JP2007192811A - 薄板型多孔質ガラス担体及びその作成方法並びに薄板型多孔質ガラス集積体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
上記課題を解決するために、薄板型多孔質ガラスを、(1)ホウケイ酸ガラスから構成される分相性基礎ガラスを薄板型に成形した後、分相工程を行い、これを小片に切断分離した後、化学的エッチングにより作成すること、又は(2)(1)と同様の分相性基礎ガラスをあらかじめ円柱若しくは棒状に成形した後、分相工程を行い、集合させたものを薄く切断した後、化学的エッチングにより作成すること。
【選択図】なし
Description
加えて、プローブ分子を内面に固定したキャピラリーを用いたアフィニティー検出分析チップ(特許文献1)、多孔質ガラスビーズ又はシリコン結晶上にガラス層を形成したものを担体としたアフィニティー反応プローブビーズ(特許文献2)もある。
また、多孔質ガラス粉末を担体とした反応検出チップがある(特許文献3−5)。しかし、該多孔質ガラス粉末を用いた反応検出チップは、スポット間に多孔質ガラス粉末量のムラがあった。よって、多孔質ガラス粉末量のムラにより、各スポット中に含まれるプローブ量にムラができ、検出対象の定量測定は困難であった(図11)。
さらに、多孔質ガラスなどの反応性表面を持つ小さなタイル状の担体を用いた反応プローブチップが記載された特許文献がある(特許文献6)。しかしながら、タイル状多孔質ガラス担体の作成方法の開示はなく、安定的な薄板型成形体多孔質ガラスの作成方法が確立されていないのが現状である。
H.Tanaka, T.Yazawa, K.Eguchi, H.Nagasawa, N.Matuda and T.Einishi,: Precipitation of colloidal silica and pore size distribution in high silica porous glass. Journal of Non-Crystalline Solids 65, 301-309,(1984) Hiroshi Nagasawa, Yonezo Matumoto, Naobumi Oi, Sigeru Yokoyama, Tetsuo Yazawa, Hiroshi Tanaka and Kiyoshi Eguchi : Effects of pore size on the retention time of octadescyl silanaized porous glass in high performance liquid chromatography. Analytical Science 7 Supplement, 181-182(1991) Toshifumi Tsukahara, Hiroshi Nagasawa : Probe-on-carriers for oligonucleotide microarrays (DNA chips). Science and Technology of Advanced Materials 5, 359-362 (2004)
そこで、本発明者らは、鋭意研究したところ、あらかじめ定形の薄板型に形成した多孔質ガラスの小片を反応検出チップ担体として利用することが好ましいことを見いだした。しかしながら、安定的な薄板型成形体多孔質ガラスの作成方法が確立されていなかった。よって、本発明者らの、創意工夫により、安定的に薄板型成形体多孔質ガラスを作成する方法を確立し、これにより、薄板型成形体多孔質ガラスを反応検出チップ担体として用いた安定的なスポット情報が得られる薄板型多孔質ガラス集積体を完成し、本発明に至った。
「1.2つの実質的に平行な面を持つ薄板型の多孔質ガラス担体であって、多孔質内部表面に検出対象と結合可能な反応性物質を固定した検出チップ用薄板型多孔質ガラス担体。
2.多孔質内部表面に反応性物質と結合可能な官能基を有する前項1の薄板型多孔質ガラス担体。
3.前項1又は2に記載の薄板型多孔質ガラス担体を基板上に2個以上集積・固定した薄板型多孔質ガラス集積体。
4.各薄板型多孔質ガラス担体にそれぞれ異なる反応性物質が固定されている前項3に記載の薄板型多孔質ガラス集積体。
5.分相性基礎ガラス材を薄板型に成形し、分相工程を経て、小片に切断分離し、化学的エッチングすることを特徴とする担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
6.分相性基礎ガラス材を複数の円柱又は棒状に成形し、分相工程を経て、一つに固めて切断分離し、化学的エッチングすることを特徴とする担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
7.化学的エッチングの後に、カップリング処理により、多孔質内部表面に反応性物質と結合可能な官能基を導入する前項5又は6に記載の担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
8.分相工程の加熱条件が、加熱温度580℃〜725℃及び加熱時間105時間以上であるあることを特徴とする前項5―7のいずれか1に記載の担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
9.前項5―8のいずれか1に記載の担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法で得られた薄板型多孔質ガラス担体。
10.前項9に記載の薄板型多孔質ガラス担体を基板上に2個以上集積・固定した薄板型多孔質ガラス集積体。」
また、既存のGeneChipより、高い集積度を有する検出チップを提供すること及びチップを再利用することも可能である。また、各種反応性物質を固定した薄板型多孔質ガラス担体を準備しておけば、必要な時に必要な組み合わせの反応性物質を固定した薄板型多孔質ガラス集積体を簡単に作成できる。本発明はさらに、低コストかつ安定性の高い反応性検出チップを提供することができる。従って、各個人の必要に対応したDNAなどの反応性検出チップの作成が可能となり、オーダーメイドの医療に貢献できる。
そのような反応性物質としては、任意の構成を持つタンパク質又は任意の塩基配列を持つオリゴヌクレオチドなどを担持する材料であるが、当然のことながらこれらに限定されない。
多孔質ガラス材を熔解し、(1)薄板型に成形した後(第1工程)、分相工程を行い(第2工程)、これを小片に切断分離した後(第3工程)、化学的エッチング(第4工程)により作成すること、又は(2)円柱若しくは棒状に成形した後(第1工程)、分相工程を行い(第2工程)、集合させたものを薄く切断した後(第3工程)、化学的エッチング(第4工程)により作成すること。続いて、薄板型多孔質ガラスを、有機官能基を持ったカップリング剤と反応させ(第5工程)、その後に各種検出対象と結合可能な反応性物質を固定する(第6工程)。これにより、薄板型多孔質ガラス担体を作成することができる。
ガラス材を熔解し、成形する際に、薄板型に成形して母材ガラスを作成する。この母材ガラスに熱処理を行う。これにより、母材ガラスは分相といわれる現象を起こす。分相後のガラスを、同じ大きさの小片に切断する。この状態では、まだ多孔質にはなっていない。続いて、各小片のガラス材を、酸溶液中に浸け込み、酸処理を行う。得られた酸処理後の各小片の多孔質ガラス薄板を回収し、アルカリ処理により、細孔中の堆積シリカゲルを除去する(参照図2)。
ガラス材を熔解し、成形する際に、円柱状に成形する。該材を軟化させ、延伸することにより、一定厚の棒又は糸状の母材ガラスを作成する。この母材ガラスを一定の長さに切断後、熱処理を行う。これにより、母材ガラスは分相といわれる現象を起こす。分相後のガラスを、2本以上並べて固める。固めた後、これを薄い板状に切り出す。この状態で母材ガラスは、固められた樹脂シートの中で円盤状の薄板に成形されているが、まだ多孔質にはなっていない。続いて、シートごと、酸溶液中に浸け込み、酸処理を行う。酸処理後、固めた樹脂シートは、ガラス材から剥離する。得られた酸処理後の多孔質ガラス薄板を回収し、アルカリ処理により、細孔中の堆積シリカゲルを除去する(参照図4)。
また、本発明において、第2工程である熱処理における加熱条件は重要である。すなわち、本発明の第2工程の加熱条件の範囲では、図5に示されるように、適正なスポンジ状の多孔質ガラス体となり、均一な表面を形成できる。
一方、本発明の第2工程の加熱条件以外の範囲では、図6(加熱温度730℃、加熱時間24時間)に示されるように表面が泡状となり、図7(加熱温度730℃、加熱時間24時間)に示されるように表面が泡状と針状が混在する状態となり、図8(加熱温度700℃、加熱時間100時間)に示されるように表面が不定形の棒状の集合体になる。図から明らかなように、均一な表面を形成できない。
また、分相後に切断することにより、切断面の品位が良好に保たれていることも特徴である。これは、熱処理時に起こる母材ガラスからのホウ酸、ナトリウムの表面揮発効果を避けるために重要である。なお、切断後、薄板型多孔質ガラスの厚み調整と表面状態改善のために、研磨して表面を剥離させる事が望ましい。
さらに、好適には、上記後に、ガラス成形体をアルカリ性溶液と接触させることにより当該成形体中のアルカリ可溶成分を溶出除去する。酸処理と同様にアルカリ性溶液の種類は特に限定されず、ガラス成分を溶出除去できる限り、いずれのアルカリも使用することができる。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を好適に用いることができる。
薄板型多孔質ガラスの大きさは任意に選べるが、基板上に多数の異なる種類の反応性物質を固定した薄板型多孔質ガラス担体を固定することを考慮すると、直径500μm以下で、厚さ100μm以下であることが好ましい。これは、反応性物質を固定する過程の作業性の観点からは、薄板が大きめの方が好適であるが、反応性物質を固定した後の薄板型多孔質ガラス担体を、基板に固定する際には、小さい方が好ましからである。
薄板型多孔質ガラス上にいわゆる固相法を用いて任意の塩基配列を持ったオリゴヌクレオチド又は任意の構成を持つタンパク質等を合成し、反応性物質を作り込む方法がある。また、他方の方法は、各種の動植物細胞から抽出精製されたもの、若しくは合成された反応性物質を、薄板型多孔質ガラス表面にアミノシランを反応させてアミノ基を結合させる。このアミノ基にグルタルアルデヒドを用いて各種酵素、ポリペプチドを結合する方法を用いることができる。以上により、薄板型多孔質ガラス担体が作成できる。
そして、上記薄板型多孔質ガラス集積体を反応検出チップとして反応セルにいれ、蛍光標識した検出対象のcDNAをセルに流し込み、反応させる。反応・洗浄の後、セルより集積体を取り出して集積体上の蛍光発光しているスポットの位置を蛍光検出器により解析する。
組成(SiO2:70%、B2O3:21%、NaO:6%、Al2O3:3%)になるように調合し、約1000℃で溶融し、ガラス材を調製した。続いて、該ガラス材を900℃で軟化させ、薄板型に成形した(10 X 20 cm)。
次いで、上記薄板型ガラス材を電気炉により、約 620 ℃で約 100 時間熱処理した。次に、熱処理後のガラス材を、縦 1 mm 横 1 mmの小片に切断分離した。その後、0.5mol/Lの塩酸水溶液に95℃以上で、約5時間浸漬した。次に、0.2Nの水酸化ナトリウム溶液に約1時間浸漬後、水洗・乾燥することにより、目的とするタイル状薄板型多孔質ガラスを得た。
該タイル状薄板型多孔質ガラスの特性は、細孔径は100 nm〜250 nmで、細孔径分布範囲は±5%、気孔率が0.8 ml/g±5%であった(図9)。
また、適正なスポンジ状の多孔質ガラス体となり、均一な表面を形成していた。
組成(SiO2:70%、B2O3:21%、NaO:6%、Al2O3:3%)になるように調合し、約1000℃で溶融し、ガラス材を調製した。続いて、該ガラス材を900℃で軟化させ、延伸することにより50ミクロンから1ミリ程度の太さの棒状(又は糸状)に成形した(1 mm× 30 cm)。
次いで、上記棒状ガラス材を電気炉により、約 620 ℃で約 100 時間熱処理した。次に、二本以上の熱処理後のガラス材を並べ、エポキシ樹脂(又は石膏)を用いて固めた。固化後、精密切断機を用いて、直径( 上記棒状ガラスの直径と同じ )厚さ( 0.5 mm )の円盤状薄板型に切断分離した。その後、0.5mol/Lの塩酸水溶液に約5時間浸漬した。次に、0.2Nの水酸化ナトリウム溶液に約1時間浸漬後、水洗・乾燥することにより、目的とする円盤状薄板型多孔質ガラスを得た。
円盤状薄板型多孔質ガラスの特性は、実施例1のタイル状薄板型多孔質ガラスの特性と同様であった。また、適正なスポンジ状の多孔質ガラス体となり、均一な表面を形成していた。
実施例1のタイル状薄板型多孔質ガラス又は実施例2の円盤状薄板型多孔質ガラスを、カラムに詰めて、定法により各種のオリゴヌクレオチドを合成した。
スライドガラス上の薄板型多孔質ガラスを設置する領域に接着剤を塗布する。次いで、実施例3のオリゴヌクレオチドを固定した薄板型多孔質ガラス担体を、スライドガラス上に移動させ、所定位置に固定する。続いて、同一又は別種のオリゴヌクレオチド配列を固定した薄板型多孔質ガラス担体を所定位置に固定し、この作業を順次繰り返すことにより、同一又は異なった種類のオリゴヌクレオチドを固定した薄板型多孔質ガラス担体を配列していく。これにより、スライドガラス上の所定位置に同一又は異なった種類のオリゴヌクレオチドを固定した薄板型多孔質ガラス担体が配列された薄板型多孔質ガラス集積体を得た(図10参照)。
Claims (10)
- 2つの実質的に平行な面を持つ薄板型の多孔質ガラス担体であって、多孔質内部表面に検出対象と結合可能な反応性物質を固定した検出チップ用薄板型多孔質ガラス担体。
- 多孔質内部表面に反応性物質と結合可能な官能基を有する請求項1の薄板型多孔質ガラス担体。
- 請求項1又は2に記載の薄板型多孔質ガラス担体を基板上に2個以上集積・固定した薄板型多孔質ガラス集積体。
- 各薄板型多孔質ガラス担体にそれぞれ異なる反応性物質が固定されている請求項3に記載の薄板型多孔質ガラス集積体。
- 分相性基礎ガラス材を薄板型に成形し、分相工程を経て、小片に切断分離し、化学的エッチングすることを特徴とする担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
- 分相性基礎ガラス材を複数の円柱又は棒状に成形し、分相工程を経て、一つに固めて切断分離し、化学的エッチングすることを特徴とする担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
- 化学的エッチングの後に、カップリング処理により、多孔質内部表面に反応性物質と結合可能な官能基を導入する請求項5又は6に記載の担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
- 分相工程の加熱条件が、加熱温度580℃〜725℃及び加熱時間105時間以上であるあることを特徴とする請求項5―7のいずれか1に記載の担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
- 請求項5―8のいずれか1に記載の担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法で得られた薄板型多孔質ガラス担体。
- 請求項9に記載の薄板型多孔質ガラス担体を基板上に2個以上集積・固定した薄板型多孔質ガラス集積体。
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JP2011251872A (ja) * | 2010-06-01 | 2011-12-15 | Canon Inc | 多孔質ガラスの製造方法 |
JP2014019639A (ja) * | 2012-07-18 | 2014-02-03 | Spg Technology Co Ltd | 高規格寸法精度の分相性ガラスの製造方法とその多孔質ガラス |
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2006
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