[发明专利]结构体、定域型表面等离子共振传感器用芯片、及定域型表面等离子共振传感器、以及它们的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够提供灵敏度高的定域型表面等离子共振传感器的结构体、定域型表面等离子共振传感器用芯片、及可从它们获得的定域型表面等离子共振传感器、以及它们的制造方法。更详细而言，涉及一种着眼于在存在液体的条件下基于光照射而产生的光响应性材料的质量转移所开发出的新型的微观结构体、光加工方法及制造方法。

背景技术

人体的60%由水分构成，剩余的40%中的一半由蛋白质构成，人体的细胞、肌肉、皮肤的大部分由蛋白质构成。因此，多数情况下认为疾病与蛋白质变异有关，在癌症、流行性感冒及其他疾病中，伴随着病情的发展，体内（血液中等）的特定蛋白质增加。

因此，通过对特定蛋白质的状态（特定蛋白质的有无、量等）进行监控，可以知晓患病情况、病情发展的情况，目前已确认数十种蛋白质与疾病有关。例如，与肿瘤（癌症）的发展一起增加的生物分子被称为肿瘤标志物，对应肿瘤的发生部位特定有各不相同的肿瘤标志物。

而且，很多时候生物内的蛋白质、DNA（Deoxyribonucleic Acid，脱氧核糖核酸）、糖链等生物分子与疾病的产生有着直接关系，因此通过分析这些生物分子间的相互作用，可以渐渐弄清疾病的机制并进行特效药的开发。

作为简便且高精度地测定包含所述肿瘤标志物在内的特定蛋白质的有无或量的工具，有生物传感器，期待其将来应用于防止误诊、早期诊断、预防医疗等中。

此处，作为检测蛋白质等生物分子的相互作用的方法，利用的是表面等离子共振（SPR：Surface Plasmon Resonance）。所谓表面等离子共振，是通过金属表面的自由电子与电磁波（光）的相互作用而产生的共振现象，与荧光检测方式相比，无须以荧光物质来标记样本，因此作为简便方法而受到瞩目。在利用表面等离子共振的传感器中，有传播型表面等离子共振传感器与定域型表面等离子共振传感器。

通过图10的（a）～（d）来简单说明传播型表面等离子共振传感器的原理。如图10的（a）及图10的（c）所示，传播型表面等离子共振传感器11是在玻璃基板12的表面形成厚度为50nm左右的Au、Ag等金属膜13而成。

该传播型表面等离子共振传感器11是从玻璃基板12侧照射光，并使光在玻璃基板12与金属膜13的界面上全反射。通过接收经全反射的光并测定光的反射率，而感应到生物分子等。

即，如果通过使光的入射角θ变化而进行该反射率测定，则如图10的（b）所示，当为某个入射角（共振入射角）θ1时反射角大幅度减小。其原因在于，当入射至玻璃基板12与金属膜13的界面的光在该界面上全反射时，该界面上产生的瞬逝光（evanescent light）（近场光）与金属的表面等离子波相互作用。具体而言，当为某种特定波长或特定入射角时，光能被吸收至金属膜13中而转化为金属膜13中的自由电子的振荡能，从而使光的反射率显著降低。

因为该共振条件依存于金属膜13的周边物质的介电常数（折射率），所以这种现象被用作高灵敏度地检测周边物质的物性变化的方法。尤其在用于生物传感器的情况下，如图10的（a）所示，预先使与特定蛋白质（抗原）特异性地结合的抗体14（探针）在金属膜13的表面固定化。在该表面上，如果所导入的检查样本中存在成为目标的抗原16，则如图10的（c）所示，抗原16与抗体14特异性地结合。继而，通过抗原16与抗体14结合，使金属膜13的周边的折射率变化，从而使共振波长或共振入射角变化。

因此，通过对导入检查样本前后的共振波长的变化、共振入射角的变化、或者共振波长或共振入射角的时间的变化进行测定，可以检查出检查样本中是否含有抗原16。另外，还可以检查出以何种程度的浓度含有抗原16。

图10的（d）表示反射率对于入射角θ的依存性的测定结果的一例。图10的（d）中，虚线表示导入检查样本之前的反射率光谱17a，实线表示导入检查样本而使抗原16与抗体14结合之后的反射率光谱17b。

如此，如果对导入检查样本前后的共振入射角的变化Δθ进行测定，则可以检查出检查样本是否含有抗原16。另外，还可以检查出抗原16的浓度，可以检查出有无特定病原体及有无疾病等。

此外，普通传播型表面等离子共振传感器中，为了将光导入至玻璃基板而使用棱镜。因此，传感器的光学系统复杂且大型化，而且必须以匹配油（matching oil）来使传感器用芯片（玻璃基板）与棱镜密接。