JP2013511035A - 光センサ - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図3
Description
以下の各実施例では、金属層(38)を、ポリマーセンシング層を形成する前にクリーニングする。クリーニングは多段階のプロセスであり、基板(36)及び金属層(38)を、異なる溶液を含む槽中で夫々30分間、順番に洗浄する。使用する溶液の順序は、水溶液中2容積%の中性クリーナー(SODOSIL(登録商標)等)、脱イオン水、イソプロパノール、脱イオン水、エタノール、超音波槽中の脱イオン水、水酸化ナトリウム、脱イオン水、1M塩酸、そして最後に脱イオン水である。その後、基板(36)を窒素雰囲気下で乾燥する。
スタンプ基板(stamp substrate)(図示せず)を上記の方法に従ってクリーニングする。その後、スタンプ基板を、テンプレート物体(42)を含む溶液中でインキュベートする。本実施例では、テンプレート物体はRNase Aである。RNase溶液は、0.05mg/mlのRNase Aを含むリン酸緩衝生理食塩水である。スタンプ基板をRNase溶液に室温で2時間曝す。その後、コーティングされたスタンプ基板を、窒素雰囲気中で乾燥する。一部の実施形態では、RNaseでコーティングされたスタンプ基板をその後、保護糖層(protective sugar layer)でさらにコーティングしてよい。この目的に適した糖は二糖類であり、二糖類の1M溶液を、例えば、RNaseを覆うようにスピンコーティングすることができる。保護糖層は、RNaseの形状を維持するのに役立つので、得られるあらゆる分子インプリンティングポリマーの構造を改善する。
別の実施例では、RNase A分子インプリンティングポリマー層を無機ポリマーとして形成する。ポリシロキサン層(足場(scaffold)といってよい)を、2ステッププロセスで作製して、基板(36)上の金属層(38)上にコーティングする。まず、前加水分解(pre-hydrolysis)溶液(TEOS(架橋性モノマー)1.32ml、脱イオン水(溶媒)0.235ml、0.1M HCl(触媒)0.33ml、及び無水エタノール(共溶媒)0.4mlを含む)を混合する。前加水分解溶液を室温で24時間静置する。その後、前加水分解混合物を、溶液(c-アミノプロピルトリエトキシシラン(APS)(官能性モノマー)0.33ml及び0.1Mドデシル硫酸ナトリウム(SDS)(マクロ透過性をもたらすために使用される発泡剤)1mlを含む)と混合する。得られた混合物を攪拌して、シラン成分を混合すると共に、ゾルを泡立てる。混合物を(例えば、実施例1に記載のように)対象物体と組み合わせて、スライドガラス又は金属層上にコーティングした後、ゲル化を起こさせる。その後、ポリマーを室温で24時間時効し、40°Cで48時間乾燥させる。全ての試料をリン酸緩衝生理食塩水(PBS)(pH7.4)で徹底的に洗浄し、破片(debris)を除去する。センシング層を直ちに使用しない場合、暗所で保存してよい(これにより、センシング層の作用寿命(operational longevity)が延びることが見出されている)。
さらに別の実施例では、分子インプリンティングポリマー層は、カフェインで分子インプリンティングされる有機ポリマーである。モノマー混合物(カフェイン(テンプレート物体)0.03g、メタクリル酸(MMA)(官能性モノマー)0.54g、エチレングリコールジメタクリレート(EDMA)(架橋性モノマー)5.64g、DMPA(光開始剤)0.1g、及びクロロホルム(ポロジェニック(porogenic)溶媒)1ml乃至20mlを含む)を生成する。その後、モノマー混合物を少なくとも48時間静置する。その後、混合物を音波処理槽(sonicating bath)中で30分間脱気し、窒素で5分間フラッシュする(flush)。
さらなる実施例では、分子インプリンティングポリマー層は、無機カフェインインプリンティングポリマーである。これを、モノマー混合物(塩酸を加えてpHを1.2にした水(溶媒)7.2g、TEOS(モノマー)20.8g、及びエタノール(共溶媒)14.4gを含む)を生成することによって作製する。モノマー混合物をカフェインと混合し、24時間撹拌して反応を起こさせた。モノマー混合物をテンプレート混合物と直接混合するので、スタンプ基板を使用する必要はない(とはいえ、この方法も機能するだろう)。代わりに、カフェインテンプレート物体を含むモノマー混合物の一部を、基板(36)上の金属層(38)上にスピンコーティングする。その後、ポリマーを、密閉したオーブン中で24時間60°Cで乾燥させる。乾燥後、室温で少なくとも12時間、ポリマーを静置して、安定化させる。
て除去してよい。乳酸で洗浄することで(これによりシリカ網(silica network)が緩むと考えられる)、インプリンティングポリマーの透過性を改善してよい。
さらなる実施例では、分子インプリンティングポリマー層は、パラオクソンインプリンティングゾルゲルである。モノマー混合物を以下のように生成する:TEOS(モノマー)3ml(13.5mmolに相当)を、PTMOS(モノマー)200μl(1.2mmolに相当)及びエタノール(共溶媒)3mlと、澄明になるまで混合する。その後、濃塩酸100μlを加えて混合物を酸性にする。その後、APTES(モノマー)200μl(0.9mmolに相当)を、水(共溶媒)1mlと共に加える。混合物を音波処理槽中で最大30分間脱気し、その後窒素で5分間フラッシュする。その後、モノマー混合物2mlを、パラオクソンのエタノール溶液200μl(0.02mmolに相当)と混合する。混合物を24時間静置する。次に、反応したモノマー混合物30μlを、基板(36)上の金属層(38)上に、4000rpmで20秒間スピンコーティングする。これにより、厚さ534+/−6nmのポリマーフィルムが生成されることが分かった。その後、コーティングされた基板を室温で24時間乾燥させる。パラオクソンを、インプリンティングゾルゲルからソックスレー抽出器を用いてエタノールで抽出する。
類似のパラオクソンインプリンティングゾルゲルを、モノマー混合物を使用して以下のように生成することができる:TMOS(モノマー)3ml(20.3mmolに相当)を、2-エトキシエタノール(共溶媒)3ml、PTMOS(モノマー)370μl(2.2mmolに相当)、及びTMOS−CTAC(モノマー)420μl(0.6mmolに相当)と、澄明になるまで混合する。その後、0.1M塩酸1ml及び水(共溶媒)1mlを加える。その後、混合物を2時間室温で攪拌し、音波処理槽中で最大30分間脱気し、その後窒素で5分間フラッシュする。次いで、モノマー混合物2mlを、パラオクソンの0.1Mエタノール溶液200μlと混合する。次いで、反応したモノマー混合物30μlを、基板(36)上のクリーニングした金属層(38)上に、4000rpmで20秒間スピンコーティングする。これにより、厚さ534+/−6nmのポリマーフィルムが生成されることが分かった。その後、コーティングされた基板を室温で24時間乾燥させる。この場合も、パラオクソンを、インプリンティングゾルゲルからソックスレー抽出器によりエタノールで抽出する。
TEOSベースのゾルゲルは、酸性の加水分解条件下で、TMOSベースのゾルゲルよりゆっくりと加水分解することが分かった。
パラオクソンインプリンティングゾルゲルを生成するさらに別の方法は、以下の物質からなるモノマー混合物を使用するものである:TMOS:PhTMOS:APTES:エタノール:塩酸:水(モル比1:0.1:0.1:4:0.003:4)である。パラオクソンのエタノール溶液を添加した後、反応したモノマー混合物を、基板(36)上の金属層(38)上に、4000rpmで20−60秒間スピンコーティングする。ゾルゲルが乾燥した後、テンプレートパラオクソン分子をエタノール中に抽出する。或いはまた、これらを50容積%メタノール水溶液(1.0M水酸化カリウムを含む)で最大24時間洗浄することにより抽出してよい。
さらなる実施例では、分子インプリンティングポリマー層は、コレステロールインプリンティング有機ポリマーである。本方法は、他の有機ポリマーについて上記説明したものとほとんんど同じである。モノマー混合物は以下を含む:コレステロール(テンプレート)0.387g、メタクリル酸MMA(官能性モノマー)0.682ml、EGDMA(架橋性モノマー)4.72ml、AIBN(熱開始剤)又はDMPA(UV開始剤)0.05g、及びクロロホルム(溶媒)7.5mlである。別の溶媒(エタノール、トルエン、ヘプタン又はヘキサン等)を使用してよい。コレステロール溶媒の混合は、例えば最大60°Cで行ってよい(これによりコレステロールは完全に溶解する)。使用してよい別の官能性モノマーには、4-ビニルピリジン、スチレン及びシクロデキストリンがある。使用してよい別の架橋性モノマーには、エチルビニルベンゼン、ジビニルベンゼン、トリメチロールプロパン及びトリメタクリレートがある。重合後、クロロホルムを除去し、ポリマーを真空オーブン内にて12時間室温で乾燥させる。
コレステロールインプリンティングゾルゲルを、以下のモノマー混合物により作製してよい:TEOS(200mmolに相当)41.7g及び無水酢酸(400mmolに相当)40.8gを、140°Cで12時間混合した後に、コレステロール7.73g(20mmolに相当)を加えたもの。これら成分を最大2日間混合し、その後最大60°Cで乾燥させる。
或いはまた、コレステロールインプリンティングゾルゲルを、以下のモノマー混合物により作製してよい:TEOS(50mmolに相当)10.4g、THF50ml、蒸留水9ml及び触媒としてのアンモニア水溶液(25重量%)0.01mlに続いて、コレステロール1.93g(5mmolに相当)を加えたもの。
Claims (21)
- センシング層を有する導波路を備える光センサであって、センシング層は、センシングされる対象物体を受け入れて保持するように分子インプリンティングされており、光センサは、対象物体がセンシング層に受け入れられて保持されている際に起こる導波路の光学特性の変化を検出するよう構成された検出装置をさらに備える光センサ。
- センシング層は、対象物体を受け入れるのに適した形状を有する受入部位を備える、請求項1に記載の光センサ。
- センシング層は、対象物体の官能基と相補的な官能基を有する受入部位を備える、請求項1又は請求項2に記載の光センサ。
- センシング層は透過性である、請求項1乃至請求項3の何れかに記載の光センサ。
- 変化が検出される光学特性は屈折率である、請求項1乃至請求項4の何れかに記載の光センサ。
- 対象物体はリボヌクレアーゼである、請求項1乃至請求項5の何れかに記載の光センサ。
- 対象物体は不活性である、請求項1乃至請求項6の何れかに記載の光センサ。
- 導波路は漏れモード導波路である、請求項1乃至請求項7の何れかに記載の光センサ。
- 導波路はセンシング層の屈折率よりも高い屈折率を有する材料の層を備える、請求項1乃至請求項8の何れかに記載の光センサ。
- 材料の層は金属層である、請求項9に記載の光センサ。
- センシング層はポリマー層である、請求項1乃至請求項10の何れかに記載の光センサ。
- 光センサは、浄化システムの一部である汚染検出器の一部を形成する、請求項1乃至請求項11の何れかに記載の光センサ。
- センシング層を有する導波路を備える光センサを用いた光センシング方法であって、
センシング層は、対象物体を受け入れて保持するように分子インプリンティングされており、
光センサの一部を流体流路中に配置して、センシング層の少なくとも表面と接触するように流体を流す工程と、
センシング層が少なくとも一部の光を受けるように、導波路の導波モードに光をカップリングさせる工程と、
導波路から出力された光の特性を監視する工程と、
を含んでおり、
前記特性は、対象物体が分子インプリンティング層に受け入れられて保持されると変化する光センシング方法。 - センシング層は、流れている流体に対して透過性であることで、センシング層内に流体を拡散する、請求項13に記載の光センシング方法。
- センシング層は、対象物体を受け入れるのに適した形状を有する受入部位を備える、請求項13又は請求項14に記載の光センシング方法。
- センシング層は、対象物体の官能基と相補的な官能基を有する受入部位を備える、請求項13乃至請求項15の何れかに記載の光センサ。
- 監視される出力光の特性は、光の強度及び/又は光が導波路から出力される角度である、請求項13乃至請求項16の何れかに記載の光センシング方法。
- センシングされる対象物体はリボヌクレアーゼである、請求項13乃至請求項17の何れかに記載の光センシング方法。
- リボヌクレアーゼは不活性である、請求項13乃至請求項18の何れかに記載の光センシング方法。
- 流体は水である、請求項17乃至請求項19の何れかに記載の光センシング方法。
- センシングされる対象物体は、汚染物、又は汚染物の生成物である、請求項17乃至請求項20の何れかに記載の光センシング方法。
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