JP2003279574A - マイクロチップ用基板及びマイクロチップ - Google Patents

マイクロチップ用基板及びマイクロチップ

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兼久 横山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 DNAチップ用基板として使われているガラ
スの欠点を補い、高い表面精度、特に平坦性を有し、か
つ固定化のための表面処理が不要であるDNAチップ基
板を提供する。 【解決手段】 ポリプロピレン樹脂100重量部に対
し、(b)変性ポリオレフィン樹脂0.5〜20重量
部、(c)無機フィラー20〜100重量部を配合して
なる、熱変形温度(荷重:1.82MPa)が95℃以
上であることを特徴とする樹脂組成物を成形して、DN
Aチップ用基板を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、DNAチップ用基
板及び、該基板を使用して構成されるDNAチップに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】遺伝子解析等に用いられるDNAチップ
の基板としては、従来はスライドガラスに代表されるガ
ラスが使われている。その理由は、ガラスは極めて高い
表面精度、特に平坦性を実現できることが上げられる。
即ち、DNAチップ上に並べたDNA断片と、調べたい
試料(DNA)に蛍光物質で標識を付けたものを含む溶
液をチップ上に流し、試料がチップ上のどのDNAとハ
イブリダイゼーションしたかを共焦点レーザースキャナ
ーで読みとり検出するが、この際に極めて微小な位置に
対して焦点を合わせる必要があり、表面上にわずかな凹
凸があっても当初設定した焦点とのずれを生じるため
に、これら表面に対する要求は極めて厳しく数ミクロン
以下にすることが求められる。
【0003】しかしながら、通常の板ガラス製法ではこ
のような表面精度は得られないため、現在、相当数の工
数をかけて、光学用ガラスと同様のレベルに研磨加工す
ることによりこれらの精度、平坦さを実現している。さ
らに、ガラス表面へDNA断片を固定化する必要がある
が、そのままでは固定化できないため、表面処理をする
必要がある。しかしガラスは表面処理が困難であり、カ
ップリング処理等後工程が不可避となり、該製造工程を
煩雑にしている。さらにはガラス固有の落下等で割れや
すいといった信頼性の問題がある。DNAチップは上記
のような取り扱い上技術的困難がある上に、研磨ガラス
の価格に起因するコスト問題があり、安価でかつ簡便な
DNAチップ基板及びDNAチップが望まれていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、平坦DNA
チップ用基板として使われているガラスの欠点を補い、
より簡便にDNAチップを提供することが目的である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、水酸基のよ
うな特定官能基を有するポリオレフィン樹脂存在下でポ
リプロピレン樹脂に無機フィラーを充填して基板を作成
した場合には熱水処理にもかかわらず反りの少なくかつ
DNAが容易に固定されることに着目し、この知見をも
とに鋭意検討した結果、本発明の完成に至った。即ち、
本発明は、(1)(a)ポリプロピレン樹脂、(b)変
性ポリオレフィン樹脂及び(c)無機フィラーを配合し
てなり、かつ熱変形温度(荷重:1.82MPa)が9
5℃以上である樹脂組成物からなるマイクロチップ用基
板、(2)ポリプロピレン樹脂100重量部に対し、
(b)変性ポリオレフィン樹脂0.5〜20重量部、
(c)無機フィラー20〜150重量部を配合してなる
第(1)項記載のマイクロチップ用基板、(3)第
(1)項又は(2)項記載のマイクロチップ用基板を用
いたマイクロチップ、である。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明でいうDNAチップとは、
マイクロアレイを含む広義の意味である。 (ポリプロピレン樹脂(a))本発明に用いられるポリ
プロピレン樹脂(a)とは、一般的に市販されているも
のでプロピレンの単独重合体、またはプロピレンとプロ
ピレン以外のα−オレフィンとの共重合体であり、メル
トフローレートが1〜50g/10分のものが好まし
く、更に好ましくは5〜40g/10分である。α−オ
レフィンとしては、エチレン、ブテン、ヘキセン、ヘプ
テン等があげられる。プロピレンとこれらのα−オレフ
ィン中より1〜2種類が含まれるブロック共重合体、ラ
ンダム共重合体でも良い。これらの中でも特に、一般的
に熱安定性が良好なためホモポリマーであるプロピレン
の単独重合体が好ましい。ポリプロピレン樹脂(a)
は、メルトフローレートが1g/10分未満の場合、粘
度が高くなり成形性が悪いため十分な成形品が得られな
い傾向がある。また、メルトフローレートが50g/1
0分を超えると、十分な強度を持った成形品が得られに
くい傾向がある。また、2種類以上のポリプロピレン樹
脂混合物を用いることはなんら差し支えない。
【0007】(変性ポリオレフィン樹脂(b))次に、
本発明で用いられる変性ポリオレフィン樹脂(b)の詳
細な説明をする。本発明においては、変性ポリオレフィ
ン樹脂(b)がDNA等の固定化に最も重要な役割を担
っている。即ち、変性ポリオレフィン樹脂(b)はポリ
オレフィン主鎖に水酸基あるいは無水マレイン酸のよう
に、ターゲットとするDNA等と結合能力を有する官能
基がグラフトした構造を有する組成物である。変性ポリ
オレフィン樹脂(b)はランダム共重合体のような無定
形ポリマーも用いることができるが、耐熱性の観点で結
晶性を有したものが好適に用いられる。即ち、主鎖は、
ポリエチレン、ポリプロピレンやプロピレンと他のα−
オレフィンのランダムまたは及びブロック共重合体、具
体的にはポリプロピレン−エチレン共重合体、プロピレ
ン−1−ヘキセン共重合体、プロピレン−4−メチルー
1ペンテン共重合体、及びポリ4−メチル−1−ペンテ
ン、ポリブテン−1等をあげることができる。その中で
もさらに好適な主鎖の構造は、ポリエチレンあるいはポ
リプロピレン構造であり、最も好適な構造は耐熱性の観
点でポリプロピレン構造である。ポリエチレン構造とし
ては高密度タイプ(HDPE)、中密度タイプ(MDP
E)、低密度タイプ(LDPE)、直鎖状中低密度タイプ
(L−LDPE)等が挙げられる。プロピレン構造として
は、アイソタクチックポリプロピレンやプロピレンと他
の少量のα−オレフィンのランダムまたは及びブロック
共重合体、具体的にはプロピレン−エチレン共重合体、
プロピレン−1−ヘキセン共重合体、及びポリ4−メチ
ル−1−ペンテン、ポリブテン−1等をあげることがで
きる。重量平均分子量Mwについては、1千程度のオリ
ゴマー領域から数百万の超高分子量領域のものを用いる
ことができる。成形性の観点で重量平均分子量Mw:1
千〜10万の範囲のものが用いられ、さらに重量平均分
子量Mw:2千〜1万のものが特に好適に用いられる。
変性ポリオレフィン樹脂(b)は、比較的低分子量の方
が基板表面付近に偏在でき、効率的にDNA等の固定化
に寄与するためである。また、官能基の種類については
ターゲットにするDNA等と結合能力を有すればどのよ
うな種類であってもかまわないが、現状では該分析プロ
トコールを考慮すれば水酸基、無水マレイン酸基、エポ
キシ基のような官能基が好適であり、中でも水酸基が最
も好適に用いられる。
【0008】ここで、変性ポリオレフィン樹脂(b)を
製造する方法は通常の公知の方法が採用できる。即ち、
ポリオレフィンに官能基を有するモノマーをラジカルの
存在下で溶融混練により後からグラフトする方法、ある
いは予め官能基を有するコモノマー成分とα−オレフィ
ンとを共重合する方法等が挙げられる。変性ポリオレフ
ィン樹脂(b)の官能基は最低1個あればその機能を発
現できると考えられるが、製造方法を考慮すると通常は
官能基当量でいえば、100〜1万のものが用いられる
こととなる。また、数種類の異なる組成を有する変性ポ
リオレフィンを併用することはなんら差し支えない。
【0009】本発明においては、DNAやRNA固定化
の観点からは基板表面からグラフトした水酸基を多くす
るために変性ポリオレフィン樹脂(b)の濃度は多い方
が望ましいが、DNAチップ基板としての寸法安定性、
平坦性、剛性の観点からは濃度は少ない方が好ましい。
即ち、変性ポリオレフィン樹脂(b)の含有率がポリプ
ロピレン樹脂(a)100重量部に対して、0.5〜2
0重量部であることが好ましく、更に好ましくは1〜1
0重量部である。0.5重量部未満では固定化が不充分
になる傾向があり、逆に20重量部超過では基板の寸法
安定性、剛性が不充分となる傾向がある。
【0010】(無機フィラー)無機フィラー(c)は、
基板の耐熱性を向上させ、その平坦性を改良するために
添加するものであって、ウォラストナイトのような針状
フィラー、マイカやタルクのような板状フィラー、炭酸
カルシウム、シリカのような球状フィラーのいずれも用
いることができる。平坦性改良の観点からは板状フィラ
ーが好ましく、更に好適にはマイカ又はタルクを単独使
用又は2種類以上を併用することができる。マイカとし
ては、白雲母、金雲母、リシア雲母、合成雲母、黒雲
母、絹雲母、スゾライト等の粉末であり、粒径は重量平
均フレーク径で150μm以下、重量平均アスペクト比
70以下が望ましい。また、マイカは表面処理をせずに
使用しても差し支えはないが、各種表面処理を施して使
用してもよい。表面処理剤としては、一般にワックス
類、飽和高級脂肪酸、不飽和高級脂肪酸、チタネート系
カップリング剤、シランカップリング剤、各種界面活性
剤を用いることができる。タルクとしては滑石(含水ケ
イ酸マグネシウム)を粉砕して微粉砕して微粉末とした
ものであり、平均粒径0.1〜30μmのものが望まし
い。また、無機フィラー(c)は表面処理をせずに使用
しても差し支えはないが、各種表面処理を施して使用し
てもよい。表面処理剤としては、一般にワックス類、飽
和高級脂肪酸、不飽和高級脂肪酸、チタネート系カップ
リング剤、シランカップリング剤、各種界面活性剤を用
いることができる。これらの無機フィラー(c)がポリ
プロピレン樹脂(a)100重量部に対し20〜100
重量部含まれ、好適には30重量部〜80重量部が用い
られる。20重量部未満では反りに対し効果が小さくな
る傾向があり、100重量部を越えると流動性が低下
し、良好な成形品が得られにくくなる傾向がある。上記
成分以外に必要に応じて老化防止剤、滑剤、加工助剤、
着色剤のような各種添加剤を混合できることはいうまで
もない。
【0011】(製造方法)本発明の組成物を製造する方
法としては、通常の樹脂組成物の製造に用いられる一般
的な全ての方法を採用できる。基本的には機械的溶融混
練方法であり、これらには単軸押出機、二軸押出機、バ
ンバリーミキサー、各種ニーダー、ブラベンダー等が用
いられる。この際、各成分の添加順序には制限がなく、
例えば、ポリプロピレン樹脂(a)、無機フィラー
(c)を前もってヘンシェルミキサー、ブレンダー等の
混合機で予備混合し上記の混練機で溶融混練し、次いで
変性ポリオレフィン樹脂(b)等を添加後に溶融混練す
る方法等も採用できる。また、この際溶融混練する温度
は180℃〜220℃、剪断速度は100〜1000/
secのなかから好適に選ぶことが出来る。
【0012】こうして得られた組成物は分析プロトコー
ル中に、必ず熱水に暴露されるのでその熱変形温度(荷
重:1.82MPa)が95℃であることが必要であ
り、好適には105℃以上、さらに好適には115℃で
あることが望ましい。ここで得られた組成物は熱可塑性
であるので一般に使用される熱可塑性樹脂成形機を用い
て成形することが可能であって、射出成形、押出成形、
カレンダー成形、ブロー成形等の各種の成形方法が適用
可能である。特に生産性及び形状の自由度の観点から、
インジェクション成形が最も好ましい。
【0013】
【実施例】以下、本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、本発明は、これら実施例に限定されるもので
はない。まず、実施例及び比較例において配合した各成
分は次の通りである。 <ポリプロピレン樹脂(a)> 住友化学工業(株)製W501[メルトフローレート(2
30℃)=8g/10分] <変性ポリオレフィン樹脂(b)> (b−1):三洋化成工業(株)製ユーメックス1210
[水酸基変性低分子量ポリプロピレン 水酸基価約5
4] (b−2):三井化学工業(株)製アドマーNF300
[無水マレイン酸変性中密度ポリエチレン] <無機フィラー(c)> (c−1):(株)クラレ製スゾライト・マイカ200H
K[平均粒子径:75μm 重量平均アスペクト比:4
5] (c−2):日本タルク(株)製タルクL−1[平均粒子
径:5μm]
【0014】[実施例1〜3及び比較例1]全ての成分
を十分ドライブレンドした後、二軸混練機を使用して、
800/secの剪断速度で樹脂温190〜230℃に
なるように混練して基板成形用の組成物を得た。インジ
ェクション成形機を用いて、熱変形温度(ASTM D
648準拠)測定用成形品及び寸法L76mm×W26
mm×t1mmの成形品を温度:210℃、射出圧力:
80MPaで成形し、評価を実施した。熱変形温度を測
定したところ、実施例1〜3及び比較例1のいずれも9
5℃以上であった。
【0015】[比較例2]白色ガラス(寸法:L76m
m×W26mm×t1mm)を用いて以下の評価方法で
記述するスポットDNA基板固定化及び信頼性の評価を
実施した。
【0016】次に、本発明における評価方法について以
下に示す。 (1)平坦性:スライドグラス状成形品サイズであるL
76×W26×t1mの長方形状基板の反りを測定し、
表中にその値を記載し、また5ミクロン以内であれば
○、5ミクロンを超えた場合には×とした。ただし、比
較例2のスライドガラスの場合には、L76mm×W2
6mm×t1mmの反りを測定し、5ミクロンであるこ
とを確認した。
【0017】(2)DNA固定化効率:スライドガラス
状成形品を基板として、以下のようなプロトコールに従
って、評価を実施した。 (アミノ化オリゴDNAの調製)5´−TAGAAGC
ATTTGCGGTGGACGATG−3´の配列より
なるオリゴDNAの5´末端にアミノ基を導入したオリ
ゴDNA(以後アミノ化オリゴDNAと称す)を合成し
た。 (ローダミン標識オリゴDNAの調製)上記、アミノ化
DNAの塩基配列と対になる、5´−CATCGTCC
ACCGCAAATGCTTCTA−3´の配列よりな
るオリゴDNAの5´末端にローダミンを標識したオリ
ゴDNA(以後ローダミン標識オリゴDNAと称す)を
合成した。 (固定化)アミノ化オリゴDNAをAldehyde
Spotting Solution(GENPAK社
製)に0.5mg/mlの濃度で溶解し、DNAスポッ
ト溶液を調製した。DNAチップ用スポッター(ニチリ
ョー社製)により、各々の基板上にDNAスポット溶液
をスポットし、37℃30分、80℃60分加熱を行
い、ブロッキング溶液として、エタノール13.3ml
とPBS(−)45mlに0.5gのNaBH4を溶解
させ調製し、基板をこのブロッキング溶液中に5分間浸
漬したのち、純水で洗浄し、さらに沸騰水中で3分間処
理した後、氷冷したエタノール中に1分間浸漬し、風乾
した。ローダミン標識オリゴDNAを、0.2%SDS
を含む5×SSC溶液中に溶解したローダミン標識オリ
ゴDNA溶液を調製し、3分間煮沸処理後、氷冷した
後、この溶液をアミノ化オリゴDNAを固定した基板上
に80μl滴下しカバーガラスで覆い、保湿下60℃で
18時間インキュベートし、カバーガラスをとり0.5
%SDSを含む2×SSC、0.5×SSC、純水の順
で洗浄し、風乾し、DNA固定化量の比較に供した。D
NA固定化量の比較は、蛍光顕微鏡(オリンパス社製)
によりローダミンの蛍光像を、各々のスポットに焦点合
わせながら、露光時間等を全て共通とし蛍光像の写真を
撮影し、さらに共通な条件で現像を行い、写真をイメー
ジスキャナーにより画像データとして読み込み、コンピ
ュータ上画像処理により蛍光強度を数値化し、アミノ化
オリゴDNAの固定化量として、比較した。実施例1で
の各スポットの平均の数値を100とし、各基板の固定
化量の比較を行なった。
【0018】(3)信頼性:スライドガラス状成形品
(L76mm×W26mm×t1mm)を高さ50c
m,100cm,150cm,200cmからそれぞれ
自由落下させて基板が破壊しなかった最も高い高さを表
中に記載した。
【0019】評価結果を表1に示す。
【表1】
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明の基板は、平坦性に
優れ、しかも何ら特別な処理をすることなく、ターゲッ
トとするDNAを基板に固定化、検出することが可能で
あり、ガラスに比べて信頼性に優れているので、DNA
チップ基板に有用である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成14年12月12日(2002.12.
12)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】(2)DNA固定化効率:スライドガラス
状成形品を基板として、以下のようなプロトコールに従
って、評価を実施した。 (アミノ化オリゴDNAの調製)5´−TAGAAGC
ATTTGCGGTGGACGATG−3´(配列番号
1)の配列よりなるオリゴDNAの5´末端にアミノ基
を導入したオリゴDNA(以後アミノ化オリゴDNAと
称す)を合成した。 (ローダミン標識オリゴDNAの調製)上記、アミノ化
DNAの塩基配列と対になる、5´−CATCGTCC
ACCGCAAATGCTTCTA−3´(配列番号2)
の配列よりなるオリゴDNAの5´末端にローダミンを
標識したオリゴDNA(以後ローダミン標識オリゴDN
Aと称す)を合成した。 (固定化)アミノ化オリゴDNAをAldehyde
Spotting Solution(GENPAK社
製)に0.5mg/mlの濃度で溶解し、DNAスポッ
ト溶液を調製した。DNAチップ用スポッター(ニチリ
ョー社製)により、各々の基板上にDNAスポット溶液
をスポットし、37℃30分、80℃60分加熱を行
い、ブロッキング溶液として、エタノール13.3ml
とPBS(−)45mlに0.5gのNaBH4を溶解
させ調製し、基板をこのブロッキング溶液中に5分間浸
漬したのち、純水で洗浄し、さらに沸騰水中で3分間処
理した後、氷冷したエタノール中に1分間浸漬し、風乾
した。ローダミン標識オリゴDNAを、0.2%SDS
を含む5×SSC溶液中に溶解したローダミン標識オリ
ゴDNA溶液を調製し、3分間煮沸処理後、氷冷した
後、この溶液をアミノ化オリゴDNAを固定した基板上
に80μl滴下しカバーガラスで覆い、保湿下60℃で
18時間インキュベートし、カバーガラスをとり0.5
%SDSを含む2×SSC、0.5×SSC、純水の順
で洗浄し、風乾し、DNA固定化量の比較に供した。D
NA固定化量の比較は、蛍光顕微鏡(オリンパス社製)
によりローダミンの蛍光像を、各々のスポットに焦点合
わせながら、露光時間等を全て共通とし蛍光像の写真を
撮影し、さらに共通な条件で現像を行い、写真をイメー
ジスキャナーにより画像データとして読み込み、コンピ
ュータ上画像処理により蛍光強度を数値化し、アミノ化
オリゴDNAの固定化量として、比較した。実施例1で
の各スポットの平均の数値を100とし、各基板の固定
化量の比較を行なった。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明の基板は、平坦性に
優れ、しかも何ら特別な処理をすることなく、ターゲッ
トとするDNAを基板に固定化、検出することが可能で
あり、ガラスに比べて信頼性に優れているので、DNA
チップ基板に有用である。
【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> SUMITOMO BAKELITE CO., LTD. <120> A Plate for Microarray and Microarray <130> PKB02310 <141>2002-03-27 <160> 2 <210> 1 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Designed origonucleotide based on β-actin gene <400> 1 tagaagcatt tgcggtggac gatg 24 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Designed origonucleotide based on β-actin gene <400> 2 catcgtccac cgcaaatgct tcta 24
───────────────────────────────────────────────────── 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 31/22 121 G01N 37/00 102 37/00 102 C08L 23:26 //(C08L 23/10 C12N 15/00 F 23:26) Fターム(参考) 2G042 AA01 BD19 CA10 CB03 DA08 DA10 EA01 FA11 FB07 FC01 FC04 FC06 HA02 4B024 AA20 CA01 CA11 HA19 4B029 AA07 FA12 4J002 BB111 BB121 BB202 BB212 DE236 DJ006 DJ016 DJ046 DJ056 FA016 FA076 FA086 GB00

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)ポリプロピレン樹脂、(b)変性
    ポリオレフィン樹脂、及び(c)無機フィラーを配合し
    てなり、かつ熱変形温度(荷重:1.82MPa)が9
    5℃以上である樹脂組成物からなることを特徴とするマ
    イクロチップ用基板。
  2. 【請求項2】 ポリプロピレン樹脂100重量部に対
    し、(b)変性ポリオレフィン樹脂0.5〜20重量
    部、(c)無機フィラー20〜100重量部を配合して
    なる請求項1記載のマイクロチップ用基板。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のマイクロチップ用
    基板を用いたマイクロチップ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006104260A1 (ja) * 2005-03-31 2006-10-05 National University Corporation Nagoya University 核酸マイクロアレイ、その製造方法および核酸マイクロアレイ用基材

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