JP2003177129A - 生体物質固定用基板及びその製造方法 - Google Patents
生体物質固定用基板及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 生体物質固定用基板を簡単な工程で製造する
方法及び生体物質固定用基板を利用して製造されるバイ
オチップを提供する。 【解決手段】 本発明は生体物質固定用基板；前記基板
上に形成され、基板と固定化層の結合力を向上させるた
めの表面活性層；及び前記表面活性層上に形成される固
定化層を含む生体物質固定用基板を提供する。本発明で
は安定性が優れていて均一で高密度の固定化層を簡単な
工程によって形成することができる。
方法及び生体物質固定用基板を利用して製造されるバイ
オチップを提供する。 【解決手段】 本発明は生体物質固定用基板；前記基板
上に形成され、基板と固定化層の結合力を向上させるた
めの表面活性層；及び前記表面活性層上に形成される固
定化層を含む生体物質固定用基板を提供する。本発明で
は安定性が優れていて均一で高密度の固定化層を簡単な
工程によって形成することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は生体物質固定用基板
及びその製造方法に関し、より詳しくは高い官能基密度
を有し、均一な固定化層を有する生体物質固定用基板及
びその製造方法に関する。
及びその製造方法に関し、より詳しくは高い官能基密度
を有し、均一な固定化層を有する生体物質固定用基板及
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、生命工学と半導体製造技術を接続
して核酸、蛋白質、酵素、抗原、抗体などのような生体
物質分子の活性を明らかにしようという努力が全世界的
に拡大している。小さいシリコンチップ上に半導体加工
技術を利用して微細な特定の区域内に所望の生体物質分
子を固定したバイオチップを、生化学的に一括検索すれ
ば有用な情報が容易に得られる。
して核酸、蛋白質、酵素、抗原、抗体などのような生体
物質分子の活性を明らかにしようという努力が全世界的
に拡大している。小さいシリコンチップ上に半導体加工
技術を利用して微細な特定の区域内に所望の生体物質分
子を固定したバイオチップを、生化学的に一括検索すれ
ば有用な情報が容易に得られる。
【０００３】バイオチップは、生物由来の酵素、蛋白
質、抗体、ＤＮＡ、微生物、動植物細胞及び器官、神経
細胞、及び器官、神経細胞などのような生体有機物と、
半導体のような無機物を組み合わせて、既存の半導体チ
ップ形態に作った素子である。バイオチップは、大きく
ＤＮＡ探針（probe）が固定された「ＤＮＡチップ」
と、酵素、抗体、抗原などのような蛋白質が固定された
「蛋白質チップ」、試料の前処理、生化学反応、検出、
資料解釈機能まで小型集積化されて自動分析機能を有す
る「ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ」などに分類できる。
質、抗体、ＤＮＡ、微生物、動植物細胞及び器官、神経
細胞、及び器官、神経細胞などのような生体有機物と、
半導体のような無機物を組み合わせて、既存の半導体チ
ップ形態に作った素子である。バイオチップは、大きく
ＤＮＡ探針（probe）が固定された「ＤＮＡチップ」
と、酵素、抗体、抗原などのような蛋白質が固定された
「蛋白質チップ」、試料の前処理、生化学反応、検出、
資料解釈機能まで小型集積化されて自動分析機能を有す
る「ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ」などに分類できる。
【０００４】このようなバイオチップを開発するために
は、生体物質と基板の界面を効率的に形成し、生体物質
の固有機能を最大限活用できるようにする生体物質の固
定化技術が重要である。生体物質の固定化は、スライド
ガラス、シリコンウエハー、マイクロウェルプレート
（microwell plate）、チューブ、球形粒子、多孔性膜
表面で起こる。基板表面と生体物質の末端の接触を改善
するために多様な方法が提示されている。例えば、ＤＮ
Ａをカルボジイミドと反応させて５´−ホスフェート基
を活性化し、活性化したＤＮＡを基板表面の官能基と反
応させて固定化する方法がある。
は、生体物質と基板の界面を効率的に形成し、生体物質
の固有機能を最大限活用できるようにする生体物質の固
定化技術が重要である。生体物質の固定化は、スライド
ガラス、シリコンウエハー、マイクロウェルプレート
（microwell plate）、チューブ、球形粒子、多孔性膜
表面で起こる。基板表面と生体物質の末端の接触を改善
するために多様な方法が提示されている。例えば、ＤＮ
Ａをカルボジイミドと反応させて５´−ホスフェート基
を活性化し、活性化したＤＮＡを基板表面の官能基と反
応させて固定化する方法がある。
【０００５】米国特許第５，８５８，６５３号には、生
体物質と作用する一つ以上のイオングループ、例えば４
次アンモニウム塩、水素化３次アミンまたはホスホニウ
ム（phosphonium）と基板表面を反応させるために熱化
学的反応グループまたは光反応性グループを有する高分
子を含む組成物が記載されている。米国特許第５，９８
１，７３４号ではアミノ基やアルデヒド基を有するポリ
アクリルアミド（polyacrylamide）ゲルを利用してＤＮ
Ａを固定させる場合、ＤＮＡと安定した混成化（hybrid
ization）結合を形成して分析が容易であることが記載
されている。米国特許第５，８６９，２７２号にはシリ
コンウエハーにアミノシランをスピンコーティングして
デンドリマー（dendrimer）、スターポリマー（star po
lymer）、分子自己組織化高分子（molecular self-asse
mbly polymer）、ポリシロキサン、ラテックスなどから
なる固定化層を形成する方法が記載されており、固定化
層と蛋白質層の光学的活性表面の光特性（色相）変化で
バクテリア抗原を分析する方法に関して記載されてい
る。米国特許第５，９１９，２３号はアミノシラン処理
基板にグリシン（glycine）またはセリン（serine）で
処理した、またはアミン系、イミン系、アミド系有機高
分子でコーティングした固定化層の形成方法に関して記
載している。米国特許第５，９８５，５５１号にはアミ
ノ基を固体基板上に生成させる方法でアミノシラン処理
後、フォトリソグラフィ方法によってＤＮＡを固定化し
ようとする部分には親水性基を形成し、その他の部分に
はフッ素化シロキサンの疎水性表面を形成して、一定の
模様のＤＮＡスポット生成を可能にする方法が記載され
ている。
体物質と作用する一つ以上のイオングループ、例えば４
次アンモニウム塩、水素化３次アミンまたはホスホニウ
ム（phosphonium）と基板表面を反応させるために熱化
学的反応グループまたは光反応性グループを有する高分
子を含む組成物が記載されている。米国特許第５，９８
１，７３４号ではアミノ基やアルデヒド基を有するポリ
アクリルアミド（polyacrylamide）ゲルを利用してＤＮ
Ａを固定させる場合、ＤＮＡと安定した混成化（hybrid
ization）結合を形成して分析が容易であることが記載
されている。米国特許第５，８６９，２７２号にはシリ
コンウエハーにアミノシランをスピンコーティングして
デンドリマー（dendrimer）、スターポリマー（star po
lymer）、分子自己組織化高分子（molecular self-asse
mbly polymer）、ポリシロキサン、ラテックスなどから
なる固定化層を形成する方法が記載されており、固定化
層と蛋白質層の光学的活性表面の光特性（色相）変化で
バクテリア抗原を分析する方法に関して記載されてい
る。米国特許第５，９１９，２３号はアミノシラン処理
基板にグリシン（glycine）またはセリン（serine）で
処理した、またはアミン系、イミン系、アミド系有機高
分子でコーティングした固定化層の形成方法に関して記
載している。米国特許第５，９８５，５５１号にはアミ
ノ基を固体基板上に生成させる方法でアミノシラン処理
後、フォトリソグラフィ方法によってＤＮＡを固定化し
ようとする部分には親水性基を形成し、その他の部分に
はフッ素化シロキサンの疎水性表面を形成して、一定の
模様のＤＮＡスポット生成を可能にする方法が記載され
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記特許はアミノシラ
ンの分子自己組織化単分子層（self assembly monolaye
r）を形成する方法を適用している。このようなアミノ
シランとしては、酸性副産物を生成せずに比較的に高い
官能基密度を有する分子層を形成することからアミノア
ルコキシシランが好まれる。アミノアルコキシシランを
利用して高い官能基密度を有する均一な単分子層を形成
する方法に関しては、多くの研究が進められている。に
も拘わらず、アミノシラン単分子層は製造時間が長く、
均一な官能基密度が得にくいという問題点がある。
ンの分子自己組織化単分子層（self assembly monolaye
r）を形成する方法を適用している。このようなアミノ
シランとしては、酸性副産物を生成せずに比較的に高い
官能基密度を有する分子層を形成することからアミノア
ルコキシシランが好まれる。アミノアルコキシシランを
利用して高い官能基密度を有する均一な単分子層を形成
する方法に関しては、多くの研究が進められている。に
も拘わらず、アミノシラン単分子層は製造時間が長く、
均一な官能基密度が得にくいという問題点がある。
【０００７】生体物質を固定するための支持体として用
いられる基板の特性もまたバイオチップの性能に影響を
与える。つまり、高密度配列の混成化分析に用いられる
分光学的技術を利用するためには、光学的に透明な基板
を使用しなければならず、基板表面と生体物質の結合が
安定でなければならない。
いられる基板の特性もまたバイオチップの性能に影響を
与える。つまり、高密度配列の混成化分析に用いられる
分光学的技術を利用するためには、光学的に透明な基板
を使用しなければならず、基板表面と生体物質の結合が
安定でなければならない。
【０００８】一般に固定化基板はソーダライムガラスに
アミノシラン化合物をコーティングして製造するが、ソ
ーダライムガラスは低い等級のガラスで、約１２％以上
のナトリウムを含有している。このガラス内に存在する
ナトリウムは容易に析出してガラスの透明性を低下さ
せ、シロキサン結合またはガラスとシランの結合を分解
するため、基板と固定化層の結合が弱いという問題点
と、また均一な官能基を有する固定化層が形成されにく
いという問題点がある。このような問題点を解決するた
め、ＷＯ９９/４００３８号にはボロシリケートまたは
ボロアルミノシリケートガラスを使用する技術が記載さ
れているが、これらのガラスは高価であるという短所が
ある。
アミノシラン化合物をコーティングして製造するが、ソ
ーダライムガラスは低い等級のガラスで、約１２％以上
のナトリウムを含有している。このガラス内に存在する
ナトリウムは容易に析出してガラスの透明性を低下さ
せ、シロキサン結合またはガラスとシランの結合を分解
するため、基板と固定化層の結合が弱いという問題点
と、また均一な官能基を有する固定化層が形成されにく
いという問題点がある。このような問題点を解決するた
め、ＷＯ９９/４００３８号にはボロシリケートまたは
ボロアルミノシリケートガラスを使用する技術が記載さ
れているが、これらのガラスは高価であるという短所が
ある。
【０００９】本発明の目的は、前記のような従来技術の
問題点を解決するために、高い官能基密度を有し、均一
な固定化層を含む生体物質固定用基板を提供することに
ある。
問題点を解決するために、高い官能基密度を有し、均一
な固定化層を含む生体物質固定用基板を提供することに
ある。
【００１０】本発明の他の目的は、前記生体物質固定用
基板を簡単な工程で製造する方法を提供することにあ
る。
基板を簡単な工程で製造する方法を提供することにあ
る。
【００１１】本発明の他の目的は、前記生体物質固定用
基板を利用して製造されるバイオチップを提供すること
にある。
基板を利用して製造されるバイオチップを提供すること
にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、生体物質固定用基板；前記基板上に形成
され、基板と固定化層の結合力を向上させるための表面
活性層；及び前記表面活性層上に形成される生体物質を
固定するための固定化層を含む、生体物質固定用基板を
提供する。
に、本発明は、生体物質固定用基板；前記基板上に形成
され、基板と固定化層の結合力を向上させるための表面
活性層；及び前記表面活性層上に形成される生体物質を
固定するための固定化層を含む、生体物質固定用基板を
提供する。
【００１３】また、本発明は、生体物質固定用基板上に
基板と固定化層の結合力を向上させるための官能基を含
む化合物をコーティングして表面活性層を形成する段
階；及び前記表面活性層上に固定化官能基を含む化合物
をコーティングして固定化層を形成する段階を含む、生
体物質固定用基板の製造方法を提供する。
基板と固定化層の結合力を向上させるための官能基を含
む化合物をコーティングして表面活性層を形成する段
階；及び前記表面活性層上に固定化官能基を含む化合物
をコーティングして固定化層を形成する段階を含む、生
体物質固定用基板の製造方法を提供する。
【００１４】また、本発明は前記生体物質固定用基板に
固定された生体物質を含むバイオチップを提供する。
固定された生体物質を含むバイオチップを提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。
する。
【００１６】本発明の生体物質固定用基板の製造工程の
概略が、図１に図示されている。図１に示すように、本
発明の生体物質固定用基板１０は、基板１０と固定化層
３０との間に、これらの結合力を向上させるための表面
活性層２０を含む。前記表面活性層２０は、ソーダライ
ムガラスのような基板から析出されるアルカリ物質を遮
断して、基板と固定化官能基との結合力を向上させるこ
とができ、アミノシランとの反応性が優れているため、
高密度の官能基を均一に形成することができる。
概略が、図１に図示されている。図１に示すように、本
発明の生体物質固定用基板１０は、基板１０と固定化層
３０との間に、これらの結合力を向上させるための表面
活性層２０を含む。前記表面活性層２０は、ソーダライ
ムガラスのような基板から析出されるアルカリ物質を遮
断して、基板と固定化官能基との結合力を向上させるこ
とができ、アミノシランとの反応性が優れているため、
高密度の官能基を均一に形成することができる。
【００１７】本発明に使用可能な生体物質固定用基板１
０としては、ガラス、シリコンウエハー、ポリカーボネ
ート、ポリスチレン、ポリウレタンなどの高分子フィル
ムがあるが、これらに限られるわけではない。またこれ
は、マイクロウェルプレート、チューブ、球形粒子、多
孔性膜の形態でありうる。
０としては、ガラス、シリコンウエハー、ポリカーボネ
ート、ポリスチレン、ポリウレタンなどの高分子フィル
ムがあるが、これらに限られるわけではない。またこれ
は、マイクロウェルプレート、チューブ、球形粒子、多
孔性膜の形態でありうる。
【００１８】前記基板１０と固定化層３０の結合力を向
上させるために基板上にコーティングされる表面活性層
２０形成用化合物としては、下記の化学式１、化学式２
の化合物か、またはこれらの混合物からなる群より選択
される化合物を、好ましく用いることができる。
上させるために基板上にコーティングされる表面活性層
２０形成用化合物としては、下記の化学式１、化学式２
の化合物か、またはこれらの混合物からなる群より選択
される化合物を、好ましく用いることができる。
【００１９】[化学式１]
M(OR1)n
上記の式において、Ｍは周期律表の４Ｂ、３Ａ、４Ａ、
及び５Ａ族元素からなる群より選択される少なくとも一
つの元素であり、好ましくはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、
Ｓｎ、Ｉｎ及びＳｂからなる群より選択される少なくと
も一つの元素であり、Ｒ１は水素、炭素数１乃至２０の
アルキル基または炭素数６乃至１２の芳香族基であり、
好ましくは水素、メチル、エチル、プロピル、ブチルま
たはフェニルであり、ｎはＭによって決められ、３乃至
４の範囲にある。
及び５Ａ族元素からなる群より選択される少なくとも一
つの元素であり、好ましくはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、
Ｓｎ、Ｉｎ及びＳｂからなる群より選択される少なくと
も一つの元素であり、Ｒ１は水素、炭素数１乃至２０の
アルキル基または炭素数６乃至１２の芳香族基であり、
好ましくは水素、メチル、エチル、プロピル、ブチルま
たはフェニルであり、ｎはＭによって決められ、３乃至
４の範囲にある。
【００２０】[化学式２]
[M'(OR2)m]p(R3)q
上記の式において、Ｍ´は周期律表の４Ｂ、３Ａ、４
Ａ、及び５Ａ族元素からなる群より選択される少なくと
も一つの元素であり、好ましくはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａ
ｌ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＳｂからなる群より選択される少な
くとも一つの元素であり、Ｒ２は水素、ハロゲン、炭素
数１乃至２０のアルキル基または炭素数６乃至１２の芳
香族基であり、好ましくは水素、塩素、メチル、エチ
ル、プロピル、ブチル、フェニルであり、Ｒ３はメチレ
ン、フェニル、炭素数１乃至６の置換基を有するメチレ
ンまたはフェニルであり、ｍはＭ´によって決められ、
２乃至３の範囲にあり、ｐは２乃至４の範囲にあり、ｑ
は１乃至２０の範囲にある。
Ａ、及び５Ａ族元素からなる群より選択される少なくと
も一つの元素であり、好ましくはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａ
ｌ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＳｂからなる群より選択される少な
くとも一つの元素であり、Ｒ２は水素、ハロゲン、炭素
数１乃至２０のアルキル基または炭素数６乃至１２の芳
香族基であり、好ましくは水素、塩素、メチル、エチ
ル、プロピル、ブチル、フェニルであり、Ｒ３はメチレ
ン、フェニル、炭素数１乃至６の置換基を有するメチレ
ンまたはフェニルであり、ｍはＭ´によって決められ、
２乃至３の範囲にあり、ｐは２乃至４の範囲にあり、ｑ
は１乃至２０の範囲にある。
【００２１】前記化学式１を有する化合物の好ましい例
としては、テトラエチルオルトシリケートのようなシリ
コンテトラアルコキシド、アルミニウムトリブトキシ
ド、ジルコニウムテトラブトキシドなどがある。
としては、テトラエチルオルトシリケートのようなシリ
コンテトラアルコキシド、アルミニウムトリブトキシ
ド、ジルコニウムテトラブトキシドなどがある。
【００２２】前記化学式２を有する化合物の好ましい例
としては、ビス（トリエトキシシリル）エタン、ビス
（トリメトキシシリル）ヘキサン、ビス（トリエトキシ
シリル）メタン、１，９−ビス（トリクロロシリル）ノ
ナン、ビス（トリ−ｎ−ブトキシ錫）メタン、ビス（ト
リイソプロポキシチタニウム）ヘキサン、１，４−ビス
（トリメトキシシリルエチル）ベンゼンなどがある。
としては、ビス（トリエトキシシリル）エタン、ビス
（トリメトキシシリル）ヘキサン、ビス（トリエトキシ
シリル）メタン、１，９−ビス（トリクロロシリル）ノ
ナン、ビス（トリ−ｎ−ブトキシ錫）メタン、ビス（ト
リイソプロポキシチタニウム）ヘキサン、１，４−ビス
（トリメトキシシリルエチル）ベンゼンなどがある。
【００２３】前記化学式１の化合物と化学式２の化合物
を混合して使用する場合、重量比は０．０１：９９．９
９乃至１００：０で用いられ、５０：５０乃至９５：５
の重量比で用いられるのがさらに好ましい。
を混合して使用する場合、重量比は０．０１：９９．９
９乃至１００：０で用いられ、５０：５０乃至９５：５
の重量比で用いられるのがさらに好ましい。
【００２４】前記表面活性層は、基板と固定化層の結合
力を増加させることができる化合物を含むコーティング
組成物を製造した後、これを基板にコーティングするこ
とによって形成される。前記コーティング組成物は表面
活性層形成用化合物を希釈溶媒に添加して製造され、前
記希釈溶媒としては水と有機溶媒の混合物が用いられ
る。このような有機溶媒としては、メタノール、エタノ
ール、プロパノール、ブタノールなどのようなアルコー
ル溶媒、メチルセロソルブ（methyl cellosolve）など
のようなセロソルブ類溶媒またはジメチルホルムアミド
（dimethylformamide）、アセトン類などのような、水
と相溶性のある有機溶媒を好ましく用いることができ
る。前記有機溶媒を二つ以上混合して用いてもよい。
力を増加させることができる化合物を含むコーティング
組成物を製造した後、これを基板にコーティングするこ
とによって形成される。前記コーティング組成物は表面
活性層形成用化合物を希釈溶媒に添加して製造され、前
記希釈溶媒としては水と有機溶媒の混合物が用いられ
る。このような有機溶媒としては、メタノール、エタノ
ール、プロパノール、ブタノールなどのようなアルコー
ル溶媒、メチルセロソルブ（methyl cellosolve）など
のようなセロソルブ類溶媒またはジメチルホルムアミド
（dimethylformamide）、アセトン類などのような、水
と相溶性のある有機溶媒を好ましく用いることができ
る。前記有機溶媒を二つ以上混合して用いてもよい。
【００２５】希釈溶媒に添加された表面活性層形成用化
合物は、加水分解に重縮合反応を経てオリゴマーを形成
する。前記加水分解反応速度を増加させるために、酢
酸、硝酸、塩酸などのような無機酸または有機酸などの
酸触媒を添加して、コーティング組成物のｐＨが２〜１
０程度になるように調節することもできる。
合物は、加水分解に重縮合反応を経てオリゴマーを形成
する。前記加水分解反応速度を増加させるために、酢
酸、硝酸、塩酸などのような無機酸または有機酸などの
酸触媒を添加して、コーティング組成物のｐＨが２〜１
０程度になるように調節することもできる。
【００２６】コーティング組成物は、前記表面活性層形
成用化合物０．１乃至９０重量％、好ましくは１乃至５
０重量％を含む。前記化合物の含量が０．１重量％未満
の場合には、基板と固定化層の結合力向上効果が微々た
るものであり、９０重量％を超える場合にはコーティン
グ性を確保するのが難しい。
成用化合物０．１乃至９０重量％、好ましくは１乃至５
０重量％を含む。前記化合物の含量が０．１重量％未満
の場合には、基板と固定化層の結合力向上効果が微々た
るものであり、９０重量％を超える場合にはコーティン
グ性を確保するのが難しい。
【００２７】前記コーティング組成物を基板上にコーテ
ィングすることによって、簡単に表面活性層を形成でき
る。コーティング方法としては、浸漬法、スプレー法、
スピンコーティング法、プリンティング法などのような
湿式コーティング方法が利用できるが、これに限られる
わけではない。図１に示すように、コーティングされた
表面活性層の表面には固定化官能基と結合できるシラノ
ール基（ＳｉＯＨ）が形成される。
ィングすることによって、簡単に表面活性層を形成でき
る。コーティング方法としては、浸漬法、スプレー法、
スピンコーティング法、プリンティング法などのような
湿式コーティング方法が利用できるが、これに限られる
わけではない。図１に示すように、コーティングされた
表面活性層の表面には固定化官能基と結合できるシラノ
ール基（ＳｉＯＨ）が形成される。
【００２８】表面活性層コーティング膜を緻密化して基
板との結着力を増加させるためには、コーティングされ
た基板を１００乃至４００℃の範囲で熱処理するのが好
ましい。前記熱処理温度が１００℃未満である場合に
は、充分な表面強度を有することができず、ナトリウム
などアルカリ物質の遮断特性が低下し、４００℃を超え
る場合には表面に形成されるシラノール基を減少させて
固定化層との結合力が低下する。
板との結着力を増加させるためには、コーティングされ
た基板を１００乃至４００℃の範囲で熱処理するのが好
ましい。前記熱処理温度が１００℃未満である場合に
は、充分な表面強度を有することができず、ナトリウム
などアルカリ物質の遮断特性が低下し、４００℃を超え
る場合には表面に形成されるシラノール基を減少させて
固定化層との結合力が低下する。
【００２９】前記のように、形成された表面活性層上に
固定化官能基を含む化合物をコーティングし、固定化層
を形成することによって生体物質固定用基板を製造す
る。本明細書における「固定化層」とは、基板表面に生
体物質を固定するための固定化官能基を含む化合物のコ
ーティング層をいう。
固定化官能基を含む化合物をコーティングし、固定化層
を形成することによって生体物質固定用基板を製造す
る。本明細書における「固定化層」とは、基板表面に生
体物質を固定するための固定化官能基を含む化合物のコ
ーティング層をいう。
【００３０】前記固定化官能基を含む化合物としては、
アミノ基、アルデヒド基、メルカプト基、カルボキシル
基などを含む化合物があるが、これに限られるわけでは
ない。このような化合物は下記の化学式３で示される。
アミノ基、アルデヒド基、メルカプト基、カルボキシル
基などを含む化合物があるが、これに限られるわけでは
ない。このような化合物は下記の化学式３で示される。
【００３１】[化学式３]
Y-R4-Si(R5)3
上記の式において、Ｙは生体物質の末端基によって変わ
ることがあり、アミノ基、アルデヒド基、メルカプト
基、及びカルボキシル基からなる群より選択され、Ｒ４
は炭素数１乃至２０のアルキル基、炭素数６乃至２０の
芳香族基、エーテル基、エステル基、及びイミン基から
なる群より選択され、好ましくはメチル、エチル、プロ
ピル、またはブチル基であり、Ｒ５はヒドロキシ基、炭
素数１乃至２０のアルコキシ基、アセトキシ、ハロゲン
基及びこれらの組み合わせからなる群より選択され、好
ましくはヒドロキシ基、メトキシ、エトキシ、またはア
セトキシである。
ることがあり、アミノ基、アルデヒド基、メルカプト
基、及びカルボキシル基からなる群より選択され、Ｒ４
は炭素数１乃至２０のアルキル基、炭素数６乃至２０の
芳香族基、エーテル基、エステル基、及びイミン基から
なる群より選択され、好ましくはメチル、エチル、プロ
ピル、またはブチル基であり、Ｒ５はヒドロキシ基、炭
素数１乃至２０のアルコキシ基、アセトキシ、ハロゲン
基及びこれらの組み合わせからなる群より選択され、好
ましくはヒドロキシ基、メトキシ、エトキシ、またはア
セトキシである。
【００３２】前記化学式３の化合物のうち固定化官能基
としてアミノ基を有する化合物の好ましい例としては、
３−アミノプロピルトリメトキシシラン（3-aminopropy
ltrimethoxysilane）、３−アミノプロピルトリエトキ
シシラン（3-aminopropyltriethoxysilane）、２−アミ
ノウンデシルトリメトキシシラン（2-aminoundecyltrim
ethoxysilane）、アミノフェニルトリメトキシシラン
（aminophenyltrimethoxysilane）、Ｎ−（２−アミノ
エチルアミノプロピル）トリメトキシシラン（N-（2-am
inoethylaminopropyl）trimethoxysilane）などがあ
り、メルカプト基を有する化合物の好ましい例として
は、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（3-me
rcaptopropyltrimethoxysilane）、３−メルカプトプロ
ピルトリエトキシシラン（3-mercaptopropyltriethoxys
ilane）などがあり、アルデヒド基を有する化合物の好
ましい例としては、４−トリメトキシシリルブタナール
（4-trimethoxysilylbutanal）、４−トリエトキシシリ
ルブタナール（4-triethoxysilylbutanal）などがあ
り、カルボキシル基を有する化合物の好ましい例として
は、カルボキシメチルトリメトキシシラン（carboxymet
hyltrimethoxysilane）、カルボキシメチルトリエトキ
シシラン（carboxymethyltriethoxysilane）などがあ
る。
としてアミノ基を有する化合物の好ましい例としては、
３−アミノプロピルトリメトキシシラン（3-aminopropy
ltrimethoxysilane）、３−アミノプロピルトリエトキ
シシラン（3-aminopropyltriethoxysilane）、２−アミ
ノウンデシルトリメトキシシラン（2-aminoundecyltrim
ethoxysilane）、アミノフェニルトリメトキシシラン
（aminophenyltrimethoxysilane）、Ｎ−（２−アミノ
エチルアミノプロピル）トリメトキシシラン（N-（2-am
inoethylaminopropyl）trimethoxysilane）などがあ
り、メルカプト基を有する化合物の好ましい例として
は、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（3-me
rcaptopropyltrimethoxysilane）、３−メルカプトプロ
ピルトリエトキシシラン（3-mercaptopropyltriethoxys
ilane）などがあり、アルデヒド基を有する化合物の好
ましい例としては、４−トリメトキシシリルブタナール
（4-trimethoxysilylbutanal）、４−トリエトキシシリ
ルブタナール（4-triethoxysilylbutanal）などがあ
り、カルボキシル基を有する化合物の好ましい例として
は、カルボキシメチルトリメトキシシラン（carboxymet
hyltrimethoxysilane）、カルボキシメチルトリエトキ
シシラン（carboxymethyltriethoxysilane）などがあ
る。
【００３３】固定化基の親水性を減少させて、生体物質
固定化のための３次元網状構造マトリックスの熱的安定
性を向上させるために、前記化学式３の固定化官能基を
有する化合物と下記の化学式４の疎水性シラン化合物と
を混合して用いることができる。
固定化のための３次元網状構造マトリックスの熱的安定
性を向上させるために、前記化学式３の固定化官能基を
有する化合物と下記の化学式４の疎水性シラン化合物と
を混合して用いることができる。
【００３４】[化学式４]
【化４】
上記の式において、Ｒ６は炭素数１乃至１４のアルキル
基、炭素数６乃至１２の芳香族基または置換された芳香
族基（ここで置換基としてはメチル、エチルまたはプロ
ピルが好ましい）、及びＣＸ３（Ｘはハロゲン）からな
る群より選択され、好ましくはメチル、エチルまたはプ
ロピルであり、Ｒ７及びＲ８は各々独立的に炭素数１乃
至１４のアルコキシ、アセトキシ、ヒドロキシ基及びハ
ロゲン基からなる群より選択され、好ましくはメトキ
シ、エトキシ、アセトキシまたは塩素であり、Ｒ９は水
素、炭素数１乃至１４のアルキル基及び炭素数６乃至１
２の芳香族基からなる群より選択され、好ましくはメチ
ルまたはエチルであり、ｋは１乃至１５の整数である。
基、炭素数６乃至１２の芳香族基または置換された芳香
族基（ここで置換基としてはメチル、エチルまたはプロ
ピルが好ましい）、及びＣＸ３（Ｘはハロゲン）からな
る群より選択され、好ましくはメチル、エチルまたはプ
ロピルであり、Ｒ７及びＲ８は各々独立的に炭素数１乃
至１４のアルコキシ、アセトキシ、ヒドロキシ基及びハ
ロゲン基からなる群より選択され、好ましくはメトキ
シ、エトキシ、アセトキシまたは塩素であり、Ｒ９は水
素、炭素数１乃至１４のアルキル基及び炭素数６乃至１
２の芳香族基からなる群より選択され、好ましくはメチ
ルまたはエチルであり、ｋは１乃至１５の整数である。
【００３５】前記疎水性シラン化合物を、固定化官能基
を有する化合物と共に用いると、固定化層の親水性を調
節することができ、固定化効率、量、形態などを調節す
ることができる。このような疎水性シラン化合物の例と
しては、メチルトリメトキシシラン（methyltrimethoxy
silane）、プロピルトリアセトキシシラン（propyltria
cetoxysilane）などがある。
を有する化合物と共に用いると、固定化層の親水性を調
節することができ、固定化効率、量、形態などを調節す
ることができる。このような疎水性シラン化合物の例と
しては、メチルトリメトキシシラン（methyltrimethoxy
silane）、プロピルトリアセトキシシラン（propyltria
cetoxysilane）などがある。
【００３６】前記化学式３のシラン化合物と化学式４の
疎水性シラン化合物を混合して使用する場合、重量比は
０．０１：９９．９９乃至１００：０で用いられ、５
０：５０乃至９５：５の重量比で用いるのがさらに好ま
しい。
疎水性シラン化合物を混合して使用する場合、重量比は
０．０１：９９．９９乃至１００：０で用いられ、５
０：５０乃至９５：５の重量比で用いるのがさらに好ま
しい。
【００３７】本発明で固定化層は、前記化学式３のシラ
ン化合物及び選択的に化学式４の疎水性シラン化合物を
希釈溶媒に添加してコーティング組成物を製造した後、
これを前記表面活性層が形成された基板上にコーティン
グすることによって形成される。
ン化合物及び選択的に化学式４の疎水性シラン化合物を
希釈溶媒に添加してコーティング組成物を製造した後、
これを前記表面活性層が形成された基板上にコーティン
グすることによって形成される。
【００３８】前記希釈溶媒としては有機溶媒、水、また
は有機溶媒と水の混合物が用いられる。前記有機溶媒と
してはメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノ
ールなどのようなアルコール溶媒、メチルセロソルブな
どのようなセロソルブ類溶媒、またはジメチルホルムア
ミド（dimethylformamide）、アセトン類などのよう
な、水と相溶性のある有機溶媒を好ましく用いることが
できる。前記有機溶媒を二つ以上混合して用いてもよ
い。希釈溶媒として水と相溶性がある有機溶媒を使用す
るので、シランオリゴマーの共重合が容易に行われ、環
境親和的なコーティング組成物を製造することができ
る。
は有機溶媒と水の混合物が用いられる。前記有機溶媒と
してはメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノ
ールなどのようなアルコール溶媒、メチルセロソルブな
どのようなセロソルブ類溶媒、またはジメチルホルムア
ミド（dimethylformamide）、アセトン類などのよう
な、水と相溶性のある有機溶媒を好ましく用いることが
できる。前記有機溶媒を二つ以上混合して用いてもよ
い。希釈溶媒として水と相溶性がある有機溶媒を使用す
るので、シランオリゴマーの共重合が容易に行われ、環
境親和的なコーティング組成物を製造することができ
る。
【００３９】固定化層形成用コーティング組成物は、
０．１乃至９０重量％、好ましくは０．１乃至５０重量
％のシラン化合物を含む。シラン化合物の含量が０．１
重量％未満の場合には固定化官能基が十分に形成され
ず、９０重量％を超える場合にはコーティング性を確保
するのが難しく、コーティング膜が厚くなりすぎてクラ
ックが発生する問題点があるため、好ましくない。
０．１乃至９０重量％、好ましくは０．１乃至５０重量
％のシラン化合物を含む。シラン化合物の含量が０．１
重量％未満の場合には固定化官能基が十分に形成され
ず、９０重量％を超える場合にはコーティング性を確保
するのが難しく、コーティング膜が厚くなりすぎてクラ
ックが発生する問題点があるため、好ましくない。
【００４０】本発明の好ましい一実施例によると、前記
固定化層は、固定化官能基を有するシラン化合物を先に
水で共重合反応させて形成されたシランオリゴマー、及
び希釈溶媒を含むコーティング組成物をコーティングし
て形成される。前記希釈溶媒は水、有機溶媒、及び水と
有機溶媒の混合溶媒からなる群より選択できる。
固定化層は、固定化官能基を有するシラン化合物を先に
水で共重合反応させて形成されたシランオリゴマー、及
び希釈溶媒を含むコーティング組成物をコーティングし
て形成される。前記希釈溶媒は水、有機溶媒、及び水と
有機溶媒の混合溶媒からなる群より選択できる。
【００４１】本発明の好ましい他の実施例によると、前
記固定化官能基を有するシラン化合物を、水または水と
有機溶媒との混合溶媒に添加して製造されたコーティン
グ組成物から、固定化層を形成することができる。前記
シラン化合物は、水または水を含む混合溶媒で共重合さ
れてシランオリゴマーを形成する。
記固定化官能基を有するシラン化合物を、水または水と
有機溶媒との混合溶媒に添加して製造されたコーティン
グ組成物から、固定化層を形成することができる。前記
シラン化合物は、水または水を含む混合溶媒で共重合さ
れてシランオリゴマーを形成する。
【００４２】前記化学式３の化合物のうち固定化官能基
がアミノ基であるアミノシラン化合物を水で重合反応さ
せると下記の化学式５のような構造のアミノシランオリ
ゴマーが形成される。
がアミノ基であるアミノシラン化合物を水で重合反応さ
せると下記の化学式５のような構造のアミノシランオリ
ゴマーが形成される。
【００４３】[化学式５]
【化５】
前記化学式５でｒは重合度を示す。
【００４４】前記化学式３の化合物のうち、固定化官能
基がアミノ基であるアミノシラン化合物と、化学式４の
疎水性シラン化合物を共に用いると、下記の化学式６の
アミノシランオリゴマーが形成される。
基がアミノ基であるアミノシラン化合物と、化学式４の
疎水性シラン化合物を共に用いると、下記の化学式６の
アミノシランオリゴマーが形成される。
【００４５】[化学式６]
【化６】
前記化学式６で、Ｒ６は化学式４でと同一であり、ｓ及
びｔは共重合度を示す。
びｔは共重合度を示す。
【００４６】好ましくは、前記重合反応速度を増加させ
るために、酢酸、硝酸、塩酸などのような無機酸または
有機酸などの酸触媒を添加して、ｐＨが２〜１０程度に
なるように調節する。このような共重合反応は１乃至２
４時間０℃乃至１００℃で行われるようにするのが好ま
しい。
るために、酢酸、硝酸、塩酸などのような無機酸または
有機酸などの酸触媒を添加して、ｐＨが２〜１０程度に
なるように調節する。このような共重合反応は１乃至２
４時間０℃乃至１００℃で行われるようにするのが好ま
しい。
【００４７】コーティング組成物内で前記シランオリゴ
マーは、前記化学式５及び化学式６に示されているよう
に、末端のアミノ基とヒドロキシ基との間の水素結合に
よって反応平行状態を維持し、それ以上反応を進めずに
安定した状態を維持する。
マーは、前記化学式５及び化学式６に示されているよう
に、末端のアミノ基とヒドロキシ基との間の水素結合に
よって反応平行状態を維持し、それ以上反応を進めずに
安定した状態を維持する。
【００４８】また、本発明の好ましい他の実施例による
と、前記固定化官能基を含むシラン化合物を水と有機溶
媒の混合希釈溶媒に添加することによって、共重合反応
によって形成されたシランオリゴマー水和物がコーティ
ング組成物内に形成されるようにすることができる。
と、前記固定化官能基を含むシラン化合物を水と有機溶
媒の混合希釈溶媒に添加することによって、共重合反応
によって形成されたシランオリゴマー水和物がコーティ
ング組成物内に形成されるようにすることができる。
【００４９】固定化層形成用コーティング組成物も、前
記表面活性層形成用コーティング組成物と同一なコーテ
ィング方法でコーティングすることによって、固定化層
を形成することができる。つまり、浸漬法、スプレー
法、スピンコーティング法、プリンティング法などのよ
うな湿式コーティング方法が利用できるが、これに限ら
れるわけではない。図１に示すように、固定化層の官能
基は表面活性層の表面に存在するシラノール基と反応す
る。
記表面活性層形成用コーティング組成物と同一なコーテ
ィング方法でコーティングすることによって、固定化層
を形成することができる。つまり、浸漬法、スプレー
法、スピンコーティング法、プリンティング法などのよ
うな湿式コーティング方法が利用できるが、これに限ら
れるわけではない。図１に示すように、固定化層の官能
基は表面活性層の表面に存在するシラノール基と反応す
る。
【００５０】コーティングされたシランオリゴマーを熱
処理硬化して、シランオリゴマーの縮合反応（condensa
tion）を通じて３次元架橋結合構造の固定化層を形成す
る。前記熱処理硬化温度は１００乃至３００℃の範囲で
実施するのが好ましい。前記熱処理温度が１００℃未満
である場合には十分な縮合反応が起こらず、３００℃を
超える場合にはアミノ基の分解が急激に起こるため、好
ましくない。
処理硬化して、シランオリゴマーの縮合反応（condensa
tion）を通じて３次元架橋結合構造の固定化層を形成す
る。前記熱処理硬化温度は１００乃至３００℃の範囲で
実施するのが好ましい。前記熱処理温度が１００℃未満
である場合には十分な縮合反応が起こらず、３００℃を
超える場合にはアミノ基の分解が急激に起こるため、好
ましくない。
【００５１】図２に示すように、既存のアミノシランカ
ップリング剤を使用して基板１上に形成された固定化層
は、単分子層の自己組織化単分子層である。このような
単分子層は製造時間が長く、均一な官能基密度を得るの
が難しい。
ップリング剤を使用して基板１上に形成された固定化層
は、単分子層の自己組織化単分子層である。このような
単分子層は製造時間が長く、均一な官能基密度を得るの
が難しい。
【００５２】これに比べ、本発明によるシランオリゴマ
ーを含む固定化層形成用組成物をコーティング及び熱処
理硬化して形成された固定化層は、図３に示すように３
次元網状構造を形成して、固定化官能基を均一に導入す
ることができる。また、高い官能基密度を有する固定化
層を短時間に形成することができる。
ーを含む固定化層形成用組成物をコーティング及び熱処
理硬化して形成された固定化層は、図３に示すように３
次元網状構造を形成して、固定化官能基を均一に導入す
ることができる。また、高い官能基密度を有する固定化
層を短時間に形成することができる。
【００５３】前記シランオリゴマーの縮合反応によって
形成された３次元網状構造は、基板と共有結合を形成し
て、生体物質の固定化過程中に溶媒または未反応生体物
質の洗浄段階に使用する溶媒によって基板上に形成され
た固定化層が損失したり固定化された生体物質が脱着し
ないようにする。従って、３次元の網状構造を構成する
ので、熱的安定性及び薬品安定性も優れている。
形成された３次元網状構造は、基板と共有結合を形成し
て、生体物質の固定化過程中に溶媒または未反応生体物
質の洗浄段階に使用する溶媒によって基板上に形成され
た固定化層が損失したり固定化された生体物質が脱着し
ないようにする。従って、３次元の網状構造を構成する
ので、熱的安定性及び薬品安定性も優れている。
【００５４】また、上述したように、固定化層と基板と
の間に存在する表面活性層が、固定化層と基板との結合
力を強化させて、これらの間の結合力を弱化させるアル
カリ物質を遮断することによって、固定化官能基を安定
に維持できる。
の間に存在する表面活性層が、固定化層と基板との結合
力を強化させて、これらの間の結合力を弱化させるアル
カリ物質を遮断することによって、固定化官能基を安定
に維持できる。
【００５５】このように形成された固定化官能基の密度
は、イソチオシアネート（isothiocyanate）またはコハ
ク酸イミドエーテル（succinimide ether）で活性化し
た、ＦＩＴＣ（fluorescein isothiocyanate）、ＳＣＮ
−ＴＭＲ（tetraethylrhodamine isothiocyanate）、Ｓ
ＩＥ−ＴＭＲ（tetramethylrhodamine succinimide）の
ような染色物質で固定化層をラベル化し、レーザービー
ムを連続的に照射して、染色物質で誘発される光を分析
することによって分かる。
は、イソチオシアネート（isothiocyanate）またはコハ
ク酸イミドエーテル（succinimide ether）で活性化し
た、ＦＩＴＣ（fluorescein isothiocyanate）、ＳＣＮ
−ＴＭＲ（tetraethylrhodamine isothiocyanate）、Ｓ
ＩＥ−ＴＭＲ（tetramethylrhodamine succinimide）の
ような染色物質で固定化層をラベル化し、レーザービー
ムを連続的に照射して、染色物質で誘発される光を分析
することによって分かる。
【００５６】前記密度分析の結果、本発明によって製造
された生体物質固定用基板は、非常に安定した固定化官
能基を高い密度で均一に形成できることが確認できた。
された生体物質固定用基板は、非常に安定した固定化官
能基を高い密度で均一に形成できることが確認できた。
【００５７】本発明では、生体物質固定用基板の固定化
官能基に、生体物質または官能基を有するように活性化
した生体物質を反応させて結合させた後、未反応生体物
質を洗浄してパターンを形成することによって製造され
るバイオチップを提供する。生体物質と固定化官能基の
反応時間は１乃至２４時間が好ましい。
官能基に、生体物質または官能基を有するように活性化
した生体物質を反応させて結合させた後、未反応生体物
質を洗浄してパターンを形成することによって製造され
るバイオチップを提供する。生体物質と固定化官能基の
反応時間は１乃至２４時間が好ましい。
【００５８】本発明において「生体物質」とは、生物か
ら由来するか、またはこれと同等なものであるか、生体
外で製造されたものを全て含み、例えば、酵素、蛋白
質、抗体、微生物、動植物細胞及び器官、神経細胞、Ｄ
ＮＡ、及びＲＮＡなどを意味する。さらに好ましくは、
ＤＮＡ、ＲＮＡまたは蛋白質であり得、ここで、前記Ｄ
ＮＡはｃＤＮＡ、ゲノムＤＮＡ、オリゴヌクレオチドを
含み、前記ＲＮＡはゲノムＲＮＡ、ｍＲＮＡ、オリゴヌ
クレオチドを含み、前記蛋白質の例としては抗体、抗
原、酵素、ペプチドなどを含む。
ら由来するか、またはこれと同等なものであるか、生体
外で製造されたものを全て含み、例えば、酵素、蛋白
質、抗体、微生物、動植物細胞及び器官、神経細胞、Ｄ
ＮＡ、及びＲＮＡなどを意味する。さらに好ましくは、
ＤＮＡ、ＲＮＡまたは蛋白質であり得、ここで、前記Ｄ
ＮＡはｃＤＮＡ、ゲノムＤＮＡ、オリゴヌクレオチドを
含み、前記ＲＮＡはゲノムＲＮＡ、ｍＲＮＡ、オリゴヌ
クレオチドを含み、前記蛋白質の例としては抗体、抗
原、酵素、ペプチドなどを含む。
【００５９】生体物質を固定化基板にパターン化する方
法は、フォトリソグラフィ方法、インクジェットプリン
タのような圧電印刷（piezoelectric printing）方法、
マイクロピペッティング、スポッティング（spotting）
などの方式のうちいずれか一つの方法を使用してよい。
法は、フォトリソグラフィ方法、インクジェットプリン
タのような圧電印刷（piezoelectric printing）方法、
マイクロピペッティング、スポッティング（spotting）
などの方式のうちいずれか一つの方法を使用してよい。
【００６０】以下、本発明の好ましい実施例を記載す
る。しかし、下記の実施例は本発明を例示するためのも
のであって、本発明が下記の実施例に限られるわけでは
ない。
る。しかし、下記の実施例は本発明を例示するためのも
のであって、本発明が下記の実施例に限られるわけでは
ない。
【００６１】[実施例]実施例１
テトラエチルオルトシリケート３ｇをエタノール９０ｇ
及び水７ｇの混合希釈溶媒に入れた後、硝酸を添加して
ｐＨを２に調節して、表面活性層形成用コーティング組
成物を製造した。このコーティング組成物にスライドガ
ラスを浸漬してコーティングした後、２００℃の温度で
熱処理した。その後、３−アミノプロピルトリメトキシ
シラン５ｇを水１５ｇと混合して、６０℃で８時間反応
させてアミノシランオリゴマー水和物を得た。このアミ
ノシランオリゴマー水和物１０ｇとエタノール９０ｇと
を混合して、固定化層コーティング組成物を製造した。
この固定化層コーティング組成物に、前記表面活性層が
形成されたスライドガラスを浸漬して固定化層をコーテ
ィングした後、１２０℃で６０分間熱処理硬化して、生
体物質固定用基板を製造した。
及び水７ｇの混合希釈溶媒に入れた後、硝酸を添加して
ｐＨを２に調節して、表面活性層形成用コーティング組
成物を製造した。このコーティング組成物にスライドガ
ラスを浸漬してコーティングした後、２００℃の温度で
熱処理した。その後、３−アミノプロピルトリメトキシ
シラン５ｇを水１５ｇと混合して、６０℃で８時間反応
させてアミノシランオリゴマー水和物を得た。このアミ
ノシランオリゴマー水和物１０ｇとエタノール９０ｇと
を混合して、固定化層コーティング組成物を製造した。
この固定化層コーティング組成物に、前記表面活性層が
形成されたスライドガラスを浸漬して固定化層をコーテ
ィングした後、１２０℃で６０分間熱処理硬化して、生
体物質固定用基板を製造した。
【００６２】実施例２
テトラエチルオルトシリケート３ｇとビス（トリエトキ
シシリル）エタン０．３ｇを、エタノール９０ｇ及び水
７ｇの混合希釈溶媒に入れた後、硝酸を添加してｐＨを
２に調節して、表面活性層形成用コーティング組成物を
製造した。このコーティング組成物にスライドガラスを
浸漬してコーティングした後、２００℃の温度で熱処理
した。その後、実施例１と同様な方法で固定化層を形成
して生体物質固定用基板を製造した。
シシリル）エタン０．３ｇを、エタノール９０ｇ及び水
７ｇの混合希釈溶媒に入れた後、硝酸を添加してｐＨを
２に調節して、表面活性層形成用コーティング組成物を
製造した。このコーティング組成物にスライドガラスを
浸漬してコーティングした後、２００℃の温度で熱処理
した。その後、実施例１と同様な方法で固定化層を形成
して生体物質固定用基板を製造した。
【００６３】実施例３
テトラエチルオルトシリケート３ｇをエタノール９０ｇ
及び水７ｇの混合希釈溶媒に入れた後、硝酸を添加して
ｐＨを２に調節し、表面活性層を形成するための第１コ
ーティング組成物を製造した。ジルコニウムｎ−ブトキ
シド１９ｇをアセチルアセトン８ｇとエタノール７３ｇ
の混合希釈溶媒に添加して、表面活性層を形成するため
の第２コーティング組成物を製造した。第１コーティン
グ組成物と第２コーティング組成物を９：１の割合で混
合したコーティング組成物に、スライドガラスを浸漬し
てコーティングした後、２００℃の温度で熱処理した。
その後、３−アミノプロピルトリメトキシシラン２．５
ｇを水７．５ｇとエタノール９０ｇの混合希釈溶媒に添
加した後、６０℃で８時間反応させて形成されたアミノ
シランオリゴマー水和物を含む固定化層コーティング組
成物を製造した。この固定化層コーティング組成物に前
記表面活性層が形成されたスライドガラスを浸漬して、
固定化層をコーティングした後、１００℃で６０分間熱
処理硬化して、生体物質固定用基板を製造した。
及び水７ｇの混合希釈溶媒に入れた後、硝酸を添加して
ｐＨを２に調節し、表面活性層を形成するための第１コ
ーティング組成物を製造した。ジルコニウムｎ−ブトキ
シド１９ｇをアセチルアセトン８ｇとエタノール７３ｇ
の混合希釈溶媒に添加して、表面活性層を形成するため
の第２コーティング組成物を製造した。第１コーティン
グ組成物と第２コーティング組成物を９：１の割合で混
合したコーティング組成物に、スライドガラスを浸漬し
てコーティングした後、２００℃の温度で熱処理した。
その後、３−アミノプロピルトリメトキシシラン２．５
ｇを水７．５ｇとエタノール９０ｇの混合希釈溶媒に添
加した後、６０℃で８時間反応させて形成されたアミノ
シランオリゴマー水和物を含む固定化層コーティング組
成物を製造した。この固定化層コーティング組成物に前
記表面活性層が形成されたスライドガラスを浸漬して、
固定化層をコーティングした後、１００℃で６０分間熱
処理硬化して、生体物質固定用基板を製造した。
【００６４】実施例４
テトラエチルオルトシリケート３ｇを、エタノール９０
ｇ及び水７ｇの混合希釈溶媒に入れた後、硝酸を添加し
てｐＨを２に調節して、表面活性層を形成するための第
１コーティング組成物を製造した。チタニウムイソプロ
ポキシド１７ｇをアセチルアセトン６ｇとエタノール７
７ｇの混合希釈溶媒に添加して、表面活性層を形成する
ための第２コーティング組成物を製造した。第１コーテ
ィング組成物と第２コーティング組成物を９：１の割合
で混合したコーティング組成物に、スライドガラスを浸
漬してコーティングした後、２００℃の温度で熱処理し
た。その後、実施例３と同様な方法で固定化層を形成し
て、生体物質固定用基板を製造した。
ｇ及び水７ｇの混合希釈溶媒に入れた後、硝酸を添加し
てｐＨを２に調節して、表面活性層を形成するための第
１コーティング組成物を製造した。チタニウムイソプロ
ポキシド１７ｇをアセチルアセトン６ｇとエタノール７
７ｇの混合希釈溶媒に添加して、表面活性層を形成する
ための第２コーティング組成物を製造した。第１コーテ
ィング組成物と第２コーティング組成物を９：１の割合
で混合したコーティング組成物に、スライドガラスを浸
漬してコーティングした後、２００℃の温度で熱処理し
た。その後、実施例３と同様な方法で固定化層を形成し
て、生体物質固定用基板を製造した。
【００６５】実施例５
テトラエチルオルトシリケート３ｇをエタノール９０ｇ
及び水７ｇの混合希釈溶媒に入れた後、硝酸を添加して
ｐＨを２に調節して、表面活性層を形成するための第１
コーティング組成物を製造した。アルミニウムｎ−ブト
キシド２４ｇをアセチルアセトン１０ｇとエタノール６
６ｇの混合希釈溶媒に添加して、表面活性層を形成する
ための第２コーティング組成物を製造した。第１コーテ
ィング組成物と第２コーティング組成物を９：１の割合
で混合したコーティング組成物に、スライドガラスを浸
漬してコーティングした後、２００℃の温度で熱処理し
た。その後、実施例３と同様な方法で固定化層を形成し
て、生体物質固定用基板を製造した。
及び水７ｇの混合希釈溶媒に入れた後、硝酸を添加して
ｐＨを２に調節して、表面活性層を形成するための第１
コーティング組成物を製造した。アルミニウムｎ−ブト
キシド２４ｇをアセチルアセトン１０ｇとエタノール６
６ｇの混合希釈溶媒に添加して、表面活性層を形成する
ための第２コーティング組成物を製造した。第１コーテ
ィング組成物と第２コーティング組成物を９：１の割合
で混合したコーティング組成物に、スライドガラスを浸
漬してコーティングした後、２００℃の温度で熱処理し
た。その後、実施例３と同様な方法で固定化層を形成し
て、生体物質固定用基板を製造した。
【００６６】実施例６
アミノプロピルトリメトキシシラン２．５ｇを水７．５
ｇとエタノール９０ｇの混合希釈溶媒に添加した後、６
０℃で８時間反応させて形成された、アミノシランオリ
ゴマー水和物を含む固定化層コーティング組成物を製造
した。この固定化層コーティング組成物にスライドガラ
スを浸漬して、固定化層をコーティングした後、１００
℃で６０分間熱処理硬化して、生体物質固定用基板を製
造した。
ｇとエタノール９０ｇの混合希釈溶媒に添加した後、６
０℃で８時間反応させて形成された、アミノシランオリ
ゴマー水和物を含む固定化層コーティング組成物を製造
した。この固定化層コーティング組成物にスライドガラ
スを浸漬して、固定化層をコーティングした後、１００
℃で６０分間熱処理硬化して、生体物質固定用基板を製
造した。
【００６７】固定化官能基の安定性試験
前記実施例１乃至６によって製造された生体物質固定用
基板を、１００℃の沸騰水に６時間浸漬した後、Ａｕ/
Ａｇコロイド粒子分散水溶液（Mitsubishi Material C
o.製品）を利用して着色した。沸騰水に浸漬する前と浸
漬後６時間が経過した後の基板の写真を、図４ａ及び図
４ｂに示した。図４ａのように、実施例１の固定用基板
は、浸漬後の着色が浸漬前に比べて多少減少しているこ
とが分かる。図４ｂのように、実施例２の場合には、浸
漬後の着色が浸漬前とほとんど同一な状態で維持され
た。表面活性層を形成しない実施例６の基板は、着色程
度が前記実施例１または２に比べて減少した。
基板を、１００℃の沸騰水に６時間浸漬した後、Ａｕ/
Ａｇコロイド粒子分散水溶液（Mitsubishi Material C
o.製品）を利用して着色した。沸騰水に浸漬する前と浸
漬後６時間が経過した後の基板の写真を、図４ａ及び図
４ｂに示した。図４ａのように、実施例１の固定用基板
は、浸漬後の着色が浸漬前に比べて多少減少しているこ
とが分かる。図４ｂのように、実施例２の場合には、浸
漬後の着色が浸漬前とほとんど同一な状態で維持され
た。表面活性層を形成しない実施例６の基板は、着色程
度が前記実施例１または２に比べて減少した。
【００６８】固定化官能基の密度測定
前記実施例１乃至６の固定用基板を、１００℃の沸騰水
に１時間浸漬した後、ＦＩＴＣをジメチルホルムアミド
に溶解した溶液を利用して固定化層をラベル化した後、
レーザービームを連続的に照射して、ＦＩＴＣによって
発光する光をＳｃａｎＡｒｒａｙ ４０００（GSI LUMON
ICS社）を利用して検出した。その結果を下記の表１に
示した。
に１時間浸漬した後、ＦＩＴＣをジメチルホルムアミド
に溶解した溶液を利用して固定化層をラベル化した後、
レーザービームを連続的に照射して、ＦＩＴＣによって
発光する光をＳｃａｎＡｒｒａｙ ４０００（GSI LUMON
ICS社）を利用して検出した。その結果を下記の表１に
示した。
【００６９】[表１]
【表１】
一般に蛍光強度が高いほど固定化基が多く残存すること
を示すものである。前記表１に示されているように、実
施例１乃至６による固定用基板が優れた蛍光強度を示し
た。このうち、表面活性層が形成された実施例１乃至５
の固定用基板が表面活性層を有しない実施例６の固定用
基板に比べて優れている。したがって、本発明による固
定用基板の固定化官能基密度が高密度に安定に維持され
ることが分かる。
を示すものである。前記表１に示されているように、実
施例１乃至６による固定用基板が優れた蛍光強度を示し
た。このうち、表面活性層が形成された実施例１乃至５
の固定用基板が表面活性層を有しない実施例６の固定用
基板に比べて優れている。したがって、本発明による固
定用基板の固定化官能基密度が高密度に安定に維持され
ることが分かる。
【００７０】バイオチップの発光イメージ照射
前記実施例１乃至６の固定用基板を、１００℃の沸騰水
に１時間浸漬した後、１５個の塩基を有するオリゴ核酸
のプローブＤＮＡを反応させて固定化した。これを、蛍
光染色物質Ｃｙ３（Amersham Pharmacia社製品）でラベ
ルリングしたターゲットＤＮＡを含む試料溶液に浸漬し
て反応させた後、洗浄してＤＮＡチップを製造した。こ
のＤＮＡチップにレーザービームを照射して、発光する
光をＳｃａｎＡｒｒａｙ ４０００（GSI LUMONICS社）
を利用して検出した。実施例１及び実施例６の発光イメ
ージを各々図５ａ及び図５ｂに示した。
に１時間浸漬した後、１５個の塩基を有するオリゴ核酸
のプローブＤＮＡを反応させて固定化した。これを、蛍
光染色物質Ｃｙ３（Amersham Pharmacia社製品）でラベ
ルリングしたターゲットＤＮＡを含む試料溶液に浸漬し
て反応させた後、洗浄してＤＮＡチップを製造した。こ
のＤＮＡチップにレーザービームを照射して、発光する
光をＳｃａｎＡｒｒａｙ ４０００（GSI LUMONICS社）
を利用して検出した。実施例１及び実施例６の発光イメ
ージを各々図５ａ及び図５ｂに示した。
【００７１】図５ａに示すように、実施例１の場合、Ｄ
ＮＡチップはパターンが明確に示され、発光強度も優れ
ていることを示した。これに比べて図５ｂに示すよう
に、実施例６の場合には、ＤＮＡチップのパターンが実
施例１より薄いことを示した。これは実施例６の基板の
場合、沸騰水に浸漬させた時、固定化基が多少除去され
たためであると推測される。
ＮＡチップはパターンが明確に示され、発光強度も優れ
ていることを示した。これに比べて図５ｂに示すよう
に、実施例６の場合には、ＤＮＡチップのパターンが実
施例１より薄いことを示した。これは実施例６の基板の
場合、沸騰水に浸漬させた時、固定化基が多少除去され
たためであると推測される。
【００７２】本発明は、基板と固定化層との間に、これ
らの結合力を増加させることができる表面活性層を形成
することによって、固定化基を安定に維持することがで
きる。また、固定化基と基板の結合力を弱化させる、基
板から由来するアルカリ物質を遮断することによって、
固定化基の安定性を増加させる。本発明では簡単な工程
を通じて、安定した高密度の固定化基が均一に形成され
た、生体物質固定用基板を提供することができる。
らの結合力を増加させることができる表面活性層を形成
することによって、固定化基を安定に維持することがで
きる。また、固定化基と基板の結合力を弱化させる、基
板から由来するアルカリ物質を遮断することによって、
固定化基の安定性を増加させる。本発明では簡単な工程
を通じて、安定した高密度の固定化基が均一に形成され
た、生体物質固定用基板を提供することができる。
【００７３】実施例７
３−アミノプロピルトリメトキシシラン５ｇを水１５ｇ
と混合し、６０℃で８時間反応させて、アミノシランオ
リゴマー水和物を得た。このアミノシランオリゴマー１
０ｇとエタノール９０ｇを混合して、固定化層コーティ
ング組成物を製造した。このコーティング組成物をスラ
イドガラスにディップコーティングした後、１２０℃で
６０分間乾燥して、生体物質固定用固定化層を形成させ
た。
と混合し、６０℃で８時間反応させて、アミノシランオ
リゴマー水和物を得た。このアミノシランオリゴマー１
０ｇとエタノール９０ｇを混合して、固定化層コーティ
ング組成物を製造した。このコーティング組成物をスラ
イドガラスにディップコーティングした後、１２０℃で
６０分間乾燥して、生体物質固定用固定化層を形成させ
た。
【００７４】実施例８
３−アミノプロピルトリエトキシシラン３．５５ｇとメ
チルトリメトキシシラン１．４５ｇを１５ｇの水と混合
し、加水分解と縮合反応で共重合オリゴマー溶液を製造
したことを除いて、実施例７と同様に実施した。
チルトリメトキシシラン１．４５ｇを１５ｇの水と混合
し、加水分解と縮合反応で共重合オリゴマー溶液を製造
したことを除いて、実施例７と同様に実施した。
【００７５】実施例９
３−アミノエチルアミノプロピルトリエトキシシラン
３．５５ｇとメチルトリメトキシシラン１．４５ｇを１
５ｇの水と混合し、加水分解と縮合反応とで共重合オリ
ゴマー溶液を製造したことを除いて、実施例７と同様に
実施した。
３．５５ｇとメチルトリメトキシシラン１．４５ｇを１
５ｇの水と混合し、加水分解と縮合反応とで共重合オリ
ゴマー溶液を製造したことを除いて、実施例７と同様に
実施した。
【００７６】比較例１
３−アミノプロピルトリメトキシシラン０．１ｇをトル
エン９．９ｇに混合して、固定化層コーティング組成物
を製造した。この溶液をスライドガラスにディップコー
ティングした後、ガラスを取り出して水とアセトンで洗
浄した。このガラスを１２０℃で６０分間乾燥して、生
体物質固定化層を形成した。
エン９．９ｇに混合して、固定化層コーティング組成物
を製造した。この溶液をスライドガラスにディップコー
ティングした後、ガラスを取り出して水とアセトンで洗
浄した。このガラスを１２０℃で６０分間乾燥して、生
体物質固定化層を形成した。
【００７７】本発明による固定化層コーティング組成物
を利用して形成された、固定化層の固定化官能基密度を
測定するために、実施例７乃至９及び比較例１の固定化
基板の官能基密度を測定した。ＦＩＴＣをジメチルホル
ムアミドに溶解した溶液を利用して、固定化層をラベル
化した後、レーザービームを連続的に照射してＦＩＴＣ
によって発光する光をＳｃａｎＡｒｒａｙ ４０００（G
SI LUMONICS社）を利用して検出した。その結果を下記
の表２に示した。
を利用して形成された、固定化層の固定化官能基密度を
測定するために、実施例７乃至９及び比較例１の固定化
基板の官能基密度を測定した。ＦＩＴＣをジメチルホル
ムアミドに溶解した溶液を利用して、固定化層をラベル
化した後、レーザービームを連続的に照射してＦＩＴＣ
によって発光する光をＳｃａｎＡｒｒａｙ ４０００（G
SI LUMONICS社）を利用して検出した。その結果を下記
の表２に示した。
【００７８】[表２]
【表２】
一般に蛍光強度が高いほど、固定化基が多く残存するこ
とを示すものである。表２に示されているように、本発
明による実施例７乃至９の生体物質固定用コーティング
組成物で形成された固定化層の官能基密度が、比較例１
の固定化層より高まることが分かった。
とを示すものである。表２に示されているように、本発
明による実施例７乃至９の生体物質固定用コーティング
組成物で形成された固定化層の官能基密度が、比較例１
の固定化層より高まることが分かった。
【００７９】
【発明の効果】本発明は、基板と固定化層との間に、こ
れらの結合力を増加させることができる表面活性層を形
成することによって、固定化基を安定に維持することが
できる。また、固定化基と基板の結合力を弱化させる、
基板から由来するアルカリ物質を遮断することによっ
て、固定化基の安定性を増加させる。本発明では簡単な
工程を通じて、安定した高密度の固定化基が均一に形成
された、生体物質固定用基板を提供することができる。
れらの結合力を増加させることができる表面活性層を形
成することによって、固定化基を安定に維持することが
できる。また、固定化基と基板の結合力を弱化させる、
基板から由来するアルカリ物質を遮断することによっ
て、固定化基の安定性を増加させる。本発明では簡単な
工程を通じて、安定した高密度の固定化基が均一に形成
された、生体物質固定用基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生体物質固定用基板の製造工程段階を
示した図面である。
示した図面である。
【図２】既存の固定化層である自己組織化単分子層を示
した図面である。
した図面である。
【図３】本発明の３次元網状構造を含む生体物質固定用
基板の断面を示した図面である。
基板の断面を示した図面である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、各々本発明の実施例１及
び２によって製造された、生体物質固定用基板の浸漬試
験結果を示した図面である。
び２によって製造された、生体物質固定用基板の浸漬試
験結果を示した図面である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、各々本発明の実施例１及
び６によって製造された生体物質固定用固定化層の発光
イメージを示した図面である。
び６によって製造された生体物質固定用固定化層の発光
イメージを示した図面である。
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０１Ｎ 33/547 Ｇ０１Ｎ 37/00 １０２
37/00 １０２ Ｃ１２Ｎ 15/00 Ｆ
(72)発明者 呉 恩 圭
大韓民国京畿道水原市八達区霊通洞ホァン
ゴルマウル住公１団地アパート110棟204号
(72)発明者 崔 榮 鍍
大韓民国京畿道富川市遠美区深谷３洞サン
ボ連立住宅２棟104号
(72)発明者 李 仁 鎬
大韓民国仁川市富平区富平５洞112−41番
地
(72)発明者 朴 泰 俊
大韓民国ソウル市城北区東仙洞５街74番地
(72)発明者 金 憲 秀
大韓民国ソウル市瑞草区盤浦洞16−１番地
ミジュアパート３棟806号
Ｆターム(参考） 4B024 AA11 AA19 CA01 CA09 CA11
HA13 HA14 HA20
4B029 AA07 AA21 AA23 BB15 BB20
CC01 CC03 CC08 FA12 FA15
Claims (41)
- 【請求項１】 基板であって、 前記基板上に形成され、基板と固定化層の結合力を向上
させるための表面活性層；及び前記表面活性層上に形成
される生体物質を固定するための固定化層を含む、生体
物質固定用基板。 - 【請求項２】 前記表面活性層形成用化合物が下記の化
学式１の化合物、化学式２の化合物、またはこれらの混
合物からなる群より選択される化合物である、請求項１
に記載の生体物質固定用基板。 [化学式１] M(OR1)n [化学式２] [M'(OR2)m]p(R3)q 上記の式において、ＭとＭ´は周期律表の４Ｂ、３Ａ、
４Ａ、及び５Ａ族元素からなる群より選択される少なく
とも一つの元素であり、 Ｒ１は水素、炭素数１乃至２０のアルキル基または炭素
数６乃至１２の芳香族基であり、 Ｒ２は水素、ハロゲン、炭素数１乃至２０のアルキル基
または炭素数６乃至１２の芳香族基であり、 Ｒ３はメチレン、フェニル、炭素数１乃至６の置換基を
有するメチレンまたはフェニルであり、 ｎはＭによって決定され、３乃至４の範囲にあり、 ｍはＭ´によって決定され、２乃至３の範囲にあり、 ｐは２乃至４の範囲にあり、 ｑは１乃至２０の範囲にある。 - 【請求項３】 前記表面活性層形成用化合物が前記化学
式１を有する化合物である、請求項２に記載の生体物質
固定用基板。 - 【請求項４】 前記ＭがＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓ
ｎ、Ｉｎ及びＳｂからなる群より選択される、少なくと
も一つの元素であり、Ｒ１が、水素、メチル、エチル、
プロピル、ブチル及びフェニルからなる群より選択され
ることを特徴とする、請求項３に記載の生体物質固定用
基板。 - 【請求項５】 前記化合物が、シリコンテトラアルコキ
シド、アルミニウムトリブトキシド、ジルコニウムテト
ラブトキシド、及びこれらの混合物からなる群より選択
される、請求項３に記載の生体物質固定用基板。 - 【請求項６】 前記表面活性層形成用化合物が前記化学
式２を有する化合物である、請求項２に記載の生体物質
固定用基板。 - 【請求項７】 前記ＭがＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓ
ｎ、Ｉｎ、及びＳｂからなる群より選択される少なくと
も一つの元素であり、Ｒ２が水素、塩素、メチル、エチ
ル、プロピル、ブチル、及びフェニルからなる群より選
択されることを特徴とする、請求項６に記載の生体物質
固定用基板。 - 【請求項８】 前記化合物がビス（トリエトキシシリ
ル）エタン、ビス（トリメトキシシリル）ヘキサン、ビ
ス（トリエトキシシリル）メタン、１，９−ビス（トリ
クロロシリル）ノナン、ビス（トリ−ｎ−ブトキシ錫）
メタン、ビス（トリイソプロポキシチタニウム）ヘキサ
ン、１，４−ビス（トリメトキシシリルエチル）ベンゼ
ン、及びこれらの混合物からなる群より選択される、請
求項６に記載の生体物質固定用基板。 - 【請求項９】 前記表面活性層が化学式１の化合物と化
学式２の化合物の混合物を含み、ここで前記化学式１の
化合物と化学式２の化合物の重量比が５０：５０乃至９
５：５である、請求項２に記載の生体物質固定用基板。 - 【請求項１０】 前記固定化層が下記の化学式３の化合
物を含む、請求項２に記載の生体物質固定用基板。 [化学式３] Y-R4-Si(R5)3 上記の式において、Ｙは生体物質の末端基によって変わ
ることがあり、アミノ基、アルデヒド基、メルカプト
基、及びカルボキシル基からなる群より選択され、 Ｒ４は炭素数１乃至２０のアルキル基、炭素数６乃至２
０の芳香族基、エーテル基、エステル基及びイミン基か
らなる群より選択され、 Ｒ５はヒドロキシ基、炭素数１乃至２０のアルコキシ
基、アセトキシ、ハロゲン基及びこれらの組み合わせか
らなる群より選択される。 - 【請求項１１】 前記化学式３の化合物が、３−アミノ
プロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリ
エトキシシラン、２−アミノウンデシルトリメトキシシ
ラン、アミノフェニルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−
アミノエチルアミノプロピル）トリメトキシシラン、３
−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカ
プトプロピルトリエトキシシラン、４−トリメトキシシ
リルブタナール、４−トリエトキシシリルブタナール、
カルボキシメチルトリメトキシシラン、カルボキシメチ
ルトリエトキシシラン、及びこれらの混合物からなる群
より選択されることを特徴とする、請求項１０に記載の
生体物質固定用基板。 - 【請求項１２】 前記固定化層が下記の化学式４の化合
物を含むことを特徴とする、請求項１に記載の基板。 [化学式４] 【化１】 上記の式において、 Ｒ６は炭素数１乃至１４のアルキル基、炭素数６乃至１
２の芳香族基または置換された芳香族基、及びＣＸ
３（Ｘはハロゲン）からなる群より選択され、 Ｒ７及びＲ８は、各々独立的に炭素数１乃至１４のアル
コキシ、アセトキシ、ヒドロキシ基、及びハロゲン基か
らなる群より選択され、 Ｒ９は水素、炭素数１乃至１４のアルキル基及び炭素数
６乃至１２の芳香族基からなる群より選択され、 ｋは１乃至１５の整数である。 - 【請求項１３】 前記Ｒ６はメチル、エチル、またはプ
ロピルであり、 Ｒ７及びＲ８は各々独立的にメトキシ、エトキシ、アセ
トキシ及び塩素からなる群より選択され、 Ｒ９はメチルまたはエチルである、請求項１２に記載の
生体物質固定用基板。 - 【請求項１４】 下記の化学式１の化合物、化学式２の
化合物、またはこれらの混合物からなる群より選択され
る化合物、及び希釈溶媒を含む、生体物質固定用基板と
固定化層の結合力を向上させるための表面活性層を形成
するためのコーティング組成物。 [化学式１] M(OR1)n [化学式２] [M'(OR2)m]p(R3)q 上記の式において、ＭとＭ´は周期律表の４Ｂ、３Ａ、
４Ａ、及び５Ａ族元素からなる群より選択される少なく
とも一つの元素であり、 Ｒ１は水素、炭素数１乃至２０のアルキル基または炭素
数６乃至１２の芳香族基であり、 Ｒ２は水素、ハロゲン、炭素数１乃至２０のアルキル基
または炭素数６乃至１２の芳香族基であり、 Ｒ３はメチレン、フェニル、炭素数１乃至６の置換基を
有するメチレンまたはフェニルであり、 ｎはＭによって決定され、３乃至４の範囲にあり、 ｍはＭ´によって決定され、２乃至３の範囲にあり、 ｐは２乃至４の範囲にあり、 ｑは１乃至２０の範囲にある。 - 【請求項１５】 前記表面活性層形成用化合物が前記化
学式１を有する化合物である、請求項１４に記載のコー
ティング組成物。 - 【請求項１６】 前記Ｍが、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、
Ｓｎ、Ｉｎ、及びＳｂからなる群より選択される少なく
とも一つの元素であり、Ｒ１は水素、メチル、エチル、
プロピル、ブチル及びフェニルからなる群より選択され
ることを特徴とする、請求項１５に記載のコーティング
組成物。 - 【請求項１７】 前記化合物が、シリコンテトラアルコ
キシド、アルミニウムトリブトキシド、ジルコニウムテ
トラブトキシド、及びこれらの混合物からなる群より選
択されることを特徴とする、請求項１５に記載のコーテ
ィング組成物。 - 【請求項１８】 前記表面活性層形成用化合物が前記化
学式２を有する化合物である、請求項１４に記載のコー
ティング組成物。 - 【請求項１９】 前記ＭがＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓ
ｎ、Ｉｎ、及びＳｂからなる群より選択される少なくと
も一つの元素であり、Ｒ２は水素、塩素、メチル、エチ
ル、プロピル、ブチル、及びフェニルからなる群より選
択されることを特徴とする、請求項１８に記載のコーテ
ィング組成物。 - 【請求項２０】 前記化合物が、ビス（トリエトキシシ
リル）エタン、ビス（トリメトキシシリル）ヘキサン、
ビス（トリエトキシシリル）メタン、１，９−ビス（ト
リクロロシリル）ノナン、ビス（トリ−ｎ−ブトキシ
錫）メタン、ビス（トリイソプロポキシチタニウム）ヘ
キサン、１，４−ビス（トリメトキシシリルエチル）ベ
ンゼン、及びこれらの混合物からなる群より選択される
ことを特徴とする、請求項１８に記載のコーティング組
成物。 - 【請求項２１】 前記表面活性層が、化学式１の化合物
と化学式２の化合物の混合物を含み、ここで前記化学式
１の化合物と化学式２の化合物の重量比は５０：５０乃
至９５：５である、請求項１４に記載のコーティング組
成物。 - 【請求項２２】 前記有機溶媒が、アルコール溶媒、セ
ロソルブ類溶媒、及びアセトンからなる群より選択され
る少なくとも一つの溶媒である、請求項１４に記載のコ
ーティング組成物。 - 【請求項２３】 下記の化学式３の化合物、及び水を含
む希釈溶媒からなる、固定化層形成用コーティング組成
物。 [化学式３] Y-R4-Si(R5)3 上記の式において、Ｙは生体物質の末端基によって変わ
ることがあり、アミノ基、アルデヒド基、メルカプト
基、及びカルボキシル基からなる群より選択され、 Ｒ４は炭素数１乃至２０のアルキル基、炭素数６乃至２
０の芳香族基、エーテル基、エステル基、及びイミン基
からなる群より選択され、 Ｒ５はヒドロキシ基、炭素数１乃至２０のアルコキシ
基、アセトキシ、ハロゲン基、及びこれらの組み合わせ
からなる群より選択される。 - 【請求項２４】 前記Ｒ４はメチル、エチル、プロピル
またはブチル基であり、Ｒ５はヒドロキシ基、エトキシ
またはアセトキシである、請求項２３に記載のコーティ
ング組成物。 - 【請求項２５】 前記化学式３の化合物が、３−アミノ
プロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリ
エトキシシラン、２−アミノウンデシルトリメトキシシ
ラン、アミノフェニルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−
アミノエチルアミノプロピル）トリメトキシシラン、３
−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカ
プトプロピルトリエトキシシラン、４−トリメトキシシ
リルブタナール、４−トリエトキシシリルブタナール、
カルボキシメチルトリメトキシシラン、カルボキシメチ
ルトリエトキシシラン、及びこれらの混合物からなる群
より選択されることを特徴とする、請求項２３に記載の
コーティング組成物。 - 【請求項２６】 前記希釈溶媒が水を必須に含むことを
特徴とする、請求項２３に記載のコーティング組成物。 - 【請求項２７】 前記希釈溶媒が水と有機溶媒を含むこ
とを特徴とする、請求項２３に記載のコーティング組成
物。 - 【請求項２８】 前記コーティング組成物が下記の化学
式４の化合物をさらに含むことを特徴とする、請求項２
３に記載のコーティング組成物。 [化学式４] 【化２】 上記の式において、 Ｒ６は、炭素数１乃至１４のアルキル基、炭素数６乃至
１２の芳香族基または置換された芳香族基及びＣＸ
３（Ｘはハロゲン）からなる群より選択され、 Ｒ７及びＲ８は、各々独立的に炭素数１乃至１４のアル
コキシ、アセトキシ、ヒドロキシ基、及びハロゲン基か
らなる群より選択され、 Ｒ９は水素、炭素数１乃至１４のアルキル基、及び炭素
数６乃至１２の芳香族基からなる群より選択され、 ｋは１乃至１５の整数である。 - 【請求項２９】 前記Ｒ６はメチル、エチル、またはプ
ロピルであり、 Ｒ７及びＲ８は各々独立的にメトキシ、エトキシ、アセ
トキシ、及び塩素からなる群より選択され、 Ｒ９はメチルまたはエチルである、請求項２８に記載の
コーティング組成物。 - 【請求項３０】 前記化学式３の化合物と化学式４の化
合物が、５０：５０乃至９５：５の重量比として用いら
れることを特徴とする、請求項２８に記載のコーティン
グ組成物。 - 【請求項３１】 請求項１に記載の基板に固定化された
生体物質を含むバイオチップ。 - 【請求項３２】 前記生体物質が、酵素、蛋白質、ＤＮ
Ａ、ＲＮＡ、微生物、動植物細胞及び器官、及び神経細
胞からなる群より選択されることを特徴とする、請求項
３１に記載のバイオチップ。 - 【請求項３３】 生体物質固定用基板上に、基板と固定
化層との結合力を向上させるための官能基を含む化合
物、及び希釈溶媒を含むコーティング組成物をコーティ
ングし、表面活性層を形成する段階；及び前記表面活性
層上に、固定化官能基を含む化合物及び希釈溶媒を含む
コーティング組成物をコーティングして、固定化層を形
成する段階の段階を含む、生体物質固定用基板の製造方
法。 - 【請求項３４】 前記表面活性層形成用コーティング組
成物が、下記の化学式１の化合物、化学式２の化合物、
またはこれらの混合物からなる群より選択される化合物
を含むことを特徴とする、請求項３３に記載の生体物質
固定用基板の製造方法。 [化学式１] M(OR1)n [化学式２] [M'(OR2)m]p(R3)q 上記の式において、ＭとＭ´は周期律表の４Ｂ、３Ａ、
４Ａ、及び５Ａ族元素からなる群より選択される少なく
とも一つの元素であり、 Ｒ１は水素、炭素数１乃至２０のアルキル基または炭素
数６乃至１２の芳香族基であり、 Ｒ２は水素、ハロゲン、炭素数１乃至２０のアルキル基
または炭素数６乃至１２の芳香族基であり、 Ｒ３はメチレン、フェニル、炭素数１乃至６の置換基を
有するメチレンまたはフェニルであり、 ｎはＭによって決められ、３乃至４の範囲にあり、 ｍはＭ´によって決められ、２乃至３の範囲にあり、 ｐは２乃至４の範囲にあり、 ｑは１乃至２０の範囲にある。 - 【請求項３５】 前記ＭとＭ'とのＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、
Ａｌ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＳｂからなる群より選択される少
なくとも一つの元素であり、Ｒ１は水素、メチル、エチ
ル、プロピル、ブチル及びフェニルからなる群より選択
され、Ｒ２は水素、塩素、メチル、エチル、プロピル、
ブチル及びフェニルからなる群より選択されることを特
徴とする、請求項３４に記載の生体物質固定用基板の製
造方法。 - 【請求項３６】 前記表面活性層形成用化合物が前記化
学式１を有する化合物である、請求項３４に記載の生体
物質固定用基板の製造方法。 - 【請求項３７】 前記表面活性層形成用化合物が前記化
学式２を有する化合物である、請求項３４に記載の生体
物質固定用基板の製造方法。 - 【請求項３８】 前記固定化層形成用コーティング組成
物が下記の化学式３の化合物を含むことを特徴とする、
請求項３３に記載の生体物質固定用基板の製造方法。 [化学式３] Y-R4-Si(R5)3 上記の式において、Ｙは生体物質の末端基によって変わ
ることがあり、アミノ基、アルデヒド基、メルカプト
基、及びカルボキシル基からなる群より選択され、 Ｒ４は炭素数１乃至２０のアルキル基、炭素数６乃至２
０の芳香族基、エーテル基、エステル基、及びイミン基
からなる群より選択され、 Ｒ５はヒドロキシ基、炭素数１乃至２０のアルコキシ
基、アセトキシ、ハロゲン基、及びこれらの組み合わせ
からなる群より選択される。 - 【請求項３９】 前記固定化層コーティング組成物が、
下記の化学式４の化合物をさらに含むことを特徴とす
る、請求項３３に記載の生体物質固定用基板の製造方
法。 【化３】 上記の式において、 Ｒ６は炭素数１乃至１４のアルキル基、炭素数６乃至１
２の芳香族基または置換された芳香族基及びＣＸ３（Ｘ
はハロゲン）からなる群より選択され、 Ｒ７及びＲ８は各々独立的に炭素数１乃至１４のアルコ
キシ、アセトキシ、ヒドロキシ基及びハロゲン基からな
る群より選択され、 Ｒ９は水素、炭素数１乃至１４のアルキル基及び炭素数
６乃至１２の芳香族基からなる群より選択され、 ｋは１乃至１５の整数である。 - 【請求項４０】 前記製造方法がコーティングされた表
面活性層を、１００乃至４００℃の温度範囲で熱処理す
る工程をさらに含むことを特徴とする、請求項３３に記
載の生体物質固定用基板の製造方法。 - 【請求項４１】 前記製造方法がコーティングされた固
定化層を、１００乃至３００℃の温度範囲で熱処理する
工程をさらに含むことを特徴とする、請求項３３に記載
の生体物質固定用基板の製造方法。
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