DE102004003595A1

DE102004003595A1 - Substrat zur Immobilisierung von physiologischem Material und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102004003595A1
Application number: DE200410003595
Authority: DE
Inventors: In-Ho Yongin Lee; Kang-Il Suwon Seo; Jin-Lee Lee; Hun-Soo Kim
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2004-12-23
Also published as: GB2402402B; KR100953612B1; GB0329515D0; US20040241462A1; JP2004361387A; KR20040104046A; GB2402402A

Abstract

Offenbart wird ein Substrataufbau für die Immobilisierung eines physiologischen Materials, der ein Substrat, eine auf dem Substrat gebildete organische polymere Verbindungsmaterialschicht und eine auf der organischen polymeren Verbindungsmaterialschicht gebildete dünne Goldschicht aufweist. Die organische polymere Verbindungsmaterialschicht hat eine Dicke im Bereich von 30 bis 200 nm und zeigt Peaks der Ebenen 111 und 200 in der Röntgendiffraktometrie bei einem Einfallswinkel der Röntgenstrahlen von 1,5. Das Substrat wird hergestellt mit Hilfe der folgenden Prozesse: Bilden einer organischen polymeren Verbindungsmaterialschicht durch Aufbeschichten einer Beschichtungszusammensetzung, die ein organisches polymeres Verbindungsmaterial enthält, auf ein Substrat; Bilden einer katalytischen Impfkolloidschicht durch Aufbeschichten einer Goldkolloid-Dispersion auf die organische polymere Verbindungsmaterialschicht; Trocknen oder Wärmebehandeln des Substrats, auf dem die katalytische Impfkolloidschicht gebildet ist; und Gewinnen einer dünnen Goldschicht durch Aufbeschichten einer Beschichtungszusammensetzung, die eine ein Goldsalz enthaltende wäßrige Lösung und eine ein Reduktionsmittel enthaltende Lösung umfaßt.

Description

Verweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 2003-35427, eingereicht am 2. Juni 2003 beim Korean Intellectual Property Office, deren gesamte Offenbarung hierin durch Zitat erwähnt sei.
Hintergrund der Erfindung
(a) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Substrataufbau zur Immobilisierung eines physiologischen Materials und ein Verfahren zu dessen Herstellung und insbesondere einen Substrataufbau zur Immobilisierung eines physiologischen Materials, umfassend ein organisches polymeres Verbindungsmaterial, das eine dünne Goldschicht an einem Substrat fixiert, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
(b) Beschreibung des Standes der Technik
In neuerer Zeit gab es einen weltweit rasch zunehmenden Bedarf an einer Technologie für die Analyse der Wirkung von physiologischen Stoffen wie etwa Nucleinsäuren, Proteinen, Enzymen, Antikörpern und Antigenen. Im Zuge der Bemühungen, diesem Bedarf gerecht zu werden, wird ein Biochip vorgeschlagen, bei dem die erforderlichen Moleküle des physiologischen Materials durch Übernehmen der Techniken der Halbleiter-Bearbeitung auf spezifischen mikroskopischen Bereichen immobilisiert werden. Mit einem solchen Biochip ist es möglich, physiologisch nutzbringende Informationen in ein facher Weise zu erhalten, indem man einfach biochemisch nach dem Biochip sucht.
Der Biochip liegt in Form eines herkömmlichen Halbleiterchips vor, hat jedoch ein bioorganisches Material wie z.B. ein Enzym, ein Protein, einen Antikörper, DNA, einen Mikroorganismus, eine tierische oder pflanzliche Zelle oder ein solches Organ oder ein Neuron darauf integriert. Je nach Funktion kann der Biochip klassifiziert werden als "DNA-Chip", wenn er eine DNA-Sonde immobilisiert, als "Protein-Chip", wenn er ein Protein wie etwa ein Enzym, einen Antikörper, oder ein Antigen immobilisiert, oder als "Labor-Chip", der mit Vorbehandlung, biochemischer Reaktion, biochemischem Nachweis oder datenanalysierenden Funktionen integriert ist, um eine autoanalytische Funktion zu ergeben.
Um zu einer erfolgreichen Entwicklung eines solchen Biochips zu kommen, ist es wichtig, eine Methode zur Immobilisierung eines physiologisches Materials anzuwenden, bei der eine Grenzfläche zwischen dem physiologischen Material und einem Substrat effizient gebildet wird und die dem physiologischen Material eigenen Funktionen in vollem Umfang genutzt werden. Im allgemeinen wird das physiologische Material auf der Oberfläche eines Glasobjektträgers, eines Silicium-Wafers, einer Mikrotiterplatte, eines Röhrchens, einer kugelförmigen Perle, einer Oberfläche mit einer porösen Schicht etc. immobilisiert. Im Falle eines DNA-Chips oder Protein-Chips ist es von besonderer Bedeutung, daß die Immobilisierung des physiologischen Materials in einem begrenzten Bereich in der Größenordnung von Mikrometern erfolgt.
Ein Goldsubstrat wird als Immobilisierungssubstrat für Protein verwendet und wird hergestellt unter Verwendung von Thioctansäure, Cystein, Propionsäure, Paraaminothiophenol, Cysteamin etc., das Sulfid oder Disulfid enthält, das imstande ist, eine chemische Bindung mit einer Goldoberfläche zu bilden, und das auch ein Derivat wie Calixaren oder Cyclodextrin enthält, das eine funktionelle Gruppe -SH, -NH₂ etc. aufweist, die eine Bindung mit einer Goldoberfläche an einem terminalen Ende bilden kann, sowie eine funktionelle Gruppe -OH, -NH₂ etc. mit guter Affinität zum Protein am anderen terminalen Ende. Poly-L-lysin wird verwendet zur Bildung der -NH₂-Gruppe als zweidimensionales Netzwerk durch ein Polymer (Biosensors & Bioelectronics, 13, 1213 (1998), Anal. Biochem. 272, 66 (1999)).
Zur Bildung einer Goldoberfläche zur Immobilisierung von Protein auf einem Substrat wie etwa Glas, Silicium-Wafer oder einem Kunststoffsubstrat wird normalerweise das Aufstäuben oder Aufdampfen angewandt. Diese Methoden erfordern jedoch kostspielige Präzisionsvakuumapparaturen. Bei Anwendung auf eine Produktion in großem Maßstab sind daher sehr hohe Investitionen in Anlagen und Apparaturen unvermeidlich. Zudem ist die Bindungsstärke zwischen dem Gold und dem Substrat typischerweise gering, und daher kann zur Erhöhung der Bindungsstärke eine Metallschicht aus Chrom (Cr), Titan (Ti) oder Wolfram (W) vor dem Aufbeschichten des Golds auf das Substrat gebildet werden. Diese Metalle verändern jedoch die Oberflächeneigenschaften des Golds und hemmen die Elektronenübertragung.
1960 offenbarte Samuel Wein eine Goldbeschichtungstechnik ("Gold Films", The Glass Industry, Mai 1959, S. 280, und Juni 1959, S. 330), bei der eine Eintauch- oder Sprühmethode angewandt wird. Zu den Nachteilen dieser Methode zählen jedoch deren geringe Reaktionsgeschwindigkeit und hohe Reaktionstemperatur.
Forschung wurde betrieben auf dem Gebiet der autokatalytischen Goldabscheidung. Zum Beispiel offenbart das US-Patent Nr. 3 700 469 ein Verfahren zur Herstellung einer dünnen Goldschicht unter Verwendung eines Goldcyanid-Komplexes und von Alkalimetallborhydrid oder Dimethylamin-Boran als Re duktionsmittel. Zu den Nachteilen dieses Verfahrens zählt jedoch das Erfordernis einer Temperaturerhöhung zur Hydrolyse des Reduktionsmittels sowie die Bildung von Schlamm aus der autokatalytischen Zersetzung der Goldlösung.
In neuerer Zeit wurden zahlreiche Techniken unter Verwendung eines Nichtcyanid-Goldkomplexes mit niedrigem pH zur Anwendung bei der Verpackung elektronischer Geräte entwickelt. Beispiele finden sich in den US-Patenten Nr. 4 804 559, 5 198 273, 5 202 151, 5 318 621, 5 470 381, 5 935 306. Diese Techniken werden bei elektronischen Geräten wie etwa Leiterplatten und IC-Chips angewandt. Eine mit Hilfe dieser Techniken gebildete dünne Goldschicht hat eine Dicke von etwa 0,5 bis 2 Mikrometer.
Die Analysengeräte für Biochips wie z.B. Protein-Chips oder DNA-Chips werden zur Analyse der Wechselwirkungen zwischen physiologischen Materialien mit Hilfe von Anahysentechniken wie etwa Laserstrahlungsbildanalyse, elektrochemische Analyse, SPR (Oberflächenplasmonenresonanz) und SELDI-TOF (oberflächenunterstützte Laser-Desorption/Ionisation-Flugzeit). Im Falle eines Golddünnschichtsubstrats wird normalerweise eine optische SPR-Technik sowie eine elektrochemische Analyse angewandt. Zur Anwendung dieser Analysentechniken muß die dünne Goldschicht eine Dicke von weniger als 0,1 Mikrometer aufweisen. Daher können die bei den obigen Patenten gebildeten dünnen Goldschichten mit diesen Analysentechniken nicht analysiert werden.
Das US-Patent Nr. 6 168 825 offenbart ein Verfahren zur Bildung einer dünnen Goldschicht mit weniger als 300 nm unter Verwendung einer Gold-Ionen-Lösung und eines Reduktionsmittels. Allerdings besteht bei diesem Verfahren noch immer das Problem der Schlammbildung durch autokatalytische Zersetzung. Yongdong Jin (Anal. Chem. 2001, Bd. 73, 2843–2849) schlägt ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats vor, das bei der SPR verwendet werden kann. Dieses Verfah ren umfaßt die Bildung eines Gold-Kolloids auf einem Aminosilan-beschichteten Substrat und die Bildung einer dünnen Goldschicht mit Hilfe des Verfahrens von US-Patent Nr. 6 168 825. Allerdings gibt es keine Verbesserung der SPR-Eigenschaften des Substrats gegenüber einem durch Aufstäuben hergestellten Substrat.
Kurzbeschreibung der Erfindung
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Substrat zur Immobilisierung eines physiologischen Materials bereitgestellt, wobei der Substrataufbau eine Schicht aus einem organischen polymeren Verbindungsmaterial zur Verbesserung der Bindung zwischen einer dünnen Goldschicht und einem Substrat aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Substrataufbaus zur Immobilisierung eines physiologischen Materials bereitgestellt, der eine Schicht aus einem organischen polymeren Verbindungsmaterial zur Verbesserung der Bindung zwischen einer dünnen Goldschicht und einem Substrat aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Biochip oder Biosensor bereitgestellt, umfassend einen Substrataufbau zur Immobilisierung eines physiologischen Materials.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Substrataufbaus zur Immobilisierung eines physiologischen Materials bereitgestellt. Mit Hilfe dieses Verfahrens wird eine Schicht aus einem organischen polymeren Verbindungsmaterial gebildet durch Aufbeschichten einer Beschichtungszusammensetzung, die ein organisches polymeres Verbindungsmaterial enthält, auf ein Substrat; Bilden einer katalytischen Impf kolloidschicht durch Aufbeschichten einer Goldkolloid-Dispersion auf die organische polymere Verbindungsmaterialschicht; Trocknen oder Wärmebehandeln des Schichtsubstrats, auf dem die katalytische Impfkolloidschicht gebildet ist; und Gewinnen einer dünnen Goldschicht durch Aufbeschichten einer Beschichtungszusammensetzung, die eine ein Goldsalz enthaltende wäßrige Lösung und eine ein Reduktionsmittel enthaltende Lösung umfaßt.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Biochip oder Biosensor bereitgestellt, umfassend ein physiologisches Material, das auf der Oberfläche des Substrats immobilisiert ist.
Mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird allgemein ein Substrataufbau für die Immobilisierung eines physiologischen Materials verfügbar gemacht, umfassend ein Substrat; eine auf dem Substrat gebildete organische polymere Verbindungsmaterialschicht; und eine auf der organischen polymeren Verbindungsmaterialschicht gebildete dünne Goldschicht. Die organische polymere Verbindungsmaterialschicht hat eine Dicke im Bereich von 30 bis 200 nm und zeigt Peaks bei den Ebenen 111 und 200 in der Röntgendiffraktometrie (XRD) bei einem Einfallswinkel der Röntgenstrahlen von 1,5°.
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung sind zum Teil in der folgenden Beschreibung ausgeführt und werden zum Teil aus der Beschreibung offenbar oder können bei der Durchführung der Erfindung ersichtlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein umfassenderes Verständnis der Erfindung und der zahlreichen damit verbundenen Vorteile wird sich ohne weiteres einstellen, da diese besser verständlich wird anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit einer Betrachtung der begleitenden Zeichnungen, worin:
1 ein schematisches Diagramm ist, das einen Substrataufbau und ein Verfahren zur Herstellung eines Substrataufbaus zur Immobilisierung eines physiologischen Materials gemäß vorliegender Erfindung zeigt;
2 ein Diagramm ist, das die Extinktion einer Goldkolloidlösung zeigt;
3 eine Photographie ist, die die Dispersion von Goldteilchen in einer Goldkolloidlösung zeigt;
4 ein Diagramm ist, das die Meßergebnisse der Oberflächenplasmonenresonanz bei einer dünnen Goldschicht gemäß Beispiel 1 zeigt;
5a eine rasterelektronenmikroskopische (SEM) Aufnahme einer dünnen Goldschicht gemäß Beispiel 1 ist (25.000fache Vergrößerung);
5b eine SEM-Aufnahme einer dünnen Goldschicht gemäß Beispiel 1 ist (50.000fache Vergrößerung);
6a und 6b die Säure/Base-Testergebnisse bei dünnen Goldschichten gemäß Beispiel 1 bzw. Vergleichsbeispiel 2 zeigen; und
7a und 7b die röntgendiffraktometrischen (XRD) Analysenergebnisse bei dünnen Goldschichten gemäß Beispiel 1 bzw. Vergleichsbeispiel 1 zeigen.
Ausführliche Beschreibung
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden ausführlicher beschrieben.
Ein Substrataufbau für die Immobilisierung eines physiologischen Materials gemäß vorliegender Erfindung umfaßt eine organische polymere Verbindungsmaterialschicht, die auf einem Substrat gebildet ist, und eine dünne Goldschicht, die auf der organischen polymeren Verbindungsmaterialschicht gebildet ist. Das Substrat kann ein durchsichtiges festes Substrat oder ein undurchsichtiges festes Substrat wie z.B. ein Silicium-Wafer sein. Vorzugsweise können umweltstabiles, chemikalienbeständiges Glas, Polycarbonat, Polyester, Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder ein Silicium-Wafer für das Substrat verwendet werden. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Materialien beschränkt.
Ein terminales Ende des organischen polymeren Verbindungsmaterials besitzt eine funktionelle Gruppe, die mit einer funktionellen Gruppe eines Substrats reagieren kann, und ein anderes terminales Ende besitzt eine funktionelle Gruppe mit einer positiven Ladung, die mit einer negativen Ladung einer Goldkolloid-Oberfläche eine ionische Wechselwirkung eingehen kann. Das organische polymere Verbindungsmaterial läßt sich darstellen durch die Formel (1): X-R₁-Si(R₂)₃ (1)worin X eine funktionelle Gruppe mit einer positiven Ladung ist, die mit einer negativen Ladung einer Goldkolloid-Oberfläche eine ionische Wechselwirkung eingehen kann, R₁ ein Spacer (CH₂)_n oder (CH₂)_n mit einer oder mehreren Carboxyl- oder Imino-Gruppen ist, die ein oder mehrere der Ethylen-Monomere ersetzen, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist, und Si(R₂)₃ eine funktionelle Gruppe ist, die mit funk tionellen Gruppen auf einer Substratoberfläche reagieren kann, wobei jedes R₂ eine Alkoxy-Gruppe, ein Halogenid oder eine Aldehyd-Gruppe ist.
Die funktionelle Gruppe X mit der positiven Ladung ist vorzugsweise eine Imin-Gruppe. Das organische polymere Verbindungsmaterial ist vorzugsweise ein Polymer, das wenigstens zwei Imin-Gruppen enthält.
Die funktionelle Gruppe Si(R₂)₃, die mit einer funktionellen Gruppe des Substrats reagieren kann, kann durch eine covalent Bindung an die funktionelle Gruppe des Substrats gebunden sein oder kann durch physikochemische Adsorption mit einer hydrophilen oder hydrophoben funktionellen Gruppe des Substrats gebunden sein. Handelt es sich bei der funktionellen Gruppe des Substrats um eine Hydroxyl-Gruppe, so besitzt das organische polymere Verbindungsmaterial vorzugsweise eine Trialkoxysilan-Gruppe. Weiterhin kann die funktionelle Gruppe, die mit der funktionellen Gruppe des Substrats reagieren kann, eine Halogenid-Gruppe wie etwa SiCl₃ oder eine Aldehyd-Gruppe sein.
Das organische polymere Verbindungsmaterial läßt sich beispielhaft darstellen durch die Viologen-basierten Verbindungen der Formeln (2a) bis (2c), ein Polymer mit einem Imin-Gruppen enthaltenden Polyethylen-Gerüst der Formel (3), eine Verbindung der Formel (4) oder eine Verbindung der Formel (5).

worin jedes R₂ eine Alkoxy-Gruppe, ein Halogenid oder eine Aldehyd-Gruppe ist; h, h', i, j, k, l und m jeweils ganze Zahlen von 1 bis 8 sind; R₃ und R₄ unabhängig voneinander (R₆)₂ sind, wobei R₆ ein Halogen oder ein C₁-C₆-Alkyl ist; und R₅ ein Halogen oder ein C₁-C₆-Alkyl ist.
Vorzugsweise wird das organische polymere Verbindungsmaterial beispielhaft dargestellt durch Verbindungen der Formeln (2a') bis (2c'), ein Polymer der Formel (3'), eine Methylenblau-Verbindung der Formel (4') oder eine Phenazinmethosulfat-Verbindung der Formel (5').

worin jedes R₂ eine Alkoxy-Gruppe, ein Halogenid oder eine Aldehyd-Gruppe ist. Zu den bevorzugten Beispielen für eine Verbindung der Formel (2') gehört Trimethoxysilylpropyl-(polyethylenimin) (PEIM).
Die organische polymere Verbindungsmaterialschicht hat eine Dicke im Bereich von 5 bis 20 nm, vorzugsweise 5 bis 10 nm. Die dünne Goldschicht hat eine Dicke im Bereich von 30 bis 200 nm, vorzugsweise 30 bis 70 nm, und besonders bevorzugt 30 bis 50 nm.
Die dünne Goldschicht zeigt Peaks bei den Ebenen 111 und 200 in der Röntgendiffraktometrie (XRD) bei einem Einfallswinkel der Röntgenstrahlen von 1,5°. Die Messung der XRD- Peaks bei der auf einem Substrat gebildeten dünnen Goldschicht wird mit einem Cu-Kollektor bei einer Abtastgeschwindigkeit von 0,02 Grad/Sekunde durchgeführt.
Ein Substrataufbau für die Immobilisierung eines physiologischen Materials gemäß vorliegender Erfindung kann physiologische Materialien unter Verwendung von Substanzen wie etwa Thioctansäure, Cystein, Mercaptopropylsäure, Paraaminothiophen und Cysteamin immobilisieren. Die Immobilisierung der physiologischen Materialien und die Wechselwirkungen der physiologischen Materialien lassen sich mit Biochip-Analysetechniken wie SPR oder elektrochemischen Methoden analysieren. Das Substrat umfaßt ein nichtmetallisches organisches polymeres Verbindungsmaterial und kein Metall wie Chrom (Cr), Titan (Ti) oder Wolfram (W) zur Verbesserung der Anhaftung der dünnen Goldschicht, und das organische polymere Verbindungsmaterial führt nicht zu einer Verschlechterung der elektronischen und chemischen Eigenschaften der dünnen Goldschicht. Das organische polymere Verbindungsmaterial kann die Anhaftung der dünnen Goldschicht durch Bindung mit kolloiden Goldteilchen über ionische Wechselwirkung verbessern. Der Begriff "physiologisches Material" bezeichnet hier ein Material, das von einem Organismus oder einem Äquivalent desselben stammt, oder ein Material, das in vitro hergestellt wurde. Zu den physiologischen Materialien zählen zum Beispiel Enzyme, Proteine, Antikörper, Mikroben, tierische oder pflanzliche Zellen oder Organe, Neuronen, DNA oder RNA. Vorzugsweise ist das physiologische Material DNA, RNA oder ein Protein, wobei die DNA eine cDNA, genomische DNA oder ein Oligonucleotid umfassen kann; die RNA eine genomische DNA, mRNA oder ein Oligonucleotid umfassen kann; und das Protein einen Antikörper, ein Antigen, ein Enzym oder ein Peptid umfassen kann.
Eine Vielzahl verschiedener Methoden kann zur Strukturierung des physiologischen Materials auf der Immobilisierungsschicht herangezogen werden, etwa Photolithographie, piezoelektrisches Drucken, Mikropipettieren oder Auftüpfeln.
1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines Substrataufbaus zur Immobilisierung eines physiologischen Materials gemäß vorliegender Erfindung zeigt. Zunächst wird ein gewaschenes Substrat 1 mit einer das organische polymere Verbindungsmaterial umfassenden Aufschlämmung der Beschichtungszusammensetzung beschichtet, um eine Schicht des Verbindungsmaterials 2 zu bilden. Die Beschichtungszusammensetzung wird hergestellt durch Zugeben des vorstehend beschriebenen Verbindungsmaterials zu einem Verdünnungslösemittel. Das Verdünnungslösemittel ist eine Mischung aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel, und das organische Lösungsmittel ist vorzugsweise ein alkoholisches Lösungsmittel wie etwa Methanol, Ethanol, Propanol oder Butanol, ein Cellosolve-Lösungsmittel oder Dimethylformamid.
Die Beschichtungszusammensetzung umfaßt das Verbindungsmaterial in einer Menge von 0,01 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 10 Gew.-%. Ist die Menge dieses Materials kleiner als 0,01 Gew.-%, so ist die Verbindungswirkung nicht ausreichend, beträgt sie dagegen mehr als 50 Gew.-%, so ist das beschichtete Substrat 1 nicht gleichmäßig.
Die Verbindungsmaterialschicht 2 wird hergestellt durch Beschichten des Substrats 1 mit der Beschichtungszusammensetzung. Zur Beschichtung des Substrats 1 kann ein Naßbeschichtungsverfahren angewandt werden. Zu den Beispielen für Naßbeschichtungsverfahren zählen – ohne jedoch darauf beschränkt zu sein – die selbstanordnende Dünnschichtbeschichtung, Rotationsbeschichtung, Eintauchen, Aufsprühen, Aufdrucken sowie eine LB(Langmuir-Blodgett)-Technik. Die Verbindungsmaterialschicht verbessert die Anhaftung zwischen dem Substrat 1 und einem Gold-Impfkolloid, das in einem nachfolgenden Schritt auf das Verbindungsmaterial auf beschichtet wird und als Keim einer autokatalytischen Reaktion wirkt.
Das Substrat 1, auf dem die Verbindungsmaterialschicht 2 gebildet wird, wird mit einer Goldkolloid-Dispersion beschichtet, um die katalytische Impfkolloidschicht 3 zu bilden. Die katalytische Impfkolloidschicht 3 umfaßt ein Goldkolloid mit einer Teilchengröße im Bereich von 5 nm bis 500 nm.
Die Goldkolloid-Dispersion umfaßt ein Goldsalz, ein Reduktionsmittel, ein Stabilisierungsmittel und ein Lösungsmittel. Zu den Beispielen für Goldsalze zählen – ohne jedoch darauf beschränkt zu sein – ein Goldchlorid wie z.B. HAuCl₄ und NaAuCl₄. In Anbetracht der Dispersionseigenschaften der Goldkolloid-Teilchen und zur Steuerung der Goldkolloid-Teilchengröße liegt die Konzentration des Goldsalzes vorzugsweise im Bereich von 0,01 mM bis 100 mM, besonders bevorzugt 0,1 mM bis 10 mM. Ist die Konzentration des Goldsalzes höher als 100 mM, so verschlechtern sich die Monodispersionseigenschaften der Kolloidteilchen, ist sie dagegen kleiner als 0,01 mM, ist sie nicht ausreichend zur Bildung von Kolloidteilchen.
Zu den Beispielen für Reduktionsmittel zählen NaBH₄, Thiocyanat, Kaliumcarbonat, Trinatriumcitrat und dessen Hydrate, Gerbsäure, Hydroxylamin und dessen Salze und Mischungen dieser Stoffe. Die Konzentration des Reduktionsmittels liegt vorzugsweise im Bereich von 0,01 mM bis 1 M, besonders bevorzugt 0,01 mM bis 100 mM. Ist die Konzentration des Reduktionsmittels kleiner als 0,01 mM, so können die erwünschten Goldkolloid-Teilchen nicht erhalten werden, ist sie dagegen höher als 1 M, so wird die Reaktionsgeschwindigkeit zu hoch, wodurch sich die Teilchenverteilung der Goldkolloid-Teilchen verschlechtert.
Ein Beispiel für ein Stabilisierungsmittel ist Natriumcitrat. Zu den Beispielen für die Lösungsmittel gehören Wasser, Methanol, Ethanol, Propanol, Cellosolve-basierte Lösungsmittel und Dimethylformamid.
Zur Beschichtung des Substrats 1 mit Goldkolloid-Dispersion kann ein Naßbeschichtungsverfahren eingesetzt werden. Zu den Beispielen für Naßbeschichtungsverfahren zählen – ohne jedoch darauf beschränkt zu sein – Eintauchen, Aufsprühen, Rotationsbeschichten und Aufdrucken. Als Beschichtungsverfahren wird vorzugsweise das Eintauchen angewandt. Bei Anwendung des Eintauchverfahrens ist eine Eintauchzeit von 1 Minute oder mehr ausreichend zur Beschichtung.
Das Substrat 1, auf dem die Impfkolloide absorbiert werden, um die katalytische Impfkolloidschicht 3 zu bilden, wird getrocknet oder wärmebehandelt. Anschließend wird mittels autokatalytischer Abscheidung eine dünne Goldschicht 4 gebildet, womit die Herstellung eines Substrats für die Immobilisierung eines physiologischen Materials abgeschlossen ist. Die dünne Goldschicht 4 wird gebildet durch Aufbeschichten einer gemischten Zusammensetzung, umfassend eine ein Goldsalz enthaltende wäßrige Lösung und eine Lösung eines Reduktionsmittels. Die Goldsalz enthaltende wäßrige Lösung und die Lösung des Reduktionsmittels werden getrennt hergestellt und unmittelbar vor dem Beschichten gemischt. Das Goldsalz ist das gleiche wie das zur Herstellung der Beschichtungszusammensetzung für die Bildung der katalytischen Impfkolloidschicht 3 verwendete. Die Konzentration des Goldsalzes liegt im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bezogen auf die goldsalzhaltige wäßrige Lösung. Ist die Konzentration des Goldsalzes geringer als 0,01 Gew.-%, so kann keine dünne Goldschicht mit der gewünschten Dicke erhalten werden, ist sie dagegen höher als 20 Gew.-%, so weist die dünne Schicht keine gleichmäßige Dicke auf, und es wird eine zu große Menge an kostspieligem Gold eingesetzt.
Zu den Beispielen für Reduktionsmittel zählen NaBH₄, Thiocyanat, Kaliumcarbonat, Trinatriumcitrat oder ein Hydrat desselben, Gerbsäure, Hydroxylamin oder ein Salz desselben und Mischungen dieser Stoffe. Bevorzugt ist ein Hydroxylamin oder ein Salz desselben oder eine Mischung aus zwei oder mehr der angegebenen Stoffe, da mit diesen Reduktionsmitteln eine gleichmäßige dünne Schicht erhalten werden kann. Die Konzentration des Reduktionsmittels liegt vorzugsweise im Bereich von 0,01 mM bis 1 M, besonders bevorzugt 0,01 mM bis 100 mM. Ist die Konzentration des Reduktionsmittels kleiner als 0,01 mM, so kann die gewünschte Dicke der dünnen Goldschicht 4 nicht erhalten werden, ist sie dagegen höher als 1 M, so wird die Reaktionsgeschwindigkeit zu hoch, wodurch es schwierig wird, die Dicke der dünnen Goldschicht zu steuern.
Ein Beispiel für ein Beschichtungsverfahren zur Bildung der dünnen Goldschicht 4 ist ein Plattierverfahren. Vorzugsweise wird stromloses Plattieren angewandt. Die das Goldsalz enthaltende wäßrige Lösung und die Lösung des Reduktionsmittels werden in einem Reaktionsgefäß gemischt, und das Substrat 1, auf dem die katalytische Impfkolloidschicht 3 gebildet wird, wird eingetaucht und im Reaktionsgefäß gerührt, um die dünne Goldschicht 4 zu bilden. Es gibt eine lineare Beziehung zwischen der Dicke der dünnen Goldschicht 4 und der Reaktionszeit. Daher wird eine erwünschte Dicke der dünnen Goldschicht 4 erhalten, indem das Substrat 1 eine vorbestimmte Zeit lang in das Reaktionsgefäß eingetaucht wird. Um die gewünschten SPR-Eigenschaften zu erhalten, wird das Substrat 1 vorzugsweise etwa 10 Minuten lang eingetaucht. Mit diesem Plattierverfahren läßt sich die Dicke der dünnen Goldschicht 4 auf einen gewünschten Wert in der Größenordnung von Nanometern einregulieren. Das physiologische Material wird dann mit Hilfe von in der Fachwelt wohlbekannten Verfahren auf der dünnen Goldschicht 4 immobilisiert, um so einen Biochip zu bilden.
Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren der vorliegenden Erfindung kann ein Substrat in großem Maßstab kostengünstig hergestellt werden, da hohe Investitionen in kostspielige Geräte wie z.B. Vakuumabscheidungsapparaturen nicht erforderlich sind.
Im folgenden soll die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen ausführlich erklärt werden. Diese Beispiele sollten jedoch keinesfalls als Beschränkung der vorliegenden Erfindung ausgelegt werden.
Beispiel 1
1-1 Herstellung einer Goldkolloid-Dispersion
1 ml einer 1% wäßrigen Lösung von HAuCl₄·3H₂O wurde zu 100 ml demineralisiertem Wasser gegeben. Diese Mischung wurde dann unter Rühren erhitzt. Die Mischung wurde solange erhitzt, bis sie zu sieden begann, und wurde dann 6 Minuten lang in diesem Zustand belassen. Als nächstes wurden 2 ml einer 1% wäßrigen Natriumcitrat-Lösung und 0,45 ml einer 1% wäßrigen Gerbsäurelösung gleichzeitig der Mischung zugesetzt und dann reagieren lassen. Nach 1minütigem Rühren wurde die Reaktionsmischung auf Raumtemperatur abgekühlt und bei 4°C aufbewahrt.
Die als Ergebnis der Reaktion erhaltene Goldkolloid-Dispersion zeigt ein Extinktionsmaximum bei 524 nm wie in 2 gezeigt. Die Goldkolloid-Teilchen haben eine Größe im Bereich von 9 bis 10 nm und eine kugelförmige Teilchenform wie in 3 gezeigt.
1-2 Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der dünnen Goldschicht
Eine 1 Gew.-% wäßrige Goldchlorid-Lösung wurde hergestellt durch Zugabe von HAuCl₄·3H₂O zu demineralisiertem Wasser. Eine Reduktionsmittel enthaltende Lösung wurde hergestellt durch Zugabe von 8 mM NH₂OH·HCl zu demineralisiertem Wasser.
1-3 Herstellung eines Substrats zur Immobilisierung von physiologischem Material
Ein gewaschener Glasobjektträger (25 × 75 mm) wurde 10 Minuten lang in eine 0,05 Lösung eingetaucht, dann unter Bewegen des Glases 10 Minuten lang in Ethanol gewaschen, wonach das Glas unter einer Stickstoff-Atmosphäre getrocknet wurde. Das Substrat wurde 15 Minuten lang in die in Schritt 1-1 hergestellte Goldkolloid-Dispersion eingetaucht, um eine katalytische Impfkolloidschicht zu bilden. Zur Bildung der dünnen Goldschicht wurde das Substrat, auf dem die katalytische Impfkolloidschicht gebildet wurde, in ein Reaktionsgefäß eingetaucht, das 0,5 ml der wäßrigen Goldchlorid-Lösung und 15 ml der Reduktionsmittel enthaltenden Lösung enthielt, die in Schritt 1-2 hergestellt wurden.
Vergleichsbeispiel 1
Mit einem Aufstäubgerät SRH-820, hergestellt von ULVAC Company, wurde ein dünne Goldschicht auf einem Glassubstrat gebildet.
Vergleichsbeispiel 2
Ein gewaschener Glasobjektträger (25 × 75 mm) wurde 10 Minuten lang in eine 1% Lösung von Aminopropyltriethoxysilan (APTES) eingetaucht und dann unter einer Stickstoff-Atmosphäre getrocknet. Das Substrat wurde 15 Minuten lang in die in Schritt 1-1 hergestellte Goldkolloid-Dispersion eingetaucht, um eine katalytische Impfkolloidschicht zu bilden. Zur Bildung der dünnen Goldschicht wurde das Substrat, auf dem die katalytische Impfkolloidschicht gebildet wurde, in ein Reaktionsgefäß eingetaucht, das 0,5 ml der wäßrigen Goldchlorid-Lösung und 15 ml der Reduktionsmittel enthaltenden Lösung enthielt, die in Schritt 1-2 hergestellt wurden.
Vergleichsbeispiel 3
Es wurde eine anorganische Cr-Verbindungsschicht mit einer Dicke von 2 nm auf einem Glassubstrat gebildet, und dann wurde mit dem von ULVAC Company hergestellten Aufstäubgerät SRH-820 eine dünne Goldschicht auf der anorganischen Cr-Verbindungsschicht gebildet.
Ein SPR-Spektrum des nach Beispiel 1 hergestellten Substrats wurde gemessen mit einem von Optrel GBR, Bundesrepublik Deutschland, hergestellten SPR-Spektrometer, dessen Ergebnisse in 4 gezeigt sind. Wie in 4 gezeigt, erscheint ein deutlicher SPR-Peak in der Kurve. Dies zeigt, daß das Substrat der vorliegenden Erfindung mit Hilfe optischer Analysegeräte analysiert werden kann.
SEM-Aufnahmen der nach Beispiel 1 hergestellten dünnen Goldschicht sind in 5a und 5b gezeigt. Wie in 5a und 5b gezeigt, wurden Kornbereiche, die aus der metallischen Impfkolloidschicht gewachsen waren, auf der dünnen Goldschicht gebildet, was darauf hinweist, daß die dünne Goldschicht gewachsenes Impfkolloid war.
Zur Beurteilung der Haftfestigkeit der gemäß dem Beispiel und den Vergleichsbeispielen hergestellten Goldsubstrate wurde ein Säure/Base-Waschtest, ein Ultraschall-Waschtest und ein Abziehtest durchgeführt. Beim Säure/Base-Waschtest wurde jedes Goldsubstrat 20 Minuten mit einer 1 M wäßrigen HCl-Lösung und 20 Minuten mit 1 M NaOH gewaschen, und anschließend wurde die Menge des von den Substraten abgelösten Goldes gemessen. Die Substrate von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 nach dem Säure/Base-Waschtest sind in 6a bzw. 6b gezeigt. Wie in 6a gezeigt, wies das Goldsubstrat nach Beispiel 1 keine Bereiche auf, in denen das Gold vom Substrat abgelöst worden war, wohingegen – wie in 6b gezeigt – es viele derartige Bereiche am Goldsubstrat nach Vergleichsbeispiel 2 gab. Beim Ultraschall-Waschtest wurden Ultraschallwellen mit einer Frequenz von 40 kHz bei Raumtemperatur auf die Goldsubstrate einwirken lassen. Das Goldsubstrat nach Beispiel 1 wies keine Bereiche auf, in denen das Gold vom Substrat abgelöst worden war, und dies zeigt, daß das Gold fest am Substrat haftet. Andererseits wurde bei dem Goldsubstrat nach Vergleichsbeispiel 2 ein Teil des Goldsubstrats durch die Ultraschallwellen beschädigt.
Beim Abziehtest wurde ein Stück SCOTCH^®-Klebeband (hergestellt von 3M Company) mit den Abmessungen 1,5 cm × 1,5 cm an die Goldsubstrate angeheftet, und dann wurde die Menge des am Klebeband haftenden Goldes nach Abziehen des Klebebands vom Substrat beurteilt, um die Haftfestigkeit zu messen. Das Klebeband wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,5 cm/s vom Substrat abgezogen. Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse des Abziehtests für das unter Verwendung von PEIM hergestellte Goldsubstrat (Beispiel 1), für das Goldsubstrat unter Anwendung der Aufstäubeabscheidung (Vergleichsbeispiel 1) und für das Goldsubstrat unter Verwendung von Aminosilan (Vergleichsbeispiel 2). Die in Tabelle 1 angegebenen Abziehwerte wurden wie folgt gemessen:
das Klebeband mit 1,5 cm × 1,5 cm wurde in 25 Streifen in 0,3 cm weiten Abständen geteilt, und es wurde die Anzahl Streifen gezählt, bei denen Gold anhaftete. Dese Zahl wurde dann als Prozentsatz der Gesamtzahl der Streifen umgerechnet. Die Endergebnisse sind ein Durchschnittswert aus 10 solcher Tests.
Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 gezeigt, war beim Goldsubstrat von Beispiel 1, umfassend die organische polymere PEIM-Verbindungsmaterialschicht, die Haftfestigkeit verbessert.
Mit den dünnen Goldschichten von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel Beispiel 1 wurde eine XRD-Analyse mit einem Cu-Kollektor bei einer Abtastgeschwindigkeit von 0,02 Grad/Sekunde durchgeführt. Die Auflösung des Detektors war 0,037 Grad, und es wurde CuK_α für die Röntgenbestrahlung verwendet. Die Analyseergebnisse sind in 7a und 7b gezeigt.
Wie in 7a gezeigt, zeigt die dünne Goldschicht von Beispiel 1 vorherrschende Peaks einer kristallinen Phase bei den Ebenen 111 und 200. Dagegen zeigt die dünne Goldschicht von Vergleichsbeispiel 1, siehe 7b, vorherrschende Peaks einer kristallinen Phase bei der Ebene 220, die von der von Beispiel 1 verschieden ist.
Das Substrat der vorliegenden Erfindung zur Immobilisierung physiologischen Materials kann kostengünstig hergestellt werden, ohne daß Investitionen in kostspielige Geräte wie z.B. Vakuumabscheidungsapparaturen erforderlich wären. Zudem hemmt das organische polymere Verbindungsmaterial die Elektronenübertragung auf Goldoberflächen nicht, es verbessert die Haftfestigkeit und ergibt keine Verschlechterung der elektronischen und chemischen Eigenschaften der dünnen Goldschicht.

Claims

Substrataufbau für die Immobilisierung eines physiologischen Materials, umfassend: ein Substrat; eine auf dem Substrat gebildete organische polymere Verbindungsmaterialschicht; und eine auf der organischen polymeren Verbindungsmaterialschicht gebildete dünne Goldschicht, wobei die organische polymere Verbindungsmaterialschicht eine Dicke im Bereich von 30 bis 200 nm aufweist und Peaks bei den Ebenen 111 und 200 in der Röntgendiffraktometrie bei einem Einfallswinkel der Röntgenstrahlen von 1,5° zeigt.
Substrataufbau nach Anspruch 1, wobei das Substrat ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Glas, Polycarbonat, Polyester, Polyethylen, Polypropylen und Wafer.
Substrataufbau nach Anspruch 1, wobei ein terminales Ende des organischen polymeren Verbindungsmaterials eine funktionelle Gruppe aufweist, die mit einer funktionellen Gruppe des Substrats reagieren kann, und ein anderes terminales Ende eine funktionelle Gruppe mit einer positiven Ladung aufweist, die mit einer negativen Ladung einer Goldkolloid-Oberfläche eine ionische Wechselwirkung eingehen kann.
Substrataufbau nach Anspruch 1, wobei das organische polymere Verbindungsmaterial dargestellt wird durch die Formel: X-R₁-Si(R₂)₃ worin X eine funktionelle Gruppe mit einer positiven Ladung ist, die mit einer negativen Ladung einer Goldkolloid-Oberfläche eine ionische Wechselwirkung eingehen kann, R₁ ein Spacer (CH₂)_n oder (CH₂)_n mit einer oder mehreren Carboxyl- oder Imino-Gruppen ist, die ein oder mehrere Ethylen-Monomere ersetzen, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist, und Si(R₂)₃ eine funktionelle Gruppe ist, die mit funktionellen Gruppen auf der Substratoberfläche reagieren kann, wobei jedes R₂ unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkoxy-Gruppen, Halogeniden und Aldehyd-Gruppen.
Substrataufbau nach Anspruch 1, wobei die funktionelle Gruppe mit der positiven Ladung eine Imin-Gruppe ist.
Substrataufbau nach Anspruch 5, wobei die funktionelle Gruppe mit der positiven Ladung eine funktionelle Gruppe mit wenigstens zwei Imin-Gruppen ist.
Substrataufbau nach Anspruch 3, wobei das organische polymere Verbindungsmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Viologen-basierten Verbindung mit einer aus (2a), (2b) und (2c) ausgewählten Formel, einem Polymer mit einem Imin-Gruppen enthaltenden Polyethylen-Gerüst der Formel (3), einer Verbindung der Formel (4) und einer Verbindung der Formel (5):

worin jedes R₂ unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkoxy-Gruppen, Halogeniden und Aldehyd-Gruppen; h, h', i, j, k, l und m ganze Zahlen von 1 bis 8 sind; R₃ und R₄ unabhängig voneinander (R₆)₂ sind, wobei R₆ ein Halogen oder ein C₁-C₆-Alkyl ist; und R₅ ein Halogen oder ein C₄-C₆-Alkyl ist.
Substrataufbau nach Anspruch 7, wobei das organische polymere Verbindungsmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Verbindung mit einer aus (2a'), (2b') oder (2c') ausgewählten Formel, einem Polymer der Formel (3'), einer Methylenblau-Verbindung der Formel (4') oder einer Phenazinmethosulfat-Verbindung der Formel (5'):

wobei jedes R₂ unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkoxy-Gruppen, Halogeniden und Aldehyd-Gruppen.
Substrataufbau nach Anspruch 6, wobei das organische polymere Verbindungsmaterial Trimethoxysilylpropylpolyethylenimin umfaßt.
Biochip, umfassend ein physiologisches Material, das auf einer Oberfläche des Substrats nach Anspruch 1 immobilisiert ist.
Biochip nach Anspruch 10, wobei das physiologische Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Enzymen, Proteinen, DNA, RNA, Mikroben, Mikroorganismen, tierischen und pflanzlichen Zellen und Organen, sowie Neuronen.
Verfahren zur Herstellung eines Substrataufbaus für die Immobilisierung eines physiologischen Materials, umfassend: Bilden einer organischen polymeren Verbindungsmaterialschicht durch Aufbeschichten einer Beschichtungszusammensetzung, die ein organisches polymeres Verbindungsmaterial enthält, auf ein Substrat; Bilden einer katalytischen Impfkolloidschicht durch Aufbeschichten einer Goldkolloid-Dispersion auf die organische polymere Verbindungsmaterialschicht; Trocknen oder Wärmebehandeln des Substrats, auf dem die katalytische Impfkolloidschicht gebildet ist; und Auftragen einer Beschichtungszusammensetzung, die eine ein Goldsalz enthaltende wäßrige Lösung und eine ein Reduktionsmittel enthaltende Lösung umfaßt, um eine dünne Goldschicht zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei ein terminales Ende des organischen polymeren Verbindungsmaterials eine funktionelle Gruppe aufweist, die mit einer funktionellen Gruppe des Substrats reagieren kann, und ein anderes terminales Ende eine funktionelle Gruppe mit einer positiven Ladung aufweist, die mit einer negativen Ladung einer Goldkolloid-Oberfläche eine ionische Wechselwirkung eingehen kann.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das organische polymere Verbindungsmaterial dargestellt wird durch die Formel: X-R₁-Si(R₂)₃ worin X eine funktionelle Gruppe mit einer positiven Ladung ist, die mit einer negativen Ladung einer Goldkolloid-Oberfläche eine ionische Wechselwirkung eingehen kann, R₁ ein Spacer (CH₂)_n oder (CH₂)_n mit einer oder mehreren Carboxyl- oder Imino-Gruppen ist, die ein oder mehrere Ethylen-Monomere ersetzen, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist, und Si(R₂)₃ eine funktionelle Gruppe ist, die mit funktionellen Gruppen auf der Substratoberfläche reagieren kann, wobei jedes R₂ unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkoxy-Gruppen, Halogeniden und Aldehyd-Gruppen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die funktionelle Gruppe mit der positiven Ladung eine Imin-Gruppe ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das organische polymere Verbindungsmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Viologen-basierten Verbindung mit einer aus (2a), (2b) und (2c) ausgewählten Formel, einem Polymer mit einem Imin-Gruppen enthaltenden Polyethylen-Gerüst der Formel (3), einer Verbindung der Formel (4) und einer Verbindung der Formel (5):

worin jedes R₂ unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkoxy-Gruppen, Halogeniden und Aldehyd-Gruppen; h, h', i, j, k, l und m ganze Zahlen von 1 bis 8 sind; R₃ und R₄ unabhängig voneinander (R₆)₂ sind, wobei R₆ ein Halogen oder ein C₁-C₆-Alkyl ist; und R₅ ein Halogen oder ein C₁-C₆-Alkyl ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das organische polymere Verbindungsmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Verbindung mit einer aus (2a'), (2b') oder (2c') ausgewählten Formel, einem Polymer der Formel (3'), einer Methylenblau-Verbindung der Formel (4') oder einer Phenazinmethosulfat-Verbindung der Formel (5'):

wobei jedes R₂ unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkoxy-Gruppen, Halogeniden und Aldehyd-Gruppen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das organische polymere Verbindungsmaterial Trimethoxysilylpropyl-polyethylenimin umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das organische polymere Verbindungsmaterial, bezogen auf die Beschichtungszusammensetzung, in einer Menge von 0,01 Gew.-% bis 50 Gew.-% eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das organische polymere Verbindungsmaterial aufbeschichtet wird mit Hilfe eines Beschichtungsverfahrens, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus selbstanordnender Dünnschichtbeschichtung, Rotationsbeschichtung, Eintauchen, Aufsprühen, Aufdrucken sowie einer Langmuir-Blodgett-Technik.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die katalytische Impfkolloidschicht ein Goldkolloid mit einer Teilchengröße im Bereich von 5 nm bis 500 nm umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Goldkolloid-Dispersion ein Goldsalz, ein Reduktionsmittel, ein Stabilisierungsmittel und ein Lösungsmittel umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Goldsalz ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus HAuCl₄, NaAuCl₄ und Mischungen derselben.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Reduktionsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus NaBH₄, Thiocyanat, Kaliumcarbonat, Trinatriumcitrat oder dessen Hydrat, Gerbsäure, Hydroxylamin oder einem Salz desselben und Mischungen derselben.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Stabilisierungsmittel Natriumcitrat umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Beschichtungsverfahren für die katalytische Impfkolloidschicht ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Eintauchen, Aufsprühen, Rotationsbeschichten und Aufdrucken.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Goldsalz enthaltende wäßrige Lösung ein Goldsalz umfaßt, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus HAuCl₄, NaAuCl₄ und Mischungen derselben.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Goldsalz enthaltende wäßrige Lösung 0,01 Gew.-% bis 20 Gew.-% eines Goldsalzes umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Reduktionsmittel der Reduktionsmittel enthaltenden Lösung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus NaBH₄, Thiocyanat, Kaliumcarbonat, Trinatriumcitrat oder dessen Hydrat, Gerbsäure, Hydroxylamin oder einem Salz desselben und Mischungen derselben.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Reduktionsmittel enthaltende Lösung 0,01 mM bis 1 M eines Reduktionsmittels umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei die Reduktionsmittel enthaltende Lösung 0,01 mM bis 100 mM eines Reduktionsmittels umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Aufbeschichten der dünnen Goldschicht mit Hilfe eines Plattierverfahrens durchgeführt wird.