JP2003021635A

JP2003021635A - マイクロアレイチップ

Info

Publication number: JP2003021635A
Application number: JP2001206309A
Authority: JP
Inventors: Hironori Kobayashi; 弘典小林; Manabu Yamamoto; 学山本
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2003-01-24
Anticipated expiration: 2021-07-06
Also published as: JP4502167B2

Abstract

(57)【要約】【課題】容易に形成することが可能であり、かつ固定
化剤の種類を問わずＤＮＡを高密度でスポットした場合
でも、スポットされたＤＮＡが濡れ広がるといった不具
合の無いマイクロアレイチップを提供することを主目的
とするものである。【解決手段】本発明は、基材と、上記基材上に形成さ
れ、外部からの刺激により濡れ性を変化させることがで
きる濡れ性可変層と、上記濡れ性可変層上に形成され、
生体高分子を固定化するための固定化層と、上記固定化
層上に固定化され、ターゲットとなる生体高分子と特異
的に結合する特異性生体高分子とを有し、上記濡れ性可
変層が、外部刺激によりパターン状に親水性領域が形成
された層であり、上記濡れ性可変層上の親水性領域上に
上記固定化層が形成されていることを特徴とするマイク
ロアレイチップを提供することにより上記課題を解決す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特定のＤＮＡやタ
ンパク質等と特異的に結合する特異性生体高分子を多数
配列したマイクロアレイチップに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】分子生物学の分野では、ＤＮＡやタンパ
ク質などの生体高分子を高密度に固定化したマイクロア
レイチップが近年急速に注目を集めている。マイクロア
レイチップを用いた実験においては、膨大な種類の試料
（サンプル）を固定化した支持体（チップ）を大量に複
製し、それぞれのチップ上のサンプルを、調査対照の試
料（ターゲット）と反応させる。１回の実験により１チ
ップ上のサンプル間における反応の違いを、また、条件
の異なる実験を繰り返すことによって複数チップ間の同
じサンプル集合の間における反応の違いを検出すること
ができる。

【０００３】このようなマイクロアレイチップの作成方
法としては、第１にAffimetrix社により開発された方法
を挙げることができる。この方法は、光照射で選択的に
除去される保護基と半導体製造で利用されるフォトリソ
グラフィー技術を用い、基板上で数十μｍの矩形毎に高
密度にオリゴヌクレオチドの合成を行なうものである。
この方法により得られるマイクロアレイチップは現在の
ところ世界で唯一規格標準されたものであるが、価格が
非常に高く、十分に用いることができるのは一部の研究
者に限られてしまうといった問題があった。

【０００４】一方、他のマイクロアレイチップの製造方
法としては、Stanford大学のP.Brownらにより開発され
た手法を挙げることができる。この方法は、上述したAf
fimetrix社の方法と比較すると非常にシンプルであり、
予め調製されたDNAを、表面に化学処理が施された９６
または３８４穴のマイクロプレートに分注し、高密度ス
ポットが可能なロボットにてスライドグラス上に高密度
でスポットする方法である。この方法によれば、製造コ
ストが低く、多くの研究者のカスタムチップが作成可能
なため、多くの研究機関で使用されている。

【０００５】このようなStanford法においては、通常ガ
ラス基材上にDNAを固定するための固定剤を塗布し、こ
の上にターゲットとなるＤＮＡを高密度でスポットする
ことにより製造される。しかしながら、固定化剤表面が
親水性である場合等においては、特にスポットされたＤ
ＮＡの拡散が生じ、隣同士のスポットが接触してしまう
といった不具合が生じる可能性があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたもので、容易に形成することが可能で
あり、かつ固定化剤の種類を問わずＤＮＡを高密度でス
ポットした場合でも、スポットされたＤＮＡが濡れ広が
るといった不具合の無いマイクロアレイチップを提供す
ることを主目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は請求項１において、基材と、上記基材上に
形成され、外部からの刺激により濡れ性を変化させるこ
とができる濡れ性可変層と、上記濡れ性可変層上に形成
され、生体高分子を固定化するための固定化層と、上記
固定化層上に固定化され、ターゲットとなる生体高分子
と特異的に結合する特異性生体高分子とを有し、上記濡
れ性可変層が、外部刺激によりパターン状に親水性領域
が形成された層であり、上記濡れ性可変層上の親水性領
域上に上記固定化層が形成されていることを特徴とする
マイクロアレイチップを提供である。

【０００８】本発明のマイクロアレイチップは、パター
ン状に形成された固定化層上にのみ特異性生体高分子を
有し、その他の領域は撥水性領域となっているので、固
定化層上にスポットされた特異性生体高分子が濡れ広が
り、隣同士のスポットが接触してしまうといった不具合
が生じることがない。

【０００９】上記請求項１に記載された発明において
は、請求項２に記載するように、上記濡れ性可変層が、
少なくとも光触媒とバインダとからなる光触媒含有層で
あり、かつエネルギーの照射により水との接触角が低下
するように濡れ性が変化する層であることが好ましい。

【００１０】このように、エネルギー照射により水との
接触角が低下するように濡れ性の変化する光触媒含有層
が形成されれば、エネルギーのパターン照射を行うこと
により容易にこの層の濡れ性をパターン状に変化させ、
水との接触角の小さい親水性領域をパターン状に形成と
することができる。したがって、このパターン状に形成
された親水性領域に固定化剤を塗布して固定化層とし、
その上に特異性生体高分子を固定させることにより、容
易にマイクロアレイチップを形成することができるから
である。

【００１１】上記請求項２に記載された発明において
は、請求項３に記載するように、上記光触媒が、酸化チ
タン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（Ｓ
ｎＯ_２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、
酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ
_３）、および酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）から選択される１種
または２種以上の物質であることが好ましい。中でも請
求項４に記載するように酸化チタン（ＴｉＯ_２）である
ことが好ましい。これは、酸化チタンのバンドギャップ
エネルギーが高いため光触媒として有効であり、かつ化
学的にも安定で毒性もなく、入手も容易だからである。

【００１２】一方、光触媒含有層を構成する他の成分で
あるバインダは、請求項５に記載するように、Ｙ_ｎＳｉ
Ｘ_{（４−ｎ）}（ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアル
キル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキ
シ基を示し、Ｘはアルコキシル基またはハロゲンを示
す。ｎは０〜３までの整数である。）で示される珪素化
合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共
加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであるこ
とが好ましい。内部に光触媒を強固に結合した良好な物
性の光触媒含有層とすることができるからである。

【００１３】上記請求項１から請求項５までのいずれか
の請求項に記載の発明においては、請求項６に記載する
ように、上記固定化層が、カチオン性を有する物質で形
成されていることが好ましい。通常カチオン性を有する
物質は、オリゴヌクレオチド等のアニオン性の生体高分
子を静電的に固定化することが可能であるからである。

【００１４】上記請求項１から請求項６までのいずれか
の請求項に記載された発明においては、請求項７に記載
するように、上記特異性生体高分子が、ターゲットとさ
れる核酸と特異的に結合するプローブＤＮＡであること
が好ましい。プローブＤＮＡを用い、蛍光標識されたタ
ーゲットＤＮＡとのハイブリダイゼーションを利用した
検出法が確立されているためである。

【００１５】上記請求項２から請求項７までのいずれか
の請求項に記載された発明においては、請求項８に記載
するように、上記基材上に、上記固定化層が形成される
部分を区切るように遮光部が形成されていることが好ま
しい。マスク無しに後述するマイクロアレイチップの再
生法を用いることができるからである。

【００１６】本発明においては、請求項９に記載するよ
うに、（１）基材上に露光により露光部分の濡れ性を水
との接触角が低下する方向に変化する光触媒含有層を設
ける工程と、（２）上記基材上に設けられた光触媒含有
層上の固定化層を形成する部位に、エネルギーをパター
ン照射して固定化層用露光部を形成する工程と、（３）
上記固定化層用露光部に固定化層を付着させる工程と、
（４）上記固定化層上に特異性生体高分子を固定させる
工程とを含むことを特徴とするマイクロアレイチップの
製造方法を提供する。

【００１７】この発明によれば、光触媒含有層上にパタ
ーン状に形成された親水性領域である固定化層用露光部
を形成するものであるので、例えばディッピング等によ
り容易に固定化層をパターン状に形成することができ
る。そして、このように形成された固定化層上に特異性
生体高分子を付着させることにより容易にマイクロアレ
イチップを形成することができる。また、固定化層が形
成されていない領域は、撥水性領域であることから、固
定化層上にＤＮＡを含む液が滴下された場合でも、固定
化層から濡れ広がることがなく、滴下されたＤＮＡの形
状が変形して検出精度を低下させる等の不具合を防止す
ることができる。

【００１８】本発明はまた、請求項１０に記載するよう
に、上記請求項２から請求項８までのいずれかの請求項
に記載されたマイクロアレイチップを使用した後、上記
特異性生体高分子が付着した部分のみパターン状に露光
することを特徴とするマイクロアレイチップの再生方法
を提供する。

【００１９】本発明においては、固定化剤および特異性
生体高分子が光触媒含有層上に形成されている。したが
って、パターン状に形成された親水性領域、すなわち固
定化層用露光部のみをパターン状に露光することによ
り、光触媒の作用により固定化剤および特異性生体高分
子を除去することが可能であり、これにより容易にマイ
クロアレイチップを再生することができ、再利用が可能
となる。

【００２０】さらに、本発明においては、請求項１１に
記載するように、基材と、上記基材上に形成され、少な
くとも光触媒とバインダとからなり、かつエネルギーの
照射により水との接触角が低下するように濡れ性が変化
する層である光触媒含有層とを有し、上記光触媒含有層
は生体高分子を固定化するための固定化層が形成される
部位のみ他の部分より水との接触角が低い親水性領域と
されていることを特徴とするマイクロアレイチップ用基
材を提供する。このようなマイクロアレイチップ用基材
を用いれば、例えば、ディッピング等により容易に固定
化層を形成することが可能であり、かつこの固定化層上
に固定させた特異性生体高分子は、周囲を撥水性領域に
囲まれるため、濡れ広がることがなく、マイクロアレイ
チップの形状を乱すことがないので、結果的に検出精度
を向上させることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】Ａ．マイクロアレイチップまず、本発明のマイクロアレイチップについて詳細に説
明する。図1は、このような本発明のマイクロアレイチ
ップの一例を示すものである。この例のマイクロアレイ
チップは、基材であるガラス基板１上に、濡れ性可変層
として光触媒含有層２が形成され、この光触媒含有層２
表面には、パターン状にエネルギーが照射され、親水性
領域とされている固定化層用露光部３が形成されてお
り、この固定化層用露光部３上には固定化層４が形成さ
れており、この固定化層４上には特異性生体高分子５が
固定されている。

【００２２】この例のマイクロアレイチップにおいて
は、固定化層４がパターン状に形成され、その上に特異
性生体高分子５が配置されており、さらに上記固定化層
４が形成されていない領域は撥水性の領域となってい
る。したがって、例えばインクジェット方式等で固定化
層４上に特異性生体高分子５が配置された場合に、特異
性生体高分子５が固定化層４の領域を超えて濡れ広がる
ことが無く、特異性生体高分子５の形状を揃えることが
可能であり、最終的な検出感度を向上させることが可能
である等の利点を有するものである。

【００２３】以下、この例に示すような本発明のマイク
ロアレイチップの各構成について詳細に説明する。

【００２４】１．基材本発明のマイクロアレイチップに用いられる基材として
は、核酸ハイブリダイゼーションアッセイ又は免疫学的
アッセイにおいて一般的に用いられている水又は有機溶
媒に実質的に不溶性である有機材料又は無機材料、例え
ば、シリコン、ガラス、磁性金属若しくは非磁性金属、
又はプラスチック等を挙げることができる。特に、シリ
コン、各種プラスチック類（例えば、ポリカーボネー
ト、ポリスチレン、又はポリプロピレン等）、石英、又
はガラス等を用いることが好ましい。このような基材の
形状としては、少なくとも１つの平坦表面を有するもの
である限り、その形状は特に限定されるものではない
が、プレート状又はフィルム状であることが好ましいと
いえる。

【００２５】２．濡れ性可変層本発明に用いられる濡れ性可変層は、その表面の濡れ性
を、外部刺激、例えば物理的刺激、化学的刺激等により
変化させることができる層であれば特に限定されるもの
ではない。例えば、酸またはアルカリ等により表面の粗
さの状態が変化し、濡れ性が変化する層等であってもよ
いし、また紫外線や可視光、さらには熱等のエネルギー
の照射により濡れ性可変層内の物質が変化して濡れ性が
変化する層等であってもよい。

【００２６】また濡れ性の変化に関しては、刺激が加え
られる前が水との接触角が大きく（濡れ性が悪く）、刺
激が加えられた後に水との接触角が小さくなる（濡れ性
が向上する）ように変化するような濡れ性可変層であっ
てもよいし、また逆に刺激が加えられる前が水との接触
角が小さく（濡れ性が良好であり）、刺激が加えられた
後に水との接触角が大きく変化する（濡れ性が悪化す
る）ような濡れ性可変層であってもよい。

【００２７】（光触媒含有層）本発明においては、この
濡れ性可変層が、エネルギーの照射により水との接触角
が低下するように濡れ性が変化する光触媒含有層である
ことが好ましい。このように、露光（本発明において
は、光が照射されたことのみならず、エネルギーが照射
されたことをも意味するものとする。）により水との接
触角が低下するように濡れ性が変化する光触媒含有層を
設けることにより、エネルギーのパターン照射等を行う
ことにより容易に濡れ性を変化させ、水との接触角の小
さい親水性領域とすることができ、光触媒含有層を除去
する領域のみ容易に親水性領域とすることが可能とな
る。したがって、効率的にマイクロアレイチップが製造
でき、コスト的に有利となるからである。

【００２８】本発明でいうエネルギーとは、光触媒含有
層を親水性領域にし得るエネルギーであれば特に限定さ
れるものではないが、一般的には紫外光を含む光が好適
に用いられる。

【００２９】また、親水性領域とは、水との接触角が小
さい領域であり、後述する固定化層を形成するための固
定化層形成用塗工液等に対する濡れ性の良好な領域をい
うこととする。また、撥水性領域とは、水との接触角が
大きい領域領域であり、後述する固定化層形成用塗工液
や生体高分子を含有する溶液等に対する濡れ性が悪い領
域をいうこととする。なお、本発明においては、その領
域が、隣接する領域よりも水との接触角が１度以上小さ
ければ親水性領域ということとし、逆にその領域が隣接
する領域よりも水との接触角が一度以上大きければ撥水
性領域とすることとする。

【００３０】本発明における光触媒含有層は、エネルギ
ーが照射されていない部分における水との接触角が、エ
ネルギーが照射された部分における水との接触角より１
度以上大きい接触角となる光触媒含有層であることが好
ましく、特に好ましくは５度以上、最も好ましくは１０
度以上となる光触媒含有層が用いられる。

【００３１】エネルギーが照射されていない部分におけ
る水との接触角と、エネルギーが照射された部分におけ
る水との接触角との差が所定の範囲未満である場合は、
濡れ性の差を利用して固定化層形成用塗工液をパターン
状に塗布することが困難となり、特異性生体高分子をパ
ターン状に固定化することが困難となるからである。

【００３２】このような光触媒含有層における具体的な
水との接触角としては、露光していない部分における水
との接触角が３０度以上、特に６０度以上、中でも９０
度以上であることが好ましく、このような水との接触角
を有する光触媒含有層が好適に用いられる。これは、露
光していない部分は、本発明においては撥水性が要求さ
れる部分である。したがって、水との接触角が小さい場
合は撥水性が十分でなく、後述する固定化層形成用塗工
液等が、不必要な部分にまで残存する可能性が生じるこ
とから、その上に固定化される特異性生体高分子の形状
が乱れ、マイクロアレイチップの検出精度を低下させる
おそれがあるからである。

【００３３】また、光触媒含有層を露光した場合の水と
の接触角としては、具体的には、３０度未満、特に２０
度以下、中でも１０度以下となるような光触媒含有層で
あることが好ましい。露光した部分の水との接触角が高
いと、この部分での固定化層を形成する固定化層形成用
塗工液等の広がりが劣る可能性があり、固定化層を形成
すべき領域にすべて濡れ広がらずに、結果として得られ
るマイクロアレイチップの検出精度を低下させる可能性
があるからである。

【００３４】なお、ここでいう水との接触角は、水との
接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ
型）を用いて測定（マイクロシリンジから水滴を滴下し
て３０秒後）し、その結果から得たものである。

【００３５】上記光触媒含有層は、少なくとも光触媒と
バインダとから構成されていることが好ましい。このよ
うな層とすることにより、エネルギー照射によって光触
媒の作用で臨界表面張力を高くすることが可能となり、
水との接触角を低くすることができるからである。

【００３６】このような光触媒含有層における、後述す
るような酸化チタンに代表される光触媒の作用機構は、
必ずしも明確なものではないが、光の照射によって生成
したキャリアが、近傍の化合物との直接反応、あるい
は、酸素、水の存在下で生じた活性酸素種によって、有
機物の化学構造に変化を及ぼすものと考えられている。

【００３７】本発明において濡れ性可変層として光触媒
含有層を用いた場合、光触媒により、バインダの一部で
ある有機基や添加剤の酸化、分解等の作用を用いて、エ
ネルギー照射部の濡れ性を変化させて親水性とし、未照
射部との濡れ性に大きな差を生じさせることができる。
よって、特異性生体高分子を付着させる固定化層形成用
塗工液などとの受容性（親水性）および反撥性（撥水
性）を高めることによって、精度が良好でかつコスト的
にも有利なマイクロアレイチップを得ることができる。

【００３８】また、このような光触媒の作用を利用する
ことにより、後述するように本発明のマイクロアレイチ
ップを再利用させることも可能となるのである。

【００３９】また、本発明においてこのような光触媒含
有層を用いた場合、この光触媒含有層が少なくとも光触
媒とフッ素とを含有し、さらにこの光触媒含有層表面の
フッ素含有量が、光触媒含有層に対しエネルギーを照射
した際に、上記光触媒の作用によりエネルギー照射前に
比較して低下するように上記光触媒含有層が形成されて
いてもよい。

【００４０】このような特徴を有するマイクロアレイチ
ップにおいては、エネルギーをパターン照射することに
より、容易にフッ素の含有量の少ない部分からなるパタ
ーンを形成することができる。ここで、フッ素は極めて
低い表面エネルギーを有するものであり、このためフッ
素を多く含有する物質の表面は、臨界表面張力がより小
さくなる。したがって、フッ素の含有量の多い部分の表
面の臨界表面張力に比較してフッ素の含有量の少ない部
分の臨界表面張力は大きくなる。これはすなわち、フッ
素含有量の少ない部分はフッ素含有量の多い部分に比較
して親水性領域となっていることを意味する。よって、
周囲の表面に比較してフッ素含有量の少ない部分からな
るパターンを形成することは、撥水性域内に親水性領域
のパターンを形成することとなる。

【００４１】したがって、このような光触媒含有層を用
いた場合は、エネルギーをパターン照射することによ
り、撥水性領域内に親水性領域のパターンを容易に形成
することができるので、この親水性領域のみに特異性生
体高分子を固定するための固定化層形成用塗工液等を塗
布することが容易に可能となり、精度が良好なマイクロ
アレイチップとすることができる。

【００４２】エネルギーが照射されて形成されたフッ素
含有量が低い親水性領域におけるフッ素含有量は、エネ
ルギー照射されていない部分のフッ素含有量を１００と
した場合に１０以下、好ましくは５以下、特に好ましく
は１以下であることが好ましい。

【００４３】このような範囲内とすることにより、エネ
ルギー照射部分と未照射部分との親水性に大きな違いを
生じさせることができる。したがって、このような光触
媒含有層に光触媒含有層を溶解させるアルカリ性溶液等
を塗布することにより、フッ素含有量が低下した親水性
領域のみ正確に溶解することが可能となり、精度良くマ
イクロアレイチップを得ることができるからである。な
お、この低下率は重量を基準としたものである。

【００４４】このような光触媒含有層中のフッ素含有量
の測定は、一般的に行われている種々の方法を用いるこ
とが可能であり、例えばＸ線光電子分光法（X-ray Phot
oelectron Spectroscopy, ESCA(Electron Spectroscop
y for Chemical Analysis)とも称される。）、蛍光Ｘ線
分析法、質量分析法等の定量的に表面のフッ素の量を測
定できる方法であれば特に限定されるものではない。

【００４５】本発明で使用する光触媒としては、光半導
体として知られる例えば酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化
亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、チタン酸スト
ロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ
_３）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、および酸化鉄（Ｆ
ｅ_２Ｏ_３）を挙げることができ、これらから選択して１
種または２種以上を混合して用いることができる。

【００４６】本発明においては、特に酸化チタンが、バ
ンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性も
なく、入手も容易であることから好適に使用される。酸
化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり本発明で
はいずれも使用することができるが、アナターゼ型の酸
化チタンが好ましい。アナターゼ型酸化チタンは励起波
長が３８０ｎｍ以下にある。

【００４７】このようなアナターゼ型酸化チタンとして
は、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル
（石原産業（株）製ＳＴＳ−０２（平均粒径７ｎｍ）、
石原産業（株）製ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナタ
ーゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製ＴＡ−１５（平
均粒径１２ｎｍ））等を挙げることができる。

【００４８】光触媒の粒径は小さいほど光触媒反応が効
果的に起こるので好ましく、平均粒径は５０ｎｍ以下が
好ましく、２０ｎｍ以下の光触媒を使用するのが特に好
ましい。また、光触媒の粒径が小さいほど、形成された
光触媒含有層の表面粗さが小さくなるので好ましく、光
触媒の粒径が１００ｎｍを越えると光触媒含有層の中心
線平均表面粗さが粗くなり、光触媒含有層の非露光部の
撥水性が低下し、また露光部の親水性の発現が不十分と
なるため好ましくない。

【００４９】本発明のマイクロアレイチップは、上述し
たように光触媒含有層表面にフッ素を含有させ、この光
触媒含有層表面にエネルギーをパターン照射することに
より光触媒含有層表面のフッ素含有量を低下させ、これ
により撥水性領域中に親水性領域のパターンを形成し、
ここに特異性生体高分子を固定化する固定化層形成用塗
工液等を塗布し、このようにして形成された固定化層上
に特異性生体高分子を固定化させて得られるマイクロア
レイチップであってもよい。この場合であっても、光触
媒として上述したような二酸化チタンを用いることが好
ましいが、このように二酸化チタンを用いた場合の、光
触媒含有層表面に含まれるフッ素の含有量としては、Ｘ
線光電子分光法で分析して定量化すると、チタン（Ｔ
ｉ）元素を１００とした場合に、フッ素（Ｆ）元素が５
００以上、好ましくは８００以上、特に好ましくは１２
００以上となる比率でフッ素（Ｆ）元素が光触媒含有層
表面に含まれていることが好ましい。

【００５０】フッ素（Ｆ）が光触媒含有層表面にこの程
度含まれることにより、光触媒含有層表面における臨界
表面張力を十分低くすることが可能となることから表面
における撥水性を確保でき、これによりエネルギーをパ
ターン照射してフッ素含有量を減少させたパターン部分
における表面の親水性領域との濡れ性の差異を大きくす
ることができ、最終的に得られる光触媒含有層のマイク
ロアレイチップの品質を向上させることができるからで
ある。

【００５１】さらに、このようなマイクロアレイチップ
においては、エネルギーをパターン照射して形成される
親水性領域におけるフッ素含有量が、チタン（Ｔｉ）元
素を１００とした場合にフッ素（Ｆ）元素が５０以下、
好ましくは２０以下、特に好ましくは１０以下となる比
率で含まれていることが好ましい。

【００５２】光触媒含有層中のフッ素の含有率をこの程
度低減させることができれば、光触媒含有層を溶解させ
るためのアルカリ性溶液を付着させ、領域内に十分に広
がらせるためには十分な親水性を得ることができ、上記
エネルギーが未照射である部分の撥水性との濡れ性の差
異により、光触媒含有層のパターンを精度良く形成する
ことが可能となり、品質の良好なマイクロアレイチップ
を得ることができる。

【００５３】本発明において、光触媒含有層に使用する
バインダは、主骨格が上記の光触媒の光励起により分解
されないような高い結合エネルギーを有するものが好ま
しく、例えば、（１）ゾルゲル反応等によりクロロまた
はアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強
度を発揮するオルガノポリシロキサン、（２）撥水牲や
撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポ
リシロキサン等を挙げることができる。

【００５４】上記の（１）の場合、一般式：Ｙ_ｎＳｉＸ_{（４−ｎ）} （ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニ
ル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、
Ｘはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示
す。ｎは０〜３までの整数である。）で示される珪素化
合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共
加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであるこ
とが好ましい。なお、ここでＹで示される基の炭素数は
１〜２０の範囲内であることが好ましく、また、Ｘで示
されるアルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、プロ
ポキシ基、ブトキシ基であることが好ましい。

【００５５】また、バインダとして、特にフルオロアル
キル基を含有するポリシロキサンが好ましく用いること
ができ、具体的には、フルオロアルキルシランの１種ま
たは２種以上の加水分解縮合物、共加水分解縮合物が挙
げられ、一般にフッ素系シランカップリング剤として知
られたものを使用することができる。このようなフルオ
ロアルキル基を含有するポリシロキサンをバインダとし
て用いることにより、光触媒含有層のエネルギー未照射
部の撥水性が大きく向上し、固定化層形成用塗工液の付
着を妨げる機能を発現する。

【００５６】また、上記の（２）の反応性シリコーンと
しては、下記一般式で表される骨格をもつ化合物を挙げ
ることができる。

【００５７】

【化１】

【００５８】ただし、ｎは２以上の整数であり、Ｒ^１，
Ｒ^２はそれぞれ炭素数１〜１０の置換もしくは非置換の
アルキル、アルケニル、アリールあるいはシアノアルキ
ル基であり、モル比で全体の４０％以下がビニル、フェ
ニル、ハロゲン化フェニルである。また、Ｒ^１、Ｒ^２が
メチル基のものが表面エネルギーが最も小さくなるので
好ましく、モル比でメチル基が６０％以上であることが
好ましい。また、鎖末端もしくは側鎖には、分子鎖中に
少なくとも１個以上の水酸基等の反応性基を有する。

【００５９】また、上記のオルガノポリシロキサンとと
もに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応をしな
い安定なオルガノシリコン化合物をバインダに混合して
もよい。

【００６０】本発明において光触媒含有層には上記の光
触媒、バインダの他に、界面活性剤を含有させることが
できる。具体的には、日光ケミカルズ（株）製ＮＩＫＫ
ＯＬＢＬ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素
系、デュポン社製ＺＯＮＹＬＦＳＮ、ＦＳＯ、旭硝子
（株）製サーフロンＳ−１４１、１４５、大日本インキ
化学工業（株）製メガファックＦ−１４１、１４４、ネ
オス（株）製フタージェントＦ−２００、Ｆ２５１、ダ
イキン工業（株）製ユニダインＤＳ−４０１、４０２、
スリーエム（株）製フロラードＦＣ−１７０、１７６等
のフッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤
を挙げることかでき、また、カチオン系界面活性剤、ア
ニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもで
きる。

【００６１】また、光触媒含有層には上記の界面活性剤
の他にも、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステ
ル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレー
ト、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポ
リカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイ
ミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポ
リプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸
ビニル、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイ
ミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリ
ン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマ
ー、ポリマー等を含有させることができる。

【００６２】光触媒含有層中の光触媒の含有量は、５〜
６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の範囲で設定
することができる。また、光触媒含有層の厚みは、０．
０５〜１０μｍの範囲内が好ましい。

【００６３】上記光触媒含有層は、光触媒とバインダを
必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布
液を調製し、この塗布液を塗布することにより形成する
ことができる。使用する溶剤としては、エタノール、イ
ソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好まし
い。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディッブコ
ート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法
により行うことができる。バインダとして紫外線硬化型
の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬化処理
を行うことにより光触媒含有層を形成することかでき
る。

【００６４】（濡れ性可変層上の親水性領域のパター
ン）上記濡れ性可変層上における親水性領域のパターン
の配置は、標識に由来する信号を検出する際に、親水性
領域の位置（すなわち、その上に形成される固定化層お
よび特異性生体高分子の位置）が確認可能である配置で
ある限り、特に限定されるものではなく、例えば、分析
目的に応じて、あるいは、標識に由来する信号を検出す
るのに用いる分析装置に応じて、適宜決定することがで
きる。

【００６５】このような親水性領域のパターンは、検出
が容易である点に鑑みれば整列して配置されていること
が好ましい。また、親水性領域の複数部分を、所定の間
隔をあけて線状に一列に配置し、さらに、そのような列
を相互に平行に複数列配置したパターンであることがよ
り好ましい。このように親水性領域を配置したパターン
であれば、特異性生体高分子と結合する高分子が有する
標識に由来する信号の検出工程を自動化することが容易
である。

【００６６】上記濡れ性可変層上の親水性領域の間隔
は、特異性生体高分子と結合する高分子が有する標識標
識に由来する信号を検出する際に、隣接する親水性領域
の影響を受けない程度に分離している限り、特に限定さ
れるものではなく、例えば、隣接する親水性領域の縁部
間の最短距離が、０．０１μｍ〜１ｃｍ、好ましくは
０．０５μｍ〜５ｍｍの範囲内であることが好ましい。
また、濡れ性可変層上の親水性領域の数も、特に限定さ
れるものではなく、基材の大きさにも依存するが、例え
ば、数個〜数万個（一般には数十〜１乃至２万個）とし
てもよい。

【００６７】濡れ性可変層が光触媒含有層である場合
の、上記親水性領域のパターンの形成方法は、フォトマ
スクを用いたエネルギーのパターン照射により行うこと
が可能である。また、後述するように基材に遮光部が形
成されているような場合は、光触媒含有層が形成されて
いない面側からの全面露光（エネルギー照射）を行なう
ようにしてもよい。

【００６８】３．固定化層本発明においては、上述した濡れ性可変層上にパターン
状に形成された親水性領域上に、後述する特異性生体高
分子を固定化するための固定化層が形成される。

【００６９】この固定化層に用いられる固定化剤として
は、特異性生体高分子の固定化手段に応じて種々のもの
を用いることができる。

【００７０】このような固定化手段としては、当業者に
おいて周知の結合方法を使用することができ、例えば、
静電結合による固定化方法、共有結合による固定化方法
等を使用することができる。

【００７１】上記静電結合による固定化手段の場合は、
特異性生体高分子が有する電荷と反対の電荷を有する物
質を固定化剤として溶解した溶液を固定化層形成用塗工
液として調製し、これを上記親水性領域がパターン状に
形成された濡れ性可変層上に塗布することにより固定化
層を形成する。

【００７２】例えば、特異性生体高分子がオリゴヌクレ
オチドの場合は、オリゴヌクレオチドが陰イオン（アニ
オン）性を有するものであるので、陽イオン（カチオ
ン）性を有する物質を固定化剤とした塗工液が用いら
れ、これを塗布して乾燥することにより固定化層が形成
される。

【００７３】この際、用いられる陽イオン性を有する固
定化剤としては、ポリＬ‐リシン、ポリ（アリルアミン
ヒドロクロリド）、ポリ（エチレンイミン）、ポリ（ジ
アリルジメチルアンモニウムクロリド）等を挙げること
ができ、中でもポリＬ‐リシンが好ましい。

【００７４】一方、共有結合（化学結合）による固定化
法としては、官能基（例えば、カルボキシル基、アミノ
基、又は水酸基）を有する化合物を固定化剤として固定
化剤形成用塗料に用いて固定化層を形成し、これに特異
性生体高分子を結合させる方法を挙げることができる。
このような固定化剤としては、官能基としてカルボキシ
ル基又は第一級アミノ基をもつ化合物を挙げることがで
きる。

【００７５】具体的には、アミノ基を含むシランカップ
リング剤を、濡れ性可変層上にパターン状に形成された
親水性領域に付着させる。これは、上記シランカップリ
ング剤を含む溶液を用い、ディップコーティング法、転
写法、スピンコーティング法等により全面に塗布し、親
水性領域のみにシランカップリング剤を付着させる方
法、インクジェット、ディスペンサ等を用いて親水性領
域のみを狙って塗布する方法を挙げることができる。コ
ーティングされたアミノ基を含むシランカップリング剤
は、親水性領域に濡れ広がり、撥水性領域に残留するこ
とはない。コーティング後、必要に応じて加熱すること
により、親水性領域と固定化剤とを結合させることも可
能である。そして、このようにして形成した固定化層上
に特異性生体高分子を結合させることにより、マイクロ
アレイチップを形成することができる。

【００７６】上記固定化剤であるシランカップリング剤
のアミノ基と、末端をアミノ基で修飾した生体高分子、
具体的にはオリゴヌクレオチド等の末端アミノ基とを共
有結合させることにより強固に膜に固定化することがで
きる。

【００７７】この際、用いられるアミノ基を有するシラ
ンカップリング剤としては、Ｎ−β（アミノエチル）γ
−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノ
エチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、
γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル
−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等を挙げるこ
とができる。

【００７８】また、固定化層と特異性生体高分子との共
有結合による別の固定化法としては、例えば、生体高分
子がオリゴヌクレオチドの場合、その５'末端を上記官
能基に共有結合で結合させる方法が知られている。具体
的には、まず、オリゴヌクレオチドの５'末端とマレイ
ミド化合物とを反応させ、オリゴヌクレオチドの５'末
端にマレイミド基を導入する。好適なマレイミド化合物
としては、スルホスクシンイミジル−４−（Ｎ−マレイ
ミドメチル）シクロヘキサン−１−カルボキシレート等
を挙げることができる。上記反応とは別に、アミノ基を
官能基として有する固定化剤とスクシンイミジル−Ｓ−
アセチルチオアセテートとを反応させた後に、ヒドロキ
シラミンを用いて脱アセチル化を行なうことにより、上
記固定化剤にＳＨ基を付与する。こうして付与した固定
化剤上のＳＨ基と、５'末端にマレイミド基を導入して
調製した上記オリゴヌクレオチドの５'末端に導入した
マレイミド基とを反応させることにより、オリゴヌクレ
オチドと固定化剤とを結合させることができ、特異性生
体高分子を固定化層に固定することができるのである。

【００７９】その他、上述した方法の他にも、多くの固
定化方法、例えば、ビオチン−アビジン系を用いる方法
も使用することができる。

【００８０】本発明に用いられる固定化層は、後述する
ように、その上に特異性生体高分子を含む液体を付着さ
せた際に、この液体が固定化層より広がらないことが好
ましい。したがって、固定化層の表面の濡れ性が、周囲
の濡れ性可変層の領域（撥水性領域）より、水との接触
角で１度以上、好ましくは５度以上小さくなるような固
定化剤が選択されて用いられることが好ましい。

【００８１】４．特異性生体高分子本発明のマイクロアレイチップは、上記固定化層上に特
異性生体高分子が固定化されて配置される。このような
特異性生体高分子としては、所定の生体高分子と特異的
に結合することができる生体高分子であれば特に限定さ
れるものではない。

【００８２】このような特異的に結合する場合として
は、例えば、核酸（例えば、オリゴヌクレオチド又はポ
リヌクレオチド）とそれに相補的な核酸との組み合わ
せ、抗原と抗体（又は抗体フラグメント）との組み合わ
せ、受容体とそのリガンド（例えば、ホルモン、サイト
カイン、神経伝達物質、又はレクチン）との組み合わ
せ、酵素とそのリガンド（例えば、酵素の基質アナロ
グ、補酵素、調節因子、又は阻害剤）との組み合わせ、
酵素アナログとその酵素アナログの元となる酵素の基質
との組み合わせ、又はレクチンと糖との組み合わせ等を
挙げることができる。なお、「酵素アナログ」とは、元
の酵素に対する基質との特異的な親和性は高いものの、
触媒活性は示さないものを意味する。また、上記の各組
み合わせにおける各化合物は、それぞれ、いずれか一方
が「特異性生体高分子」となり、他方が、検出される物
質となることができる。例えば、「抗原と抗体との組み
合わせ」では、抗原が「検出される物質」となる場合に
は、抗体が「特異性生体高分子」となることができ、逆
に、抗体が「検出される物質」となる場合には、抗原が
「特異性生体高分子」となることができる。

【００８３】例えば、本発明のマイクロアレイチップ
を、核酸ハイブリダイゼーションアッセイに適用する場
合には、上記特異性生体高分子として、検出される物質
である核酸（例えば、オリゴヌクレオチド又はポリヌク
レオチド）と相補的に結合することのできるオリゴヌク
レオチド又はポリヌクレオチドを用いることができる。
本明細書においては、「オリゴヌクレオチド」又は「ポ
リヌクレオチド」には、２'−デオキシリボ核酸（ＤＮ
Ａ）、リボ核酸（ＲＮＡ）、及びペプチド核酸（ＰＮ
Ａ）が含まれる。なお、ＰＮＡとは、ＤＮＡのホスホジ
エステル結合をペプチド結合に変換した人工核酸であ
る。上記不溶性粒子に結合されるオリゴヌクレオチド又
はポリヌクレオチドの鎖長は、分析目的に応じて適宜選
択することができ、例えば、捕捉しようとするＤＮＡ、
ＲＮＡ、又はＰＮＡの相補的配列の鎖長に基づいて決定
することができる。

【００８４】上記特異性生体高分子として用いるオリゴ
ヌクレオチドの合成は、自動合成装置を用いて一般的に
行なうことができる。また、必要に応じて、自動合成装
置を用いて、末端アミノ基又は他の基が修飾されたオリ
ゴヌクレオチドを製造することもできる。あるいは、自
動合成装置を用いて未修飾オリゴヌクレオチドを予め合
成しておき、必要に応じて、上記の未修飾オリゴヌクレ
オチドを修飾することもできる。オリゴヌクレオチドを
修飾する方法は周知であり、例えば、アミン類やフルオ
レセイン等を付加することができる。このように修飾さ
れたオリゴヌクレオチドは、未修飾のオリゴヌクレオチ
ドと比べて、固定化層に対する親和性が大きい。また、
特異性生体高分子として用いるポリヌクレオチド（例え
ば、ｃＤＮＡ）の合成は、通常の遺伝子工学的手法、例
えば、ＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）法を用いて行な
うことができる。

【００８５】また、本発明のマイクロアレイチップを免
疫学的アッセイに適用する場合には、上記特異性生体高
分子として、検出される物質と特異的に結合する抗原
（ハプテンを含む）又は抗体を用いることができる。こ
の場合に、上記検出される物質としては、被検試料中に
一般的に含まれている成分で、しかも、免疫学的に検出
することのできる物質あれば、特に制限されない。一例
を挙げれば、各種タンパク質、多糖類、脂質、菌体、又
は各種環境物質等を挙げることができる。より詳細に
は、免疫グロブリン（例えば、ＩｇＧ、ＩｇＭ、又はＩ
ｇＡ）、感染症関連マーカー（例えば、ＨＢｓ抗原、Ｈ
Ｂｓ抗体、ＨＩＶ−１抗体、ＨＩＶ−２抗体、ＨＴＬＶ
−１抗体、又はトレポネーマ抗体）、腫瘍関連抗原（例
えば、ＡＦＰ、ＣＲＰ、又はＣＥＡ）、凝固線溶マーカ
ー（例えば、プラスミノーゲン、アンチトロンビン−II
I、Ｄ−ダイマー、ＴＡＴ、又はＰＰＩ）、抗てんかん
薬（例えば、ホルモン）、各種薬剤（例えば、ジゴキシ
ン）、菌体（例えば、Ｏ−１５７又はサルモネラ）若し
くはそれらの菌体内毒素若しくは菌体外毒素、微生物
類、酵素類、残留農薬、又は環境ホルモン等を挙げるこ
とができる。上記特異性生体高分子として用いる抗体と
しては、周知の方法で得られるポリクローナル抗体又は
モノクローナル抗体のいずれをも使用することができ
る。さらに、上記抗体は、タンパク質［例えば、酵素
（例えば、ペプシン又はパパイン）］処理したもの［例
えば、抗体フラグメント（例えば、Ｆａｂ、Ｆａｂ'、
Ｆ（ａｂ'）₂、又はＦｖ）］を用いることもできる。

【００８６】５．遮光部本発明のマイクロアレイチップにおいては、上記固定化
層が形成される部分を区切るように遮光部が形成されて
いてもよい。このように遮光部が形成されていることに
より、後述するようにマイクロアレイチップを再生する
際に効率的に再生することが可能となる。

【００８７】すなわち、本発明のマイクロアレイチップ
のうち、濡れ性可変層として光触媒含有層を有するもの
においては、マイクロアレイチップを用いて検出等を行
なった後、このマイクロアレイチップの固定化層が形成
されている領域、すなわち光触媒含有層が親水性領域と
されている部分のみにエネルギーを照射することによ
り、光触媒含有層中の光触媒の作用により固定化層およ
び固定化層上に固定化された特異性生体高分子が分解さ
れ除去される。この際、マイクロアレイチップの固定化
層が形成される部分を区切るように遮光部を形成するこ
とにより、マスク等を用いることなく全面にエネルギー
を照射することにより、容易にマイクロアレイチップの
再生を行なうことが可能となるからである。

【００８８】本発明における遮光部は、スパッタリング
法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度
のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニン
グすることにより形成されたものを用いることができ
る。

【００８９】また、樹脂バインダ中にカーボン微粒子、
金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子を含有
させた層を遮光部として用いてもよい。用いられる樹脂
バインダとしては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エ
ポキシ樹脂、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコー
ル、ゼラチン、カゼイン、セルロース等の樹脂を１種ま
たは２種以上混合したものや、感光性樹脂、さらにはＯ
／Ｗエマルジョン型の樹脂組成物、例えば、反応性シリ
コーンをエマルジョン化したもの等を用いることができ
る。このような樹脂製遮光部の厚みとしては、０．５〜
１０μｍの範囲内で設定することができる。このよう樹
脂製遮光部のパターニングの方法は、フォトリソ法、印
刷法等一般的に用いられている方法を用いることができ
る。

【００９０】本発明における遮光部は、基材上であれば
いかなる位置に形成されていてもよい。具体的には、基
材上に遮光部が形成され、その上から光触媒含有層が形
成されたものであってもよいし、基材上に光触媒含有層
が形成され、その上に遮光部が形成されたものであって
もよい。しかしながら、製造が容易である等の観点か
ら、基材と光触媒含有層との間に遮光部が形成される構
成を採ることが好ましい。

【００９１】なお、マイクロアレイチップの再生に際し
てのエネルギーの照射は、遮光部が光触媒含有層と基材
との間に形成されている場合は、裏面、すなわち基材の
光触媒含有層が形成されていない面からのエネルギーの
照射となる。したがって、この場合の基材は照射される
エネルギーを透過する材質で形成されていることが好ま
しい。

【００９２】Ｂ．マイクロアレイチップの製造方法次に、本発明のマイクロアレイチップの製造方法につい
て説明する。本発明のマイクロアレイチップの製造方法
は、（１）基材上に露光により露光部分の濡れ性を水と
の接触角が低下する方向に変化する光触媒含有層を設け
る工程と、（２）上記基材上に設けられた光触媒含有層
上の固定化層を形成する部位に、エネルギーをパターン
照射して固定化層用露光部を形成する工程と、（３）上
記固定化層用露光部に固定化層を付着させる工程と、
（４）上記固定化層上に特異性生体高分子を固定させる
工程とを含むことを特徴とするものである。

【００９３】図２は、このようなマイクロアレイチップ
の製造方法の一例を説明するためのものである。この例
においては、まず、基材１上に光触媒含有層２が形成さ
れる（図２（ａ））。この光触媒含有層２の形成は、上
述したような光触媒とバインダとを必要に応じて他の添
加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製し、この塗
布液を塗布した後、加熱等を行うことにより、加水分
解、重縮合反応を進行させてバインダ中に光触媒を強固
に固定することにより形成される。使用する溶剤として
は、エタノール、イソプロルパノール等のアルコール系
の有機溶剤が好ましく、塗布はスピンコート、スプレー
コート、ディップコート、ロールコート、ビードコート
等の公知の塗布方法により行うことかできる（上記工程
（１））。

【００９４】次に、図２（ｂ）に示すように光触媒含有
層２が形成された基材１に対して、紫外光等のエネルギ
ー６をフォトマスク７を介してパターン照射する。これ
により、図２（ｃ）に示すように、光触媒含有層２上の
固定化層が形成される部位を、光触媒含有層５内の光触
媒の作用により親水性領域とした固定化層用露光部３が
形成される（上記工程（２））。

【００９５】本発明において、光触媒含有層に照射する
エネルギーとしては、紫外光を含む光を用いることがで
きる。このような紫外光を含む光源としては、例えば、
水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等
を挙げることができる。この露光に用いる光の波長は４
００ｎｍ以下の範囲、好ましくは３８０ｎｍ以下の範囲
から設定することができ、また、露光に際しての光の照
射量は、露光された部位が光触媒の作用により親水性を
発現するのに必要な照射量とすることができる。

【００９６】エネルギーの照射に際してのパターン照射
は、上述したような光源を用い、フォトマスクを介した
パターン照射により行うことができるが、他の方法とし
て、エキシマ、ＹＡＧ等のレーザーを用いてパターン状
に描画照射する方法を用いることも可能である。

【００９７】このようにして親水性領域に形成された固
定化層用露光部３内に、固定化層形成用塗工液を塗布し
て固化させることにより、図２（ｄ）に示すように固定
化層４を形成する。この際の固定化層形成用塗工液の塗
布方法は、例えばディッピング法等により基材全面に塗
布し、親水性領域のみに付着させる方法であってもよ
く、またインクジェット法等の吐出法を用いて固定化層
用露光部のみに固定化層形成用塗工液を塗布するように
してもよい。

【００９８】そして、図２（ｅ）に示すように、この固
定化層４上に特異性生体高分子５を付着させることによ
り、マイクロアレイチップとすることができる。この際
の特異性生体高分子５は、通常は特異性生体高分子を含
む液体を、インクジェット法により塗布したり、スタン
プピンでスポットすることにより塗布され、これを乾燥
させることにより形成される。この際、必要であれば、
特異性生体高分子を固定化層に固定化する処理を行なっ
てもよい。

【００９９】なお、上記マイクロアレイチップの製造方
法における、基材、光触媒含有層、固定化層、および特
異性生体高分子は、上述したマイクロチップで説明した
ものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

【０１００】Ｃ．マイクロアレイチップの再生方法本発明においては、上述したマイクロアレイチップを用
いて検出等の使用した後、上記固定化層および特異性生
体高分子が付着した部分のみパターン状にエネルギー照
射を行なうことにより再生することができる。

【０１０１】本発明のマイクロアレイチップは、このよ
うに再生可能であることから、複数回にわたって使用す
ることが可能であり、最終的なコストを低減させること
ができるという利点を有するものである。

【０１０２】図３は、本発明のマイクロアレイチップの
再生方法の一例を説明するためのものである。図３
（ａ）は、生体高分子の検出等の使用が終わった後のマ
イクロアレイチップを示すものである。本発明のマイク
ロアレイチップの再生方法においては、図３（ｂ）に示
すように、このような使用済みのマイクロアレイチップ
に対して、その固定化層４および特異性生体高分子５が
配置されている部分のみ、すなわち固定化層用露光部３
のみが露光されるように、紫外光等のエネルギー６をフ
ォトマスク７を介して照射する。エネルギーが照射され
た部分の光触媒含有層２は、その光触媒の作用により有
機成分を分解する。したがって固定化層用露光部３上の
固定化層４および特異性生体高分子５は、光触媒の作用
により分解される。一方、エネルギーが照射されない部
分はそのまま撥水性領域として残存する。そして、必要
であれば洗浄等を行うことにより、図３（ｃ）に示すよ
うに、光触媒含有層２上にパターン状に固定化層用露光
部３が形成された基材１を得る。

【０１０３】このような基材に対して、上述した図２
（ｄ）および（ｅ）に示す工程を行なうことにより、マ
イクロチップアレイとして再度利用することが可能とな
る。

【０１０４】図４は、本発明のマイクロチップアレイの
再生方法の他の例を示すものである。このマイクロチッ
プアレイには、基材１と光触媒含有層２との間に遮光部
８が形成されており、この遮光部８は固定化層が形成さ
れる部分を区切る位置に形成されている（図４
（ａ））。このようなマイクロアレイチップを再生する
場合は、図４（ｂ）に示すように、基材１の光触媒含有
層２が形成されていない面側からエネルギー６を全面照
射することにより、遮光部８が形成されていない部分、
すなわち固定化層４および特異性生体高分子５が付着し
ている部分のみエネルギーが照射されることになり、こ
れらは光触媒の作用により除去され、図４（ｃ）に示す
ように光触媒含有層２にパターン状に固定化層用露光部
３が形成された基材１を得る。この場合も、上述した例
と同様に、この基材に対して、上述した図２（ｄ）およ
び（ｅ）に示す工程を行なうことにより、マイクロチッ
プアレイとして再度利用することが可能となる。

【０１０５】なお、上記マイクロアレイチップの再生方
法における、基材、光触媒含有層、固定化層、特異性生
体高分子、及び遮光部は、上述したマイクロチップで説
明したものと同様であるので、ここでの説明は省略す
る。

【０１０６】D．マイクロアレイチップ用基材最後に、本発明のマイクロアレイチップ用基材について
説明する。本発明のマイクロアレイチップ用基材は、基
材と、上記基材上に形成され、少なくとも光触媒とバイ
ンダとからなり、かつエネルギーの照射により水との接
触角が低下するように濡れ性が変化する層である光触媒
含有層とを有し、上記光触媒含有層は生体高分子を固定
化するための固定化層が形成される部位のみ他の部分よ
り水との接触角が低い親水性領域とされていることを特
徴とする。

【０１０７】このような基材を用いることにより、パタ
ーン状に形成された親水性領域に固定化層形成用塗工液
を塗布すれば、容易に固定化層をパターン状に形成する
ことが可能となる。そして、この上に特異性生体高分子
を付着させれば、固定化層周囲は撥水性領域であるの
で、形状の整った特異性生体高分子パターンを基材上に
有するマイクロアレイチップとすることが可能となり、
検出精度の高いマイクロアレイチップとすることができ
る。

【０１０８】本発明のマイクロアレイチップ用基材の例
としては、上記図３（ｃ）および図４（ｃ）に示すもの
を挙げることができる。

【０１０９】本発明においては、上記マイクロアレイチ
ップの再生方法においても説明したように、マイクロア
レイチップを効率的に再生できることから、上記図４
（ｃ）に示すように、基材１上に固定化層が形成される
位置を区切るように形成された遮光部８を有し、さらに
その上に光触媒含有層２が形成されたマイクロアレイチ
ップ用基材であってもよい。この場合光触媒含有層に
は、固定化層が形成される領域に予め親水性領域とされ
た固定化層用露光部３が形成されている。

【０１１０】なお、上記マイクロアレイチップ用基材に
おける、基材、光触媒含有層、固定化層、特異性生体高
分子、及び遮光部は、上述したマイクロチップで説明し
たものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

【０１１１】以上、本発明のマイクロアレイチップ、そ
の製造方法、その再生方法、およびマイクロチップアレ
イ用基材を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定
されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本
発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的
に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、
いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含され
る。

【０１１２】

【実施例】以下、本発明について、実施例を通じてさら
に詳述する。

【０１１３】［実施例１］イソプロピルアルコール30g
にフルオロアルキルシランが主成分であるMF-160E（商
品名、トーケムプロダクツ（株）製）0.4gとトリメトキ
シメチルシラン（東芝シリコーン（株）製、商品名TSL8
113）3gと光触媒である二酸化チタンの水分散体であるS
TS-01（商品名、石原産業（株）製）20gとを混合し、10
0℃で20分間攪拌し、光触媒含有層用組成物とした。

【０１１４】クロムにより遮光部が形成されたスライド
ガラス（開口部50μm径100μmピッチ）上に上記組成物
をスピンコーターにより塗布し、120℃で10分間の乾燥
処理を行うことにより、厚さ0.2μmの光触媒含有層を形
成した。光触媒含有層表面の水の接触角を測定したとこ
ろ90°であった。

【０１１５】上記基板のスライドガラス面側から露光
（365nm 500mJ/cm²）し、開口部上の光触媒含有層表面
の濡れ性を水の接触角で10°以下に変化させ、固定化層
用露光部を形成した。

【０１１６】上記基板をポリL−リシンの3％水溶液に浸
漬し引き上げることにより、露光部のみに固定化層を形
成した。

【０１１７】上記固定化層上に各種DNA溶液をインクジ
ェット法にて吐出し、固定させることによりマイクロア
レイチップを作製した。

【０１１８】［実施例２］上記使用済みマイクロアレイ
チップをガラス基板側から露光（365nm 1000mJ/cm²）し
て、ポリL−リシン、ＤＮＡを分解除去した。

【０１１９】これを上記と同様にしてポリL−リシン、
ＤＮＡを形成し、マイクロアレイチップとした。

【０１２０】

【発明の効果】本発明のマイクロアレイチップによれ
ば、パターン状に形成された固定化層上にのみ特異性生
体高分子を有し、その他の領域は撥水性領域となってい
るので、固定化層上にスポットされた特異性生体高分子
が濡れ広がり、隣同士のスポットが接触してしまうとい
った不具合が生じることがない。したがって、特異性生
体高分子の形状が乱れ、マイクロアレイチップの検出精
度が低下するといった問題が無く、検出精度を向上させ
ることができるといった効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマイクロアレイチップの一例を示す概
略断面図である。

【図２】本発明のマイクロアレイチップの製造方法の一
例を説明するための工程図である。

【図３】本発明のマイクロアレイチップの再生方法の一
例を説明するための工程図である。

【図４】本発明のマイクロアレイチップの再生方法の他
の例を説明するための工程図である。

【符号の説明】

１…基材２…光触媒含有層３…固定化層用露光部４…固定化層５…特異性生体高分子８…遮光部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材と、前記基材上に形成され、外部か
らの刺激により濡れ性を変化させることができる濡れ性
可変層と、前記濡れ性可変層上に形成され、生体高分子
を固定化するための固定化層と、前記固定化層上に固定
化され、ターゲットとなる生体高分子と特異的に結合す
る特異性生体高分子とを有し、前記濡れ性可変層が、外
部刺激によりパターン状に親水性領域が形成された層で
あり、前記濡れ性可変層上の親水性領域上に前記固定化
層が形成されていることを特徴とするマイクロアレイチ
ップ。
【請求項２】前記濡れ性可変層が、少なくとも光触媒
とバインダとからなる光触媒含有層であり、かつエネル
ギーの照射により水との接触角が低下するように濡れ性
が変化する層であることを特徴とする請求項１記載のマ
イクロアレイチップ。
【請求項３】前記光触媒が、酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、
チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、酸化タング
ステン（ＷＯ_３）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、およ
び酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）から選択される１種または２種
以上の物質であることを特徴とする請求項２記載のマイ
クロアレイチップ。
【請求項４】前記光触媒が酸化チタン（ＴｉＯ_２）で
あることを特徴とする請求項３記載のマイクロアレイチ
ップ。
【請求項５】前記バインダが、Ｙ_ｎＳｉＸ_{（４−ｎ）}
（ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニ
ル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、
Ｘはアルコキシル基またはハロゲンを示す。ｎは０〜３
までの整数である。）で示される珪素化合物の１種また
は２種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物
であるオルガノポリシロキサンであることを特徴とする
請求項２から請求項４までのいずれかの請求項に記載の
マイクロアレイチップ。
【請求項６】前記固定化層が、カチオン性を有する物
質で形成されていることを特徴とする請求項１から請求
項５までのいずれかの請求項に記載のマイクロアレイチ
ップ。
【請求項７】前記特異性生体高分子が、ターゲットと
される核酸と特異的に結合するプローブＤＮＡであるこ
とを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかの
請求項に記載のマイクロアレイチップ。
【請求項８】前記基材上に、前記固定化層が形成され
る部分を区切るように遮光部が形成されていることを特
徴とする請求項２から請求項７までのいずれかの請求項
に記載のマイクロアレイチップ。
【請求項９】（１）基材上に露光により露光部分の濡
れ性を水との接触角が低下する方向に変化する光触媒含
有層を設ける工程と、（２）前記基材上に設けられた光触媒含有層上の固定化
層を形成する部位に、エネルギーをパターン照射して固
定化層用露光部を形成する工程と、（３）前記固定化層用露光部に固定化層を付着させる工
程と、（４）前記固定化層上に特異性生体高分子を固定させる
工程とを含むことを特徴とするマイクロアレイチップの
製造方法。
【請求項１０】前記請求項２から請求項８までのいず
れかの請求項に記載されたマイクロアレイチップを使用
した後、前記特異性生体高分子が付着した部分のみパタ
ーン状に露光することを特徴とするマイクロアレイチッ
プの再生方法。
【請求項１１】基材と、前記基材上に形成され、少な
くとも光触媒とバインダとからなり、かつエネルギーの
照射により水との接触角が低下するように濡れ性が変化
する層である光触媒含有層とを有し、前記光触媒含有層
は生体高分子を固定化するための固定化層が形成される
部位のみ他の部分より水との接触角が低い親水性領域と
されていることを特徴とするマイクロアレイチップ用基
材。