKGROUND ART As a method for detecting a substance using an antibody, a method of immobilizing an antibody or antigen on a solid phase such as plastics and labeling the antigen or antibody with a radioisotope or an enzyme is widely known. For example, the details are described in a review by Kuniyo Inoue (Chemistry and Biology, vol. 34, p240, 19).
96). Further, for example, JP-A-6-261784,
JP-A-7-159403, Forensics
science international, vol.
27, p49, 1985 and Journalof a
analytic toxicology, vol.
16, p211, 1992, etc., have proposed specific methods.

【0003】抗体抗原反応に伴う質量変化を測定する方
法としてピエゾ素子を用いる方法(例えば特開平3−2
95443号公報やSensors and Actu
ators B,vol.13−14,p188,19
93等)や光音響を用いる方法(例えば特開平3−29
836号公報)あるいは弾性表面波を利用した方法(例
えば特開平6−133759号公報)が提案されてい
る。
A method using a piezo element as a method for measuring a mass change accompanying an antibody-antigen reaction (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 95443 and Sensors and Actu
ators B, vol. 13-14, p188, 19
93, etc.) and a method using photoacoustic (for example, JP-A-3-29
No. 836) or a method using a surface acoustic wave (for example, JP-A-6-133759) has been proposed.

【0004】抗体抗原反応を光学的に測定する方法とし
て表面プラズモン共鳴を用いた方法が例えば特開平1−
224647号公報、特開平2−103469号公報、
特開平2−297053号公報等で提案されている。
As a method for optically measuring an antibody-antigen reaction, a method using surface plasmon resonance is disclosed in, for example,
JP-A-224647, JP-A-2-103469,
It has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-297053.

【0005】抗体抗原反応を電気変化として測定する方
法としては、抗体あるいは抗原を固定化した膜の膜電位
差を測定する方法(例えばJounal of Mem
brane Science,vol.7,p1,19
80やAnalyticaChimica Acta,
vol.274,p59,1993等)、抗体あるいは
抗原を固定化した電極の電極電位差を測定する方法(例
えば特公昭59−37462やClin.Chem.,
26,p1569,1980等)、ゲート部分に抗体あ
るいは抗原を固定化したイオン感受性電解効果型トラン
ジスタを用いる方法(例えば特開平1−119753号
公報や特公平3−26345号公報)等も提案されてい
る。
As a method for measuring an antibody-antigen reaction as an electrical change, a method for measuring a membrane potential difference of a membrane on which an antibody or an antigen is immobilized (for example, Journal of Membrane).
Brane Science, vol. 7, p1, 19
80 and Analytica Chimica Acta,
vol. 274, p59, 1993, etc.) and a method for measuring the electrode potential difference of an electrode on which an antibody or an antigen is immobilized (for example, JP-B-59-37462, Clin. Chem.,
26, p1569, 1980), a method using an ion-sensitive field-effect transistor having an antibody or antigen immobilized on a gate portion (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-119753 and Japanese Patent Publication No. 3-26345) has been proposed. I have.

【0006】抗体あるいは抗原を固定化した電極を用い
て、抗体あるいは抗原を固定化した電極間に満たした純
水の電気伝導度変化を測定する方法が、特表平6−82
3287号公報や平成5年度電気化学協会大会講演要旨
集,vol.60th,p214,1993において提
案されている。
A method for measuring the change in the electric conductivity of pure water filled between the electrodes on which the antibody or the antigen is immobilized using the electrode on which the antibody or the antigen is immobilized is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-82.
No. 3287, 1993 Annual Meeting of the Electrochemical Society of Japan, vol. 60th, p. 214, 1993.

【0007】抗原あるいは抗体を放射同位体や酵素で標
識化したものを使う方法は、抗体抗原反応後に洗浄した
のちに放射活性や酵素活性を測定するため、操作が煩雑
であり、測定に時間がかかる。さらに分子量の小さい抗
原(ハプテン)の測定は、競合法によるため高感度測定
が期待できない。
The method of using an antigen or an antibody labeled with a radioisotope or an enzyme measures the radioactivity and the enzyme activity after washing after the antibody-antigen reaction, so the operation is complicated, and the measurement is time-consuming. Take it. Since the measurement of an antigen (hapten) having a smaller molecular weight is performed by a competitive method, high sensitivity measurement cannot be expected.

【0008】ピエゾ素子、光音響、弾性表面波あるいは
表面プラズモン共鳴を利用した方法は、測定装置が大型
かつ高価なため汎用方法とは成り得ない。また従来の抗
体抗原反応を電気的変化として測定する方法は、多くの
方法が提案されているものの測定感度や操作性に問題が
あり、いまだ実用化されていない。
A method using a piezo element, photoacoustic, surface acoustic wave or surface plasmon resonance cannot be a general-purpose method because the measuring device is large and expensive. Further, conventional methods for measuring an antibody-antigen reaction as an electrical change have been proposed, although many methods have been proposed, but have problems in measurement sensitivity and operability, and have not yet been put to practical use.

【0009】電気伝導度変化を測定する方法として提案
されている特表平6−823287号公報の記載内容を
詳細に検討すると、極面積0.785cm2、極間0.
05cmの電極セルで測られた純水の電気伝導度は65
μS/cmであり、通常の純水の概念である1μS/c
m以下とは大きく異なる。
A detailed examination of the contents of Japanese Patent Publication No. 6-823287, which has been proposed as a method for measuring the change in electric conductivity, shows that the electrode area is 0.785 cm 2 , the gap between electrodes is 0.
The electric conductivity of pure water measured with a 05 cm electrode cell is 65.
μS / cm, which is 1 μS / c which is a general concept of pure water.
m or less.

【0010】さらにこの公報に記載の極面積0.785
cm2、極間0.05cmの電極セルを用いて通常の純
水の概念である1μS/cm以下を測定するには、対向
した抗体固定化電極間の距離を約8μmにする必要があ
ると算出されるが、極面積0.785cm2で電極間の
距離が約8μmの電極セルの作成が極めて困難であるこ
とは容易に推定できる。このように特表平6−8232
87公号報において提案されている方法は、記載事項に
誤りがあるか、あるいは実現性に乏しいものと言わざる
を得ない。
Further, a pole area of 0.785 described in this publication
In order to measure 1 μS / cm or less, which is the concept of pure water, using an electrode cell having a cm 2 of 0.05 cm between the electrodes, it is necessary to make the distance between the opposed antibody-immobilized electrodes about 8 μm. Although it is calculated, it can be easily estimated that it is extremely difficult to prepare an electrode cell having a pole area of 0.785 cm 2 and a distance between the electrodes of about 8 μm. Thus, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-8232
The method proposed in the 87th Gazette has to be said to be incorrect or impractical.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、抗体
抗原反応を抗体固定化電極上であるいは抗原固定化電極
上で行わせ、その反応の有無あるいは進行の程度を抗体
抗原反応に伴う抗体固定化電極間のあるいは抗原固定化
電極間の電気的性質の変化として測定できる、安価で操
作が簡単なイムノセンサを提供する点にある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to cause an antibody-antigen reaction to be performed on an antibody-immobilized electrode or on an antigen-immobilized electrode, and to determine the presence or absence of the reaction or the extent of the reaction in accordance with the antibody-antigen reaction. It is an object of the present invention to provide an inexpensive and easy-to-operate immunosensor that can be measured as a change in electrical properties between immobilized electrodes or between antigen-immobilized electrodes.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、抗体抗原
反応に伴う抗体あるいは抗原固定化電極間の電気的性質
の変化を汎用の測定器で測定することにより、抗体抗原
反応を測定する安価で単純な方法を提供することを目的
として多くの実験を行った。
Means for Solving the Problems The present inventors measure the antibody-antigen reaction by measuring the change in the electrical properties between the antibody or the antigen-immobilized electrode accompanying the antibody-antigen reaction using a general-purpose measuring instrument. Many experiments have been performed with the aim of providing an inexpensive and simple method.

【0013】その結果抗体あるいは抗原を表面に固定化
した2枚の抗体固定化電極あるいは抗原固定化電極を用
いて、抗体抗原反応に伴う当該抗体固定化電極あるいは
抗原固定化電極間の電気的性質の変化が測定可能である
ことを見いだした。さらにその場合において、抗体固定
化電極あるいは抗原固定化電極の面積を互いに異ならせ
ることにより、抗体固定化電極間あるいは抗原固定化電
極間の電気的性質の変化が大きくなることおよびこの電
気的性質の変化には抗体固定化電極間あるいは抗原固定
化電極間を電気的に結合させる抗体あるいは抗原含有層
が必要であることを見い出し、本発明に至った。
As a result, the electrical properties between the antibody or antigen-immobilized electrode due to the antibody-antigen reaction using two antibody-immobilized electrodes or antigen-immobilized electrodes on which the antibody or antigen is immobilized on the surface. Changes were measurable. Further, in that case, by changing the area of the antibody-immobilized electrode or the antigen-immobilized electrode from each other, the change in the electrical properties between the antibody-immobilized electrodes or between the antigen-immobilized electrodes is increased, and It has been found that the change requires an antibody or antigen-containing layer for electrically coupling between the antibody-immobilized electrodes or between the antigen-immobilized electrodes, and the present invention has been accomplished.

【0014】本発明は、(A)表面に抗体あるいは抗原
を固定した1対の抗体固定化電極あるいは抗原固定化電
極を有し、該抗体固定化電極あいるは抗原固定化電極の
間には抗体あるいは抗原を含むタンパク質層によって電
気的に結合している電極部および(B)これら電極間の
電気的性質を測定する計測器から構成されていることを
特徴とするイムノセンサに関する。
According to the present invention, there is provided (A) a pair of an antibody-immobilized electrode or an antigen-immobilized electrode having an antibody or an antigen immobilized on the surface thereof, and the electrode immobilized electrode or the antigen-immobilized electrode is provided between the electrodes. The present invention relates to an immunosensor comprising an electrode portion electrically connected by a protein layer containing an antibody or an antigen, and (B) a measuring device for measuring electric properties between these electrodes.

【0015】本発明のイムノセンサを用いるにあたって
は、測定対象物が抗原である場合は、前記電極部は2枚
の抗体固定化電極を、逆に測定対象物が抗体である場合
は、前記電極部は2枚の抗原固定化電極を各々使用す
る。
In using the immunosensor according to the present invention, the electrode portion comprises two antibody-immobilized electrodes when the object to be measured is an antigen, and the electrodes when the object to be measured is an antibody. The section uses two antigen-immobilized electrodes, respectively.

【0016】測定対象物が抗原であり、前記電極部が2
枚の抗体固定化電極である場合、抗体は測定対象物であ
る抗原を特異的に認識する性質を有していれば、モノク
ローナル抗体あるいはポリクローナル抗体のいずれもが
利用可能である。しかし、検出感度や抗体の性質の安定
性を考慮すれば、モノクローナル抗体の方がポリクロー
ナル抗体より優れていることは、言うまでもない。
The object to be measured is an antigen, and the electrode part is 2
In the case of a single antibody-immobilized electrode, any of a monoclonal antibody and a polyclonal antibody can be used as long as the antibody has a property of specifically recognizing an antigen to be measured. However, it is needless to say that the monoclonal antibody is superior to the polyclonal antibody in consideration of the detection sensitivity and stability of the properties of the antibody.

【0017】抗体あるいは抗原を固定化する電極の材質
は電極部の電気的性質の変化を検出可能なものであれば
どのようなものでも利用が可能であり、例えば金、銀、
銅、白金、ニッケル、スズ等の金属や酸化亜鉛等の酸化
金属、あるいは導電性の各種合成樹脂等を挙げることが
できる。
As the material of the electrode for immobilizing the antibody or the antigen, any material can be used as long as a change in the electrical properties of the electrode portion can be detected. For example, gold, silver, and the like can be used.
Examples thereof include metals such as copper, platinum, nickel and tin, metal oxides such as zinc oxide, and various kinds of conductive synthetic resins.

【0018】抗体あるいは抗原を電極表面に固定化する
方法としては、電気化学法−応用測定マニュアル(逢
坂、小山編、講談社サイエンティフィク、1991年)
に記載されているように、例えば吸着による固定化や電
極表面への化学的結合法等を挙げることができる。さら
に、このうち電極表面への化学的結合法の具体的な方法
としては、特表平6−823287号公報や平成5年度
電気化学協会大会講演要旨集(vol.60th,p2
14,1993)に記載されているδ−アミノプロピル
トリエトキシシラン等のシランカップリング剤を用いて
電極表面に導入したアミノ基等の官能基にグルタルアル
デヒド等の架橋剤によって抗体あるいは抗原を結合させ
る方法を挙げることができる。
As a method for immobilizing an antibody or an antigen on an electrode surface, an electrochemical method-applied measurement manual (edited by Osaka and Koyama, Kodansha Scientific, 1991)
As described in (1), for example, immobilization by adsorption, chemical bonding to the electrode surface, and the like can be mentioned. Further, specific methods of the chemical bonding method to the electrode surface are described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-823287 and 1993 Annual Meeting of the Electrochemical Society of Japan (vol. 60th, p2).
14, 1993), using a silane coupling agent such as δ-aminopropyltriethoxysilane to bond an antibody or antigen to a functional group such as an amino group introduced on the electrode surface with a cross-linking agent such as glutaraldehyde. Methods can be mentioned.

【0019】電極表面に導入したアミノ基やカルボキシ
ル基等の官能基に抗体あるいは抗原を結合させるための
架橋剤としては、グルタルアルデヒドの他に1−エチル
−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミ
ド、ジメチルホルムアミド、マレイミドベンゾイルオキ
シサクシンイミド等を挙げることができる。
As a crosslinking agent for binding an antibody or an antigen to a functional group such as an amino group or a carboxyl group introduced on the electrode surface, besides glutaraldehyde, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide is used. Dimethylformamide, maleimidobenzoyloxysuccinimide and the like.

【0020】本発明に用いる電極部を構成する1対の抗
体固定化電極あるいは抗原固定化電極は、互いの面積が
異なることにより測定感度が向上する性質を有する。特
表平6−823287号公報で提案されている方法にお
いては、感度を高めるために抗体固定化電極の面積を大
きくする工夫が種々提案されているが、電極部を構成す
る2枚の抗体固定化電極の1方を大きくしたりあるいは
小さくしたりするという技術思想は見られない。
The pair of antibody-immobilized electrodes or antigen-immobilized electrodes constituting the electrode portion used in the present invention has a property that the measurement sensitivity is improved due to the different areas. In the method proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-823287, various measures have been proposed to increase the area of the antibody-immobilized electrode in order to increase the sensitivity. There is no technical idea to increase or decrease one of the electrodes.

【0021】本発明者らは細い電極を1枚の基板上に並
行に配置した櫛形電極部を用いて、抗体固定化電極ある
いは抗原固定化電極の対となる2枚の電極の面積比と検
出感度について検討を行った。その結果、対となる2枚
の抗体あるいは抗原固定化電極の面積比が1より異なる
ほど検出感度が向上することを見いだしている。
The present inventors use a comb-shaped electrode portion in which thin electrodes are arranged in parallel on a single substrate, and detect the area ratio of two electrodes that form a pair of an antibody-immobilized electrode or an antigen-immobilized electrode. The sensitivity was studied. As a result, it has been found that the detection sensitivity is improved as the area ratio of two pairs of antibodies or antigen-immobilized electrodes is different from one.

【0022】勿論、本発明においても1対の電極のうち
の一方はその電極面積が大きい方が好ましい。そのため
には特表平6−823287号公報記載の櫛型電極やラ
セン型電極という概念を応用することができる。
Of course, in the present invention, it is preferable that one of the pair of electrodes has a large electrode area. For this purpose, the concept of a comb-shaped electrode or a spiral-shaped electrode described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-823287 can be applied.

【0023】本発明に用いる電極部は、抗体固定化電極
あるいは抗原固定化電極の間が抗体あるいは抗原を含む
タンパク質によって電気的に結合していることが重要で
ある。特表平6−823287号公報で提案されている
方法においては抗体は電極上に固定することについは記
載されているが、電極間に前記抗体あるいは抗原を含む
タンパク質層を介在させるという技術思想については何
の示唆もない。前記抗体あるいは抗原を含むタンパク質
層は、その導電率が10-4S/cm以下であり、好まし
くは10-7S/cm以上である。とくに好ましい導電率
の範囲は10-5〜10-6S/cmである。
In the electrode portion used in the present invention, it is important that the antibody-immobilized electrode or the antigen-immobilized electrode is electrically connected by a protein containing an antibody or an antigen. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-823287 describes that an antibody is immobilized on an electrode, but the technical idea of interposing a protein layer containing the antibody or antigen between the electrodes is described. Has no suggestion. The conductivity of the protein layer containing the antibody or the antigen is 10 −4 S / cm or less, and preferably 10 −7 S / cm or more. A particularly preferred range of the conductivity is 10 -5 to 10 -6 S / cm.

【0024】本発明においては、抗体固定化電極あるい
は抗原固定化電極の1対のみを有する電極部を用いて抗
体抗原反応を検出する場合には、抗体抗原反応の前と後
で電極間の電気的変化をそれぞれ測定する必要があり、
2回の測定作業が不可欠である。ところが、電極部に抗
体あるいは抗原を固定化していない参照用電極を組み入
れると、抗体抗原反応の測定を1回ですますことができ
る。
In the present invention, when an antibody-antigen reaction is detected using an electrode portion having only one pair of an antibody-immobilized electrode or an antigen-immobilized electrode, the electric potential between the electrodes is measured before and after the antibody-antigen reaction. Each change must be measured,
Two measurement operations are essential. However, if a reference electrode on which no antibody or antigen is immobilized is incorporated in the electrode part, the measurement of the antibody-antigen reaction can be performed once.

【0025】抗体あるいは抗原を固定化しない参照用電
極の作成は、参照用電極表面をテフロンテープ等を用い
て物理的にマスキングすることにより、抗体あるいは抗
原の固定化反応が及ばないようにすることによって容易
に行うことがで可能である。
The preparation of the reference electrode without immobilizing the antibody or antigen is performed by physically masking the surface of the reference electrode with a Teflon tape or the like so that the immobilization reaction of the antibody or antigen does not reach. This can be easily performed.

【0026】さらに本発明に用いる電極部にガード電極
を組み入れることにより、電気的なノイズを除き、より
感度を向上させることもできる。
Further, by incorporating a guard electrode into the electrode portion used in the present invention, electrical noise can be eliminated and sensitivity can be further improved.

【0027】本発明の電極部の電気的変化を測定する計
測器の具体的な例としては、汎用の電気伝導度計を挙げ
ることができる。しかし電気伝導度は溶液の抵抗値の逆
数であり、さらに抵抗値は電流値と電圧値の関数である
ので、計測器は電極間の抵抗値や電流値あるいは電圧値
等を測定することのできるものであればいかなる計測器
でも良いことは言うまでもない。
As a specific example of the measuring device for measuring the electrical change of the electrode portion of the present invention, a general-purpose electric conductivity meter can be mentioned. However, since the electrical conductivity is the reciprocal of the resistance value of the solution, and the resistance value is a function of the current value and the voltage value, the measuring instrument can measure the resistance value, the current value or the voltage value between the electrodes. It goes without saying that any measuring instrument may be used.

【0028】本発明のイムノセンサはメタンフェタミン
の検出方法に極めて有用である。
The immunosensor of the present invention is extremely useful for a method for detecting methamphetamine.

【0029】覚醒剤に関連する事件の増加にともない、
メタンフェタミンの使用者を簡便、迅速かつ正確に認知
する必要性が高まり、簡便かつ高感度、高選択的にメタ
ンフェタミンを測定する方法及び測定キットが望まれて
いる。
With the increase in stimulant related cases,
There is an increasing need to simply, quickly and accurately recognize the user of methamphetamine, and a method and a measurement kit for measuring methamphetamine in a simple, highly sensitive and highly selective manner are desired.

【0030】現在、メタンフェタミンを特異的に認識す
るモノクローナル抗体を用いた測定システムは、酵素免
疫測定法(Enzyme Linked Immuno
sorbent Assay法;ELISA法)を基本
にした競合法によるものが提案されている。しかしこの
方法では、結果の判定に分光光度計などの特殊な科学機
器が必要であり、また操作が複雑なことから使用者には
特殊な技術を要求される。
At present, a measurement system using a monoclonal antibody that specifically recognizes methamphetamine is an enzyme immunoassay (Enzyme Linked Immuno).
A competitive method based on the sorbent assay method (ELISA method) has been proposed. However, in this method, a special scientific instrument such as a spectrophotometer is required to determine the result, and the user is required to have a special technique due to the complicated operation.

【0031】また、現在提案されているモノクローナル
抗体を用いた測定キットはキットの構成要素である固定
化抗原がメタンフェタミンであるため、製造、販売にお
いて法律の規制を受ける。特開平7−63755号公報
および特開平7−159403号公報においては、キッ
トの構成要素としてメタンフェタミンの代わりに擬似抗
原としてN−メチルフェネチルアミン等を用いる方法が
提案されている。本発明のイムノセンサはこれらのメタ
ンフェタミンやN−メチルフェネチルアミンなどの検出
に有効に利用できる。
In addition, the currently proposed assay kit using a monoclonal antibody is subject to laws and regulations in production and sales because the immobilized antigen which is a component of the kit is methamphetamine. JP-A-7-63755 and JP-A-7-159403 propose a method using N-methylphenethylamine or the like as a pseudoantigen instead of methamphetamine as a component of a kit. The immunosensor of the present invention can be effectively used for detecting such methamphetamine and N-methylphenethylamine.

【0032】本発明で用いる抗体としては、抗メタンフ
ェタミン抗体であればいかなる抗体でも使用することが
できる。具体的には、例えば特開平1−96198号公
報や特開平6−261784号公報に記載されている、
動物に免疫して得られた細胞株を培養することによって
得られたメタンフェタミンに対して非常に高い特異的な
反応性を示すモノクローナル抗体を挙げることができ
る。
As the antibody used in the present invention, any antibody can be used as long as it is an anti-methamphetamine antibody. Specifically, for example, described in JP-A-1-96198 and JP-A-6-261784,
Mention may be made of monoclonal antibodies which show very high specific reactivity to methamphetamine obtained by culturing cell lines obtained by immunizing animals.

【0033】[0033]

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説
明するが、本発明はこれにより限定されるものではな
い。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

【0034】実施例1−1:免疫用抗原の調製 (1)N−メチル−N−(4−アミノブチル)メタンフ
ェタミンの合成 メタンフェタミンを適当なタンパク質に結合させるため
に、例えばChengらの方法〔FEBS LETTE
RS 36,339(1973)〕、Iwasakiら
の方法〔日法医誌41(3)、217(1987)〕に
準じ、N−メチルフェネチルアミンにアミノ基の導入を
行った。すなわち、400mgのメタンフェタミンを4
0mlの脱水したベンゼンに溶解し、2.3gのN−
(4−ブロモブチル)フタルイミドと0.9gの炭酸ナ
トリウムを添加して、窒素ガス存在下で80℃、40時
間還流した。次に、炭酸ナトリウムを濾過により除去
し、等量の1MのHClを加え、更に等量のベンゼンで
3回抽出した。水層に等量のクロロホルムを加え、3回
抽出した。得られたクロロホルム層を合し、脱水後、濃
縮した。この操作により、N−メチル−N−ブチルフタ
ルイミド−メタンフェタミンが得られた。
Example 1-1: Preparation of antigen for immunization (1) Synthesis of N-methyl-N- (4-aminobutyl) methamphetamine In order to bind methamphetamine to an appropriate protein, for example, the method of Cheng et al. [FEBS LETTE
RS 36 , 339 (1973)], and an amino group was introduced into N-methylphenethylamine according to the method of Iwasaki et al. [Nichiho-Medical Journal 41 (3), 217 (1987)]. That is, 400 mg of methamphetamine is added to 4
Dissolved in 0 ml of dehydrated benzene and 2.3 g of N-
(4-Bromobutyl) phthalimide and 0.9 g of sodium carbonate were added, and the mixture was refluxed at 80 ° C. for 40 hours in the presence of nitrogen gas. Next, the sodium carbonate was removed by filtration, an equal volume of 1M HCl was added, and the mixture was extracted three times with an equal volume of benzene. An equal volume of chloroform was added to the aqueous layer, and extracted three times. The obtained chloroform layers were combined, dehydrated and concentrated. By this operation, N-methyl-N-butylphthalimide-methamphetamine was obtained.

【0035】得られたN−メチル−N−ブチルフタルイ
ミド−メタンフェタミンに10mlのエタノールと0.
1mlの90%の抱水ヒドラジンを添加して窒素ガス存
在下で2時間、80℃で反応させた。反応終了後、エタ
ノールを留去し1Nの塩酸を20ml添加した。この水
溶液を等量のクロロホルムを用いて3回抽出し、水層に
2Nの水酸化ナトリウムを滴下してpH10に調整し
た。この水溶液を等量のクロロホルムを用いて3回抽出
し、クロロホルム層を合し脱水後、濃縮した。このよう
にして、1.27mgのN−メチル−N−(4−アミノ
ブチル)メタンフェタミンを得た。また、マススペクト
ル、核磁気共鳴分析機を用いて、このN−メチル−N−
(4−アミノブチル)メタンフェタミンの構造を確認し
た。
To the obtained N-methyl-N-butylphthalimide-methamphetamine were added 10 ml of ethanol and 0.1 ml of ethanol.
One ml of 90% hydrazine hydrate was added and reacted at 80 ° C. for 2 hours in the presence of nitrogen gas. After completion of the reaction, ethanol was distilled off, and 20 ml of 1N hydrochloric acid was added. The aqueous solution was extracted three times with an equal volume of chloroform, and the pH of the aqueous layer was adjusted to 10 by dropwise addition of 2N sodium hydroxide. This aqueous solution was extracted three times with an equal volume of chloroform, the chloroform layers were combined, dehydrated, and concentrated. Thus, 1.27 mg of N-methyl-N- (4-aminobutyl) methamphetamine was obtained. Further, using a mass spectrum and a nuclear magnetic resonance analyzer, this N-methyl-N-
The structure of (4-aminobutyl) methamphetamine was confirmed.

【0036】(2)N−メタル−N−(4−アミノブチ
ル)メタンフェタミン−ウシ血清アルブミン複合体の調
製 免疫用抗原の合成は上記のN−メチル−N−(4−アミ
ノブチル)メタンフェタミンを用いて行った。すなわち
6mgのN−メチル−N−(4−アミノブチル)メタン
フェタミンを1mlの脱イオン水に溶解後、6mgのウ
シ血清アルブミンを添加し、更に20mgの1−エチル
−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド
を添加し、HClにて反応液のpHを8に合わせた。反
応は室温で16時間撹拌しながら行った。反応終了後、
全反応液を生理食塩水を含むリン酸緩衝液(pH7.
4)に対して透析し、未反応の1−エチル−3−(3−
ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドとN−メチル
−N−(4−アミノブチル)メタンフェタミンを除き、
N−メチル−N−(4−アミノブチル)メタンフェタミ
ン−ウシ血清アルブミン複合体を得た。このN−メチル
−N−(4−アミノブチル)メタンフェタミン−ウシ血
清アルブミン複合体をマウスの免疫用抗原として用い
た。
(2) Preparation of N-metal-N- (4-aminobutyl) methamphetamine-bovine serum albumin complex An antigen for immunization was synthesized using the above-mentioned N-methyl-N- (4-aminobutyl) methamphetamine. I went. That is, 6 mg of N-methyl-N- (4-aminobutyl) methamphetamine was dissolved in 1 ml of deionized water, 6 mg of bovine serum albumin was added, and 20 mg of 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) was further added. ) Carbodiimide was added, and the pH of the reaction solution was adjusted to 8 with HCl. The reaction was carried out at room temperature with stirring for 16 hours. After the reaction,
The whole reaction solution was treated with a phosphate buffer solution containing physiological saline (pH 7.0).
Dialyzed against 4) and unreacted 1-ethyl-3- (3-
Dimethylaminopropyl) carbodiimide and N-methyl-N- (4-aminobutyl) methamphetamine,
An N-methyl-N- (4-aminobutyl) methamphetamine-bovine serum albumin complex was obtained. This N-methyl-N- (4-aminobutyl) methamphetamine-bovine serum albumin complex was used as a mouse immunizing antigen.

【0037】実施例1−2:メタンフェタミンに特異的
に反応するモノクロナール抗体の検索 実施例1−1で合成したN−メチル−N−(4−アミノ
ブチル)メタンフェタミン−ウシ血清アルブミン複合体
を免疫用抗原として、6カ月間にわたりマウスに接種し
た。定法にしたがってマウス脾臓細胞を取りだし、ミエ
ローマ細胞(SP2/0−Ag14株)と細胞融合して
ハイブリドーマ細胞を得た。クローニングを行った後、
各細胞の培養上清液を用いてメタンフェタミンに特異的
に反応するモノクローナル抗体の検索を行った。
Example 1-2: Screening for monoclonal antibody specifically reacting with methamphetamine N-methyl-N- (4-aminobutyl) methamphetamine-bovine serum albumin complex synthesized in Example 1-1 was immunized. Mice were inoculated as antigens for 6 months. Mouse spleen cells were taken out according to a standard method and hybridized with myeloma cells (SP2 / 0-Ag14 strain) to obtain hybridoma cells. After cloning,
Using the culture supernatant of each cell, a monoclonal antibody specifically reacting with methamphetamine was searched.

【0038】メタンフェタミンに特異的に反応するモノ
クローナル抗体の検索は、免疫用抗原を固定化した96
ウエルマイクロプレートを用いて、メタンフェタミン、
エフェドリン、メチルエフェドリン等による競争阻害を
指標として行った。メタンフェタミンでのみ強く阻害さ
れる抗体としてハイブリドーマ細胞8Cl株の生産する
抗体を選択した。この点については本発明者らの出願に
かかる特願平6−232314号明細書に記述されてい
る。
A search for a monoclonal antibody which specifically reacts with methamphetamine was carried out using 96
Using a well microplate, methamphetamine,
Competition inhibition by ephedrine, methylephedrine, etc. was used as an index. An antibody produced by the hybridoma cell line 8Cl was selected as an antibody strongly inhibited only by methamphetamine. This point is described in the specification of Japanese Patent Application No. 6-232314 filed by the present inventors.

【0039】実施例1−3:ハイブリドーマ細胞8Cl
株(寄託番号FERM P−13148)の生産するモ
ノクローナル抗体の精製 8Cl株の培養上清液400mlに45%飽和になるよ
うに硫酸アンモニウムを加え、抗体を含むタンパク質画
分を不溶体として得た。15000rpm、30分の遠
心分離にて抗体を含むタンパク質画分を培養上清液から
分離した。抗体を含むタンパク質画分はpH8のリン酸
緩衝液に再溶解し、プロテインGをリガンドとしたアフ
ィニティークロマトに供した。一連の操作によりモノク
ローナル抗体を26mg得た。
Example 1-3: Hybridoma cell 8Cl
Purification of Monoclonal Antibody Produced by Strain (Deposit No. FERM P-13148) Ammonium sulfate was added to 400 ml of the culture supernatant of the 8Cl strain so as to be 45% saturated, and a protein fraction containing the antibody was obtained as an insoluble substance. The protein fraction containing the antibody was separated from the culture supernatant by centrifugation at 15000 rpm for 30 minutes. The protein fraction containing the antibody was redissolved in a phosphate buffer at pH 8, and subjected to affinity chromatography using protein G as a ligand. 26 mg of a monoclonal antibody was obtained by a series of operations.

【0040】実施例1−4:ハイブリドーマ細胞8Cl
株(寄託番号FERM P−13148)の生産するモ
ノクローナル抗体の反応特異性の検討 メタンフェタミン−ウシ血清アルブミン複合体を担持さ
せた担体(酵素免疫測定法用96穴プレート)の各ウェ
ルに実施例1−3で得た8Cl株の生産するモノクロー
ナル抗体26mg/mlと各種アミン類0.1mg/m
lの混合物を0.1ml分注し、30分間室温で静置し
た。次に各ウエルの内容物を捨て脱イオン水で1回洗浄
し、西洋ワサビパーオキシダーゼ標識抗マウスイムノグ
ロブリンG抗体溶液をウエル当り0.1ml分注し、さ
らに30分間室温で静置した。30分後各ウエルの内容
物を捨て脱イオン水で1回洗浄し、西洋ワサビパーオキ
シダーゼ用の発色基質溶液(ABTS溶液)をウエル当
り0.1ml分注し、室温で2分間反応させた。2分後
1Nの硫酸をウエル当り10ml添加することにより反
応を停止し、マイクロプレートリーダーで415nmの
吸収を測定した。
Example 1-4 Hybridoma Cell 8Cl
Examination of Reaction Specificity of Monoclonal Antibody Produced by Strain (Deposit No. FERM P-13148) Example 1 was added to each well of a carrier (96-well plate for enzyme immunoassay) carrying a methamphetamine-bovine serum albumin complex. 26 mg / ml of the monoclonal antibody produced by the 8Cl strain obtained in Step 3 and 0.1 mg / m of various amines
1 ml of the mixture was dispensed, and allowed to stand at room temperature for 30 minutes. Next, the content of each well was discarded, and the well was washed once with deionized water. A horseradish peroxidase-labeled anti-mouse immunoglobulin G antibody solution was dispensed at 0.1 ml per well, and left still at room temperature for 30 minutes. Thirty minutes later, the contents of each well were discarded, and the well was washed once with deionized water. Then, 0.1 ml of a coloring substrate solution for horseradish peroxidase (ABTS solution) was dispensed per well, and reacted at room temperature for 2 minutes. Two minutes later, the reaction was stopped by adding 10 ml of 1N sulfuric acid per well, and the absorbance at 415 nm was measured using a microplate reader.

【0041】結果は図1に示した。アミン類を添加して
いないウエルの値を1として1/3以下の発色しか与え
なかったアミン類としてメタンフェタミンとN−メチル
フェネチルアミンが選択され、メタンフェタミンに特異
的に反応するモノクローナル抗体がN−メチルフェネチ
ルアミンをも認識できることが明らかとなった。
The results are shown in FIG. Methamphetamine and N-methylphenethylamine were selected as the amines that gave only 1/3 or less of the color development when the value of the well to which the amines were not added was 1, and the monoclonal antibody specifically reacting with methamphetamine was N-methylphenethylamine. It has been found that can also be recognized.

【0042】実施例1−5:抗メタンフェタミン抗体8
Clを用いた抗体固定化電極(櫛形)の作成 (1)電極表面へのアミノ基の導入 図2に示すように縦50mm、横40mmのガラスエポ
キシ(ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸して作ったFR
P)基板上に、銅めっきをし、ついで金めっきをした
後、エッチングにより極幅1mmの金メッキ銅箔電極を
縦に20本形成し電極基板を作成した〔図3(a)参
照〕。電極基板はアセトン、クロロホルムおよびテトラ
ヒドロフランにより表面の脂溶性の汚れを洗浄し、乾燥
後0.1NのHClに5分間浸漬して表面を酸化させ
た。表面を酸化させた電極は、δ−アミノプロピルトリ
エトキシシランの2wt%アセトン溶液に浸漬後、12
0℃、18時間の加熱処理をして表面にアミノ基を導入
した〔図3(b)参照〕。
Example 1-5: Anti-methamphetamine antibody 8
Preparation of Antibody-Immobilized Electrode (Comb Shape) Using Cl (1) Introduction of Amino Group to Electrode Surface As shown in FIG. 2, glass epoxy of 50 mm length and 40 mm width (made by impregnating glass fiber with epoxy resin) FR
P) After copper plating and then gold plating on the substrate, 20 gold-plated copper foil electrodes each having a pole width of 1 mm were vertically formed by etching to prepare an electrode substrate (see FIG. 3A). The electrode substrate was cleaned of fat-soluble stains on the surface with acetone, chloroform and tetrahydrofuran, dried and immersed in 0.1N HCl for 5 minutes to oxidize the surface. The electrode whose surface was oxidized was immersed in a 2 wt% acetone solution of δ-aminopropyltriethoxysilane,
Heat treatment was carried out at 0 ° C. for 18 hours to introduce amino groups on the surface (see FIG. 3B).

【0043】(2)電極表面および電極と電極間のFR
P表面 実施例1−3で精製したモノクローナル抗体8Clを1
00mg/mlになるように調整した。この溶液にグル
タルアルデヒドを0.1mg/mlになるように添加
し、実施例1−5の(1)で作成した電極(アミノ基導
入済み)基板を浸漬し、30℃で時々緩く撹拌させなが
ら4時間反応させて、前記抗体を電極表面およびFRP
表面へ固定化した〔図3(c)参照〕。
(2) FR on electrode surface and between electrodes
P surface Monoclonal antibody 8Cl purified in Example 1-3
It was adjusted to be 00 mg / ml. Glutaraldehyde was added to this solution to a concentration of 0.1 mg / ml, and the electrode (amino group-introduced) substrate prepared in (1) of Example 1-5 was immersed in the solution. After reacting for 4 hours, the antibody was placed on the electrode surface and FRP.
It was immobilized on the surface (see FIG. 3 (c)).

【0044】(3)ブロッキング処理 電極表面へのタンパク質等の非特異的吸着を防ぐため、
前項(2)で処理されたFRP基板を1wt%の牛血清
アルブミン溶液に18時間浸漬し、電極間のFRP表面
に固着しているモノクローナル抗体8Cl間に牛血清ア
ルブミンを固着させた。これにより電極と電極の間に抗
体含有タンパク質層が形成できた〔図3(d)参照〕。
(3) Blocking treatment In order to prevent non-specific adsorption of proteins and the like to the electrode surface,
The FRP substrate treated in the above paragraph (2) was immersed in a 1 wt% bovine serum albumin solution for 18 hours, and bovine serum albumin was fixed between the monoclonal antibodies 8Cl fixed on the FRP surface between the electrodes. Thus, an antibody-containing protein layer was formed between the electrodes (see FIG. 3D).

【0045】実施例1−6:感度に及ぼす対となる2枚
の抗体固定化電極の面積比の検討 実施例1−5で製作した櫛形抗体固定化電極を用いて、
感度に及ぼす極面積の影響を検討した。まず、前記櫛
形抗体固定化電極と同型の抗体固定化処理を全く行って
いない電極部(アミノ基導入、モノクローナル抗体処
理、ブロッキング処理のいずれをも行っていないもの)
を用いて、純水の導電率(バックグランド値)を測定し
た。20本の各電極間は電気的に導通していることを
確認後、櫛形抗体固定化電極を用いて、20本の各電極
の隣り合う2本の電極間の純水の導電率をそれぞれ測定
し、抗体抗原反応前の導電率を求めた。次に抗原とし
てN−メチルフェネチルアミン10μg/mlを用いて
抗体抗原反応を行わせ、再度20本の各電極の隣り合う
2本の電極間の純水の導電率をそれぞれ測定し、抗体抗
原反応後の導電率を求めた。そして、変化率を下記式
により算出した
Example 1-6: Examination of Area Ratio of Two Antibody-Immobilized Electrodes as a Pair That Affects Sensitivity Using the comb-shaped antibody-immobilized electrode produced in Example 1-5,
The effect of pole area on sensitivity was studied. First, an electrode part which is not subjected to any antibody immobilization treatment of the same type as the above-mentioned comb-shaped antibody immobilization electrode (one which has not been subjected to amino group introduction, monoclonal antibody treatment, or blocking treatment)
Was used to measure the conductivity (background value) of pure water. After confirming that the 20 electrodes are electrically connected, the conductivity of pure water between two adjacent electrodes of each of the 20 electrodes is measured using a comb-shaped antibody-immobilized electrode. Then, the conductivity before the antibody-antigen reaction was determined. Next, an antibody-antigen reaction was performed using 10 μg / ml of N-methylphenethylamine as an antigen, and the conductivity of pure water between two adjacent electrodes of each of the 20 electrodes was measured again. Was determined. And the rate of change was calculated by the following equation

【数1】変化率(%)={(c/a−b/a)÷b/
a}×100 a:バックグランド値(mV) b:抗原抗体反応前の導電率(mV) c:抗原抗体反応後の導電率(mV)
## EQU1 ## Rate of change (%) = {(c / a−b / a)} b /
a} × 100 a: Background value (mV) b: Conductivity before antigen-antibody reaction (mV) c: Conductivity after antigen-antibody reaction (mV)

【0046】10V、80Hzでの測定結果を図4に示
した。抗体抗原反応の前後での純水の導電率の変化率
は、基板の端の電極間で測定するほど高い値を示し、基
板の真ん中に位置する電極間では、相対的に低い値を示
した。
FIG. 4 shows the measurement results at 10 V and 80 Hz. The change rate of the conductivity of pure water before and after the antibody-antigen reaction showed a higher value as measured between the electrodes at the end of the substrate, and showed a relatively low value between the electrodes located in the middle of the substrate. .

【0047】すなわち、本発明においては図2のNo.
1の電極からNo.2の電極までのすべての電極間に
は、図3(d)にみられようにモノクローナル抗体8C
lと牛血清アルブミンよりなる抗体含有タンパク質層が
形成されており、この層は電極間を短絡させるほどの導
電性は示さないが、例えば、No.1の電極とNo.2
の電極との間に電圧を印加すると、図4のデータに示す
とおり、最大の感度(変化率%)を示す。この理由は、
No.2の電極より右の部分すなわち、No.2電極、
No.2とNo.3の電極間の抗体含有タンパク質層、
No.3電極、No.3電極とNo.4電極間の抗体含
有タンパク質層、…………、No.19とNo.20の
電極間の抗体含有タンパク質層、No.20の電極が一
体化された形に近い現象があらわれ、あたかもNo.2
の電極〜No.20の電極部分が一枚の電極であるかの
ように働ているためと考えられる。このケースの場合N
o.1電極の面積を1とするとNo.2電極サイドの面
積は37倍の面積をもった電極と似た状態ということが
できる。
That is, in the present invention, No. 1 in FIG.
No. 1 to No. 1 As shown in FIG. 3 (d), the monoclonal antibody 8C
1 and bovine serum albumin, and an antibody-containing protein layer is formed. This layer does not show conductivity enough to short-circuit between electrodes. No. 1 electrode and No. 1 electrode. 2
When a voltage is applied between the electrodes, the maximum sensitivity (rate of change%) is exhibited as shown in the data of FIG. The reason for this is
No. No. 2 electrode, that is, the portion to the right of the electrode No. 2 Two electrodes,
No. 2 and No. An antibody-containing protein layer between the three electrodes,
No. No. 3 electrode, no. No. 3 electrode and no. No. 4 antibody-containing protein layer between the four electrodes,. 19 and no. No. 20, the antibody-containing protein layer between the electrodes; A phenomenon close to the shape in which the electrodes of No. 20 were integrated appeared. 2
No. ~ No. This is probably because the 20 electrode portions functioned as one electrode. N in this case
o. Assuming that the area of one electrode is 1, no. It can be said that the area on the two electrode side is similar to an electrode having an area 37 times larger.

【0048】これに対して、No.9とNo.10の電
極に電圧を印加した場合は、No.9の電極側は、N
o.1の電極からNo.9の電極までの部分が1つの電
極的な働きを示し、No.10の電極側は、No.10
の電極からNo.20の電極までの部分が1つの電極的
な働きを示すもので、両者の面積比はかなり1に近いも
のになる。そのためNo.1とNo.2の電極に電圧を
印加した場合に較べて検出感度が低下するのは図4のデ
ータが示すとおりである。
On the other hand, no. 9 and no. When a voltage was applied to the electrode of No. 10, The electrode side of No. 9 is N
o. No. 1 to No. 1 The portion up to the electrode of No. 9 shows the function of one electrode. The electrode side of No. 10 is No. 10
From the electrode No. The portion up to the 20 electrodes shows the function of one electrode, and the area ratio between the two is quite close to 1. No. 1 and No. As shown in the data of FIG. 4, the detection sensitivity is lower than that when the voltage is applied to the second electrode.

【0049】図5には、図2におけるNo.1〜No.
20の電極を、抗体を固定化していない電極に代えたほ
かは図2と同様の装置を用いた場合の測定結果を示し
た。抗体を固定化していない電極と抗体を固定化した電
極での測定値との比較すなわち、図4と図5との比較か
ら抗体抗原反応の前後での純水の導電率の変化が、抗体
抗原反応に起因するものであることを証明している。
FIG. 5 shows No. 3 in FIG. 1 to No.
The measurement results when the same apparatus as in FIG. 2 was used except that the electrode 20 was replaced with an electrode on which no antibody was immobilized were shown. Comparison between the values measured on the electrode on which the antibody was not immobilized and the electrode on which the antibody was immobilized, that is, from the comparison between FIGS. 4 and 5, the change in the conductivity of pure water before and after the antibody-antigen reaction showed that It proves that it is due to the reaction.

【0050】実施例1−7:参照用電極およびガード電
極を有する抗体固定化電極部の作成 (1)抗体固定化電極、参照用電極およびガード電極を
有する抗体固定化電極部表面へのアミノ基の導入 図6に示したように、縦66mm、横21mmのガラス
エポキシ基板10上の中央に、実施例1−5(1)と同
様にしてエッチングにより極幅1mmの金メッキ銅箔電
極1、2、3を縦に3本形成し、さらにガード電極4と
して極幅1mmの金メッキ銅箔電極を周囲に配置し、つ
いで図6において左下り斜線で表示した部分にエポキシ
樹脂よりなるレジスト層5を印刷して電極基板を作成し
た。電極基板はアセトン、クロロホルムおよびテトラヒ
ドロフランにより表面の脂溶性の汚れを洗浄し、乾燥後
0.1NのHClに5分間浸漬して表面を酸化させた。
ついで、図6において右下り斜線で表示した部分にテフ
ロン(商品名)テープを張ってマスキングした後、前記
表面を酸化させた電極を、δ−アミノプロピルトリエト
キシシランの2%アセトン溶液に浸漬後、120℃、1
8時間の加熱処理をして電極表面にアミノ基を導入し
た。
Example 1-7: Preparation of Antibody-Immobilized Electrode Section Having Reference Electrode and Guard Electrode (1) Amino group on the surface of antibody-immobilized electrode section having antibody-immobilized electrode, reference electrode and guard electrode As shown in FIG. 6, gold-plated copper foil electrodes 1 and 2 having a pole width of 1 mm were etched in the center on a glass epoxy substrate 10 having a length of 66 mm and a width of 21 mm in the same manner as in Example 1-5 (1). 3 are formed vertically, and a gold-plated copper foil electrode having a pole width of 1 mm is arranged around the guard electrode 4, and a resist layer 5 made of an epoxy resin is printed on a portion indicated by oblique lines on the lower left in FIG. 6. Thus, an electrode substrate was prepared. The electrode substrate was cleaned of fat-soluble stains on the surface with acetone, chloroform and tetrahydrofuran, dried and immersed in 0.1N HCl for 5 minutes to oxidize the surface.
Then, after applying a Teflon (trade name) tape to a portion indicated by oblique lines on the lower right side in FIG. 6 and masking, the electrode whose surface was oxidized was immersed in a 2% acetone solution of δ-aminopropyltriethoxysilane. , 120 ° C, 1
By heating for 8 hours, amino groups were introduced on the electrode surface.

【0051】(2)電極表面への抗体の固定化 実施例1−3で精製したモノクローナル抗体8Clを1
00mg/mlになるように調整した。この溶液にグル
タルアルデヒドを0.1mg/mlになるように添加
し、実施例1−7の(1)で作成した電極(アミノ基導
入済み)基板を浸漬し、30℃で時々緩く撹拌させなが
ら4時間反応させて、前記抗体を電極表面およびレジス
トされていないFRP表面すなわち領域6へ固定化し
た。
(2) Immobilization of Antibody on Electrode Surface The monoclonal antibody 8Cl purified in Example 1-3 was
It was adjusted to be 00 mg / ml. Glutaraldehyde is added to this solution to a concentration of 0.1 mg / ml, and the electrode (amino group-introduced) substrate prepared in (1) of Example 1-7 is immersed in the solution. After reacting for 4 hours, the antibody was immobilized on the electrode surface and on the FRP surface which had not been resisted, that is, on the region 6.

【0052】(3)ブロッキング処理 電極表面へのタンパク質等の非特異的吸着を防ぐため、
前項(1)で処理されたFRP基板を1wt%の牛血清
アルブミン溶液に18時間浸漬し、電極間のFRP表面
に固着しているモノクローナル抗体8Cl間に牛血清ア
ルブミンを固着させた。これにより電極1と電極2およ
びその間の所定個所すなわち領域6に抗体含有タンパク
質層が形成できた。これにより電極1および2は抗体固
定化電極となった。前記右下り斜線で表示した部分が本
実施例における電極部として作用する。この部分の電極
1と電極2は抗体固定化電極1および2となり、そのう
ち抗体固定化電極2は基準電極2として使用する。基準
電極2(すなわち抗体固定化電極2)と抗体固定化電極
1との間は抗体含有タンパク質層が形成されている。
(3) Blocking treatment In order to prevent non-specific adsorption of proteins and the like to the electrode surface,
The FRP substrate treated in the above paragraph (1) was immersed in a 1 wt% bovine serum albumin solution for 18 hours, and bovine serum albumin was fixed between the monoclonal antibodies 8Cl fixed on the FRP surface between the electrodes. As a result, an antibody-containing protein layer was formed at the electrode 1 and the electrode 2 and at a predetermined portion between them, that is, in the region 6. Thus, electrodes 1 and 2 became antibody-immobilized electrodes. The portion indicated by the diagonally right slanted line functions as the electrode portion in the present embodiment. The electrode 1 and the electrode 2 in this portion become the antibody-immobilized electrodes 1 and 2, of which the antibody-immobilized electrode 2 is used as the reference electrode 2. An antibody-containing protein layer is formed between the reference electrode 2 (that is, the antibody-immobilized electrode 2) and the antibody-immobilized electrode 1.

【0053】実施例1−8:感度に及ぼす2枚の抗体固
定化電極間に存在する抗体含有層の影響の検討 実施例1−7で製作した抗体固定化電極1および2、参
照用電極3、ガード電極4を有する抗体固定化電極部を
用いて、感度を得るために必要な抗体固定化電極の構造
について検討を行った。抗体固定化電極の各電極上の固
定化抗体あるいは各電極間の抗体含有層をそれぞれヘラ
を用いて物理的に削除し、10V、80Hzでの純水中
で基準電極(抗体固定化電極2を基準電極とした)と抗
体固定化電極1との間の電気伝導度をセル定数を1と仮
定した場合の電位として測定した。
Example 1-8: Examination of the influence of the antibody-containing layer existing between the two antibody-immobilized electrodes on the sensitivity The antibody-immobilized electrodes 1 and 2 produced in Example 1-7 and the reference electrode 3 Using the antibody-immobilized electrode portion having the guard electrode 4, the structure of the antibody-immobilized electrode required for obtaining sensitivity was examined. The immobilized antibody on each electrode of the antibody-immobilized electrode or the antibody-containing layer between the electrodes was physically removed using a spatula, and the reference electrode (antibody-immobilized electrode 2 was removed in pure water at 10 V and 80 Hz). The electric conductivity between the reference electrode) and the antibody-immobilized electrode 1 was measured as a potential when the cell constant was assumed to be 1.

【0054】結果は図7に示した。基準電極2と抗体固
定化電極1との間の抗体含有タンパク質層を削除すると
電位は極端に小さい値となり、感度を得るためには、基
準電極2と抗体固定化電極1間の抗体含有タンパク質層
が不可欠であることが明らかとなった。
The results are shown in FIG. When the antibody-containing protein layer between the reference electrode 2 and the antibody-immobilized electrode 1 is deleted, the potential becomes extremely small, and in order to obtain sensitivity, the antibody-containing protein layer between the reference electrode 2 and the antibody-immobilized electrode 1 is required. Proved essential.

【0055】実施例2:電極部に参照用電極およびガー
ド電極を有するイムノセンサを用いたN−メチルフェネ
チルアミンの検出 実施例1−7で製作した抗体固定化電極1および2、参
照用電極3、ガード電極4を有する抗体固定化電極部を
用いて、モノクローナル抗体8Clがメタンフェタミン
と同様に反応するN−メチルフェネチルアミンの検出を
行った。最初に基準電極2と抗体固定化電極1との電極
間の純水の導電率をそれぞれ測定した。次にN−メチル
フェネチルアミン1μg/mlおよび10μg/mlを
用いて抗体抗原反応を5分間行わせ、基準電極2と抗体
固定化電極1との電極間の純水の導電率をそれぞれ測定
した。各値は表面処理をしていない同じデザインの電極
を用いて測定した純水の導電率(バックグランド値)に
対する比率とし、さらに抗体抗原反応の前後での純水の
導電率の変化率として算出した。
Example 2 Detection of N-Methylphenethylamine Using an Immunosensor Having a Reference Electrode and a Guard Electrode in the Electrode Section The antibody-immobilized electrodes 1 and 2 produced in Example 1-7, the reference electrode 3, Using the antibody-immobilized electrode section having the guard electrode 4, N-methylphenethylamine, in which the monoclonal antibody 8Cl reacts similarly to methamphetamine, was detected. First, the conductivity of pure water between the reference electrode 2 and the antibody-immobilized electrode 1 was measured. Next, an antibody-antigen reaction was performed for 5 minutes using 1 μg / ml and 10 μg / ml of N-methylphenethylamine, and the conductivity of pure water between the reference electrode 2 and the antibody-immobilized electrode 1 was measured. Each value is calculated as the ratio to the conductivity (background value) of pure water measured using an electrode of the same design without surface treatment, and the rate of change in conductivity of pure water before and after antibody-antigen reaction. did.

【0056】10V、80Hzでの測定結果を図8に示
した。なお、N−メチルフェネチルアミンの同一濃度で
黒点が2つあるのは同じ実験を2度行ったためである。
本発明のイムノセンサは、N−メチルフェネチルアミン
を1μg/mlおよび10μg/mlといった低濃度で
も正確に検出することが可能であり、変化率はN−メチ
ルフェネチルアミンの濃度に依存して高い値を示した。
FIG. 8 shows the measurement results at 10 V and 80 Hz. The reason why there are two black spots at the same concentration of N-methylphenethylamine is that the same experiment was performed twice.
The immunosensor of the present invention can accurately detect N-methylphenethylamine even at low concentrations of 1 μg / ml and 10 μg / ml, and the rate of change shows a high value depending on the concentration of N-methylphenethylamine. Was.

【0057】[0057]

【効果】抗体抗原反応に伴う抗体固定化電極間のあるい
は抗原固定化電極間の電気的変化を、汎用の計測器を利
用して測定することにより、抗体抗原反応を検出する安
価で単純な方法を提供することができる。また本発明
は、放射活性や酵素活性を測定する手段を用いないため
測定時間の短縮が図れるばかりではなく、競合法を用い
ずに分子量の小さい抗原(ハプテン)の測定が可能であ
り、高感度測定が実現できる。
[Effect] An inexpensive and simple method for detecting an antibody-antigen reaction by measuring the electrical change between the antibody-immobilized electrodes or between the antigen-immobilized electrodes due to the antibody-antigen reaction using a general-purpose measuring instrument. Can be provided. In addition, the present invention can not only shorten the measurement time because it does not use a means for measuring radioactivity or enzyme activity, but also can measure an antigen (hapten) having a small molecular weight without using a competitive method, and has high sensitivity. Measurement can be realized.

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

【図1】ハイブリドーマ細胞8Clの生産するモノクロ
ーナル抗体を用いた場合の各種表示試薬の反応特異性
(反応選択性)をそれぞれ反応液の415nm吸光度の
相対比較により示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the reaction specificity (reaction selectivity) of various display reagents when a monoclonal antibody produced by hybridoma cell 8Cl is used, as compared with the relative absorbance at 415 nm of each reaction solution.

【図2】実施例1で用いる櫛形抗体固定化電極を設けた
FRP基板の平面図である。
FIG. 2 is a plan view of an FRP substrate provided with a comb-shaped antibody-immobilized electrode used in Example 1.

【図3】FRP基板の所定個所に銅−金層を形成してな
る電極と、FRP基板上に、抗体を固定化する工程を説
明するための部分断面図であり、(a)はFRP基板上
に銅−金よりなる電極が形成されている状態を示し、
(b)は電極面上にアミノ基が導入された状態を示し、
(c)は前記アミノ基にはグルタルアルデヒドを介して
モノクローナル抗体が結合し、FRP基板表面にはモノ
クローナル抗体が結合している状態を示し、(d)はF
RP基板表面のモノクローナル抗体間に牛血清アルブミ
ン(BSA)が固着している状態を、それぞれモデル的
に示す。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view for explaining an electrode formed by forming a copper-gold layer at a predetermined position on an FRP substrate and a step of immobilizing an antibody on the FRP substrate. Shows a state in which an electrode made of copper-gold is formed on top,
(B) shows a state in which an amino group is introduced on the electrode surface,
(C) shows a state in which a monoclonal antibody is bound to the amino group via glutaraldehyde, and a monoclonal antibody is bound to the surface of the FRP substrate.
The state in which bovine serum albumin (BSA) is fixed between the monoclonal antibodies on the surface of the RP substrate is modeled.

【図4】実施例1−6で行った対となる抗体固定化電極
の面積のちがい(面積比)が、測定感度にどのような影
響を与えたかを示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing how the difference in area (area ratio) of a pair of antibody-immobilized electrodes performed in Example 1-6 affected the measurement sensitivity.

【図5】図4の場合の抗体固定化電極の代りに抗体を固
定化していないただの電極を用いた場合の測定感度を示
すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the measurement sensitivity when a simple electrode on which no antibody is immobilized is used instead of the antibody-immobilized electrode in FIG.

【図6】実施例1−7にかかる電極部の構造を示す平面
図である。
FIG. 6 is a plan view showing a structure of an electrode unit according to Example 1-7.

【図7】抗体を含有する導電体層の有無による測定感度
への影響を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the influence on the measurement sensitivity depending on the presence or absence of a conductor layer containing an antibody.

【図8】実施例2において、N−メチルフェネチルアミ
ンの各濃度における検知のしやすさを示すグラフであ
る。
FIG. 8 is a graph showing the ease of detection at each concentration of N-methylphenethylamine in Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電極(右下り斜線部分のみが抗体固定化電極) 2 電極(右下り斜線部分のみが抗体固定化電極)(基
準電極) 3 参照用電極 4 ガード電極 5 レジスト層 6 抗体固定化処理を施された領域 10 FRP基板
1 electrode (only the lower-right hatched portion is an antibody-immobilized electrode) 2 electrode (only the lower-right hatched portion is an antibody-immobilized electrode) (reference electrode) 3 reference electrode 4 guard electrode 5 resist layer 6 antibody-immobilized treatment Area 10 FRP substrate

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(A)表面に抗体あるいは抗原を固定した
1対の抗体固定化電極あるいは抗原固定化電極を有し、
該抗体固定化電極あいるは抗原固定化電極の間には抗体
あるいは抗原を含むタンパク質層によって電気的に結合
している電極部および(B)これら電極間の電気的性質
を測定する計測器から構成されていることを特徴とする
イムノセンサ。
(A) having a pair of antibody-immobilized electrodes or antigen-immobilized electrodes on the surface of which an antibody or antigen is immobilized,
Between the antibody-immobilized electrode or the antigen-immobilized electrode, an electrode portion electrically connected by a protein layer containing an antibody or an antigen, and (B) a measuring instrument for measuring electric properties between these electrodes An immunosensor characterized by being constituted.
【請求項2】 前記抗体あるいは抗原を含むタンパク質
層が10-4S/cm以下の導電率を示すものである請求
項1記載のイムノセンサ。
2. The immunosensor according to claim 1, wherein the protein layer containing the antibody or the antigen has a conductivity of 10 −4 S / cm or less.
【請求項3】 前記1対の抗体固定化電極あるいは抗原
固定化電極の面積が互いに異なるものである請求項1ま
たは2記載のイムノセンサ。
3. The immunosensor according to claim 1, wherein the pair of antibody-immobilized electrodes or antigen-immobilized electrodes has different areas.
【請求項4】 さらに(C)参照用電極を付設した請求
項1、2または3記載のイムノセンサ。
4. The immunosensor according to claim 1, further comprising (C) a reference electrode.
【請求項5】 さらに(D)ガード電極を付設した請求
項1,2、3または4記載のイムノセンサ。
5. The immunosensor according to claim 1, further comprising (D) a guard electrode.
JP8181359A 1996-06-21 1996-06-21 Immunosensor Pending JPH1010065A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8181359A JPH1010065A (en) 1996-06-21 1996-06-21 Immunosensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8181359A JPH1010065A (en) 1996-06-21 1996-06-21 Immunosensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1010065A true JPH1010065A (en) 1998-01-16

Family

ID=16099350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8181359A Pending JPH1010065A (en) 1996-06-21 1996-06-21 Immunosensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1010065A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005045409A1 (en) * 2003-11-07 2005-05-19 Osaka Prefecture Electrical resistivity sensor and sensing method
KR100561911B1 (en) * 2003-12-26 2006-03-20 한국전자통신연구원 Characterization device of biomolecule through capacitance measurement
US7432068B2 (en) 2000-03-30 2008-10-07 Siemens Aktiengesellschaft Biosensor and method for detecting macromolecular biopolymers using a biosensor
JP2012251863A (en) * 2011-06-02 2012-12-20 Konica Minolta Holdings Inc Surface plasmon excitation enhanced fluorescence measuring device and sensor structure to be used for the same
WO2014069551A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-08 日立化成株式会社 Sensor chip, and measurement device and measurement method using same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7432068B2 (en) 2000-03-30 2008-10-07 Siemens Aktiengesellschaft Biosensor and method for detecting macromolecular biopolymers using a biosensor
WO2005045409A1 (en) * 2003-11-07 2005-05-19 Osaka Prefecture Electrical resistivity sensor and sensing method
KR100561911B1 (en) * 2003-12-26 2006-03-20 한국전자통신연구원 Characterization device of biomolecule through capacitance measurement
JP2012251863A (en) * 2011-06-02 2012-12-20 Konica Minolta Holdings Inc Surface plasmon excitation enhanced fluorescence measuring device and sensor structure to be used for the same
WO2014069551A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-08 日立化成株式会社 Sensor chip, and measurement device and measurement method using same
JPWO2014069551A1 (en) * 2012-10-31 2016-09-08 日立化成株式会社 Sensor chip and measurement system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
North Immunosensors: antibody-based biosensors
Sharma et al. Half antibody fragments improve biosensor sensitivity without loss of selectivity
Liang et al. Magnetic Fe3O4@ Au composite-enhanced surface plasmon resonance for ultrasensitive detection of magnetic nanoparticle-enriched α-fetoprotein
Kurita et al. On-chip enzyme immunoassay of a cardiac marker using a microfluidic device combined with a portable surface plasmon resonance system
JP2662542B2 (en) Chemical sensors using catalytic antibodies
US5567301A (en) Antibody covalently bound film immunobiosensor
Kyo et al. Label-free detection of proteins in crude cell lysate with antibody arrays by a surface plasmon resonance imaging technique
Kengne-Momo et al. Protein interactions investigated by the Raman spectroscopy for biosensor applications
He et al. Highly sensitive detection of bovine β-lactoglobulin with wide linear dynamic range based on platinum nanoparticles probe
Nassef et al. Amperometric immunosensor for detection of celiac disease toxic gliadin based on fab fragments
JPH02504069A (en) Optimal capacitive sensor for chemical analysis and measurement
George et al. Label-free detection of chikungunya non-structural protein 3 using electrochemical impedance spectroscopy
JP2001510563A (en) Methods and systems for analyte determination
JPH0552460B2 (en)
EP4019971B1 (en) Label-free electrochemical biosensor for detection of bodyfluid based biomarkers
JPH10221249A (en) Drug measuring device and sensor and detection element used for the sensor
Tomassetti et al. Lactoferrin determination using flow or batch immunosensor surface plasmon resonance: Comparison with amperometric and screen-printed immunosensor methods
Orlov et al. Development of immunoassays using interferometric real-time registration of their kinetics
Saby et al. Immobilization of antibodies onto a capacitance silicon-based transducer
Cisneros et al. Electrochemical impedance biosensor for Chagas Disease diagnosis in clinical samples
US6723516B1 (en) Method for continuously detecting the presence and quantity of analytes in a flowing liquid stream
JPH1010065A (en) Immunosensor
Honda et al. Toward a Practical Impedimetric Biosensor: A Micro-Gap Parallel Plate Electrode Structure That Suppresses Unexpected Device-to-Device Variations
AU2012304199B2 (en) Electrochemical affinity sensor
US20060029970A1 (en) Antigen detecting agent and antigen detecting kit, antigen detecting apparatus and antigen detecting method using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040825

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040914

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050208