【課題】
【解決手段】 本発明は、粒子の高速熱光学的特徴付けのための方法及び装置に関する。特に、本発明は、（生物）分子の安定性、例えば、更なる（生物）分子、特に変性（生物）分子、粒子、ビーズ、との分子、特に生物分子の相互作用、及び／又は、個々の（生物）分子の、粒子の、又はビーズの、長さ／大きさ（例えば流体力学的半径）の判定、及び／又は、長さ又は大きさ（例えば流体力学的半径）の判定を計り知るための方法及び装置に関する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液中の粒子の特徴を熱光学的に計測する方法であって、
− 溶液中にマークされた粒子／分子のついたサンプルプローブを配し、
− 前記マークされた粒子を蛍光により励起し、前記励起された粒子の蛍光の第一の検出を行い、
− 溶液内にレーザー光ビームを照射して溶液内の照射レーザー光ビームの周りに空間温度分布を形成し、
− 溶液へのレーザーの照射が始ってから所定時間後に、溶液内の粒子の蛍光の第二の検出を行い、
− 前記２つの検出に基づいて粒子の特徴付けを行うことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記所定時間は、１ｍｓから２５０ｍｓの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記検出時間は、１ｍｓから５０ｍｓの範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記レーザービームは、温度分布内の温度勾配が、０．０から２Ｋ／μｍ、好ましくは０．０から５Ｋ／μｍの範囲となるように、焦点外しが為されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記レーザービームは、光学素子を通じて、溶液内に照射されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記光学素子は、単一レンズであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記溶液中の前記照射ビームの周りの温度分布を温度感応性染料により計測するステップを更に備えることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記温度分布は、前記温度感応性染料の検出された蛍光に基づいて判定され、前記温度感応性染料を含む溶液は、照射されたレーザービームで加熱され、空間蛍光強度が、前記レーザービームの周りでそれに実質的に垂直方向に計測されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記所定時間は、０．５ｓから２５０ｓの範囲内であることを特徴とする請求項１又は４乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記所定時間内で、溶液中の空間温度分布内において、熱泳動効果により濃度が変化し、かかる濃度変化が、蛍光の分布の変化により検出されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
レーザービームは、温度分布内の温度勾配が０．００１から１０Ｋ／μｍの範囲内で形成されるように、焦点合わせが為されることを特徴とする請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記蛍光は、ＣＣＤカメラで検出されることを特徴とする請求項９、１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記蛍光の輝度が、前記レーザービームの中心において、フォトダイオード又はＣＣＤの単一画素により検出されることを特徴とする請求項９、１０又は１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記粒子は、生物分子及び／又はナノ粒子及び／又はマイクロビーズ及び／又はそれらの組み合わせであることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記レーザー光は、１２００ｎｍから２０００ｎｍの範囲内にあることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記レーザーは、０．１Ｗから１０Ｗ、好ましくは４Ｗから６Ｗの範囲内のハイパワーレーザーであることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記溶液は、１アットモルから１モル、好ましくは１アットモルから１００μモルの範囲内の粒子濃度を有する水溶液であることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記溶液は、０から１Ｍの範囲の濃度を有する食塩水であることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記空間温度分布は、０．１℃と１００℃の間であることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記温度勾配は、レーザービームの周りに、直径０．１μｍから５００μｍの範囲で形成されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項２１】
前記レーザーの照射及び前記蛍光の検出は、サンプルプローブに対して同じ側から行われることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記溶液は、前記レーザー光ビームの方向に、１μｍから５００μｍの厚さを有することを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記蛍光は、前記レーザービームの方向に、１ｎｍから５００μｍの範囲内で検出されることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記蛍光は、ＣＣＤカメラにより、前記レーザー光ビームに対して実質的に垂直な方向に検出されることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記第二の蛍光検出は、前記レーザー光ビームに対して実質的に垂直な温度分布に依存した蛍光の空間的測定であることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
粒子を熱光学的に捕獲する方法であって、
− サンプルプローブに、好ましくはマークされた粒子を付し、
− マークされた粒子を選択的に検出し、
− 前記粒子の熱泳動的移動性に応じて、好ましくはマークされた粒子を捕獲することを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項１乃至２５のいずれかの方法により溶液中の粒子の特徴を熱光学的に計測するための、又は請求項２６により溶液中の粒子を熱光学的に捕獲するための装置。
【請求項２８】
特に請求項１乃至２５のいずれかの方法により溶液中の粒子の特徴を熱光学的に計測するための、又は請求項２６により溶液中の粒子を熱光学的に捕獲するための装置であって、
− 溶液中のマークされた粒子を受け入れる受容手段と、
− マークされた粒子を蛍光で励起する手段と、
− 前記溶液中の励起された蛍光を検出する手段と、
− 前記溶液内にレーザー光ビームを照射して溶液内の照射レーザー光ビームの周りに空間温度分布を形成するためのレーザーと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２９】
溶液中の粒子の特徴を熱光学的に計測するための、又は溶液中の粒子を熱光学的に捕獲するための装置であって、
− 溶液中の粒子、好ましくはマークされた粒子、を受け入れる受容手段と、
− 前記粒子、好ましくは前記マークされた粒子、を励起する手段と、
− 前記粒子、好ましくは前記マークされた粒子、の励起を検出する手段と、
− 前記溶液内に空間温度分布を形成する手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項３０】
前記励起する手段は、光学的に、好ましくは蛍光により、励起する手段であることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記空間温度を形成する手段は、光を照射する手段であることを特徴とする請求項２９又は３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記マークされた粒子を蛍光で励起する手段は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
【請求項３３】
前記レーザーは、０．１Ｗから１０Ｗ、好ましくは４Ｗから６Ｗ、の範囲内のハイパワーレーザーであることを特徴とする請求項２７、２８又は３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記レーザーと前記励起された蛍光を検出する手段は、受容手段に対して同じ側に配置されていることを特徴とする請求項２７乃至３３のいずれかに記載の装置。
【請求項３５】
検出された領域を拡大する光学系を更に備えることを特徴とする請求項２７乃至３４のいずれかに記載の装置。
【請求項３６】
前記レーザービームの焦点合わせや焦点外しを行う光学系を更に備えることを特徴とする請求項２７乃至３５のいずれかに記載の装置。
【請求項３７】
前記光学系は単一レンズであることを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記検出手段は、ＣＣＤカメラであることを特徴とする請求項２７乃至３７のいずれかに記載の装置。
【請求項３９】
前記検出手段は、フォトダイオードであることを特徴とする請求項２７乃至３８のいずれかに記載の装置。
【請求項４０】
計測されるべき前記粒子は、（生物）分子、（ナノ）粒子、（マイクロ）ビーズ、有機物、無機物、及び／又はこれらの組み合わせ、からなる群の中から選択されることを特徴とする請求項１乃至２５のいずれかに記載の方法、又は請求項２７乃至３９のいずれかに記載の装置。
【請求項４１】
溶液中の粒子の特徴を検出及び／又は計測するための、請求項１乃至２５及び４０のいずれかに記載の方法、及び請求項２７乃至３９のいずれかに記載の装置の使用。
【請求項４２】
前記特徴は、粒子の安定性、長さ、大きさ、構成、電荷、相互作用、鎖生成、及び化学的変性の群の中から選択されることを特徴とする請求項４１に記載の使用。
【請求項４３】
前記粒子は、（生物）分子、（ナノ）粒子、（マイクロ）ビーズ、有機物、無機物、及び／又はこれらの組み合わせ、からなる群の中から選択されることを特徴とする請求項４１又は４２に記載の使用。
【請求項４４】
前記（生物）分子は、蛋白質、ペプチド、核酸、蛋白質−核酸融合分子、ＰＮＡ、ロックされたＤＮＡ（ＬＮＡｓ）、からなる群の中から選択されることを特徴とする請求項４０に記載の方法、又は請求項４３に記載の使用。

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

【図１７】

【図１８】

【図１９】

【図２０】

【図２１】

【図２２】

【図２３】

【図２４】

【図２５】

【図２６】

【図２７】

【図２８】

【図２９】

【図３０】

【図３１】

【図３２】

【図３３】

【図３４】

【図３５】

【図３６】

【図３７】

【図３８】

【図３９ａ】

【図３９ｂ】

【公表番号】特表２０１０−５１０５０５（Ｐ２０１０−５１０５０５Ａ）
【公表日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３７５２４（Ｐ２００９−５３７５２４）
【出願日】平成１９年１１月２０日（２００７．１１．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０１００３７
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０６１７０６
【国際公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【出願人】（５０６３５１９９４）ルートヴィヒ‐マクシミリアンズ‐ウニヴェルジテート・ミュンヘン (5)
【Ｆターム（参考）】