JP2009103582A - 生体関連物質検出用センサおよびその製造方法 - Google Patents
生体関連物質検出用センサおよびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009103582A JP2009103582A JP2007275683A JP2007275683A JP2009103582A JP 2009103582 A JP2009103582 A JP 2009103582A JP 2007275683 A JP2007275683 A JP 2007275683A JP 2007275683 A JP2007275683 A JP 2007275683A JP 2009103582 A JP2009103582 A JP 2009103582A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- substance
- sensor
- treatment layer
- repellent treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
【課題】固相担体表面へのプローブ物質、検出対象の生体関連物質の吸着が抑制可能な生体関連物質検出用センサ及びその製造方法の提供。
【解決手段】液体試料中の生体関連物質を検出するためのセンサであって、前記生体関連物質と特異的に相互作用するプローブ物質が固相担体表面の所定領域に固定化され、該固定化領域以外の少なくとも前記液体試料が接触し得る前記固相担体表面が撥液処理層で被覆されており、該撥液処理層には下記一般式（１）で表されるフッ素含有化合物が含まれる生体関連物質検出用センサ。
［化１］
【選択図】なし
Description
本発明は、液体試料中の生体関連物質を固相担体表面で補足して検出するに際し、ノイズを低減して高感度に検出できるセンサおよびその製造方法に関する。
ゲノム計画の進展とともに、生命現象や個体の性格を分子レベルで理解しようとする動きが活発化している。そして、遺伝子の働きや生命現象を理解するためには、遺伝子の発現を調べることが有効である。そのための手段として、固相担体表面上に複数種類のＤＮＡプローブをその種類ごとに区分けして固定化したＤＡＮプロ−ブアレーやＤＮＡチップを用いて、標的とするＤＮＡをハイブリダイズさせて捕捉することにより検出する手法が利用されている。ＤＮＡチップは、実際に固定化されているのがオリゴヌクレオチドの誘導体であることから、オリゴチップと呼ばれることもある。
これらアレーやチップは、いずれもガラスなどのプレート表面上に区分けされた多数の区画内にプローブ物質を固定化し、アレー状に整列させた構造を有する。
これまでに、ＤＮＡチップの製造方法としては、例えば、半導体製造工程で行われている光化学反応を利用したフォトリソグラフィーにより、固相担体表面上に多数のセルを区画し、該セル内に所定のオリゴヌクレオチドの一端を固定化して、該オリゴヌクレオチドの他端から、ヌクレオチドを順次結合させていくことでＤＡＮプロ−ブを形成する方法（非特許文献１参照）や、予め作製しておいたＤＡＮプロ−ブの一端を、固相担体表面上の各セルごとに固定化していく方法（非特許文献２参照）が提案されている。
これらアレーやチップは、いずれもガラスなどのプレート表面上に区分けされた多数の区画内にプローブ物質を固定化し、アレー状に整列させた構造を有する。
これまでに、ＤＮＡチップの製造方法としては、例えば、半導体製造工程で行われている光化学反応を利用したフォトリソグラフィーにより、固相担体表面上に多数のセルを区画し、該セル内に所定のオリゴヌクレオチドの一端を固定化して、該オリゴヌクレオチドの他端から、ヌクレオチドを順次結合させていくことでＤＡＮプロ−ブを形成する方法（非特許文献１参照）や、予め作製しておいたＤＡＮプロ−ブの一端を、固相担体表面上の各セルごとに固定化していく方法（非特許文献２参照）が提案されている。
このような方法によって製造されたＤＮＡチップを用いて、標的ＤＮＡの検出は以下のように行われる。例えば、チップ上のプローブに、蛍光標識された標的ＤＮＡをハイブリダイズさせて、チップ上の蛍光シグナルを蛍光スキャナーで検出する。あるいは、標的ＤＮＡをプローブにハイブリダイズさせた後に、プローブに隣接する塩基配列に対して相補的な塩基配列を有する蛍光標識されたオリゴヌクレオチドを、標的ＤＮＡに連結反応（ライゲーション）で連結させて、標的ＤＮＡを蛍光シグナルで検出する。または、プローブにハイブリダイズさせた標的ＤＮＡを鋳型として、ＤＮＡポリメラーゼを用いて蛍光標識されたｄＮＴＰ基質を連結させて、標的ＤＮＡを蛍光シグナルで検出する。ここで標的ＤＮＡとは、例えば、計測対象細胞から抽出されたＤＮＡやその断片等を指す。また、ここに示した検出方法の標的はＤＮＡに限られず、例えば、ｍＲＮＡ、ｍＲＮＡを逆転写して得られたｃＤＮＡ等、各種核酸分子に対して適用できる。またここでは、蛍光シグナルの検出により標的ＤＮＡを検出する方法について説明したが、この他にも例えば、酸化還元反応を利用した電気化学的特性の変化を検出することで標的核酸分子を検出する方法も実用化されている。
核酸分子以外にもタンパク質を検出するための同様な手法も開発されている。例えば、抗原抗体反応のような特異的相互作用を利用して、基板上に標的タンパク質を補足して検出を行う。この場合の検出方法として、具体的には、蛍光標識抗体や酵素標識抗体を用いて基板上でサンドイッチ反応を行い、基板上の蛍光シグナルや酵素活性を検出する方法、質量分析器で分析する方法、電気化学発光によるシグナルを検出する方法などが挙げられる。電気化学発光を利用する方法では、例えば、電極表面に標的タンパク質と特異的に相互作用する抗体等の生体関連物質が固定化されており、標的タンパク質を補足後、ルテニウム錯体で標識された抗体を用いてサンドイッチ反応を行う（非特許文献３参照）。これにより、電極表面でルテニウムが酸化され、ＴＰＡのレドックス反応とカップルさせて還元する時に励起状態となったルテニウムの電子が基底状態に戻る際の発光を検出する。
この他に、高感度で定量的な検出を行うことを目的とした検出方法としては、例えば、通常の顕微鏡検出が可能な７００μｍ程度の大きさの微粒子を標識として用い、反応した微粒子数をカウンターでカウントすることで標的物質を定量検出するイムノアッセイに関する報告がある（非特許文献４参照）。
さらに上記検出方法以外にも、表面プラズモン共鳴センサや水晶振動子を固相担体として用い、その物理化学的特性変化を計測して、生体関連物質間の相互作用を検出する手法がある。表面プラズモン共鳴センサは、金属薄膜に全反射する光を入射した際に生じる微弱なエネルギー波（エバネッセント波）が、誘電体と接触している金属表面における粗密波と共鳴することで全反射光が減衰する現象（ＳＰＲ現象）を応用し、生体物質間の相互作用による金属薄膜表面の誘電率変化をＳＰＲ現象の減衰ピークの生じる角度変化によって検出する。水晶振動子としては、水晶板の圧電効果により、水晶板に一定の電圧を印加することで一定の周波数で発振する素子を用いる。水晶板表面に固定化された物質の質量変化によって周波数が変化するので、生体関連物質間の相互作用により標的物質が水晶板表面に補足された際に生じる固定化物質の質量変化を、周波数変化として検出することができる。
この他に、基板表面の屈折率を計測するエリプソメーターを利用する方法、二面編波式干渉法、表面弾性波を利用する方法などもが挙げられる。
Ｓｃｉｅｎｃｅ ２５１，７６７−７７３（１９９１） Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ ９３，４９１３−４９１８（１９９６） Ｃｌｉｎ．Ｃｈｅｍ．，３７，１５３４−１５３９（１９９９１） Ａｎａｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．２０２，１２０−１２５（１９９２）
さらに上記検出方法以外にも、表面プラズモン共鳴センサや水晶振動子を固相担体として用い、その物理化学的特性変化を計測して、生体関連物質間の相互作用を検出する手法がある。表面プラズモン共鳴センサは、金属薄膜に全反射する光を入射した際に生じる微弱なエネルギー波（エバネッセント波）が、誘電体と接触している金属表面における粗密波と共鳴することで全反射光が減衰する現象（ＳＰＲ現象）を応用し、生体物質間の相互作用による金属薄膜表面の誘電率変化をＳＰＲ現象の減衰ピークの生じる角度変化によって検出する。水晶振動子としては、水晶板の圧電効果により、水晶板に一定の電圧を印加することで一定の周波数で発振する素子を用いる。水晶板表面に固定化された物質の質量変化によって周波数が変化するので、生体関連物質間の相互作用により標的物質が水晶板表面に補足された際に生じる固定化物質の質量変化を、周波数変化として検出することができる。
この他に、基板表面の屈折率を計測するエリプソメーターを利用する方法、二面編波式干渉法、表面弾性波を利用する方法などもが挙げられる。
Ｓｃｉｅｎｃｅ ２５１，７６７−７７３（１９９１） Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ ９３，４９１３−４９１８（１９９６） Ｃｌｉｎ．Ｃｈｅｍ．，３７，１５３４−１５３９（１９９９１） Ａｎａｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．２０２，１２０−１２５（１９９２）
上記のような、固相担体表面において生体関連物質などの標的物質を補足して検出する手法においては、固相担体表面に添加された液体試料中におけるプローブ物質と標的物質との特異的相互作用は一種の平衡反応であり、液体試料中の標的物質の濃度が、反応速度や検出感度に大きな影響を及ぼす。また、蛍光シグナルの検出など光学的検出を行う場合には、Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ比（以下、Ｓ／Ｎ比と略記する）が検出感度に大きな影響を及ぼす。
したがって、迅速でより高感度な標的物質の検出を実現するためには、標的物質を適正な濃度で含有する液体試料を固相担体表面に添加することが必要である。さらに、固相担体表面の、標的物質を補足する領域以外の部位においては、プローブ物質や標的物質などノイズの原因となり得る物質の吸着が抑制されていることが必要である。
したがって、迅速でより高感度な標的物質の検出を実現するためには、標的物質を適正な濃度で含有する液体試料を固相担体表面に添加することが必要である。さらに、固相担体表面の、標的物質を補足する領域以外の部位においては、プローブ物質や標的物質などノイズの原因となり得る物質の吸着が抑制されていることが必要である。
そこで、例えば、標的物質の吸着を抑制するために従来は、アルブミン、カゼインなどのタンパク質；ＭＰＣポリマーと呼ばれる両親媒性高分子；ＳＤＳ、Ｔｒｉｔｏｎ−Ｘ１００などの界面活性剤；などをブロッキング剤として用いている。しかし、このようなブロッキング剤を用いる手法では、十分な効果を得るために、標的物質を含有する液体試料中にブロッキング剤を高濃度で混合することが必要であり、標的物質の濃度を高くすることができず、結果として標的物質を高感度に検出できないという問題点があった。
そして、検出感度を損なうことなく、プローブ物質および標的物質の吸着を抑制する手法については、これまでに報告されていない。
そして、検出感度を損なうことなく、プローブ物質および標的物質の吸着を抑制する手法については、これまでに報告されていない。
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、固相担体表面へのプローブ物質、検出対象の生体関連物質の吸着が抑制可能な生体関連物質検出用センサおよびその製造方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、
請求項１に記載の発明は、液体試料中の生体関連物質を検出するためのセンサであって、前記生体関連物質と特異的に相互作用するプローブ物質が、固相担体表面の所定領域に固定化され、前記固相担体表面の前記固定化領域以外の、少なくとも前記液体試料が接触し得る領域が、撥液処理層で被覆されており、該撥液処理層には、下記一般式（１）で表されるフッ素含有化合物が含まれることを特徴とする生体関連物質検出用センサである。
請求項１に記載の発明は、液体試料中の生体関連物質を検出するためのセンサであって、前記生体関連物質と特異的に相互作用するプローブ物質が、固相担体表面の所定領域に固定化され、前記固相担体表面の前記固定化領域以外の、少なくとも前記液体試料が接触し得る領域が、撥液処理層で被覆されており、該撥液処理層には、下記一般式（１）で表されるフッ素含有化合物が含まれることを特徴とする生体関連物質検出用センサである。
（式中、Ｒ１は炭素数１〜１６の直鎖状若しくは分岐鎖状のパーフルオロアルキル基またはパーフルオロアルキルエーテル基を表し；Ｒ２は水酸基あるいは水酸基に置換可能な原子または基を表し；Ｒ３は水素原子または１価の炭化水素基を表し；Ｘはケイ素原子またはリン原子を表し；Ｙは−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）−で表される基またはカルボニル基であり；Ｚは、一つ以上の水素原子がフッ素原子で置換されていても良いアルキル基またはアルキルオキシアルキル基に、一つの水素原子が置換されたエチレンオキシ基であり；ｊおよびｋは０または１であり；ｌおよびｍは０以上の整数であり；ｎは１、２または３であり；ｎが２または３である場合にはｎ個のＲ２は互いに同一でも異なっていても良く；ｎが１である場合には２個のＲ３は互いに同一でも異なっていても良く；ｌが２以上の整数である場合にはｌ個のＺは互いに同一でも異なっていても良い。）
請求項２に記載の発明は、前記一般式（１）で表されるフッ素含有化合物が、下記一般式（２）で表されるものである請求項１に記載の生体関連物質検出用センサである。
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｘ、ｍ、ｎは前記と同様である。）
請求項３に記載の発明は、前記撥液処理層が、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングの組み合わせでパターニングされたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の生体関連物質検出用センサである。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の生体関連物質検出用センサの製造方法であって、基板表面を撥液処理層で被覆する工程と、該撥液処理層の特定部位を除去して、基板上に前記プローブ物質の固定化領域を形成して固相担体とする工程と、該固定化領域に前記プローブ物質を固定化する工程と、を有することを特徴とする生体関連物質検出用センサの製造方法である。
請求項５に記載の発明は、基板表面を撥液処理層で被覆する工程と、該撥液処理層上に感光性樹脂をパターニングする工程と、パターニングされた前記感光性樹脂をマスクとしてエッチングにより前記撥液処理層の特定部位を除去し、次いで前記感光性樹脂を除去して、前記固定化領域を形成する工程と、により前記固相担体を形成することを特徴とする請求項４に記載の生体関連物質検出用センサの製造方法である。
請求項６に記載の発明は、基板表面に感光性樹脂をパターニングする工程と、前記基板表面および感光性樹脂上を撥液処理層で被覆する工程と、前記感光性樹脂上の撥液処理層を、該撥液処理層で被覆されている感光性樹脂と共に除去する工程と、により前記固相担体を形成することを特徴とする請求項４に記載の生体関連物質検出用センサの製造方法である。
請求項７に記載の発明は、前記エッチングが、酸素、アルゴンおよび塩素からなる群から選択される一種のガスから生成されるプラズマを用いたエッチングであることを特徴とする請求項５に記載の生体関連物質検出用センサの製造方法である。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の生体関連物質検出用センサの製造方法であって、基板表面を撥液処理層で被覆する工程と、該撥液処理層の特定部位を除去して、基板上に前記プローブ物質の固定化領域を形成して固相担体とする工程と、該固定化領域に前記プローブ物質を固定化する工程と、を有することを特徴とする生体関連物質検出用センサの製造方法である。
請求項５に記載の発明は、基板表面を撥液処理層で被覆する工程と、該撥液処理層上に感光性樹脂をパターニングする工程と、パターニングされた前記感光性樹脂をマスクとしてエッチングにより前記撥液処理層の特定部位を除去し、次いで前記感光性樹脂を除去して、前記固定化領域を形成する工程と、により前記固相担体を形成することを特徴とする請求項４に記載の生体関連物質検出用センサの製造方法である。
請求項６に記載の発明は、基板表面に感光性樹脂をパターニングする工程と、前記基板表面および感光性樹脂上を撥液処理層で被覆する工程と、前記感光性樹脂上の撥液処理層を、該撥液処理層で被覆されている感光性樹脂と共に除去する工程と、により前記固相担体を形成することを特徴とする請求項４に記載の生体関連物質検出用センサの製造方法である。
請求項７に記載の発明は、前記エッチングが、酸素、アルゴンおよび塩素からなる群から選択される一種のガスから生成されるプラズマを用いたエッチングであることを特徴とする請求項５に記載の生体関連物質検出用センサの製造方法である。
本発明によれば、液体試料中の生体関連物質を高感度に検出できる。特に、撥液処理層の透明度が高いので、より高感度な光学的検出が可能である。また、撥液処理層が微細加工に適しており、固相担体上により多数のプローブを固定化できるので、解析効率を向上させることができる。
＜生体関連物質検出用センサ＞
本発明において生体関連物質とは、生命現象に関わる物質全般を指し、生体由来のものでも人工物でも良い。具体的には、（ａ）ｃＤＮＡを含むＤＮＡ、（ｂ）ｍＲＮＡなどのＲＮＡ、（ｃ）これらＤＮＡやＲＮＡの断片、（ｄ）ヌクレオチド、ヌクレオシドなどの核酸成分、（ｅ）アミノ酸、（ｆ）ジペプチド、トリペプチドなどのオリゴペプチド、（ｇ）タンパク質、（ｈ）単糖、オリゴ糖、多糖類などの糖類、（ｉ）脂質、（ｊ）ステロイドやアルカロイドなどの有機化合物、（ｋ）無機化合物、（ｌ）カリウムイオン、ナトリウムイオン、塩化物イオン、水素イオンなどの無機イオン、（ｍ）前記（ａ）〜（ｌ）の誘導体、（ｎ）前記（ａ）〜（ｍ）からなる群から選択される二種以上の複合体、などが例示できる。そしてこれらには、ホルモン類；ノルアドレナリン、ドーパミン、セロトニンなどの神経伝達物質；内分泌攪乱剤；各種薬剤などが含まれ、さらに近年急速に発展しているドラッグデリバリーシステム（ＤＤＳ）と呼ばれる技術、人工臓器、医療用デバイスなどに利用される様々な高分子ポリマー修飾薬剤、脂質アナログ分子、生体適合性ポリマーなどが含まれる。
本発明において生体関連物質とは、生命現象に関わる物質全般を指し、生体由来のものでも人工物でも良い。具体的には、（ａ）ｃＤＮＡを含むＤＮＡ、（ｂ）ｍＲＮＡなどのＲＮＡ、（ｃ）これらＤＮＡやＲＮＡの断片、（ｄ）ヌクレオチド、ヌクレオシドなどの核酸成分、（ｅ）アミノ酸、（ｆ）ジペプチド、トリペプチドなどのオリゴペプチド、（ｇ）タンパク質、（ｈ）単糖、オリゴ糖、多糖類などの糖類、（ｉ）脂質、（ｊ）ステロイドやアルカロイドなどの有機化合物、（ｋ）無機化合物、（ｌ）カリウムイオン、ナトリウムイオン、塩化物イオン、水素イオンなどの無機イオン、（ｍ）前記（ａ）〜（ｌ）の誘導体、（ｎ）前記（ａ）〜（ｍ）からなる群から選択される二種以上の複合体、などが例示できる。そしてこれらには、ホルモン類；ノルアドレナリン、ドーパミン、セロトニンなどの神経伝達物質；内分泌攪乱剤；各種薬剤などが含まれ、さらに近年急速に発展しているドラッグデリバリーシステム（ＤＤＳ）と呼ばれる技術、人工臓器、医療用デバイスなどに利用される様々な高分子ポリマー修飾薬剤、脂質アナログ分子、生体適合性ポリマーなどが含まれる。
検出に供する液体試料は、前記生体関連物質を含有するものであり、該生体関連物質以外に、例えば、該生体関連物質を安定化させる成分など、本発明の効果を妨げない範囲で如何なる成分を含有していても良い。
そして、液体試料の溶媒成分は生体関連物質の種類や調製方法により適宜選択できる。例えば、生体関連物質が水溶性であれば水または水溶液を用いれば良く、水溶液としては、生体関連物質を安定化させるために緩衝液を用いることが好ましい。緩衝液の種類は、目的に応じて適宜選択すれば良い。一方、生体関連物質が水や水溶液に対して溶解性の低いものであれば、該生体関連物質の種類に応じて溶媒成分を選択すれば良く、好適なものとして、エタノールやメタノールなどのアルコール系溶媒、ジメチルスルホキシドなどが例示できる。
そして、液体試料の溶媒成分は生体関連物質の種類や調製方法により適宜選択できる。例えば、生体関連物質が水溶性であれば水または水溶液を用いれば良く、水溶液としては、生体関連物質を安定化させるために緩衝液を用いることが好ましい。緩衝液の種類は、目的に応じて適宜選択すれば良い。一方、生体関連物質が水や水溶液に対して溶解性の低いものであれば、該生体関連物質の種類に応じて溶媒成分を選択すれば良く、好適なものとして、エタノールやメタノールなどのアルコール系溶媒、ジメチルスルホキシドなどが例示できる。
図１は、本発明に係る生体関連物質検出用センサを例示する図であり、（ａ）は拡大平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における縦断面図である。
生体関連物質検出用センサ（以下、センサと略記することがある）１においては、基板１１表面の特定領域が撥液処理層１２で被覆されている。そして、基板１１表面の該撥液処理層１２で被覆されずに露出されている領域（以下、固定化領域と略記する）１１１には、検出対象である前記生体関連物質と特異的に相互作用するプローブ物質１３が固定化されている。なお図１においては、プローブ物質１３を層状に簡略化して図示している。
生体関連物質検出用センサ（以下、センサと略記することがある）１においては、基板１１表面の特定領域が撥液処理層１２で被覆されている。そして、基板１１表面の該撥液処理層１２で被覆されずに露出されている領域（以下、固定化領域と略記する）１１１には、検出対象である前記生体関連物質と特異的に相互作用するプローブ物質１３が固定化されている。なお図１においては、プローブ物質１３を層状に簡略化して図示している。
本発明においてプローブ物質とは、前記生体関連物質と特異的に相互作用するものであればいずれでも良い。ここで「特異的相互作用」の具体例としては、抗原−抗体の免疫反応、互いに相補的な塩基配列を有する核酸分子のハイブリダイゼーション、ホスト−ゲストの包接、酵素―基質の複合体形成が挙げられる。
基板１１の材質は、従来の生体関連物質検出用アレイ等で使用されているものと同様のもので良い。具体的には、ガラス、樹脂、金属、セラミックが例示でき、なかでもガラスが特に好ましい。
撥液処理層１２は、センサ１製造時に使用する、プローブ物質１３を含有する溶液、および生体関連物質を含有する液体試料に対して撥液効果を有するものである。ここで言う「撥液」とは、「撥水」または「撥油」を指す。そして、撥液処理剤として下記一般式（１）で表されるフッ素含有化合物（以下、化合物（１）と略記する）を含む。
（式中、Ｒ１は炭素数１〜１６の直鎖状若しくは分岐鎖状のパーフルオロアルキル基またはパーフルオロアルキルエーテル基を表し；Ｒ２は水酸基あるいは水酸基に置換可能な原子または基を表し；Ｒ３は水素原子または１価の炭化水素基を表し；Ｘはケイ素原子またはリン原子を表し；Ｙは−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）−で表される基またはカルボニル基であり；Ｚは、一つ以上の水素原子がフッ素原子で置換されていても良いアルキル基またはアルキルオキシアルキル基に、一つの水素原子が置換されたエチレンオキシ基であり；ｊおよびｋは０または１であり；ｌおよびｍは０以上の整数であり；ｎは１、２または３であり；ｎが２または３である場合にはｎ個のＲ２は互いに同一でも異なっていても良く；ｎが１である場合には２個のＲ３は互いに同一でも異なっていても良く；ｌが２以上の整数である場合にはｌ個のＺは互いに同一でも異なっていても良い。）
Ｒ１は炭素数１〜１６の直鎖状若しくは分岐鎖状のパーフルオロアルキル基またはパーフルオロアルキルエーテル基である。ここで「パーフルオロアルキル基」とは、「アルキル基の水素原子がすべてフッ素原子に置換されたもの」を指す。また、「パーフルオロアルキルエーテル基」とは、「前記パーフルオロアルキル基が酸素原子に結合した一価の基」を指す。
Ｒ１における前記アルキルとしては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシルが例示できる。
Ｒ１の炭素数は、３〜１２であることが好ましく、６〜１０であることがより好ましい。
また、Ｒ１は直鎖状であることが好ましく、パーフルオロアルキル基であることが好ましい。
Ｒ１における前記アルキルとしては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシルが例示できる。
Ｒ１の炭素数は、３〜１２であることが好ましく、６〜１０であることがより好ましい。
また、Ｒ１は直鎖状であることが好ましく、パーフルオロアルキル基であることが好ましい。
Ｒ２の水酸基に置換可能な原子としては、好ましいものとしてフッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子等のハロゲン原子が挙げられ、なかでも塩素原子が特に好ましい。
また、水酸基に置換可能な基としては、好ましいものとして、炭素数が１〜６のアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基およびアシルオキシ基が挙げられる。
炭素数が１〜６のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、ペントキシ基およびヘキシルオキシ基が例示できる。
アリールオキシ基としては、フェノキシ基およびナフトキシ基が例示できる。
アラルキルオキシ基としては、ベンジルオキシ基およびフェネチルオキシ基が例示できる。
アシルオキシ基としては、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、バレリルオキシ基、ピバロイルオキシ基およびベンゾイルオキシ基が例示できる。
これらのなかでも、塩素原子、メトキシ基およびエトキシ基がより好ましく、塩素原子が特に好ましい。
また、水酸基に置換可能な基としては、好ましいものとして、炭素数が１〜６のアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基およびアシルオキシ基が挙げられる。
炭素数が１〜６のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、ペントキシ基およびヘキシルオキシ基が例示できる。
アリールオキシ基としては、フェノキシ基およびナフトキシ基が例示できる。
アラルキルオキシ基としては、ベンジルオキシ基およびフェネチルオキシ基が例示できる。
アシルオキシ基としては、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、バレリルオキシ基、ピバロイルオキシ基およびベンゾイルオキシ基が例示できる。
これらのなかでも、塩素原子、メトキシ基およびエトキシ基がより好ましく、塩素原子が特に好ましい。
Ｒ３の１価の炭化水素基は特に限定されず、鎖状構造および環構造のいずれでも良く、飽和および不飽和のいずれでも良い。鎖状構造の場合には、直鎖状および分岐鎖状のいずれでも良く、環構造である場合には、単環構造および多環構造のいずれでも良い。
なかでも、好ましいものとして、炭素数が１〜６のアルキル基、アリール基およびアラルキル基が挙げられる。
炭素数が１〜６のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基およびヘキシル基が例示できる。
アリール基としては、フェニル基およびナフチル基が例示できる。
アラルキル基としては、ベンジル基およびフェネチル基が例示できる。
これらのなかでも、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基およびイソプロピル基が特に好ましい。
なかでも、好ましいものとして、炭素数が１〜６のアルキル基、アリール基およびアラルキル基が挙げられる。
炭素数が１〜６のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基およびヘキシル基が例示できる。
アリール基としては、フェニル基およびナフチル基が例示できる。
アラルキル基としては、ベンジル基およびフェネチル基が例示できる。
これらのなかでも、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基およびイソプロピル基が特に好ましい。
Ｘはケイ素原子またはリン原子であり、例えば、ガラス基板への化合物（１）の固定化が容易である点では、ケイ素原子であることが好ましい。そして、金属への化合物（１）の固定化が容易である点では、リン原子であることが好ましい。
Ｙは−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）−で表される基またはカルボニル基である。すなわち、隣り合うメチレン基および酸素原子とは、以下のように結合する。
「−（ＣＨ２）ｍ−（ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ））ｊ−（Ｏ）ｋ−」
「−（ＣＨ２）ｍ−（Ｃ（＝Ｏ））ｊ−（Ｏ）ｋ−」
「−（ＣＨ２）ｍ−（ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ））ｊ−（Ｏ）ｋ−」
「−（ＣＨ２）ｍ−（Ｃ（＝Ｏ））ｊ−（Ｏ）ｋ−」
Ｚは、一つ以上の水素原子がフッ素原子で置換されていても良いアルキル基またはアルキルオキシアルキル基に、一つの水素原子が置換されたエチレンオキシ基である。前記エチレンオキシ基の末端の酸素原子が隣り合うＲ１に結合する。
前記エチレンオキシ基の置換されていても良い水素原子の数は、一つであることが好ましい。また、一つ以上の水素原子がフッ素原子で置換されていても良い前記アルキル基またはアルキルオキシアルキル基は、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましく、直鎖状であることがより好ましい。そして、炭素数は１〜１６であることが好ましい。
前記エチレンオキシ基の置換されていても良い水素原子の数は、一つであることが好ましい。また、一つ以上の水素原子がフッ素原子で置換されていても良い前記アルキル基またはアルキルオキシアルキル基は、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましく、直鎖状であることがより好ましい。そして、炭素数は１〜１６であることが好ましい。
ｊおよびｋは０または１であり、０であることが特に好ましい。
ｌは０以上の整数であり、０であることが特に好ましい。
ｍは０以上の整数であり、０〜３であることが好ましく、１または２であることがより好ましく、２であることが特に好ましい。
ｎは１、２または３であり、２または３であることが好ましく、３であることが特に好ましい。
ｌは０以上の整数であり、０であることが特に好ましい。
ｍは０以上の整数であり、０〜３であることが好ましく、１または２であることがより好ましく、２であることが特に好ましい。
ｎは１、２または３であり、２または３であることが好ましく、３であることが特に好ましい。
化合物（１）としては、より好ましいものとして、下記一般式（２）で表されるものが挙げられる。
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｘ、ｍ、ｎは前記と同様である。）
また、前記一般式（１）において、Ｚが「−（ＣＨＲ４−ＣＨＲ５−Ｏ）ｌ’−（ＣＨＲ６−ＣＨＲ７−Ｏ）ｌ’’」で表される化合物も、より好ましいものとして挙げられる。
ここで、Ｒ４およびＲ５の一方は水素原子を表し、他方はメチル基の一つの水素原子が、炭素数１〜１６の直鎖状若しくは分岐鎖状のフルオロアルキル基またはフルオロアルキルエーテル基に置換された基を表す。ここで「フルオロアルキルエーテル基」とは、「前記炭素数１〜１６の直鎖状若しくは分岐鎖状のフルオロアルキル基が酸素原子に結合した一価の基」を指す。
また、Ｒ６およびＲ７の一方は水素原子を表し、他方は炭素数１〜１６の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基またはアルキルエーテル基を表す。ここで「アルキルエーテル基」とは、「前記炭素数１〜１６の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基が酸素原子に結合した一価の基」を指す。
ここで、Ｒ４およびＲ５の一方は水素原子を表し、他方はメチル基の一つの水素原子が、炭素数１〜１６の直鎖状若しくは分岐鎖状のフルオロアルキル基またはフルオロアルキルエーテル基に置換された基を表す。ここで「フルオロアルキルエーテル基」とは、「前記炭素数１〜１６の直鎖状若しくは分岐鎖状のフルオロアルキル基が酸素原子に結合した一価の基」を指す。
また、Ｒ６およびＲ７の一方は水素原子を表し、他方は炭素数１〜１６の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基またはアルキルエーテル基を表す。ここで「アルキルエーテル基」とは、「前記炭素数１〜１６の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基が酸素原子に結合した一価の基」を指す。
ｌ’は、２以上の整数であり、２〜２０であることが好ましく、５〜１０であることがより好ましい。
ｌ’’は、０以上の整数であり、０〜２０であることが好ましく、０であることがより好ましい。
ｌ’’は、０以上の整数であり、０〜２０であることが好ましく、０であることがより好ましい。
Ｒ４およびＲ５における、メチル基の一つの水素原子が置換された前記フルオロアルキル基としては、ＣＦ３−、ＣＨＦ２−、ＣＣｌＦ２−、Ｃ２Ｆ５−、ＣＨＦ２ＣＦ２−、ＣＣｌＦ２ＣＦ２−、（ＣＦ３）２ＣＦ−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２−、（ＣＨＦ２）２ＣＦ−、（ＣＦ３）（ＣＨＦ２）ＣＦ−、（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ２ＣＦ２−、（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２ＣＦ２）２−、ＣＦ３（ＣＦ２）３−、ＣＦ３（ＣＦ２）５−、ＣＦ３（ＣＦ２）７−、ＣＦ３（ＣＦ２）９−、ＣＦ３（ＣＦ２）１１−、ＣＦ３（ＣＦ２）１３−、ＣＦ３（ＣＦ２）１５−が例示できる。
そしてＲ４およびＲ５における、メチル基の一つの水素原子が置換された前記フルオロアルキルエーテル基としては、これらフルオロアルキル基が酸素原子に結合した一価の基が例示できる。
そしてＲ４およびＲ５における、メチル基の一つの水素原子が置換された前記フルオロアルキルエーテル基としては、これらフルオロアルキル基が酸素原子に結合した一価の基が例示できる。
Ｒ６およびＲ７における前記アルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシルが例示できる。
そしてＲ６およびＲ７における前記アルキルエーテル基としては、これらアルキル基が酸素原子に結合した一価の基が例示できる。
そしてＲ６およびＲ７における前記アルキルエーテル基としては、これらアルキル基が酸素原子に結合した一価の基が例示できる。
本発明においては、化合物（１）として、前記一般式（２）で表されるもの特に好ましい。
化合物（１）としては、市販品を用いることもできる。例えば、サイトップシリーズ（商品名、旭硝子株式会社製）、メガファック（商品名、大日本インキ化学工業株式会社製）、ディックガード（商品名、大日本インキ化学工業株式会社製）、ＦＰＸ−３０Ｇ（商品名、ＪＳＲ株式会社製）、ノベックＥＧＣ−１７２０（商品名、住友３Ｍ社製）、Ｐａｔｉｎａｌシリーズ（ｓｕｂｓｔａｎｃｅ ＷＲ１，ＷＲ２，ＷＲ３）（商品名、メルク株式会社製）が例示できる。
化合物（１）は単独で用いても良いし、複数種類を併用しても良い。複数種類を併用する場合には、その組み合わせおよび比率などは目的に応じて適宜選択できる。
撥液処理層１２において前記化合物（１）は、そのケイ素原子またはリン原子が基板上の特定の原子や官能基（例えば、ガラス基板であれば酸素原子）と結合し、Ｒ１が基板外側へ向けて露出するように配向することで、撥液効果を生じると推測される。したがって、Ｒ１がパーフルオロアルキル基またはパーフルオロアルキルエーテル基であることは、本発明のセンサ１が高い撥液効果を発揮する点で重要である。
撥液処理層１２は、本発明の効果を妨げない範囲で、化合物（１）以外の如何なる成分を含んでいても良い。
撥液処理層１２は、撥液処理剤として化合物（１）を含むことにより、ポリテトラフオロエチレンなどの従来から汎用されている撥液処理剤を含む撥液処理層よりも、透明度に優れ、薄い単層薄膜とするのに好適であり、パターニングや除去などの微細加工性に優れる。透明度が優れているので、生体関連物質を光学的に検出する場合には、ノイズの大幅な低減が可能であり、高感度な検出が可能である。また、微細加工性に優れているので、後記するように固相担体上に微小サイズの固定化領域を多数形成することができ、センサ１上のプローブ物質の密度を高くできるので、生体関連物質を高い効率で検出できる。
プローブ物質１３は、前記固定化領域１１１に共有結合を介して固定化されていても良いし、ファンデルワールス力などを利用して物理的吸着により固定化されていても良い。固定化方法は、例えば、プローブ物質１３および基板１１の種類に応じて、適宜選択できる。物理的吸着による固定化は、例えば、プローブ物質１３を含有する液体を基板１１表面にアプライするのみで行えるので、固定化操作が容易である点で好ましい。
固定化領域１１１は略円形状であり、隣り合う固定化領域１１１，１１１の最短の中心間距離がＬとなるように、一定のピッチで整列配置されている。
そして、基板１１の厚みＴ１１、撥液処理層１２の厚みＴ１２、固定化領域１１１の直径、中心間距離Ｌは、いずれもセンサ１の大きさ、加工性、使用性等を考慮して適宜設定できる。
例えば、使用性の観点からは、Ｔ１１は０．１〜１０ｍｍであることが好ましく、０．５〜１．５ｍｍであることがより好ましい。また加工性の観点からは、Ｔ１２は１０ｎｍ〜１μｍであることが好ましい。
一方、固定化領域１１１の直径は２〜５００μｍであることが好ましく、２〜５０μｍであることが特に好ましい。直径が小さいほど、センサ１上のプローブ物質の密度を高めることができる点で好ましい。
また、Ｌは、固定化領域１１１の直径やセンサ１上のプローブ物質の密度など、所望の条件を考慮して、適宜設定すれば良い。
本発明においては、上記のように、撥液処理層１２は微細加工が可能であり、Ｔ１２、固定化領域１１１の直径、Ｌなどを従来のセンサよりも小さい値に設定でき、しかも加工精度が損なわれることが無い。
そして、基板１１の厚みＴ１１、撥液処理層１２の厚みＴ１２、固定化領域１１１の直径、中心間距離Ｌは、いずれもセンサ１の大きさ、加工性、使用性等を考慮して適宜設定できる。
例えば、使用性の観点からは、Ｔ１１は０．１〜１０ｍｍであることが好ましく、０．５〜１．５ｍｍであることがより好ましい。また加工性の観点からは、Ｔ１２は１０ｎｍ〜１μｍであることが好ましい。
一方、固定化領域１１１の直径は２〜５００μｍであることが好ましく、２〜５０μｍであることが特に好ましい。直径が小さいほど、センサ１上のプローブ物質の密度を高めることができる点で好ましい。
また、Ｌは、固定化領域１１１の直径やセンサ１上のプローブ物質の密度など、所望の条件を考慮して、適宜設定すれば良い。
本発明においては、上記のように、撥液処理層１２は微細加工が可能であり、Ｔ１２、固定化領域１１１の直径、Ｌなどを従来のセンサよりも小さい値に設定でき、しかも加工精度が損なわれることが無い。
ここでは、基板１１表面に固定化されているプローブ物質が一種類である場合を例示しているが、本発明においてはこれに限定されず、複数種類のプローブ物質が固定化されていても良い。複数種類である方が、対応する複数種類の生体関連物質を同時に検出できるので、検出効率を大幅に向上させることができる。
また、ここでは、固定化領域１１１が略円形状である場合を例示しているが、多角形状、楕円形状等、他の如何なる形状でも良い。そして固定化領域の配置形態もここに示すものに限定されない。
また、ここでは、固定化領域１１１が略円形状である場合を例示しているが、多角形状、楕円形状等、他の如何なる形状でも良い。そして固定化領域の配置形態もここに示すものに限定されない。
本発明のセンサは、固相担体表面のうちプローブ物質が固定化されたセンサ面が、固定化領域以外は撥液処理層で被覆されている。このように、固相担体表面の固定化領域以外の、少なくとも前記液体試料が接触し得る領域が撥液処理されているので、生体関連物質の検出を行う際に、液体試料をセンサ上にアプライした時に、液体試料が固定化領域以外の領域に付着しても容易に除去でき、生体関連物質の付着が抑制される。
さらに後記するように、センサの製造に際しては、固定化領域以外の領域へのプローブ物質の吸着も抑制されるので、センサの固定化領域以外の領域には、ノイズの原因となり得る物質の吸着が抑制される。したがって、生体関連物質検出時において、Ｓ／Ｎ比が従来のセンサよりも大幅に向上するので、より高精度に検出を行うことができる。
さらに後記するように、センサの製造に際しては、固定化領域以外の領域へのプローブ物質の吸着も抑制されるので、センサの固定化領域以外の領域には、ノイズの原因となり得る物質の吸着が抑制される。したがって、生体関連物質検出時において、Ｓ／Ｎ比が従来のセンサよりも大幅に向上するので、より高精度に検出を行うことができる。
本発明のセンサを用いて生体関連物質の検出を行う場合には、本発明のセンサを用いること以外は、従来の生体関連物質検出用アレイ等を用いる場合と同様の方法で行えば良い。
＜生体関連物質検出用センサの製造方法＞
上記本発明のセンサは、以下のように製造できる。
図２は、本発明に係るセンサの製造工程の例を示す縦断面図である。
まず、図２（ａ）に示すように、基板２１の片面全面を撥液処理層２２で被覆する。被覆方法としては、例えば、ディップ塗布法、真空蒸着法、ＣＶＤ（化学気相蒸着）法、プラズマ重合法が挙げられる。例えば、ディップ塗布法の場合は、化合物（１）を含有する被覆処理溶液を調製し、塗布後は乾燥により前記処理溶液中の溶媒成分を除去することが好ましい。次いで、メタノールやエタノール等のアルコールで洗浄し、乾燥させると良い。
上記本発明のセンサは、以下のように製造できる。
図２は、本発明に係るセンサの製造工程の例を示す縦断面図である。
まず、図２（ａ）に示すように、基板２１の片面全面を撥液処理層２２で被覆する。被覆方法としては、例えば、ディップ塗布法、真空蒸着法、ＣＶＤ（化学気相蒸着）法、プラズマ重合法が挙げられる。例えば、ディップ塗布法の場合は、化合物（１）を含有する被覆処理溶液を調製し、塗布後は乾燥により前記処理溶液中の溶媒成分を除去することが好ましい。次いで、メタノールやエタノール等のアルコールで洗浄し、乾燥させると良い。
次いで、図２（ｂ）に示すように、感光性樹脂２４をフォトリソグラフィーにより、撥液処理層２２上にパターニングする。フォトリソグラフィーは公知の方法で良い。
次いで、パターニングした感光性樹脂２４をマスクとして、撥液処理層２２をエッチングする。エッチング方法は如何なる方法でも良いが、ドライエッチングが好ましく、より具体的には、酸素、アルゴンおよび塩素からなる群から選択される一種のガスから生成されるプラズマを用いたエッチングが好ましい。
エッチングにより、感光性樹脂２４でマスクされていない撥液処理層２２が除去されて、図２（ｃ）に示すように撥液処理層２２がパターニングされる。
エッチングにより、感光性樹脂２４でマスクされていない撥液処理層２２が除去されて、図２（ｃ）に示すように撥液処理層２２がパターニングされる。
次いで、基板２１上に残っている感光性樹脂２４をすべて除去することで、図２（ｄ）に示すような、基板２１上に撥液処理層２２がパターニングされた固相担体２０が得られる。
次いで、基板２１表面の、撥液処理層２２が除去されて露出されている固定化領域２１１上に、プローブ物質２３を固定化する。この場合、例えば、プローブ物質２３を含有する溶液を調製し、該溶液を固定化領域２１１上にアプライした後、洗浄液で洗浄すると良い。前記溶液を調製する際は、溶媒成分はプローブ物質２３の種類に応じて適宜選択すれば良く、例えば、プローブ物質２３が水溶性である場合には、緩衝液を用いるのが好ましい。また前記溶液中には、必要に応じて、プローブ物質２３を安定化させるためのその他の成分を含有させても良い。そして、洗浄後に乾燥を行う場合には、プローブ物質２３が分解等の変質を起こさないように、室温程度で乾燥させるのが良い。
このようにして、図２（ｅ）に示すような、固相担体２０の固定化領域２１１上にプローブ物質２３が固定化されたセンサ２が得られる。
このようにして、図２（ｅ）に示すような、固相担体２０の固定化領域２１１上にプローブ物質２３が固定化されたセンサ２が得られる。
本発明においては、前記溶液を固定化領域２１１上にアプライする場合に、前記溶液が固定化領域２１１以外の領域に付着しても、付着領域は撥液処理層２２で被覆されているので、前記溶液は容易に除去でき、プローブ物質２３の付着が抑制される。
図３は、本発明に係るセンサの製造工程の他の例を示す縦断面図である。
まず、図３（ａ）に示すように、感光性樹脂３４をフォトリソグラフィーにより、基板３１表面上にパターニングする。
まず、図３（ａ）に示すように、感光性樹脂３４をフォトリソグラフィーにより、基板３１表面上にパターニングする。
次いで、図３（ｂ）に示すように、感光性樹脂３４および基板３１表面の露出部位を撥液処理層３２で被覆する。被覆方法は特に限定されず、上記と同様で良い。
次いで、図３（ｃ）に示すように、感光性樹脂３４上の撥液処理層３２を、該撥液処理層３２で被覆されている感光性樹脂３４と共に除去する。これにより、基板３１上に撥液処理層３２がパターニングされた固相担体３０が得られる。
次いで、図２で説明したのと同様の方法で、基板３１表面の固定化領域３１１上に、プローブ物質３３を固定化する。
このようにして、図３（ｄ）に示すような、固相担体３０の固定化領域３１１上にプローブ物質３３が固定化されたセンサ３が得られる。
このようにして、図３（ｄ）に示すような、固相担体３０の固定化領域３１１上にプローブ物質３３が固定化されたセンサ３が得られる。
以下、具体的実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。
（実施例１）
図２を用いて説明した方法で、センサを作製した。
すなわち、パイレックス（登録商標）（コード７０５９、コーニングインターナショナル株式会社製）のガラス基板（厚み；１．１ｍｍ）の片面全面に、濃度が０．０２ｍｏｌ／ＬであるＣＦ３−（ＣＦ２）７−（ＣＨ２）２−ＳｉＣｌ3のヘキサメチルジシロキサン溶液をディップ塗布した。そして、一晩乾燥させた後、１００℃で１時間加熱し、イソプロパノールおよびエタノールにて洗浄することで、撥液処理層（厚み；３０ｎｍ）を形成させた。
次いで、感光性樹脂をフォトリソグラフィーにより、直径５μｍのドットパターンを形成するようにパターニングし、この上から酸素プラズマによるエッチングを行い、撥液処理層の所定領域を除去した。
次いで、感光性樹脂を除去することで、基板上に撥液処理層がパターニングされ、図１に示すような直径５μｍの円形状の固定化領域（隣り合う固定化領域の最短の中心間距離；１０μｍ）が形成された固相担体を得た。
次いで、リン酸濃度が１０ｍＭ、塩化ナトリウム濃度が０．１ＭであるｐＨ７．４のリン酸緩衝液（以下、ＰＢＳと略記する）にストレプトアビジン（ＭＰ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓ社製）を１ｍｇ／ｍＬの濃度となるように溶解した溶液を調製し、この溶液を前記固相担体上にアプライして、２時間室温でアビジンを固定化領域に固定化し、ＰＢＳで洗浄してセンサとした。
（実施例１）
図２を用いて説明した方法で、センサを作製した。
すなわち、パイレックス（登録商標）（コード７０５９、コーニングインターナショナル株式会社製）のガラス基板（厚み；１．１ｍｍ）の片面全面に、濃度が０．０２ｍｏｌ／ＬであるＣＦ３−（ＣＦ２）７−（ＣＨ２）２−ＳｉＣｌ3のヘキサメチルジシロキサン溶液をディップ塗布した。そして、一晩乾燥させた後、１００℃で１時間加熱し、イソプロパノールおよびエタノールにて洗浄することで、撥液処理層（厚み；３０ｎｍ）を形成させた。
次いで、感光性樹脂をフォトリソグラフィーにより、直径５μｍのドットパターンを形成するようにパターニングし、この上から酸素プラズマによるエッチングを行い、撥液処理層の所定領域を除去した。
次いで、感光性樹脂を除去することで、基板上に撥液処理層がパターニングされ、図１に示すような直径５μｍの円形状の固定化領域（隣り合う固定化領域の最短の中心間距離；１０μｍ）が形成された固相担体を得た。
次いで、リン酸濃度が１０ｍＭ、塩化ナトリウム濃度が０．１ＭであるｐＨ７．４のリン酸緩衝液（以下、ＰＢＳと略記する）にストレプトアビジン（ＭＰ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓ社製）を１ｍｇ／ｍＬの濃度となるように溶解した溶液を調製し、この溶液を前記固相担体上にアプライして、２時間室温でアビジンを固定化領域に固定化し、ＰＢＳで洗浄してセンサとした。
次いで、ＰＢＳに溶解した１０μｇ／ｍＬのビオチン化Ｒ−Ｐｈｙｃｏｅｒｙｔｈｒｉｎ（Ｆａｒ Ｅａｓｔ Ｂｉｏ−Ｔｅｃｈ社製）溶液を上記センサ上にアプライし、２時間、室温で反応させた。反応後、ＰＢＳにて数回センサを洗浄し、蛍光顕微鏡にて蛍光シグナルの検出を行った。検出結果としてこの時の撮影画像を図４に示す。
図４に示すように、センサの撥液処理層で被覆されている部分には、ビオチン化Ｒ−Ｐｈｙｃｏｅｒｙｔｈｒｉｎの吸着はなく、ビオチン化Ｒ−Ｐｈｙｃｏｅｒｙｔｈｒｉｎがドットパターニングされていることが確認された。これにより、固相担体表面へのストレプトアビジンおよびビオチン化Ｒ−Ｐｈｙｃｏｅｒｙｔｈｒｉｎの吸着が抑制できることが確認された。
図４に示すように、センサの撥液処理層で被覆されている部分には、ビオチン化Ｒ−Ｐｈｙｃｏｅｒｙｔｈｒｉｎの吸着はなく、ビオチン化Ｒ−Ｐｈｙｃｏｅｒｙｔｈｒｉｎがドットパターニングされていることが確認された。これにより、固相担体表面へのストレプトアビジンおよびビオチン化Ｒ−Ｐｈｙｃｏｅｒｙｔｈｒｉｎの吸着が抑制できることが確認された。
（実施例２）
図３を用いて説明した方法で、センサを作製した。
すなわち、パイレックス（登録商標）（コード７０５９、コーニングインターナショナル株式会社製）のガラス基板（厚み；０．７ｍｍ）上に、感光性樹脂をフォトリソグラフィーにより、直径５μｍのドットパターンを形成するようにパターニングした。
次いで、ＷＲ１ Ｐａｒｔｉｎａｌ（商品名、メルク株式会社製）を蒸着源とした真空蒸着法にて、ＣＦ３−（ＣＦ２）７−（ＣＨ２）２−ＳｉＣｌ3をガラス基板および感光性樹脂上に被覆させた（撥液処理層の厚み；２０ｎｍ以下）。蒸着源の温度は３６０℃から４５０℃とし、１０−３Ｐａの真空度で３０秒間蒸着した。
次いで、感光性樹脂上の撥液処理層を、該撥液処理層で被覆されている感光性樹脂と共に除去して、センサ（隣り合う固定化領域の最短の中心間距離；１０μｍ）とした。
図３を用いて説明した方法で、センサを作製した。
すなわち、パイレックス（登録商標）（コード７０５９、コーニングインターナショナル株式会社製）のガラス基板（厚み；０．７ｍｍ）上に、感光性樹脂をフォトリソグラフィーにより、直径５μｍのドットパターンを形成するようにパターニングした。
次いで、ＷＲ１ Ｐａｒｔｉｎａｌ（商品名、メルク株式会社製）を蒸着源とした真空蒸着法にて、ＣＦ３−（ＣＦ２）７−（ＣＨ２）２−ＳｉＣｌ3をガラス基板および感光性樹脂上に被覆させた（撥液処理層の厚み；２０ｎｍ以下）。蒸着源の温度は３６０℃から４５０℃とし、１０−３Ｐａの真空度で３０秒間蒸着した。
次いで、感光性樹脂上の撥液処理層を、該撥液処理層で被覆されている感光性樹脂と共に除去して、センサ（隣り合う固定化領域の最短の中心間距離；１０μｍ）とした。
次いで、実施例１と同様の方法で、Ｒ−Ｐｈｙｃｏｅｒｙｔｈｒｉｎの検出を行ったところ、実施例１と同様の結果が得られ、固相担体表面へのストレプトアビジンおよびビオチン化Ｒ−Ｐｈｙｃｏｅｒｙｔｈｒｉｎの吸着が抑制できることが確認された。
本発明は、医薬品開発や臨床検査などの分野に利用可能である。
１，２，３・・・生体関連物質検出用センサ、１０，２０，３０・・・固相担体、１１，２１，３１・・・基板、１２，２２，３２・・・撥液処理層、１３，２３，３３・・・プローブ物質、２４，３４・・・感光性樹脂、１１１，２１１，３１１・・・固定化領域
Claims (7)
- 液体試料中の生体関連物質を検出するためのセンサであって、
前記生体関連物質と特異的に相互作用するプローブ物質が、固相担体表面の所定領域に固定化され、
前記固相担体表面の前記固定化領域以外の、少なくとも前記液体試料が接触し得る領域が、撥液処理層で被覆されており、
該撥液処理層には、下記一般式（１）で表されるフッ素含有化合物が含まれることを特徴とする生体関連物質検出用センサ。
- 前記一般式（１）で表されるフッ素含有化合物が、下記一般式（２）で表されるものである請求項１に記載の生体関連物質検出用センサ。
- 前記撥液処理層が、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングの組み合わせでパターニングされたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の生体関連物質検出用センサ。
- 請求項１〜３のいずれか一項に記載の生体関連物質検出用センサの製造方法であって、
基板表面を撥液処理層で被覆する工程と、該撥液処理層の特定部位を除去して、基板上に前記プローブ物質の固定化領域を形成して固相担体とする工程と、該固定化領域に前記プローブ物質を固定化する工程と、を有することを特徴とする生体関連物質検出用センサの製造方法。 - 基板表面を撥液処理層で被覆する工程と、該撥液処理層上に感光性樹脂をパターニングする工程と、パターニングされた前記感光性樹脂をマスクとしてエッチングにより前記撥液処理層の特定部位を除去し、次いで前記感光性樹脂を除去して、前記固定化領域を形成する工程と、により前記固相担体を形成することを特徴とする請求項４に記載の生体関連物質検出用センサの製造方法。
- 基板表面に感光性樹脂をパターニングする工程と、前記基板表面および感光性樹脂上を撥液処理層で被覆する工程と、前記感光性樹脂上の撥液処理層を、該撥液処理層で被覆されている感光性樹脂と共に除去する工程と、により前記固相担体を形成することを特徴とする請求項４に記載の生体関連物質検出用センサの製造方法。
- 前記エッチングが、酸素、アルゴンおよび塩素からなる群から選択される一種のガスから生成されるプラズマを用いたエッチングであることを特徴とする請求項５に記載の生体関連物質検出用センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007275683A JP2009103582A (ja) | 2007-10-23 | 2007-10-23 | 生体関連物質検出用センサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007275683A JP2009103582A (ja) | 2007-10-23 | 2007-10-23 | 生体関連物質検出用センサおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009103582A true JP2009103582A (ja) | 2009-05-14 |
Family
ID=40705388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007275683A Pending JP2009103582A (ja) | 2007-10-23 | 2007-10-23 | 生体関連物質検出用センサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009103582A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6026027B1 (ja) * | 2016-02-05 | 2016-11-16 | 国立大学法人秋田大学 | 電界撹拌を用いた生体分子の迅速検出法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002525573A (ja) * | 1998-09-16 | 2002-08-13 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | キャリアーに複数の分析部位を備えた化学的または生物学的分析のための装置およびその製造方法 |
| JP2003156504A (ja) * | 2001-11-22 | 2003-05-30 | Japan Advanced Inst Of Science & Technology Hokuriku | バイオチップ、バイオチップアレイ、及びそれらを用いたスクリーニング方法 |
| JP2005522219A (ja) * | 2002-04-10 | 2005-07-28 | ジーンオーム サイエンシーズ、インク． | 疎水性ゾーン装置 |
-
2007
- 2007-10-23 JP JP2007275683A patent/JP2009103582A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002525573A (ja) * | 1998-09-16 | 2002-08-13 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | キャリアーに複数の分析部位を備えた化学的または生物学的分析のための装置およびその製造方法 |
| JP2003156504A (ja) * | 2001-11-22 | 2003-05-30 | Japan Advanced Inst Of Science & Technology Hokuriku | バイオチップ、バイオチップアレイ、及びそれらを用いたスクリーニング方法 |
| JP2005522219A (ja) * | 2002-04-10 | 2005-07-28 | ジーンオーム サイエンシーズ、インク． | 疎水性ゾーン装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6026027B1 (ja) * | 2016-02-05 | 2016-11-16 | 国立大学法人秋田大学 | 電界撹拌を用いた生体分子の迅速検出法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mariani et al. | 10 000-fold improvement in protein detection using nanostructured porous silicon interferometric aptasensors | |
| JP5175584B2 (ja) | 局所表面プラズモン共鳴イメージング装置 | |
| Lerner et al. | Hybrids of a genetically engineered antibody and a carbon nanotube transistor for detection of prostate cancer biomarkers | |
| JP3951141B2 (ja) | 有機超分子の自己集合及び金属化合物のステイニングを用いたカーボンナノチューブアレイ及びバイオチップの製作方法 | |
| Kilian et al. | Peptide-modified optical filters for detecting protease activity | |
| US20070237705A1 (en) | Carbon nanotube chain and production process for the same, target detector, and target detection method | |
| Cai et al. | Large-scale fabrication of protein nanoarrays based on nanosphere lithography | |
| US8426028B2 (en) | Preparation of sensors on oligo- or poly (ethylene glycol) films on silicon surfaces | |
| JP2010256161A (ja) | プラズモン励起センサおよびそれを用いたアッセイ法 | |
| JP2021518912A (ja) | マルチウェル電極基盤のバイオセンサー | |
| Evans et al. | Electrical protein detection in cell lysates using high-density peptide-aptamer microarrays | |
| Patel et al. | Atomic force microscopic analysis of highly defined protein patterns formed by microfluidic networks | |
| Li et al. | Aptasensors for detection of avian influenza virus H5N1 | |
| JP2011027632A (ja) | 生体分子固定化基板、生体分子輸送基板及びバイオチップ | |
| Sasakura et al. | Protein Microarray System for Detecting Protein− Protein Interactions Using an Anti-His-Tag Antibody and Fluorescence Scanning: Effects of the Heme Redox State on Protein− Protein Interactions of Heme-Regulated Phosphodiesterase from Escherichia c oli | |
| JP4497903B2 (ja) | タンパク質チップおよびそれを用いたバイオセンサー | |
| JP2009103582A (ja) | 生体関連物質検出用センサおよびその製造方法 | |
| EP2121962A1 (en) | Biosensor, biosensor chip and method for producing the biosensor chip for sensing a target molecule | |
| JP2007033090A (ja) | 光学検出用基板およびその製造方法 | |
| Zhang et al. | Peptide-based biosensors | |
| Cha et al. | Quantitative analysis of H5N1 DNA hybridization on nanowell array electrode | |
| JP4833679B2 (ja) | 密度が調整された分子膜の製造方法及び製造装置 | |
| JP5097495B2 (ja) | 生体分子検出素子及び生体分子検出素子の製造方法 | |
| KR101844048B1 (ko) | 분자 고정화 패턴 및 그를 형성하는 방법 | |
| JP2010094029A (ja) | 表面修飾基板、表面修飾基板の製造方法及び表面修飾基板の製造システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100609 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20110906 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110907 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20120104 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |