JP2010117339A - 活性物質を基板表面上に固定する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】活性物質を基板表面上に固定する方法を提供する。
【解決手段】本発明は、活性物質を基板表面上に固定する方法に関することである。本発明では、基板をクリーニングし、ヒドロキシル基で前記基板の表面を改質し、大気圧下で有機シラン化合物の蒸気を利用して前記基板の表面を改質し、前記基板の表面末端に活性物質を固定する。この方法は、真空条件、或いは運搬ガスが必要なくて、低廉で簡単に均一であるシラン化合物の単分子膜を高密度に再現性があるように形成させることができ、このように形成されたシラン化合物の単分子膜上に活性物質を固定させることができる。
【選択図】図1
【解決手段】本発明は、活性物質を基板表面上に固定する方法に関することである。本発明では、基板をクリーニングし、ヒドロキシル基で前記基板の表面を改質し、大気圧下で有機シラン化合物の蒸気を利用して前記基板の表面を改質し、前記基板の表面末端に活性物質を固定する。この方法は、真空条件、或いは運搬ガスが必要なくて、低廉で簡単に均一であるシラン化合物の単分子膜を高密度に再現性があるように形成させることができ、このように形成されたシラン化合物の単分子膜上に活性物質を固定させることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、活性物質を基板表面上に固定する方法に関する。
最近、情報技術(Information−Technology、IT)、バイオ技術(Bio−Technology、BT)、ナノ技術(Nano−Technology、NT)間の融合技術が社会的、国際的に注目されている。バイオテクノロジー及びナノ技術は、情報技術と共に21世紀を導いていく主要な技術に注目されている。さらにこのような技術は、今後、独自に発展していくより技術間、或いは産業間の結合と融合を通じて発展していくと予想される。このためには、既存に開発されてきた電子、磁気、光素子にバイオ物質及び機能性物質を固定させるために素子の表面を化学的に改質させ、高い再現性、大量生産、及び高い収率を有するようにバイオ物質及び機能性物質を固定させることが重要である。再現性あるように化学的に活性化させるためには、コーティングされる薄膜の厚さが一定に調節にならなければならない。特に、バイオセンサー及び環境物質感知センサーなどのように分析物質を感知するためには、ターゲット物質の受容体をセンサー表面に高密度に固定させてこそ高い敏感度を有するセンサーを製作することができる。
一般的に、酸化膜を有する素子及びシリコン基盤素子にバイオ物質及び機能性物質を固定する最も代表的な方法にエタノール、トルエンなどの溶媒にシラン物質を溶かし、基板と反応をさせて基板を改質させる。しかし溶液でのシラン反応は、水の量に従って、高分子反応によって多層膜が形成されたり、全体的に均等ではないフィルム、即ち、アイランドのようなものが形成される短所がある。そして外部環境に非常に敏感であるため、再現性あるように表面を改質することが非常に難しい。それで開発されたことがシラン物質をガス化して酸化膜をシラン物質に改質する方法である。これは、CVD(Chemical Vapor Deposition)方法であって、真空チャンバーに酸化膜基板をローディングし、一般的に窒素ガスを運搬ガスとして使用してシラン物質を酸化膜の表面に蒸着させる方法である。CVD方法を使用してシラン物質を蒸着する方法は、溶液上で反応しないため、より均一であるシラン分子膜を形成させることができ、再現性ある分子膜を形成することができる。しかし、真空チャンバーを設計しなければならなく、運搬ガスを使用するべきであるため、高い設置費用と複雑な装置が必要である。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、コストが低く簡単に、均一であるシラン化合物の単分子膜を高密度に再現性あるように形成させるためである。
本発明の他の目的は、このように形成されたシラン化合物の単分子膜上に活性物質を固定させることができる活性物質を基板表面上に固定する方法を提供することである。
上述した目的を達成するため、本発明による活性物質を基板表面上に固定する方法は、基板をクリーニングする段階と、ヒドロキシル基で前記基板の表面を改質する段階と、大気圧下で有機シラン化合物の蒸気を利用して前記基板の表面を改質する段階と、前記基板の表面末端に活性物質を固定する段階と、を含む。
前記基板をクリーニングする段階は、前記基板を沸騰アセトン中に浸す段階と、前記基板を沸騰メタノール中に浸す段階と、前記基板を硫酸と過酸化水素の混合溶液のうちに浸す段階と、前記基板を弗化アンモニウムと弗酸の混合物のうちに浸す段階と、を含むことができる。
前記大気圧下で有機シラン化合物の蒸気を利用して前記基板の表面を改質する段階は、反応容器のうちに前記基板を入れる段階と、大気圧の不活性ガス雰囲気下で、前記反応容器のうちで前記基板と離隔されるように位置した溶液容器のうちに有機シラン化合物溶液を入れる段階と、前記溶液容器のうちの有機シラン化合物の蒸気を発生させる段階と、を含むことができる。
本発明の一例において、前記有機シラン化合物は、R1-(CH2)n-Si(R2R3R4)の化学式を有することができる。この際、前記R1は、末端、或いは分枝、非環式、或いは環式の不飽和の炭化水素基、チオル基、カルボニル基、カルボキシル基、アミン基、イミン基、ニトロ基、ヒドロキシル基、フェニル基、ニトリル基、アルデヒド基、イソシアノ基及びイソチオキシアノ基と、を含むグループから選択される少なくとも一つであり、前記nは、1乃至8であり得り、前記R2、R3、R4は、各々アルキル基、アルコキシ基、及び塩素とを含むグループから選択される少なくと一つでありうる。
本発明の一例によると、前記活性物質は、バイオ物質でありうり、この際、前記R1は、アルデヒド基、イソシアノ基、及びイソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。
本発明の他の例によると、前記方法は、前記基板の表面末端に活性物質を固定する段階の前に、前記活性物質と反応することができる作用基で前記基板を改質する段階をさらに含むことができる。この際、前記作用基は、アミン基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、シアノ基、アルデヒド基、イソシアノ基、イソチオキシアノ基、ハロゲン基、ニトロ基、チオル基及びグリニャール化合物とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。
具体的に本発明の他の例において、前記活性物質は、バイオ物質であり、前記作用基は、アルデヒド基、イソシアノ基及びイソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。
具体的に本発明の他の例において、前記活性物質は、バイオ物質であり、前記作用基は、アルデヒド基、イソシアノ基及びイソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。
本発明の他の例において、前記活性物質は、機能性物質であり、前記作用基は、非環式、或いは環式の不飽和炭化水素期、チオル基、カルボニル基、カルボキシル基、アミン基、イミン基、ニトロ基、ヒドロキシル基、フェニル基、ニトリル基、イソシアノ基及びイソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。
前記活性物質は、バイオ物質、機能性物質、ナノ物質及び高分子とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。
ヒドロキシル基で前記基板の表面を改質する段階は、前記基板の表面に対して酸素プラズマ処理する段階を含むことができる。
本発明の実施形態に従う活性物質を基板表面上に固定する方法によると、有機シラン化合物の蒸気を利用して基板の表面を改質するので、均一であるシラン化合物の単分子膜を高密度に再現性あるように形成させることができ、このように形成されたシラン化合物の単分子膜上に活性物質を固定させることができる活性物質を基板表面上に固定させることができる。
また、本発明の実施形態に従う活性物質を基板表面上に固定する方法によると、有機シラン化合物の蒸気が簡単な容器のうちで、大気圧の不活性ガス下で発生するので、真空条件、或いは運搬ガスが必要なくて、低廉で簡単である。また、本発明によると、DNAバイオ分子をシリコン表面に非常に高い集積度に表面に強い化学結合を通じて固定させる方法を提示してアミン基を有する異なるバイオ分子、或いは機能性分子の高集積表面固定化を可能にする。これによって本発明は、大量生産に適合である。
本発明は、反応環境に非常に敏感であるシラン化反応を、蒸気を利用して再現性があり、高密度に固体表面を化学的に活性化させ、ウェハー単位に表面を改質させることができる技術を提示し、化学的に活性化された固体表面に高密度で機能性、及びバイオ物質を化学結合を通じて固定させる方法に関することである。特に、改質された膜層の厚さを精密に調節し、表面に敏感な感知センサーの製作のために短い単分子膜層を形成しなければならない技術に非常に適合する。
以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施形態をより詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に従って活性物質を基板表面上に固定する方法を示す順序図である。
図1を参照すると、本発明の実施形態に従う活性物質を基板表面上に固定する方法は、基板をクリーニングする段階(1段階)と、ヒドロキシル基で前記基板の表面を改質する段階(2段階)と、大気圧下で有機シラン化合物の蒸気を利用して前記基板の表面を改質する段階(3段階)と、前記基板の表面末端に活性物質を固定する段階(4段階)と、を含むことができる。これを具体的に説明するようにする。
<1段階:基板をクリーニングする段階>
前記基板は、結晶シリコン、結晶ゲルマニウム、非晶質シリコン、非晶質ゲルマニウム、SixNy、SiO2、AI2O3、TiO2、Fe2O3、SnO、SnO2、Ag2O、CuO、Ce2O3、CeO2、CoO、Co3O4、ガラス、化合物半導体及び酸化膜プラスチックとを含むグループから選択される少なくとも一つを含むことができる。1段階では、具体的に前記基板を沸騰アセトン中に、10秒〜1時間の間、望ましくは1分〜5分間浸漬させる。そして、前記基板を沸騰メタノール中に、10秒〜1時間の間、望ましくは1分〜5分間浸漬させる。そして脱イオン水を利用して10秒〜1時間の間、望ましくは1分〜5分間、前記基板を濯ぐ。
前記基板は、結晶シリコン、結晶ゲルマニウム、非晶質シリコン、非晶質ゲルマニウム、SixNy、SiO2、AI2O3、TiO2、Fe2O3、SnO、SnO2、Ag2O、CuO、Ce2O3、CeO2、CoO、Co3O4、ガラス、化合物半導体及び酸化膜プラスチックとを含むグループから選択される少なくとも一つを含むことができる。1段階では、具体的に前記基板を沸騰アセトン中に、10秒〜1時間の間、望ましくは1分〜5分間浸漬させる。そして、前記基板を沸騰メタノール中に、10秒〜1時間の間、望ましくは1分〜5分間浸漬させる。そして脱イオン水を利用して10秒〜1時間の間、望ましくは1分〜5分間、前記基板を濯ぐ。
前記基板が結晶シリコン、結晶ゲルマニウム、非晶質シリコン、非晶質ゲルマニウム、窒化シリコン、SiO2、ガラス、化合物半導体及び酸化膜プラスチックとを含むグループから選択される少なくとも一つである場合、前記基板の表面をSPM溶液(硫酸:過酸化水素=1:1の割合で混じる混合溶液)のうちに10秒〜5時間の間、望ましくは1分〜1時間の間を漬し、脱イオン水で1分〜10分間濯ぐ。その後に、酸化膜を除去するためにBOE(Buffered oxide etchant)溶液(弗化アンモニウム:弗酸=30:1で混じる混合溶液)のうちに1秒〜1時間の間、望ましくは3秒〜1分間漬し、後続に脱イオン水で濯ぐ。
前記基板がAI2O3、TiO2、Fe2O3、SnO、SnO2、Ag2O、CuO、Ce2O3、CeO2、CoO、Co3O4を含むグループから選択される少なくとも一つである場合、前記基板の表面を前記のようにSPM溶液とBOE溶液に処理する過程を省略することができる。
<2段階:ヒドロキシル基で前記基板の表面を改質する段階>
2段階では、前記基板の表面を親水性に作り、化学的に活性化あせるために、例えば、前記基板の表面に対して酸素プラズマ処理をして前記基板の表面にヒドロキシル基を形成する。この際、前記酸素プラズマ処理工程において、プラズマパワーは、25W〜500W、プラズマ処理時間は、1分〜30分が望ましい。
2段階では、前記基板の表面を親水性に作り、化学的に活性化あせるために、例えば、前記基板の表面に対して酸素プラズマ処理をして前記基板の表面にヒドロキシル基を形成する。この際、前記酸素プラズマ処理工程において、プラズマパワーは、25W〜500W、プラズマ処理時間は、1分〜30分が望ましい。
<3段階:大気圧下で有機シラン化合物の蒸気を利用して前記基板の表面を改質する段階>
この段階は、有機シラン化合物の蒸気を大気圧下で発生させるために、例えば次のような過程を経りうる。先ず、反応容器のうちに2段階過程を済ました前記基板を入れる。反応容器おうちは、大気圧の不活性ガス雰囲気であり、前記反応容器のうちでは、前記基板と離隔されるように溶液容器が位置する。前記溶液容器のうちに、有機シラン化合物溶液を入れる。そして、前記反応容器の上部を密封し、前記反応容器をヒーターのうちへ移送し、前記溶液容器のうちの有機シラン化合物の蒸気を発生させる。
この段階は、有機シラン化合物の蒸気を大気圧下で発生させるために、例えば次のような過程を経りうる。先ず、反応容器のうちに2段階過程を済ました前記基板を入れる。反応容器おうちは、大気圧の不活性ガス雰囲気であり、前記反応容器のうちでは、前記基板と離隔されるように溶液容器が位置する。前記溶液容器のうちに、有機シラン化合物溶液を入れる。そして、前記反応容器の上部を密封し、前記反応容器をヒーターのうちへ移送し、前記溶液容器のうちの有機シラン化合物の蒸気を発生させる。
例えば、前記反応容器は、図2に示した形態を有することができる。図2を参照すると、反応容器20は、ネジ山24、26によって蓋23とかみ合うように結合されることができる。前記反応容器20の材質は、テフロン(登録商標)、アルミニウム、ステンレス及びガラスを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。前記反応容器20をより密閉させるために、前記反応容器20の上部枠にゴムO−リング25が位置することができる。前記反応容器20の内部底には、基板22が置かれる。図示されないが、前記基板22を固定するために複数の溝が形成されることができる。前記反応容器20の内部底部には、前記基板22と離隔される位置に溶液容器21が位置し、前記溶液容器21のうちに有機シラン化合物溶液を入れる。
前記反応容器20の内部に2段階を済ました基板22と有機シラン化合物溶液を入れる。前記有機シラン化合物は、R1-(CH2)n-Si(R2R3R4)の化学式を有することができる。ここで、前記R1は、末端、或いは分枝、非環式、或いは環式の不飽和炭化水素基、チオル基、カルボニル基、カルボキシル基、アミン基、イミン基、ニトロ基、ヒドロキシル基、フェニル基、ニトリル基、アルデヒド基、イソシアノ基及びイソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つであり、前記nは1乃至8である。前記R2、R3、R4は、各々アルキル基、アルコキシ基、塩素を含むグループから選択される少なくとも一つである。前記有機シラン化合物は、2〜1000μLより、望ましくは10〜300μLの量に、前記溶液容器21のうちに入れることができる。前記反応容器20の蓋23を閉じ、前記反応容器20をヒーターの種類である、例えばオーブンのうちに入れる。前記オーブンの温度は、50〜300℃であり、望ましくは100〜200℃であり、前記オーブンのうちで1分〜1時間の間、望ましくは5分〜10分間反応をさせる。これによって、前記基板22の表面はシラン化される。
<4段階:前記基板の表面末端に活性物質を固定する段階>
前記活性物質は、バイオ物質、機能性物質、ナノ物質、高分子を含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。この際、前記バイオ物質は、DNA、RNA、抗体、抗原、オリゴペプチド、ポリペプチド、蛋白質(protein)、酵素、葡萄糖(glucose)、炭水化物、坑癌物質、アミノ酸、細胞、バクテリア及びウイルスとを含むグループから選択される少なくとも一つであり、前記機能性物質は、坑菌活性物質、ガス吸着物質、薬物、メモリ特性を有する分子、或いは高分子、スイチン特性を有する分子、或いは高分子、磁性物質、及びフォトニクス材料とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。そして、前記ナノ物質は、0.1〜999nmの大きさを有し、量子ドット(quantum dots)、ナノドット(nano dots)、ナノワイヤ(nano wires)、ナノチューブ(nano tubes)、ナノ通気性物質(nano porous materials)、ナノプレート(nano plates)、ナノロッド(nano rods)、ナノ針(nano needle)、ナノパウダー(nano powders)、及びナノキューブ(nano cubes)とを含むグループから選択される少なくとも一つであり、前記高分子は、分子量が1万以上であり、窒素、酸素、または硫黄を含む炭素化合物でありうる。
前記活性物質は、バイオ物質、機能性物質、ナノ物質、高分子を含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。この際、前記バイオ物質は、DNA、RNA、抗体、抗原、オリゴペプチド、ポリペプチド、蛋白質(protein)、酵素、葡萄糖(glucose)、炭水化物、坑癌物質、アミノ酸、細胞、バクテリア及びウイルスとを含むグループから選択される少なくとも一つであり、前記機能性物質は、坑菌活性物質、ガス吸着物質、薬物、メモリ特性を有する分子、或いは高分子、スイチン特性を有する分子、或いは高分子、磁性物質、及びフォトニクス材料とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。そして、前記ナノ物質は、0.1〜999nmの大きさを有し、量子ドット(quantum dots)、ナノドット(nano dots)、ナノワイヤ(nano wires)、ナノチューブ(nano tubes)、ナノ通気性物質(nano porous materials)、ナノプレート(nano plates)、ナノロッド(nano rods)、ナノ針(nano needle)、ナノパウダー(nano powders)、及びナノキューブ(nano cubes)とを含むグループから選択される少なくとも一つであり、前記高分子は、分子量が1万以上であり、窒素、酸素、または硫黄を含む炭素化合物でありうる。
前記活性物質が何かに従って、第3段階で有機シラン化合物のR1がの変わることができる。例えば、前記活性物質は、バイオ物質であると、前記R1は、アルデヒド基、イソシアノ基、イソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。もし、有機シラン化合物のR1が活性物質と化学的に結合するには、弱い反応性を有するとすると、4段階の前に、3段階によってシラン化された前記基板を前記活性物質と反応することができる作用基に改質する段階をさらに含むことができる。この際、前記作用基は、アミン基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、シアノ基、アルデヒド基、イソシアノ基、イソチオキシアノ基、ハロゲン基、ニトロ基、チオル基、及びグリニャール化合物とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。具体的に前記活性物質がバイオ物質であると、前記作用基は、アルデヒド基、イソシアノ基、及びイソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。前記活性物質が機能性物質であると、前記作用基は、非環式、或いは環式の不飽和炭化水素基、チオル基、カルボニル基、カルボキシル基、アミン基、イミン基、ニトロ基、ヒドロキシル基、フェニル基、ニトリル基、イソシアノ基、及びイソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つでありうる。
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
<実験例>
本実験例は、図3を参照して説明するようにする。
本実験例は、図3を参照して説明するようにする。
<1段階:基板をクリーニングする段階>
シリコン基板を準備し、前記シリコン基板を沸騰アセトンに5分、沸騰メタノールに5分間浸して、脱イオン水で濯いでシリコン表面に存在するほこり及びパーティクル、有機物質を除去する。この後、SPM溶液に10分間浸して表面に残っている有機物質と金属物質を除去し、脱イオン水で3分間濯いだ後にBOE溶液(弗化アンモニウム:弗酸=30:1)に10秒間浸して酸化膜を除去して清潔なシリコン表面(図3の参照番号100に該当)を形成する。
シリコン基板を準備し、前記シリコン基板を沸騰アセトンに5分、沸騰メタノールに5分間浸して、脱イオン水で濯いでシリコン表面に存在するほこり及びパーティクル、有機物質を除去する。この後、SPM溶液に10分間浸して表面に残っている有機物質と金属物質を除去し、脱イオン水で3分間濯いだ後にBOE溶液(弗化アンモニウム:弗酸=30:1)に10秒間浸して酸化膜を除去して清潔なシリコン表面(図3の参照番号100に該当)を形成する。
<2段階:ヒドロキシル基で前記基板の表面を改質する段階>
酸素プラズマ処理を40Paで50Wに5分間進行してシリコン表面にヒドロキシル基を形成させる(図3の参照番号110に該当)。
酸素プラズマ処理を40Paで50Wに5分間進行してシリコン表面にヒドロキシル基を形成させる(図3の参照番号110に該当)。
<3段階:大気圧下で有機シラン化合物の蒸気を利用して前記基板の表面を改質する段階>
図2の反応容器20のうちに前記ヒドロキシル基が形成されたシリコン基板110を入れて、100μLの3−アミノプロピルトリエトキシシラン(3−aminopropyltriethoxysilane,APTES)溶液を図2の溶液容器21のうちに入れて大気圧の窒素雰囲気下で蓋23を閉じた後、120℃のオーブンに入れて10分間反応させて表面にアミン基を形成する(図3で参照番号120に該当)。
図2の反応容器20のうちに前記ヒドロキシル基が形成されたシリコン基板110を入れて、100μLの3−アミノプロピルトリエトキシシラン(3−aminopropyltriethoxysilane,APTES)溶液を図2の溶液容器21のうちに入れて大気圧の窒素雰囲気下で蓋23を閉じた後、120℃のオーブンに入れて10分間反応させて表面にアミン基を形成する(図3で参照番号120に該当)。
追加に、前記アミン基に改質あれたシリコン基板120をグルタルアルデヒド(glutaaldehyde)を脱イオン水に25重量%に溶解させ、10mg/mLのNaBH3CNの還元剤を加えた溶液に浸して4時間の間、常温で反応させてアルデヒド基で改質された表面(図3の参照番号130に該当)を収得する。
<4段階:前記基板の表面末端に活性物質を固定する段階>
アルデヒド基で改質されたシリコン表面130に末端アミン基を有した12個の塩基序列に構成されたDNAと還元剤4mM NaBH3CNを反応させて、強くて安定な化学結合である炭素−窒素結合を通じてDNAを固定させた(図3の参照番号140に該当)。反応しなくて残ったアルデヒド基は、エタノールアミンとNaBH3CNと反応させて反応性が弱いヒドロキシル基にアルデヒド基を置換させた(図3の参照番号150に該当)。
アルデヒド基で改質されたシリコン表面130に末端アミン基を有した12個の塩基序列に構成されたDNAと還元剤4mM NaBH3CNを反応させて、強くて安定な化学結合である炭素−窒素結合を通じてDNAを固定させた(図3の参照番号140に該当)。反応しなくて残ったアルデヒド基は、エタノールアミンとNaBH3CNと反応させて反応性が弱いヒドロキシル基にアルデヒド基を置換させた(図3の参照番号150に該当)。
固定されたDNAと相補結合をすることができるDNAに13nmの金粒子を接合させてpH7の0.3M NaC1、0.025%SDS、10mM燐酸塩バッファー溶液で6時間の間に相補結合させた後、0.3Mアンモニウムアセテート溶液に洗浄してAu−DNA接合体を選択的にシリコン表面のみに固定させた(図3の参照番号160に該当)。
このように、Au−DNA接合体が固定された基板表面のSEM写真を図4に示す。図4を参照すると、1μm2当たりの表面に固定されたAu−DNA接合体の改修は、約1800個である。
<対照実験例>
本対照実験例では、上述の実施形態の3段階のように有機シラン化合物の一種であるAPTESの蒸気を大気圧で発生して基板表面を改質しなくて、エタノール溶媒に1%APTES を溶解させて、空気の中で前記実施形態の2段階でヒドロキシル基で改質されたシリコン基板(図3の110)を浸して30分間反応させた。その後、エタノールに濯いで、120℃でシリコン基板を10分間加熱して表面にアミン基を形成した。その他の過程は、上述の実施形態と同一に進行され、本対照実験例によってAu−DNA接合体が固定された基板表面のSEM写真を図5に示した。図5を参照すると、1μm2当たりの表面に固定されたAu−DNA接合体の個数は約1200個であった。
本対照実験例では、上述の実施形態の3段階のように有機シラン化合物の一種であるAPTESの蒸気を大気圧で発生して基板表面を改質しなくて、エタノール溶媒に1%APTES を溶解させて、空気の中で前記実施形態の2段階でヒドロキシル基で改質されたシリコン基板(図3の110)を浸して30分間反応させた。その後、エタノールに濯いで、120℃でシリコン基板を10分間加熱して表面にアミン基を形成した。その他の過程は、上述の実施形態と同一に進行され、本対照実験例によってAu−DNA接合体が固定された基板表面のSEM写真を図5に示した。図5を参照すると、1μm2当たりの表面に固定されたAu−DNA接合体の個数は約1200個であった。
20 反応容器
21 溶液容器
22 基板
23 蓋
24、26 ネジ山
25 ゴムO−リング
21 溶液容器
22 基板
23 蓋
24、26 ネジ山
25 ゴムO−リング
Claims (11)
- 基板をクリーニングする段階と、
ヒドロキシル基で前記基板の表面を改質する段階と、
大気圧下で有機シラン化合物の蒸気を利用して前記基板の表面を改質する段階と、
前記基板の表面末端に活性物質を固定する段階と、を含むことを特徴とする活性物質を基板表面上に固定する方法。 - 前記基板をクリーニングする段階は、
前記基板を沸騰アセトン中に浸す段階と、
前記基板を沸騰メタノール中に浸す段階と、
前記基板を硫酸と過酸化水素の混合溶液のうちに浸す段階と、
前記基板を弗化アンモニウムと弗酸の混合物のうちに浸す段階と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。 - 大気圧下で有機シラン化合物の蒸気を利用して前記基板の表面を改質する段階は、
反応容器のうちに前記基板を入れる段階と、
大気圧の不活性ガス雰囲気下で前記反応容器のうちで前記基板と離隔されるように位置した溶液容器のうちに有機シラン化合物溶液を入れる段階と、
前記溶液容器のうちの有機シラン化合物の蒸気を発生させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。 - 前記有機シラン化合物は、R1-(CH2)n-Si(R2R3R4)の化学式を有し、
前記R1は、末端、或いは分枝、非環式、或いは環式の不飽和炭化水素基、チオル基、カルボニル基、カルボキシル基、アミン基、イミン基、ニトロ基、ヒドロキシル基、フェニル基、ニトリル基、アルデヒド基、イソシアノ基及びイソチオキシアノ基と、を含むグループから選択される少なくとも一つであり、
前記nは、1乃至8であり、
前記R2、R3、及びR4は、各々のアルキル基、アルコキシ基、及び塩素とを含むグループから選択される少なくとも一つである
ことを特徴とする請求項1に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。 - 前記活性物質は、バイオ物質であり、
前記R1は、アルデヒド基、イソシアノ基、及びイソチオキシアノ基を含むグループから選択される少なくとも一つである
ことを特徴とする請求項4に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。 - 前記基板の表面末端に活性物質を固定する段階前に、
前記活性物質と反応することができる作用基で、前記基板を改質する段階
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。 - 前記作用基は、アミン基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、シアノ基、アルデヒド基、イソシアノ基、イソチオキシアノ基、ハロゲン基、ニトロ基、チオル基、及びグリニャール化合物とを含むグループから選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項6に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。
- 前記活性物質は、バイオ物質であり、
前記作用基は、アルデヒド基、イソシアノ基、及びイソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つである
ことを特徴とする請求項6に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。 - 前記活性物質は、機能性物質であり、
前記作用基は、非環式または環式不飽和炭化水素基、チオル基、カルボニル基、カルボキシル基、アミン基、イミン基、ニトロ基、ヒドロキシル基、フェニル基、ニトリル基、イソシアノ基、及びイソチオキシアノ基とを含むグループから選択される少なくとも一つである
ことを特徴とする請求項6に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。 - 前記活性物質は、バイオ物質、機能性物質、ナノ物質、及び高分子とを含むグループから選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項1に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。
- ヒドロキシル基に前記基板の表面を改質する段階は、前記基板の表面に対して酸素プラズマ処理をする段階を含むことを特徴とする請求項1に記載の活性物質を基板表面上に固定する方法。
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