JPH07311198A - 組み合わされたバイオアフィニティーアッセイ及び電気泳動分離のための装置及び方法 - Google Patents

組み合わされたバイオアフィニティーアッセイ及び電気泳動分離のための装置及び方法

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JPH07311198A
JPH07311198A JP7074615A JP7461595A JPH07311198A JP H07311198 A JPH07311198 A JP H07311198A JP 7074615 A JP7074615 A JP 7074615A JP 7461595 A JP7461595 A JP 7461595A JP H07311198 A JPH07311198 A JP H07311198A
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stage
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パウルス アラン
Carlo S Dr Effenhauser
エス．エッフェンハウザー カルロ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 組み合わされたバイオアフィニティーアッセ
イ及び電気泳動分離のための装置及び方法を提供する。 【構成】 分析物分子（Ｌ，Ｍ）と分子認識要素（Ａ）
との間のバイオアフィニティー相互作用が行われる第一
ステージ（１）と、分析物分子（Ｌ，Ｍ）の電気泳動分
離及び次いで分離種の検出が行われる第二ステージ
（２）との二つのステージを有する毛管系からなる組み
合わされたバイオアフィニティーアッセイ及び電気泳動
分離のための装置（１０）であって、分子認識要素
（Ａ）は第一毛管ステージ（１）の内側壁面（３）に結
合され且つ固定されている。 【効果】 容易に実施可能で自動化もでき、分析の精度
及び感度が高い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、組み合わされたバイオ
アフィニティーアッセイ及び電気泳動分離のための装置
(Device for combined bioaffinity assay and electro
phoretic separation)に関するものである。本発明は、
組み合わされたバイオアフィニティーアッセイ及び電気
泳動分離を行うための方法にも関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、バイオアフィニティーアッセイ及
びより特別には免疫化学的方法は、主に低濃度で生物学
的マトリックス中に存在する薬剤及びホルモンの定性及
び定量分析のために使用された。大部分の内因性化合物
は特定の抗原−抗体結合とは直接的に又は間接的に相互
作用しないので、浄化工程はしばしば不必要である。生
物学的マトリックスからの分析物の選択的なバイオアフ
ィニティー抽出の重要な副次効果は、同時に分析物の相
当な濃度が得られるということである。抗体は、抗原分
子の小さな部分、所謂エピトープを認識するのみであ
る。抗体に対して応答可能な前記エピトープを含む何れ
かの分子は、それが重要な分析物であるかのように結合
するであろう。この効果は、分析物の親和力及び濃度と
比較した場合の抗体に対する相対的親和力及び抗体分子
の相対的濃度に大きく依存する。構造的同族体の抗原−
抗体結合における交差反応性は、単一の分析物が抗体と
相互作用するであろうということでは、通常制御され得
ない。分子認識要素の交差反応性の正の効果は、クロマ
トグラフィー的及び／又は分光学的分析方法を用いてオ
フライン又はオンラインの何れかで、分析物の予備濃縮
のためにそれらは最近しばしば用いられるということで
ある。
【０００３】イムノアフィニティークロマトグラフィー
(immuno affinity chromatography)と比較して異なる種
類の選択性を得ることを意図して、免疫親和力と毛管電
気泳動（ＣＥ）とを組み合わせることが試みられた。分
離のための他の物理−化学的性質の適用は、多くの場
合、分析系の選択性の増大に寄与し得るので、ＣＥの分
解能は液体クロマトグラフィーと比較して大きい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】バイオアフィニティー
アッセイ（ＢＡ）、又はより特別には、ＣＥと組み合わ
された免疫分析予備濃縮を使用するための公知の試みに
おいて、抗体は、アミノプロピルトリエトキシシリル誘
導化ガラスビーズの表面上に固定化された。１，４−フ
ェニレンジイソチオシアネートを用いてガラスビーズの
表面上が変性された後、モノクローナル抗体がそれにカ
ップリングされた。ガラスビーズは、二つのガラスフリ
ットの間の毛管内に充填された。毛管への塗布ガラスビ
ーズの充填は、通常手によって行われる。この手順は非
常に実施困難であり、且つ更に、非常に作業に敏感であ
る。ガラスビーズを用いる充填毛管の一つの主な欠点
は、毛管を閉塞する機会が劇的に増加されるということ
である。更に、毛管に充填されたガラスビーズ中の予測
不能な及び不均質な流動状態に起因して、抗体に対する
分析物分子の結合は不均一である。それ故、毛管内のガ
ラスビーズの局在化に依存して、会合及び分離の動力学
は異なる。しかしながら、溶液から抗体への分析物分子
の物質移送における相違はピークの広がりを生じさせ
得、これは装置の分解能の減少を生じさせる。
【０００５】従来技術の状態は、続く毛管電気泳動を伴
う抗原−抗体相互作用の方法例により説明されるけれど
も、それらの上記の確認された不利益は、一般的な分析
物分子−分子認識要素相互作用の全ての類似した試みに
対して言えるということを理解すべきである。前記の一
般的な相互作用は、例えば、抗原−抗体複合化、受容体
−薬剤相互作用、特異的な蛋白質−蛋白質相互作用、Ｄ
ＮＡ−蛋白質相互作用、ＤＮＡ−ハイブリッド化アッセ
イ及び更に別の類似の相互作用である。それ故、本発明
の目的は、それぞれの単一思想の利益を併有し且つ公知
の試みの不利益を克服する組み合わされたバイオアフィ
ニティーアッセイ及び毛管電気泳動のための装置及び方
法を提供することである。毛管内の分析物のための流動
状態は、予測可能で且つ通常均質であるべきである。分
析物分子−分子認識要素相互作用の会合及び分離の動力
学の局在依存効果は、高い分離効率が達成され得るよう
に避けられるべきである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】全てのこれらの及び更に
別の目的は、本発明の特徴を有する組み合わされたバイ
オアフィニティーアッセイ及び電気泳動分離のための装
置及び方法により解決される。更に特別には、本発明
は、分析物分子と分子認識要素との間のバイオアフィニ
ティー相互作用が行われる第一ステージと、分析物分子
の電気泳動分離及び次いで分離種の検出が行われる第二
ステージとの二つのステージを有する毛管系からなる組
み合わされたバイオアフィニティーアッセイ及び電気泳
動分離のための装置であって、分子認識要素は第一毛管
ステージの内側壁面に結合され且つ固定されている装置
を提供する。第一毛管ステージにおいて、分子認識要素
は、例えば、毛管材料に対する吸着により又は共有結合
により、内側の毛管壁面に結合され且つ固定されてい
る。毛管の内側壁面に直接結合され且つ固定された分子
認識要素を有することにより、分析物の流路内の障害物
が避けられる。それ故、毛管を閉塞する危険は実質的に
除去される。流動状態は予測可能であり、且つ毛管内の
分析物の流動速度にのみ主に依存する。分析物分子−分
子認識要素相互作用の会合及び分離の動力学の局在依存
効果は避けられる。毛管の内側壁面に結合され且つ固定
された分子認識要素は、例えば、抗体、抗原、受容体、
薬剤、ＤＮＡストランド、炭水化物、及び同様の更なる
認識要素、又はそれらの要素の二種若しくはそれより多
くの混合物である。内側の毛管壁面への分子認識要素の
結合及び固定は、手作業が減少されるように自動的に容
易に行われ得る。加えて前記自動化は装置の高い精度を
生じさせ、それ故、これは同様に物質生産的であり得
る。
【０００７】本発明の好ましい態様においては、毛管系
は、ミクロ機械加工により又はミクロ電子工業において
標準的な技術により、ガラス，ポリマー，又は半導体材
料の小さなスラブ上に好ましくは平面的に設けられてい
る。本発明の特別な態様は、所望により、電場を設ける
ための及び電気泳動的に分離された種のために検出器か
ら信号を検出するための電極用電気的カップリングさえ
も、ガラス，ポリマー，又は半導体材料のスラブ上に設
けられ得るという利益を有している。分子認識要素は、
毛管系の第一ステージの内側壁面に結合されている。分
子認識要素を結合させるための充分に大きな表面を提供
するために、毛管系の第一ステージの全長は、例えば、
内側壁面の制御された荒さを設けることにより、又は、
不等辺四辺形状の流路を設けることにより、制御された
方法で拡張されてよい。それ故、分子認識要素、即ち抗
体が、毛管内にランダムに分散されたガラスビーズの表
面に結合されているという状況にも係わらず、流動状態
は制御可能であり且つ予測可能である。本発明の前記チ
ップの態様の全長は非常に短い；殆どの前記チップ溶液
は慣用の半導体ウェファーの寸法を有し、且つ通常、一
枚のウェファー上に多数のチップが同時に設けられ得る
ように、それらは相当に短い。このことは、本発明の装
置の容易且つ安価な製造に寄与する。
【０００８】本発明の組み合わされたバイオアフィニテ
ィーアッセイ及び電気泳動分離のための方法は、二つの
ステージを有する毛管系を通って分析物を流すことから
なる。第一毛管ステージにおいては、分析物分子は前記
ステージ中に存在するそれぞれの分子認識要素により捕
捉される。より特別には、分析物分子は、例えば、毛管
材料への吸着により又は共有結合により、前記毛管ステ
ージの内側壁面に結合され且つ固定されている分子認識
要素により捕捉される。予め決定された時間後に、分析
物分子は分子認識要素から分離される。続いて、分析物
分子は電気泳動により毛管系からなる第二ステージにお
いて分離され、次いで最後に分離種は毛管系の末端部分
で検出される。
【０００９】
【実施例及び発明の効果】本発明は、添付図面を参照し
て下記の好ましい態様に関して更に詳細に説明されるで
あろう。図に関して、図１は、本組み合わされたバイオ
アフィニティーアッセイ及び電気泳動分離のための装置
の説明図であり、そして図２−６は、本組み合わされた
バイオアフィニティーアッセイ及び電気泳動分離のため
の方法の説明図である。
【００１０】本発明の装置（通常、参照数１０で示す）
の実施態様を図１に模式的に示す。本発明の装置は、約
０．１ｃｍないし約２００ｃｍ、好ましくは約１ｃｍな
いし約５０ｃｍの長さであり、且つ約５μｍ2 ないし約
１０００００μｍ2 の内部断面積を有する毛管系からな
る。毛管系の内部断面の形状は、ほぼ環状，矩形状，不
等辺四辺形状，又は同種形状であってよい。毛管系は、
分析物及び担体媒体（必要ならば）の導入及び除去のた
めの入口開口部及び出口開口部も含む。説明図の簡単化
の理由のために、それぞれの入口開口部及び出口開口部
は図１には示されていない。
【００１１】毛管系は、分析物分子のバイオアフィニテ
ィー相互作用及び予備濃縮が行われる第一ステージ１、
及び予備濃縮された分析物分子の電気泳動分離及び次い
で分離種の検出が行われる第二ステージ２からなる。毛
管系の第二ステージの縦伸びに沿って電場を形成するた
めの電極は、図の簡略化のために示されていない。しか
しながら、当業者は例えば、薄いワイヤー（これは、毛
管を通って伸び且つ毛管の外側に設けられた電気的カッ
プリッグで終了する）と接続されている毛管の内側壁面
４上の薄い金属リングのような前記電極のための種々の
態様を知っているであろう。好ましい態様において、毛
管系はガラス又は半導体材料の小さなスラブ上に形成さ
れる。前記の場合において、電極及びカップリッグは、
ミクロチップ工業において良く知られた製造技術を適用
して“チップ”上に設けることができるであろう。
【００１２】本発明に従って、第一毛管ステージ１にお
いて、分子認識要素Ａは毛管の内側壁面３に結合され且
つ固定されている。分子認識要素は、例えば吸着により
又は共有結合により、毛管壁面に結合されてよい。しか
しながら、他の物理的及び／又は化学的技術が同様に適
用可能である。吸着的結合は通常容易に得られ、且つ毛
管系の第一毛管ステージ１のバイオアフィニティー部分
の再生のための可能性を理論的に残している。
【００１３】毛管系が一本の毛管のみから形成されてい
る場合には、第一毛管ステージ１は毛管の限定された長
さのみを占有すべきであろう。それ故、毛管の限定され
た長さのみが分子認識要素Ａにより占有されるべきであ
り、その結果、分子認識要素からの分離後に、分析物分
子の実際の電気泳動分離のために毛管の充分な長さが利
用される。第一ステージの長さを変えることにより、分
子認識要素（これは、毛管壁面に結合され且つ固定され
ている）の量は容易に制御することができ、それ故、装
置の感度を要求に適合させることができる。好ましく
は、第一ステージ１の長さは、毛管系の全長の約１％な
いし約９５％、好ましくは２５％未満である。図１にお
いて、及び続く図２−６において、第一ステージ及び第
二ステージは破線により分離されている。
【００１４】好ましい態様においては、毛管系は二本の
毛管１，２からなる。第一毛管（これは、分子認識要素
がその内側壁面３上のその長さ全体に沿って塗布されて
いる）は、毛管２（これは、最適な分離状態を可能にす
る）に接合されている。それ故、各ステージの長さは容
易に制御され、且つ要求に容易に合わせることができ
る。毛管系が二本の毛管１，２からなる場合には、図１
−６中の破線は二本の毛管の末端部を表わしており、こ
れに沿って、二本の毛管は互いに結合されており、且つ
好ましくは一緒に接着されている。
【００１５】図２−６において、単一の種類の分子認識
要素Ａ及び分析物分子の一種（これは、未標識分析物分
子Ｍ及び標識分析物分子Ｌからなる）に対して、組み合
わされたバイオアフィニティーアッセイ及び電気泳動分
離のための方法が説明されている。分析物分子の部分の
標識は、種々の方法により行われてよい。例えば、発光
物質、紫外線照射物質、放射性物質、又は電気化学的活
性物質が使用されてよい。本発明の方法の説明のために
示された装置は、図１に示された一つに相当する。それ
は一本の毛管のみからなっていてよいし、又は、それは
二本又はそれより多くの毛管、例えば、分子認識要素Ａ
がその内側壁面３に沿って塗布されている第一管１と毛
管電気泳動の原理による分離を行うための第二管２、と
からなっていてよい。図において、未標識分析物分子Ｍ
は小さな矩形により符号化されており、他方、Ｌ形状の
符号は標識分析物分子Ｌを表わしている。分子認識要素
Ａは、毛管の注入側の内部の毛管壁面３の限定された長
さに結合されている。
【００１６】図２において、定義された濃度が示されて
いる未標識分析物分子Ｍと標識分析物分子Ｌとの混合物
は毛管系の第一ステージ１内に注入され、その結果、そ
れらは毛管系の内側壁面上の分子認識要素Ａと相互作用
し得る。未標識分析物分子Ｍの濃度が増大するに連れ
て、標識分析物分子Ｌ（これは、分子認識要素Ａにより
捕捉される）の量は減少するであろう。適当なインキュ
ベーション時間後に、標識分析物分子Ｌの結合フラクシ
ョン及び遊離フラクションと、未標識分析物分子Ｍの結
合フラクション及び遊離フラクションとの間に平衡が見
出されるであろう。標準化された分析状態が保持される
限り、非平衡状態も使用されてよい。
【００１７】洗浄工程（これは、図３に示されている）
において、標識分析物分子Ｌの非結合フラクション及び
未標識分析物分子Ｍの非結合フラクションは毛管から除
去される。
【００１８】次工程（これは、図４に示されている）に
おいて、標識分析物分子Ｌの結合フラクション及び未標
識分析物分子Ｍの結合フラクションは分子認識要素Ａか
ら分離される。チャオトロピック剤(chaotropic agen
t)、例えば塩溶液、有機溶媒又は他の緩衝溶液を注入す
ることにより、分離速度は増大され得、且つ再会合が減
少され得る。
【００１９】次工程は、第二毛管ステージ２の内側の電
場内での標識分析物分子Ｌと未標識分析物分子Ｍとの分
離である。毛管電気泳動ＣＥにおける分離効率は、とり
わけ、注入された試料プラグの寸法に依存している。そ
れ故、標識分析物分子Ｌ及び未標識分析物分子Ｍ（これ
らは分離工程後に、第一毛管ステージの長さにわたって
広げられている）を濃縮することが好ましい。この濃縮
は種々の方法により、例えば等速電気泳動により、又は
等電点電気泳動により得られてよい。好ましくは、場増
幅された試料濃度は、第二ステージ内の電場を使用して
得られる。この目的のために、チャオトロピック剤並び
に分析物分子Ｌ及びＭを伴う試料の伝導度は、分離緩衝
剤の伝導度よりも小さく選択される。次いで、分析物分
子Ｌ及びＭが帯電されるという条件下で、図５に示され
る如く、高い電場に起因して、それらは濃縮される。
【００２０】この積み重ね効果は、毛管系（これは、図
６に示されている）の第二ステージ内の分離効率のため
に、及び標識分析物分子Ｌの正確な定量のために本質的
なものである。第一ステージがその内側壁面に結合され
た一種の分子認識要素Ａのみからなり、且つ一種の標識
分析物分子Ｌを有する場合には、標識分析物分子Ｌは選
択的に検出され得、分離効率は主な役割を演じない。し
かしながら、異なる分子認識要素及び標識を用いる複数
分析物分析に対しては、分離効率は非常に重要であるこ
とは明らかである。
【００２１】本発明の装置の実施態様（これは、第一ス
テージのその内側毛管壁面に沿って抗体が塗布されてい
る）のみの説明の目的のために、後記本文が記載されて
いる。
【００２２】化学薬剤 ２０ｍＭのナトリウムテトラボレート緩衝液ｐＨ＝８．
０（ＢＢ８）を使用するための準備は、フルカ（Fluka)
社〔スイス国，ブーフス(Buchs) 〕から得ることがで
き、６９ｍＭのナトリウム−カリウムホスフェート緩衝
液ｐＨ＝７．０（ＰＢ７）を使用するための準備は、チ
バ−ガイギー社〔スイス国，バーゼル(Basel) 〕から得
ることができ、化学級のメタノール及びトルエン並びに
ミリ−キュー水(milli-Q water) が使用されるべきであ
る。アトラジン、２−エチルアミノ−４−クロロ−６−
イソプロピルアミノ−１，３，５−トリアジン、アトラ
ジンに対するモノクローナル抗体、及びアトラジンで標
識されたフルオレセイン（ＦＡ）は、本出願人の内部源
から得られる。ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）は、フル
カ（Fluka)社（スイス国，ブーフス(Buchs) 〕ることが
でき、且つ更に精製することなく使用してよい。
【００２３】手段及び毛管電気泳動条件 フルオレセイン検出器又はＵＶ検出器を備えたＰ／ＡＣ
Ｅ２１００エレクトロペログラフ〔アメリカ合衆国，カ
リフォルニア，フラートン(Fullerton) のベックマンイ
ンスツルメンツ(Beckman Instruments) 社製〕が使用さ
れる。４８８ｎｍ及び注文製の光学系で操作し、毛管の
検出窓に配置された光学繊維の末端部で５ｍＷを伝える
１５ｍＷのアルゴンレーザー〔アメリカ合衆国，カリフ
ォルニア，マウント ビュー(Mt. view)，スペクトラ−
フィジクス（Spectra-physics)社製〕を、発光物質で標
識された分析物分子の励起のために使用することができ
る。電気泳動分離は、例えば、毛管（これは３０℃に保
持され、注入は通常加圧により行われる）にわたって２
０ないし３０ｋＶを適用することにより行うことができ
る。
【００２４】塗布手順 塗布毛管は、溶融シリカ毛管を１ＭＫＯＨを用いて２時
間洗浄後、水を用いて１０分間濯ぎ、次いで０．１ＭＨ
Ｃｌを用いて１０分間濯ぎ、次いで２００℃で３時間乾
燥（この間、毛管は窒素を用いてフラッシュされる）し
て注文製造される。（メルカプトメチル）ジメチルエト
キシシラン〔ＭＤＳ；スイス国，ブーフス(Buchs) のフ
ルカ（Fluka)社製〕を用いる塗布は、毛管壁面上の単一
層を得るために、前記試薬を用いて毛管を充填し、次い
でそれを真空下で２００℃のオーブン中に１８時間放置
することにより行うことができる。
【００２５】３−アミノプロピルトリメトキシシラン
〔ドイツ国，シュタインハイム(Steinheim) のアルドリ
ッヒ(Aldrich) 社製〕を用いる塗布は、２％トルオール
溶液を用いて毛管を充填し、次いで毛管を１００℃で３
時間加熱することにより行うことができる。その後、毛
管をメタノールを用いて１０分間濯ぐ。アミノプロピル
塗布された毛管は、室温で４時間ＰＢ７中の０．５％グ
ルタルアルデヒド〔ドイツ国，ダルムシュタット(Darms
tadt) のメルク(Merck) 製〕を用いて処理し、続いて毛
管をＰＢ７を用いて濯いだ後に、抗体及びＢＳＡの共有
結合のために使用することができる。
【００２６】抗体の毛管への塗布は、抗体溶液（１０μ
ｇ蛋白質／ｍｌ）と毛管カップリングの場合はＰＢ７と
の混合物を毛管に充填することにより、或いはエレクト
ロフェログラフ(electropherograph) による３０又は６
０秒の間の加圧注入により、行われる。注入後、毛管を
通る抗体のサイホン的吸出しを避けるために、室温での
３時間のインキュベーションの間、毛管は水平に横たえ
られる。次いで、毛管にＰＢ７中のＢＳＡ溶液（１−２
ｍｇ／ｍｌ）を充填し、次いで非特異的結合を減少させ
るために室温で更に３時間インキュベーションする。
【００２７】抗体の共有結合のために、溶融シリカ毛管
は最初に３−アミノプロピルトリメトキシシラン官能性
により変性される。グルタルアルデヒドは、毛管表面に
抗体を結合させるために使用される。
【００２８】抗体塗布長さ 毛管塗布長さは好ましくは、抗体溶液の注入されたプラ
グの長さに等しく、そしてカラム寸法、媒体の粘度及び
適用圧力が知られている場合には、計算することができ
る。それらは、毛管の長さとＦＡ水溶液の連続注入部の
漏出時間との間の関係の決定により評価することもでき
る。抗体溶液の粘度は他の水溶液の粘度と相違しないと
仮定すると、注入時間を基準として注入されたプラグの
長さを計算することができる。
【００２９】塗布毛管と未塗布毛管とのカップリング ７ｃｍ長さの塗布毛管を３０ないし４０ｃｍ長さの未塗
布の溶融シリカ毛管にカップリングさせる（両毛管の内
径は５０μｍ又は７５μｍの何れかである）。ベックマ
ン(Beckman) 毛管カッターを用いて、又は研磨シートを
用いて、毛管末端部を研磨するために、接合ホルダー(m
essing holder)の手段により毛管を保持してよい。この
ようにして、死容積のないカップリングを得ることがで
きる。顕微鏡の手段により、毛管末端部の表面を検査す
ることができる。毛管を位置決めするための最も簡単な
方法は、各々、内径５０ないし７５μｍの毛管のために
直径４０ないし７０μｍの金属ワイヤーを使用し、次い
で前記ワイヤーを７ｃｍ塗布毛管を通して且つ他に１−
２ｃｍ溶融シリカ毛管内に押圧することである。末端部
の変形を避けるために、金属ワイヤーが鋭いナイフによ
り切断されるということが基本である。前記ワイヤーを
曲げることは、同様に避けるべきである。電子印刷のた
めの基板として通常使用されるガラス繊維板１０×１５
×２ｍｍが、深さ３６０μｍのＶ字形（９０度）溝と共
に、毛管の位置決めのために使用されてよい。溝内に接
続された毛管を位置決めし且つ先端部に２５０μｍ厚の
デッキグラスを置いた後に、カチオボンド〔Katiobond
；商標名；ドイツ国，グラフェルフィング(Grafelfin
g)のデオ(Delo)社製〕の手段により、ＵＶ−重合体、非
流動接着剤、二箇所の毛管末端部が一緒に接着される。
次いで、オプチキュアーライトガン〔Opticure light g
un；商標名；アメリカ合衆国，ニュージャージー，ニュ
ーブランスウィック(New Brunswick) のノーランド(Nor
land) 社製〕を用いて、２−４分間カップリング装置を
照射する。完全な重合を行うためには、毛管を使用する
前に１時間待つのが都合がよい。照射後、前記ワイヤー
は毛管から抜き出すことができる。
【００３０】毛管系の第一ステージの内側壁面における
抗体の安定性及び結合性は、固定化の種類及び毛管系を
横切る電場によっては、都合がよいことに影響されな
い。毛管系の第一ステージの一方のゾーン内又は分離ゾ
ーン内の何れかで混合された異なる抗体の固定化は、組
み合わされたマルチアナライトバイオアフィニティーア
ッセイ及び毛管電気泳動分析（combined multianalyte
bioaffinity assay andcapillary electrophoresis ana
lysis) を発展させる。バイオアフィニティーアッセイ
分析及び毛管電気泳動分析の両方の利点が使用される。
従来技術の不利益を克服する本発明は、容易に適用する
ことができ且つ高い分析感度をもたらす装置及び方法を
提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の組み合わされたバイオアフィニティー
アッセイ及び電気泳動分離のための装置の一実施態様を
説明するための図である。
【図２】本発明の組み合わされたバイオアフィニティー
アッセイ及び電気泳動分離のための方法の一実施態様に
おいて、毛管系の第一ステージ内に注入された未標識分
析物分子Ｍと標識分析物分子Ｌとの混合物が、毛管系の
内側壁面上の分子認識要素Ａと相互作用する状態を説明
するための図である。
【図３】図２の工程の次の洗浄工程において、標識分析
物分子Ｌの非結合フラクション及び未標識分析物分子Ｍ
の非結合フラクションが毛管から除去される状態を説明
するための図である。
【図４】図３の工程の次の工程において、標識分析物分
子Ｌの結合フラクション及び未標識分析物分子Ｍの結合
フラクションが分子認識要素Ａから分離される状態を説
明するための図である。
【図５】図４の工程の次の工程において、第二毛管ステ
ージの内側の電場内により、標識分析物分子Ｌと未標識
分析物分子Ｍとが分離される状態を説明するための図で
ある。
【図６】図５の工程において、標識分析物分子Ｌと未標
識分析物分子Ｍとが完全に分離された状態を説明するた
めの図である。
【符号の説明】
１ 第一ステージ（又は、毛管，第一毛管ステージ，第
一管） ２ 第二ステージ（又は、毛管，第二毛管ステージ，第
二管） ３，４ 内側壁面（又は、毛管壁面） １０ 本発明の装置 Ａ 分子認識要素 Ｌ，Ｍ 分析物分子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター オロズラン スイス国，4053 バーゼル，デルスベルゲ ラレー 11／３ (72)発明者 アラン パウルス ドイツ連邦共和国，79423 ハイターシャ イム，シュヴァルツヴァルトストラーセ ９ (72)発明者 カルロ エス．エッフェンハウザー ドイツ連邦共和国，79756 ヴァイル ア ム ライン，シュトザッカーストラーセ 18

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 分析物分子（Ｌ，Ｍ）と分子認識要素
    （Ａ）との間のバイオアフィニティー相互作用が行われ
    る第一ステージ（１）と、分析物分子（Ｌ，Ｍ）の電気
    泳動分離及び次いで分離種の検出が行われる第二ステー
    ジ（２）との二つのステージを有する毛管系からなる組
    み合わされたコンバインドバイオアフィニティーアッセ
    イ及び電気泳動分離のための装置であって、分子認識要
    素（Ａ）は第一毛管ステージ（１）の内側壁面（３）に
    結合され且つ固定されていることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 毛管系が、ほぼ環状，矩形状，不等辺四
    辺形状，又は同種形状の内部断面を有する請求項１記載
    の装置。
  3. 【請求項３】 毛管系が、第一ステージ（１）の長さと
    第二ステージ（２）の長さとの合計であり、約０．１ｃ
    ｍないし約２００ｃｍ、好ましくは約１ｃｍないし約５
    ０ｃｍである全長を有する請求項１又は２記載の装置。
  4. 【請求項４】 第一ステージ（１）の長さが、毛管系の
    全長の約１％−９５％、好ましくは２５％未満である請
    求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】 毛管系が少なくとも一本の毛管からなる
    請求項１ないし４のうちの何れか一つに記載の装置。
  6. 【請求項６】 毛管系が、内側壁面（３）に結合された
    分子認識要素（Ａ）を有する第一ステージ（１）である
    第一毛管と、電気泳動分離及び分離種の検出を行うため
    に設けられた第二毛管との少なくとも二本の毛管からな
    り、これらは互いに接続されており、且つ好ましくはこ
    れらの末端表面が一緒になって接着されている請求項１
    ないし５のうちの何れか一つに記載の装置。
  7. 【請求項７】 毛管（１），（２）が溶融シリカからな
    り、且つ約５μｍ2ないし約１０００００μｍ2 の断面
    積を有する請求項５又は６記載の装置。
  8. 【請求項８】 毛管系が、ミクロ機械加工により又はミ
    クロ電子工業において標準的な技術により、ガラス，ポ
    リマー，又は半導体材料の小さなスラブ上に好ましくは
    平面的に設けられている請求項１ないし５のうちの何れ
    か一つに記載の装置。
  9. 【請求項９】 毛管系を横切って電場を設けるための及
    び電気泳動的に分離された種のために検出器から信号を
    検出するための電極用電気的カップリングが、ガラス又
    は半導体材料のスラブ上に設けられている請求項８記載
    の装置。
  10. 【請求項１０】 毛管系の第一ステージ（１）が、分子
    認識要素（Ａ）が結合されている表面の制御された拡張
    が行われるように形成されており、そして分析物分子
    （Ｌ，Ｍ）の流動状態が予測可能に残っている請求項８
    又は９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 毛管系の第一ステージ（１）の内側壁
    面（３）が所定の荒さを有する請求項１０記載の装置。
  12. 【請求項１２】 毛管系の第一ステージ（１）が曲折形
    状である請求項１０又は１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 分子認識要素（Ａ）が抗体、又は抗
    原、又は受容体、又は薬剤、又はＤＮＡストランド、又
    は炭水化物、又は同種のもの、又はそれらの要素の二種
    若しくはそれより多くの混合物である請求項１ないし１
    ２のうちの何れか一つに記載の装置。
  14. 【請求項１４】 一種又はそれより多くの分析物分子か
    らなる分析物が、分析物分子（Ｌ，Ｍ）が第一毛管ステ
    ージ（１）中に存在するそれぞれの分子認識要素（Ａ）
    により捕捉され、次いで予め決定された時間後に分子認
    識要素（Ａ）から再び分離される第一毛管ステージ
    （１）と、分析物分子（Ｌ，Ｍ）が毛管電気泳動により
    分離され、次いで最後に分析物分子の分離種が毛管系の
    末端部分で検出される毛管系の第二ステージ（２）との
    二つのステージを有する毛管系を通って移送される組み
    合わされたバイオアフィニティーアッセイ及び電気泳動
    分離のための方法であって、分析物分子（Ｌ，Ｍ）が、
    第一毛管ステージ（１）の内側壁面（３）に結合され且
    つ固定されている分子認識要素（Ａ）により捕捉される
    ことを特徴とする方法。
  15. 【請求項１５】 分析物分子（Ｌ，Ｍ）が、毛管系の次
    の第二ステージ（２）中で濃縮される請求項１４記載の
    方法。
  16. 【請求項１６】 分析物分子（Ｌ，Ｍ）の濃縮が、等速
    電気泳動により、又は等電点電気泳動により、又は毛管
    系の第二ステージ内の電場に起因する場増幅された試料
    濃度により行われる請求項１５記載の方法。
  17. 【請求項１７】 分子認識要素（Ａ）として、抗体、又
    は抗原、又は受容体、又は薬剤、又はＤＮＡストラン
    ド、又は炭水化物、又は同種のもの、又はそれらの要素
    の二種若しくはそれより多くの混合物が使用される請求
    項１４ないし１６のうちの何れか一つに記載の方法。
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