メタ表面基板の利活用による高感度・高信頼性の蛍光バイオセンサー

1. はじめに

光を使ったバイオセンサーは反射率や透過率,蛍光(化学蛍光を含む),ラマン散乱,分子の赤外吸収を測定する方法など種々あり,バイオセンサーのなかで多数派を占めている。最初に歴史的な経緯から振り返ってみよう。

表面プラズモン共鳴(SPR)法は1990年頃にマイクロ流路と組み合わせる測定配置が確立し,安定的な測定が可能となった1)。この方法はSPR付近の波長域における反射率変化を観測するもので,典型的な検出限界は1μg/ml程度(モル濃度へ大まかに換算すると,数nM程度。M=mol/l)である。

さらに高精度の分子検出法として,酵素を援用した免疫検定法であるエライザ法が開発され,検出対象分子に標識された酵素によって増殖する副次生成物の濃度を透過率または化学蛍光を測定することで高感度化を実現した。現在の医療診断の標準的な分子検定法として用いられている。この方法の検出限界は,市販キットによって,幅があるが,典型的な最良値は1 pM程度であると認識されている2)

エライザ法において,化学蛍光の測定点数を20万点程度まで大幅に増やし,統計処理を経て,ごく稀な事象まで検出するデジタル・エライザ(または,単一分子カウンティング)と呼ばれる方法3)があり,この方法では1 fM程度の極低濃度検出限界を報告する例が少なからずある。

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