JP2001500971A

JP2001500971A - 表面改質した電気泳動チャンバー

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Publication number: JP2001500971A
Application number: JP10515001A
Authority: JP
Inventors: エムゴレッティーアロンソアミーゴ; ランディーエムマコーミック
Original assignee: アクラーラバイオサイエンシスインコーポレイテッド
Priority date: 1996-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 2001-01-23
Also published as: AU4431597A; US6056860A; EP0927352A4; CA2266105A1; US5935401A; EP0927352A2; WO1998012530A3; WO1998012530A2

Abstract

(57)【要約】少なくとも表面改質の領域を有する電気泳動チャンバー及びその製造方法を提供する。ある態様において、本発明のチャンバーとしては、表面改質の領域において、チャンバーの表面と交差する固着ポリマー層及びその固着ポリマー層と共重合できる電気泳動ポリマー層があげられる。本発明のチャンバーはチャンバー表面と、該表面に浸透できる第一モノマー及びその第一モノマーと共重合できる第二モノマーを連続的に接触させることにより製造する。他の態様において、電気泳動ポリマー層は、別の固着ポリマー層によらずに硬質ポリマーベース材料の表面に非共有結合している。本発明のデバイスの用途は、与えた電場の影響下で物質が媒質中を移動する種々の電気泳動用途である。

Description

【発明の詳細な説明】表面改質した電気泳動チャンバー発明の背景本発明は電気泳動に関する。電気泳動は、電場を与えた結果、物質（entity）が媒質中を移動することであるが、バイオテクノロジー及びその関連分野においてますます欠くことのできない機器になっている。電気泳動において、物質が移動する電気泳動媒質は電気泳動チャンバーに配置されている。スラブゲルホルダー、カラム又はチューブ、ミクロボアキャピラリー、支持体表面上の溝又はチャンネル等を含む、利点及び欠点がそれぞれの特定の配置と関連する種々の異なるチャンバー配置の利用が見つけられている。電気泳動チャンバーを構成する特定の材料は、チャンバーが使用される用途の結果に十分な影響を与え得る。融合シリカ等、電気浸透流れを上昇させる電気泳動の条件下で表面を帯電させる材料もある。電気浸透流れ(EOF)の存在により、電気泳動中に媒質を通る物質のプロファイルを変えることができる。特定の用途の結果に悪影響を与え得るタンパク質及び他の生体分子等の、媒質から物質を吸着することができる媒質もある。電気泳動用途において媒質を通る物質の動きに表面特性が与える影響が知られるにつれて、特定の用途の要求に合致する電気泳動チャンバーの表面特性を調整する方法の開発に関する興味が高まっている。例えば、表面を改質してチャンバーを通る EOF を減少させるか増強させること、チャンバーの壁に対する分析物吸着を減少させるか又は増強させること、チャンバーの表面に対するゲルネットワークの安定な接着を提供すること等も望ましいと言える。融合シリカは、従来、電気泳動チャンバーを構成する優れた材料であったが、代替材料として興味の増す材料はプラスチックである。電気泳動用途に使用される材料の表面改質に、様々な方法が開発されてきた。これまで使用されてきた表面改質法としては、材料表面の物理的又は化学的変更に基づく方法、例えば、エッチング、化学修飾、及び既存の表面を覆う新規材料の被覆、例えば溶剤被覆、化学沈着又は蒸着による薄膜沈着、放射グラフト、化学グラフト及び RF-プラズマがあげられる。必ず使用される特定の表面改質方法は、改質される材料に依存する。電気泳動チャンバーのプラスチック表面の処理に特に関する方法としては、例えば欧州特許公開第 665 430 A1 号明細書及び欧州特許第 452 055 B1 号明細書を参照のこと。多数の異なるプラチック表面改質法の有用性にも関わらず、異なる有用な方法の数を増やし、特定の用途の要求に最もよく合致する機会を調整するさらなる表面特性を提供する、新規な表面改質方法の開発に関する興味は尽きない。米国特許第 4,680,201 号明細書には、ポリアクリルアミド表面層を融合シリカキャピラリーの内表面に共有結合させる方法が記載されている。米国特許第5, 433,898 号明細書には、２以上のポリマーを含有するコンタクトレンズの製造に使用する材料の製造方法が記載されている。欧州特許公開第 665 430 A1 号明細書及び欧州特許第 452 055 B1 号公報には、表面改質したポリマーキャピラリーの電気泳動における使用が記載されている。種々の表面改質したキャピラリーにおけるゲル電気泳動について記載した別の文献としては、があげられる。ポリマー科学及び工学百科事典“Adhesion and Bonding,”Vol．1,pp.476 et seq.(Wiley Interscience，1985)には、反応性モノマーの表面浸透に基づく反応性接着剤が記載されている。ポリマー材料の表面改質の総説としては、Ratner,Biosensors ＆ Bioelectron ics(1995)10:797-804 があげられる。発明の概要少なくとも表面改質の領域を有する電気泳動チャンバー、並びにその製造方法を提供する。本発明のデバイスは、与えた電場に応答して媒質中を物質が移動する広範囲な電気泳動用途における使用が見いだされた。本発明の一観点において、表面改質の領域としては、改質した領域に調整した表面特性を与え、チャンバーの表面に浸透する固着ポリマー層と共重合することによりチャンバーのポリマー材料に安定に結合している電気泳動ポリマー層があげられる。本発明のチャンバーは、チャンバー表面と該表面に浸透することができる第一モノマーとを接触させることにより製造する。得られる浸透させた表面を次に第二モノマーと接触させ、その後第一モノマーと第二モノマーとを共重合させる。本発明の別の観点において、表面改質の領域としては、第二固着ポリマー層によらずに非共有結合分子相互作用によりチャンバー壁のポリマー材料の内表面に結合しているポリマー層があげられる。非共有結合しているポリマー層を、溶解させたポリマーを含有する溶液とチャンバーの内表面とを接触させることにより該表面に施し、溶液状態のポリマーにより表面との分子相互作用を形成し、表面被覆を形成する。ポリマー層は、チャンバー壁のポリマー材料の浸透により、イオン性相互作用により、又は疎水性相互作用により該表面において不動であり得る。図面の簡単な説明図１は、実施例５に記載した、未処理の PMMA キャピラリー(白三角,-△-)、ポリ(AMPS)で処理した PMMA キャピラリー(黒菱形,-◆-)及びポリ(DMA)で処理した PMMA キャピラリー(黒四角,-■-)において繰り返し電気泳動試験したEOF の変化を示す、時間に対して測定した電気浸透力のプロットである。図２は、実施例７に記載した、未処理の PMMA チャンネル(黒四角,-■-)及び PSSS で処理した PMMA チャンネル(黒円,-●-)において繰り返し電気泳動試験した EOF の変化を示す、時間に対して測定した電気浸透力のプロットである。詳細な説明少なくとも一つの表面改質の領域を有する電気泳動チャンバー並びにその製造方法を提供する。用語『領域』がチャンバーの全内表面からその部分のみのいずれも含む、表面改質の領域において、本発明のチャンバーは、硬質ポリマーベース材料、該ベース材料の表面に浸透する固着ポリマー層及び該固着ポリマー層と共重合させた、調整した表面特性を提供する電気泳動ポリマー層を含有する。また、表面改質の領域において、本発明のチャンバーは、硬質ポリマーベース材料及び、別の固着ポリマー層によらずに表面材料に非共有結合している電気泳動ポリマー層を含有する。本発明についてさらに説明すると、本発明のチャンバーは、後述した本発明のチャンバーを製造するのに使用される方法の説明によりさらに詳細に説明する。本発明のチャンバーにおいて、少なくとも表面改質の流域におけるチャンバーの部分は、水性媒体に不溶性である固体の硬質ポリマー材料から製造される。ポリマー材料が固体であり硬質であるので、バッファーやゲル等の電気泳動媒質の機械的な支持体として作用するのに十分な強度を有する。表面改質の領域における材料のみが硬質である必要があるものの、固体ポリマーベース材料、全チャンバー、例えばその表面にミクロチャンネルを有するキャピラリー又は平面支持体は、ベースポリマー材料から製造できる。また、本発明のチャンバーは２種以上の異なる材料から製造でき、複合材料から製造されるチャンバーを含む。例えば、チャンバー壁において、ベースポリマー材料は別の材料の層の上に存在し得、そこでは異なる材料が支持体の物理特性を改質するのに作用し得る。所望により、複合支持体に存在する第二材料は、電気泳動中に電気泳動媒質において発生する熱を吸収するのに作用する熱消散性材料であり得る。熱吸収及び消散を提供し、複合支持体に存在し得る材料としては、ガラス、セラミック、金属等があげられる。ミクロチャンネルの性質に依存する興味ある特定の熱吸収材料としては、アルミニウム、銅、ガラス等があげられる。ベースポリマー材料が複合材料である場合、硬質ポリマー材料層は、それ自身を取りあげた場合、そこに含まれる媒質用の機械的支持体及び閉じ込め（containment）方法として作用し得る。ベースポリマー支持体の厚さは、組成物を含有する最終的なデバイスの構造配置、例えば、デバイスが以下に詳細に記載したスラブゲルホルダー、キャピラリー、ミクロチャンネル等であるかどうか、並びに、引張強度、脆性、曲げ強度等のベース材料のバルク特性に必ず依存する。一般的に、支持体の厚さは少なくとも約 0.2 5mm、より一般的には少なくとも約 0.5 mmであり、一般的に約 10mm を越えず、通常、約 5mmを越えない。少なくとも表面改質の領域におけるベース材料として使用するのに適当なポリマー材料は、電気的に非絶縁性である硬質な目的物に成形及び押出可能であり、電場に対する抵抗が高く、高い塩濃度を含有し 2〜12 の pＨ範囲を有する水溶液を含む電気泳動条件下における種々の電気泳動媒質の存在下で安定である。ポリマー材料は一以上の異なるポリマーを含有することができるが、通常４以下、より一般的には２以下の異なるポリマーを含有する。ポリマーは、ホモ−又はコポリマーであってよく、架橋していてもいなくてもよい。用途のあるポリマーは合成物、通常、有機物であり、付加又は縮合ポリマーであり得る。電気泳動チャンバーが製造される本発明による表面改質に反応するポリマー材料としては、アクリル樹脂、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルクロライド、ポリフルオロカーボン、ポリブチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド又はナイロン；フェニルシリコン、ポリウレタン、アクリロニトリル−スチレンコポリマー、エチルメタクリレート及びメチルメタクリレートのコポリマー、及びポリメチルメタクリレートとポリエチルメタクリレートとの混合物があげられる。特定のデバイス並びに使用する検出方法及びシステムに依存して、光学的に透明であるポリマー材料が望ましい。ここで、光学的に透明であるとは、波長範囲 180〜1500nm)通常、220〜800nm)さらに一般的に 250〜800nm の光の透過損失を低くできることを意味する。低結晶という特徴を有する光透過性ポリマー材料としては、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリメチルペンテン、フルオロカーボンコポリマー等並びに本明細書に含まれる同時係属中の 1996 年４月４日に出願した米国特許出願第 08/627,484 号明細書及び 1997 年６月18日に出願した米国特許出願第 08/878,437 号明細書に記載されているアクリルポリマー材料があげられ、ポリアクリレート、特にポリメタクリレート及びさらに特にポリメチルメタクリレート(PMMA)が好ましい材料である。ある態様において、表面改質の領域において、電気泳動チャンバーの内表面に浸透すると、固着ポリマー層になる。浸透することとは、固着ポリマー層が固体ポリマー材料表面の真下で相互拡散することを意味する。相互拡散させた固着ポリマー層は、表面に隣接するベース材料の領域にわたって延びている、ホモポリマー又はコポリマーのいずれかであり得る線状ポリマー鎖を含有する。換言すれば、相互拡散させた領域において、線状ポリマー鎖はベースポリマーネットワーク中で絡み合っており、そこでは実質的に固着ポリマー鎖はベースポリマー鎖にグラフトしていない。本発明のチャンバーを製造するのに使用する方法は、ベース材料と、固着ポリマー層を製造するモノマー（以下に詳細に説明する）との間に、固体ベースポリマー材料の特定の性質に依存する特定の関係を必要とするので、固着ポリマーは、種々の異なる一以上のモノマーから重合できる。ここで、該モノマーは一般的に、付加重合性エチレン含有モノマー、通常、ビニル、アクリル又はピロールである。用語アクリルはメタクリルを含み、アクリルモノマーはエステル又はアミドであり得る。興味ある特定の固着ポリマーは、Ｎ-ビニルピロリドン、ヒドロキシエチルメタクリレート、ジメチルアクリルアミド、ヒドロキシメチルアクリルアミド、エチレングリコールジメタクリレート、グリセロールメタクリレート、グリシジルメタクリレート等から重合したものがあげられる。ここで、ジメチルアクリルアミド、Ｎ-ビニルピロリドン、ヒドロキシメチルアクリルアミド等から重合したポリマーは、ベースポリマー材料がポリメチルメタクリレートである場合に好ましい。ベース材料表面の真下でベースポリマー材料の相互拡散した部分が延びる距離は、表面電気泳動層と共重合する場合に、固着ポリマー層の相互拡散させた鎖が、ベースポリマー材料表面に対して電気泳動層表面を安定に保持するのに十分な距離である。ベースポリマー材料の相互拡散させた領域の厚さの範囲は、約 1500A、通常少なくとも約 15A 程度である；通常、相互拡散させた領域は約 700A、より一般的には約 500A より厚くない。相互拡散した固着ポリマー層の大きさを規定する明確な境界は存在しない。表面改質の領域におけるベース材料表面に安定に保持されている電気泳動層は、チャンバーの固有の表面電荷を変化させること、反応性官能基を提供すること、実質的にチャンバーの内容積を満たす電気泳動媒質を提供すること等を含む、該表面の多くの異なる特性を与えるのに作用する。電気泳動層は、層の目的に依存する種々の異なるモノマー化合物から重合され得るが、固着層の浸透させたモノマーと共重合できる付加重合性モノマーから重合される。チャンバーにおける EOF の発生を増強させるか又は減少させること、チャンバー表面への物質吸着における増強、減少又は選択性を提供すること等を含む、ベースポリマー材料の表面電荷特性を変化させることにより、電気泳動層は種々の用途を提供し得る。例えば、適当なモノマーから重合した電気泳動層は、電気泳動条件下で固体ポリマーベース材料に固有の任意の表面電荷をマスクするか又は覆うように、使用することができる。表面電荷をマスクすることにより、電気泳動中の EOF の発生を実質的に減少させるか又は除くことができる。EOF の発生を実質的に除かないのであれば少なくとも EOF の発生を減少させるのに適当な電気泳動層としては、アミド、エステル、ピロール、水酸化物等であり得る、帯電していない側鎖を有する疎水性ポリマーの層があげられる。EOF を減少させる特定の電気泳動層としては、ポリアクリルアミド及びポリメタクリルアミド、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリビニルピロリドン、ポリヒドロキシメチルアクリルアミド等があげられる。チャンバーの表面電荷と同じ電荷の帯電した基を含有するモノマーから重合される電気泳動層を有することにより、EOF の大きさを増強するか又は EOF の方向を反対にすることができる。適当に帯電した基を有するモノマーから重合される電気泳動層を選択することによっても、チャンバーを通して EOF の方向を反対にすることができる。電気泳動ポリマー層に存在し得る興味ある帯電した基としては、カルボキシル、スルホン、ホスホリル、アミン等があげられる。ここで、EOF を増強するか又は反対にする用途が見いだされた特定の電気泳動層としては、カルボキシル、スルホン、アミン等があげられる。電気泳動中にチャンバー中で EOF を変えることに代えて又はそれに加えて、電気泳動層によりチャンバーの表面への生体分子の吸着を減少させる（実質的に除くことを含む）ことができる。チャンバー表面への生体分子の吸着を減少させるために、正味の電荷を全く有さない親水性基を含有する電気泳動層を提供することができる。そのような基としては、上述したポリアクリルアミド、分子量 1 000dal 未満のポリエチレングリコールアクリレートコポリマー等の中性基及びアラニル、ベタイン、スルホベタイン及びコリン誘導体等の両性イオン基を含有するポリマーの両方があげられる。また、チャンバーの表面に対する物質の吸着を増強すること、並びに電気泳動層の存在により特定のクラスの物質の選択的吸着を提供することもできる。表面吸着を減少させるための特定の電気泳動層としては、ポリアクリルアミドがあげられ、表面吸着を増強させるための特定の電気泳動層としては、ポリアクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸があげられる。電気泳動層はまた、ヒドロキシ、アミノ、エポキシ、カルボキシ、アミド、イソシアネート、アルデヒド、スルホン等の、改質の領域におけるチャンバーの表面上の種々の反応性官能基の存在を提供することができる。モノマー又はモノマー類を適当に選択することにより、電気泳動層は、表面改質の領域において一種類の官能基又は異なる複数の官能基を提供できる。チャンバーの表面に反応性官能基が存在すると、表面に共有的に結合する試薬、例えば酵素、タンパク質、抗体、染料、pＨ改質剤、錯化剤等が望まれている場合に有用であり得る。例えば、一級又は二級アミノ基を含有するタンパク質の共有結合について、エポキシド及びアルデヒド基を含有する電気泳動層が興味深い。反応性官能基を含有する興味ある特定の電気泳動ポリマー材料としては、グリシジルメタクリレートとアクロレインとのコポリマー等があげられる。電気泳動層はまた、電気泳動用途において物質が移動する電気泳動媒質として作用することができる。ここで電気泳動層は、与えた電場の影響下で媒質を通して移動する物質として電気泳動ふるい(sieving)を提供することができる。本発明のこの態様において、電気泳動層は少なくとも、層が架橋したか及び／又は架橋していないポリマーを含有し得る表面改質の領域により結合される容積において、実質的に電気泳動チャンバーの全内容積を満たす。電気泳動に使用するのに適当なポリマーゲル媒質としては、Barron ＆ Blanch Separation ＆ Purificatio n Methods,(1995)24:1-118に記載されている。電気泳動層として作用し得る特定の電気泳動層は、付加重合性エチレン含有モノマー、通常は、ビニル、アクリル又はピロールから重合される層であり、ポリアクリルアミドが好ましい。ある用途、例えば調整用途において興味あるのは、アミノ基、スルホン基等の反応性基を含有するゲルである。本発明の電気泳動チャンバーは、任意の種々の異なる配置で形成されてもよい。本発明により改質できる壁を有するチャンバーとしては、スラブゲルチャンバー、チューブ、カラム並びに平面ポリマー支持体の表面上のキャピラリー及びトレンチ等のミクロチャンネルチャンバーがあげられる。上述したように、チャンバーの全内表面を改質して電気泳動を含有させることもできるし、又は内表面の領域のみを改質することもできる。また、チャンバーは表面改質の一以上の領域を含有することもできる。ここで、複数の表面改質の領域が提供される場合、チャンバーを使用できる種々の異なる用途を増やす、チャンバーの表面上に複数の異なる電気泳動層を有する機会を有する。例えば、電気泳動層がイオン的に帯電したイオン交換を提供する基、例えばカルボキシ、スルホン、アミノ等を含有するゲルである、第一領域を有するチャンバーを製造できる。第一領域から下方の領域は、サンプル成分を所望の製品に転化する酵素を含有する第二領域であり得る。第二領域からの下方の領域は、酵素製品が残りのサンプル成分から分離される電気泳動ふるい媒質、例えば架橋したポリアクリルアミドを含有するように改質した第三の領域であり得る。特に興味ある幾つかの態様において、電気泳動チャンバーはミクロチャンネルである。ミクロチャンネルは開放していても閉じられていてよいが、“開放”は、ミクロチャンネルの内容積が外部環境から少なくとも一つの長手方向において完全には分離されていないことを意味し、一方、“閉じられている”は、チャンネルの内容積が外部環境から長手方向に完全に分離されていることを意味する。開放しているミクロチャンネルの例としては、平面支持体の表面に存在するトラフ、トレンチ等があげられる。閉じたチャンネルとしては、シリンダー、チューブ、キャピラリー等、及び平面支持体の表面上に形成され、適当なカバーで囲われたトラフ、トレンチ等があげられる。本発明のミクロチャンネルは、ミクロチャンネルの内横断径が 1μｍより大きく、1000μｍよりも小さくなるような、ミクロスケールの横断内径を有する。一般的に、ミクロチャンネルの横断内径、即ちチャンネルの特定の性質に依存する幅、深さ又は直径は、一般的に約1〜200 μｍ、通常、約 10〜150μｍ、より一般的には約 20〜100μｍの範囲であり、チャンネルを通るキャピラリー流れを提供するミクロチャンネルの全内横断面積は、約 100〜40000μｍ²、通常は約 400〜25,000μｍ²の範囲である。ミクロチャンネルの内横断面形状は、矩形、正方形、菱形、三角形又はＶ形、円、半円、楕円等、多くの異なる配置の中から変化し得る。ミクロチャンネルの長さは、容器の特定の性質並びに使用する電気泳動デバイスに必ず依存する。例えば、ミクロチャンネルが支持体中のトラフ又はトレンチである場合、ミクロチャンネルの長さは、約0.1〜100cmの範囲であり、一般的には約1〜20cm、通常、約1〜10cm、より一般的には約5〜10cmの範囲であり、一方、キャピラリーの長さは約 10〜10 0cm、通常約 10〜75cm、より一般的には約 20〜50 cm の範囲である。本発明のミクロ容器がキャピラリー内に含まれている場合、キャピラリー壁の厚さは約 5 0〜1000μｍ、通常約 100〜500μｍ、より一般的には約 100〜150μｍの範囲であり、約 100〜2000μｍ、通常約 150〜400μｍの範囲の外径を有するキャピラリーを提供する。ミクロチャンネルが、支持体、適切には支持体中の溝(groove)の表面から下方に延びるトレンチ又はトラフである場合、該支持体は四角、矩形、円等であってよく、ミクロチャンネルの目的とする用途に依存して非常に変化し得る。支持体がカード状又は実質的に正平方六面体の大きさを有するとき支持体の長さは一般的に約 2〜200mm の範囲であり、支持体の幅は一般的には約 2〜200mm であり、支持体の厚さは一般的に約0.1〜10mm である。通常、少なくとも２及び 100以上までの一以上のミクロチャンネルが支持体表面上に存在することができるが、複数のミクロチャンネルが支持体表面に存在する場合、一つの支持体上で同時に試験する多くの異なる電気泳動用途を有する可能性が存在する。支持体表面に存在するミクロチャンネルは、直線、分岐又は他の適切な幾つかの配置を取り得る。ミクロチャンネル又はトレンチ分岐していると、一以上の側方チャンネルが交差する第ートレンチ又はチャンネルを有する可能性が存在する。ここで、側方チャンネルは任意の適切な角度で主要チャンネルに交差することができる。分岐した配置において、チャンバーは、少なくとも一つの第二ミクロチャンネルと交差する関係にある主要ミクロチャンネルを含有する。ここで、ミクロチャンネル中の媒質に電場を与えるために、少なくとも一対の電極が各ミクロチャンネルと関連し、その対の一方がチャンネルのいずれかの末端に位置する。例えば、本件明細書に含まれる。米国特許第 5,126,022 号明細書及び 1997年７月30日に出願した米国特許出願第[08/###,###][A-62855-1/RFT/BK]を参照のこと。支持体表面に存在するミクロチャンネルが開放していてもよいので、チャンネルの内容積を分離し、それによりチャンネルに配置されている媒質を外部環境から分離するのが望ましい。そのような例において、カバープレートを使用して支持体表面上に置き、それによりチャンネルの内容積を環境から分離することができる。カバープレートは、融合シリカ、アクリルポリマー材料等、任意の多くの異なる材料から製造することができる。必要かつ望ましいのは、一以上のカバープレート表面を処理して、電気泳動中に上昇し得る EOF をコントロールする(すなわち、 EOF を減少させるか又は増加させ、或いは EOF の方向を変化させる) ことができる。 EOF を減少させるか又は除去する多くの異なる方法が知られている。また、カバープレートが硬質ポリマー材料である場合、本発明の方法を使用して適切に表面を改質することができる。支持体について、カバープレートは、シングルタイプの材料から製造することもできるし、一以上、通常は二の材料の複合物であり得る。例えば、本件明細書に含まれる 1997 年６月18日に出願した米国特許出願第08/1878,437を参照のこと。通常、カバープレート又は支持体のいずれかは、サンプル又は溶剤又バッファー等のサンプルをミクロチャンネル構造に導入するための一以上の器具又はウェルにより提供される。そのような器具又はウェルの壁は、所望により本発明により処理して、器具又はウェルへの或いは器具又はウェルからの流体中の流体又は物質の移動性を変えるか、又は構造の壁上に特定の試薬を固着させることができる。カバープレートの厚さは通常、約0.01〜10mm、より一般的には約0.1〜1.0mmの範囲であり、カバープレートの長さ及び幅は、支持体の長さ及び幅と同様であるか又は異なっているが、通常は、支持体の長さ及び幅と実質的に同じである。カバープレートは、実質的に滑らかで、平面の、平らな表面を有することができるか、又は任意に支持体の鏡像であってもよい。必須でなないが、カバープレートは一般的に支持体にシールされる。カバープレート及び支持体は、超音波溶接、圧力、熱処理、接着剤、密閉剤、物理的適合等、慣用方法によりシールすることができる。例えば、上述の米国特許出願第08/1878,437号明細書を参照のこと。電気泳動チャンバーは、任意の種々の電気泳動デバイスに使用することができる。多数の電気泳動デバイスが当業界において公知であり、マニュアル操作を必要とするデバイス並びに最小の運転者の相互作用を必要とする自動化されたデバイスがあげられる。これらのデバイスの電気泳動チャンバーを、本発明の類似の配置の電気泳動チャンバーと交換することができる。本発明の電気泳動チャンバーを製造する際、ベースポリマー層を、第一及び第二モノマー組成物と続けて接触させ、その後共重合させて表面改質の領域を製造する。第一及び第二モノマーの共重合は、少なくとも電気泳動層が硬質ポリマーベース材料とは異なるように、少なくとも第二モノマーがベースポリマー材料が重合されるモノマーとは異なり、第一及び第二モノマーが同じでも異なっていてもよいが通常は異なっている、重合性エチレン基、通常はビニルモノマーを含有する第一及び第二モノマーによる付加重合による。第一及び第二モノマーが同じであるこれらの選んだ条件において、本発明の二工程方法により、選択した溶媒中のモノマーを深く浸透させる第一工程において、ポリマー支持体を効果的に膨潤させることにより浸透を促進することが可能になる。第二工程において、重合するのに適当な第二溶媒は、モノマー及び他の重合性成分を含有し、固体ポリマー支持体表面に効果的に固着させた電気泳動層を形成する。通常は異なる第一及び第二モノマーが共重合するので、第一モノマーと第二モノマーとの間の動力学的な共重合関係は、理想と変更の間すなわち、0＜r₁r₂＜１にあり、r₁r₂が通常は0〜2、より一般的には0〜1である場合により理想に近い。第一工程は、改質する領域と、表面に浸透できる第一モノマーとを接触させることである。ベースポリマー材料の表面に浸透させる際、第一モノマーは、ベースポリマー材料の表面を膨潤させ、材料表面の真下に含まれるか又は埋め込まれ、それ自身は、ベース材料のポリマー鎖の間に位置する。ベース材料の表面の下で第一モノマーが浸透するまでの距離は、少なくとも約 15A であり、ある態様においては少なくとも約 30A であり、約 1500A 程度であることもできるが、通常は 500A を越えない。相互拡散させた領域が層表面の下でせいぜい数ナノメートルしかのびないため、第一モノマーが浸透することによりポリマー材料の表面を膨潤させるが、水溶解性又は剛性等の材料のバルク特性は、浸透の結果としては変化しないであろう。第一モノマーがベースポリマー材料の表面に浸透できなれけばならないので、使用する第一モノマーは、(a)ポリマーベース材料の特定の化学構造及び物理的形態；(b)第一モノマーとベースポリマー材料との間の溶解度パラメータの類似性；(c)共重合させる電気泳動層の性質等を含む幾つかの異なる要件を考慮にいれて選択する。通常、小さな分子システムを使用するが、モノマーは、エチレン重合性基、好ましくは、Ｏ又はＮがある態様においては環式構造であり得、かつＮが一置換又は二置換され得るＯ又はＮを含有する基を含む。アクリルポリマーベース材料、例えばポリメタクリレートに関し、使用が見いだされている第一モノマーとしては、付加重合性エチレン含有モノマー、通常はビニル、アクリル又はピロールモノマーがあげられる。Ｎが存在する場合、置換基は通常低級アルキル、通常は C4 以下、より一般的には C2 以下、特にメチルであり、アクリル及びピロールモノマー、特にジメチルアクリルアミド、Ｎ-ビニルピロリドン、メチルメタクリレート等が興味深いモノマーである。第一モノマーとベースポリマー材料とを接触させる際、第一モノマーは純粋な液体として又は好ましくはベース材料の表面の膨潤及び第一モノマーの浸透を促進させる溶媒中に存在することができる。このように、溶媒はまた一般的にベース材料の溶解度パラメータと同じパラメータを有する。アクリルベース材料について、興味ある溶媒としては、メタノール、イソプロパノール等の低級アルカノールがあげられる。第一モノマーが溶媒中に存在する場合、第一モノマーは一般的に、約 1〜100 体積％、通常は約 3〜75 体積％、より一般的には約 3〜50 体積％の範囲で存在する。接触は、都合の良いように動的又は静的条件のいずれでも達成することができる。動的条件下では、第一モノマー又はそれらの溶液は約 10μＬ/分〜5 ml/分、より一般的には約 25μＬ１分〜3 mL/分の範囲の流量でチャンバー内を移動する。接触工程のパタメータは、ベースポリマー材料のバルクの機械特性を含有せずに第一モノマーを膨潤及び浸透させる表面の所望のレベルを達成するように選択する。従って、選択されるパラメータとしては、接触時間、溶媒の性質、溶媒中のモノマー濃度、温度等があげられる。接触は、一般的に約 0.25〜４時間、通常約 0.5〜2時間、より一般的には約 0.5〜1時間続けられる。第一モノマーがポリマー表面に浸透するのに十分な時間が過ぎた後、過剰の第一モノマーを表面から除去する。過剰の第一モノマーは、拭き取り、洗浄、圧力下での窒素又は空気によるフラッシュ等、任意の適切な方法を使用することにより除去することができる。本発明の次の工程は、浸透させたか又は相互拡散させたベース材料の表面と第二モノマー組成物とを接触させることである。第二モノマーは付加重合により第一モノマーと共重合でき、通常はビニルである。ビニル第二モノマーは、重合される電気泳動層に特定の表面改質特性を付与する基を含有する。電気泳動条件下でベース材料の固有の表面電荷を変更する電気泳動層について、第二モノマーは親水性であり、電気泳動層の用途に応じて中性又は帯電させた基を含有することができる。電気泳動層が電気泳動中にチャンバーを通る EOF の発生を減少させるか又は除去する場合、用途のある第二モノマーとしては、アクリル及びピロールモノマーを含む、カルボニル等の中性親水性基のようなモノマーがあげられる。ここで、アクリルモノマーはエステル又はアミドであり得る。 EOF の減少に使用するのに興味深い特定の第二モノマーとしては、アクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリレート、ビニルピロリドン、分子量 1000 未満のモノマーの末端にキャップをかぶせたポリエチレングリコールアクリレート、及びベタイン誘導体等の両性イオンモノマー等があげられる。チャンバーを通る EOF の大きさを大きくするか又はその方向を反対にするために、第二モノマーは帯電させた基を含有するモノマーであり得る。帯電させた基は負又は正であり得、負に帯電させた基としては、カルボキシル基、スルホン基、ホスホリル基等、ビニル酸、例えばアクリル酸、メタクリル酸等のモノマーに見いだされるものがあげられ、正に帯電させた基としては、アミノ等、2-(ジメチルアミノ)エチルアクリレート、2- (ジエチルアミノ)エチルエタクリレート等に見いだされるものがあげられる。電気泳動層を導入してチャンバーの表面への物質の吸着を減少させる場合、興味ある第二モノマーとしては、上述した親水性基、例えばアクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリレート、ジメチルアクリルアミド、ビニルピロリドン、低分子量(1000dal 未満)ポリエチレングリコールアクリレート等を含有する中性基；Ｎ-(3-スルホプロピル)-Ｎ-メタクリルオキシエチル-Ｎ,Ｎ-ジメチルアンモニウムベタイン等の正味の全電荷がゼロである両性イオン基；並びに低分子量ポリエチレングリコールアクリレート等があげられる。反応性官能基を含有する電気泳動層について、第二モノマーは官能基である基を含有する。チャンバーの表面に対して親和性の試薬の不動化について、親和性試薬(affmity agent)に対して共有結合を提供する反応性官能基が興味深い。ポリマー支持体の表面に対して親和性の試薬を不動化させるための種々の異なる官能性反応基を使用する種々の方法が公知である。例えば、その適当な部分が本件明細書に含まれる、を参照のこと。親和性試薬と直接反応することができるか又は親和性試薬と直接反応することができる基を提供するように処理できる興味ある反応性官能基としては、ヒドロキシ、アミノ、エポキシ、カルボキシ、アミン、イソシアネート、アルデヒド等があげられる。興味ある特定の第二モノマーとしては、グリシジルメタクリレート、アクロレイン等があげられる。表面電気泳動層が実質的にチャンバーの内容積を満たして電気泳動媒質を提供する場合、該媒質は、線状又は架橋したポリマーネットワークを含有することができ、興味ある第二モノマーとしては、アクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、他の一置換及び二置換したアクリルアミド等があげられる。第二モノマーは、助溶媒系を含む任意の種々の溶媒系を使用することができる溶液中に存在することができる。興味ある溶媒系としては、純水と水/低級アルカノール混合物(低級アルカノールは一般的に C4 未満のアルカノールであり、例えばエタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール等があげられる)があげられる。低級アルカノールの代りに又はそれに加えて、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の他の極性有機溶媒を助溶媒として使用することができる。溶媒系に存在する水の体積％は、10〜100％の範囲である。存在する場合、系の助溶媒の体積％は 90％を越えず、通常は 50％を越えない。非水溶媒系もまた使用することができ、非水溶媒は上述のもののような任意の慣用の有機溶媒から選ぶことができる。溶媒中の第二モノマーの体積％は一般的に約 3〜20％であり、通常は約 3〜12％、より一般的には約 3〜8％である。また、第二モノマー溶液はさらに、重合に必須及び/又は望ましい種々の試薬を含有することができる。そのような試薬としては、物理的及び化学的開始に有用なものがあげられる。化学的開始剤としては、パースルフェート＋3-ジメチルアミノプロピオニトリル(DMPAN)、パースルフェート＋テトラメチルエチレンジアミン(TEMED)、パースルフェート、パースルフェート＋チオスルフェート、パースルフェート＋ビススルフィット、パースルフェート＋ジエチルメチルアミンジアミン(DEMED)、H₂O₂ ＋ Fe²⁺、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、テトラリンパーオキシド、アクチル(actyl)パーオキシド、カプロイルパーオキシド、t-ブチルヒドロパーオキシド、t-ブチルパーベンゾエート、t-ブチルジパーフタレート、クメンヒドロパーオキシド、2-ブタノンパーオキシド、アゾ開始剤、例えばアゾジイソブチロニトニル及びアゾジカーボンアミド、リボフラビン、メチレンブルー＋レドックスカップル等があげられる。パースルフェート等の化学重合開始剤を使用するのが好ましい。架橋した電気泳動層の製造について、第二モノマー組成物はさらに、第二モノマーの性質に応じて選ばれる種々の架橋剤を含有することができる。例えば、アクリルアミド等のアクリルモノマーについて興味ある架橋剤としては、Ｎ,Ｎ'- エチレンビスアクリルアミド(Bis)、エチレンジアシレート(EDIA)、Ｎ,Ｎ-ジアリルタルタルジアミド(DATD)、Ｎ,Ｎ'-ビスアクリリルシスタミン(BAC)、Ｎ,Ｎ'-(1, 2-ジヒドロキシエチレン)ビスアクリルアミド(DHEBA)等があげられる。種々の理由で、例えば組成物から重合される層による適当な電気泳動ふるいを提供するために、組成物中に存在できる興味ある他の試薬としては、種々の塩、特に緩衝性塩があげられる。緩衝性塩の濃度は 0.01〜0.5M、より一般的には 0.01〜0.1Mで変化する。該塩としては、トリス、ホスフェート、EDTA、MOPS等があげられる。尿素、SDS、ホルムアミド、水酸化メチル水銀(II)、アルカリ等を含む変性試薬も水相中に存在することができる。その濃度は特定の変性試薬に依存して変化し、例えば尿素については約 0.1〜9.0Mの範囲である。第二モノマー組成物と浸透させた表面とを接触させた後、第一モノマー及び第二モノマーを共重合させる。特定の第二モノマー組成物に依存して、重合は既に第二モノマー組成物の製造時に、例えば、パースルフェート等の化学開始剤を使用したときに開始している。重合が第二モノマー組成物の製造時に開始されない場合、加熱、電子ビーム、光重合、ガンマ放射、マイクロ波照射等任意の慣用の方法を使用していったん接触させると重合を開示することができる。しかしながら、使用する特定の重合法を選択して、第一及び第二モノマーの共重合中に、ベースポリマー材料のグラフト化をほとんど又は全く起こさせないようにする。第二モノマー組成物における重合が開始したら、ポリマー鎖が第二モノマー組成物を通して延びるので、浸透させた表面に近いこれらの第二モノマーは、表面近くの材料に埋め込んだ第一モノマーと反応し、さらに表面より下の第一モノマーとも反応し、それにより、成長するポリマー鎖は、ポリマーの相互拡散した領域を通して表面より下に延び続け、埋め込んだ第一モノマーをその成長鎖に加える。第二モノマーと表面とを接触させるのは、所望の電気泳動層特性に依存して、静的でも動的でもよい。例えば、静的条件を使用してゲル媒質として作用する電気泳動層等の厚い電気泳動層を得る。また、動的条件を使用して、電気泳動層が材料の固有の表面電荷を変化させるか又は改質の領域における材料の表面上のある官能基の導入を提供するような用途に望ましい、低分子量ネットワークを含有するより均一な表面を有するより薄い電気泳動層を得ることができる。接触させるのに動的条件を使用する場合、チャンバーを通る第二モノマー組成物の流量は一般的に、10μＬ/分〜5mL/分、通常約 25μＬ/分〜3 mL/分、及びより一般的には約 50μＬ/分〜3 mL/分である。重合は、所望の特性の電気泳動層を製造するのに十分な時間続けることができ、一般的には、完了まで進行することができる。使用する系の特定の性質に応じて正確な時間は変わってくるものの、通常、重合は約 0.25〜4時間、一般的に約 0.5〜2時間、より一般的には 0.5〜１時間進行する。重合後、使用する電気泳動用途に応じて、必要により表面改質したチャンバーをさらに処理することができる。例えば、電気泳動表面がゲル媒質である場合、ゲル媒質の流動層を流出バッファーと置換することができる。また、電気泳動層が、リガンド又はレセプター等の親和性試薬の共有結合用官能基を含有する場合、改質した表面をそのような親和性の試薬と接触させ、その後、洗浄してあらゆる結合していない試薬を除去することができる。本発明の他の態様において、電気泳動ポリマー層を、固着ポリマー層によらずにベース材料の表面に被覆する。これらの態様において、ポリマー被覆層を含有するポリマーをまず適当な溶媒に溶解させ、次にベース材料の表面と接触させる。この接触工程中に、溶解させたポリマーをベース材料の表面に選択的に吸着させるか又は吸収させ、表面被覆を形成する。被覆層を含有するポリマーの組成物は、ベース材料の溶解度パラメータと同様のパラメータを有し、かつベース材料の表面に浸透することができるように選択することができる。ポリマーを含有する溶媒がまたベース材料の溶解度パラメータと同様のパラメータを有し、かつベース材料の膨潤を促進するならばそのような浸透は促進される。ポリマーの分子量は、本件明細書に既述した態様における固着層を形成するのに使用されるモノマーの分子量よりもはるかに大きいので、表面層の浸透は前述した態様におけるのと同じ位には十分ではない。しかしながら、十分な浸透を行って安定な電気泳動ポリマー層を提供することができる。また、被覆層を含有するポリマーの組成物は、ベース材料の表面に浸透しないように選択することができるが、その代わりベース材料の表面と分子相互作用を形成する。これらの相互作用は、イオン性、水素結合性又は分散性であり得る。被覆層における各ポリマー分子は、複数の位置で表面と相互作用することができるので、繰り返し単位間の相互作用が弱くてもベース材料表面のポリマー及び基に与える付加的な影響は、表面に電気泳動ポリマー層を保持させるのに十分である。ある場合には、このようにして形成される電気泳動ポリマー層は、電気泳動分析中に溶液にゆっくりと溶解することができる。しかしながら、表面特性は、そのようなゆっくりとした溶解がこれらの特性を有意にかえてしまう前に、数回の分析をしても比較的安定に残っている。カチオン及びアニオンポリマーは、プラスチックミクロチャンネルの内壁に沈着させて電気浸透効果をコントロールするのに適当である。この種の処理に適当なアニオンアイオノマー及びポリ電解質は、Nafion (登録商標；末端スルホン基を有する過フルオロ化したプロピレングラフト化鎖を有する過フルオロ化したアイオノマー膜)、ポリスチレンスルホン酸及び対応する塩、ポリ(ビニルスルホン酸)及びその塩、ポリ(スチレンスルホン酸-コ-マレイン酸)、ポリ(アクリル酸) 、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(アクリル−コ−メチルメタクリレート)、ポリ(アクリルアミド-コ-アクリル酸)、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸)及びポリ(エチレン-コ-アクリル酸)である。pHに依存しない EOF の効果のために、カルボキシル基対してスルホン基が存在するのが好ましい。カルボキシル基及びスルホン基の残りはpH変化により流れをコントロールするのに望ましい。ミクロチャンネル表面上に正電荷を構築するのに適当なカチオンポリマーは、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)、ポリ(アクリルアミド-コ- ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)、及び主鎖にアミノ基を有するか又は側鎖の一部としてアミノ基を有するポリマーである。本発明の電気泳動チャンバーは、種々の電気泳動用途に用途が見いだされているが、ここで、電気泳動用途とは、与えた電場の影響下でチャンバー内に配置した媒質を通って帯電した物質が移動することを意味する。また、物質の移動は、チャンバーを通る物質又はバルク流体流れの固有の電荷の結果であり得る。具体的な用途は、本件明細書に含まれるAndrews.Electrophoresis(1990);Barron ＆ Blanch,Separation ＆ Purification Methods(1995)24:1-118及び米国特許第5,1 26,022号明細書に概説されている。具体的な用途としては、サンプル成分の分離及び同定に基づく方法、例えばシーケンス、サンプル成分精製、合成用途、サンプル製造等があげられる。具体的に説明するために以下の実施例を提供するが、本発明を限定するものではない。実施例実施例１２枚のポリメタクリレートプレート間で結合する架橋したポリアクリルアミドゲルの製造及びΦX174/HaeIII DNAラダーの電気泳動分離におけるその使用平らなポリメチルメタクリレート(PMMA)〜プレート160×180mmを、AcryliteOP 4 アクリルシート(Cyro Industries)から切断した。そのプレートをメタノールで慎重に(stringently)拭いてプレート表面に粒子又は残留物が全く残らないようにした。10％のジメチルアクリルアミド(DMA)メタノール溶液 10mlを各プレートの表面上にピペットで分取した。実験室用ティシューを使用してDMA溶液を静かに広げ、プレートの全表面を被覆した。DMA 溶液を放置してプレート表面に20 分間浸透させた。20分後、DMA 溶液を実験室用ティシューを使用してきれいに拭き取り、窒素ガスで軽くフラッシュした。次に、表面を、メタノールで湿らせた実験室用ティシューで拭き、清浄な傷ひとつない表面を得た。 T5C3（アクリルアミド1g、ビスアクリルアミド 35μｇ及び水 20.5g）21.5gを、10XTBE(0.89M トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン、0.89M ホウ酸及び 0. 05M エチレンジアミン四酢酸)1.0ｇ及び 25mM臭化エチジウム溶液 2.2μＬと混合した。10％アンモニウムパースルフェート溶液 150μＬ及びＮ,Ｎ,Ｎ,Ｎ-テトラメチレンジアミン(TEMED)75μＬを上述の溶液に添加して静かに混合した。得られた溶液を、75μｍスペーサーにより隔てた２枚の処理済 PMMA 表面間に注ぎ、約２時間重合させた。適当に形成したコームをプレート間に導入して電気泳動用サンプルウェルを形成した。得られた架橋ポリアクリルアミドゲルは、表面処理の結果として PMMA プレートに良好に接着した。対照的に、未処理の表面を有する２枚の PMMA プレート間に注いだ架橋したゲルは、プレート上をスライドしてキャスティングスタンドから離れた。 2.25時間、7.4V/cmの作業電圧で、標準的な方法によりΦX174/HaeIII DNAフラグメントの電気泳動を行った。結果は、標準的な UV 結像システム上に明視化した。これらの条件下でΦX174/HaeIII DNA フラグメントの非変性分離を、より理想的な条件下で分離する可能性のある11のフラグメントのうちの８つのバンドを分離した。上述した方法を使用して PMMA プレートの表面に結合させつつ、ゲルの分離能を示すように実験を設計した。結果は、本発明の表面浸透方法を使用することにより、ポリメチルメタクリレートプレートの表面に電気泳動ゲル媒質を安定に保持することができ、その保持したゲルを、電気泳動分離に首尾よく使用することができることを示している。実施例２内部線状ポリアクリルアミド被膜を有するポリメチルメタクリレートキャピラリーの製造清浄なミクロボアポリメチルメタクリレート(PMMA)キャピラリーの内表面を、ジメチルアクリルアミド(DMA)の10％メタノール溶液に20分間、静的な条件下で接触させた。20分後、過剰のDMA溶液を内部キャピラリー表面からすすぎ落とし、アンモニウムパースルフェート及びＮ,Ｎ,Ｎ,Ｎ-テトラメチレンジアミン(TEM ED)を含有する、新鮮な 3％アクリルアミド水溶液を、キャピラリーの内容積に導入した。その 3％アクリルアミド溶液は、静的な条件下で室温において２時間キャピラリー中で保持し、キャピラリー壁の表面に浸透させた DMA モノマーを線状アクリルアミドと共重合させた。静的条件下で共重合を行ったので、線状ポリアクリルアミド鎖は、キャピラリーの全容積を満たすのに不可欠な密にからみ会うネットワークに成長した。得られた線状アクリルアミドを充填したポリメチルメタクリレートキャピラリーは、電気泳動分離用途に使用することができる。上述の方法はまた、流量 3mL/分の動的な条件下でアクリルアミド溶液をキャピラリーに導入して行った。動的な条件下でアクリルアミド溶液を導入することにより、キャピラリーの表面を覆う薄い線状アクリルアミド層が形成された。実施例３エポキシ基を含有する内表面を有するポリメチルメタクリレートキャピラリーの製造 DMA が浸透した表面を有する PMMA キャピラリーを、動的な条件下で、t-ブチルパーオキシピバレート(pyvalate)(TBPP)を含有するグリシジルメタクリレートの溶液と、例えばグリシジルメタクリレート溶液を、40℃において 50μＬ/分の速度でチャンバーを通して流すことにより接触させた。、共重合により、エポキシ基を含有する薄い、均一な表面のポリマー層ができた。次に、エポキシ基を、官能基の使用に適当に依存し得る他の官能基に転化することができ、例えば酸加水分解によりヒドロキシ基等に転化することができる。実施例４イオン含有架橋ゲルを含有するポリメチルメタクリレートキャピラリーの製造Ａ．アミン含有ゲル構造物により充填したキャピラリーポリメチルメタクリレートキャピラリーを、静的な条件下で 30 分間、20％のメチルメタクリレートのメタノール溶液で満たした。次に、キャピラリーをすすぎ落とし、5％エチレングリコールジアクリレート及び 1％t-ブチルパーオキシピバレート(TBBP)を含有する新鮮な15％のジメチルアミノエチルアクリレートのメタノール溶液をキャピラリーに導入した。40℃で２時間、重合を進行させた。得られたキャピラリーは、実質的に、アニオン交換用途、例えば、高イオン強度サンプル中のイオン除去における使用が見いだされているアミノ含有ゲル構造物で満たされていた。Ｂ．スルホン酸含有ゲル構造物で充填したキャピラリー上述の実施例 4.A.において製造した MMA 表面を浸透させた PMMA キャピラリーを、10％水酸化ナトリウムを含有する(pHを7〜8に調整した)5％のＮ,Ｎ'-エチレンビスアクリルアミド及び 0.15％のパースルフェート/ビススルフェートを含有する 2-アクリルアミド-2-メチルプロパスルホン酸の 20％水溶液と、静的な条件下で接触させた。浴の温度を注意深く制御しながら 55℃において１時間重合を進行させた。得られたキャピラリーは、カチオン交換用途、例えば高イオン強度サンプル中のイオン除去における使用が見いだされているスルホン酸含有ゲル構造物を含有した。実施例５帯電していないポリマーであるポリ(DMA)及び負に帯電したポリマーであるポリ( AMPS)によるポリメチルメタクリレートキャピラリーの表面処理による EOF の変更 A. 表面処理方法 1. ポリ(AMPS) PMMA キャピラリー(内径75μｍ、外径375μｍ、全長３フィート)を50重量/重量％のＮ,Ｎ-ジメチルアクリルアミド(DNA)のメタノール溶液を用いて、室温で 100p.s.i.において窒素ガス下で 10 分間フラッシュした。次に、キャピラリーを 100p.s.i.において窒素ガスで 10 分間フラッシュした。さらに、キャピラリーを 0.5％のアンモニウムパースルフェート(APS)及び 0.2％ナトリウムメタビススルフィット(Na₂Ｓ₂O₅)を含有する新しく調整した 20 重量／重量％の 2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸(AMPS)水溶液を用いて、40℃で 100p .s.i において窒素ガス下でフラッシュした。圧力チャンバー及びキャピラリーは共に40℃に加熱した水浴に沈めた。AMPS の重合によりゲルを形成するのにつれてキャピラリーを通る流れは止まった。最後に、キャピラリーを 100p.s.i において窒素ガス下で室温で約１時間水でフラッシュした。 2. ポリ(DMA) 上述した実施例5.A.1の PMMA キャピラリーを、50 重量１重量％のＮ,Ｎ-ジメチルアクリルアミド(DMA)のメタノール溶液を用いて、室温で窒素ガス下で100p. s.iにおいて10分間フラッシュした。次に、キャピラリーを 100p.s.i.で窒素ガスにより10分間フラッシュした。さらにキャピラリーを、0.06 体積/体積％の A PS 及び 0.13 体積/体積％の TEMED を含有する、新しく調整した 20 重量/重量％の DMA 水溶液を用いて、100p.s.i において窒素下で室温でフラッシュした。キャピラリーを通る流れは、DMA の重合によりゲルを形成して時間が経過するのにつれて止まった。最後に、キャピラリーを、100p.s.i において窒素下で約１時間、水でフラッシュした。 B.EOF測定 EOF の測定は、中性マーカーメシチルオキシドを使用するベックマンP/ACEで行った。電気泳動図(Electropherograms)を、40mM TAPS、25 mM AMPD、pH 8.3、電場 230V/cm(キャピラリーLt=26 cm,Ld=19 cm)で測定した。EOF 測定の前に、各キャピラリーを、TAPS/AMPD バッファー中で 60 分間、230V/cmにおいて前電気泳動に供した。電気泳動図を、ポリ(AMPS)-処理したキャピラリーについて 30 分間及びポリ(DMA)-処理したキャピラリーについて 60 分間行った。メシチルオキシド(TAPS/AMPDバッファー中１μｇ/ml)を、静水圧下で４秒間注入した。EO F 値を、ピーク移行時間から計算した。図１は、未処理の PMMA キャピラリー及び上述の実施例 5A の方法により処理した、２種のポリマー被覆のいずれか(帯電していないポリマーであるポリ(DMA) 又は負に帯電したポリマーであるポリ(AMPS))をキャピラリー表面に付けるように設計した PMMA キャピラリー中のいずれかで測定した EOF の結果を示す。一連の測定を、処理した各キャピラリーについて示す。EOF 値を、試験回数よりも電気泳動時間に対してプロットし、連続的な電気泳動図の時間がEOF の測定値に与える影響を強調した。図１から明らかなように、ポリ(AMPS)で処理したキャピラリーは、約20×10^-5 cm²/Vsの初期 EOF を示した。EOF は、連続する 17 試験(1試験当たり 30 分)中に、徐々にではあるが着実に減少した。電気泳動の9.5時間後、EOF は約6％減少した。ポリ(DMA)で処理したキャピラリーは、同じ EOF 測定時間にわたってより大きな変化を示した。最初、EOF は非常に低いが、最初の 10 試験(1試験当たり60分 )に、約13×10^-5cm²/Vsにおいて平坦になるまで劇的に(〜260％)増加した。連続的な電気泳動測定を通して両方の処理したキャピラリーに関するEOF 測定値の変化は、被覆が結果として連続的に除かれていることを示唆している。これらの最初の結果は、ポリ(DMA)被覆が、ポリ(AMPS)被覆よりも迅速に除かれることを示唆している。ポリ(DNA)処理したキャピラリーにおいて、EOF 測定中に使用した pH 8.6バッファーが、ポリ(DMA)被覆上のアミド基のカルボキシ基への加水分解を引き起こし、結果として表面における負の電荷を増やし、EOF 値を大きくしたのかもしれない。崩壊が、適用した被覆層を連続的に引き剥がすまで制限されるとしたら、EOF 測定は未処理のポリマー表面のものに近づくものと予想される。実施例６ 400μ²断面のポリメチルメタクリレート電気流動性チャンネル上への Nafion(登録商標)の表面沈着による EOF の変更ミクロチャンネル表面を以下のようにして改質した。ミクロ流体デバイス中のミクロチャンネルに近づくウェルを通して２分間イソプロパノールをフラッシュすることによりミクロチャンネル表面を前処理した。ミクロチャンネルを、商業的に入手できる Nafion（登録商標）の水-アルコール混合物溶液(アルドリッチ、カタログNo27,470-4)由来のイソプロパノールで希釈したNafion(登録商標)前フッ素処理したイオン交換粉末の 0.5％溶液で充填した。Nafion（登録商標）は、前フッ素処理したイオン交換材料である。Aldrichimica Acta，19(3):76(1986 );J．Electrochem．Soc.，140:2279(1993)を参照のこと。チャンネル内での泡沫形成を避けるために慎重に充填することが要求される。該溶液をチャンネル内で５〜10 分間安定させた。真空ポンプを使用して、溶液をチャンネルからゆっくりと引いた。この処理にかかる全時間はミクロ流体デバイス上のチャンネルパターンに依存して変化する。この方法により、チャンネル表面上に均一に適用したチャンネルのアクリル表面に非共有結合している Nafion(登録商標)アイオノマー層をあとに残すチャンネルから溶媒を抽出した。この処理により、pHに非常に依存しない EOF を有し、同等の断面の標準的な被覆していない融合シリカキャピラリーで測定したものよりも約 30％低い表面改質したチャンネルが得られた。この方法を使用して被覆したミクロチャンネルは、分析作業の約２時間安定であった。実施例７ 400μｍ²断面のチャンネルのポリメチルメタクリレート電気流体上へのポリ(ナトリウム4-スチレンスルホネート)(PSSS)の表面沈着によるEOF の変更ミクロチャンネル表面を、以下のようにして改質した。ミクロチャンネルを、 3.3％の PSSS 水溶液で 16時間までフラッシュした。真空ポンプを用いて、チャンネルから溶液をゆっくりと引いた。約 30 分間チャンネルの排出を続け、アクリル表面に結合している PSSS ポリマー層を完全に乾燥し安定させた。この処理により、50 mM TRISバッファーのpH8.6 において測定した 5.8×10^-4cm²s-¹V^-1 のオーダーの EOF を得た。被覆は分析の間の２時間約 15 試験の間安定だった。実施例８ 400μｍ²断面のポリメチルメタクリレート電気流体チャンネル上へのポリ(ナトリウム4-スチレンスルホネート)(PSSS)の表面沈着による EOF 改質による代替方法ミクロチャンネル表面を以下のようにして改質した。ミクロチャンネル表面を、ミクロ流体デバイス中のミクロチャンネルに近づくウエルを通して２分間イソプロパノールをフラッシュすることにより前処理した。そのミクロチャンネルを 3％の PSSS 水溶液で 16 時間までフラッシュした。ポリマーを水に溶解させた後にヘリウムガスで溶液をスパージすることにより充填中の泡沫形成を防止した。真空ポンプを使用して、チャンネルから溶液をゆっくりと引いた。チャンネルの排出を約 30 分間続け、アクリル表面に結合する PSSS ポリマー層を完全に乾燥し安定させた。この方法により、50 mM TRIS バッファーの pH 8.6 において測定した 5.8×10^-4 cm²s^-1V^-1のオーダーの EOF を得た。被覆は分析の間の２時間約15試験の間安定であった。実施例９ 400μｍ²断面のポリメチルメタクリレート電気流体チャンネル上への Nafion(登録商標)の表面沈着による EOF の変更の改良法ミクロチャンネル表面を以下のようにして改質した。ミクロチャンネルを、イソプロパノールで希釈したナトリウム平衡 Nafion(登録商標)の 0.5%溶液で充填した。この溶液は、商業的に入手可能な Nafion(登録商標)の水-アルコール混合物溶液(アルドリッチ、カタログ No.27,470-4)を水酸化ナトリウムで pH ７まで滴定することにより調整した。チャンネル内で泡沫形成を避けるために注意深く充填することが要求される。5〜10 分間平衡にさせた。チャンネルから溶液をゆっくりと汲み上げた。ナトリウム平衡化 Nafion(登録商標)の 0.5％溶液によるチャンネルの充填及び排出をさらに５回繰り返した。被覆したチャンネルを104℃ で 30 分間焼いた。この方法により、pH から非常に独立した EOF を有し、実施例６で表面を改質したときに観察されるよりも安定な表面改質したチャンネルが得られた。上述の結果及び考察から、本発明により、電気泳動チャンバーの表面特性を調整して特定の用途のニーズに最も合致する効果的な方法が提供されることが明らかである。本発明により、チャンバー材料の表面に安定に保持されている電気泳動媒質を製造できる。さらに、表面に導入した官能基の性質を容易にコントロールし、所望の類似の表面を提供することができる。本発明の方法により、本発明のチャンバーを使用できる用途の数及び性質を大いに増やす異なる複数の改質の領域を有する調整した表面を提供することができる。本件明細書に記載した全ての刊行物及び特許出願は、個々の刊行物又は特許出願が参考として具体的かつ個別的に示されているならば同程度まで本件明細書に含まれるものとする。ここに本発明を十分に記載してきたが、添付の請求の範囲の趣旨及び範囲から離れずに多くの変更及び改変をなし得ることは当業者には明らかである。

Claims

【特許請求の範囲】１．少なくとも表面改質の領域を含有する電気泳動チャンバーであって、前記領域が、硬質ポリマーベース材料；該ベース材料の表面に浸透する固着ポリマー層；及び該固着ポリマー層に共重合させたポリマー電気泳動層を含有する前記電気泳動チャンバー。２．前記硬質ポリマーベース材料がアクリル樹脂である請求項１記載のチャンバー。３．前記チャンバーがキャピラリーである請求項１記載のチャンバー。４．前記チャンバーが、平面支持体の表面に主要ミクロチャンネルを含有する請求項１記載のチャンバー。５．前記チャンバーがさらに、前記主要ミクロチャンネルと交差する関係にある、少なくとも１個の第二ミクロチャンネルを含有する請求項４記載のチャンバー。６．前記チャンバーが、複数の前記領域を含有する請求項１記載のチャンバー。７．前記表面ポリマー電気泳動層が、実質的に前記チャンバーの内容積を満たすゲル電気泳動媒質である請求項１記載のチャンバー。８．前記電気泳動層が、前記領域における前記チャンバーの表面電荷を変えることができる部分を含有する請求項１記載のチャンバー。９．前記電気泳動層が反応性官能基を含有する請求項１記載のチャンバー。 10．前記アクリル樹脂支持体がポリメチルメタクリレートである請求項２記載のチャンバー。 11．前記ベース材料がアクリルポリマーを含有し、前記固着及び電気泳動層の少なくとも１つが前記硬質アクリル材料とは異なるものである請求項１記載のチャンバー。 12．前記チャンバーが平面支持体上の主要ミクロチャンネルである請求項11記載のチャンバー。 13．前記チャンバーがさらに、前記主要ミクロチャンネルと交差する関係にある少なくとも１個の第二ミクロチャンネルを含有する請求項12記載のチャンバー。 14．前記チャンバーの表面が複数の前記領域を含有する請求項11記載のチャンバー。 15．前記表面ポリマー電気泳動層が、実質的に前記チャンバーの内容積を満たす電気泳動ゲル媒質である請求項11記載のチャンバー。 16．前記ポリマー電気泳動層が、前記領域における前記チャンバーの表面電荷を変える請求項11記載のチャンバー。 17．前記ポリマー電気泳動層が反応性官能基を含有する請求項11記載のチャンバー。 18．前記領域がさらに、前記電気泳動層に共有結合する試薬を含有する請求項17 記載のチャンバー。 19．前記試薬が、酵素、レセプター又はリガンドである請求項18記載のチャンバー。 20．与えた電場に応答して物質が媒質中を移動する電気泳動用途に使用するためのデバイスであって、請求項１記載の電気泳動チャンバーを含有する前記デバイス。 21．前記デバイスがさらに前記チャンバー中の電気泳動媒質を含有する請求項20 記載のデバイス。 22．与えた電場に応答して物質が媒質中を移動する電気泳動用途に使用するためのデバイスであって、請求項11記載の電気泳動チャンバーを含有する前記デバイス。 23．前記デバイスがさらに前記チャンバー中の電気泳動媒質を含有する請求項22 記載のデバイス。 24．少なくとも１つの表面改質領域を含有するポリマー電気泳動チャンバーの製造方法であって、前記領域における硬質ポリマーベース材料の表面と前記表面に浸透することができる第一モノマーとを接触させて浸透させた表面を製造すること、前記浸透させた表面と、前記第一モノマーと共重合できる第二モノマーとを接触させること；及び前記第一及び第二モノマーを共重合して前記電気泳動チャンバーを製造すること、を含む前記方法。 25．前記硬質ポリマー材料が有機物である請求項２４記載の方法。 26．前記有機硬質ポリマー材料がアクリル樹脂である請求項25記載の方法。 27．前記方法が、接触及び共重合工程を複数回行って複数の前記領域を含有する電気泳動チャンバーを製造することを含む請求項24記載の方法。 28．前記ベース材料がポリメチルメタクリレートを含有し、前記第一モノマーが第一アクリルモノマーを含有する請求項２４記載の方法。 29．前記方法がさらに、前記共重合を開始することを含む請求項28記載の方法。 30．前記第二モノマーが、ジメチルアクリルアミド、メチルメタクリレート及びＮ−ビニルピロリドンからなる群から選ばれる請求項28記載の方法。 31．前記第二モノマーが反応性官能基を有する基を含有し、前記方法がさらに前記基に対して共有結合する親和性基を含有する請求項30記載の方法。 32．電場を与えることにより物質が媒質中を移動する電気泳動方法において、請求項20記載のデバイスを使用する改良を含む前記方法。 33．前記方法が、サンプル成分を分離する方法である請求項32記載の方法。 34．前記成分が帯電している請求項33記載の方法。 35．第一表面を有する硬質ポリマー材料；前記第一表面に浸透する固着ポリマー層；及び前記固着ポリマー層と共重合させた電気泳動ポリマー材料を含有する電気泳動表面。 36．前記硬質ポリマー材料がアクリル樹脂である請求項34記載の表面。 37．前記硬質ポリマー材料がポリメチルメタクリレートである請求項36記載の表面。 38．少なくとも表面改質の領域を含有する電気泳動チャンバーであって、前記領域が、硬質ポリマーベース材料；及び該ベース材料表面に非共有的に結合しているポリマー電気泳動層を含有する前記チャンバー。 39．前記ベース材料がアクリルポリマーであり、前記電気泳動層が前記ベース材料のアクリルポリマーとは異なるポリマー材料を含有する請求項38記載のチャンバー。 40．与えた電場に応答して物質が媒質中を移動する電気泳動用途に使用するためのデバイスであって、請求項38記載の電気泳動チャンバーを含有する前記デバイス。 41．少なくとも１つの表面改質の領域を含有する電気泳動チャンバーの製造方法であって、前記領域における硬質ポリマーベース材料の表面と溶媒に溶解させた第一ポリマーとを、第一ポリマーが前記硬質ポリマーベース材料の前記表面に非共有的に結合してそこに被膜を形成するのに十分な時間、接触させることを含む前記方法。