同仁化学注力製品分類バイオセンサ関連試薬

　
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注力製品分類

バイオセンサ関連試薬

概　要　

　バイオセンサは生体由来の分子認識機構を利用した化学センサです。酵素反応や抗原抗体反応、イオンチャネルなどによる基質特異的な変化を電気信号へ変換して検出します。1967年にグルコースオキシダーゼをゲルで電極に担持したグルコースセンサが開発されて以来、様々なバイオセンサが開発されています。
　バイオセンサを作製するための三要素として、基板に固定化する「レセプター等」の選択とそれらの「固定化法」、レセプターとの相互作用による変化を捉える「検出法」の選択が挙げられます。
　同仁化学研究所では「固定化法」で利用できる、SAM試薬、二価性試薬(クロスリンカー)、活性化試薬、ビオチン化試薬などを販売しており、バイオセンサ開発にご活用頂いています。また、生体イオン測定における「レセプター」となる各種イオノフォア類も販売しております。更に現在、バイオセンサで有用な試薬の開発を進めており、電気化学検出の効率向上に寄与するための補酵素誘導体などを開発しています。

　　図1　バイオセンサ作製のための三要素

SAM関連試薬　～チオール誘導体～

　固体表面に結合、集積し、自発的にナノレベルの薄膜を形成する自己組織化単分子膜(Self-Asssembled Monolayer; SAM)は、その作製の簡便さと、用途の広さから、近年盛んに研究されています。チオールやジスルフィドの誘導体は金、銀、銅、パラジウム、白金等の貴金属表面に高密度なSAMを形成することが知られており、特に金基板上のSAMは、SPRやQCM等のバイオセンサ、金ナノ粒子の機能化、電子材料への応用など様々な用途で使用されています。

図2　金基板上でのアミノアルカンチオールSAM 形成の模式図

　　

○オリゴエチレングリコール含有アルカンチオール類
　バイオセンサで重要となるのが非特異吸着の抑制です。オリゴエチレングリコール部位を有するアルカンチオールSAMは非特異吸着抑制効果があることから、バイオセンサ作製でよく用いられています。特に、Carboxy基やAmino基を持つ誘導体をHydroxy誘導体と混合して利用すると、大きな非特異吸着抑制効果が期待できます。

製品名/構造式	特性	容量	品コード
	アミノ基反応性	10 mg 100 mg	C445
	〃	10mg	C463
	カルボン酸反応性	10 mg 100 mg	A483
	〃	10mg	A505
	非特異吸着抑制	10 mg 100 mg	H354
	〃	10 mg	H395
	〃	10 mg 100 mg	H355
	〃	10 mg	H396

○One Shot タイプSAM試薬
　上記の通り、より有用なSAM基板を作製するためには複数種類のSAM試薬を検討して用いられます。小社ではそのような検討や試薬測り取りの煩わしさを解消した、溶媒を加えるだけでバイオセンサに最適なSAM試薬溶液を調製できるOne Shot タイプのSAM試薬を販売しております。

製品名	特性	容量	品コード	製品形態
Biotin-SAM Formation Reagent	アビジン類の固定	1 μmol x3	B564	One Shot タイプ
Carboxylic acid SAM Formation Reagent	アミノ基反応性	1 μmol x3	C488	One Shot タイプ
NTA-SAM Formation Reagent	His-Tag結合	2 μmol x3	N475	One Shot タイプ

図3　Biotin-SAM Formation Reagentを用いて作製した抗体固定化センサの模式図

SAM関連試薬　～ホスホン酸誘導体～　【試作品】

　ホスホン酸誘導体はAl₂O₃やTiO_2、ITOなどの金属酸化物上に結合して自己組織化単分子膜(SAM)を形成することから、有機デバイスやバイオセンサなど様々な用途で応用され始めています。金属酸化物の表面処理に古くから用いられているシランカップリング剤と比べ、ホスホン酸誘導体は試薬が安定、形成されるSAMが高密度、形成されるSAMが安定、といった利点を有しています。
　前述のように金基板上のアルカンチオールSAMでは非特異吸着抑制効果の高いオリゴエチレングリコール含有アルカンチオールがバイオセンサ用途で汎用されています。Al₂O₃やTiO_2、ITOを基板として用いるバイオセンサにおいてもオリゴエチレングリコール含有したホスホン酸SAMが有用であると考えられます。
　そこで、小社ではオリゴエチレングリコール含有し、末端にカルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、アジド基、マレイミド基を有するホスホン酸誘導体を試作致しました。また、アルカンチオールSAMで販売しているBiotin-SAM Formation Reagentのホスホン酸バージョンであるBiotin PA-SAM Formation Reagentも試作しています。これらバイオセンサ向けホスホン酸誘導体の試作品にご興味のある方は小社までご連絡下さい。
　また、その他にも種々の官能基のホスホン酸誘導体をご用意しております。詳細は小社パンフレットをご覧下さい。
http://www.dojindo.co.jp/technical/pdf/sam_phosphon.pdf

カルボン酸活性化試薬、二価性試薬、NTA誘導体
　
　基板にタンパク質を固定化する際に最も良く用いられるのは、基板上のカルボン酸をWSC(EDC)/NHSで活性化し、
タンパク質のアミノ基と反応してアミド結合で固定化する方法です。WSCは水溶性で、洗浄が容易な活性化剤です。WSCとNHSを小分けし、活性化や固定化に必要な緩衝液等をセットにしたAmine Coupling Kitもご用意しております。
　SH基を有する分子を基板に固定化する際には二価性試薬が良く用いられます。アミノ基を有する基板と二価性試薬を反応して基板にSH反応性のマレイミド基を導入します。His-Tagを導入したタンパク質の固定化にはNi-NTA錯体が有用です。小社ではカルボン酸表面に固定可能なAB-NTAや、アミノ基と反応性のイソチオシアネートを有するIsothiocyanobenzyl-NTA、SH基と反応性のマレイミド基を有するMaleimido-C3-NTAなどを販売しています。
　

製品名/構造式	特性	容量	品コード
	カルボン酸活性化	5 g	W001
Amine Coupling Kit	カルボン酸活性化	2 ml x4	A515
	二価性試薬*	50 mg 100 mg	G005
	二価性試薬*	50 mg	S025
	カルボン酸反応性	100 mg	A459
	アミノ基反応性	10 mg	I279
	SH基反応性	10 mg	M035

　
　　*その他、リンカー長の違う誘導体など種々の二価性試薬を販売しています。
　　詳細は詳細は小社パンフレットをご覧下さい。　http://www.dojindo.co.jp/technical/pdf/link_label.pdf
　
　
ビオチン化試薬及びキット
　
　ビオチンはアビジン類と強く結合することが知られており、その性質を利用してバイオセンサに広く利用されています。タンパク質等のアミノ基にビオチンを導入する際には活性エステル基を持つビオチンが、SH基が対象の場合はマレイミド基を持つビオチンが、アルデヒドが対象の場合はヒドラジド基を有するビオチン化試薬が用いられます。小社では抗体標識に適したビオチン化キット(アミノ基またはSH基用）も販売しています。
　Biotin-HPDPとBiotin-SS Sulfo-OSuはビオチン標識後に還元してSS結合を切断することが可能なビオチン化試薬です。タンパク質を標識後、アビジンカラムでトラップし、SSを切断してアビジンカラムからタンパク質を溶出させるといった使い方が可能です。
　

製品名/構造式	特性	容量	品コード
	アミノ基反応性	10 mg	B305
	アミノ基反応性	10 mg	B320
	SH基反応性	10 mg	B300
	アルデヒド反応性	10 mg	B302
	SH基反応性還元して切断可	50 mg	B573
	アミノ基反応性還元して切断可	100 mg	B572
Biotin Labeling Kit – NH₂	アミノ基反応性	3 Samples	LK03
Biotin Labeling Kit – SH	SH基反応性	3 Samples	LK10

　　*その他、リンカー長の違う誘導体など種々のビオチン化薬を販売しています。
　　詳細は詳細は小社パンフレットをご覧下さい。　http://www.dojindo.co.jp/technical/pdf/link_label.pdf
　
　
イオン電極用イオノフォア
　
　生体の維持には様々な電解質(イオン)が関与しており、イオン濃度の測定は疾患の発見に重要です。合成分子であるクラウンエーテルが環の大きさに依存して選択的に陽イオンと結合することが1967年にペダーセンによって発見されて以来、人工イオノフォアが生体イオン濃度の測定に利用されてきました。小社ではイオン電極作製で利用される種々のイオノフォアを販売しています。
　

製品名/構造式	測定対象	容量	品コード
	K⁺	100 mg	B020
	Na⁺	100 mg 500 mg	B021
	Ca²⁺	1 g	H003
	Li⁺	50 mg	D043
	Li⁺	request	T302
	NH₄⁺	request	T402
	Cl^-	request	B432
	Mg²⁺	request	C391
	Mg²⁺	request	K226
	Mg²⁺	request	K225

　
　
補酵素誘導体　【試作品】
　
　NAD (Nicotinamide Adenine Dinucleotide) は生体内で様々な脱水素酵素(デヒドロゲナーゼ)の補酵素として重要な働きをしています。例えば、乳酸脱水素酵素(LDH)による乳酸のピルビン酸への変換や、アルコール脱水素酵素(ADH) によるエタノールのアセトアルデヒドへの変換において電子の授受に関わっています(図4)。
　

図4　生体内の様々なデヒドロゲナーゼとNADの酸化還元反応

　小社では現在、反応性基を導入した補酵素の開発を進めており、N⁶-2AE-NADはNADのアデニンのN⁶位にアミノエチル基を導入した誘導体です。末端のアミノ基を介して電極やタンパク質などに共有結合で固定化することが可能です。酵素によるNAD⁺のNADHへの還元率を100としたときに、N⁶-2AE-NADは、80ほどの還元率を保持していることが報告されています。このような性質を生かして、N⁶-2AE-NADはバイオセンサに応用されています。Kharitonov らはSiO₂や金基板上へNADを共有結合で固定化し、Field-Effect Transistor (FET)ベースの乳酸検出用酵素センサを作製しています(図5)。
　