機能性微粒子アレイ及びその使用方法
【課題】 キャピラリビーズアレイにおいて、キャピラリ中で行う化学反応に必要な薬剤、酵素、蛍光ラベル化剤などを、機能性微粒子を用いてキャピラリ中に安定に保持するとともに、必要に応じて該薬剤などをキャピラリ中に溶出する方法を提供する。
【解決手段】 プローブビーズ２０６とともにマイクロカプセル２０２を配列したキャピラリ２０１中に、マイクロカプセル２０２の殻物質２０３並びに芯物質に相当する薬剤２０４の種類に応じた温度並びに組成を持つ溶液を添加することにより、芯物質に相当する薬剤２０４の放出を誘起し、キャピラリ２０１中に薬剤の溶液２０５を満たすことが可能である。従って、キャピラリ中に配列するマイクロカプセルの種類、および添加する溶液の温度並びに組成の組み合わせにより、キャピラリ中に溶出する薬剤などの組成及び溶出するタイミングを制御することが可能である。
【解決手段】 プローブビーズ２０６とともにマイクロカプセル２０２を配列したキャピラリ２０１中に、マイクロカプセル２０２の殻物質２０３並びに芯物質に相当する薬剤２０４の種類に応じた温度並びに組成を持つ溶液を添加することにより、芯物質に相当する薬剤２０４の放出を誘起し、キャピラリ２０１中に薬剤の溶液２０５を満たすことが可能である。従って、キャピラリ中に配列するマイクロカプセルの種類、および添加する溶液の温度並びに組成の組み合わせにより、キャピラリ中に溶出する薬剤などの組成及び溶出するタイミングを制御することが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟質樹脂などの上に形成したキャピラリにプローブビーズを配列したキャピラリビーズアレイに係り、特にプローブビーズとともに各種の機能性微粒子を配列した機能性微粒子アレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
軟質樹脂などに形成したキャピラリに、生体関連物質である標的分子を検出するためのプローブを結合したプローブビーズを配列したキャピラリビーズアレイに関する従来技術として、下記特許文献１が挙げられる。特許文献１では、標的分子の検出の一例として、ＤＮＡのハイブリダイゼーション反応を説明している。
【０００３】
特許文献１では、キャピラリ中に配列するビーズとしてはプローブを保持した「プローブビーズ」、プローブを保持していない「ダミーのビーズ」、及び各プローブビーズの順番を知るための「マーカービーズ」の３種類が示されているのみである。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３４６８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１には「プローブビーズ」、「ダミーのビーズ」、及び「マーカービーズ」の３種類が開示されているのみであり、キャピラリ中にその他の微粒子を配列することに関しては記述されていない。
【０００６】
上記特許文献１に開示されているキャピラリビーズアレイでは、下記の問題があった。
（１）キャピラリ中に、プローブビーズ及びプローブビーズ上捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤や酵素などを添加する場合は、キャピラリ中にある溶液を排出するとともに、該薬剤や酵素などを含む溶液を供給しなければならない。
【０００７】
（２）キャピラリ中に添加するサンプルに関して、キャピラリに添加する前の処理については明記されていない。従って、サンプル中に含まれる標的分子の様々な物理化学的性質（分子サイズ、電荷、疎水性など）に応じて、予め標的分子を分離並びに精製することはできない。
【０００８】
（３）キャピラリ中のプローブビーズに捕捉されない標的分子は、キャピラリビーズアレイの使用後に廃液としてキャピラリ外に排出されてしまう。特に、生物や環境にとって有害な分子も排出されてしまう。
【０００９】
そこで、キャピラリビーズアレイにおいてキャピラリ内に様々な機能性微粒子を配列することにより上記の３つの課題を解決し、様々な機能と高い付加価値を有するキャピラリビーズアレイをユーザに提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、鋭意研究した結果、キャピラリ内に「プローブビーズ」、「ダミーのビーズ」及び「マーカービーズ」とともに、各種の機能性微粒子を配列し、該機能性微粒子の諸機能を利用することにより、上記課題が解決されることを見出し、本発明に到達した。
【００１１】
第１に、本発明は、標的分子を捕捉する性質を持つプローブを表面及び／又は内部に結合したプローブビーズを、基板の上に形成したキャピラリに一次元状又は二次元状に多数個配列したキャピラリビーズアレイの発明であり、同一キャピラリにプローブビーズとともに１種以上の機能性微粒子を配列したことを特徴とする。
【００１２】
ここで、本発明で言う機能性微粒子とは、
（１）薬剤、酵素、蛍光ラベル化剤などをタブレット状に成形した微粒子
（２）芯物質として薬剤などを内包するマイクロカプセル及びベシクル
（３）大きな表面積と高い吸着能を持つ吸着担体の微粒子
（４）液体カラムクロマトグラフィーで一般的に使用されるイオン交換樹脂、疎水性微粒子及び多孔性微粒子が好ましく例示される。これらの機能性微粒子は、微粒子製剤、ドラック・デリバリー・システム（ＤＤＳ）用微粒子、カラムクロマトグラフィーの充填剤などの幅広い用途で活用されているものである。
【００１３】
第２に、本発明は、上記機能性微粒子アレイの使用方法の発明であり、以下の態様を有する。
（１）同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子としてプローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤をタブレット状に成形した微粒子を配列し、該タブレット状に成形した薬剤の微粒子を溶解することにより、キャピラリ内のプローブビーズ及び該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して該薬剤を投与する。
【００１４】
（２）同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子として、プローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤の溶液を芯物質として内包するマイクロカプセル、又はプローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤の溶液を芯物質として内包するベシクルを配列し、該薬剤の溶液を内包したマイクロカプセルまたはベシクルを破裂させる方法、またはマイクロカプセルまたはベシクルの内部から薬剤の溶液を徐放させる方法により、キャピラリ内のプローブビーズ及び該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して該薬剤を投与する。
【００１５】
（３）同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子として大きな比表面積と高い吸着能を持つ吸着担体の微粒子を配列し、該吸着担体の微粒子上に該プローブビーズにより捕捉されない各種の分子を捕捉する。
【００１６】
（４）同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子としてイオン交換能を持つイオン交換樹脂の微粒子を配列し、該微粒子上に各種のイオンを捕捉及び溶出する。
【００１７】
（５）同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子として疎水性微粒子をキャピラリ中に配列し、キャピラリ内の溶液に含まれる水と有機溶媒の割合を変化させることにより、該微粒子上に溶液に含まれる疎水性分子を捕捉及び溶出する。
【００１８】
（６）同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子として多孔質微粒子をキャピラリ中に配列し、該微粒子が持つ多数の孔を利用し、標的分子のサイズに応じて該標的分子を分離する。
【００１９】
このように、本発明の機能性微粒子の具体的機能は、以下の通りである。
（１）キャピラリ中で行う化学反応に必要な薬剤、酵素、蛍光ラベル化剤などを、機能性微粒子を用いてキャピラリ中に安定に保持するとともに、必要に応じて該薬剤などをキャピラリ中に溶出する。
【００２０】
（２）キャピラリ中に添加するサンプル中に含まれる種々の標的分子を、該標的分子の物理化学的性質に基づいて機能性微粒子上に吸着し分離するとともに、必要に応じて該機能性微粒子に吸着した該標的分子を溶出する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、キャピラリビーズアレイにおいて、第１に、キャピラリ中で行う化学反応に必要な薬剤、酵素、蛍光ラベル化剤などを、機能性微粒子を用いてキャピラリ中に安定に保持するとともに、必要に応じて該薬剤などをキャピラリ中に溶出することが可能である。第２に、キャピラリ中に添加するサンプル中に含まれる種々の標的分子を、該標的分子の物理化学的性質に基づいて機能性微粒子上に吸着し分離するとともに、必要に応じて該機能性微粒子に吸着した該標的分子を溶出することが可能である。従って、本発明によってキャピラリビーズアレイが高機能を有し、ユーザにとっての付加価値を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明において、プローブビーズとはプラスチックやガラス等からなり、粒径が数μｍから数十μｍの球状物である。具体例としてポリスチレンビーズ、ポリプロピレンビーズ、磁気ビーズなどがあり、フローサイトメーターを利用してその蛍光発色等を読み取ることが可能である。
【００２３】
また、本発明では機能性微粒子から薬剤などを放出させる、または機能性微粒子上で標的分子を吸着及び溶出させる目的で、キャピラリ中の溶液の組成を変化させる。ここで、変化させ得る溶液の主な組成は
・塩の種類及び濃度及びイオン強度
・水素イオン濃度（ｐＨ）
・界面活性剤濃度
・標的分子の結合阻害物質の濃度
である。
【００２４】
以下、本発明の実施例を挙げる。
［実施例１：薬剤タブレット］
図１は、プローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤などをタブレット状に成形した微粒子を配列した機能性微粒子アレイ並びにその使用方法を示す。
【００２５】
キャピラリ１０１中にプローブビーズ１０２とともに薬剤の微粒子１０３をアレイした微粒子アレイ（図１（ａ））に、該薬剤の溶解度に応じた温度並びに組成を持つ溶液を添加すると、薬剤の微粒子１０３が溶解し、キャピラリ１０１中に薬剤が溶出され、薬剤の溶液１０４が満たされる（図１（ｂ））。例えばキャピラリ中に溶解度の大きく異なる２種類の薬剤の微粒子を配列した場合、キャピラリ１０１中に添加する溶液の温度並びに組成を適切に選択することにより、一方の薬剤の微粒子のみ溶解し、他方の微粒子は溶解させずに保持することも可能である。図１では説明のため、薬剤の微粒子１０３を１個だけ配列したが、キャピラリ中に配列可能な薬剤の微粒子の種類並びに個数が任意であることは言うまでもない。従って、キャピラリ中に配列する薬剤の微粒子、並びにキャピラリ中に添加する溶液の温度及び組成の組み合わせにより、キャピラリ中に溶出する薬剤などの組成及び溶出のタイミングを制御することが可能である。
【００２６】
［実施例２：マイクロカプセル］
図２は、プローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤などの溶液を芯物質として内包するマイクロカプセルを配列した機能性微粒子アレイ並びにその使用方法を示す。ここでマイクロカプセルとは、殻物質から成る微粒子状の容器内に芯物質を封じ込めたカプセル化物を指す。マイクロカプセルは、殻物質並びに芯物質の種類により、物理化学的性質が大きく異なる。また、マイクロカプセルには、殻物質の外側に芯物質を徐々に放出する性質、即ち徐放性を持たせることができる。そこで、プローブビーズ２０６とともにマイクロカプセル２０２（図２（ｂ））を配列したキャピラリ２０１（図２（ａ））中に、マイクロカプセル２０２の殻物質２０３並びに芯物質に相当する薬剤２０４の種類に応じた温度並びに組成を持つ溶液を添加することにより、芯物質に相当する薬剤２０４の放出を誘起し、キャピラリ２０１中に薬剤の溶液２０５を満たすことが可能である（図２（ｃ））。従って、キャピラリ中に配列するマイクロカプセルの種類、および添加する溶液の温度並びに組成の組み合わせにより、キャピラリ内に溶出する薬剤などの組成及び溶出するタイミングを制御することが可能である。
【００２７】
［実施例３：ベシクル］
図３は、プローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤などを芯物質として内包するベシクルを配列した機能性微粒子アレイ並びにその使用方法を示す。ここでベシクルとは小胞体ともいい、脂質二分子膜などの両親媒性物質の膜から成る微小球中に、芯物質である液体を封じ込めて人工的に作成したカプセル化物である。ベシクルの芯物質としては薬剤や酵素の水溶液が一般的である。レシチンなどのリン脂質でできた外膜を持つベシクルは特にリポソームと呼ばれる。ベシクルは、生体膜の種々の性質を解明及び模倣すべく人工的に作成されるカプセル化物である。ベシクルは、外膜を構成する両親媒性物質の種類や組成、及びベシクルを取り巻く溶液の温度並びに組成により、外膜の形状並びに物理化学的性質が著しく異なる。特に、ベシクルに物理化学的刺激を与えて、ベシクルの外膜に細孔を空けたり破裂させたりすることにより、外膜の外側に芯物質を放出することができる。ここで物理化学的刺激とは以下のようなものである。
・ベシクルを取り巻く溶液の組成の変化（ここで溶液の組成の変化とは、前述した通り、溶液のｐＨの変化や界面活性剤濃度の変化を指す）
・温度の変化
・圧力の変化
・電位の変化
・光照射
【００２８】
即ち、キャピラリ３０１中にプローブビーズ３０２とともにベシクル３０３（図３（ｂ））を配列し（（図３（ａ））、ベシクル３０３に上記のような物理化学的刺激を与えると、ベシクル３０３の外膜３０４に細孔が空くかまたは破裂する。その結果、ベシクル３０３に内包された芯物質に相当する薬剤３０５を放出し、キャピラリ３０１中が薬剤の溶液３０６で満たされる（図３（ｃ））。従って、キャピラリ中に配列するベシクルの種類、及びベシクルに与える物理化学的刺激の組み合わせにより、キャピラリ内に放出する薬剤などの組成及び放出のタイミングを制御することが可能である。
【００２９】
［実施例４：吸着担体］
図４は、大きな比表面積と高い吸着能を持つ吸着担体の微粒子を配列した機能性微粒子アレイ並びにその使用方法を示す。ここで吸着担体とは多孔性無機物質及び多孔性ポリマーを指す。特に多孔性無機物質はモレキュラーシーブ、活性炭、ＳｉＯ２を主成分とする多孔質シリカゲル、酸化アルミニウムを主成分とする活性アルミナなどを指す。キャピラリ４０１中に多数のプローブビーズ４０２を配列する。キャピラリ４０１中に添加されたサンプル中に含まれる標的分子のうち、プローブビーズ４０２上のプローブと親和性のある標的分子はプローブと結合するため、プローブビーズ４０２上に捕捉される。
【００３０】
ここで、キャピラリ４０１中に吸着担体の微粒子が配列されていない場合は、該サンプル中に含まれる標的分子のうち、プローブビーズ４０２上に捕捉されない標的分子は、該標的分子が生化学的または免疫学的に有意義なものであるかどうかに関わらず、キャピラリビーズアレイを用いた反応の終了後に、キャピラリ外に廃液として捨てられる。一方、キャピラリ４０１内に吸着担体の微粒子４０３を配列すると、該サンプル中に含まれる標的分子のうち、プローブビーズ４０２上に捕捉されない標的分子を吸着し、回収することが可能である。特に、該サンプル中に生物並びに環境に対して有害な分子が含まれている場合、該有害分子を吸着担体の微粒子４０３上に吸着し、回収することが可能である。このことは、キャピラリビーズアレイを用いた反応の終了後に該有害分子をキャピラリ内に保持し、該有害分子をキャピラリ外に排出しないことにつながる。即ち、キャピラリビーズアレイを用いた反応の終了後にユーザが有害分子にさらされることを防止するとともに、該有害分子の廃棄方法を簡便化するという利点を提供できる。
【００３１】
［実施例５：イオン交換樹脂］
図５は、イオン交換能を持つイオン交換樹脂の微粒子を配列した機能性微粒子アレイ並びにその使用方法を示す。イオン交換樹脂は陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂に大別される。イオン交換樹脂の特徴は、液体カラムクロマトグラフィーの移動相に相当する溶液を選択することにより、イオン交換樹脂上で対イオン性物質を捕捉または溶出できることである。ここで、陽イオン交換樹脂では陽イオン性物質が、また、陰イオン交換樹脂では陰イオン性物質が対イオン性物質に相当する。
【００３２】
図５では陽イオン交換樹脂の微粒子を例として説明する。キャピラリ５０１中にプローブビーズ５０２とともに陽イオン交換樹脂の微粒子５０３を配列する。キャピラリ５０１中に標的分子を含むサンプルを添加すると、陽イオン性の標的分子は陽イオン交換樹脂の微粒子５０３上に選択的に捕捉される。従って、プローブビーズ５０２上では該サンプル中に含まれる陰イオン性または中性の標的分子だけを選択的に分析することができる。また、必要に応じて、陽イオン交換樹脂の微粒子５０３上に捕捉された陽イオン性の標的分子を溶出させることができる。イオン交換樹脂上に捕捉された陽イオン性の標的分子の溶出条件は一般的なイオン交換クロマトグラフィーと同様であり、
・ＮａＣｌ、ＫＣｌ、Ｎａ２ＳＯ４などを用いてキャピラリ中の溶液の塩濃度を変化させる
・キャピラリ中の溶液のｐＨを変化させる
等がある。
【００３３】
さらに、陽イオン交換樹脂の微粒子５０３に予め陽イオン性の薬剤などを捕捉しておくと、必要に応じて陽イオン交換樹脂の微粒子５０３上に捕捉された陽イオン性の薬剤をキャピラリ５０１中の溶液に溶出することが可能である。この場合、陽イオン交換樹脂の微粒子５０３は、実施例１の薬剤の微粒子、実施例２のマイクロカプセル、及び実施例３のベシクルと同様に、薬剤などを吸着および溶出する微粒子としてはたらく。
【００３４】
尚、実施例５で述べた機能が、陰イオン交換樹脂の微粒子でも実現可能であることは言うまでもない。
【００３５】
従って、キャピラリ中にイオン交換樹脂の微粒子を配列することにより、キャピラリ中に添加される対イオン性の標的分子を捕捉するとともに、必要に応じて該対イオン性の標的分子を溶出することが可能である。
【００３６】
［実施例６：疎水性微粒子］
図６は、表面に極性が小さい官能基を有し、表面の疎水性が高い疎水性微粒子を配列した機能性微粒子アレイ並びにその使用方法を示す。疎水性微粒子の具体例として、一般的な逆相クロマトグラフィー及び疎水クロマトグラフィーで使用する疎水性担体が挙げられる。これらの疎水性微粒子と疎水性の標的分子との疎水性相互作用を利用し、疎水性微粒子上で疎水性の標的分子の吸着及び溶出を行うことができる。即ち、親水性溶媒中では疎水性相互作用が強まり、疎水性の標的分子が疎水性微粒子に吸着する。一方、脂溶性溶媒中では疎水性相互作用が弱まるため、疎水性の標的分子は疎水性微粒子から溶出する方向に進む。疎水性微粒子上で標的分子を吸着及び溶出する方法は次の２通りに大別される。
【００３７】
（１）溶媒に含まれる水の割合を変化させる方法
これは、一般的な逆相クロマトグラフィーにおける標的分子の吸着及び溶出の方法である。最初に、水を多く含む溶媒により標的分子を疎水性微粒子に吸着させる。次に、溶媒中の水の割合を低下させ、疎水性相互作用を減少させることにより、疎水性微粒子上から標的分子を溶出する。
【００３８】
（２）塩析を利用する方法
これは、一般的な疎水クロマトグラフィーにおける標的分子の吸着及び溶出の方法である。最初に、高イオン強度の溶媒により標的分子を疎水性微粒子に吸着させる。次に、溶媒のイオン強度を低下させ、標的分子を溶出する。
【００３９】
本発明では、上記の方法に基づき、キャピラリ中に配列した疎水性微粒子上で疎水性の標的分子の吸着及び溶出を行う。キャピラリ６０１中にプローブビーズ６０２とともに疎水性微粒子６０３を配列する。標的分子を含むサンプルをキャピラリ６０１中に添加し、疎水性の標的分子を選択的に疎水性微粒子６０３上に吸着する。従って、プローブビーズ６０２上では該サンプル中に含まれる親水性の標的分子だけを選択的に分析することができる。また、必要に応じて、疎水性微粒子６０３上に捕捉された疎水性の標的分子を溶出させることができる。
【００４０】
さらに、疎水性微粒子６０３に予め疎水性の薬剤などを捕捉しておくと、必要に応じて疎水性微粒子６０３上に吸着した疎水性の薬剤をキャピラリ６０１中の溶液に溶出することが可能である。この場合、疎水性微粒子６０３は、実施例１の薬剤の微粒子、実施例２のマイクロカプセル、及び実施例３のベシクルと同様に、薬剤などを吸着および溶出する微粒子としてはたらく。
【００４１】
従って、キャピラリ中に疎水性微粒子を配列することにより、キャピラリ中に添加される疎水性の標的分子を吸着するとともに、必要に応じて該疎水性の標的分子を溶出することが可能である。
【００４２】
［実施例７：多孔性微粒子］
図７は、分子サイズの孔径を多数持つ多孔性（多孔質）微粒子を配列した機能性微粒子アレイ並びにその使用方法を示す。多孔性微粒子の具体例としては、一般的なゲルろ過クロマトグラフィーに使用される多孔性微粒子を挙げることができる。ゲルろ過クロマトグラフィーでは、多孔性微粒子を充填したカラムに標的分子を含むサンプルを添加すると、該多孔性微粒子が持つ多数の孔の孔径と比較して見かけの分子サイズが小さい標的分子は該多孔性微粒子の中を満たすように移動し、見かけの分子サイズが大きい標的分子は該多孔性微粒子の外側をたどるように移動する。該多孔性微粒子の孔径は一定ではなくある程度の分布を示すので、カラム中を移動する進路は該標的分子の見かけの分子サイズに応じて差を生じ、これが該標的分子の溶出速度の差として表れる。本発明では、上記の原理に基づき、キャピラリ中に配列した多孔性微粒子を用いて、分子サイズの異なる標的分子を分離する。
【００４３】
キャピラリ７０１内にプローブビーズ７０２とともに多孔性微粒子７０３を配列する。次に、様々な分子サイズを持つ標的分子を含むサンプルをキャピラリ中に添加する。図７では説明のため、サンプルを添加する方向７０４から該サンプルを添加することとする。このとき、該サンプルに含まれる標的分子は多孔性微粒子７０３上に吸着する。そして、分子サイズの大きい標的分子から溶出が始まり、次第に分子サイズの小さい標的分子が溶出される。従って、プローブビーズ７０２上では該サンプル中に含まれる標的分子を分子サイズ順に分析することができる。以上のように、キャピラリ中に多孔性微粒子を配列することにより、キャピラリ中に添加される標的分子を分子サイズに応じて分離及び分析することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、キャピラリビーズアレイにおいて第１に、キャピラリ中で行う化学反応に必要な薬剤、酵素、蛍光ラベル化剤などを、機能性微粒子を用いてキャピラリ中に安定に保持するとともに、必要に応じて該薬剤などをキャピラリ中に溶出することが可能である。第２に、キャピラリ中に添加するサンプル中に含まれる種々の標的分子を、該標的分子の物理化学的性質に基づいて機能性微粒子上に吸着し分離するとともに、必要に応じて該標的分子を溶出することが可能である。
【００４５】
キャピラリビーズアレイに以上のような機能を付加することにより、キャピラリビーズアレイの利用分野を大幅に拡大することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】プローブビーズとともに薬剤の微粒子を配列した機能性微粒子アレイの概念図である。図１（ａ）は薬剤の微粒子が溶解する前の状態の概念図である。図１（ｂ）は薬剤の微粒子が溶解した後の状態の概念図である。
【図２】プローブビーズとともに薬剤の溶液を芯物質として内包するマイクロカプセルを配列した機能性微粒子アレイの概念図である。図２（ａ）はマイクロカプセルから薬剤が放出される前の状態の概念図である。図２（ｂ）はマイクロカプセルの概念図である。図２（ｃ）はマイクロカプセルから薬剤が放出された後の概念図である。
【図３】プローブビーズとともに薬剤の溶液を芯物質として内包するベシクルを配列した機能性微粒子アレイの概念図である。図３（ａ）はベシクルから薬剤が放出される前の状態の概念図である。図３（ｂ）はベシクルの概念図である。図３（ｃ）はベシクルから薬剤が放出された後の概念図である。
【図４】プローブビーズとともに吸着担体の微粒子を配列した機能性微粒子アレイの概念図である。
【図５】プローブビーズとともにイオン交換樹脂の微粒子を配列した機能性微粒子アレイの概念図である。
【図６】プローブビーズとともに疎水性微粒子を配列した機能性微粒子アレイの概念図である。
【図７】プローブビーズとともに、多孔性微粒子を配列した機能性微粒子アレイの概念図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０１・・・キャピラリ、１０２・・・プローブビーズ、１０３・・・薬剤の微粒子、１０４・・・薬剤の溶液、
２０１・・・キャピラリ、２０２・・・マイクロカプセル、２０３・・・殻物質、２０４・・・芯物質に相当する薬剤、２０５・・・薬剤の溶液、２０６・・・プローブビーズ、
３０１・・・キャピラリ、３０２・・・プローブビーズ、３０３・・・ベシクル、３０４・・・外膜、３０５・・・芯物質に相当する薬剤、３０６・・・薬剤の溶液、
４０１・・・キャピラリ、４０２・・・プローブビーズ、４０３・・・吸着担体の微粒子、
５０１・・・キャピラリ、５０２・・・プローブビーズ、５０３・・・陽イオン交換樹脂の微粒子、
６０１・・・キャピラリ、６０２・・・プローブビーズ、６０３・・・疎水性微粒子、
７０１・・・キャピラリ、７０２・・・プローブビーズ、７０３・・・多孔性微粒子、７０４・・・サンプルを添加する方向。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟質樹脂などの上に形成したキャピラリにプローブビーズを配列したキャピラリビーズアレイに係り、特にプローブビーズとともに各種の機能性微粒子を配列した機能性微粒子アレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
軟質樹脂などに形成したキャピラリに、生体関連物質である標的分子を検出するためのプローブを結合したプローブビーズを配列したキャピラリビーズアレイに関する従来技術として、下記特許文献１が挙げられる。特許文献１では、標的分子の検出の一例として、ＤＮＡのハイブリダイゼーション反応を説明している。
【０００３】
特許文献１では、キャピラリ中に配列するビーズとしてはプローブを保持した「プローブビーズ」、プローブを保持していない「ダミーのビーズ」、及び各プローブビーズの順番を知るための「マーカービーズ」の３種類が示されているのみである。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３４６８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１には「プローブビーズ」、「ダミーのビーズ」、及び「マーカービーズ」の３種類が開示されているのみであり、キャピラリ中にその他の微粒子を配列することに関しては記述されていない。
【０００６】
上記特許文献１に開示されているキャピラリビーズアレイでは、下記の問題があった。
（１）キャピラリ中に、プローブビーズ及びプローブビーズ上捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤や酵素などを添加する場合は、キャピラリ中にある溶液を排出するとともに、該薬剤や酵素などを含む溶液を供給しなければならない。
【０００７】
（２）キャピラリ中に添加するサンプルに関して、キャピラリに添加する前の処理については明記されていない。従って、サンプル中に含まれる標的分子の様々な物理化学的性質（分子サイズ、電荷、疎水性など）に応じて、予め標的分子を分離並びに精製することはできない。
【０００８】
（３）キャピラリ中のプローブビーズに捕捉されない標的分子は、キャピラリビーズアレイの使用後に廃液としてキャピラリ外に排出されてしまう。特に、生物や環境にとって有害な分子も排出されてしまう。
【０００９】
そこで、キャピラリビーズアレイにおいてキャピラリ内に様々な機能性微粒子を配列することにより上記の３つの課題を解決し、様々な機能と高い付加価値を有するキャピラリビーズアレイをユーザに提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、鋭意研究した結果、キャピラリ内に「プローブビーズ」、「ダミーのビーズ」及び「マーカービーズ」とともに、各種の機能性微粒子を配列し、該機能性微粒子の諸機能を利用することにより、上記課題が解決されることを見出し、本発明に到達した。
【００１１】
第１に、本発明は、標的分子を捕捉する性質を持つプローブを表面及び／又は内部に結合したプローブビーズを、基板の上に形成したキャピラリに一次元状又は二次元状に多数個配列したキャピラリビーズアレイの発明であり、同一キャピラリにプローブビーズとともに１種以上の機能性微粒子を配列したことを特徴とする。
【００１２】
ここで、本発明で言う機能性微粒子とは、
（１）薬剤、酵素、蛍光ラベル化剤などをタブレット状に成形した微粒子
（２）芯物質として薬剤などを内包するマイクロカプセル及びベシクル
（３）大きな表面積と高い吸着能を持つ吸着担体の微粒子
（４）液体カラムクロマトグラフィーで一般的に使用されるイオン交換樹脂、疎水性微粒子及び多孔性微粒子が好ましく例示される。これらの機能性微粒子は、微粒子製剤、ドラック・デリバリー・システム（ＤＤＳ）用微粒子、カラムクロマトグラフィーの充填剤などの幅広い用途で活用されているものである。
【００１３】
第２に、本発明は、上記機能性微粒子アレイの使用方法の発明であり、以下の態様を有する。
（１）同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子としてプローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤をタブレット状に成形した微粒子を配列し、該タブレット状に成形した薬剤の微粒子を溶解することにより、キャピラリ内のプローブビーズ及び該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して該薬剤を投与する。
【００１４】
（２）同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子として、プローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤の溶液を芯物質として内包するマイクロカプセル、又はプローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤の溶液を芯物質として内包するベシクルを配列し、該薬剤の溶液を内包したマイクロカプセルまたはベシクルを破裂させる方法、またはマイクロカプセルまたはベシクルの内部から薬剤の溶液を徐放させる方法により、キャピラリ内のプローブビーズ及び該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して該薬剤を投与する。
【００１５】
（３）同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子として大きな比表面積と高い吸着能を持つ吸着担体の微粒子を配列し、該吸着担体の微粒子上に該プローブビーズにより捕捉されない各種の分子を捕捉する。
【００１６】
（４）同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子としてイオン交換能を持つイオン交換樹脂の微粒子を配列し、該微粒子上に各種のイオンを捕捉及び溶出する。
【００１７】
（５）同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子として疎水性微粒子をキャピラリ中に配列し、キャピラリ内の溶液に含まれる水と有機溶媒の割合を変化させることにより、該微粒子上に溶液に含まれる疎水性分子を捕捉及び溶出する。
【００１８】
（６）同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子として多孔質微粒子をキャピラリ中に配列し、該微粒子が持つ多数の孔を利用し、標的分子のサイズに応じて該標的分子を分離する。
【００１９】
このように、本発明の機能性微粒子の具体的機能は、以下の通りである。
（１）キャピラリ中で行う化学反応に必要な薬剤、酵素、蛍光ラベル化剤などを、機能性微粒子を用いてキャピラリ中に安定に保持するとともに、必要に応じて該薬剤などをキャピラリ中に溶出する。
【００２０】
（２）キャピラリ中に添加するサンプル中に含まれる種々の標的分子を、該標的分子の物理化学的性質に基づいて機能性微粒子上に吸着し分離するとともに、必要に応じて該機能性微粒子に吸着した該標的分子を溶出する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、キャピラリビーズアレイにおいて、第１に、キャピラリ中で行う化学反応に必要な薬剤、酵素、蛍光ラベル化剤などを、機能性微粒子を用いてキャピラリ中に安定に保持するとともに、必要に応じて該薬剤などをキャピラリ中に溶出することが可能である。第２に、キャピラリ中に添加するサンプル中に含まれる種々の標的分子を、該標的分子の物理化学的性質に基づいて機能性微粒子上に吸着し分離するとともに、必要に応じて該機能性微粒子に吸着した該標的分子を溶出することが可能である。従って、本発明によってキャピラリビーズアレイが高機能を有し、ユーザにとっての付加価値を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明において、プローブビーズとはプラスチックやガラス等からなり、粒径が数μｍから数十μｍの球状物である。具体例としてポリスチレンビーズ、ポリプロピレンビーズ、磁気ビーズなどがあり、フローサイトメーターを利用してその蛍光発色等を読み取ることが可能である。
【００２３】
また、本発明では機能性微粒子から薬剤などを放出させる、または機能性微粒子上で標的分子を吸着及び溶出させる目的で、キャピラリ中の溶液の組成を変化させる。ここで、変化させ得る溶液の主な組成は
・塩の種類及び濃度及びイオン強度
・水素イオン濃度（ｐＨ）
・界面活性剤濃度
・標的分子の結合阻害物質の濃度
である。
【００２４】
以下、本発明の実施例を挙げる。
［実施例１：薬剤タブレット］
図１は、プローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤などをタブレット状に成形した微粒子を配列した機能性微粒子アレイ並びにその使用方法を示す。
【００２５】
キャピラリ１０１中にプローブビーズ１０２とともに薬剤の微粒子１０３をアレイした微粒子アレイ（図１（ａ））に、該薬剤の溶解度に応じた温度並びに組成を持つ溶液を添加すると、薬剤の微粒子１０３が溶解し、キャピラリ１０１中に薬剤が溶出され、薬剤の溶液１０４が満たされる（図１（ｂ））。例えばキャピラリ中に溶解度の大きく異なる２種類の薬剤の微粒子を配列した場合、キャピラリ１０１中に添加する溶液の温度並びに組成を適切に選択することにより、一方の薬剤の微粒子のみ溶解し、他方の微粒子は溶解させずに保持することも可能である。図１では説明のため、薬剤の微粒子１０３を１個だけ配列したが、キャピラリ中に配列可能な薬剤の微粒子の種類並びに個数が任意であることは言うまでもない。従って、キャピラリ中に配列する薬剤の微粒子、並びにキャピラリ中に添加する溶液の温度及び組成の組み合わせにより、キャピラリ中に溶出する薬剤などの組成及び溶出のタイミングを制御することが可能である。
【００２６】
［実施例２：マイクロカプセル］
図２は、プローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤などの溶液を芯物質として内包するマイクロカプセルを配列した機能性微粒子アレイ並びにその使用方法を示す。ここでマイクロカプセルとは、殻物質から成る微粒子状の容器内に芯物質を封じ込めたカプセル化物を指す。マイクロカプセルは、殻物質並びに芯物質の種類により、物理化学的性質が大きく異なる。また、マイクロカプセルには、殻物質の外側に芯物質を徐々に放出する性質、即ち徐放性を持たせることができる。そこで、プローブビーズ２０６とともにマイクロカプセル２０２（図２（ｂ））を配列したキャピラリ２０１（図２（ａ））中に、マイクロカプセル２０２の殻物質２０３並びに芯物質に相当する薬剤２０４の種類に応じた温度並びに組成を持つ溶液を添加することにより、芯物質に相当する薬剤２０４の放出を誘起し、キャピラリ２０１中に薬剤の溶液２０５を満たすことが可能である（図２（ｃ））。従って、キャピラリ中に配列するマイクロカプセルの種類、および添加する溶液の温度並びに組成の組み合わせにより、キャピラリ内に溶出する薬剤などの組成及び溶出するタイミングを制御することが可能である。
【００２７】
［実施例３：ベシクル］
図３は、プローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤などを芯物質として内包するベシクルを配列した機能性微粒子アレイ並びにその使用方法を示す。ここでベシクルとは小胞体ともいい、脂質二分子膜などの両親媒性物質の膜から成る微小球中に、芯物質である液体を封じ込めて人工的に作成したカプセル化物である。ベシクルの芯物質としては薬剤や酵素の水溶液が一般的である。レシチンなどのリン脂質でできた外膜を持つベシクルは特にリポソームと呼ばれる。ベシクルは、生体膜の種々の性質を解明及び模倣すべく人工的に作成されるカプセル化物である。ベシクルは、外膜を構成する両親媒性物質の種類や組成、及びベシクルを取り巻く溶液の温度並びに組成により、外膜の形状並びに物理化学的性質が著しく異なる。特に、ベシクルに物理化学的刺激を与えて、ベシクルの外膜に細孔を空けたり破裂させたりすることにより、外膜の外側に芯物質を放出することができる。ここで物理化学的刺激とは以下のようなものである。
・ベシクルを取り巻く溶液の組成の変化（ここで溶液の組成の変化とは、前述した通り、溶液のｐＨの変化や界面活性剤濃度の変化を指す）
・温度の変化
・圧力の変化
・電位の変化
・光照射
【００２８】
即ち、キャピラリ３０１中にプローブビーズ３０２とともにベシクル３０３（図３（ｂ））を配列し（（図３（ａ））、ベシクル３０３に上記のような物理化学的刺激を与えると、ベシクル３０３の外膜３０４に細孔が空くかまたは破裂する。その結果、ベシクル３０３に内包された芯物質に相当する薬剤３０５を放出し、キャピラリ３０１中が薬剤の溶液３０６で満たされる（図３（ｃ））。従って、キャピラリ中に配列するベシクルの種類、及びベシクルに与える物理化学的刺激の組み合わせにより、キャピラリ内に放出する薬剤などの組成及び放出のタイミングを制御することが可能である。
【００２９】
［実施例４：吸着担体］
図４は、大きな比表面積と高い吸着能を持つ吸着担体の微粒子を配列した機能性微粒子アレイ並びにその使用方法を示す。ここで吸着担体とは多孔性無機物質及び多孔性ポリマーを指す。特に多孔性無機物質はモレキュラーシーブ、活性炭、ＳｉＯ２を主成分とする多孔質シリカゲル、酸化アルミニウムを主成分とする活性アルミナなどを指す。キャピラリ４０１中に多数のプローブビーズ４０２を配列する。キャピラリ４０１中に添加されたサンプル中に含まれる標的分子のうち、プローブビーズ４０２上のプローブと親和性のある標的分子はプローブと結合するため、プローブビーズ４０２上に捕捉される。
【００３０】
ここで、キャピラリ４０１中に吸着担体の微粒子が配列されていない場合は、該サンプル中に含まれる標的分子のうち、プローブビーズ４０２上に捕捉されない標的分子は、該標的分子が生化学的または免疫学的に有意義なものであるかどうかに関わらず、キャピラリビーズアレイを用いた反応の終了後に、キャピラリ外に廃液として捨てられる。一方、キャピラリ４０１内に吸着担体の微粒子４０３を配列すると、該サンプル中に含まれる標的分子のうち、プローブビーズ４０２上に捕捉されない標的分子を吸着し、回収することが可能である。特に、該サンプル中に生物並びに環境に対して有害な分子が含まれている場合、該有害分子を吸着担体の微粒子４０３上に吸着し、回収することが可能である。このことは、キャピラリビーズアレイを用いた反応の終了後に該有害分子をキャピラリ内に保持し、該有害分子をキャピラリ外に排出しないことにつながる。即ち、キャピラリビーズアレイを用いた反応の終了後にユーザが有害分子にさらされることを防止するとともに、該有害分子の廃棄方法を簡便化するという利点を提供できる。
【００３１】
［実施例５：イオン交換樹脂］
図５は、イオン交換能を持つイオン交換樹脂の微粒子を配列した機能性微粒子アレイ並びにその使用方法を示す。イオン交換樹脂は陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂に大別される。イオン交換樹脂の特徴は、液体カラムクロマトグラフィーの移動相に相当する溶液を選択することにより、イオン交換樹脂上で対イオン性物質を捕捉または溶出できることである。ここで、陽イオン交換樹脂では陽イオン性物質が、また、陰イオン交換樹脂では陰イオン性物質が対イオン性物質に相当する。
【００３２】
図５では陽イオン交換樹脂の微粒子を例として説明する。キャピラリ５０１中にプローブビーズ５０２とともに陽イオン交換樹脂の微粒子５０３を配列する。キャピラリ５０１中に標的分子を含むサンプルを添加すると、陽イオン性の標的分子は陽イオン交換樹脂の微粒子５０３上に選択的に捕捉される。従って、プローブビーズ５０２上では該サンプル中に含まれる陰イオン性または中性の標的分子だけを選択的に分析することができる。また、必要に応じて、陽イオン交換樹脂の微粒子５０３上に捕捉された陽イオン性の標的分子を溶出させることができる。イオン交換樹脂上に捕捉された陽イオン性の標的分子の溶出条件は一般的なイオン交換クロマトグラフィーと同様であり、
・ＮａＣｌ、ＫＣｌ、Ｎａ２ＳＯ４などを用いてキャピラリ中の溶液の塩濃度を変化させる
・キャピラリ中の溶液のｐＨを変化させる
等がある。
【００３３】
さらに、陽イオン交換樹脂の微粒子５０３に予め陽イオン性の薬剤などを捕捉しておくと、必要に応じて陽イオン交換樹脂の微粒子５０３上に捕捉された陽イオン性の薬剤をキャピラリ５０１中の溶液に溶出することが可能である。この場合、陽イオン交換樹脂の微粒子５０３は、実施例１の薬剤の微粒子、実施例２のマイクロカプセル、及び実施例３のベシクルと同様に、薬剤などを吸着および溶出する微粒子としてはたらく。
【００３４】
尚、実施例５で述べた機能が、陰イオン交換樹脂の微粒子でも実現可能であることは言うまでもない。
【００３５】
従って、キャピラリ中にイオン交換樹脂の微粒子を配列することにより、キャピラリ中に添加される対イオン性の標的分子を捕捉するとともに、必要に応じて該対イオン性の標的分子を溶出することが可能である。
【００３６】
［実施例６：疎水性微粒子］
図６は、表面に極性が小さい官能基を有し、表面の疎水性が高い疎水性微粒子を配列した機能性微粒子アレイ並びにその使用方法を示す。疎水性微粒子の具体例として、一般的な逆相クロマトグラフィー及び疎水クロマトグラフィーで使用する疎水性担体が挙げられる。これらの疎水性微粒子と疎水性の標的分子との疎水性相互作用を利用し、疎水性微粒子上で疎水性の標的分子の吸着及び溶出を行うことができる。即ち、親水性溶媒中では疎水性相互作用が強まり、疎水性の標的分子が疎水性微粒子に吸着する。一方、脂溶性溶媒中では疎水性相互作用が弱まるため、疎水性の標的分子は疎水性微粒子から溶出する方向に進む。疎水性微粒子上で標的分子を吸着及び溶出する方法は次の２通りに大別される。
【００３７】
（１）溶媒に含まれる水の割合を変化させる方法
これは、一般的な逆相クロマトグラフィーにおける標的分子の吸着及び溶出の方法である。最初に、水を多く含む溶媒により標的分子を疎水性微粒子に吸着させる。次に、溶媒中の水の割合を低下させ、疎水性相互作用を減少させることにより、疎水性微粒子上から標的分子を溶出する。
【００３８】
（２）塩析を利用する方法
これは、一般的な疎水クロマトグラフィーにおける標的分子の吸着及び溶出の方法である。最初に、高イオン強度の溶媒により標的分子を疎水性微粒子に吸着させる。次に、溶媒のイオン強度を低下させ、標的分子を溶出する。
【００３９】
本発明では、上記の方法に基づき、キャピラリ中に配列した疎水性微粒子上で疎水性の標的分子の吸着及び溶出を行う。キャピラリ６０１中にプローブビーズ６０２とともに疎水性微粒子６０３を配列する。標的分子を含むサンプルをキャピラリ６０１中に添加し、疎水性の標的分子を選択的に疎水性微粒子６０３上に吸着する。従って、プローブビーズ６０２上では該サンプル中に含まれる親水性の標的分子だけを選択的に分析することができる。また、必要に応じて、疎水性微粒子６０３上に捕捉された疎水性の標的分子を溶出させることができる。
【００４０】
さらに、疎水性微粒子６０３に予め疎水性の薬剤などを捕捉しておくと、必要に応じて疎水性微粒子６０３上に吸着した疎水性の薬剤をキャピラリ６０１中の溶液に溶出することが可能である。この場合、疎水性微粒子６０３は、実施例１の薬剤の微粒子、実施例２のマイクロカプセル、及び実施例３のベシクルと同様に、薬剤などを吸着および溶出する微粒子としてはたらく。
【００４１】
従って、キャピラリ中に疎水性微粒子を配列することにより、キャピラリ中に添加される疎水性の標的分子を吸着するとともに、必要に応じて該疎水性の標的分子を溶出することが可能である。
【００４２】
［実施例７：多孔性微粒子］
図７は、分子サイズの孔径を多数持つ多孔性（多孔質）微粒子を配列した機能性微粒子アレイ並びにその使用方法を示す。多孔性微粒子の具体例としては、一般的なゲルろ過クロマトグラフィーに使用される多孔性微粒子を挙げることができる。ゲルろ過クロマトグラフィーでは、多孔性微粒子を充填したカラムに標的分子を含むサンプルを添加すると、該多孔性微粒子が持つ多数の孔の孔径と比較して見かけの分子サイズが小さい標的分子は該多孔性微粒子の中を満たすように移動し、見かけの分子サイズが大きい標的分子は該多孔性微粒子の外側をたどるように移動する。該多孔性微粒子の孔径は一定ではなくある程度の分布を示すので、カラム中を移動する進路は該標的分子の見かけの分子サイズに応じて差を生じ、これが該標的分子の溶出速度の差として表れる。本発明では、上記の原理に基づき、キャピラリ中に配列した多孔性微粒子を用いて、分子サイズの異なる標的分子を分離する。
【００４３】
キャピラリ７０１内にプローブビーズ７０２とともに多孔性微粒子７０３を配列する。次に、様々な分子サイズを持つ標的分子を含むサンプルをキャピラリ中に添加する。図７では説明のため、サンプルを添加する方向７０４から該サンプルを添加することとする。このとき、該サンプルに含まれる標的分子は多孔性微粒子７０３上に吸着する。そして、分子サイズの大きい標的分子から溶出が始まり、次第に分子サイズの小さい標的分子が溶出される。従って、プローブビーズ７０２上では該サンプル中に含まれる標的分子を分子サイズ順に分析することができる。以上のように、キャピラリ中に多孔性微粒子を配列することにより、キャピラリ中に添加される標的分子を分子サイズに応じて分離及び分析することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、キャピラリビーズアレイにおいて第１に、キャピラリ中で行う化学反応に必要な薬剤、酵素、蛍光ラベル化剤などを、機能性微粒子を用いてキャピラリ中に安定に保持するとともに、必要に応じて該薬剤などをキャピラリ中に溶出することが可能である。第２に、キャピラリ中に添加するサンプル中に含まれる種々の標的分子を、該標的分子の物理化学的性質に基づいて機能性微粒子上に吸着し分離するとともに、必要に応じて該標的分子を溶出することが可能である。
【００４５】
キャピラリビーズアレイに以上のような機能を付加することにより、キャピラリビーズアレイの利用分野を大幅に拡大することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】プローブビーズとともに薬剤の微粒子を配列した機能性微粒子アレイの概念図である。図１（ａ）は薬剤の微粒子が溶解する前の状態の概念図である。図１（ｂ）は薬剤の微粒子が溶解した後の状態の概念図である。
【図２】プローブビーズとともに薬剤の溶液を芯物質として内包するマイクロカプセルを配列した機能性微粒子アレイの概念図である。図２（ａ）はマイクロカプセルから薬剤が放出される前の状態の概念図である。図２（ｂ）はマイクロカプセルの概念図である。図２（ｃ）はマイクロカプセルから薬剤が放出された後の概念図である。
【図３】プローブビーズとともに薬剤の溶液を芯物質として内包するベシクルを配列した機能性微粒子アレイの概念図である。図３（ａ）はベシクルから薬剤が放出される前の状態の概念図である。図３（ｂ）はベシクルの概念図である。図３（ｃ）はベシクルから薬剤が放出された後の概念図である。
【図４】プローブビーズとともに吸着担体の微粒子を配列した機能性微粒子アレイの概念図である。
【図５】プローブビーズとともにイオン交換樹脂の微粒子を配列した機能性微粒子アレイの概念図である。
【図６】プローブビーズとともに疎水性微粒子を配列した機能性微粒子アレイの概念図である。
【図７】プローブビーズとともに、多孔性微粒子を配列した機能性微粒子アレイの概念図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０１・・・キャピラリ、１０２・・・プローブビーズ、１０３・・・薬剤の微粒子、１０４・・・薬剤の溶液、
２０１・・・キャピラリ、２０２・・・マイクロカプセル、２０３・・・殻物質、２０４・・・芯物質に相当する薬剤、２０５・・・薬剤の溶液、２０６・・・プローブビーズ、
３０１・・・キャピラリ、３０２・・・プローブビーズ、３０３・・・ベシクル、３０４・・・外膜、３０５・・・芯物質に相当する薬剤、３０６・・・薬剤の溶液、
４０１・・・キャピラリ、４０２・・・プローブビーズ、４０３・・・吸着担体の微粒子、
５０１・・・キャピラリ、５０２・・・プローブビーズ、５０３・・・陽イオン交換樹脂の微粒子、
６０１・・・キャピラリ、６０２・・・プローブビーズ、６０３・・・疎水性微粒子、
７０１・・・キャピラリ、７０２・・・プローブビーズ、７０３・・・多孔性微粒子、７０４・・・サンプルを添加する方向。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的分子を捕捉する性質を持つプローブを表面及び／又は内部に結合したプローブビーズを、基板の上に形成したキャピラリに一次元状又は二次元状に多数個配列したキャピラリビーズアレイにおいて、同一キャピラリにプローブビーズとともに１種以上の機能性微粒子を配列したことを特徴とする機能性微粒子アレイ。
【請求項２】
前記機能性微粒子が、プローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤をタブレット状に成形した微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の機能性微粒子アレイ。
【請求項３】
前記機能性微粒子が、プローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤の溶液を芯物質として内包するマイクロカプセルであることを特徴とする請求項１に記載の機能性微粒子アレイ。
【請求項４】
前記機能性微粒子が、プローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤の溶液を芯物質として内包するベシクルであることを特徴とする請求項１に記載の機能性微粒子アレイ。
【請求項５】
前記機能性微粒子が、大きな比表面積と高い吸着能を持つ吸着担体の微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の機能性微粒子アレイ。
【請求項６】
前記機能性微粒子が、イオン交換能を持つイオン交換樹脂の微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の機能性微粒子アレイ。
【請求項７】
前記機能性微粒子が、表面に極性が小さい官能基を有し、表面の疎水性が高い疎水性微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の機能性微粒子アレイ。
【請求項８】
前記機能性微粒子が、分子サイズの孔径を多数持つ多孔質微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の機能性微粒子アレイ。
【請求項９】
前記機能性微粒子の直径が前記プローブビーズの直径と略等しいことを特徴とする請求項１に記載の機能性微粒子アレイ。
【請求項１０】
同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子としてプローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤をタブレット状に成形した微粒子を配列し、該タブレット状に成形した薬剤の微粒子を溶解することにより、キャピラリ内のプローブビーズ及び該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して該薬剤を投与することを特徴とする機能性微粒子アレイの使用方法。
【請求項１１】
同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子として、プローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤の溶液を芯物質として内包するマイクロカプセル、又はプローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤の溶液を芯物質として内包するベシクルを配列し、該薬剤の溶液を内包したマイクロカプセルまたはベシクルを破裂させることにより、キャピラリ内のプローブビーズ及び該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して該薬剤を投与することを特徴とする機能性微粒子アレイの使用方法。
【請求項１２】
前記マイクロカプセルまたはベシクルの内部から薬剤の溶液を徐放させることにより、キャピラリ内のプローブビーズ及び該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して該薬剤を投与することを特徴とする請求項１１に記載の機能性微粒子アレイの使用方法。
【請求項１３】
同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子として大きな比表面積と高い吸着能を持つ吸着担体の微粒子を配列し、該プローブビーズにより捕捉されない各種の分子を捕捉することを特徴とする機能性微粒子アレイの使用方法。
【請求項１４】
同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子としてイオン交換能を持つイオン交換樹脂の微粒子を配列し、該微粒子に各種のイオンを捕捉及び溶出することを特徴とする機能性微粒子アレイの使用方法。
【請求項１５】
同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子として疎水性微粒子をキャピラリ中に配列し、キャピラリ内の溶液に含まれる水と有機溶媒の割合を変化させることにより、該微粒子上に溶液に含まれる疎水性分子を捕捉及び溶出すること特徴とする機能性微粒子アレイの使用方法。
【請求項１６】
前記溶液のイオン強度を変化させることにより、前記微粒子上に溶液に含まれる疎水性分子を捕捉及び溶出すること特徴とする請求項１５に記載の機能性微粒子アレイの使用方法。
【請求項１７】
同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子として多孔質微粒子をキャピラリ中に配列し、該微粒子が持つ多数の孔を利用し、標的分子のサイズに応じて該標的分子を分離することを特徴とする機能性微粒子アレイの使用方法。
【請求項１】
標的分子を捕捉する性質を持つプローブを表面及び／又は内部に結合したプローブビーズを、基板の上に形成したキャピラリに一次元状又は二次元状に多数個配列したキャピラリビーズアレイにおいて、同一キャピラリにプローブビーズとともに１種以上の機能性微粒子を配列したことを特徴とする機能性微粒子アレイ。
【請求項２】
前記機能性微粒子が、プローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤をタブレット状に成形した微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の機能性微粒子アレイ。
【請求項３】
前記機能性微粒子が、プローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤の溶液を芯物質として内包するマイクロカプセルであることを特徴とする請求項１に記載の機能性微粒子アレイ。
【請求項４】
前記機能性微粒子が、プローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤の溶液を芯物質として内包するベシクルであることを特徴とする請求項１に記載の機能性微粒子アレイ。
【請求項５】
前記機能性微粒子が、大きな比表面積と高い吸着能を持つ吸着担体の微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の機能性微粒子アレイ。
【請求項６】
前記機能性微粒子が、イオン交換能を持つイオン交換樹脂の微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の機能性微粒子アレイ。
【請求項７】
前記機能性微粒子が、表面に極性が小さい官能基を有し、表面の疎水性が高い疎水性微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の機能性微粒子アレイ。
【請求項８】
前記機能性微粒子が、分子サイズの孔径を多数持つ多孔質微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の機能性微粒子アレイ。
【請求項９】
前記機能性微粒子の直径が前記プローブビーズの直径と略等しいことを特徴とする請求項１に記載の機能性微粒子アレイ。
【請求項１０】
同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子としてプローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤をタブレット状に成形した微粒子を配列し、該タブレット状に成形した薬剤の微粒子を溶解することにより、キャピラリ内のプローブビーズ及び該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して該薬剤を投与することを特徴とする機能性微粒子アレイの使用方法。
【請求項１１】
同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子として、プローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤の溶液を芯物質として内包するマイクロカプセル、又はプローブビーズまたは該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して化学的作用を及ぼす薬剤の溶液を芯物質として内包するベシクルを配列し、該薬剤の溶液を内包したマイクロカプセルまたはベシクルを破裂させることにより、キャピラリ内のプローブビーズ及び該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して該薬剤を投与することを特徴とする機能性微粒子アレイの使用方法。
【請求項１２】
前記マイクロカプセルまたはベシクルの内部から薬剤の溶液を徐放させることにより、キャピラリ内のプローブビーズ及び該プローブビーズに捕捉された標的分子に対して該薬剤を投与することを特徴とする請求項１１に記載の機能性微粒子アレイの使用方法。
【請求項１３】
同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子として大きな比表面積と高い吸着能を持つ吸着担体の微粒子を配列し、該プローブビーズにより捕捉されない各種の分子を捕捉することを特徴とする機能性微粒子アレイの使用方法。
【請求項１４】
同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子としてイオン交換能を持つイオン交換樹脂の微粒子を配列し、該微粒子に各種のイオンを捕捉及び溶出することを特徴とする機能性微粒子アレイの使用方法。
【請求項１５】
同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子として疎水性微粒子をキャピラリ中に配列し、キャピラリ内の溶液に含まれる水と有機溶媒の割合を変化させることにより、該微粒子上に溶液に含まれる疎水性分子を捕捉及び溶出すること特徴とする機能性微粒子アレイの使用方法。
【請求項１６】
前記溶液のイオン強度を変化させることにより、前記微粒子上に溶液に含まれる疎水性分子を捕捉及び溶出すること特徴とする請求項１５に記載の機能性微粒子アレイの使用方法。
【請求項１７】
同一キャピラリにプローブビーズとともに、１種以上の機能性微粒子として多孔質微粒子をキャピラリ中に配列し、該微粒子が持つ多数の孔を利用し、標的分子のサイズに応じて該標的分子を分離することを特徴とする機能性微粒子アレイの使用方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−９８２９１（Ｐ２００６−９８２９１Ａ）
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８６４４６（Ｐ２００４−２８６４４６）
【出願日】平成１６年９月３０日（２００４．９．３０）
【出願人】（０００２３３０５５）日立ソフトウエアエンジニアリング株式会社 (1,610)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月３０日（２００４．９．３０）
【出願人】（０００２３３０５５）日立ソフトウエアエンジニアリング株式会社 (1,610)
【Ｆターム（参考）】
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