JP2006126179A - Glass substrate for analysis tip, and analysis tip - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glass substrate for analysis tip, such as a biotip or a microchemical tip capable of improving the S/N ratio of the fluorescence intensity of each spot, when using the analysis tip and measuring accurately and with high sensitivity. <P>SOLUTION: The glass substrate is soda-lime based silica glass and is characterized by Fe content lower than 0.1 mass%, when converted to Fe<SB>2</SB>O<SB>3</SB>. Preferably, the surface used as the analysis tip of the aforementioned glass substrate for analysis tip is processed by finishing agents. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、数百〜数万種類以上の遺伝子に対応するDNA、RNA、糖鎖やタンパク質断片などの生体高分子オリゴマを微小量ずつ整列、固定化するバイオチップに好適なガラス素板に関する。また、本発明は、主に化学分析や化学反応用途であって、数百nmから数百μm程度の幅の微細な流路を基板上や基板内部に形成し、流路内で液体試料や液体反応物の輸送、混合、反応、分離精製などを行うことにより、分析の前処理から検出までを同一基板内で終わらせるマイクロ化学チップに好適なガラス素板にも関する。   The present invention relates to a glass base plate suitable for a biochip that aligns and immobilizes minute amounts of biopolymer oligomers such as DNA, RNA, sugar chains and protein fragments corresponding to hundreds to tens of thousands of genes or more. Further, the present invention is mainly used for chemical analysis and chemical reaction, and a fine channel having a width of about several hundred nm to several hundred μm is formed on or inside the substrate, and a liquid sample or The present invention also relates to a glass base plate suitable for a microchemical chip in which liquid reaction products are transported, mixed, reacted, separated and purified, and the like, from analysis pretreatment to detection are completed in the same substrate.

分析チップの一つである、バイオチップについて最初に説明する。バイオチップの代表的なものとして、多種類のDNAの断片(以下、検出DNAという)を数百〜数万の微小なスポットとして基板上に固定させた、DNAチップがある。DNAチップに人間や動物のDNAで評価したいもの(以下、評価DNAという)を作用させる(ハイブリダイゼーション)ことにより一度に多数のDNAの配列を検出評価し、個体間の配列の違いや、細胞状態の違いによる遺伝子発現量の差などを解析できる。なお、RNA、タンパクまたは糖鎖等についても同様であり、以下の説明では代表例としてDNAについて説明する。   First, a biochip, which is one of analysis chips, will be described. As a typical biochip, there is a DNA chip in which various types of DNA fragments (hereinafter referred to as detection DNA) are fixed on a substrate as hundreds to tens of thousands of minute spots. By applying (hybridization) what is to be evaluated with human or animal DNA (hereinafter referred to as evaluation DNA) to the DNA chip, multiple DNA sequences can be detected and evaluated at one time, and differences in sequence between individuals, cell status, etc. Differences in gene expression due to differences can be analyzed. The same applies to RNA, protein, sugar chain, and the like. In the following description, DNA will be described as a representative example.

バイオチップには、基板上にDNAを固定させる方法により、フォトリソグラフィを利用した固相合成法と、あらかじめ用意した多種類の検出DNAを基板上に並べていくスタンフォード法(スタンピング法または点着法とも称される)とに大別される。いずれの方法によっても基板上に固定化されたDNA(以下、プローブDNAという)に対して、これに作用させるほうの混合DNA断片(以下、検体DNAという)を検出する手段としては、あらかじめ検体DNAに蛍光分子を修飾し、これを蛍光読取装置にかけ、励起光を当てたときの、各スポットの蛍光強度の相対的な強弱を調べるのが一般的である。   For biochips, solid-phase synthesis using photolithography and the Stanford method (a stamping method or a spotting method) in which many types of detection DNA prepared in advance are arranged on a substrate by immobilizing DNA on the substrate. It is roughly divided into As a means for detecting a mixed DNA fragment (hereinafter referred to as sample DNA) that acts on DNA immobilized on a substrate (hereinafter referred to as probe DNA) by any method, sample DNA is used in advance. In general, a fluorescent molecule is modified, applied to a fluorescence reader, and the relative intensity of the fluorescence intensity of each spot is examined when excitation light is applied.

蛍光強度は励起光強度に対して弱く、また検体DNAの濃度は、最も薄いDNAから最も濃いDNAのものまで千倍から一万倍以上の開きがある。特に、濃度が薄い検体DNAについては、基板自身の表面や付着物(ごみ、有機物汚れ)などからの自家蛍光や反射がノイズとなって、精確な検出が難しい。   The fluorescence intensity is weak with respect to the excitation light intensity, and the concentration of the sample DNA varies from the thinnest DNA to that of the darkest DNA by 1000 to 10,000 times. In particular, for sample DNA having a low concentration, auto-fluorescence and reflection from the surface of the substrate itself and attached matter (dust, organic dirt) and the like become noise, and accurate detection is difficult.

蛍光強度とノイズの比(S/N比)を向上させるため、凹凸を有する基板上にプローブDNAと親和性の高い膜を形成しておくことでスポット形成の確度を高め、蛍光密度を高くする方法(特許文献1参照)やサンドブラストなどで基板表面に微細な傷をランダムに形成しスポット内の表面積を大きくしてスポット形成の確度を高め、蛍光密度を高くする方法(特許文献2参照)が提案されているが、いずれも基板表面に凹凸を形成する必要があり、そのために特別な材料を使用したり、加工工程および洗浄工程を必要とするなど、原価面で不利である。本発明のように、基板自身によりS/N比を向上させようとする発明はいまだ提案されていない。   In order to improve the ratio of fluorescence intensity to noise (S / N ratio), a film having a high affinity with probe DNA is formed on a substrate having irregularities, thereby increasing the accuracy of spot formation and increasing the fluorescence density. There is a method (see Patent Document 2) in which fine scratches are randomly formed on the substrate surface by a method (see Patent Document 1), the surface area in the spot is increased to increase the accuracy of spot formation, and the fluorescence density is increased. Although all have been proposed, it is necessary to form irregularities on the surface of the substrate, which is disadvantageous in terms of cost, such as using a special material and requiring a processing step and a cleaning step. As in the present invention, there has not yet been proposed an invention for improving the S / N ratio by the substrate itself.

また、基板表面からの蛍光ノイズ(蛍光バックグラウンド)の低いバイオチップ用基板として、石英ガラス(合成石英、シリカガラスとも称されることがある)やホウケイ酸系ガラスの板が知られているが(特許文献1,2参照)、バッチ処理で製造され、しかも表面を精密研磨するため製造コストが高く、バイオチップ普及の障害の一つとなっている。一方、表面の平坦姓、平滑性に優れ、しかも製造コストの低いガラス板としては、窓ガラスなどに使用されているソーダライム系シリカガラスがあるが、石英ガラスやホウケイ酸系ガラスに比べて蛍光バックグラウンドが高いという問題点があった。   In addition, quartz glass (sometimes referred to as synthetic quartz or silica glass) or borosilicate glass plates are known as biochip substrates with low fluorescence noise (fluorescence background) from the substrate surface. (See Patent Documents 1 and 2), which is manufactured by batch processing and has a high manufacturing cost because the surface is precisely polished, which is one of the obstacles to the spread of biochips. On the other hand, as a glass plate with excellent surface flatness and smoothness and low manufacturing cost, there is soda lime-based silica glass used for window glass, but it is fluorescent compared to quartz glass and borosilicate glass. There was a problem of high background.

すなわち、蛍光バックグラウンドが石英ガラス等と同等の低レベルで、基板として使用する際に精密研磨などを必要とせず、また、基板表面に特段微細な凸凹を形成しなくても充分なS/N比の得られる、低原価な、バイオチップ基板はいまだ提案されていない。   That is, the fluorescence background is as low as that of quartz glass or the like, and it does not require precision polishing when used as a substrate, and sufficient S / N is not required even if a very fine unevenness is not formed on the substrate surface. A cost-effective, low-cost biochip substrate has not yet been proposed.

同様に、分析チップの一つである、マイクロ化学チップ(microfluidics)においても、チップ上またはチップ内部に形成された流路内を流れる微量の液状分析対象物等を精確で感度の高い蛍光測定ができる低原価なマイクロ化学チップ基板はいまだ提案されていない。なお、本明細書では、以下、バイオチップとマイクロ化学チップを総称して、分析チップという。   Similarly, in a microchemical chip, which is one of analysis chips, accurate and highly sensitive fluorescence measurement can be performed on a small amount of liquid analyte flowing in a channel formed on or inside the chip. A low-cost microchemical chip substrate that can be produced has not been proposed yet. In the present specification, the biochip and the microchemical chip are hereinafter collectively referred to as an analysis chip.

特開2003−14744号公報(発明の実施の形態)JP 2003-14744 A (Embodiment of the Invention) 特開2003−107086号公報(発明の実施の形態)JP 2003-107086 A (Embodiment of the Invention)

本発明は、使用時の蛍光バックグラウンドが低く、各スポットのS/N比を向上させ、精確で感度の高い測定ができる、低原価な分析チップ用ガラス基板の提供を目的とする。   An object of the present invention is to provide a low-cost glass substrate for an analysis chip that has a low fluorescence background during use, improves the S / N ratio of each spot, and enables accurate and highly sensitive measurement.

本発明は、ガラス基板がソーダライム系シリカガラスであり、かつFe含有量がFe換算で0.1質量%以下であることを特徴とする分析チップ用ガラス基板を提供する。 The present invention provides a glass substrate for an analysis chip, wherein the glass substrate is soda lime-based silica glass and the Fe content is 0.1% by mass or less in terms of Fe 2 O 3 .

本発明の分析チップ用ガラス基板をバイオチップ用ガラス基板に使用すると、蛍光バックグラウンドが低いために、検体DNAからの蛍光強度が相対的に高くなり優れたS/N比が得られる。しかもガラス基板のガラスがソーダライム系シリカガラスであるので石英ガラスなどに比べて原料価格が安価で、製造しやすいため原価面でも有利である。平坦で平滑な面が安定して得られるフロート法で製造でき、しかも精密研磨をせずにそのままバイオチップ用ガラス基板として使用できるため、研磨工程や研磨工程後の洗浄・乾燥工程も不要であり、生産性の面でも有利である。そのためバイオチップ診断の普及に大きく寄与できる。   When the glass substrate for an analysis chip of the present invention is used as a glass substrate for a biochip, the fluorescence background from the sample DNA is relatively high and an excellent S / N ratio is obtained because the fluorescence background is low. In addition, since the glass of the glass substrate is soda-lime-type silica glass, the raw material price is low compared to quartz glass and the like, and it is easy to manufacture, which is advantageous in terms of cost. Since it can be manufactured by the float method that can stably obtain a flat and smooth surface, and can be used as it is as a glass substrate for biochips without performing precise polishing, there is no need for a polishing process or a cleaning / drying process after the polishing process. It is also advantageous in terms of productivity. Therefore, it can greatly contribute to the spread of biochip diagnosis.

また、本発明のバイオチップ用ガラス基板のバイオチップとして使用するガラス面を、プローブDNAと親和性の高い表面処理剤で処理すると、優れたS/N比が得られるようになるほか、バイオチップとしてのデータの再現性がよくなる。   Moreover, when the glass surface used as the biochip of the glass substrate for biochip of the present invention is treated with a surface treatment agent having high affinity with the probe DNA, an excellent S / N ratio can be obtained. As a result, the reproducibility of the data is improved.

このように基板自身により、表面全域にわたって優れたS/N比を有することから、従来のバイオチップの利用方法、測定機器などを特段変更しなくてもそのまま使用でき、しかも、蛍光シグナルを得るための励起光強度を一定に保ったまま、蛍光強度が飽和しやすい高濃度の検体DNAから蛍光強度が微弱な低濃度の検体DNAまでの広い範囲にわたって高精度に測定できる。   In this way, the substrate itself has an excellent S / N ratio over the entire surface, so that it can be used as it is without any special modification of the conventional biochip utilization method, measurement equipment, etc., and to obtain a fluorescent signal Thus, it is possible to measure with high accuracy over a wide range from high-concentration sample DNA in which fluorescence intensity is easily saturated to low-concentration sample DNA in which fluorescence intensity is weak.

これにより、バイオチップ上の各試料のスポット径を小さくして、より高密度化、高集積化を図れ、バイオチップ1枚あたりの情報量が向上して、バイオチップの使用枚数を削減できる。1測定で使用するバイオチップの枚数が1枚ですめば、各基板間のデータのバラツキ計算等で補正することが不要となるため測定データの品質、信頼性も向上する。   Thereby, the spot diameter of each sample on the biochip can be reduced to achieve higher density and higher integration, the amount of information per biochip can be improved, and the number of biochips used can be reduced. If the number of biochips used in one measurement is only one, it is not necessary to correct the data by calculating variations in the data between the substrates, so the quality and reliability of the measurement data is improved.

同様に本発明の分析チップ用ガラス基板をマイクロ化学チップに使用すると、チップ上またはチップ内部に形成された流路内を流れる微量の液状分析対象物等を精確に感度よく測定できる。その結果、流路をより微細に設計でき、分析濃度限界を下げ、測定データの品質、信頼性も向上する。   Similarly, when the glass substrate for an analysis chip of the present invention is used for a microchemical chip, a minute amount of liquid analysis object flowing in a channel formed on the chip or inside the chip can be accurately measured with high sensitivity. As a result, the flow path can be designed more finely, the analytical concentration limit can be lowered, and the quality and reliability of the measurement data can be improved.

本発明の分析チップ用ガラス基板(以下、本基板という)は、DNAなどの生体高分子オリゴマを固定化するため、または微量の液状分析対象物等を流す流路形成のため、に用いるガラス基板であって、Fe含有量がFe換算で0.1質量%以下であるソーダライム系シリカガラスであることを特徴とする。 The glass substrate for an analysis chip of the present invention (hereinafter referred to as the present substrate) is a glass substrate used for immobilizing a biopolymer oligomer such as DNA or for forming a flow path for flowing a small amount of a liquid analyte. a is characterized by Fe content is soda lime silica glass is less than 0.1 wt% in terms of Fe 2 O 3.

本発明者は、ソーダライム系シリカガラスにおいて、Fe含有量がFe換算で0.1質量%以下であると、バイオチップに主に利用される、532nmと635nmの励起光に対する、蛍光バックグランド強度が低くなることを見出した。同様に、マイクロ化学チップにおいても、使用される蛍光バックグランド強度も低くなる。なお、本基板においては、ソーダライム系シリカガラスのFe含有量がFe換算で0.07質量%以下であると好ましく、Fe含有量がFe換算で0.05質量%以下であると特に好ましい。 In the case of soda lime-based silica glass, the inventor of the present invention uses fluorescent light for excitation light of 532 nm and 635 nm mainly used for biochips when the Fe content is 0.1% by mass or less in terms of Fe 2 O 3. It was found that the background strength was lowered. Similarly, the fluorescence background intensity used in the microchemical chip is also low. In the present substrate, preferably the Fe content of the soda-lime-silica glass is at most 0.07 wt% calculated as Fe 2 O 3, Fe content is 0.05 mass% or less in terms of Fe 2 O 3 Is particularly preferred.

本基板において、ソーダライム系シリカガラスのFe含有量以外の組成については、フロート法で製造できるような組成であれば特に制限されないが、酸化物基準でSiOを65〜75質量%、Alを0〜5質量%、NaOを10〜16質量%、KOを0〜5質量%、CaOを5〜15質量%、MgOを0〜7質量%含有すると成形性などの点で好ましい。より好ましくは、さらにKOが0.1質量%、Clが0.1質量%未満であり、Alが1.5質量%以上であるとよい。 In this substrate, the composition other than the Fe content of the soda lime-based silica glass is not particularly limited as long as it can be produced by the float process, but the SiO 2 content is 65 to 75 mass% based on the oxide, Al 2. When O 3 is contained in an amount of 0 to 5% by mass, Na 2 O is contained in an amount of 10 to 16% by mass, K 2 O is contained in an amount of 0 to 5% by mass, CaO is contained in an amount of 5 to 15% by mass, and MgO is contained in an amount of 0 to 7% by mass. This is preferable. More preferably, K 2 O is 0.1% by mass, Cl is less than 0.1% by mass, and Al 2 O 3 is 1.5% by mass or more.

上記以外の成分として、SrO、BaO、ZnO、ZrO等をガラス基板の機械的特性または熱的特性の調整を目的として、または不純物としてそれぞれ例えば1質量%以下の範囲で含有してもよい。Sb、F、Cl等を清澄剤または不純物としてそれぞれたとえば、0.5質量%以下の範囲で含有してもよい。SnOを、ガラスの還元度調整を目的として、または不純物としてそれぞれ例えば、0.5質量%以下の範囲で含有してもよい。 As components other than those described above, SrO, BaO, ZnO, ZrO 2 and the like may be contained in the range of, for example, 1% by mass or less for the purpose of adjusting the mechanical properties or thermal properties of the glass substrate or as impurities. Sb 2 O 3, F, respectively Cl or the like as a fining agent, or impurities such as may be contained in an amount of 0.5 mass% or less. For example, SnO 2 may be contained in the range of 0.5% by mass or less for the purpose of adjusting the reduction degree of the glass or as an impurity, respectively.

本基板の製造方法としては、特に、制限されるものではないが、フロート法で製造されると平滑性、平坦性に優れた基板を大量に生産できるため原価面で有利となり好ましい。フロート法以外の方法で製造する場合には、必要に応じて精密研磨等を行うことが望ましい。本基板の表面粗さRaとしては、100nm以下であると、シランカップリング剤などの表面処理剤を施しやすく、ハイブリダイゼーションも均一にでき、また検体の蛍光シグナル読み取り時に焦点も均一になるため好ましい。本基板の表面粗さRaが10nm以下であるとさらに好ましく、1nm以下であると特に好ましい。   The production method of the substrate is not particularly limited, but production by the float method is preferable because it is advantageous in terms of cost because a substrate having excellent smoothness and flatness can be produced in large quantities. When manufacturing by a method other than the float process, it is desirable to perform precision polishing or the like as necessary. The surface roughness Ra of the substrate is preferably 100 nm or less because a surface treatment agent such as a silane coupling agent can be easily applied, the hybridization can be made uniform, and the focal point becomes uniform when reading the fluorescence signal of the specimen. . The surface roughness Ra of the substrate is more preferably 10 nm or less, and particularly preferably 1 nm or less.

本基板において、分析チップをバイオチップとして使用する場合、その使用するガラス表面に表面処理剤を施して、該ガラス表面にプローブDNAに対して反応性の高い官能基を有するようにすると、プローブDNAをより強固にガラス基板表面に結合できるようになり、優れたS/N比が得られるほか、バイオチップのデータの再現性が高くなるため好ましい。   In this substrate, when the analysis chip is used as a biochip, the surface of the glass to be used is subjected to a surface treatment agent so that the glass surface has a functional group highly reactive with the probe DNA. Can be bonded to the surface of the glass substrate more firmly, an excellent S / N ratio can be obtained, and the reproducibility of the biochip data is increased.

同様に、本基板において、分析チップをマイクロ化学チップとして使用する場合には、流路として使用する部分の表面を、その流路内を流れる液状分析対象物等に対して親和性や反応性のない表面処理剤で処理すると、液状分析対象物等が流路内で閉塞するの防止でき、また、優れたS/N比が得られたり、データの再現性が高くなるため好ましい。   Similarly, in the present substrate, when the analysis chip is used as a microchemical chip, the surface of the portion used as the flow path has affinity or reactivity with the liquid analysis object flowing in the flow path. The treatment with a non-surface treatment agent is preferable because the liquid analyte can be prevented from being clogged in the flow path, and an excellent S / N ratio can be obtained or the reproducibility of data can be improved.

このような表面処理剤としては上記のような機能を有するものであれば特に制限されないが、シランカップリング剤が好ましいものとして挙げられる。詳細な原因は不明であるが、ガラス基板とプローブDNAとの結合がシランカップリング剤の仲介により強固になることと、ガラスがソーダライム系シリカガラスであるのでシランカップリング剤との反応点が表面に多く、均一な表面処理がしやすいことと関係しているものと思われる。   Such a surface treatment agent is not particularly limited as long as it has the above function, and a silane coupling agent is preferable. Although the detailed cause is unknown, the bond between the glass substrate and the probe DNA is strengthened by the mediation of the silane coupling agent, and the reaction point with the silane coupling agent is because the glass is soda-lime-type silica glass. It seems to be related to the fact that there are many on the surface and uniform surface treatment is easy.

シランカップリング剤は、有機官能性基をR、無機材料と反応する加水分解性基をXとすると、典型的にはRSiX化学構造を有するもので、有機官能性基Rとしては、ビニル、グリシドキシ、メタクリル、アミノ、メルカプト、アルデヒド、エポキシ、カルボキシル、水酸基などの基を有するものが好ましく挙げられる。一方、Xは塩素とアルコキシ基などが好ましく挙げられる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、などが例示される。 The silane coupling agent typically has an RSiX 3 chemical structure, where R is an organic functional group and X is a hydrolyzable group that reacts with an inorganic material. As the organic functional group R, vinyl, Preferred are those having groups such as glycidoxy, methacryl, amino, mercapto, aldehyde, epoxy, carboxyl and hydroxyl group. On the other hand, preferred examples of X include chlorine and an alkoxy group. Examples of the alkoxy group include methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, and the like.

シランカップリング剤の一例としては、γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。また、シランカップリング溶液としては、上記のシランカップリング剤を、その加水分解性基と同じ構造のアルコール類で希釈し、加水分解性基を活性化させるために、適当量の水分を加えたたものが、好ましく用いられる。   An example of the silane coupling agent includes γ-aminopropyltriethoxysilane. As the silane coupling solution, the above silane coupling agent was diluted with an alcohol having the same structure as the hydrolyzable group, and an appropriate amount of water was added to activate the hydrolyzable group. Are preferably used.

本基板において、表面処理剤の使用方法は特に制限されるものではないが、塗布または浸漬などが好ましい方法として挙げられる。例えば、本基板表面を布で拭いたり、アルカリや有機溶剤などで清浄乾燥させた後、当該本基板をシランカップリング溶液中に所定時間浸漬後、乾燥させ、加熱脱水結合させる方法などがよく例示される。ガラス基板上の表面処理剤の厚さとしては、1nm〜100nmであると好ましく、2nm〜50nmであるとさらに好ましく、3nm〜30nmであると特に好ましい。   In the present substrate, the method of using the surface treating agent is not particularly limited, but a preferable method is coating or dipping. For example, a method such as wiping the surface of the substrate with a cloth or cleaning and drying with an alkali or organic solvent, immersing the substrate in a silane coupling solution for a predetermined time, drying, and heat-dehydrating bonding Is done. The thickness of the surface treatment agent on the glass substrate is preferably 1 nm to 100 nm, more preferably 2 nm to 50 nm, and particularly preferably 3 nm to 30 nm.

以下に、本発明の実施例を示す。   Examples of the present invention are shown below.

[ガラス基板]
まず、実験に使用した本基板はフロート法で製造した、厚さ1mmのソーダライム系シリカガラス(旭硝子社製)で、約25mm×76mmの長方形にカットされ、表面の付着物を除去するため、10質量%水酸化ナトリウム水溶液に30分間浸漬後、蒸留水でよくリンスして供試体とした。表面粗さ測定機(TAYLOR HOBSON社製、TALYSURF)で測定した、表面粗さRaは約0.6nmであった。
[Glass substrate]
First, this substrate used in the experiment was manufactured by the float process, soda-lime-type silica glass (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) with a thickness of 1 mm, was cut into a rectangle of about 25 mm × 76 mm, and the surface deposits were removed. After immersing in a 10% by mass aqueous sodium hydroxide solution for 30 minutes, the sample was rinsed thoroughly with distilled water to obtain a specimen. The surface roughness Ra measured by a surface roughness measuring machine (TALYSURF manufactured by TAYLOR HOBSON) was about 0.6 nm.

一方、比較基板としては市販のソーダライム系シリカガラス(Telechem社製、商品名:SuperClean、約25mm×76mm、厚さ約1mm)を使用した。洗浄法については本基板と同様にした。本基板と同様に測定した、表面粗さRaは約5nmであった。   On the other hand, a commercially available soda-lime-type silica glass (manufactured by Telechem, trade name: SuperClean, about 25 mm × 76 mm, thickness of about 1 mm) was used as a comparative substrate. The cleaning method was the same as this substrate. The surface roughness Ra, measured in the same manner as this substrate, was about 5 nm.

また、本基板および比較基板の組成について、蛍光X線分析装置(リガク社製、商品名:ZSX100e)で測定した値を表1に示す。なお、本基板のガラス組成は本実施例の組成に限定されるものではない。   In addition, Table 1 shows values measured with a fluorescent X-ray analyzer (trade name: ZSX100e, manufactured by Rigaku Corporation) for the composition of the present substrate and the comparative substrate. In addition, the glass composition of this board | substrate is not limited to the composition of a present Example.

Figure 2006126179
Figure 2006126179

[評価方法]
供試基板について、蛍光測定装置(Axon社製GenePix4000B)を用いて、励起光のエネルギーを最大値設定(出力100%、エネルギー1000)にし、励起波長532nmおよび635nmに対する基板の蛍光反射を観察した。基板の蛍光反射の観察は、約25mm×76mmの長方形のうち、中央の約25mm×25mmの部位について行った。励起波長532nmおよび635nmに対する観察結果は付属のコンピューターに、それぞれ、単色65536諧調(16ビット)のTIFF形式の画像として取り込んだ。画像の解像度はおよそ1000ピクセル四方になった。
[Evaluation methods]
With respect to the test substrate, the fluorescence reflection device (Axon GenePix 4000B) was used to set the excitation light energy to the maximum value (output 100%, energy 1000), and the fluorescence reflection of the substrate with respect to the excitation wavelengths 532 nm and 635 nm was observed. The fluorescence reflection of the substrate was observed in a central portion of about 25 mm × 25 mm out of a rectangle of about 25 mm × 76 mm. The observation results for the excitation wavelengths of 532 nm and 635 nm were captured in a TIFF format image of a single color 65536 tone (16 bits), respectively, on an attached computer. The resolution of the image was about 1000 pixels square.

得られた画像について、標準的な画像処理ソフトであるGIMPを用い、16ビット階調情報を維持したまま、ヒストグラム解析した。ここでいうヒストグラムとは、画像中の黒(明度0)から白(明度65535)までの各明度の画素が画像中に占める存在比率を、横軸に明度、縦軸にその明度を示す画素の存在数をとってグラフに示したものである。各画素の示す明度が低い(0、すなわち黒に近い)ほど、また、明度の低いところに鋭い分布を有するほど、基板の蛍光バックグラウンドが低く、分析チップ(バイオチップ)用基板として好ましいことを示す。   The obtained image was subjected to histogram analysis using GIMP, which is standard image processing software, while maintaining 16-bit gradation information. The histogram here refers to the ratio of pixels in the image where the pixels of each brightness from black (brightness 0) to white (brightness 65535) occupy the image, the horizontal axis represents the brightness, and the vertical axis represents the brightness. The number of existence is shown in the graph. The lower the brightness shown by each pixel (0, that is, close to black), and the sharper distribution in the lower brightness, the lower the fluorescence background of the substrate, and the better the substrate for an analysis chip (biochip). Show.

励起波長532nmに対する解析結果を図1に、励起波長635nmに対する解析結果を図2に、それぞれ示す。図1、図2から、本基板(11、21)の方が比較基板(12、22)より明度が低く、しかもピークが急峻で、蛍光バックグランドが低いことから、バイオチップ用ガラス基板として優れていることがわかる。なお、図1、図2について平均明度、標準偏差、中央明度を求めた結果を表2に示す。   The analysis result for the excitation wavelength of 532 nm is shown in FIG. 1, and the analysis result for the excitation wavelength of 635 nm is shown in FIG. From FIGS. 1 and 2, the present substrates (11, 21) have lower brightness than the comparative substrates (12, 22), have sharp peaks, and have a low fluorescence background, so they are excellent as glass substrates for biochips. You can see that Table 2 shows the results of obtaining the average brightness, standard deviation, and central brightness for FIGS.

Figure 2006126179
Figure 2006126179

本基板は、基板自身からの蛍光バックグラウンドが低いことから、これに対する検体DNA等からの蛍光強度のS/N比が高く、精確な情報が得られる。特に、従来高精度の分析が難しいとされていた、低発現の検体DNAであっても高精度の分析が期待できる。また、S/N比が高いことから、スポットの微小化ができ、高集積化されたバイオチップを提供できる。本基板は前記のような優れた特性を有しながら、フロート法で製造できるガラス基板なので低原価であり、バイオチップの遺伝子関連の研究や遺伝子解析等への普及に大きく貢献する。   Since this substrate has a low fluorescence background from the substrate itself, the S / N ratio of the fluorescence intensity from the sample DNA or the like is high and accurate information can be obtained. In particular, high-precision analysis can be expected even for low-expressed sample DNA, which has been conventionally difficult to analyze with high precision. Further, since the S / N ratio is high, the spot can be miniaturized and a highly integrated biochip can be provided. This substrate is a glass substrate that has the above-mentioned excellent characteristics and can be manufactured by a float process, so that it is low cost, and greatly contributes to the spread of biochip gene-related research and gene analysis.

同様に、本基板は、精確な検出や分析が可能なマイクロ化学チップを提供できる。   Similarly, this substrate can provide a microchemical chip capable of accurate detection and analysis.

励起波長532nmに対する蛍光バックグラウンド測定結果。Fluorescence background measurement results for an excitation wavelength of 532 nm. 励起波長635nmに対する蛍光バックグラウンド測定結果。Fluorescence background measurement results for an excitation wavelength of 635 nm.

符号の説明Explanation of symbols

11:励起波長532nmに対する本基板からの蛍光バックグランド特性。
12:励起波長532nmに対する比較基板からの蛍光バックグランド特性。
21:励起波長635nmに対する本基板からの蛍光バックグランド特性。
22:励起波長635nmに対する比較基板からの蛍光バックグランド特性。
11: Fluorescent background characteristics from the substrate for an excitation wavelength of 532 nm.
12: Fluorescent background characteristics from the comparative substrate for the excitation wavelength of 532 nm.
21: Fluorescent background characteristic from this substrate with respect to excitation wavelength of 635 nm.
22: Fluorescent background characteristics from the comparative substrate for the excitation wavelength of 635 nm.

Claims (6)

ガラス基板がソーダライム系シリカガラスであり、かつFe含有量がFe換算で0.1質量%以下であることを特徴とする分析チップ用ガラス基板。 A glass substrate for analysis chip, wherein the glass substrate is soda-lime-based silica glass and the Fe content is 0.1% by mass or less in terms of Fe 2 O 3 . 前記ソーダライム系シリカガラスのFe含有量以外の組成が、酸化物基準でSiOを65〜75質量%、Alを0〜5質量%、NaOを10〜16質量%、KOを0〜5質量%、CaOを5〜15質量%、MgOを0〜7質量%である請求項1記載の分析チップ用ガラス基板。 The composition other than the Fe content of the soda-lime-based silica glass is 65 to 75% by mass of SiO 2 , 0 to 5% by mass of Al 2 O 3 , 10 to 16% by mass of Na 2 O, based on oxides, K 2. The glass substrate for an analysis chip according to claim 1, wherein 0 to 5% by mass of 2 O, 5 to 15% by mass of CaO, and 0 to 7% by mass of MgO. 前記分析チップ用ガラス基板の分析チップとして使用する面を表面処理剤で処理した請求項1または2記載の分析チップ用ガラス基板。   The glass substrate for analysis chips according to claim 1 or 2, wherein a surface used as an analysis chip of the glass substrate for analysis chips is treated with a surface treatment agent. 前記表面処理剤がシランカップリング剤である請求項1、2または3記載の分析チップ用ガラス基板。   The glass substrate for an analytical chip according to claim 1, wherein the surface treatment agent is a silane coupling agent. 前記ソーダライム系シリカガラスはフロート法で製造されたガラス板である請求項1〜4のいずれか記載の分析チップ用ガラス基板。   The glass substrate for an analytical chip according to any one of claims 1 to 4, wherein the soda-lime-based silica glass is a glass plate produced by a float process. 請求項1〜5のいずれか記載の分析チップ用ガラス基板を用いることを特徴とする分析チップ。
An analysis chip comprising the glass substrate for an analysis chip according to claim 1.
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