JP2002527747A - プローブと基質との間のカップリングを行う化学的又は生物学分析のための多重点を備えたマイクロシステム - Google Patents

プローブと基質との間のカップリングを行う化学的又は生物学分析のための多重点を備えたマイクロシステム

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Abstract

(57)【要約】 化学的または生物学的分析のための多重点を備えたマイクロシステムを生産する方法であって、マイクロウェル（２１、４４）を備えた構造体（２０、４０）を設計する工程と、固定手段との結合機能と第２の有機化合物との結合機能を含む、第１の有機化合物（３０）を取得する工程と、第１の有機化合物（３０）の対応する結合機能との結合機能を含み、かつ試薬を含む、第２の有機化合物（５１）を取得する工程と、第１の有機化合物（３０）を、その対応する結合機能を用いて、マイクロウェル（２１）の固定手段（２４）に固定する工程と、第１及び第２の有機化合物の対応する結合機能のカップリングにより、固定手段に結合された試薬により形成された化学的または生物学的分析プローブを各マイクロウェル（２１）で得るために、第２の有機化合物（５１）を各マイクロウェル（２１）に配置する工程を含む方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プローブと基質との間のカップリングを行う化学的又は生物学分析
のための多重点を備えたマイクロシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のマイクロエレクトロニクスは、ますます、いくつかの機能が集中したよ
り多くの複雑なシステムにリンクするようになっている。これらのシステム又は
マイクロシステムは、物理センサーの応用から、最近のいわゆる“生物的”チッ
プの開発にわたる。
【０００３】 第１のケースにおいて、物理現象を測定する感受性セルは、情報のプロセシン
グとその利用を提供することができる集中回路を伴う。これは、自動車産業のエ
アバックの安全性のためのケースである。
【０００４】 第２のケースにおいて、集中回路は、生物的媒体で用いられるように、完成さ
れる。例えば、これは、集中グルコースメーターまたは血圧プローブのケースで
ある。
【０００５】 いずれのケースでも、従来のマイクロエレクトロニクスの媒体と、センサーの
媒体または生物学者との相互作用が、これらのマイクロシステムの鍵となる要素
である。
【０００６】 化学的又は生物学的分析は、マイクロテクノロジーの使用に関して小型化の革
命を受けている。多重テストが、数ｍｍ2の支持体上にまとまってグループ化さ
れ、費用が低減化され、これまでの例外的な分析が標準的方法として用いられる
ことができる。
【０００７】 非常に多くの点を伴う化学的または生物学的分析を可能にするシステムの必要
性が、薬理学でのスクリーニング及び生物学でのＤＮＡ試験の登場と共に、今日
生じている。
【０００８】 第１のケースは、同じ試薬で満たされた多くのウェルを含む支持体上に、選択
的、連続的に各ウェルに置かれる異なる分子の効果を測定しなければならない。
第２のケースは、各ウェルが異なるＤＮＡプローブで満たされ、測定しようとす
る遺伝子配列を含む分析物を、分析時にウェルの全セットに接触させる。分析化
学では、化学反応ウェルの小型化の強い必要性が存在する。
【０００９】 液体をこれらのウェルに入れるウェルを作ることと、読み取り結果を得るため
のシステムを作ることの両方の観点から、研究開発のための努力が重要である。
【００１０】 生物学的分析と、より一般的に新分子の薬理的試験の分野で、試験器具のサイ
ズを小さくすることが、経済的見地から非常にアピールする。より具体的には、
分析のマイクロシステムは、種々の試薬が最初に固定され、ついで分析される溶
液を存在させる支持体を結合する構造体及び得られた反応性を測定する方法とを
同化されることができる。マイクロシステム自体で得られた情報のプロセシング
は、任意に提供されることができる。
【００１１】 種々の試薬を基質に固定するために、異なる技術が存在する。
【００１２】 第１の技術は、種々の化学分子により試薬が続いて置かれて固定化される部位
を活性化するところにある。これは、ガラス基質に主に用いられる技術である。
試薬は、マイクロピペットで、またはインクジェットタイプの技術により、置か
れる。化学については、基質と試薬の間の相互作用を提供するために、基質が前
もって金で覆われるときにときに、シラン、リジン、チオールを挙げることがで
きる。この化学は、特に、数千の異なる部位を含むことができる基質に対するそ
の再生産性が制御されるべきときに、複雑である。この技術の代表としてｍ米国
特許第５４７４７９６号を挙げることができ、これは表面構成化（structuratio
n）に関するものであり、試薬が親水性と疎水性の領域を有する基質上に固定さ
れる。その結果、得られるマトリックス構造は非常に規則的である。
【００１３】 ＤＮＡチップの分野に適用される第２の技術（試薬はＤＮＡプローブであり、
特に２０の塩基を有するオリゴヌクレオチドである）によれば、各塩基に、各部
位にプローブを構築することが提案された。連続するマスクの使用が、このin s
itu合成を達成するために知られており、各部位が光保護化された塩基で覆われ
る。光マスクは、ついで、部位の保護が除かれることと、続いてそこにさらなる
光保護化された塩基が化学的に固定されることを可能にする。操作は、各部位に
意図されたプローブが得られるまで繰り返される。現在、基質上の数千の異なる
プローブのうち数十を構築することが可能である。この技術は、優れているが、
多くの塩基（限度は約２０）を有するプローブを得ることができない。もはや光
感受性基を有していないが、化学的に感受性な基を有している保護された塩基を
最初に固定することも可能である。ついで、存在する塩基の保護を除去し、付加
的な塩基をそこに結合させるために、ピペットにより、またはインクジェットタ
イプ技術により、局所的に選択された部位に達することが必要である。
【００１４】 第３の技術は、選択的反応性種を有する導電性ポリマーの電気的に極性な部位
への電気付着に関するものである。この主題には、Juan-C. VIDALらの論文“Ele
ctropolymerisation of pyrrol and immobilization of glucose oxidase in a
flow system: influence of the operating conditions on analytical perform
ance”、Biosensors ＆ Bioelectronics発行、第１３巻、３−４号、３７１−３
８２頁、１９９８を参照することができる。基質は電気的に、外界に接続され、
置かれるべき化学種を含む皿に浸される。選択された部位は、極性化され、共重
合が行われる（１分未満、１Ｖ未満の電圧で）。他の試薬を有する他の溶液が次
に扱われ、他の部位が、基質などの表面で極性化される。これにより、異なる試
薬が基質の異なる領域に固定され、これにより多重点分析が可能になる。
【００１５】 この最後の技術の興味深い強化は、基質自身の内部の部位に向けたエレクトロ
ニクスを一体化することにある。この方法のために用いられた導電性ポリマーは
、ポリアニリン、ポリピロールである。この主題に関し、文献ＷＯ９４／２２８
８９、ＦＲ−Ａ−２７４１４７５及びＦＲ−Ａ−２７４１４７６を参照すること
ができる。このことを行う方法は、プローブのその部位上への固定が、強く、再
生産可能で、良く制御されているために、興味深い。それは連続した技術であり
、各部位が連続的に極性化され、基質が全体的に、各パスで、試薬を有する溶液
に覆われ又は浸される。しかしながら、部位の数が増えるときに、部位の各支持
体のプロセシング時間が、非常に長くなり、共重合時間プラス洗浄時間及び新た
な電極の供給時間と多くの時間がかかる。
【００１６】 これらの生物学プローブ装置の使用は、非常に広い範囲の方法を必要とするこ
ともあり、インピーダンス測定による電気測定、マイクロバランス、屈折率の変
化による光測定、放射性ラベル、蛍光である。この最後の方法は、比較的容易に
実行でき感度が高いために、使用が増加している。スキームとしては、試験され
る分析物の蛍光物質へのカップリングからなる。分析物は、マイクロシステムの
局所的に固定された試薬に接触される。もし、何かの反応／ペアリングが起こる
と、蛍光物質を有する分析物は、試験領域に残る。洗浄した後、蛍光を読むこと
により、キャリア部位にペアリングがあるかどうかを測定することが可能になる
。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題及び課題を解決するための手段】
従来の問題点の解決を見出すため、本発明は、各部位がビオチン機能を提供す
る有機化合物を備えた構造物の使用を提供する。各部位は、ついで測定される試
薬により、例えば、アビジン又はストレプタビジン機能と組み合わされて、形成
された化学的または生物学的プローブ（例えば小さなＤＮＡ鎖）を受ける。この
場合、アビジンとビオチン機能の間に達成されるカップリングは、プローブの、
各部位への固定を提供する。
【００１８】 したがって、本発明の目的は、 化学的または生物学的分析のための多重点を備えたマイクロシステムを生産する
方法であって、以下の工程 −マイクロウェルを備えた構造体を設計する工程であって、ここで各マイクロウ
ェルは、試薬を受けるためのものであり、その中に前記試薬を結合させるための
固定手段を備えたものである工程、 −前記固定手段との結合機能と第２の有機化合物との結合機能を含む、第１の有
機化合物を取得する工程であって、ここでこれらの結合機能の両方がスぺーサー
で分離されている工程、 −前記第１の有機化合物の対応する結合機能との結合機能を含み、かつ試薬を含
む、第２の有機化合物を取得する工程、 −第１の有機化合物を、その対応する結合機能を用いて、マイクロウェルの固定
手段に固定する工程、 −第１及び第２の有機化合物の対応する結合機能のカップリングにより、固定手
段に結合された試薬により形成された化学的または生物学的分析プローブを各マ
イクロウェルで得るために、第２の有機化合物を各マイクロウェルに配置する工
程 を含む方法である。
【００１９】 第１の代替的実施態様によれば、第１の有機化合物をマイクロウェルの固定手
段に固定することからなる工程が、電気重合により行われるものであり、ここで
固定手段は、電気的にアクセスできる伝導手段であり、前記固定手段との前記第
１の有機化合物の結合機能が、導電性モノマーにより形成され、反対の電極が電
気重合を行うために用いられる。伝導手段は、すべてのマイクロウェルに共通す
る電極を含むものでもよい。前記構造体は、基質から設計され、この基質の表面
が前記共通の電極を有しており、絶縁材料層が前記共通電極上に設けられ、絶縁
材料層は、その底が共通電極層から形成されるマイクロウェルを形成するために
前記共通電極まで穴が開けられているものでもよい。前記構造体は、その表面の
１つに複数の電極を有する活性基質から設計され、この複数の電極は固定手段を
形成し、絶縁材料層が前記表面に設けられ、絶縁材料層は、マイクロウェルを形
成するために前記電極まで穴が開けられ、電気重合を行うために、複数の電極を
電気的に結合するための複合手段が設けられているものでもよい。反対の電極は
、前記構造体と一体に形成された電極であるものでもよく、又は反対の電極は、
電気重合操作の間、固体手段に対向して置かれた電極であるものでもよい。有利
には、第１の有機化合物の導電性モノマーがピロールである。
【００２０】 第２の代替的実施態様によれば、マイクロウェルの固定手段上に第１の有機化
合物を固定することからなる工程が、第１の有機化合物の固定手段との結合機能
と、固定手段との間を共有結合させることからなる。この共有結合は、例えば、
シラン化タイプ（シラン−ビオチン）またはチオール−ビオチン結合させる自己
アセンブリのものである。
【００２１】 第３の代替的実施態様によれば、マイクロウェルの固定手段上に第１の有機化
合物を固定することからなる工程が、固定手段上の第１の有機化合物の重合を起
こすことが可能な試薬の添加により化学的経路を介して行われる。この第１の有
機化合物がピロールであり、重合を起こすことができる試薬が第二鉄塩であるも
のでよい。
【００２２】 特に有利な態様によれば、第２の有機化合物との第１の有機化合物の結合機能
が、ビオチン機能であり、第１の有機化合物との第２の有機化合物の結合機能が
アビジンまたはストレプタビジン機能である。第１の有機化合物は、ビオチニル
化ピロールであってもよい。第２の有機化合物は、アビジンまたはストレプタビ
ジン機能に直接結合した前記試薬により形成されてもよい。この場合、第２の有
機化合物を各マイクロウェルに配置することからなる工程が、第２の有機化合物
を含む溶液を、各マイクロウェルに配置し、第１と第２の有機化合物の選択的結
合により、例えばビオチンとストレプタビジン／アビジンの間の結合を通して、
得られたプローブだけを残すためにこの溶液を除くことからなるものでもよい。
【００２３】 第２の有機化合物は、ビオチン機能を介してアビジン又はストレプタビジン機
能に結合した前記試薬によって形成されるものでもよい。この場合、第２の有機
化合物を各マイクロウェルに配置することからなる工程が、第１のアビジン又は
ストレプタビジン溶液を、各マイクロウェルに配置し、ついで、前記アビジンま
たは前記ストレプタビジンにより複合体化されたビオチン機能を有する第１の有
機化合物をあらわすためにこの第１の溶液を除き、ついで前記試薬を含む第２の
溶液をビオチニル化形態で配置し、ついで得られたプローブだけを残すためにこ
の第２の溶液を除くことからなるものでもよい。
【００２４】 本発明の目的は、また、マイクロウェルを備えた構造体から形成された、化学
的又は生物学的分析のための多重点を有するマイクロシステムであって、各マイ
クロウェルは、試薬を受けるためのものであり、第１の有機化合物を介してその
中に前記試薬を結合させるための固定手段を備えたものであり、前記試薬は第２
の有機化合物の一部であり、第１の有機化合物は、第２の有機化合物との結合機
能と前記固定手段との結合機能とを含み、これらの結合機能の両方がスぺーサー
で分離され、第２の有機化合物が前記第１の有機化合物の対応する結合機能との
結合機能を含む、マイクロシステムである。
【００２５】 第１の代替的な実施態様によれば、前記固定手段は電極であり、第１の有機化
合物の固体手段との結合機能が導電性ポリマーである。前記固定手段は共通電極
を形成してもよい。前記マイクロウェルは前記構造体の絶縁層から形成され、固
定手段がマイクロウェルの底を形成してもよい。反対の電極と固定手段の間に電
場が作られるように、前記構造体が、マイクロウェルの底に対向して設けられた
反対の電極を含むものでもよい。有利には、前記導電性ポリマーはポリピロール
である。
【００２６】 第２の代替的実施態様によれば、固定手段と、固定手段を備えた第１の有機化
合物の結合機能が、それらが共有結合を形成するようになっている。この共有結
合は、例えば、シラン化タイプ（シラン−ビオチン）またはチオール−ビオチン
結合させる自己アセンブリのものである。
【００２７】 第３の代替的実施態様によれば、固定手段を備えた第１の有機化合物の結合機
能が、固定手段上に、化学的経路を介して重合試薬を含む。この試薬は、第二鉄
塩であってもよい。
【００２８】 特に有利な態様によれば、第１の有機化合物が、第２の有機化合物のアビジン
又はストレプタビジン機能との結合のためにビオチン機能を含む。第１の有機化
合物はビオチニル化ポリピロールでもよい。第２の有機化合物が、アビジン又は
ストレプタビジン機能に直接結合した前記試薬によって形成されるものでもよい
。第２の有機化合物が、ビオチン機能を介して、アビジン又はストレプタビジン
機能に結合した前記試薬によって形成されるものでもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明は、より理解され、以下の説明と、非制限的な実施例と添付された図面
により他の利点や特徴が明らかとなるであろう。
【００３０】
【実施例】
図１乃至図８は、第１の有機化合物の固定手段が電極で、第１の有機化合物を
配置することが電気重合により行われ、これらの電極が電気ポテンシャルを適用
できる代替的実施態様を示す。
【００３１】 この代替的実施態様では２つのケースを考慮するべきである。構造体は受動的
基質を含むことができ、すなわちそれは、集中エレクトロニクスを含まない。こ
の場合、基質は、それ自身が、電気絶縁機能を提供する材料の層で覆われた導電
性（例えば金属）面で被覆され、そこに微少な空隙が形成されていてもよい。後
者は、局所的に導電性面に開口している。導電性面の曝された領域は、ついで受
信電極を形成する。
【００３２】 基質は活性でも良く、その場合そこに一体化された電極は、異なる機能に用い
られる：部位の局所的加熱、局所的ｐＨ測定、蛍光シグナルの読み取り、等であ
る。多くの場合、互いに独立して各部位に向かわせて残すべき連続的な機能のた
めに、部位をショートさせておくのは不可能である。これらの機能のために必要
な複合化も、マイクロシステムを生産する方法の間、用いることができる。本当
に、試薬固定操作を行うために、集合的にすべての部位に向けることが可能であ
る。各部位は連続してここに向けられても良い。
【００３３】 図１Ａ乃至１Ｅは、横向きの一部断面図である。それらは、本発明のマイクロ
システムの第１の実施態様を図示しており、反対の電極が表面に位置し、基質が
受動的である。
【００３４】 図１Ａは、ガラス、シリコン、プラスチックなどの材料でも良いウエハにより
形成された基質１を示す。０．１及び１０μｍの間の厚みを有する金属、例えば
クロム、金又は白金、の層３が、このウエハの第１の面に置かれている。図１Ｂ
に示されるように、光感受性ポリマーフィルム５が、例えば１及び５０μｍの間
の厚みを有するポリイミドフィルム、金属層３の上に置かれている。
【００３５】 マイクロウェル７はついで、ポリイミドフィルムの放射と現像により、形成さ
れる（図１Ｃ参照）。それらは、有利には側面が斜めに形成される。形成された
マイクロウェルは局所的に金属層３が現れている。新しい金属層９はついで、マ
イクロウェル７の内面を含むポリイミドフィルムの上に均一に置かれる。金属層
９はクロムでも良く、金でもよく、白金でも良く、厚さは０．１から１０μｍで
よい。
【００３６】 図１Ｄに示されるように、マスキング樹脂層１１が、金属層９の上に置かれ、
この金属層９でエッチングされる領域が決められる。
【００３７】 金属層９はついで、アクセスできる場所でエッチングされ、樹脂１１が除去さ
れる。図１Ｅに図示される構造体が得られる。各マイクロウェル７は、電極９ａ
を底に有しており、それによりすべての電極９ａが、金属層３を介して電気的に
接続されている。共通の電極９ｂは、ポリマーフィルム５の上面を覆う。この構
造体は、マイクロウェルの底に第１の有機化合物を配置することからなる次の工
程に進むことができる。
【００３８】 図２は、電気重合工程を図示している。マイクロウェル２１を備えた構造体２
０が図示されており、上述のケースと異なり、活性基質２３から形成されている
。マイクロウェウ２１は、基質２２の上に置かれた絶縁層２３から形成されてい
る。マイクロウェル２１の底は、複合化により電気的に接続されることができる
電極２４から形成されている。先に述べた場合については、共通の反対電極２４
が、絶縁層２３の上部に置かれた。電位差は、したがって、反対の電極２５と、
複合化により電気的に接続されている電極２４の間に適用される。
【００３９】 適当なモノマー、例えば、後述するように、ピロールとビオチニル化ピロール
の混合物を含む層２６が、マイクロウェルを有する基質２０の面に置かれる。適
当な電位差が、反対の電極２５と電極２４の間に適用される。電気重合が完了す
るとき、マイクロウェルを洗浄し乾燥させる。図３に示すように、電極２４上に
固定化されたビオチニル化ポリピロールを含む有機化合物３０が得られる。この
有機化合物は電極２４にピロール環を介して付着し、スぺーサー３２によりピロ
ール環に結合しているビオチン分子３１を有する。
【００４０】 本発明のマイクロシステムを形成する構造体は、直接そこに置かれた反対の電
極を含まなくてもよい。そのような構造体を図４に示す。この場合、構造体４０
は例えば受動的基質４１を含み、その面は、電極を形成する金属層４２で覆われ
ている。マイクロウェル４４を形成するために、金属層４２の上に絶縁層４３が
置かれ、エッチングされた。
【００４１】 図５に示されるように、ピロールとビオチニル化ピロールモノマーの混合物を
含む適当な溶液４６が満たされた皿の中で、電気重合がついで行われる。ＤＣ電
圧発生器４７を、電極４２と、マイクロウェル４４の底に対向している反対の電
極４８の間に接続する。電気重合により、ビオチニル化ポリピロールが、図３の
ように電極４２の見える領域に置かれる。図６、７、及び８は、第２の有機化合
物の結合を図示している。電気重合皿４５は、対照のために付加的な電極を含ん
でも良い。
【００４２】 方法の次の工程は、図６に図示されている。それは、第２の有機化合物５１を
含む溶液５０を、各マイクロウェルに配置することからなる。この第２の有機化
合物は、例えば、第１の有機化合物がビオチニル化されているなら、アビジン又
はストレプタビジン機能を含む。
【００４３】 ＤＮＡプローブも、第２の有機化合物として、市販されているストレプタビジ
ン化ＤＮＡを選択することにより、形成されることができる。ビオチン／ストレ
プタビジン認識は、高い認識率、温度の変化に影響されないこと、バッファー、
ｐＨの広い選択などのために、産業上、広く用いられている。
【００４４】 図７は、有機化合物３０のビオチン機能と、有機化合物５１のアビジン又はス
トレプタビジン機能との結合を示す。
【００４５】 洗浄、乾燥した後、図８に図示する分析点を含むマイクロシステムが得られる
。マイクロウェル２１は、有機化合物３０と５１の組み合わせにより形成された
プローブを備えている。
【００４６】 マイクロウェルの底のビオチニル化ポリピロールの上に、ＤＮＡ、ＡＲＮ、オ
リゴヌクレオチド配列、酵素、核酸又はアミノ酸、タンパク質、抗原又はアビジ
ン（又はストレプタビジン）に、又はビオチンに結合することができるいかなる
産物もを固定することができる。実際に、 ポリピロール−ビオチン／ストレプタビジン−試薬 だけでなく、 ポリピロール−ビオチン／ストレプタビジン／ビオチン−試薬 の組み合わせも形成することが可能である。
【００４７】 市販されているビオチニル化ＤＮＡも、用いることができる。二重のビオチン
／ストレプタビジン／ビオチン認識は、ビオチン／ストレプタビジン認識反応と
同じ質を有する。
【００４８】 なお、本発明は、第１の有機化合物がマイクロウェルの底に集中的に配置する
ことも可能であることが記されるべきである。
【００４９】 マイクロウェルの底に固定されるビオチニル化ポリピロールは、有利には、ピ
ロールと、ビオチンがピロール環の窒素原子に親水性スぺーサーにより結合して
いるビオチニル化ピロールから合成されるコポリマーである。このスペーサーの
選択は重要でありえる。アビジンによるビオチンの非制限的認識を提供するため
には、十分に長くなければならない。少なくとも１１原子の長さが特に好適であ
る。
【００５０】 図９は、ビオチニル化ピロールの合成を図示する図である。この合成は、アミ
ノアルキルピロールとビオチンのカップリングにより得られる。アミノアルキル
ピロールの合成は、Synthesis,1981,481頁にJIKOWSKY及びBAUDYによって記載さ
れたような反応を用いて行った。
【００５１】 用いた試薬と反応条件は以下の通りである。 i)４，７，１０−トリオキサ−１，１３−トリデカンジアミン（３eq.）、還
流付きで酢酸／ジオキサン、５時間、収率３２％ ii) １０％ＫＯＨ、５時間還流、収率６５％ iii) ｄ−ビオチン Ｎ−ヒドロキシサクシンイミドエステル（1eq.） ジメチルホルムアミド中、室温で１６時間、収率５４％。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１Ａ−１Ｅは、本発明による、化学的又は生物学分析のための
多重点を備えたマイクロシステムを意図された構造体を生産するための異なる工
程を示す。
【図２】 図２は、本発明による、化学的又は生物学分析のための多重点を
備えたマイクロシステムを意図された構造体のマイクロウェルで行われる電気重
合工程を示す。
【図３】 図３は、本発明のマイクロシステムを生産する方法による、その
底が第１の有機化合物に結合している、図２で示された構造体のマイクロウェル
を示す。
【図４】 図４は、本発明による、化学的又は生物学分析のための多重点を
備えたマイクロシステムを意図された他の構造体を示す。
【図５】 図４で示された構造体のマイクロウェルで行われる電気重合工程
を示す。
【図６】 図６は、本発明による、化学的又は生物学的プローブを得るため
に、第２の有機化合物をマイクロウェルに配置することからなる工程を示す。
【図７】 図７は、本発明による、化学的又は生物学的プローブを得るため
に、第２の有機化合物をマイクロウェルに配置することからなる工程を示す。
【図８】 図８は、本発明による、化学的又は生物学的プローブを得るため
に、第２の有機化合物をマイクロウェルに配置することからなる工程を示す。
【図９】 図９は、本発明に用いることができる第１の有機化合物を調製す
る方法を示す。
【符号の説明】
９ｂ 電極 ２０ 構造体 ２１ マイクロウェル ２２ 活性基質 ２３ 絶縁材料層 ２４ 固定手段 ２５ 電極 ３０ 第１の有機化合物 ４０ 構造体 ４１ 基質 ４２ 電極 ４３ 絶縁材料層 ４４ マイクロウェル ４８ 電極 ５０ 溶液 ５１ 第２の有機化合物
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１０月２０日（２０００．１０．２０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】 これらの生物学プローブ装置の使用は、非常に広い範囲の方法を必要とするこ
ともあり、インピーダンス測定による電気測定、マイクロバランス、屈折率の変
化による光測定、放射性ラベル、蛍光である。この最後の方法は、比較的容易に
実行でき感度が高いために、使用が増加している。スキームとしては、試験され
る分析物の蛍光物質へのカップリングからなる。分析物は、マイクロシステムの
局所的に固定された試薬に接触される。もし、何かの反応／ペアリングが起こる
と、蛍光物質を有する分析物は、試験領域に残る。洗浄した後、蛍光を読むこと
により、キャリア部位にペアリングがあるかどうかを測定することが可能になる
。 文献ＷＯ９６／２８５３８は、試薬を固定する手段を備えたマイクロウェルの
構造体により形成された生物学的分析のための多重点を有するマイクロシステム
を開示している。第１の有機化合物は、固定手段上に固定される。第２の有機化
合物は、対応する結合機能と結合することにより第１の有機化合物上に固定され
る。 T.LIVACHEらによる題名“Electroconducting polymers for the construction
of DNA or peptide arrays on silicon chips”Biosensors & Bioelectronics,
13 (1998), 629-634頁の論文は、ピロール変性分子をミクロ電極.Dの網状構造
に向かせることができる、ピロールの共重合のための方法を開示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェラール・ビダン フランス・Ｆ−38100・グルノーブル・リ ュ・デ・トロワ・エピ・３ (72)発明者 マルク・キュザン フランス・Ｆ−38700・コレン・ロト・ペ レティエール（番地なし)

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 化学的または生物学的分析のための多重点を備えたマイクロ
    システムを生産する方法であって、以下の工程 −マイクロウェル（２１、４４）を備えた構造体（２０、４０）を設計する工程
    であって、ここで各マイクロウェルは、試薬を受けるためのものであり、その中
    に前記試薬を結合させるための固定手段を備えたものである工程、 −前記固定手段との結合機能と第２の有機化合物との結合機能を含む、第１の有
    機化合物（３０）を取得する工程であって、ここでこれらの結合機能の両方がス
    ぺーサーで分離されている工程、 −前記第１の有機化合物（３０）の対応する結合機能との結合機能を含み、かつ
    試薬を含む、第２の有機化合物（５１）を取得する工程、 −第１の有機化合物（３０）を、その対応する結合機能を用いて、マイクロウェ
    ル（２１）の固定手段（２４）に固定する工程、 −第１及び第２の有機化合物の対応する結合機能のカップリングにより、固定手
    段に結合された試薬により形成された化学的または生物学的分析プローブを各マ
    イクロウェル（２１）で得るために、第２の有機化合物（５１）を各マイクロウ
    ェル（２１）に配置する工程 を含む方法。
  2. 【請求項２】 第１の有機化合物（３０）をマイクロウェル（２１）の固定
    手段（２４）に固定することからなる工程が、電気重合により行われるものであ
    り、ここで固定手段は、電気的にアクセスできる伝導手段であり、前記固定手段
    との前記第１の有機化合物（３０）の結合機能が、導電性モノマーにより形成さ
    れ、反対の電極（２５）が電気重合を行うために用いられることを特徴とする、
    請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記伝導手段が、すべてのマイクロウェルに共通する電極（
    ４２）を含むことを特徴とする、請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記構造体（４０）が、基質（４１）から設計され、この基
    質の表面が前記共通の電極（４２）を有しており、絶縁材料層（４３）が前記共
    通電極上に設けられ、絶縁材料層は、その底が共通電極から形成されるマイクロ
    ウェル（４４）を形成するために前記共通電極（４２）まで穴が開けられている
    ことを特徴とする、請求項２記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記構造体（２０）が、その表面の１つに複数の電極（２４
    ）を有する活性基質（２２）から設計され、この複数の電極は固定手段を形成し
    、絶縁材料層（２３）が前記表面に設けられ、絶縁材料層（２３）は、マイクロ
    ウェルを形成するために前記電極（２４）まで穴が開けられ、電気重合を行うた
    めに、複数の電極（２４）を電気的に結合するための複合手段が設けられている
    ことを特徴とする、請求項２記載の方法。
  6. 【請求項６】 反対の電極（９ｂ、２５）が前記構造体と一体に形成された
    電極であることを特徴とする、請求項２乃至５のいずれか１項記載の方法。
  7. 【請求項７】 反対の電極が、電気重合操作の間、固体手段に対向して配置
    された電極（４８）であることを特徴とする、請求項２乃至５のいずれか１項記
    載の方法。
  8. 【請求項８】 第１の有機化合物（３０）の導電性モノマーがピロールであ
    ることを特徴とする、請求項２乃至７のいずれか１項記載の方法。
  9. 【請求項９】 マイクロウェル（２１）の固定手段（２４）上に第１の有機
    化合物（３０）を固定することからなる工程が、固定手段との第１の有機化合物
    の結合機能と、固定手段との間を共有結合させることからなることを特徴とする
    、請求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】 マイクロウェルの固定手段上に第１の有機化合物を固定す
    ることからなる工程が、固定手段上の第１の有機化合物の重合を起こすことが可
    能な試薬の添加により化学的経路を介して行われることを特徴とする、請求項１
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】 第１の有機化合物がピロールであり、重合を起こすことが
    できる試薬が第二鉄塩であることを特徴とする、請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 第２の有機化合物（５１）との第１の有機化合物（３０）
    の結合機能が、ビオチン機能であり、第１の有機化合物（３０）との第２の有機
    化合物（５１）の結合機能がアビジンまたはストレプタビジン機能であることを
    特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか１項記載の方法。
  13. 【請求項１３】 第１の有機化合物（３０）がビオチニル化ピロールである
    ことを特徴とする、請求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 第２の有機化合物（５１）が、アビジンまたはストレプタ
    ビジン機能に直接結合した前記試薬により形成されることを特徴とする、請求項
    １２または１３記載の方法。
  15. 【請求項１５】 第２の有機化合物（５１）を各マイクロウェル（２１）に
    配置することからなる工程が、第２の有機化合物（５１）を含む溶液（５０）を
    、各マイクロウェル（２１）に配置し、得られたプローブだけを残すためにこの
    溶液を除くことからなることを特徴とする、請求項１４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 第２の有機化合物（５１）が、ビオチン機能を介してアビ
    ジン又はストレプタビジン機能に結合した前記試薬によって形成されることを特
    徴とする、請求項１２又は１３記載の方法。
  17. 【請求項１７】 第２の有機化合物（５１）を各マイクロウェル（２１）に
    配置することからなる工程が、第１のアビジン又はストレプタビジン溶液を、各
    マイクロウェルに配置し、ついで、前記アビジンまたは前記ストレプタビジンに
    より複合体化されたビオチン機能を有する第１の有機化合物（３０）を現すため
    にこの第１の溶液を除き、ついで前記試薬を含む第２の溶液をビオチニル化形態
    で配置し、ついで得られたプローブだけを残すためにこの第２の溶液を除くこと
    からなることを特徴とする、請求項１６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 マイクロウェル（２１、４４）を備えた構造体（２０、４
    ０）から形成された、化学的又は生物学的分析のための多重点を有するマイクロ
    システムであって、各マイクロウェルは、試薬を受けるためのものであり、第１
    の有機化合物（３０）を介してその中に前記試薬を結合させるための固定手段（
    ２４）を備えたものであり、前記試薬は第２の有機化合物（５１）の一部であり
    、第１の有機化合物（３０）は、第２の有機化合物（５１）との結合機能と前記
    固定手段（２４）との結合機能とを含み、これらの結合機能の両方がスぺーサー
    で分離され、第２の有機化合物（５１）が前記第１の有機化合物（３０）の対応
    する結合機能との結合機能を含む、マイクロシステム。
  19. 【請求項１９】 前記固定手段が電極（９ａ、２４）であり、前記第１の有
    機化合物の固体手段との結合機能が導電性ポリマーであることを特徴とする、請
    求項１８記載のマイクロシステム。
  20. 【請求項２０】 前記固定手段が共通電極（４２）を形成することを特徴と
    する、請求項１９記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記マイクロウェル（２１）が前記構造体（２０）の絶縁
    層（２３）から形成され、固定手段（２４）がマイクロウェルの底を形成するこ
    とを特徴とする、請求項１９又は２０記載の方法。
  22. 【請求項２２】 反対の電極と固定手段（２４）の間に電場が作られるよう
    に、前記構造体（２０）が、マイクロウェルの底に対向して設けられた反対の電
    極（２５）を含むことを特徴とする、請求項１９乃至２１のいずれか１項記載の
    マイクロシステム。
  23. 【請求項２３】 前記導電性ポリマーがポリピロールであることを特徴とす
    る、請求項１９乃至２１のいずれか１項記載のマイクロシステム。
  24. 【請求項２４】 固定手段と、固定手段を備えた第１の有機化合物の結合機
    能が、それらが共有結合を形成するようになっていることを特徴とする、請求項
    １８記載のマイクロシステム。
  25. 【請求項２５】 固定手段を備えた第１の有機化合物の結合機能が、固定手
    段上に、化学的経路を介して重合試薬を含むことを特徴とする、請求項１８記載
    のマイクロシステム。
  26. 【請求項２６】 前記試薬が第二鉄塩であることを特徴とする、請求項２５
    記載のマイクロシステム。
  27. 【請求項２７】 第１の有機化合物（３０）が、第２の有機化合物（５１）
    のアビジン又はストレプタビジン機能との結合のためにビオチン機能を含むこと
    を特徴とする、請求項１８乃至２６のいずれか１項記載のマイクロシステム。
  28. 【請求項２８】 第１の有機化合物（３０）はビオチニル化ポリピロールで
    あることを特徴とする、請求項２７記載のマイクロシステム。
  29. 【請求項２９】 第２の有機化合物（５１）が、アビジン又はストレプタビ
    ジン機能に直接結合した前記試薬によって形成されることを特徴とする、請求項
    ２７又は２８記載のマイクロシステム。
  30. 【請求項３０】 第２の有機化合物（５１）が、ビオチン機能を介して、ア
    ビジン又はストレプタビジン機能に結合した前記試薬によって形成されることを
    特徴とする、請求項２７又は２８記載のマイクロシステム。
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