使用光电流特异性检测被检测物质的方法、其中所使用的电极、测定池和测定装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了使用光电流、可以以高灵敏度、简便且准确地对具有特异性结合性的被检测物质进行检测和定量的方法，电极，测定池和测定装置。该方法中，结合有敏化染料的被检测物质经由探针物质固定在工作电极上，将该工作电极与对电极一起与电解质介质接触，对上述工作电极照射光，使上述敏化染料光激发，由光激发的敏化染料向工作电极进行电子转移，由此对在工作电极和对电极之间流动的光电流进行检测。工作电极具有电子接受层，在该电子接受层的表面担载有上述探针物质。该电子接受层含有可接受上述敏化染料响应光激发而释放的电子的电子接受物质。电子接受物质是具有比上述敏化染料的最低未占分子轨道（ＬＵＭＯ）的能级低的能级的氧化物半导体。电解质介质含有电解质和溶剂，电解质含有可向氧化状态的敏化染料供给电子的盐，溶剂选自非质子性溶剂和质子性溶剂的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用光电流，特异性检测核酸、外源性内分泌扰乱物质、 抗原等具有特异性结合性的被检测物质的方法，其中所使用的电极，测 定池和测定装置。
技术介绍

技术介绍
分析生物体试样中的DNA的基因诊断方法作为各种疾病的新型预 防和诊断方法有望得到人们的重视。可简便且正确地进行上述DNA分析 的技术有以下方案。质的DNA探针杂交，检测此时的荧光信号的DNA的分析方法(例如参照 曰本特开平7-107999号公报和日本特开平11-315095号公报)。该方法中， 通过染料的荧光来检测杂交产生的双链DNA的形成。还已知有将改性为单链的基因样品同与其具有互补性的单链核酸 探针杂交，然后添加嵌入剂等双链识别物，进行电化学检测的方法(例如 参照日本专利第2573443号公报和表面科学Vo1.24， No.ll, 671-676页， 2003)。另一方面，近年来，以二嚅英为代表的外源性内分泌扰乱物质(环境 激素)对生殖系统和神经系统等的障碍成为社会问题。目前，可通过各种 方法进行外源性内分泌扰乱毒性的检测，上述物质仅凭IO ppt水平左右 的极低浓度即显示毒性。因此，人们希望能够有在上述低浓度范围内的 外源性内分泌扰乱物质的检测方法。特别是外源性内分泌扰乱物质经由受体等蛋白质与靶DNA结合，由 此对该DNA的表达等产生影响，产生毒性。即，外源性内分泌扰乱物质 不是直接与DNA结合，而是经由受体等蛋白质与DNA间接结合。因此， 使用DNA结合性的预筛选等以往的方法并不容易对其结合进行评价。但是，已知使用敏化染料、由光产生电能的太阳能电池(例如参照日本特开平l-220380号公报)。该太阳能电池具有多晶的金属氧化物半导 体，且其表面积在广范围以内形成敏化染料的层。人们尝试将上述太阳能电池的特性应用于生物化学分析，提出了将 通过染料的光激发产生的光电流用于被检测物质(DNA、蛋白质等生物 体分子)的检测的方案(例如参照中村等人「光電変換t J: 6新L 。 D N A 二本鎖検出法」("利用光电转换产生的新的DNA双链检测方法")(日本 化学会讲演预稿集Vol.81ST N0.2 (2002)第947页以及日本特开 2002-181777号公报)。
技术实现思路
测被检测物质中认识到通过使用含有可向氧化状态的敏化染料供给电 子的盐的电解质、选自非质子性溶剂和质子性溶剂的至少 一种溶剂的物 质作为电解质介质，可以使用光电流，高灵敏度、简便且正确地对被检 测物质进4于;险测和定量。因此，本专利技术的目的在于提供使用光电流，高灵敏度、简便且正 确地对具有特异性结合性的被检测物质进行检测和定量的方法，电极， 测定池，以及测定装置。即，根据本专利技术，提供被检测物质的特异性检测方法，该方法包含 将工作电极与对电极一起与电解质介质接触，该工作电极是经由探针物 质固定有结合了敏化染料的#支检测物质的电极，对上述工作电极照射 光，使上述敏化染料光激发，由被光激发的敏化染料向工作电极进行电 子转移，由此对在工作电极与对电才及之间流动的光电流进朽"险测；其中，上述工作电极具有电子接受层，在该电子接受层的表面担载 上述探针物质，所述电子接受层含有电子接受物质，该电子接受物质可 以接受上述敏化染料响应光激发而释放的电子；上述电子接受物质是具有比上述敏化染料的最低未占分子轨道 (LUMO)的能级低的能级的氧化物半导体；上述电解质介质含有电解质和溶剂，所述电解质含有可对氧化状态 的敏化染料供给电子的盐，溶剂选自非质子性溶剂和质子性溶剂的至少 一种。本专利技术的方法还提供电极，该电极在上述方法中作为工作电极使用，其具备导电性基材；和电子接受层，该电子接受层含有电子接受物质，该电子接受物质可子。、 土、 …' 、'、" 、本专利技术又提供上述方法中使用的测定池，该测定池具备上述工作电 极；和对电极。本专利技术又提供上述方法中使用的测定装置，该测定装置具备上述 测定池；对上述工作电极的表面照射光的光源；以及测定在上述工作电 才及和上述对电才及之间流动的电流的电流表。附图说明图1是说明染料敏化型太阳能电池的原理的图。图2是被检测物质为单链核酸、探针物质为与上述核酸具有互补性 的单链核酸时被检测物质与探针物质固定的步骤的图，(a)表示被才企测物 质用预先用敏化染料标记的情况，(b)表示在双链核酸中添加可嵌入的敏 化染料时的情况。图3是表示被检测物质为配体、介质物质为受体蛋白分子、探针物图4是表示配置有光源的测定池的图，图中用虚线包围的部分21是 测定池。图5是图4所示的测定池的平面图。图6是其它测定池的 一个例子的截面图。图7是图6所示的该测定池的分解立体图。图8是表示具有互相竟争的特异性结合性的被检测物质和第二被检 测物质为抗原、图9是表示使用流体型测定池和形成图案的工作电极的装置的一个 例子的图。图10是表示形成图案的工作电极的一个例子的图，(a)表示工作电极 的平面图，(b)表示工作电极的截面图，(c)表示另一方案的工作电极的截 面图，(d)表示又一方案的工作电极的截面图。图ll是表示形成图案的工作电极的另一个例子的图，(a)表示工作电 极的平面图，(b)表示工作电极的截面图，(c)表示另一方案的工作电极的 截面图。图12是表示形成图案的工作电极中使用的光源的一个例子的图。 图13是表示形成图案的工作电极中使用的光源的又一个例子的图。 图14是表示具备光源移动型光照射结构的测定装置的一个例子的图，(a)是整体立体图，(b)表示其俯视图。图15是表示具备池移动型光照射结构的测定装置的一个例子的图，(a)表示整体立体图，(b)表示其俯视图。图16是表示图14所示装置中的光源移动型光照射结构的一个例子的图。图17是表示图15所示装置中的池移动型光照射结构的一个例子的图。图18是表示具备光照射结构的测定装置的例子图，(a)表示具备图14 和16所示的光源移动型结构的装置例子，(b)表示具备图15和17所示的池 移动功能型结构的装置例子。图19是利用MEM S等制备方法的光电流检测装置的 一 个例子的概 略立体图。图20是图19所示光电检测装置的构成图。 图21是图19所示检测芯片的分解立体图。图22是表示例1中测定的检测电流值的图表，(a)表示使用FTO电极 时的情况，(b)表示使用ITO电极的情况。图23是表示在例2中测定的互补DNA与非互补DNA的检测电流值的 差的图表。图中，PM对应于使用与探针互补的DNA的情况，MM对应于 使用与探针非互补的DNA的情况。图24是表示例3中测定的检测电流值的图，(a)表示使用含有殃的电 解液的情况，(b)表示使用不含碘的电解液的情况。图25是表示例5中制备的在49处位置固定DNA的工作电才及的相克略图。图26是表示例6中测定的光电流随时间变化的图。 图2 7是表示例7中测定的光电流随时间变化的图。 图2 8是表示例8中测定的光电流随时间变化的图。图29是表示例9中测定的光电流随时间变化的图。图30是表示例10中使用各种电解质测定的光电流值的图。图中，PM 对应于使用完全一致的探针的情况，SNP对应于使用单个碱基突变的链 探针的情况，MM对应于使用完全不一致的探针的情况。图31是表示在例11中使用各种浓度的乙腈测定的光电流值的图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
被检测物质的特异性检测方法，该方法包含：结合有敏化染料的被检测物质经由探针物质固定在工作电极上，将该工作电极与对电极一起与电解质介质接触，对上述工作电极照射光，使上述敏化染料光激发，由光激发的敏化染料向工作电极进行电子转移，由此，在工作电极和对电极之间形成流动的光电流，检测该光电流，上述工作电极具有电子接受层，该电子接受层的表面担载有上述探针物质，其中所述电子接受层含有可接受上述敏化染料响应光激发而释放的电子的电子接受物质，上述电子接受物质是具有比上述敏化染料的最低未占分子轨道（ＬＵＭＯ）的能级更低的能级的氧化物半导体，上述电解质介质含有电解质和溶剂，所述电解质含有可向氧化状态的敏化染料供给电子的盐，溶剂选自非质子性溶剂和质子性溶剂的至少一种。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：户次允，大原仁，曾根崎修司，金平幸辉，大神有美，石川浩，大崎有美，德留弘优，山田阳子，宫内雅浩，
申请(专利权)人：TOTO株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]