被检物质的特异性检测方法技术

本发明专利技术涉及一种在利用染料敏化的光电流检测来检测包括生物分子的被检物质时，使用有机溶剂非必需的电解质溶液进行光电流检测的检测方法。通过使电解质介质为不含有机溶剂的水相体系，不仅可以使其可用性提高，而且还可以获得离差较小的测定值。因此，根据本发明专利技术利用染料敏化的光电流检测对生物分子等被检物质进行检测的特征是，从被检物质反应到光电流检测的全部步骤都在单一的装置中进行，而且使用非质子溶剂非必需的电解质溶液来施行光电流检测步骤。

Method for detecting the specificity of a substance to be inspected

The present invention relates to a method for detecting photocurrent using an electrolyte solution of an organic solvent, when detecting a substance containing biomolecules, using a dye sensitized photocurrent detection. By making the electrolyte medium as an aqueous phase system without organic solvent, not only can the availability of the aqueous solution be improved, but also the measurement value with smaller deviation can be obtained. Therefore, according to the characteristics of the optical current detection by using the dye sensitized to biological molecules detected substances were detected, from all the steps of the test substance reaction to light current detection in a single device, and the use of non proton solvent non essential electrolyte solution to the implementation of the light current detection step.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】被检物质的特异性检测方法
本专利技术涉及一种利用光电流特异性地检测诸如核酸、外源性内分泌干扰物和抗原等具有特异结合性的被检物质的方法，采用该方法可以很容易的发现其测定条件是否合适；本专利技术还涉及用于该方法的传感器单元和测定装置。
技术介绍
基因诊断法作为一种对各种疾病的新型保护方法和新型诊断方法来检测和分析生物样品中的DNA被认为是可行的。为了方便、正确地检测这样的DNA，以下技术已经被提出。已知有一种DNA的分析方法，其中待检的DNA与具有与其互补的碱基序列的且已被荧光物质标记的DNA探针杂交，检测由此产生的荧光信号(参见例如专利文献1和专利文献2)。在该方法中，通过染料的荧光对杂交产生的双链DNA的形成进行检测。在此荧光检测中，由于用探针DNA固定的多个检测点可以在同一个基板上形成，所以具有可以通过单一检测来分析多个探针DNA的特异性的优点。然而，该检测装置包括检测荧光所必需的光受体单元，其具有较大的尺寸并且昂贵，此外，双链DNA连并成单链、杂交、洗涤和荧光检测的必须用各自不同的仪器进行；因此，不能方便地进行DNA的检测。同时，通过利用增感染料产生电能的太阳能电池已被公知(参见例如专利文献3)。该太阳能电池具有多晶金属氧化物半导体，并在其表面区域上形成广泛的增感染料层。随着对利用太阳能电池的这一特性进行生物分析的尝试，已经提出将光激发染料所产生的光电流用于检测被检物质(生物分子，比如DNA和蛋白质)(例如，Nakamura等人,“ANewMethodforDetectionofDNADoubleChainbyPhotoelectricConversion”,ProceedingoftheJapanChemicalSociety,Vol.81ST,No.2(2002),p.947(非专利文献1))。另外，在过去，本专利技术的部分专利技术人提出了一种方法，例如，在专利文献4中提出的利用光电流来特异性地检测诸如核酸、外源性内分泌干扰物和抗原等具有特异结合性的被检物质的方法。在过去，使用了采用乙腈溶剂的电解质溶液来检测包括太阳能电池的染料敏化的光电流。在也利用染料敏化的光电流检测来检测生物分子等被检物质时，在从被检物质的反应直到光电流的检测的全部过程都在一个单一的设备中进行的情况下，即使在被检物质的反应过程中使用了水性溶剂和盐等，在光电流的检测中也要使用含有常规的非质子极性溶剂如乙腈的电解质溶液。专利文献1:JPH07-107999A，专利文献2:JPH11-315095A，专利文献3:JPH01-220380A，专利文献4:WO2007/037341A。非专利文献1:SurfaceScience,Vol.24,No.11,Pp.671-676,2003。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人这次发现，通过使用基于染料敏化的光电流检测来检测像生物分子这样的被检物质时，当从被检物质的反应到对光电流的检测的过程都在单一的装置中进行的情况下，以及在光电流检测中，通过使用不含非质子溶剂、即有机溶剂的电解质水溶液可以对被检物质进行令人满意的检测，所述电解质水溶液包含能够向质子溶剂和增感染料给出电子的电解质。还发现，通过使用电解质水溶液作为电解质溶液，其检测可以更加平稳地进行。本专利技术基于这些发现。因此，本专利技术的目的是，在通过使用基于染料敏化的光电流检测来检测像生物分子这样的被检物质时提供一种检测方法，在该方法中，不但从被检物质反应到光电流检测的过程在一个单一的装置中进行，而且在光电流检测过程中使用了无需含有非质子溶剂的电解质溶液。因此，根据本专利技术的用于特异性地检测被检物质的方法，其包括以下步骤：使工作电极和对电极一起与电解质介质接触，其中所述工作电极具有经探针物质固定的增感染料标记的被检物质；然后用光照射所述工作电极以引起增感染料的光激发，由此检测在工作电极和对电极之间流动的由从光激发的增感染料到工作电极之间的电子转移所产生的光电流，其中，所述工作电极具有通过包含电子受体物质而形成的电子受体层，所述电子受体物质能够接受响应所述增感染料的光激发而释放的电子，并且探针物质附在该电子受体层的表面上；在单一的传感器单元中进行以下步骤：结合反应步骤，使工作电极在反应溶液的存在下与被检物质接触，以获得具有增感染料标记的被检物质的工作电极，所述具有增感染料标记的被检物质通过探针物质固定在工作电极上，在结合反应步骤之后的洗涤步骤，用于使用洗涤液洗掉未结合的物质，和测定步骤，其中充入电解质介质，然后用光照射，由此测量这样形成的光电流，该步骤在一个单一的传感器单元中进行；并且所述电解质介质包含水和电解质，而实质上不包含非质子溶剂，所述电解质能够在氧化状态下向增感染料提供电子。附图说明图1显示了用于实施本专利技术的检测方法的装置的例子。图2显示了用于实施本专利技术的检测方法的传感器单元构造。图3显示了传感器单元的电极单元的构造。图4显示了在含有乙腈和不含乙腈作为电解质介质的情况下的每行的光电流值的散点图。图5通过柱状图显示了在本专利技术的检测方法中分别使用完全匹配探针(PM)、单核苷酸多态性(SNP)探针以及失配探针(MM)的光电流值的平均值。图6显示了在本专利技术的检测方法中，从荧光值计算得到的增感染料量相对于相应样点中的光电流值的图表。具体实施方案使用光电流对被检物质的特异性检测：在本专利技术的方法中，首先制备工作电极、对电极和包含被检物质的样品溶液。本专利技术所使用的工作电极在其表面具有能够直接或间接与被检物质形成特异性结合的探针物质。即，所述探针物质不仅可以是与被检物质形成直接的、特异性的结合的物质，还可以是能够与复合物形成特异性结合的物质，所述复合物通过使被检物质与诸如受体蛋白质分子的介导物质的特异性结合来获得。然后，在增感染料的共存下，使所述样品溶液与工作电极接触，以使所述被检物质与探针物质直接或间接地特异性结合，借以通过该结合将增感染料固定至所述工作电极。所述增感染料是能够在响应光激发时向工作电极释放电子的物质；并且所述增感染料可以预先被标记到被检物质或介导物质上，或者当所使用探针物质能够将所用的增感染料插入到被检物质的复合物中时，所述增感染料可以被简单地添加到所述样品溶液中。然后，在工作电极和对电极与电解质介质接触后，当光照射到工作电极上引起增感染料的光致激发时，电子从光激的增感染料转移至工作电极表面上的电子受体物质。通过检测工作电极和对电极之间的由这种电子转移所造成的光电流的流动，可以高灵敏度地检测被检物质。也就是说，人们认为光电流值与由于光照射而存在于工作电极上的增感染料的量之间有关系。此外，由于可以假定该被检测的光电流值也与样品溶液中结合一定比例的增感染料的被检样品的量之间有密切关系，所以该被检样品可以基于测定的电流的量或电量进行定量测定。基于上述基本原理的根据本专利技术的装置和检测方法在公开的范围内；此外，还存在由包括本专利技术部分专利技术人的专利技术人提出专利申请的装置和方法。上述装置和检测方法可以应用于包括下述文献的文献中所描述的方法和装置：WO2007/037341、JP2006-119111A、JP2006-119128A、JP2007-085941A、JP2008-020205A、JP2008-157915A、JP2008-157916A、JP2008-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于被检物质的特异性检测的方法，其包括以下步骤：使工作电极和对电极一起与电解质介质接触，其中所述工作电极具有经探针物质固定的增感染料标记的被检物质；然后用光照射所述工作电极以引起增感染料的光激发，由此检测由从被光激发的增感染料至工作电极的电子转移产生的、在工作电极和对电极之间流动的光电流，其中所述工作电极具有由包含电子受体物质形成的电子受体层，所述电子受体物质能够接受响应所述增感染料的光激发而释放的电子，并且所述探针物质被担载在所述电子受体层的表面上；所述方法进一步包括：结合反应步骤，使工作电极在反应溶液存在下与被检物质接触，以获得具有增感染料标记的被检物质的工作电极，所述被检物质通过探针物质固定在工作电极上，和在结合反应步骤之后的洗涤步骤，用洗涤液洗掉未结合的物质；其中，所述结合反应步骤、所述洗涤步骤和其中充入电解质介质，然后用光照射，由此测量这样形成的光电流的步骤在单一的传感器单元中进行，其中所述传感器单元具有包括工作电极和对电极的封闭的空间结构，并进一步包括入口和出口，通过所述入口和出口，反应溶液、洗涤液和电解质介质分别在结合反应步骤、洗涤步骤和测定步骤期间被充入和排出；其中用于所述方法的所有反应溶液和洗涤液包含盐；并且所述电解质介质包含水和电解质，而实质不包含非质子溶剂，所述电解质能够向处于氧化状态下的增感染料提供电子。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.26 JP 2011-2099851.一种用于被检物质的特异性检测的方法，其包括以下步骤：使工作电极和对电极一起与电解质介质接触，其中所述工作电极具有经探针物质固定的增感染料标记的被检物质；然后用光照射所述工作电极以引起增感染料的光激发，由此检测由从被光激发的增感染料至工作电极的电子转移产生的、在工作电极和对电极之间流动的光电流，其中所述工作电极具有由包含电子受体物质形成的电子受体层，所述电子受体物质能够接受响应所述增感染料的光激发而释放的电子，并且所述探针物质被担载在所述电子受体层的表面上；所述方法进一步包括：结合反应步骤，使工作电极在反应溶液存在下与被检物质接触，以获得具有增感染料标记的被检物质的工作电极，所述被检物质通过探针物质固定在工作电极上，和在结合反应步骤之后的洗涤步骤，用洗涤液洗掉未结合的物质；其中，所述结合反应步骤、所述洗涤步骤和其中充入电解质介质，然后用光照射，由此测量这样形成的光电流的步骤在单一的传感器单元中进行，其中所述传感器单元具有包括工作电极和对电极的封闭的空间结构，并进一步包括入口和出口，通过所述入口和出口，反应溶液、洗涤液和电解质介质分别在结合反应步骤、洗涤步骤和测定步骤期间被充入和排出；其中用于所述方法的所有反应溶液和洗涤液包含盐；并且所述电解质介质包含水和电解质，而实质不包含非质子溶剂，所述电解质能够向处于氧化状态下的增感染料提供电子。2.根据权利要求1所述的用于被检物质的特异性检...

【专利技术属性】
技术研发人员：户次允，成田纯也，大神有美，金平幸辉，
申请(专利权)人：TOTO株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP