JP2015194408A - Particle and manufacturing method of particle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a particle capable of improving detection accuracy of a detection object to be labeled.SOLUTION: A particle includes magnetic material 11 and spherical non-magnetic material 12 containing the magnetic material 11. A center of gravity G1 of the magnetic material 11 and a center of gravity G2 of the non-magnetic material 12 are deviated from each other.

Description

本発明は、抗体、抗原等の生体物質を分析するための粒子及び粒子の製造方法に関する。   The present invention relates to particles for analyzing biological materials such as antibodies and antigens, and a method for producing the particles.

疾病に関連付けられた特定の抗原または抗体をバイオマーカーとして検出することで、疾病の発見や治療の効果等を定量的に分析する免疫学的検定（immunoassay）が知られている。免疫検定法の一つとして、容器の内壁面に固定された第１抗体と試料液中の抗原とを反応させ、反応しなかった物質を除去した後、反応した抗原と磁気ビーズで標識された第２抗体との反応量を定量する方法が提案されている（特許文献１参照）。反応量は、磁気ビーズに含有させた蛍光物質が発する光や磁気ビーズの反射光を光学的に検出することにより定量される。また、目的の抗原が流体内に存在する磁気粒子を捕捉し、磁性粒子が膜に結合されている側とは反対側の膜上を走査される磁気検出装置によって、磁性粒子で標識された抗原が検出される（特許文献２参照）。   An immunoassay is known in which a specific antigen or antibody associated with a disease is detected as a biomarker to quantitatively analyze the discovery of disease or the effect of treatment. As one of the immunoassay methods, the first antibody fixed on the inner wall surface of the container is reacted with the antigen in the sample solution, the unreacted substance is removed, and then the reacted antigen is labeled with magnetic beads. A method for quantifying the amount of reaction with the second antibody has been proposed (see Patent Document 1). The reaction amount is quantified by optically detecting the light emitted from the fluorescent substance contained in the magnetic beads and the reflected light of the magnetic beads. In addition, antigens labeled with magnetic particles are captured by a magnetic detection device that captures magnetic particles in which the target antigen is present in the fluid and scans the film on the side opposite to the side on which the magnetic particles are bound to the film. Is detected (see Patent Document 2).

特開平５−５７４１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-5741 特表２０１３−５３９８６２号公報Special table 2013-539862 gazette

しかしながら、磁気ビーズを用いた検出において、磁気ビーズの一部は、バイオマーカーと結合しないまま基板に到達したとき、基板上に固定された第１抗体と磁気ビーズで標識された第２抗体とは基本的に結合しないが、バイオマーカーと反応しないまま基板上に固定された第１抗体と磁気ビーズの第２抗体とが非特異吸着してしまう。一般に、投入したバイオマーカーが基板上に捕捉される確率は、０．１〜１％程度となる。すると、バイオマーカーの濃度によっては、検出信号に含まれる非特異吸着によるノイズも影響し、バイオマーカーの検出が困難になる。   However, in detection using magnetic beads, when a part of the magnetic beads reaches the substrate without being bound to the biomarker, the first antibody immobilized on the substrate and the second antibody labeled with the magnetic beads are different from each other. Although it does not basically bind, the first antibody immobilized on the substrate without reacting with the biomarker and the second antibody of the magnetic beads are non-specifically adsorbed. In general, the probability that the input biomarker is captured on the substrate is about 0.1 to 1%. Then, depending on the concentration of the biomarker, noise due to non-specific adsorption contained in the detection signal is also affected, making it difficult to detect the biomarker.

また、磁性体粒子を含んだ磁気ビーズを用いて第１抗体が形成されている容器の内壁面に磁石を配置して、磁気ビーズを引き寄せる方式では、反応時間の短縮は可能となるが、反応収率を上げることはない。更に、磁石により磁気ビーズを含む溶液を攪拌したとしても、磁気ビーズの溶液中の振る舞いから、基板においてバイオマーカーに特異的に結合する磁気ビーズの顕著な増加は見込めない。   In addition, the reaction time can be shortened by using a magnetic bead containing magnetic particles to place the magnet on the inner wall surface of the container in which the first antibody is formed and draw the magnetic bead. There is no increase in yield. Furthermore, even if the solution containing the magnetic beads is stirred by the magnet, a significant increase in the number of magnetic beads that specifically bind to the biomarker on the substrate cannot be expected due to the behavior of the magnetic beads in the solution.

上記問題点を鑑み、本発明は、標識する検出対象の検出精度を向上できる粒子及び粒子の製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide particles and a method for producing the particles that can improve the detection accuracy of a detection target to be labeled.

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、磁性材料（１１）と、磁性材料（１１）を内包する球状の非磁性材料（１２）と、を備え、磁性材料（１１）の重心（Ｇ１）と非磁性材料（１２）の重心（Ｇ２）とが互いにずれていることを特徴とする粒子である。   In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention includes a magnetic material (11) and a spherical nonmagnetic material (12) containing the magnetic material (11), and the magnetic material (11). The center of gravity (G1) and the center of gravity (G2) of the nonmagnetic material (12) are offset from each other.

本発明の第２の態様は、磁性材料及び磁性材料を内包する球状の磁性材料を加熱するステップと、磁性材料及び非磁性材料が加熱された状態で、磁性材料に磁力を作用させることにより、磁性材料の重心と非磁性材料の重心とを互いをずらすステップと、重心がずれた状態で冷却するステップとを含む粒子の製造方法であることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, a magnetic material and a spherical magnetic material containing the magnetic material are heated, and a magnetic force is applied to the magnetic material while the magnetic material and the nonmagnetic material are heated. It is characterized by being a method for producing particles, comprising the steps of shifting the center of gravity of the magnetic material and the center of gravity of the non-magnetic material, and cooling with the center of gravity shifted.

本発明によれば、磁性材料を偏心させることにより、標識する検出対象の検出精度を向上できる粒子及び粒子の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of particle | grains and particle | grains which can improve the detection accuracy of the detection target to label by decentering a magnetic material can be provided.

本発明の実施の形態に係る粒子の基本的な構成を説明する模式的な図である。It is a schematic diagram explaining the basic composition of the particle concerning an embodiment of the invention. （ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態に係る粒子により生体物質を標識する方法の一例を説明する模式的な基板の拡大断面図である。(A)-(f) is an expanded sectional view of the typical board | substrate explaining an example of the method of labeling a biological substance with the particle | grains concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る粒子の溶液中の振る舞いを説明する図である。It is a figure explaining behavior in the solution of the particle concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係る粒子の溶液中の振る舞いを説明する図である。It is a figure explaining behavior in the solution of the particle concerning an embodiment of the invention. 一般的な磁気ビーズの溶液中の振る舞いを説明する図である。It is a figure explaining the behavior in the solution of a general magnetic bead. 一般的な磁気ビーズの溶液中の振る舞いを説明する図である。It is a figure explaining the behavior in the solution of a general magnetic bead. 本発明の実施の形態に係る粒子におけるバイオマーカー濃度とビーズ計数結果との特性を、一般的な磁気ビーズとの場合と比較する図である。It is a figure which compares the characteristic of the biomarker density | concentration in the particle | grain which concerns on embodiment of this invention, and a bead count result with the case of a general magnetic bead.

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略している。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals, and redundant description is omitted.

（粒子）
本発明の実施の形態に粒子１は、図１に示すように、磁性材料１１と、磁性材料１１を内包する球状の非磁性材料１２と、非磁性材料１２の表面に固定された抗体１３とを備える。非磁性材料１２の重心Ｇ２と、磁性材料１１の重心Ｇ１とは、互いに位置がずれている。粒子１は、免疫学的検定において、抗原、抗体等のバイオマーカーを標識する磁気ビーズである。 (particle)
In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the particle 1 includes a magnetic material 11, a spherical nonmagnetic material 12 containing the magnetic material 11, and an antibody 13 immobilized on the surface of the nonmagnetic material 12. Is provided. The center of gravity G2 of the nonmagnetic material 12 and the center of gravity G1 of the magnetic material 11 are displaced from each other. Particle 1 is a magnetic bead that labels biomarkers such as antigens and antibodies in an immunoassay.

磁性材料１１は、例えばフェライト、酸化鉄等の強磁性体からなる。磁性材料１１は、単一の粒子であってもよく、複数の粒子であってもよく、非磁性材料１２に被覆される。非磁性材料１２は、例えばポリスチレン等の合成樹脂からなり、略球形に形成される。非磁性材料１２または粒子１の直径は、数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度であり、例えば約２０〜２５０ｎｍである。抗体１３は、粒子１を用いた分析における検出対象となる抗原等の生体物質と、抗原抗体反応により特異的に結合する特異性生体物質である。   The magnetic material 11 is made of a ferromagnetic material such as ferrite or iron oxide. The magnetic material 11 may be a single particle or a plurality of particles, and is coated with the nonmagnetic material 12. The nonmagnetic material 12 is made of a synthetic resin such as polystyrene, and is formed in a substantially spherical shape. The diameter of the nonmagnetic material 12 or the particle 1 is about several tens of nm to several hundreds of nm, for example, about 20 to 250 nm. The antibody 13 is a specific biological material that specifically binds to a biological material such as an antigen to be detected in the analysis using the particles 1 by an antigen-antibody reaction.

以下、図２（ａ）〜図２（ｄ）を参照して、粒子１を用いた分析方法の一例を説明する。図２（ａ）に示すように、基板２０の上面は、予め、表面に抗体３が固定される。抗体３は、疎水結合や共有結合により基板２０の上面に結合される。抗体３は、アビジン等の物質を介して基板２０の表面に固定されてもよい。   Hereinafter, an example of an analysis method using the particles 1 will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (d). As shown in FIG. 2A, the antibody 3 is immobilized on the upper surface of the substrate 20 in advance. The antibody 3 is bound to the upper surface of the substrate 20 by a hydrophobic bond or a covalent bond. The antibody 3 may be immobilized on the surface of the substrate 20 via a substance such as avidin.

次に、図２（ｂ）に示すように、表面に所定の抗原が発現しているエキソソーム４等の生体物質を含む試料液が、基板２０と貫通孔を有するウェル２１により構成される容器に注入される。エキソソーム４は、ブラウン運動により試料液中を移動することにより抗体３と接触し、抗原抗体反応により、抗体３と特異的に結合する。     Next, as shown in FIG. 2 (b), a sample liquid containing a biological material such as exosome 4 having a predetermined antigen expressed on its surface is placed in a container composed of a substrate 20 and a well 21 having a through hole. Injected. The exosome 4 contacts with the antibody 3 by moving in the sample solution by Brownian motion, and specifically binds to the antibody 3 by the antigen-antibody reaction.

次に、図２（ｃ）に示すように、粒子１を含む緩衝液が容器に注入される。粒子１の表面に固定された抗体１３は、試料液及び緩衝液を含む溶液中において、抗原抗体反応により、エキソソーム４の抗原と特異的に結合する。粒子１は、エキソソーム４の抗原と結合することにより、エキソソーム４を標識する。   Next, as shown in FIG. 2C, a buffer solution containing the particles 1 is injected into the container. The antibody 13 immobilized on the surface of the particle 1 specifically binds to the antigen of the exosome 4 by an antigen-antibody reaction in a solution containing a sample solution and a buffer solution. The particle 1 labels the exosome 4 by binding to the antigen of the exosome 4.

粒子１は、緩衝液が注入される際に基板２０の上方及び下方に磁石が配置され、上方及び下方に移動されることにより、溶液中での移動距離が長くなり、エキソソーム４との反応を促進することができる。   The particles 1 have magnets arranged above and below the substrate 20 when the buffer solution is injected, and moved upward and downward, so that the moving distance in the solution becomes long and the reaction with the exosome 4 occurs. Can be promoted.

なお、抗体３及び抗体１３とは、エキソソーム４に発現する抗原と特異的に結合する特異性生体物質であればよく、それぞれが別の部位と結合する組み合わせを選択する。例えば、抗体３及び抗体１３は、異なる種類とされることにより、エキソソーム４の２種類の抗原を検出することができる。これに限らず、エキソソーム４は通常の抗原とは異なり、表面に同種のたんぱく質である抗原が複数存在していることから、抗体３及び抗体１３は、同じ種類とされてもよい。   The antibody 3 and the antibody 13 may be any specific biological substance that specifically binds to the antigen expressed on the exosome 4, and a combination in which each binds to another site is selected. For example, the antibody 3 and the antibody 13 are different types, so that two types of antigens of the exosome 4 can be detected. However, the exosome 4 is different from a normal antigen, and a plurality of antigens, which are proteins of the same kind, are present on the surface. Therefore, the antibody 3 and the antibody 13 may be the same type.

図２（ｄ）に示すように、基板２０に注入された溶液を、洗浄バッファー及び純水等を用いて洗浄することにより、抗体３と結合しない余剰のエキソソーム４と、エキソソーム４と結合しない余剰の粒子１とを含む溶液が除去される。そして、ウェル２１を基板２０から分離して、光ピックアップにより基板２０が光学的に走査され、粒子１が検出されることにより、粒子１に標識されたエキソソーム４を分析することができる。   As shown in FIG. 2 (d), the solution injected into the substrate 20 is washed using a washing buffer, pure water or the like, so that surplus exosomes 4 that do not bind to antibody 3 and surplus that do not bind to exosome 4 are used. The solution containing the particles 1 is removed. Then, the well 21 is separated from the substrate 20, and the substrate 20 is optically scanned by an optical pickup to detect the particle 1, whereby the exosome 4 labeled on the particle 1 can be analyzed.

粒子１は、図３に示すように、磁石により上方及び下方に交互に磁力を作用されることによって、溶液中を上方及び下方に交互に移動する。例えば、粒子１は、位置Ａから磁石の磁力により上方に移動していたとする。このとき、磁性材料１１が位置する側の粒子１の半球面は、磁性材料１１に磁力が上方に作用することにより、上方（移動方向）を向く。また、粒子１が上方に移動する間、移動方向を向く半球面とエキソソーム４とが接触して結合したとする。   As shown in FIG. 3, the particles 1 are alternately moved upward and downward in the solution by being magnetized alternately upward and downward by a magnet. For example, it is assumed that the particle 1 has moved upward from the position A by the magnetic force of the magnet. At this time, the hemispherical surface of the particle 1 on the side where the magnetic material 11 is located is directed upward (moving direction) by the magnetic force acting on the magnetic material 11 upward. Further, it is assumed that the hemispherical surface facing the moving direction and the exosome 4 are in contact with each other while the particle 1 moves upward.

粒子１は、エキソソーム４と結合した後、下方に移動する間の位置Ｂにおいて、磁性材料１１に磁力が下方に作用することにより、上方を向いていた半球面が、下方を向くことになる。よって、エキソソーム４は、粒子１の下方を向く半球面に位置し、下方の抗体３と接触して結合する可能性が高くなる。   After the particle 1 is bonded to the exosome 4 and moves downward, the magnetic force acts on the magnetic material 11 downward, so that the hemispherical surface facing upward is directed downward. Therefore, the exosome 4 is located on the hemispherical surface facing the lower side of the particle 1 and is highly likely to contact and bind to the antibody 3 below.

また、図４に示すように、粒子１は、位置Ａにおいて下方に移動するとする。この後、粒子１は、位置Ｂにおいて、下方を向く半球面がエキソソーム４と接触し、エキソソーム４の抗原と粒子１の表面に固定された抗体１３とが特異的に結合する。粒子１は、位置Ｃに示すように、更に下方に移動したとしても、エキソソーム４と結合した半球面を下側にしてまま移動を続ける。このように、粒子１は、磁性材料１１が偏心されていることにより、エキソソーム４等を介して基板２０に固定される確率を高くすることができる。   Further, as shown in FIG. 4, it is assumed that the particle 1 moves downward at the position A. Thereafter, at the position B, the hemisphere facing downward contacts the exosome 4 at the position B, and the antigen of the exosome 4 and the antibody 13 immobilized on the surface of the particle 1 are specifically bound. Even if the particle 1 moves further downward as indicated by the position C, the particle 1 continues to move with the hemisphere coupled to the exosome 4 facing downward. Thus, the probability that the particle 1 is fixed to the substrate 20 via the exosome 4 or the like can be increased by the eccentricity of the magnetic material 11.

一方、図５に示すように、磁性材料と非磁性材料との重心が一致する一般的な磁気ビーズ１Ｐは、上方に作用する磁力により位置Ａから上方に移動する。このとき、磁気ビーズ１Ｐの上側の半球面とエキソソーム４とが接触して結合したとする。その後、磁気ビーズ１Ｐは、下方に作用する磁力により下方に移動する。このとき、磁気ビーズ１Ｐは、位置Ｂに示すように、エキソソーム４と結合した半球面が上方を向いたまま下方に移動する。よって、エキソソーム４は、磁気ビーズ１Ｐにおいて抗体３が固定される基板と反対側の半球面に位置してしまう。   On the other hand, as shown in FIG. 5, the general magnetic beads 1 </ b> P in which the centers of gravity of the magnetic material and the nonmagnetic material coincide with each other move upward from the position A by the magnetic force acting upward. At this time, it is assumed that the upper hemispherical surface of the magnetic bead 1P and the exosome 4 are in contact with each other. Thereafter, the magnetic beads 1P move downward by a magnetic force acting downward. At this time, as shown at position B, the magnetic bead 1P moves downward while the hemispheric surface coupled to the exosome 4 faces upward. Therefore, the exosome 4 is located on the hemispherical surface opposite to the substrate on which the antibody 3 is fixed in the magnetic bead 1P.

また、図６に示すように、磁気ビーズ１Ｐは、位置Ａにおいて下方に移動するとする。この後、磁気ビーズ１Ｐは、位置Ｂにおいて、下方を向く半球面がエキソソーム４と接触して結合する。磁気ビーズ１Ｐは、位置Ｃに示すように、更に下方に移動する際、溶液の粘性抵抗により、エキソソーム４と結合した半球面が、移動方向と反対方向を向く。よって、エキソソーム４は、磁気ビーズ１Ｐにおいて抗体３が固定される基板と反対側の半球面に位置してしまう。   Further, as shown in FIG. 6, it is assumed that the magnetic beads 1 </ b> P move downward at the position A. Thereafter, the magnetic bead 1P is bonded to the exosome 4 with the hemisphere facing downward at the position B. As shown in position C, when the magnetic beads 1P move further downward, the hemispherical surface coupled to the exosome 4 faces in the direction opposite to the moving direction due to the viscous resistance of the solution. Therefore, the exosome 4 is located on the hemispherical surface opposite to the substrate on which the antibody 3 is fixed in the magnetic bead 1P.

以上のように、一般的な磁気ビーズ１Ｐは、抗体３が固定された基板方向に移動する際、溶液の粘性抵抗の影響により、結合したエキソソーム４を基板と反対側に向けてしまい、抗体３とエキソソーム４との反応確率が悪化する可能性がある。   As described above, when the general magnetic beads 1P move toward the substrate on which the antibody 3 is fixed, the bound exosome 4 is directed to the opposite side of the substrate due to the effect of the viscous resistance of the solution. And the reaction probability of exosome 4 may deteriorate.

なお、磁気ビーズ１Ｐに下方を向く磁力が作用すれば、磁力は粘性抵抗に打ち勝ち、磁気ビーズ１Ｐの方向を変えること無く基板の抗体３まで到達するかに思われる。ところが、免疫反応における標識用の磁気ビーズ１Ｐは上述のように、直径が数十〜２００ｎｍ程度であり、内包される磁性材料の直径は数十ｎｍとなる。よって、磁気ビーズ１Ｐの室温における振る舞いは、一般的な強磁性体と異なり、スピン軌道相互作用に起因する分子内での磁気モーメントの異方性を保つエネルギー、すなわち交換エネルギーと比して熱擾乱による影響が上回る「超常磁性」状態となる。そのため、磁気ビーズ１Ｐに異方性は無く、容易に磁化が回転してしまう。すなわち、溶液の粘性抵抗により容易に磁気ビーズは回転してしまい、結果的にエキソソーム４等のバイオマーカーを捕獲した磁気ビーズ１Ｐは基板上の抗体３との反応確率は向上しない。   Note that if a downward magnetic force acts on the magnetic beads 1P, the magnetic force overcomes the viscous resistance and seems to reach the antibody 3 on the substrate without changing the direction of the magnetic beads 1P. However, as described above, the magnetic beads 1P for labeling in an immune reaction have a diameter of about several tens to 200 nm, and the diameter of the magnetic material contained is several tens of nm. Therefore, the behavior of the magnetic beads 1P at room temperature differs from that of general ferromagnets in that the thermal disturbance compared with the energy that maintains the magnetic moment anisotropy in the molecule due to the spin-orbit interaction, that is, the exchange energy. It becomes a “superparamagnetic” state where the influence of is higher. Therefore, there is no anisotropy in the magnetic beads 1P, and the magnetization easily rotates. That is, the magnetic beads easily rotate due to the viscous resistance of the solution, and as a result, the magnetic beads 1P capturing the biomarkers such as the exosome 4 do not improve the reaction probability with the antibody 3 on the substrate.

（製造方法）
以下、本発明の実施の形態に係る粒子１の製造方法の一例を説明する。
先ず、それぞれ、フェライト等の磁性材料１１を内包し、球状に形成されたポリスチレン等の複数の非磁性材料１２を、窒素中において、ガラス転位点である１００℃以上（例えば１３０℃）まで加熱する。磁性材料１１及び非磁性材料１２を加熱した状態で、磁性材料１１及び非磁性材料１２に５００ｍＴ程度の磁界を印加することにより、磁性材料１１に磁力が作用される。 (Production method)
Hereinafter, an example of the manufacturing method of the particle | grains 1 concerning embodiment of this invention is demonstrated.
First, each of a plurality of non-magnetic materials 12 such as polystyrene, which includes a magnetic material 11 such as ferrite and is formed into a spherical shape, is heated to 100 ° C. or higher (for example, 130 ° C.) that is a glass transition point in nitrogen. . A magnetic force is applied to the magnetic material 11 by applying a magnetic field of about 500 mT to the magnetic material 11 and the nonmagnetic material 12 while the magnetic material 11 and the nonmagnetic material 12 are heated.

次いで、磁性材料１１及び非磁性材料１２に磁界を印加した状態で、磁性材料１１及び非磁性材料１２が３０分程度放置される。放置の後、印加した電界を維持したまま磁性材料１１及び非磁性材料１２が室温まで冷却される。   Next, the magnetic material 11 and the nonmagnetic material 12 are left for about 30 minutes with a magnetic field applied to the magnetic material 11 and the nonmagnetic material 12. After leaving, the magnetic material 11 and the nonmagnetic material 12 are cooled to room temperature while maintaining the applied electric field.

以上のように、磁性材料１１の重心Ｇ１と非磁性材料１２の重心Ｇ２とが互いにずらされた粒子１を製造することができる。なお、フェライト等の酸化鉄は、キュリー点が４００℃以上であり、キュリー点より十分低い加熱温度まで加熱されても何ら影響を受けない。   As described above, it is possible to manufacture the particles 1 in which the gravity center G1 of the magnetic material 11 and the gravity center G2 of the nonmagnetic material 12 are shifted from each other. Note that iron oxides such as ferrite have a Curie point of 400 ° C. or higher, and are not affected at all even when heated to a heating temperature sufficiently lower than the Curie point.

（比較例）
図７を用いて、本発明の実施の形態に係る粒子１によりバイオマーカーを標識して粒子１を計数した結果と、従来の磁気ビーズ１Ｐを用いた場合の計数結果との比較例を説明する。横軸は、検出対象となるバイオマーカー（エキソソーム４）の濃度であり、縦軸は粒子１及び磁気ビーズ１Ｐの計数結果である。粒子１による計数結果を曲線Ｐ１に、磁気ビーズ１Ｐによる計数結果を曲線Ｐ２に示す。 (Comparative example)
A comparison example between the result of counting the particle 1 by labeling the biomarker with the particle 1 according to the embodiment of the present invention and the result of counting using the conventional magnetic beads 1P will be described with reference to FIG. . The horizontal axis is the concentration of the biomarker (exosome 4) to be detected, and the vertical axis is the counting result of the particles 1 and the magnetic beads 1P. The counting result with the particles 1 is shown in a curve P1, and the counting result with the magnetic beads 1P is shown in a curve P2.

曲線Ｐ１は、曲線Ｐ２に対してバイオマーカーの濃度に関わらず計数結果が多く、最大で４倍近い差が生じた。粒子１が吸引される際に非磁性材料１２に対して偏心された磁性材料１１に磁力が生じ、溶液の粘性抵抗により、磁性材料１１が偏心された方向に移動するためと考えられる。   The curve P1 has many count results regardless of the biomarker concentration with respect to the curve P2, and a difference close to 4 times at most occurred. It is considered that when the particles 1 are attracted, a magnetic force is generated in the magnetic material 11 that is eccentric with respect to the nonmagnetic material 12, and the magnetic material 11 moves in the eccentric direction due to the viscous resistance of the solution.

曲線Ｐ１及び曲線Ｐ２に沿う破線のように、理想的にはバイオマーカー含有量が０であれば計数結果も０となるべきである。しかしながら、抗原抗体反応を用いた検出方法では、基板２０上に、抗原抗体反応による結合の他に非特異吸着が生じる。このため、バイオマーカーの濃度が０であっても、非特異吸着により基板２０の表面に固定された粒子１及び磁気ビーズ１Ｐが計数されてしまう。   As indicated by the broken lines along the curves P1 and P2, ideally, if the biomarker content is 0, the counting result should also be 0. However, in the detection method using the antigen-antibody reaction, non-specific adsorption occurs on the substrate 20 in addition to the binding by the antigen-antibody reaction. For this reason, even if the concentration of the biomarker is 0, the particles 1 and the magnetic beads 1P fixed on the surface of the substrate 20 by non-specific adsorption are counted.

曲線Ｐ１，Ｐ２において、誤差下限と曲線Ｐ１，Ｐ２のバックグラウンドノイズレベルＱとの接点（交点）をそれぞれ最小検出感度Ｒ１，Ｒ２という。本発明の実施の形態に係る粒子１の最小検出感度Ｒ１は、磁気ビーズ１Ｐの最小検出感度Ｒ２に比べて向上しており、バイオマーカー検出の感度が向上していることが分かる。よって、本発明の実施の形態に係る粒子１によれば、生体物質等の分析において疾病等の検出感度を向上することができる。   In the curves P1 and P2, the contact (intersection) between the lower limit of error and the background noise level Q of the curves P1 and P2 is referred to as minimum detection sensitivity R1 and R2, respectively. The minimum detection sensitivity R1 of the particle 1 according to the embodiment of the present invention is improved compared to the minimum detection sensitivity R2 of the magnetic beads 1P, and it can be seen that the sensitivity of biomarker detection is improved. Therefore, according to the particle 1 according to the embodiment of the present invention, it is possible to improve the detection sensitivity of a disease or the like in the analysis of a biological substance or the like.

本発明の実施の形態に係る粒子１によれば、内包される磁性材料１１が偏心されているため、液体中を磁力により移動する際、表面が常に同じ方向を向く。よって、粒子１は、常に同じ半球面において結合する対象との衝突が起き、抗体、抗原等のバイオマーカーとの反応確率を大幅に向上することができる。よって、粒子１は、生体物質の分析を行う時間を短縮でき、検出対象の定量性を向上できるため、分析の精度を向上することができる。   According to the particle 1 according to the embodiment of the present invention, since the contained magnetic material 11 is eccentric, the surface always faces the same direction when moving in the liquid by magnetic force. Therefore, the particle 1 always collides with the target to be bound on the same hemisphere, and the reaction probability with a biomarker such as an antibody or an antigen can be greatly improved. Therefore, the particle 1 can shorten the time for analyzing the biological material and can improve the quantitativeness of the detection target, so that the accuracy of the analysis can be improved.

また、本発明の実施の形態に係る粒子１によれば、検出感度を向上できるため、従来より濃度の低いバイオマーカーであっても、検出対象を検出できる。よって、血液等を試料とする場合、被検者のＱＯＬ（quality of life）を向上することができる。   In addition, according to the particle 1 according to the embodiment of the present invention, the detection sensitivity can be improved, so that even a biomarker having a lower concentration than the conventional one can detect a detection target. Therefore, when blood or the like is used as a sample, the QOL (quality of life) of the subject can be improved.

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 (Other embodiments)
As mentioned above, although this invention was described by embodiment, it should not be understood that the description and drawing which form a part of this indication limit this invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

例えば、既に述べた実施の形態において、検出対象である生体物質と、検出対象と特異的に結合する特異性生体物質との組み合わせは、エキソソーム４の抗原と、抗体３及び抗体１３との組み合わせに限るものでない。特異的に結合する組み合わせは、例えば、リガンドと受容体（酵素タンパク質、レクチン、ホルモン等）との組み合わせ、互いに相補的な塩基配列を有する核酸の組み合わせ等であってもよい。   For example, in the embodiment already described, the combination of the biological material that is the detection target and the specific biological material that specifically binds to the detection target is the combination of the antigen of exosome 4, the antibody 3, and the antibody 13. It is not limited. The combination that specifically binds may be, for example, a combination of a ligand and a receptor (enzyme protein, lectin, hormone, etc.), a combination of nucleic acids having mutually complementary base sequences, and the like.

その他、上述の構成を相互に応用した構成等、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。   In addition, of course, the present invention includes various embodiments that are not described here, such as a configuration in which the above-described configurations are mutually applied. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

Ｇ１ 重心
Ｇ２ 重心
１ 粒子
１Ｐ 磁気ビーズ
３，１３ 抗体（特異性生体物質）
４ エキソソーム（生体物質）
１１ 磁性材料
１２ 非磁性材料
２０ 基板
２１ ウェル G1 center of gravity G2 center of gravity 1 particle 1P magnetic beads 3,13 antibody (specific biological material)
4 Exosomes (biological substances)
11 Magnetic material 12 Nonmagnetic material 20 Substrate 21 Well

Claims (6)

磁性材料と、
前記磁性材料を内包する球状の非磁性材料と、
を備え、
前記磁性材料の重心と前記非磁性材料の重心とが互いにずれていることを特徴する粒子。 Magnetic materials,
A spherical non-magnetic material containing the magnetic material;
With
Particles characterized in that the center of gravity of the magnetic material and the center of gravity of the non-magnetic material are shifted from each other. 加熱された状態で前記磁性材料に磁力を作用させることにより、前記磁性材料の重心と前記非磁性材料の重心とが互いにずらされ、前記重心がずれた状態で冷却されたことを特徴する請求項１に記載の粒子。   The center of gravity of the magnetic material and the center of gravity of the non-magnetic material are shifted from each other by applying a magnetic force to the magnetic material in a heated state, and cooling is performed in a state where the center of gravity is shifted. 2. The particle according to 1. 前記非磁性材料は、樹脂材料であり、
前記樹脂材料のガラス転位点以上の温度に加熱された状態で、前記磁性材料の重心と前記非磁性材料の重心とがずらされたことを特徴とする請求項１または２に記載の粒子。 The nonmagnetic material is a resin material,
3. The particle according to claim 1, wherein the center of gravity of the magnetic material and the center of gravity of the non-magnetic material are shifted while being heated to a temperature equal to or higher than the glass transition point of the resin material. 前記非磁性材料の表面に固定され、所定の生体物質と特異的に結合する特異性生体物質を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の粒子。   The particle according to any one of claims 1 to 3, further comprising a specific biological substance that is fixed to a surface of the nonmagnetic material and specifically binds to a predetermined biological substance. 直径が２０〜２５０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の粒子。   The particle according to any one of claims 1 to 4, wherein the diameter is 20 to 250 nm. 磁性材料及び前記磁性材料を内包する球状の非磁性材料を加熱するステップと、
前記磁性材料及び前記非磁性材料が加熱された状態で、前記磁性材料に磁力を作用させることにより、前記磁性材料の重心と前記非磁性材料の重心とを互いをずらすステップと、
前記重心がずれた状態で冷却するステップと
を含むことを特徴する粒子の製造方法。 Heating a magnetic material and a spherical non-magnetic material containing the magnetic material;
Shifting the center of gravity of the magnetic material and the center of gravity of the nonmagnetic material by causing a magnetic force to act on the magnetic material while the magnetic material and the nonmagnetic material are heated;
And cooling with the center of gravity shifted.
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