试样的分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及试样的分析方法。
【背景技术】
[0002]以往，开发了通过测定电流来分析各种试样、从而确定该试样的各种特性的方法。
[0003]例如，对DNA的核苷酸序列进行分析的技术不仅仅局限于学术研宄的领域，在医疗、药物研发和犯罪搜查等领域中也得以应用，该技术的发展越来越得到关注。因此，一直以来都在进行通过测定电流来分析DNA的核苷酸序列的技术的开发。
[0004]例如，开发了如下技术:对单链DNA从由埋入环糊精中的蛋白质构成的纳米孔内通过的期间产生的离子电流的暂时性阻断进行探测，由此，使用一分子的DNA来进行测序(例如，参考非专利文献1、2)。
[0005]但是，上述技术存在下述诸多问题:(I)无法改变孔尺寸；(2)纳米孔由蛋白质形成，因此系统不稳定；等。因此，要求开发出与上述技术不同的技术。
[0006]在这样的情况下，提出了基于横向的电子传输(transverse electrontransport)的测序理论。该理论基于如下原理:在核苷酸从一对电极之间的纳米级的空间内通过时，对各核苷酸特有的横向的电导率进行检测。该电导率与各核苷酸的HOMO与LUMO之间的能隙的差异相关。
[0007]具体而言，在单链DNA从纳米孔内通过时，在设置于纳米孔的端部的具有纳米级的电极间距的电极对之间产生由构成单链DNA的各核苷酸介导的隧穿电流。并且，通过测定该隧穿电流的电流值，能够在不进行标记的情况下直接对构成单链DNA的各核苷酸进行鉴定(例如，参考专利文献I)。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:W02011/108540A1(2011 年 9 月 9 日公开)
[0011]非专利文献
[0012]非专利文献I: J.Clarke, H.-C.ffu, L.Jayasinghe, A.Patel, S.Reid, H.Bayley, Nat.Nanotechnol.4, 265 (2009)
[0013]非专利文献2:D.Stoddart, A.J.Heron, E.Mikhailova, G.Maglia, H.Bayley, Proc.Natl.Acad.Sc1.USA 106, 7702(2009)
【发明内容】
[0014]发明所要解决的问题
[0015]但是，如上所述的现有技术中，当电极间的距离增大时，能够检测的电流的值变得非常小，因此，存在无法以高灵敏度对试样进行分析的问题。
[0016]具体而言，当电极间的距离达到2nm以上时，在该电极间流动的隧穿电流的值变得非常小。因此，当电极间的距离达到2nm以上时，基于隧穿电流对各种试样进行分析的技术存在无法以高灵敏度对试样进行分析的问题。
[0017]S卩，基于隧穿电流对各种试样进行分析的技术存在分析能力随着电极间的距离(换言之为试样的大小)而大幅变动的问题。
[0018]本发明鉴于上述现有问题而完成，其目的在于提供不论电极间的距离如何都能够以高灵敏度对试样进行分析的新的分析方法。
[0019]用于解决问题的方法
[0020]为了解决上述问题，本发明的试样的分析方法的特征在于，包括:
[0021]第一工序，在以夹着试样的移动路径的方式形成的第一电极对之间施加电压，以朝向与上述试样的移动方向交叉的方向形成电场；
[0022]第二工序，在夹于上述第一电极对之间的上述移动路径内配置含有在上述第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的溶液，由此，使通过上述氧化还原反应产生的第一电流流入上述第一电极对；
[0023]第三工序，使上述试样沿着夹于上述第一电极对之间的上述移动路径移动；以及
[0024]第四工序，测定通过上述试样的移动产生的上述第一电流的变化量。
[0025]根据上述构成，在向第一电极对之间施加电压的状态下，在夹于第一电极对之间的移动路径内配置含有在第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的溶液。由此，电化学活性分子在第一电极对上发生氧化还原反应，由该氧化还原反应产生的第一电流流入第一电极对。即，在不存在试样的状态下，由氧化还原反应产生的第一电流持续流入第一电极对，该电流形成第一电流的基线。
[0026]而且，此时，在第一电极对上，电化学活性分子优先发生氧化还原反应，因此，能够抑制在第一电极对上产生气体。如果在第一电极对上产生气体，则会由于该气体而阻碍电化学活性分子的氧化还原反应，结果，上述的第一电流成为其值发生变动的不稳定电流。例如，第一电极对的表面越是被气体覆盖，则第一电流的值越小，当气体从第一电极对的表面游离时，第一电流的值立即增大。由于反复发生该现象，第一电流成为其值发生变动的不稳定电流。但是，通过上述构成可抑制气体产生，因此，能够使第一电流稳定化。
[0027]接着，使试样沿着夹于第一电极对之间的移动路径移动。换言之，向第一电极对之间的空间内导入试样。此时，夹于第一电极对之间的移动路径内存在的电化学活性分子的数量根据试样的大小(体积)、试样所具有的电荷的种类或试样所具有的电荷量而发生变化。移动路径内存在的电化学活性分子的数量有时减少，也有时增多。
[0028]如果夹于第一电极对之间的移动路径内存在的电化学活性分子的数量发生变化，则在第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的数量也发生变化。即，第一电流的值发生变化。
[0029]上述第一电流的值的变化量与试样的各种特性(例如，体积、电荷的种类或电荷量)具有相关关系。因此，通过测定第一电流的变化量，当然能够检测试样的存在，还能够分析试样的各种特性(例如，体积、电荷的种类或电荷量)。
[0030]本发明的试样的分析方法中，优选包括第五工序，其中，基于标准试样的体积与第一电流的变化量的相关关系，由上述第一电流的变化量计算出上述试样的体积。
[0031]根据上述构成，预先使用体积已知的标准试样求出了标准试样的体积与第一电流的变化量的相关关系(例如，函数)。因此，如果要测定体积未知的试样的第一电流的变化量，则可以根据该测定值和上述相关关系(换言之，通过将体积未知的试样的第一电流的变化量代入上述函数中)来预测体积未知的试样的体积。
[0032]另外，相关关系不限于标准试样的体积与第一电流的变化量的直接相关关系，也可以求出使用与第一电流相应的物理量的变化量的相关关系。与第一电流相应的物理量例如可以设定为电流值、电导率、电阻值等。另外，还可以设定为这些值的对数、将这些值归一化而得到的值等。
[0033]本发明的试样的分析方法中，优选包括第六工序，其中，基于标准试样的电荷量与第一电流的变化量的相关关系，由上述第一电流的变化量计算出上述试样的电荷量。
[0034]根据上述构成，预先使用电荷量已知的标准试样求出了标准试样的电荷量与第一电流的变化量的相关关系(例如，函数)。因此，如果要测定电荷量未知的试样的第一电流的变化量，则可以根据该测定值和上述相关关系(换言之，通过将电荷量未知的试样的第一电流的变化量代入上述函数中)来预测电荷量未知的试样的电荷量。
[0035]另外，相关关系不限于标准试样的电荷量与第一电流的变化量的直接相关关系，也可以求出使用与第一电流相应的物理量的变化量的相关关系。与第一电流相应的物理量例如可以设定为电流值、电导率、电阻值等。另外，还可以设定为这些值的对数、将这些值归一化而得到的值等。
[0036]本发明的试样的分析方法中，优选:
[0037]上述第一工序还包括:在以夹着上述试样的移动路径的方式形成的第二电极对之间施加电压，以形成与上述试样的移动方向大致平行的电场，
[0038]上述第二工序还包括:在夹于上述第一电极对之间的上述移动路径内配置含有在上述第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的溶液，由此，使在夹于上述第一电极对之间的上述移动路径内沿着上述移动方向移动的离子所产生的第二电流流入上述第二电极对，
[0039]上述第四工序还包括:测定通过上述试样的移动产生的上述第二电流的变化量。
[0040]根据上述构成，在向第二电极对之间施加电压的状态下，在夹于第一电极对之间的移动路径内配置含有在第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的溶液。由此，能够使由在夹于第一电极对之间的移动路径内沿着上述移动方向移动的离子产生的第二电流流入上述第二电极对。并且，该电流形成第二电流的基线。
[0041]接着，使试样沿着夹于第一电极对之间的移动路径移动。换言之，向第一电极对之间的空间内导入试样。此时，在夹于第一电极对之间的移动路径内沿着上述移动方向移动的离子的数量根据试样的大小(体积)而发生变化。具体而言，试样越大，则离子可以移动的空间越窄，移动的离子的数量越少，结果，第二电流的值减小。并且，通过测定第二电流的变化量，当然能够检测试样的存在，还能够分析试样的大小(体积)。
[0042]本发明的试样的分析方法中，优选具有第七工序，其中，基于标准试样的体积与第二电流的变化量的相关关系，由上述第二电流的变化量计算出上述试样的体积。
[0043]根据上述构成，预先使用体积已知的标准试样求出了标准试样的体积与第二电流的变化量的相关关系(例如，函数)。因此，如果要测定体积未知的试样的第二电流的变化量，则可以根据该测定值和上述相关关系(换言之，通过将体积未知的试样的第二电流的变化量代入上述函数中)来预测体积未知的试样的体积。
[0044]另外，相关关系不限于标准试样的体积与第二电流的变化量的直接相关关系，也可以求出使用与第一电流相应的物理量的变化量的相关关系。与第一电流相应的物理量例如可以设定为电流值、电导率、电阻值等。另外，还可以设定为这些值的对数、将这些值归一化而得到的值等。
[0045]本发明的试样的分析方法中，优选上述电化学活性分子为金属络合物、有机金属络合物或有机分子。
[0046]根据上述构成，能够以低成本实现本发明的分析方法。
[0047]本发明的试样的分析方法中，优选上述电化学活性分子为六氰合亚铁酸钾络合物、氯化六氨合钌络合物或羟基二茂铁。
[0048]根据上述构成，在溶于水溶液时形成具有电荷的金属络合物，因此，能够以更良好的精度得到与试样的体积相关的信息、与试样的电荷的种类相关的信息和与试样的电荷量相关的信息。
[0049]本发明的试样的分析方法中，优选上述电化学活性分子为施加-1V?IV的电压时发生氧化还原反应的电化学活性分子。
[0050]根据上述构成，能够使第一电流稳定化，并且能够