[0007] By the way, the Raman spectroscopy has been used for analyzing a
trace amounts of DNA in the blood, and is promising for qualitative and
quantitative detection tools, but SERS phenomena is not only, 1) the mechanism is not understood perfectly ,but also 2) it is exactly difficult to synthesis and
control a structurally defined nano-materials for SERS, 3) there are a lot of the problems to be solved from the aspect of reproducibility and reliability due to
change of the enhanced efficiency by the polarization direction and the
wavelength of an exciting light used at the time of measuring the spectrum,
which remains as a big problem for the application of SERS phenomena,
ที่รวมถึง the development and commercialization of the biosensor. Therefore, a hybrid structure of the nano-wires and nano-particles has been proposed in order to enhance SERS signals of biological extracts , proteins and
bio-molecules such as DNA and to improve the reproducibility, the sensitivity and the reliability of the measurement of SERS signals (เอกสารสิทธิบัตร 4). However, the hybrid structure of the nano-wires and the nano-particles is used for trapping the object to be measured via some receptors, so that it is not still appropriate as a method of detecting a trace amount of the free DNA from the cancer cells.
Summary of การประดิษฐ์
Technical Problem
[0008] After our sharp researches considering the above problems, the present inventors have found that the necessary target to be directly detected should the cancer related substances such as the free DNA derived from cancer cells,
which increase in blood with progress of the cancer when the cancer is
susceptible and it is considered best to detect directly the free DNA without
using any receptors
[0009] Here, the free DNA to be detected is a DNA wound around the protein called ฮิสโตน, which wound unit structure (1 set) is called a nucleosome and the structure which comes to a string shape of nucleosome gathered is called a chromatin (fibers). And, when the cells were into a cancerous state and divided repeatedly, DNA becomes to be wrapped around the ฮิสโตน not so as to come out the genes (tumor suppressor gene) inconvenient to increase the cancer and the DNA winding onto the ฮิสโตน becomes more tightly by methylation not so as to make the DNA loosen from the ฮิสโตน easily. Usually the ฮิสโตน are
charged as (+), while the DNA is charged as (-) , so that the two are stuck as a magnet and the methylation makes the two not to be untied easily where the
methylated DNA wound around the ฮิสโตน is charged to the ( + ) state (see Fig.
11 (a)). On the other hand, acetylation makes ฮิสโตน changed into charge ( - ), so that DNA of ( -) becomes to act repulsively to the ฮิสโตน changed into the ( - ) state by the acetylation, resulting in expression of genes due to the unwound mechanism of the 'thread' of DNA from the ฮิสโตน (see Fig. 11 (b)).
Therefore, in order to selectively adsorb or trap the free DNA derived from
cancer cells as the DNA wound around the ฮิสโตน , the substrate to absorb or trap the cancer related substances ( + ) in the sample is preferably considered to have a state of charge( -) .in the sample for analysis.
Solution to Problem
[0010] Meanwhile, the present inventors have found that, on the metal
substrate having a less noble electrode potential (large ionization tendency) than that of a metal forming a metal complex in the metal complex aqueous solution, an electro-chemical reduction occurs due to the electrode potential difference between the metal substrate and the metal complex, resulting in deposition and
6
aggregation of the metal complex from the aqueous solution onto the metal
substrate to form quantum crystals (nano-sized metal complex crystals). In
case of silver complex, the silver complex can be formed as quantum crystals of silver complex due to an electro-chemical reduction on copper or copper alloy of less noble electrode potential (large ionization tendency) than that of silver in a silver thiosulfate aqueous solution. Specifically, the concentration of the metal complex in the aqueous solution should be determined by considering the size of the quantum crystals to be formed mainly and, where a dispersing agent is used, its concentration has to be considered. While the complex concentration can be usually used from 100 ppm to 5000 ppm, 500 to 2000 ppm of such
concentration is preferably used in order to prepare nano-sized crystals called a nano-cluster depending on the functionality of the ligand. Metal complex to be formed as a quantum crystal may be selected to have a complex stability
constant (log/3) of the formula ( I ) correlating with the electrode potential E of the substrate metal.
Formula ( I ): E ° = (RT / Z F) In (13; )
where E °is the standard electrode potential, R is the gas constant, T is the
absolute temperature, Z is the ion valence, F represents the Faraday constant. If the metal complexes is selected from the group consisting of plasmon metals such as Au, Ag, Pt and Pd, the plasmon metals have a function of localized
surface plasmon resonance enhancement effect for the Raman light. In
particular, when the metal complex is a silver complex, the complex may be
formed by reaction of silver complexing agent having a stability constant
(formation constant) (log h'i) of 8 or more with a silver halide, where a silver halide
7
may be preferably selected as the halides and the complexing agent may be
preferably selected from the group consisting of thiosulfate salt, thiocyanate salt, sulfite salt, thiourea salt, potassium iodide salt, thiosalicylic acid salt, and
thiocyanuric acid salt. In case of silver complex, the resulting quantum crystal has quantum dots made of nano-cluster having an average diameter of 5
20nm, so that the size of the quantum crystal will be in a range of 100 — 200nm.
[0011] The inventors of the การประดิษฐ์นี้ have found that such silver
complex can be changed by means of alkali treatment in the presence of
halogen ions (for example treatment with sodium hypochlorite) according to the following reaction into nano-crystals of silver oxides composite ซึ่งประกอบรวมด้วย a
silver peroxide and silver halide as cores (see Fig. 9), which shows the ( - )
charge in water while the DNA wound around the ฮิสโตน shows the (+) charge (Fig. 11 (a)), so that the cancer related substance represented by the free DNA having a positive charge was found to selectively be adsorbed. The inventors of the การประดิษฐ์นี้ have also found that the acicular nano-crystals of silver oxides composite containing a silver peroxide can be reduced by irradiation of an exciting laser beam, into a metallic silver, results in that the metallic silver shows the surface plasmon enhancement effect by the laser beam irradiation, and thereby the cancer related substances represented by the trapped free DNA becomes to be able to be detected by Surface Enhanced Raman Scattering
(SERS) .
Na 2 S 2 0 3 + 4NaCIO +H20---Na 2S0 4 + H2SO4+ 4NaCI
Ag+ + NaCI AgC1+ Na
Ag + 3NaOCl —> 2AgCl + NaCIO 3 + 2Na +
8
Ag + OH- . Ag0H
2Ag ++ 20H -4 Ag 2 0 + H 2 0 (see US Pat. No. 4,478,943)
[0012] The การประดิษฐ์นี้ is based on the above findings and is intended to provide a bio-chip for measuring cancer related substances, which bio-chip is provided with a region containing a composite of acicular nano-crystals of silver oxide ซึ่งประกอบรวมด้วย silver halide or halogen, which has properties for showing a negative charge ( - ) in water in order to adsorb cancer related substances
having a positive charge (+) and form a charge transfer complex therefrom. On the other hand, the composite of acicular nano-crystals of silver oxide can be changed into metallic silver nano-particles by a laser light irradiation, resulting in making a region where the surface plasmon enhancement effect is obtained by the laser irradiation..
Advantageous Effects of การประดิษฐ์
[0013] The composite of acicular nano-crystals of the silver oxide according to the การประดิษฐ์นี้, in which silver oxide contains silver peroxides to be
self-assembled into a neurons form three-dimensional super-structure
(hereinafter called a meso crystal in the การประดิษฐ์นี้) (FIGS. 12 and 13), although an Ag / AgCI electrode is subjected to a controlled-potential electrolysis in a silver ion aqueous solution to get the meso-crystal of silver oxide containing silver peroxides, silver complex quantum crystals. For example, silver thiosulfate quantum crystals are subjected to an alkali treatment with sodium hypochlorite solutions in the presence of halogen ions. to obtain the silver oxide.
meso-crystals.
9
[0014] According to the การประดิษฐ์นี้, the utilization of the biochip of the การประดิษฐ์นี้ brings about such an advantage that the Raman analysis of biological samples containing the blood makes it possible to quantify
cancer-related substances, such as the free DNA. Specifically, using the
composite needle nano-crystals of silver oxide ซึ่งประกอบรวมด้วย silver halide or
halogen, that is, the biochip having a meso crystal region of the silver oxide
containing peroxide of silver (FIGS. 12 and 13), the serum or biological liquid sample is dropped onto the biochip so that the cancer related substances in the serum may be selectively trapped because the cancer related substances have a positive charge in the sample. The Raman scattering from the cancer related substances is subsequently enhanced by the effect of SERS and detected.
[0007] โดยวิธี กรามันใช้สำหรับการวิเคราะห์การติดตามจำนวนของดีเอ็นเอในเลือด และเป็นสัญญาในเชิงคุณภาพ และเครื่องมือเชิงปริมาณ แต่แคมป์ส์อีลีสซีปรากฏการณ์ไม่เท่า กลไก 1)คือเข้าใจอย่างสมบูรณ์แบบ แต่ยัง 2) ก็ยากตรงที่จะสังเคราะห์ และ ควบคุมวัสดุนาโน structurally กำหนดสำหรับแคมป์ส์อีลีสซี 3) มีปัญหาการแก้ไขด้าน reproducibility และความน่าเชื่อถือเนื่องจากเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพขั้นสูง โดยทิศทางโพลาไรซ์และความยาวคลื่นของแสงน่าตื่นเต้นที่ใช้เวลาวัดสเปกตรัมซึ่งยังคงเป็นปัญหาใหญ่สำหรับการประยุกต์ใช้ปรากฏการณ์แคมป์ส์อีลีสซีที่รวมถึงการพัฒนาและ commercialization ของ biosensor ดังนั้น ได้รับการเสนอชื่อไฮบริโครงสร้างนาโนสายและอนุภาคนาโนเพื่อเพิ่มสัญญาณแคมป์ส์อีลีสซีของสารสกัดชีวภาพ โปรตีน และ โมเลกุลชีวภาพ เช่นดีเอ็นเอ และ การปรับปรุงที่ reproducibility ระดับความสำคัญ และความน่าเชื่อถือของการวัดของสัญญาณแคมป์ส์อีลีสซี (เอกสารสิทธิบัตร 4) อย่างไรก็ตาม โครงสร้างผสมของอนุภาคนาโนและนาโนสายใช้สำหรับดักจับวัตถุจะวัดผ่าน receptors บาง ที่ไม่เหมาะสมยังคงเป็นวิธีการตรวจสอบการติดตามจำนวนดีเอ็นเอฟรีจากเซลล์มะเร็งสรุปการประดิษฐ์ปัญหาทางเทคนิค[0008] หลังจากวิจัยคมของเราพิจารณาปัญหาข้างต้น นักประดิษฐ์ปัจจุบันพบว่า เป้าหมายจำเป็นต้องตรวจสอบโดยตรงควรมะเร็งที่เกี่ยวข้องกับสารเช่นดีเอ็นเอฟรีได้มาจากเซลล์มะเร็ง ที่เพิ่มขึ้นในเลือดมีความก้าวหน้าของโรคมะเร็งเมื่อเป็นมะเร็ง ไวต่อ และถือว่าควรตรวจดีเอ็นเอฟรีโดยตรง ใช้ receptors ใด ๆที่นี่ [0009] ดีเอ็นเอฟรีต้องตรวจสอบดีเอ็นเอเป็นแผลรอบ ๆ โปรตีนที่เรียกว่าฮิสโตน โครงสร้างหน่วยที่แผล (1 ชุด) เรียกว่า nucleosome และโครงสร้างที่มารูปสตริง nucleosome รวบรวมเรียกว่าโครมาติน (เส้นใย) และ เมื่อเซลล์ได้เข้าสู่สถานะมะเร็งแบ่งซ้ำ ดีเอ็นเอจะไปฮิสโตนไม่เพื่อออกยีน (ยีนตัวป้องกันไฟเกินเนื้องอก) ถูกละเลยการเพิ่มมะเร็งรอบ ๆ และดีเอ็นเอที่ขดลวดบนฮิสโตนจะแน่นมากขึ้น โดยปรับไม่ได้เพื่อให้ ดีเอ็นเอที่ปล่อยจากฮิสโตนได้ มักจะมีการฮิสโตนคิดเป็น (+), ในขณะ DNA คิดเป็น (-), เพื่อให้ทั้งสองจะติดเป็นแม่เหล็ก และปรับที่ทำให้ทั้งสองไม่ต้อง untied ง่าย ๆ ที่นี้ (+) คิด DNA methylated แผลรอบฮิสโตนรัฐ (ดูฟิก11 (a)) บนมืออื่น ๆ acetylation ทำเปลี่ยนค่า (-), ดังนั้นดีเอ็นเอของ (-) จะทำ repulsively เพื่อฮิสโตนเปลี่ยนสถานะ (-) โดย acetylation ผลของยีนเนื่องจากกลไก unwound ของ 'หัวข้อ' ของดีเอ็นเอจากฮิสโตนฮิสโตน (ดู Fig. 11 (b)) ดังนั้น เลือกชื้น หรือดักดีเอ็นเอฟรีมา มะเร็งเป็นดีเอ็นเอแผลรอบฮิสโตน พื้นผิว การดูดซับดักมะเร็งที่เกี่ยวข้องควรมีพิจารณาสาร (+) ในตัวอย่างให้รัฐ.in ค่า (-) ตัวอย่างสำหรับการวิเคราะห์วิธีแก้ไขปัญหาในขณะเดียวกัน [0010] นักประดิษฐ์ปัจจุบันได้พบว่า ในโลหะมีพื้นผิวน้อยโนเบิลอิเล็กโทรดมีศักยภาพ (แนวโน้มใหญ่ ionization) กว่าของโลหะขึ้นรูปโลหะที่ซับซ้อนในละลายหลังโลหะซับซ้อน การลดสารเคมีจี้เกิดขึ้นเนื่องจากความต่างศักย์ของไฟฟ้าระหว่างพื้นผิวโลหะและเชิงซ้อนโลหะ เกิดการสะสม และ6 รวมของโลหะที่ละลายลงบนโลหะซับซ้อนพื้นผิวการฟอร์มผลึกควอนตัม (ขนาดนาโนโลหะซับซ้อนผลึก) ในกรณีเงินที่ซับซ้อน การเงินที่ซับซ้อนสามารถก่อตั้งเป็นควอนตัมผลึกเงินซับซ้อนเนื่องจากการลดเคมี electro ในโลหะผสมทองแดง หรือทองแดงของโนเบิลน้อยไฟฟ้ามีศักยภาพ (แนวโน้มใหญ่ ionization) มากกว่าของซิลเวอร์ในละลายซูโครส โดยเฉพาะ ความเข้มข้นของโลหะที่ซับซ้อนในการละลายควรถูกกำหนด โดยพิจารณาขนาดของผลึกควอนตัมให้เป็นรูปแบบส่วนใหญ่ แล้ว ที่บริษัทตัวแทนการกระจายใช้ ความเข้มข้นที่ได้จะถือว่า ในขณะที่ความเข้มข้นซับซ้อนมักจะใช้จาก 100 ppm ถึง 5000 ppm, 500-2000 ppm ผลควรใช้ความเข้มข้นการเตรียมผลึกขนาดนาโน nano-คลัสเตอร์ขึ้นอยู่กับการทำงานของลิแกนด์เรียกว่า โลหะที่ซับซ้อนให้เป็นรูปแบบสามารถเลือกคริสตัลควอนตัมจะมีเสถียรภาพที่ซับซ้อน ค่าคง (บันทึก/3) ของกำลังรวบรวมสูตร (I) กับอิเล็กโทรด E เป็นโลหะพื้นผิวสูตร (I): E ° = (RT / Z F) ใน (13,)E °เป็น อิเล็กโทรดมาตรฐานที่มีศักยภาพ R คือ ค่าคงของก๊าซ T คือการเวเลนซ์ไอออนคืออุณหภูมิสัมบูรณ์ Z, F แทนค่าคงที่ฟาราเดย์ ถ้าเลือกจากกลุ่มคอมเพล็กซ์โลหะ ประกอบด้วยโลหะ plasmon Au, Ag, Pt และ Pd โลหะ plasmon มีฟังก์ชันของภาษาท้องถิ่นหรือไม่ ผิวผลปรับการสั่นพ้อง plasmon เบารามัน ใน เฉพาะ เมื่อโลหะซับซ้อน ซับซ้อน เงินซับซ้อนอาจ เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของ complexing เงินแทนมีค่าคงความมั่นคง (ค่าคงของผู้แต่ง) (ระบบ h'i) 8 น้อยกับโฟ เป็นโฟ7 อาจจะควรเลือก halides และตัวแทนของ complexing อาจควรเลือกจากกลุ่มที่ประกอบด้วยเกลือ thiosulfate, thiocyanate เกลือ เกลือซัลไฟต์ thiourea เกลือ เกลือโพแทสเซียมไอโอไดด์ เกลือ กรด thiosalicylic และ thiocyanuric กรดเกลือ ในกรณีเงินซับซ้อน คริสตัลควอนตัมผลมีจุดควอนตัมทำมีเส้นผ่าศูนย์กลางเฉลี่ย 5 คลัสเตอร์นาโน 20nm เพื่อให้ขนาดของคริสตัลควอนตัมจะอยู่ในช่วง 100 – 200nm[0011] นักประดิษฐ์ของการประดิษฐ์นี้ที่พบว่าเงินดังกล่าวสามารถเปลี่ยนจำนวนเชิงซ้อน โดยรักษาด่างหน้าฮาโลเจนกัน (เช่นรักษา ด้วยการฟอก) ตามปฏิกิริยาต่อไปนี้เป็นผลึกนาโนของซิลเวอร์ออกไซด์ผสมซึ่งประกอบรวมด้วยการ เพอร์ออกไซด์เงินและโฟเป็นแกน (ดู Fig. 9), ซึ่งแสดง (-) charge in water while the DNA wound around the ฮิสโตน shows the (+) charge (Fig. 11 (a)), so that the cancer related substance represented by the free DNA having a positive charge was found to selectively be adsorbed. The inventors of the การประดิษฐ์นี้ have also found that the acicular nano-crystals of silver oxides composite containing a silver peroxide can be reduced by irradiation of an exciting laser beam, into a metallic silver, results in that the metallic silver shows the surface plasmon enhancement effect by the laser beam irradiation, and thereby the cancer related substances represented by the trapped free DNA becomes to be able to be detected by Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) .Na 2 S 2 0 3 + 4NaCIO +H20---Na 2S0 4 + H2SO4+ 4NaCIAg+ + NaCI AgC1+ NaAg + 3NaOCl —> 2AgCl + NaCIO 3 + 2Na +8 Ag + OH- . Ag0H2Ag ++ 20H -4 Ag 2 0 + H 2 0 (see US Pat. No. 4,478,943)[0012] The การประดิษฐ์นี้ is based on the above findings and is intended to provide a bio-chip for measuring cancer related substances, which bio-chip is provided with a region containing a composite of acicular nano-crystals of silver oxide ซึ่งประกอบรวมด้วย silver halide or halogen, which has properties for showing a negative charge ( - ) in water in order to adsorb cancer related substances having a positive charge (+) and form a charge transfer complex therefrom. On the other hand, the composite of acicular nano-crystals of silver oxide can be changed into metallic silver nano-particles by a laser light irradiation, resulting in making a region where the surface plasmon enhancement effect is obtained by the laser irradiation..Advantageous Effects of การประดิษฐ์[0013] The composite of acicular nano-crystals of the silver oxide according to the การประดิษฐ์นี้, in which silver oxide contains silver peroxides to be self-assembled into a neurons form three-dimensional super-structure (hereinafter called a meso crystal in the การประดิษฐ์นี้) (FIGS. 12 and 13), although an Ag / AgCI electrode is subjected to a controlled-potential electrolysis in a silver ion aqueous solution to get the meso-crystal of silver oxide containing silver peroxides, silver complex quantum crystals. For example, silver thiosulfate quantum crystals are subjected to an alkali treatment with sodium hypochlorite solutions in the presence of halogen ions. to obtain the silver oxide. meso-crystals.9 [0014] According to the การประดิษฐ์นี้, the utilization of the biochip of the การประดิษฐ์นี้ brings about such an advantage that the Raman analysis of biological samples containing the blood makes it possible to quantify cancer-related substances, such as the free DNA. Specifically, using the composite needle nano-crystals of silver oxide ซึ่งประกอบรวมด้วย silver halide or halogen, that is, the biochip having a meso crystal region of the silver oxide containing peroxide of silver (FIGS. 12 and 13), the serum or biological liquid sample is dropped onto the biochip so that the cancer related substances in the serum may be selectively trapped because the cancer related substances have a positive charge in the sample. The Raman scattering from the cancer related substances is subsequently enhanced by the effect of SERS and detected.
การแปล กรุณารอสักครู่..