ＳＥＲＳ基質収容体
【課題】 ＳＥＲＳ基質の凝集状態が安定化され、単一分子検出を事実上、問題なく実施できる。
【解決手段】 （１）流動性マトリックス中で安定化されたＳＥＲＳ基質を容器壁面への吸着を抑止した状態で収容してなる、（２）マイクロチップのラマン検出系のポートであり、ＳＥＲＳ基質のポート壁面への吸着が抑止されている、（３）流動性マトリックスは、スメクタイトに代表される分散性微粒子であり、ＳＥＲＳ基質は、金又は銀ナノ粒子の集合体であるＳＥＲＳ基質収容体、である。
【解決手段】 （１）流動性マトリックス中で安定化されたＳＥＲＳ基質を容器壁面への吸着を抑止した状態で収容してなる、（２）マイクロチップのラマン検出系のポートであり、ＳＥＲＳ基質のポート壁面への吸着が抑止されている、（３）流動性マトリックスは、スメクタイトに代表される分散性微粒子であり、ＳＥＲＳ基質は、金又は銀ナノ粒子の集合体であるＳＥＲＳ基質収容体、である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＥＲＳ基質を収容するＳＥＲＳ基質収容体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラマン分光法は、赤外分光法と同様に蛍光法では得ることのできない目的分子の分子構造に関する情報を得ることができる。しかし、通常ラマン散乱確率が蛍光法と比べて著しく低いので、微量分析には適さない。しかし、原子レベルの粗さを持つ金・銀・銅などの金属表面における吸着種のラマン散乱強度は、非吸着種に比較して１０2−１０6倍増強される場合があることが知られており、この現象は表面増強ラマン散乱（ＳＥＲＳ）と呼ばれている。
ＳＥＲＳ現象そのものは、１９７７年にＶＡＮ ＤｕｙｎｅとＣｒｅｉｇｈｔｏｎのグループによって独立に発見され、表面分析やイムノアッセイなどに利用されている。散乱強度が増強されるメカニズムとしては、（１） 化学的機構 （２） 電磁気的機構が混在しており、定量的な解明にはいたっていない。
【０００３】
このように、従来は、ＳＥＲＳはラマン散乱強度が増強されるといっても、せいぜい１０6倍程度であった。もっともラマン散乱は散乱強度が蛍光と比べて１４桁以上低いので、１０6倍増強されても感度的には吸光度法とほぼ同等という程度で、単一分子検出に必要な感度には遠く及ばない。Ｋｎｅｉｐｐ、Ｎｉｅらは、ＳＥＲＳによるラマン散乱強度をナノ粒子を凝集させることで更に１０14倍程度まで増強させることができることを発見し、単一分子検出が可能となることを示唆した。このことは、ナノ粒子単独ではなく、それらを凝集させることがラマン散乱強度を増強させる上で重要な要素であることを示す。
【０００４】
さて、マイクロチップ技術では、マイクロ空間（数μｍ3）で物質の分離・分析を行うことが求められる。このような極狭小な空間では、扱う物質の量は、１ｎＭの濃度で１０-24ｍｏｌすなわち単一分子以下となるため、単一分子検出は必須となる。
【特許文献１】特再ＷＯ２００２／０７３１６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここにおいて、マイクロチップへ金・銀・銅などの貴金属ナノ粒子からなるＳＥＲＳによる増強効果のある基質（ＳＥＲＳ基質）を適用しようとすると、ひとつの問題が浮上してくる。それは、一般のＳＥＲＳ基質は、安定性がなく、その凝集状態が不安定で、再現性のある検出をすることが困難であるという問題である。この問題に対しては、上記特許文献１に記載した発明により、つまり、流動性のマトリックス中でＳＥＲＳ基質の凝集状態を安定化させることにより再現性の良い検出が可能となると考えられる。しかし、この一方で、別な問題が浮上する。それは、安定化させたはずのＳＥＲＳ基質が、マイクロチップの検出ポート壁面に吸着し、ラマン散乱観測に大きな影響を及ぼすということである。
そこで、本発明は、このような問題を鑑みてなされた発明であって、ＳＥＲＳ基質を収容したＳＥＲＳ基質収容体に関する発明である。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、
（１）流動性マトリックス中で安定化されたＳＥＲＳ基質を容器壁面への吸着を抑止した状態で収容してなるＳＥＲＳ基質収容体。
（２）前記マイクロチップのラマン検出系のポートであり、ＳＥＲＳ基質のポート壁面への吸着が抑止されている（１）に記載のＳＥＲＳ基質収容体。
（３）前記流動性マトリックスは、スメクタイトに代表される分散性微粒子であり、ＳＥＲＳ基質は、金又は銀ナノ粒子の集合体である（２）に記載のＳＥＲＳ基質収容体、
である。
【発明の効果】
【０００７】
上記ＳＥＲＳ基質収容体により、ＳＥＲＳ基質の凝集状態が安定化される上、収容容器壁面への吸着も抑止されていることから、検出中にＳＥＲＳ基質の凝集状態がいっそう安定化され、壁面への吸着によってラマン散乱光を上手く取り出せない、或いは分子の吸着の妨げとなるなどの問題を回避でき、単一分子検出を事実上、問題なく実施することを可能となる。更に、マイクロチップへの適用を考えた場合にも、検出ポートの極狭小な空間での単一分子検出も同様に再現性良く、高い精度で実施することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明の一実施形態を説明するが、本発明は、下記に限定されるものではないことは言うまでもない。
【実施例１】
【０００９】
本実施例のＳＥＲＳ基質収容体は、図１に示すが、数μｍの径のマイクロセルと、該セルに収容されたＳＥＲＳ基質（スメクタイトに代表される分散性微粒子などの流動性マトリックス中にて凝集状態を安定化させた、金又は銀ナノ粒子の集合体）とから構成される。
マイクロセルは、ガラス製、樹脂製材質はいずれにも限定されるものではないが、励起光と発光光を効率良く透過することができるような透過率を向上させた窓部を形成しておくことが望ましい。
更にマイクロセルの内壁面は、ＳＥＲＳ基質の凝集体が、吸着しにくいような処理を施しておくことが望ましい。その処理は、たとえば、金ナノ粒子を使用している場合であれば、金ナノ粒子は疎水性が高いため、親水化処理を施しておくことが望ましい。
【実施例２】
【００１０】
本実施例のＳＥＲＳ基質収容体は、マイクロチップ上に他の部位と統合して形成されたものである。詳しくは、図２に示すが、一枚の基板に、液・液抽出法（異なる液体同士間への溶解性の相違によって物質を分離する手法）、固・液抽出法（固相と液相間への親和性（極性、親油性）の相違によって物質を分離する手法）などによって物質を抽出する抽出チャネルと、抽出した物質のラマン散乱を検出するための数μｍの径の検出ポートとを具備する。そして、検出ポート（ＳＥＲＳ基質収容体に相当）にはＳＥＲＳ基質（スメクタイトに代表される分散性微粒子などの流動性マトリックス中にて凝集状態を安定化させた、金又は銀ナノ粒子の集合体）が収容されている。
検出ポートは、ガラス製、樹脂製材質はいずれにも限定されるものではないが、励起光と発光光を効率良く透過することができるような透過率を向上させた窓部を形成しておくことが望ましい。
更に検出ポートの内壁面は、ＳＥＲＳ基質の凝集体が、吸着しにくいような処理を施しておくことが望ましい。その処理は、たとえば、金ナノ粒子を使用している場合であれば、金ナノ粒子は疎水性が高いため、親水化処理を施しておくことが望ましい。
【実施例３】
【００１１】
本実施例のＳＥＲＳ基質収容体も実施例２と同様に、マイクロチップ上に他の部位と統合して形成されたものである。詳細は、図３に示すように試料導入ポートと、反応試薬投入ポートと、反応チャネルにそれぞれを送液するマイクロポンプと、それぞれを反応させる反応チャネルと、反応チャネルで生成した化合物のラマン散乱を検出するためのＳＥＲＳ基質である金ナノ粒子を仕込んだ検出セル（ＳＥＲＳ基質収容体に相当する；金ナノ粒子は、スメクタイトに代表される分散性微粒子などの流動性マトリックス中にて凝集状態を安定化させてある）とを具備する。検出セルには、外部から照射スポットが約１０μｍの径のレーザ光が照射される。
反応チャネルの存在は、もとの試料がラマン活性の低い物質である場合に、それをラマン活性の高い物質に変換して、ラマン分光検出に供することができるという利点に寄与している。
検出ポートは、ガラス製、樹脂製材質はいずれにも限定されるものではないが、励起光と発光光を効率良く透過することができるような透過率を向上させた窓部を形成しておくことが望ましい。
更に検出ポートの内壁面は、ＳＥＲＳ基質の凝集体が、吸着しにくいような処理を施しておくことが望ましい。その処理は、たとえば、金ナノ粒子を使用している場合であれば、金ナノ粒子は疎水性が高いため、親水化処理を施しておくことが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
本発明にかかるＳＥＲＳ基質収容体は、バイオ領域、臨床領域などの単一分子検出に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の説明図である。
【図２】実施例２の説明図である。
【図３】実施例３の説明図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＥＲＳ基質を収容するＳＥＲＳ基質収容体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラマン分光法は、赤外分光法と同様に蛍光法では得ることのできない目的分子の分子構造に関する情報を得ることができる。しかし、通常ラマン散乱確率が蛍光法と比べて著しく低いので、微量分析には適さない。しかし、原子レベルの粗さを持つ金・銀・銅などの金属表面における吸着種のラマン散乱強度は、非吸着種に比較して１０2−１０6倍増強される場合があることが知られており、この現象は表面増強ラマン散乱（ＳＥＲＳ）と呼ばれている。
ＳＥＲＳ現象そのものは、１９７７年にＶＡＮ ＤｕｙｎｅとＣｒｅｉｇｈｔｏｎのグループによって独立に発見され、表面分析やイムノアッセイなどに利用されている。散乱強度が増強されるメカニズムとしては、（１） 化学的機構 （２） 電磁気的機構が混在しており、定量的な解明にはいたっていない。
【０００３】
このように、従来は、ＳＥＲＳはラマン散乱強度が増強されるといっても、せいぜい１０6倍程度であった。もっともラマン散乱は散乱強度が蛍光と比べて１４桁以上低いので、１０6倍増強されても感度的には吸光度法とほぼ同等という程度で、単一分子検出に必要な感度には遠く及ばない。Ｋｎｅｉｐｐ、Ｎｉｅらは、ＳＥＲＳによるラマン散乱強度をナノ粒子を凝集させることで更に１０14倍程度まで増強させることができることを発見し、単一分子検出が可能となることを示唆した。このことは、ナノ粒子単独ではなく、それらを凝集させることがラマン散乱強度を増強させる上で重要な要素であることを示す。
【０００４】
さて、マイクロチップ技術では、マイクロ空間（数μｍ3）で物質の分離・分析を行うことが求められる。このような極狭小な空間では、扱う物質の量は、１ｎＭの濃度で１０-24ｍｏｌすなわち単一分子以下となるため、単一分子検出は必須となる。
【特許文献１】特再ＷＯ２００２／０７３１６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここにおいて、マイクロチップへ金・銀・銅などの貴金属ナノ粒子からなるＳＥＲＳによる増強効果のある基質（ＳＥＲＳ基質）を適用しようとすると、ひとつの問題が浮上してくる。それは、一般のＳＥＲＳ基質は、安定性がなく、その凝集状態が不安定で、再現性のある検出をすることが困難であるという問題である。この問題に対しては、上記特許文献１に記載した発明により、つまり、流動性のマトリックス中でＳＥＲＳ基質の凝集状態を安定化させることにより再現性の良い検出が可能となると考えられる。しかし、この一方で、別な問題が浮上する。それは、安定化させたはずのＳＥＲＳ基質が、マイクロチップの検出ポート壁面に吸着し、ラマン散乱観測に大きな影響を及ぼすということである。
そこで、本発明は、このような問題を鑑みてなされた発明であって、ＳＥＲＳ基質を収容したＳＥＲＳ基質収容体に関する発明である。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、
（１）流動性マトリックス中で安定化されたＳＥＲＳ基質を容器壁面への吸着を抑止した状態で収容してなるＳＥＲＳ基質収容体。
（２）前記マイクロチップのラマン検出系のポートであり、ＳＥＲＳ基質のポート壁面への吸着が抑止されている（１）に記載のＳＥＲＳ基質収容体。
（３）前記流動性マトリックスは、スメクタイトに代表される分散性微粒子であり、ＳＥＲＳ基質は、金又は銀ナノ粒子の集合体である（２）に記載のＳＥＲＳ基質収容体、
である。
【発明の効果】
【０００７】
上記ＳＥＲＳ基質収容体により、ＳＥＲＳ基質の凝集状態が安定化される上、収容容器壁面への吸着も抑止されていることから、検出中にＳＥＲＳ基質の凝集状態がいっそう安定化され、壁面への吸着によってラマン散乱光を上手く取り出せない、或いは分子の吸着の妨げとなるなどの問題を回避でき、単一分子検出を事実上、問題なく実施することを可能となる。更に、マイクロチップへの適用を考えた場合にも、検出ポートの極狭小な空間での単一分子検出も同様に再現性良く、高い精度で実施することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明の一実施形態を説明するが、本発明は、下記に限定されるものではないことは言うまでもない。
【実施例１】
【０００９】
本実施例のＳＥＲＳ基質収容体は、図１に示すが、数μｍの径のマイクロセルと、該セルに収容されたＳＥＲＳ基質（スメクタイトに代表される分散性微粒子などの流動性マトリックス中にて凝集状態を安定化させた、金又は銀ナノ粒子の集合体）とから構成される。
マイクロセルは、ガラス製、樹脂製材質はいずれにも限定されるものではないが、励起光と発光光を効率良く透過することができるような透過率を向上させた窓部を形成しておくことが望ましい。
更にマイクロセルの内壁面は、ＳＥＲＳ基質の凝集体が、吸着しにくいような処理を施しておくことが望ましい。その処理は、たとえば、金ナノ粒子を使用している場合であれば、金ナノ粒子は疎水性が高いため、親水化処理を施しておくことが望ましい。
【実施例２】
【００１０】
本実施例のＳＥＲＳ基質収容体は、マイクロチップ上に他の部位と統合して形成されたものである。詳しくは、図２に示すが、一枚の基板に、液・液抽出法（異なる液体同士間への溶解性の相違によって物質を分離する手法）、固・液抽出法（固相と液相間への親和性（極性、親油性）の相違によって物質を分離する手法）などによって物質を抽出する抽出チャネルと、抽出した物質のラマン散乱を検出するための数μｍの径の検出ポートとを具備する。そして、検出ポート（ＳＥＲＳ基質収容体に相当）にはＳＥＲＳ基質（スメクタイトに代表される分散性微粒子などの流動性マトリックス中にて凝集状態を安定化させた、金又は銀ナノ粒子の集合体）が収容されている。
検出ポートは、ガラス製、樹脂製材質はいずれにも限定されるものではないが、励起光と発光光を効率良く透過することができるような透過率を向上させた窓部を形成しておくことが望ましい。
更に検出ポートの内壁面は、ＳＥＲＳ基質の凝集体が、吸着しにくいような処理を施しておくことが望ましい。その処理は、たとえば、金ナノ粒子を使用している場合であれば、金ナノ粒子は疎水性が高いため、親水化処理を施しておくことが望ましい。
【実施例３】
【００１１】
本実施例のＳＥＲＳ基質収容体も実施例２と同様に、マイクロチップ上に他の部位と統合して形成されたものである。詳細は、図３に示すように試料導入ポートと、反応試薬投入ポートと、反応チャネルにそれぞれを送液するマイクロポンプと、それぞれを反応させる反応チャネルと、反応チャネルで生成した化合物のラマン散乱を検出するためのＳＥＲＳ基質である金ナノ粒子を仕込んだ検出セル（ＳＥＲＳ基質収容体に相当する；金ナノ粒子は、スメクタイトに代表される分散性微粒子などの流動性マトリックス中にて凝集状態を安定化させてある）とを具備する。検出セルには、外部から照射スポットが約１０μｍの径のレーザ光が照射される。
反応チャネルの存在は、もとの試料がラマン活性の低い物質である場合に、それをラマン活性の高い物質に変換して、ラマン分光検出に供することができるという利点に寄与している。
検出ポートは、ガラス製、樹脂製材質はいずれにも限定されるものではないが、励起光と発光光を効率良く透過することができるような透過率を向上させた窓部を形成しておくことが望ましい。
更に検出ポートの内壁面は、ＳＥＲＳ基質の凝集体が、吸着しにくいような処理を施しておくことが望ましい。その処理は、たとえば、金ナノ粒子を使用している場合であれば、金ナノ粒子は疎水性が高いため、親水化処理を施しておくことが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
本発明にかかるＳＥＲＳ基質収容体は、バイオ領域、臨床領域などの単一分子検出に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の説明図である。
【図２】実施例２の説明図である。
【図３】実施例３の説明図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動性マトリックス中で安定化されたＳＥＲＳ基質を容器壁面への吸着を抑止した状態で収容してなるＳＥＲＳ基質収容体。
【請求項２】
前記マイクロチップの検出ポートであり、ＳＥＲＳ基質のポート壁面への吸着が抑止されている請求項１に記載のＳＥＲＳ基質収容体。
【請求項３】
前記流動性マトリックスは、スメクタイトに代表される分散性微粒子であり、ＳＥＲＳ基質は、金又は銀ナノ粒子の集合体である請求項２に記載のＳＥＲＳ基質収容体。
【請求項１】
流動性マトリックス中で安定化されたＳＥＲＳ基質を容器壁面への吸着を抑止した状態で収容してなるＳＥＲＳ基質収容体。
【請求項２】
前記マイクロチップの検出ポートであり、ＳＥＲＳ基質のポート壁面への吸着が抑止されている請求項１に記載のＳＥＲＳ基質収容体。
【請求項３】
前記流動性マトリックスは、スメクタイトに代表される分散性微粒子であり、ＳＥＲＳ基質は、金又は銀ナノ粒子の集合体である請求項２に記載のＳＥＲＳ基質収容体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１８４２４７（Ｐ２００６−１８４２４７Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３８０９６３（Ｐ２００４−３８０９６３）
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（３０００７６０６８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（３０００７６０６８）
【Ｆターム（参考）】
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