JP2015521293A - 溶解に誘導される構造化表面の湿潤 - Google Patents

Abstract

溶媒または溶液でフィーチャーを湿潤する際に気泡を閉じ込める形状に形成されている少なくとも１つの気体閉じ込めフィーチャーを有する微細加工デバイスが記載されている。デバイスは、気体閉じ込めフィーチャーと接触している犠牲残留物を含み、その溶解が気体閉じ込めフィーチャーの湿潤を誘導する。

Description

政府の支援の記述
本発明は、国立衛生研究所の助成金番号ＲＯ１ＨＧ００４８４３およびＲＯ１ＥＢ０１２５４９の下、米国政府の支援を受けてなされた。米国政府は本発明に一定の権利を有する。

本発明は、微細加工デバイスおよびその中の気体閉じ込めフィーチャーを湿潤する方法に関する。

ラボオンチップ技術は、細胞生物学および生化学アッセイにおける用途のために急速な進歩を遂げてきた。^１低消費量の試薬でアッセイの効率的なパフォーマンスを可能にするラボオンチップシステムは、典型的には、微細加工デバイス、例えば、マイクロ流体チップおよびマイクロウェルアレイの構造化表面上に、溶媒または溶液の添加時に気泡が容易に閉じ込められ得るフィーチャーを含む。閉じ込められた気泡は、表面にカッシー状態の湿潤をもたらす。この湿潤現象は、水溶液と接触している領域、例えば、マイクロウェルの間の表面（マイクロウェルの内側ではなく）^７、またはマイクロパレットの上面（マイクロパレット間の空間ではなく）^８へのタンパク質および細胞の選択的堆積などの特定の用途のために利用されてきた。それにもかかわらず、大多数の用途については、微細加工デバイス内に閉じ込められた気泡はデバイスの使用における障害であり、表面全体が分析物、細胞培地または他の流体の溶液と完全に接触できるようにするために気泡は除去される必要がある。^９、１０

単細胞解像度での細胞培養およびアッセイのための有用なプラットフォームであるマイクロウェルアレイは、気体閉じ込めフィーチャーを有する微細加工デバイスの例である。^２、１１マイクロウェルアレイは、多くの場合、それらの本来の形態が疎水性またはわずかだけ親水性のいずれかであるＰＤＭＳなどのポリマーから作製されているので、アレイが水溶液で覆われるときはいつでもマイクロウェル内の気泡の閉じ込めに遭遇する。この問題を解決するために、表面を親水性にするためのプラズマ処理が一般に使用される。しかしながら、一般的なポリマーの多くにおいて、この親水化は一時的であり、疎水性の部分的または完全な回復のいずれかが通常観察される。^{１４、１５}表面酸化に加えて、真空の適用、加圧、遠心分離、振動および超音波処理を含むいくつかの方法が、現在、キャビティ内に閉じ込められた気泡を除去するために使用されている。^{１０、１６−１８}あるいは、水（γ＝７２．９ｍＮ・ｍ^−１）または水性緩衝液との交換に先立って、低表面張力液体（例えば、エタノール、γ＝２２．４ｍＮ・ｍ^−１）を使用して最初に表面を湿潤することができる。^{１９、２０}マイクロウェルアレイに加えて、マイクロ流体チャネルの隅および行き止まりには、表面の湿潤および気泡形成に関連する同様の問題がある。メニスカスピン留め効果を用いた液体−空気界面の段階的前進に基づく、フェーズガイドと呼ばれる新しいマイクロ流体設計は、隅および深い角度の構造など複雑なマイクロ流体の形状において気泡を閉じ込める可能性を効果的に排除することができる。^６しかしながら、この方法は、前進する流体の方向に沿って壁に材料のストリップを作成することに依存するため、マイクロキャビティ、マイクロウェルまたは行き止まりに閉じ込められた空気を除去することは困難である。

米国特許第５３６８６３４号明細書

Ｍ．Ｋｏｖａｒｉｋ ｅｔ ａｌ， Ａｎａｌ． Ｃｈｅｍ． ， ２０１２， ８４， ５１６−Ｓ４０ Ｅ． Ｏｓｔｕｎｉ ｅｔ ａｌ， Ｌａｎｇｍｕｉｒ， ２００１， １７， ２８２８−２８３４ Ｙ． Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ， Ｌａｎｇｍｕｉｒ， ２００６， ２２， ８２５７−８２６２ Ｊ． Ｍｏｎａｈａｎ ｅｔ ａｌ． Ａｎａｌ． Ｃｈｅｍ．， ２００１， ７３， ３１９３−３１９７ Ｍ， Ｃｈａｍｌｅｙ ｅｔ ａｌ， Ｉｎｔｅｇｒ． Ｂｉｏｌ． ，．２００９， １， ６２５−６３４ Ｄ． Ｗｏｏｄ ｅｔ ａｌ．， Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｅｔ Ｕ． Ｓ， Ａ．， ２０１０， １０７， １０００８−１００１３ Ｊ. Ｆｒｉｔｚ ａｎｄ Ｍ．Ｏｗｅｎ， Ｊ．Ａｄｈｅｓ． ， １９９５， ５４， ３３−４５ Ｖ， Ｊｏｋｉｎｅｎ ｅｔ ａｌ．， Ｂｉｏｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ， ２０１２， ６， ０１６５０１ Ｊ．Ｋａｎｇ ｅｔ ａｌ， Ｌａｂ Ｃｈｉｐ， ２００８， ８， １７６−１７８ Ｅ． Ｂｏｒｍａｓｈｅｎｋｏ ｅｔ ａｌ．， Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ．， ２００７， ９０ Ｒ．Ｍｏｅｒｍａｎ ａｎｄ Ｇ． Ｗ． Ｋ． ｖａｎ Ｄｅｄｅｍ， Ａｎａｌ． Ｃｈｅｍ．， ２００３， ７５， ４１３２−４１３８ Ｈ．Ｍｏｅｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ．， Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ， ２００８， ２９， ７５２−７６３ Ｃ． Ｈｓｉｅｈ ｅｔ ａｌ， Ｂｉｏｍｅｄ． Ｍｉｃｒｏｄｅｖｉｃｅｓ， ２０１０， １２， ８９７−９０５ Ｐ．Ｖｕｌｔｏ ｅｔ ａｌ，， Ｌａｂ Ｃｈｉｐ， ２０１１ ， １１， １５９６−１６０２

上記の方法はすべて、特定の場合において、気泡を防止または除去するのに有効であるが、ガス泡の形成を防止するまたはマイクロキャビティ、隅、行き止まりおよび他の気体閉じ込めフィーチャーを有する微細加工デバイスからガス泡を除去するためのより簡単で受動的な方法が依然として必要とされている。

（発明の要旨）
本発明の第１の態様は、その中に形成された構造化表面に、溶媒または溶液によるフィーチャーの湿潤を防止するガス泡を閉じ込める少なくとも１つの気体閉じ込めフィーチャーを有する微細加工デバイス（例えば、マイクロウェルアレイ、マイクロ流体デバイス）である。デバイスは、該気体閉じ込めフィーチャーと接触している犠牲残留物を含む。犠牲残留物の性質は、親水性または疎水性のいずれかであってもよく、湿潤する気体閉じ込めフィーチャーに適した固体または溶質と溶媒の組み合わせのいずれかであってもよい。

いくつかの実施形態において、気体閉じ込めフィーチャーは、マイクロウェル、隅、マイクロキャビティ、行き止まり、ポスト、トラップ、穴、通路、チャネルまたはそれらの組み合わせを含む。

いくつかの実施形態において、気体閉じ込めフィーチャーの表面は酸化（例えば、プラズマ酸化）される。

本発明のさらなる態様は、微細加工デバイスを湿潤し、同時にその中のガス泡の閉じ込めを抑制する方法であって、（ａ）本明細書に記載の微細加工デバイスを用意すること、（ｂ）気体閉じ込めフィーチャーに接触している犠牲残留物でプライミングすることにより微細加工デバイスを処理すること、次いで（ｃ）該犠牲残留物を該気体閉じ込めフィーチャーから溶解除去するのに十分な溶媒または溶液で該微細加工デバイスを処理し、同時に該気体閉じ込めフィーチャーを該溶媒または溶液で湿潤することを含む方法である。

本発明の上記および他の目的ならびに態様は、本明細書の図面および以下に記載する明細書においてより詳細に説明される。本明細書で引用したすべての米国特許参考文献の開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

ＰＤＭＳマイクロウェルの湿潤である。（Ａ）プラズマ処理後０日目、３日目および６日目に、水溶液中に入れたＰＤＭＳマイクロウェル（Ｈ＝５５μｍ、Ｄ＝５０および１００μｍ）の明視野画像である。気泡の閉じ込めは３日目（５０μｍ）および６日目（１００μｍ）に存在した。（Ｂ）マイクロウェルの湿潤を示す概略図である。φは、ウェルを通る対角線がウェルの底部とその側壁の上端で作る角度として定義され、θは、キャビティの側壁上の水溶液の角度である。 グルコースを用いた親水性マイクロウェルのプライミングである。グルコース溶液を充填した後、乾燥させたマイクロウェル（Ｄ＝２００μｍ、Ｈ＝５５μｍ）を示すＳＥＭおよび明視野画像である。グルコースの体積濃度は、図に示すように変化させた。ＳＥＭ画像は、傾斜角３０°で得た。 マイクロウェル内の溶解に誘導される湿潤である。（Ａ）グルコースの溶解によって誘導されるマイクロウェルの湿潤プロセスを示す概略図である。（Ｂ）３７％グルコースプライミング（左パネル）およびグルコースプライミングなし（右パネル）でのＰＤＭＳマイクロウェル（Ｄ＝５０μｍ、Ｈ＝５５μｍ）内の湿潤である。湿潤に先立って、ＰＤＭＳサンプルは空気プラズマで２分間処理し、３７％グルコースでプライミングされ（またはプライミングされず）、空気中、室温で１ヶ月間保存した。（Ｃ）マイクロウェルアレイ（Ｄ＝２００μｍ、Ｈ＝５５μｍ）におけるグルコース（ＴＲＩＴＣデキストラン２００μｇ／ｍＬと混合）の溶解を示すタイムラプス蛍光画像である。 マイクロ流体チャネルの隅および行き止まりにおける溶解に誘導される湿潤である。（Ａ）気泡の閉じ込めは、接合後７日目にＰＤＭＳマイクロ流体チャネルの隅（ｉ）および行き止まり（ｉｉ）において存在した。（Ｂ）グルコースを用いて隅（ｉ、ｉｉ）を、ソルビトールを用いて行き止まり（ｉｉｉ、ｉｖ）をプライミングする。透過光（ｉおよびｉｉｉ）画像および蛍光（ｉｉおよびｖｉ）画像は、隅および行き止まりが糖で占められたことをはっきりと示している。蛍光画像撮影のために糖をＴＲＩＴＣデキストラン２００μｇ／ｍＬと混合した。（Ｃ）隅（ｉ）でのグルコースおよび行き止まり（ｉｉ）でのソルビトールの溶解を示すタイムラプス透過光画像である。矢印は、水流の方向を示す。試験に先立って、チャネルを空気中、室温で１週間保存した。スケールバー＝５０μｍ。 マイクロウェル内のグルコース溶液の乾燥が、固形グルコースのコンフォーマル、楕円形、円錐形のコーティングをもたらすことを示す概略図である。被覆の程度はグルコースの濃度に依存する。 グルコース（Ａ）およびソルビトール（Ｂ）でプライミングされた後、水ですすがれたＰＤＭＳサンプルＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトルである。本来のＰＤＭＳサンプルをネガティブコントロールとして使用し、グルコースおよびソルビトールをポジティブコントロールとして使用した。 ポリスチレンで形成されたマイクロウェル内のグルコースに誘導される湿潤を示す透過光画像である。スケールバー＝１００μｍ。 ＰＤＭＳマイクロウェル内のソルビトールに誘導される湿潤を示す透過光画像である。スケールバー＝１００μｍ。 マイクロ流体チャネルの隅および行き止まりを３０体積％のグルコース溶液または５０体積％のソルビトール溶液でプライミングするプロセスである。 ＰＤＭＳマイクロウェル内のグルコース残留物の形状は、ＰＤＭＳ／グルコース溶液の界面特性に依存する。（Ａ）乾燥時のＰＤＭＳマイクロウェル内のグルコース溶液の湿潤を示す概略図である。接触角θがグルコースの形状を決定する。（Ｂ）グルコースの放物線状の残留物が、酸化された、親水性のＰＤＭＳ上に形成される。（Ｃ）グルコースの平らな円柱状の残留物が、本来の疎水性のＰＤＭＳ上に形成される。 グルコース残留物の堆積なしの場合（Ａ）およびありの場合（Ｂ）のマイクロラフトアレイの湿潤である。（ｉ）ラフトの断面図のスキームである。（ｉｉ）ラフト上の湿潤のスキームである。（ｉｉｉ）ラフトアレイ上の湿潤を示す透過光画像である。各ウェルは２００μｍ×２００μｍ×１００μｍ（長さ×幅×高さ）の寸法を有する。アレイ上にグルコース残留物を堆積させるために、４０重量％のグルコース溶液をラフトアレイに適用し、続いて吸引して過剰の溶液を除去し、空気中で乾燥させた。

以下、本発明の実施形態が示されている添付の図面を参照しながら、本発明についてさらに詳細に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化することができ、ここに述べられた実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろこれらの実施形態は、この開示が詳細で完全であり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。

同一番号は全体を通じて同一要素を表す。図面において、特定の線、層、部品、要素またはフィーチャーの厚さは、明確にするために誇張されることがある。使用される場合、特に指定しない限り、破線は場合によるフィーチャーまたは動作を示す。

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明するためだけのものであり、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈上別途明確に示されない限り、複数形も含むことを意図している。さらに、本明細書で使用される場合、用語「含む」または「含んでいる」は、記述されたフィーチャー、整数、ステップ、動作、要素、部品および／またはそれらのグループもしくは組み合わせの存在を特定するが、１つ以上の他のフィーチャー、整数、ステップ、動作、要素、部品および／またはそれらのグループもしくは組み合わせの存在または追加を排除するものではないことを理解されたい。

本明細書で使用される用語「および／または」は、任意およびすべての可能な組み合わせ、または関連した記載項目の１つ以上を含み、代替として（「または」）で解釈される場合、組み合わせないことを含む。

別段の定義がない限り、本明細書で使用される（技術用語および科学用語を含む）すべての用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。さらに、一般に使用される辞書に規定されるような用語は、本明細書および特許請求の範囲の文脈においてそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書でそのように明白に定義されていない限り、理想化されたまたは過度に形式的な意味で解釈されるべきではないことを理解されたい。簡潔および／または明瞭にするために、公知の機能または構成に関する詳細な説明は省略する。

要素が別の要素の「上に」ある、別の要素に「付着して」いる、別の要素に「接続して」いる、別の要素と「結合して」いる、または別の要素と「接触して」いる等と言われる場合、その要素は他の要素の直接上にある、他の要素に直接付着している、他の要素に直接接続している、他の要素と直接結合しているおよび／もしくは他の要素と直接接触していることもあり、または介在する要素が存在することもあることを理解されたい。対照的に、要素が、例えば、別の要素の「直接上に」ある、別の要素に「直接付着して」いる、別の要素に「直接接続して」いる、別の要素と「直接結合して」いる、または別の要素と「直接接触して」いると言われる場合、介在する要素は存在しない。また、別のフィーチャーに「隣接して」配置される構造またはフィーチャーへの言及は、隣接するフィーチャーと重なるまたは隣接するフィーチャーの下にある部分を有し得ることも当業者には理解される。

本明細書において、空間的関係を示す用語、例えば、「下に（ｕｎｄｅｒ）」、「下方に（ｂｅｌｏｗ）」、「下方（ｌｏｗｅｒ）」、「上方に（ｏｖｅｒ）」、「上方（ｕｐｐｅｒ）」などは、図示される要素またはフィーチャーと別の要素またはフィーチャーとの関係を容易に説明するために使用されることがある。空間的関係を示す用語は、図面で示された方向に加えて、使用中または動作中のデバイスの異なる方向を包含することを意図していることを理解されたい。例えば、図中のデバイスが反転される場合、他の要素またはフィーチャーの「下に」または「下方に」と記載された要素は、他の要素またはフィーチャーの「上方に」配向されることになる。したがって、具体例としての用語「下」は、上と下の両方の方向を包含することができる。デバイスは、その他の方法で配向されてもよく（９０度または他の方向に回転させる）、本明細書で使用される空間的関係を示す記述子は、それに応じて解釈される。同様に、特に断らない限り、用語「上方に（ｕｐｗａｒｄｌｙ）」、「下方に（ｄｏｗｎｗａｒｄｌｙ）」、「垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」、「水平（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」などが、本明細書において説明の目的のためだけに使用される。

用語第１、第２等が、様々な要素、部品、領域、層および／またはセクションを説明するために本明細書で使用され得るが、これらの要素、部品、領域、層および／またはセクションはこれらの用語によって限定されるべきではないことを理解されたい。むしろ、これらの用語は、別の要素、部品、領域、層および／またはセクションから１つの要素、部品、領域、層および／またはセクションを区別するためだけに使用される。したがって、本明細書で述べられる第１の要素、部品、領域、層またはセクションは、本発明の教示から逸脱することなく、第２の要素、部品、領域、層またはセクションと呼ぶことができる。特に断らない限り、動作（またはステップ）の順番は、特許請求の範囲または図面に提示された順序に限定されるものではない。

本発明のデバイスは、一般に、選択された基板から形成されたまたは基板にあるマイクロウェルアレイおよびマイクロ流体デバイスなどの微細加工デバイスである。このようなデバイスは既知であり、例としては、米国特許第７，９２７，８３０号、第７，７７５，０８８号、第７，７４２，６６２号、第７，５５６，７７６号、第７，１６９，５７７号、第７，１６１，３５６号、第６，６７０，１３３号および６，６３２，６５５号に記載されているものが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、微細加工デバイスは、微量の液体を含有するように構成されている、典型的には、寸法の１つ以上が５００μｍ未満である１つ以上の流体通路、チャンバー、チャネル、ウェル、導管などを有する。いくつかの実施形態において、デバイスは気体閉じ込めフィーチャーに流体連通している主チャネルをさらに含み、該主チャネルの表面は犠牲残留物を実質的に含まない。いくつかの実施形態において、デバイスはマイクロ流体ネットワークを含み、気体閉じ込めフィーチャーはマイクロ流体ネットワークの第１の領域を含む。

本発明のデバイスは、シリカ系基板、例えば、ガラス、石英、シリコンまたはポリシリコン、および他の基板材料、例えばガリウムヒ素などを含む任意の適切な基板材料から形成することができるが、これらに限定されない。他の適切な材料として、ポリマー材料、例えば、プラスチック、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン（例えばテフロン（登録商標））、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、環状オレフィンコポリマー、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー（ＡＢＳ）など、および重合されたフォトレジスト、例えば、ＳＵ−８、１００２Ｆなどが挙げられるが、これらに限定されない（例えば、米国特許第６，１０３，４４６号参照）。

基板材料は、多くの場合、微細加工などの既知の技術との適合性に基づいて選択される。適切な基板材料はまた、一般に、極端なｐＨ、温度、塩濃度および電場の適用を含む微細加工デバイスが曝露され得る条件の全範囲との適合性に応じて選択される。したがって、基板材料は、通常、半導体産業に関連する材料を含むことができる。半導体材料の場合、多くの場合、絶縁性のコーティングまたは層、例えば、酸化ケイ素を基板材料上に備えることが望ましく、特にデバイスまたはその内容物に電場が適用される用途において望ましい。いくつかの実施形態において、微細加工デバイスを作製するために使用される基板はシリカ系であり、より好ましくはガラスまたは石英である。これは、それらが上述の条件に対して不活性であり、微細加工することが容易であるためである。他の実施形態において、製造が容易であること、低コストおよび使い捨て性、ならびに最も極端な反応条件に対して一般的に不活性であることからポリマー基板材料が好ましい。これらのポリマー材料は、例えば、すべての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，８８５，４７０号に記載されているように、例えば、流体の方向性が高められたマイクロ流体システムにおけるそれらの有用性を高めるために、処理表面、例えば、誘導体化またはコーティングされた表面を含むことができる。他の実施形態において微細加工デバイスは、シリカ系およびポリマー材料などの材料の組み合わせを用いて作製される。

微細加工デバイスの材料は、不透明、半透明または透明であり得る。デバイスは、単一材料の単層基板または同一もしくは異なる材料基板の積層もしくは多層構成で形成することができる。デバイスは、単層モノリシック基板または（より典型的には）（例えば、２または３層以上を有する）複数層デバイスであってもよく、約０．２ｍｍから約１５ｍｍの間の厚さを有してもよい。内部チャンバーが意図された使用のための適切な寸法を備えている限り、デバイスの頂部および底部の厚さが重要ではないように、デバイスの厚さは重要ではない。デバイスは、デバイス上に分析のための１つ以上の分析部位を画定するためおよび／またはバリアゾーンを画定するために、基板のマトリクス中に形成されるおよび／またはその主面上に適用またはコーティングされる生物活性剤を含むことができる。

本発明の微細加工デバイスは、任意の適切な技術によって作製することができ、これらの技術としては、微細加工技術、例えば、フォトリソグラフィー、湿式化学エッチング、レーザーアブレーション、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、エアアブレーション技術、射出成形、ＬＩＧＡ法、金属電気鋳造、エンボス加工および他の技術が挙げられるが、これらに限定されない。適切な技術は、半導体産業において用いられるものであってもよい。他の適切な技術として、成形技術、例えば、射出成形、エンボス加工もしくはスタンピング、またはモールド内でポリマー前駆物質を重合することによるものが挙げられるが、これらに限定されない（米国特許第５，５１２，１３１号参照）。

微細加工デバイスは、疎水性または親水性のいずれかの表面を有することができる。さらに、疎水性表面は、空気もしくは酸素プラズマ処理、化学的表面改質または物理的表面堆積によって親水性にすることができる。例えば、ＰＤＭＳは疎水性材料であり、その疎水性表面は酸素プラズマ処理（Ｂｏｄａｓ Ｄ．およびｈａｎ−Ｍａｉｅｋ、Ｃ．Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、２００６年、８３、１２７７−１２７９参照）によって、または疎水性ＰＤＭＳ表面での薄い親水性ポリ（アクリル酸）のケミカルグラフティング（米国特許第６５９６３４６号およびＡｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２００２年、７４、４１１７−４１２３参照）によって、またはガラス層の物理的堆積（Ａｂａｔｅ，Ａ．ら、Ｌａｂ Ｃｈｉｐ、２００８年、８、５１６−５１８参照）によって親水性にすることができる。

微細加工デバイスは、気体閉じ込めフィーチャー、例えば、マイクロウェル、マイクロキャビティ、行き止まり、隅、ポスト、穴、チャネル、トラップおよび通路をしばしば含む。本明細書で使用されるとき、ガスは、気相中の任意の物質を意味し、ガスとしては、窒素、酸素、二酸化炭素または空気などの混合物を挙げることができる。

微細加工デバイスは、溶解に誘導される気体閉じ込めフィーチャーの湿潤に適しており、したがって、デバイスにおけるガス泡の形成を除去または防止する犠牲残留物でプライミングされる。水性の溶媒または溶液を使用する微細加工デバイスについては、犠牲残留物は任意の適切な材料から構成されてもよく、これらの材料としては、塩、炭水化物（例えば、単糖、二糖、オリゴ糖または多糖）および他の親水性ポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。特定の例としては、塩化ナトリウム、デキストラン、ポリエチレングリコール、ポリ（アクリル酸）、ポリ（４−ビニルピリジン）、ポリ（ビニルアルコール）、デキストラン、アルギネート、アガロース、キトサン、セルロース、グルコース、スクロースおよびソルビトールが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、犠牲残留物は非代謝性糖（例えば、ソルビトール、キシリトールまたはマンニトール等）から構成される。犠牲残留物として塩を使用する場合、容易に水溶液に溶解される塩を使用してもよい。このような塩の非限定的な例としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、重硫酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムまたはこれらの組み合わせがある。犠牲残留物は、いくつかの実施形態において、非晶質である。微細加工デバイスが非水性の溶媒または溶液を使用する場合、疎水性の適切な材料は犠牲残留物に応じて選択されるべきである。このような適切な疎水性材料は、疎水性ポリマー、低分子量の有機固体、非揮発性液体である。疎水性ポリマーの特定の例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリウレタン、およびポリカーボネート、ポリ乳酸、ポリ（乳酸−コ−グリコール酸）、ポリ（メチルメタクリレート）が挙げられるが、これらに限定されない。低分子量の有機固体の特定の例としては、パラフィンワックス、ナフタレン、アントラセン、アスピリン（アセチルサリチル酸）、２−ナフトール、脂肪が挙げられるが、これらに限定されない。非揮発性液体の特定の例としては、合成油（例えば、鉱物油）、植物油（例えばオリーブ油）、脂質、シリコーンオイル、液状エポキシ樹脂が挙げられるが、これらに限定されない。

犠牲残留物は、任意の適切な技術によって適用することができる。一実施形態において、犠牲残留物は、溶媒および溶質を含む選択された溶液をプライミングされる気体閉じ込めフィーチャーと接触させ、その上で溶液を乾燥させ、それによって気体閉じ込めフィーチャーと接触して溶質を堆積させる水性または非水性溶媒に溶解される適切な溶質である。別の実施形態において、犠牲残留物の材料は、適切な水性または非水性溶媒中に溶解するのではなく分散させることができる。さらに別の実施形態において、犠牲層は、微粒子ダストとしておよび／または適切な温度で固体を溶融することによって気体閉じ込めフィーチャーと接触させることができる固体材料から構成される。

溶解に誘導される構造化表面の湿潤を達成するために使用される犠牲残留物は、表面を化学的に改質しないことに留意されたい。ＰＤＭＳ表面のプラズマ酸化は特定の実施形態において用いることができるが、気体閉じ込めフィーチャーと接触した犠牲残留物の堆積において、構造化表面のウェンゼル状態の湿潤をもたらすために真空または適切な特性を有する溶媒を適用することができるため、表面を改質するためのこのステップは必要ではない。

製造されると、プライミングされた微細加工デバイスは、その後の使用のために、防水容器にパッケージするおよび／または乾燥剤を含む容器にパッケージすることができる。

使用時に、プライミングされた微細加工デバイスは、典型的には、その使用目的に応じて、水性または非水性すすぎ溶液を用いて、好ましくは該気体閉じ込めフィーチャーを該すすぎ溶液で湿潤させながら、該気体閉じ込めフィーチャーから犠牲残留物を溶解除去するのに十分な時間、量および温度ですすがれる。次いで、デバイスは、第２の水性または非水性溶液（例えば、増殖培地、アッセイまたは試薬媒体、反応媒体等）ですすいで、先のすすぎ溶液をそこから除去し、その使用目的のためのデバイスを準備してもよい。

本発明は、以下の非限定的な実施例においてより詳細に説明される。

方法は、マイクロキャビティ、隅、行き止まりおよび他の気体閉じ込めフィーチャーを有する微細加工デバイスの構造化表面上のガス泡を防止または排除するために記載されている。一例において、ＰＤＭＳを用いて微細加工デバイスを作製した。溶解に誘導される気体閉じ込めフィーチャーの湿潤のために微細加工デバイスをプライミングするプロセスは、２つのステップから構成された：まず表面をプラズマ処理によって親水性にし、次いで、水性単糖溶液でプライミングし、乾燥保存に付した。微細加工デバイスの使用に先立って、エンドユーザーは、単糖を溶解するために単に水を加え、続いて微細加工されたデバイスまたは溶液中の微量の単糖を除去するためにすすぐ。単糖の溶解は、構造化表面がガス泡を含まないままで、気体閉じ込めフィーチャーの完全な湿潤を誘導する。この溶解に誘導される気体閉じ込めフィーチャーの湿潤を実証するためのモデルとして、ＰＤＭＳから作製されたマイクロウェルおよびマイクロ流体チャネルを使用した。

使用された材料は、Ｄ−グルコース、Ｄ−ソルビトール、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）錠剤、テトラメチルローダミン、イソチオシアネート−デキストラン（ＴＲＩＴＣデキストラン、平均分子量５００，０００）およびオクチルトリクロロシランであり、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）から購入した。ＳＵ−８フォトレジストは、ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ Ｃｏｒｐ．（Ｎｅｗｔｏｎ、ＭＡ）から購入した。ＰＤＭＳは、Ｓｙｌｇａｒｄ１８４シリコーンエラストマーキット（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ、Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）から調製した。

急速および完全に疎水性を回復することが知られているポリマーであるＰＤＭＳ^１５をマイクロウェルおよびマイクロ流体チャネルの構造化表面を作成するための材料として選択した。マイクロウェルアレイおよびマイクロ流体チャネルは、従来のソフトリソグラフィーによりＳＵ−８マスター上にＰＤＭＳをマイクロ成型することによって製作した。^２１ＳＵ−８マスターは、５５μｍ厚のＳＵ−８層をスピンコートしたガラススライド上で標準のフォトリソグラフィーによって製作した。^２２マスターモールドは、蒸気相シラン化プロセスにおいてポリカーボネートデシケーター（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）中でオクチルトリクロロシラン５０μＬで処理した：デシケーターは、オイルフリーポンプにより２分間脱気した後、１６時間閉じ、ＰＤＭＳプレポリマー（Ｓｙｌｇａｒｄ１８４キットのベース：硬化剤の１０：１混合物）をマスターモールド上に広げ、ポリマーから気泡を除去するために真空下で脱気した。ＰＤＭＳを硬化させるために、マスターをホットプレート上で１００℃で３０分間焼いた。次いで、マイクロウェルアレイまたはマイクロチャネルを形成するＰＤＭＳをマスターからそれを剥離することによって得た。マイクロウェルアレイについては、マイクロウェルの深さは５５μｍであり、直径は１０μｍから３ｍｍの範囲であった。マイクロ流体チャネルについては、溶液リザーバーとして機能するように、ＰＤＭＳ上のパターンの端部で直径２ｍｍの穴をまず打ち抜いた。ＰＤＭＳおよびガラススライドは、密閉したマイクロ流体チャネルを形成するためにそれらを密封する前に空気プラズマクリーナー（Ｈａｒｒｉｃｋ Ｐｌａｓｍａ、Ｉｔｈａｃａ、ＮＹ）で２分間処理した。

気体閉じ込めフィーチャーの湿潤の程度は、水接触角を測定することにより決定した。水接触角は、５μＬ滴の脱イオン水を用いてポケットＧｏｎｉｏｍｅｔｅｒ ＰＧ−３（Ｆｉｂｒｏ ｓｙｓｔｅｍ ＡＢ、Ｓｗｅｄｅｎ）で測定した。接触角は、滴を適用した後５秒で測定した。１０回の測定の平均値を表面ごとに計算した。

マイクロウェルは、犠牲残留物としてのグルコースでプライミングした。異なる体積濃度（０％、２２％、３０％および３７％）の水中グルコース溶液を調製した。溶液の体積は溶質と溶媒の体積の和であると仮定して、グルコースの体積濃度は、その重量濃度から計算した。ＰＤＭＳマイクロウェルアレイは、酸化により親水性表面を生成するために、まず空気プラズマで２分間処理した。セルフシール、基板に取り付けた正方形のＰＤＭＳリング（２５×２５×６ｍｍ）を用いてアレイを囲むオープンチャンバーを作り出した。アレイ表面を湿潤するために、グルコース水溶液（１〜２ｍＬ）をチャンバーに加えた。アレイを傾けて、真空ホースおよび液体トラップに取り付けたピペットで吸引することにより過剰の溶液を除去した。空気中、室温で残留する水を蒸発させることにより、固体グルコースをマイクロウェル内に堆積させた。グルコースでプライミングしたマイクロウェルは、Ｎｉｋｏｎ Ｅｃｌｉｐｓｅ ＴＥ３００倒立蛍光顕微鏡および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（ＦＥＩ Ｑｕａｎｔａ ２００ ＥＳＥＭ， ＦＥＩ Ｃｏｍｐａｎｙ）で観察した。

図９は、マイクロ流体チャネルの隅および行き止まりをプライミングするためのプロトコルを示している。プラズマ処理し、ガラスに接合した直後に、溶液５μＬをマイクロ流体チャネルの一方の入口に添加した。新たにプラズマ接合されたＰＤＭＳの表面は親水性であるため、溶液は、数分以内にチャネル全体を、隅および行き止まりにおいてでさえ気泡を閉じ込めることなく自然に湿潤する。窒素を供給するホースは、隅および行き止まりの残留糖溶液を残して主チャネル内の溶液が排出されるように、主チャネルをパージするマイクロ流体チャネルの他方の入口に配置した。リザーバーにフラッシュされた溶液を吸引により除去した。主チャネルを窒素でパージしながら、一滴の水を入口に添加した。入口で、排出された糖溶液を水で希釈し、すぐに吸引したが、これは乾燥した糖溶液が主チャネルを遮断する可能性を防止する働きをする。プライミングした後、デバイスは室温で保存した。デバイス内の隅および行き止まりに閉じ込められた糖溶液を蒸発によって１〜２日にわたって徐々に乾燥させた。３０体積％のグルコース溶液を用いてマイクロ流体チャネルの隅を充填した。水中での溶解性がより高いため、ソルビトールがより効果的であることが見出されたマイクロ流体チャネルの行き止まりを充填するために、５０体積％のソルビトール溶液を用いた。

ＰＤＭＳマイクロウェルアレイおよびマイクロ流体チャネルの湿潤挙動（完全な湿潤、部分的な湿潤または非湿潤）は、グルコースでプライミングされているか否かのいずれかで、水を添加し、閉じ込められた気泡の存在を顕微鏡下で観察することによって決定した。水（１．３３）、ＰＤＭＳ（１．４３）^２３および空気（１．００）の屈折率の違いのために空気とＰＤＭＳとの間に形成された厚い暗い境界によって、マイクロウェルおよびマイクロ流体チャネル内の気泡は明視野顕微鏡によって容易に識別された。^７同様に、空気（１．００）、ＰＤＭＳ（１．４３）およびグルコース（１．５１）の屈折率のミスマッチのために、マイクロウェルおよびマイクロ流体チャネル内のグルコースの堆積を確認することができた。^２４グルコースの溶解プロセスを蛍光顕微鏡で観察するために、グルコース溶液をＴＲＩＴＣデキストラン２００μｇ／ｍＬと混合し、マイクロウェルおよびマイクロ流体チャネルをプライミングするために用いた。マイクロウェルおよびマイクロ流体チャネルは、ＣＹ３フィルターセット（Ｇ−２Ｅ；Ｎｉｋｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ；励起フィルター５２８−５５３ｎｍダイクロイック５６５ｎｍロングパス、エミッション５９０−６５０ｎｍ）を装備したＮｉｋｏｎ Ｅｃｌｉｐｓｅ ＴＥ３００顕微鏡を用いて画像化した。タイムラプス画像は、ＮＩＳ−Ｅｌｅｍｅｎｔｓソフトウェアを用いて、冷却ＣＣＤカメラ（Ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｘ Ｃｏｏｌ Ｓｎａｐ；Ｒｏｐｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、Ｔｕｃｓｏｎ、ＡＺ）で収集した。

気泡は、多くの場合、微細加工デバイス内に閉じ込められる。大多数の生物学的用途については、多くの場合、気泡の閉じ込めなしのマイクロウェルの完全な湿潤、すなわちウェンゼル状態の湿潤は要件である。これらの微細加工デバイスのために使用される（ＰＤＭＳなどの）多くのポリマーは疎水性であるため、疎水性マイクロウェルキャビティ内の空気の閉じ込めは、追加のステップが取られない限り、頻繁に発生する。^７気泡の形成を防止するために、多くの場合、酸素または空気のいずれかのプラズマ処理が、マイクロウェル表面を親水性にし、瞬間的な水性の湿潤を可能にするために用いられる（図１Ａ）。^２５しかしながら、多くのポリマーについては、デバイスを再び酸化することなく長期保存後に再湿潤することができないように表面は酸化後すぐにその疎水性の状態を回復する。^２６微細加工の対象となる１０種類の異なるポリマーの中で、ＰＤＭＳは疎水性の回復が最も速い。^１５現在の研究において、プラズマ処理直後のＰＤＭＳフィルム上の水滴の接触角は１０°±５°であったが、３日後に４２°±８°（ｎ＝３）に回復した。マイクロウェルアレイは、０日目に完全に湿潤することができたが、３日目までに水の添加時に小さなマイクロウェル内に気泡（直径Ｄ＝５０μｍ、高さＨ＝５５μｍ、図１Ａ）が閉じ込められた。ＰＤＭＳ表面の水滴の接触角は、時間の経過とともに増加し続け、６日目で６５°±１１°（ｎ＝３）になり、大きなマイクロウェル（Ｄ＝１００μｍ、Ｈ＝５５μｍ、図１Ａ）においてでさえ気泡が閉じ込められていた。ＰＤＭＳよりも疎水性の回復が遅いものの、同様の傾向が、他のポリマー、例えば、ポリスチレン、ポリ（Ｄ、Ｌ−ラクチド）およびＳＵ−８エポキシフォトレジストから作製されたマイクロウェルで観察された。これらの観察は、１０種類の一般的なポリマーの疎水性の回復を試験した最近の報告と一致している。^１５

ウェル内での空気の閉じ込めの安定性または持続時間もまた、ＰＤＭＳの疎水性に依存した。接触角が３日目に４２°±８°（ｎ＝３）に回復したとき、気泡は、水で置き換えられる前、マイクロウェル（Ｄ＝５０μｍ、Ｈ＝５５μｍ）内で約１０分間持続した。接触角が１４日目に７５°±５°（ｎ＝３）に回復したとき、気泡は、マイクロウェル（Ｄ＝５０μｍ、Ｈ＝５５μｍ）内に４時間を超えて安定的に閉じ込められていた。キャビティを有する親水性材料（接触角＜９０°）については、キャビティは水の浸入を止めるためのエネルギー障壁を供給することができるので、空気の閉じ込めは可能であると考えられる。ウェンゼル状態の湿潤は、キャビティを有する親水性材料（接触角＜９０°）については熱力学的に好ましいが^２７、このエネルギー障壁は、少なくとも一時的に、カッシー状態からウェンゼル状態への移行を防止するために十分であり得る。以前に報告されているように、例えば、空気は、親水性の金表面（接触角＝７０°）の直径４００〜８００ｎｍの球状のキャビティに閉じ込められ得る。^２８

マイクロウェル内の気泡の閉じ込めは、図１Ｂに示すスキームによって説明することができ、φは、ウェルを通る対角線がウェル側壁と作る角度として定義され、θは、キャビティの側壁上の水溶液の角度である。新たに酸化されたＰＤＭＳなどの親水性表面については、θ＜φであり、前進する液体は、ウェルの他方の端部に到達する前に垂直壁および底部を湿潤することができる。その結果、空気をウェルから押し出され、均質な湿潤（ウェンゼル状態）をもたらす。疎水性表面については、θ＞φであり、前進する液体は、側壁および底を湿潤することができる前にウェルの他方の端部に到達する（図１Ｂ）。その結果、空気をウェル内に閉じ込められ、不均質な湿潤（カッシー状態）をもたらす。液体による粗い固体表面の湿潤については、理論モデルを用いて広く研究されてきたが、空気の閉じ込めの正確なメカニズムは解明されていない。^{２９、３０、３１、３２}

グルコースを用いた親水性のマイクロウェルのプライミングにより、溶解に誘導される湿潤を介してマイクロキャビティ内に気泡が閉じ込められるのを防止することができ、このことによって標準的な生物学の実験室用のマイクロウェルアレイを使用する際の大きな不快感を排除する。一般的に、エンドユーザーは、生物学的応用の直前に前処理を必要とせずにすぐに使用できる状態のデバイスであることを好む。マイクロウェルアレイの場合、プラズマ酸化、高真空曝露、またはエタノールなどの有毒で低粘度の液体を用いた前処理を必要とせずに完全に湿潤することができる表面は、それらの使用および受け入れを容易にする。犠牲残留物の一例としてグルコースを用いた気体閉じ込めフィーチャーのプライミングは、完全に湿潤したままで長期間保存できる微細加工デバイスを提供するという目標を達成する。ＰＤＭＳマイクロウェルは、まず、親水性表面を生成するために空気プラズマで酸化した。表面にウェンゼル状態の湿潤を形成するマイクロウェルに水溶性材料の溶液を添加した。過剰の液体は吸引により除去した。乾燥時に、固体材料のコンフォーマルコーティングがマイクロウェル内に生成された。水（または適切な水溶液）は、グルコースの犠牲残留物をマイクロウェル内で溶解し、したがってマイクロキャビティ内の気泡を防止または排除することによって、プライミングされたマイクロウェルを後になって完全に湿潤する可能性がある。多くの水溶性材料が利用可能であるが、好ましい実施形態は、水中での溶解速度が速い非毒性、生体適合性材料を使用する。生物学で用いられる一般的な塩溶液であるリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）を使用することもできるが、ウェルの壁上のコンフォーマルコーティングの代わりに場違いに突出が現れることがあるので、ウェルに形成される大きな塩の結晶の形成を回避するために注意が必要である。Ｄ−グルコースおよびＤ−ソルビトールなどの固体糖ポリオールは、水に急速に溶解し生体適合性であるため犠牲残留物のために好ましい材料である。一実施形態において、ＰＤＭＳマイクロウェルアレイを水性グルコース溶液（３７％体積濃度）で湿潤し、次いでウェルを超える過剰の体積を除去した。溶媒を蒸発させた後、固体グルコースのコンフォーマルコーティングがマイクロウェルの壁および床を覆った（図２）。濃度３０％のグルコースでプライミングされたマイクロウェルについては、グルコース層はマイクロウェルの壁および床の一部分のみを覆ったように見えた（図２）。より低いグルコース濃度（２２％）では、マイクロウェル表面の被覆はより少なかった。側壁のグルコース層の角度もまた、より低いグルコース濃度においてより急勾配であった。この観察は、乾燥したグルコース層の輪郭の形状が楕円とみなされるものと仮定して理論計算と一致している。マイクロウェル内の乾燥グルコースの相対的な被覆は、マイクロキャビティの寸法（直径および高さ）ではなく、グルコースｃの濃度のみに依存する。したがって、マイクロキャビティをプライミングするために犠牲残留物としてグルコースを用いる場合、好ましい実施形態は、幅広いサイズ（１０μｍ〜３ｍｍ）および深さのマイクロキャビティを有する構造化表面のために、ｃ＞３３％であるグルコース溶液を使用することである。

グルコースのコーティングは、側壁に関するθとウェルに関するφの両方を変え、それは水によるマイクロウェルの再湿潤を容易にする。水は急速にグルコースを溶解することができるので、その溶解がマイクロウェルの再湿潤を誘導する（図３Ａ）。グルコースでコーティングされたウェルのθおよびφの変化がマイクロウェルの湿潤をもたらすことができるか否かを決定するために、ＰＤＭＳマイクロウェルアレイ（Ｄ＝５０μｍ、Ｈ＝５５μｍ）は、酸化し、３７％または０％のグルコース溶液でプライミングした１ヶ月後に試験した。図３Ｂは、グルコースプライミングあり（左パネル）およびグルコースプライミングなし（右パネル）のＰＤＭＳマイクロウェル上の湿潤を示している。グルコースプライミングなしのマイクロウェルについては、気泡がマイクロウェル内に形成された。３７％グルコース溶液でプライミングされたマイクロウェルについては、気泡が形成されなかった。この抗気泡機能は、これまでに試験した最長保存期間として４ヶ月間有効であり、θおよびφの変化が長い時間湿潤性を維持することに成功したことを示唆している。グルコースの溶解速度を可視化するために、蛍光ドープしたグルコース溶液（２００μｇ／ｍＬのＴＲＩＴＣデキストランを含む３７％グルコース、０．５ＭＤ）を用いてＰＤＭＳマイクロウェルアレイ（Ｄ＝２００μｍ、Ｈ＝５５μｍのマイクロウェル）を実験の１カ月前にプライミングした。次いで、グルコースの溶解を理解するために、ウェルにおける蛍光の損失を経時的に追跡した。水を加えた後、マイクロウェルは、完全な湿潤、続いて２５秒の時間にわたるプライミング層の損失（図３Ａ、Ｃ）が観察された。ウェルの上面が湿潤した後、グルコースの溶解は、ウェルが水溶液で充填されることを誘導する。ビデオ検査は、グルコースコーティングの有無によるマイクロウェルの湿潤特性の差を示した。

θの変化の源は、水が急速におよび完全にデバイスの構造化表面を湿潤するように、ＰＤＭＳ微細加工デバイスの気体閉じ込めフィーチャーと接触した親水性犠牲残留物を作り出すグルコースコーティングの存在である。しかしながら、グルコース層はまた、ＰＤＭＳの疎水性の回復を防止し、これによりグルコース層の端部の近くのキャビティ内に水溶液が拡散することを容易にすることが可能である。グルコース層がプラズマ処理されたＰＤＭＳ表面の親水性を維持することができるかどうかを決定するために、グルコースでプライミングした後、ＰＤＭＳフィルムの接触角を異なる時間で評価した。ＰＤＭＳフィルムは、プラズマで酸化して、表面に広げた３７％または０％のグルコース溶液でプライミングし、空気中で乾燥させた。次いで、フィルムを０、２、５または１２日間空気中で保存した（各条件および時間について、ｎ＝３）。水滴の接触角の測定の直前に、アレイを水ですすぎ、窒素気流下で乾燥させ、接触角を測定した。減衰全反射（ＡＴＲ）−ＦＴＩＲ分光計（Ｎｉｃｏｌｅｔ ｉＳ１０、Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）を用いてＰＤＭＳ表面にグルコース残留物が存在しないことを確認した（図６）。０日目では、プライミングされたＰＤＭＳフィルムとプライミングされていないＰＤＭＳフィルム両方の接触角は１０°±５°であった。２日目では、グルコースでプライミングされたＰＤＭＳフィルムとプライミングされていないＰＤＭＳフィルムの接触角は、それぞれ４９°±２°と４１°±６°であった。５日目では、角度は、プライミングされたフィルムについては５６°±４°、プライミングされていないフィルムについては６３°±６°であった。１２日目では、角度は、プライミングされたフィルムについては６５°±８°、プライミングされていないフィルムについては７２°±４°であった。これらの結果は、グルコースプライミングは下にあるＰＤＭＳの構造化表面の疎水性の回復を有意に遅延しないことを示した。グルコース層によってもたらされたθおよびφの初期変化は、上部キャビティ表面の湿潤を可能にし、同時にその後のグルコースの溶解はＰＤＭＳマイクロキャビティ全体が水溶液で充填されることを確実にした。泡の閉じ込めを防止するこの方法は、ポリスチレンなどの他の材料から作製されたマイクロウェルにも同様に良好に機能した（図７）。ソルビトールについても、プライミングされたＰＤＭＳマイクロウェルのための犠牲残留物として試験し、上記に示したものと同様の結果を得た（図８）。

マイクロウェルアレイと同様に、気泡は、マイクロ流体チャネルの隅および行き止まりに閉じ込められ得る（図４Ａ）。マイクロ流体チャネルの隅および行き止まりにおいて溶解に誘導される湿潤を実証するために、マイクロ流体デバイスは、マスターからＰＤＭＳチャネルを成形し、次いで、プラズマ酸化を介してそれをガラススライドと接合することによって構築した。接合した直後に、チャネルをグルコースまたはソルビトール溶液でプライミングした。新たに酸化されたＰＤＭＳ表面が親水性であるため、両方の糖溶液はチャネル全体を、隅および行き止まりにおいてでさえすぐに湿潤する。糖溶液は、チャネルを窒素でパージし、リザーバーから吸引することによって除去した。パージした後、残留糖溶液は隅および行き止まりに閉じ込められたままであった。３０％グルコース溶液を用いて隅をプライミングし、５０％ソルビトール溶液を用いて行き止まりをプライミングした。グルコース（３７．１体積％）よりも高いソルビトールの溶解度（５９．６体積％）は、これらの構造に閉じ込められる量が少ないために行き止まりにおいて使用されるのが好ましいことがこれらの研究でわかった。乾燥時に、残留固体糖が隅および行き止まりに残ったままであった（図４Ｂ）。固体糖によるプライミングは、それらが非揮発性であり、融点が高いので（グルコースについては１４６℃、ソルビトールについては９５℃）幅広い温度において安定しているため、長時間残存することが期待される。デバイスを７日間室温で保存した後、水をチャンネルに導入した（図４Ｃ）。隅における空気の閉じ込めを研究するデバイスについては、チャネルを通過する水は隅においてグルコースを３０秒間にわたって溶解した。グルコースの溶解はマイクロウェルにおいて見られるのと同様の方法で、隅の湿潤を誘導することがわかった。同様の観察がソルビトールでプライミングされた行き止まりについてなされた。隅（５００μｍ平方）に比べて比較的小さい寸法（行き止まりについて５０×５０μｍ）であるため、溶解するのがより速かった（約１０秒）。プライミングされたデバイスにおいて気泡の閉じ込めは観察されなかったが、同一のプライミングされていないデバイスにおいては存在した。

マイクロウェルにおけるグルコースプライミングの被覆は、用いられるグルコース溶液の濃度によって推定することができる。マイクロウェルの縁の上の液体層の高さが無視できると仮定すると、各マイクロウェルに入れられるグルコース溶液の全体積は、

（式中、Ｄはウェルの直径であり、Ｈはその高さである。）であった。水性溶媒が蒸発する間、グルコース溶液は、新たにプラズマ酸化された親水性表面からのディウェッティングはなかった。その結果、コンフォーマルコーティングがマイクロウェルの内側に被覆を形成した。グルコース層の輪郭形状が楕円であるとみなされた場合、固体グルコースによって占有されていないウェルの空間の体積は、

（式中、ｈは、固体グルコースの上のマイクロウェルの高さである。）である。グルコースの体積濃度がｃである場合、

したがって、

ｃ＞０．３３である場合、ｈ＜Ｈであり、それはウェルが完全にグルコースで覆われていることを意味する。ｃ＜０．３３である場合、ｈ＞Ｈであり、それはウェルが部分的にのみグルコースで覆われていることを意味する（図５）。画像は、グルコース溶液の濃度は、マイクロウェルの内部表面を完全に被覆するために変更することができるという理論的予測と一致している。式（４）に基づいて、相対的な被覆（ｈ／Ｈ）は、マイクロキャビティの寸法（ＤおよびＨ）ではなく、グルコースｃの濃度のみに依存する。したがって、一実施形態において、幅広いサイズ（１０μｍ〜３ｍｍ）および深さのマイクロキャビティを有する表面のためにさえ、微細加工デバイスのマイクロキャビティは、ｃ＞３３％のグルコース溶液を用いて完全にプライミングすることができる。

上述したように、グルコースおよびソルビトールをマイクロキャビティ、隅および行き止まりにおいて水（または水溶液）の湿潤を誘導するための犠牲残留物として使用した。湿潤後、表面に残留物を残さず、チップからグルコースおよびソルビトールを完全に除去することが望ましい。減衰全反射フーリエ変換赤外（ＡＴＲ−ＦＴＩＲ）分光法は、サンプルの上面の微量の分子（０．５〜５μｍ）を検出することができる表面感受性の診断技術である。平らなＰＤＭＳサンプルは、プラズマで２分間酸化した後、マイクロウェルアレイをプライミングするために用いたのと同じ方法で、グルコースまたはソルビトールの薄層でプライミングした。ＰＤＭＳサンプルを空気中で乾燥させ、室温で７日間保存した。コーティングされたＰＤＭＳサンプルは、グルコースまたはソルビトールを溶解するためにＤＩ水に５分間浸漬し、ＤＩ水で５回すすぎ、空気中で乾燥させた。次いで、ＰＤＭＳサンプルは、ＰＤＭＳ表面のグルコースまたはソルビトール残留物の存在を検出するために、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）結晶を備えたＡＴＲ−ＦＴＩＲ分光計（Ｎｉｃｏｌｅｔ ｉＳ１０、Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）によって特徴付けた（図６）。本来のＰＤＭＳサンプルをネガティブコントロールとして使用し、グルコースおよびソルビトールをポジティブコントロールとして使用した。グルコース（１３３８、１２２３、１１９９および１１４７ｃｍ^−１）およびソルビトール（９３５ｃｍ^−１）の特性ピークは、（水ですすいだ後）コーティングされたＰＤＭＳサンプルには存在しなかった。（水ですすいだ後）コーティングされたＰＤＭＳサンプルのスペクトルは本来のＰＤＭＳサンプルと全く同じであった。これらの結果は、ＰＤＭＳ表面のグルコースおよびソルビトールの残留物は検出できなかったことを示している。ＰＤＭＳは、ローダミンＢおよびナイルレッドなどの小さい疎水性の分子を吸収することがよく知られている（Ｍ．ＴｏｅｐｋｅおよびＤ．Ｂｅｅｂｅ、Ｌａｂ Ｃｈｉｐ、２００６年、６、１４８４−１４８６（２００６年））。グルコースおよびソルビトールは親水性が高い分子なので（グルコースは４つのヒドロキシル基を有し、ソルビトールは５つのヒドロキシル基を有する）、それらがＰＤＭＳによって吸収される可能性は低い。グルコースおよびソルビトールは荷電した反応性官能基を有しない中性分子なので、それらが静電気または共有結合性の相互作用を介して、ＰＤＭＳ表面に吸収される可能性は低い。チップに残留物は残っていないので、グルコースおよびソルビトールは、マイクロキャビティ、隅および行き止まりにおいて水（または水溶液）の湿潤を誘導するための理想的な犠牲残留物である。

上記の例において、グルコースは、ＰＤＭＳマイクロキャビティを覆い、それらの湿潤を誘導するのに有効であることが示されている。微細加工の対象となる１０種類の異なるポリマーの中で、ＰＤＭＳは疎水性の回復が最も速い（Ｖ．Ｊｏｋｉｎｅｎら、Ｂｉｏｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ、２０１２年、６、０１６５０１（２０１２年））。したがって、ポリスチレンなどの他の材料で作製されたマイクロウェル上でのグルコース犠牲残留物を用いた溶解に誘導される湿潤は、ＰＤＭＳより容易でないならば、ＰＤＭＳと同様に効果的であるべきである。グルコースに誘導される湿潤が他の材料から作製されたマイクロウェルにも適用できることを実証するために、最近報告した我々のソフトリソグラフィーマイクロ成形技術（Ｙ．Ｗａｎｇら、Ｌａｂ Ｃｈｉｐ、２０１１年、１１、３０８９−３０９７（２０１１年））によってマイクロウェルアレイをポリスチレンから製造した。ウェルは、直径５０μｍ、高さ５５μｍであった。ポリスチレンマイクロウェルアレイは、ＰＤＭＳから形成したマイクロウェルアレイと同じ方法で空気プラズマで２分間酸化し、３７体積％グルコース溶液でプライミングした。プライミング後、マイクロウェルをグルコースで覆った（図７）。室温で７日間保存した後、ポリスチレンマイクロウェルアレイに水を添加して、グルコースによって誘導される再湿潤を試験した。水は、すぐに（約２０〜３０秒）完全にグルコースを溶解し、気泡はマイクロウェル内に閉じ込められなかった（図７）。この結果は、犠牲残留物としてグルコースを用いた溶解に誘導される湿潤がＰＤＭＳ以外の材料から作製された微細加工デバイスに適用可能であることを示している。

グルコースは、微生物の代謝のためのエネルギー源であるため、エンドユーザーは、特に湿気の多い非無菌環境において、保存中の細菌または真菌汚染を懸念する場合がある。この問題は、ガンマ線照射またはエチレンオキシドを用いてコーティングした後、滅菌することによって対処することができる。ソルビトール、キシリトールまたはマンニトールなど、貧弱なエネルギー源である糖もまた、グルコースを置き換えるために使用することができる（Ｋ．Ｉｓｏｔｕｐａら、Ａｍ．Ｊ．Ｏｒｔｈｏｄ．Ｄｅｎｔｏｆａｃ．Ｏｒｔｈｏｐ．、１０７、４９７−５０４（１９９５年））。ＰＤＭＳマイクロウェルにおいて、犠牲残留物としてソルビトールを用いた溶解に誘導される湿潤はうまく達成されてきた。ウェルは、直径５０μｍ、高さ５５μｍである。ＰＤＭＳマイクロウェルアレイは、空気プラズマで２分間酸化し、４０体積％のソルビトール溶液でプライミングし、空気中で乾燥させた。プライミング後、マイクロウェルをソルビトールで覆った（図Ｓ４）。室温で７日間保存した後、ＰＤＭＳマイクロウェルアレイに水を添加して、ソルビトールによって誘導される再湿潤を試験した。水は、すぐに（約２０〜３０秒）完全にソルビトールを溶解し、気泡はマイクロウェル内に閉じ込められなかった（図７）。この結果は、ソルビトールがマイクロウェルでの再湿潤を誘導することにおいてグルコースと同様に効果的に機能することを示している。グルコースを上回るソルビトールのさらなる利点は、水中での溶解度の高さである。水中でのソルビトールの溶解度は、２２０ｇ／１００ｍＬｍの水（５９．６体積％に相当）であり、それはグルコースのもの（９１ｇ／１００ｍＬの水、３７．１体積％に相当）よりもはるかに高い。ソルビトールのより高い溶解度は、深いマイクロキャビティを充填することにまたはマイクロ流体デバイスの行き止まりにおいて湿潤を誘導するために有用である。

上述したように、マイクロ流体チャネルの隅および行き止まりにおいて溶解に誘導される湿潤は、マスターモールドからＰＤＭＳチャネルを成形し、次いで、プラズマ酸化を介してそれをガラススライドと接合することによって構築したマイクロ流体チップを用いて実証した（図１ａ）。プラズマ処理し接合した直後に、単糖溶液５μＬ（いくつかの実験では、単糖をＴＲＩＴＣデキストラン２００μｇ／ｍＬと混合した。）をマイクロ流体チャネルの１つのリザーバーに添加した（図１ｂ）。新たにプラズマ接合されたＰＤＭＳの表面は親水性であるため、溶液は、数分以内にチャネル全体を、隅および行き止まりにおいてでさえ気泡を閉じ込めることなく自然に湿潤する。窒素を供給するホースを反対側のリザーバーに配置し、主マイクロ流体チャネルをパージするために使用した（図１ｃ）。リザーバーでフラッシュされた溶液を吸引により除去した。チャネルを出る際に単糖溶液を希釈するために、パージ中に一滴の水を主チャネルのリザーバーに添加した。リザーバーの流体はパージ後すぐに吸引した。パージ後、残留溶液は行き止まりに閉じ込められたままであった（図１ｄ）。次いで、チップを室温で保存し、デバイス内の残留単糖溶液を蒸発により徐々に乾燥させた（図１ｅ）。これらの実験において、３０体積％のグルコース溶液を用いてマイクロ流体チャネルの隅を充填し、５０体積％のソルビトールを用いてマイクロ流体チャネルの行き止まりを充填した。

別の実施形態では、犠牲残留物は、微細加工デバイスの本来の疎水性構造化表面上に気体閉じ込めフィーチャーと接触して適用される。堆積した犠牲残留物の形状は、構造化表面の界面特性および犠牲残留物材料を含む溶液に依存する（図１０−Ａ）。マイクロキャビティにおいて、溶液が小さい接触角θを有する固体を湿潤することができる場合、放物形の残留物が形成される。一方、溶液が大きい接触角θを有する固体を湿潤することができない場合、平らな円柱形が形成される（換言すれば、溶液が構造化表面でディウェッティングする。）。本実施形態において、ＰＤＭＳは２５重量％のグルコース水溶液とともに、それぞれ、構造化表面および犠牲残留物材料として溶液中のグルコースを有する微細加工デバイスの基板の例として用いられる。

本来のＰＤＭＳ表面は、マイクロキャビティおよび他の気体閉じ込めフィーチャーにおいて気泡を閉じ込める傾向がある疎水性である。ＰＤＭＳ表面は、その表面を親水性に変えるためにプラズマ処理で酸化することができる。２５重量％のグルコース溶液は速やかに親水性ＰＤＭＳ表面に添加される。空気中で乾燥すると、グルコースは、水が表面に添加されたときに効果的に湿潤を誘導することができる放物形をマイクロキャビティ内に形成する（図１０−Ｂ）。放物形は、グルコース水溶液が湿潤し、小さい接触角（θ＜９０°）を形成する親水性ＰＤＭＳ表面によって引き起こされる。

ＰＤＭＳが酸化されない場合、グルコースはＰＤＭＳマイクロキャビティ内に平らな円柱形を形成する（図１０−Ｃ）。これは、グルコース水溶液がディウェッティングし、大きい接触角（θ＞９０°）を形成する疎水性のＰＤＭＳ表面によって引き起こされる。この平らな円柱形は、マイクロキャビティ内の湿潤を誘導するのに効果的ではない。

溶媒として有機溶媒または有機／水性混合物を用いることにより、放物形の犠牲残留物は、マイクロキャビティを有する本来の疎水性ＰＤＭＳ表面に適用することができる。ＰＤＭＳに適合する有機溶媒の例としては、エタノール、イソプロパノール、ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、γ−バレロラクトン等がある。例えば、エタノール（２２．４ｄｙｎｅｓ／ｃｍ）、イソプロパノール（２３．０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ）など、有機溶媒は水（７２．８ｄｙｎｅｓ／ｃｍ）よりもはるかに低い表面張力を有する。結果として、これらの有機溶媒は、本来のＰＤＭＳを湿潤し（１９．８ｄｙｎｅｓ／ｃｍ）、小さい接触角を形成することができる。犠牲残留物に適した材料は、有機溶媒または有機／水性混合物に溶解した後、マイクロキャビティを有する本来のＰＤＭＳ表面に適用することができる。溶媒−犠牲残留物材料の組み合わせの例としては、エタノール／水混合物（５０／５０ｗｔ／ｗｔ）−グルコース、イソプロパノール−ポリビニルアルコール、ＧＢＬ−ポリエチレングリコールがある。

別の実施形態において、犠牲残留物は、犠牲残留物を形成するために用いられる材料の液体−固体相転移を利用して気体閉じ込めフィーチャーを有する構造化表面に直接堆積させることができる。例えば、ソルビトール（Ａｃｒｏｓ Ｏｒｇａｎｉｃｓ＃１３２７３１０００）は、９５℃から９９℃の融点を有する。ソルビトールは、低粘性液体にするために１００℃に加熱した後、マイクロキャビティが存在する表面に適用した。気泡は、真空または圧力を加えることによって除去した。過剰のソルビトール液は吸引により除去した。マイクロキャビティをデバイスが室温に冷却される際に固化される液体ソルビトールで充填した。その後の湿潤する際に、ソルビトール残留物は、気泡を閉じ込めることなく溶解することによりマイクロキャビティ内の湿潤を効果的に誘導した。

さらなる実施形態において、参照として本明細書に組み込まれる２０１１年２月１６日に出願されたＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２５０１８のＡｌｌｂｒｉｔｔｏｎらのＡｒｒａｙ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｍｏｌｄｅｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ Ｓｏｒｔｉｎｇ Ａｄｈｅｒｅｎｔ Ｃｅｌｌｓなどに記載されているマイクロラフトアレイは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）から作製されたマイクロウェルの底部に配置された、ポリスチレンなどの硬質プラスチックから作製されたラフトと呼ばれる多数のミクロンスケールの要素から構成される。マイクロラフトアレイのためのスキームを図１１−Ａ−ｉに示す。アレイ内において、ラフトは個々の細胞またはコロニーのための解放可能な培養部位として機能する。細胞はシャーレと同様に、アレイ上にプレートされ、細胞は特定のラフト上に配置されたままにし、同時に培養液中で単一細胞がクローン性コロニー内に拡張することができるようにする。標的細胞を単離するために、針はＰＤＭＳを通って挿入され、ラフトおよびそれに付着した細胞が取り除かれる。次いで、細胞は、拡張または後の分析のために収集される。

水（または水性緩衝液、媒体）がアレイに添加されたときに気泡が現れる。気泡の閉じ込めはＰＤＭＳの疎水性表面によって引き起こされる（図１１−Ａ−ｉｉ）。アレイは、プラズマで処理してＰＤＭＳ表面を一時的に親水性に変えることができるが、ＰＤＭＳ表面はすぐに数日でその本来の疎水性を回復することができる。例えば、プラズマ処理の２週間後、水が添加されたとき、気泡がアレイ上に現れる（図１１−Ａ−ｉｉｉ）。気泡は、細胞がウェルに沈降し、ラフトに付着することを妨げるため、除去される必要がある。

気泡の形成を防止するために、グルコースを犠牲材料として使用し、プラズマ酸化したマイクロラフトアレイ上に４０重量％のグルコース溶液を適用することによりマイクロラフトアレイ上に堆積させ、続いて吸引して過剰の溶液を除去し、空気中で乾燥させた（図２−Ｂ−ｉ）。グルコースコーティングされたラフトアレイは、少なくとも数週間から数か月、周囲条件下で保存することができる。ＰＤＭＳがその疎水性表面を回復するために十分な時間（プラズマ処理およびグルコース残留物堆積後２週間）の後でさえ、水が添加された後アレイ上に気泡が全くないことによって示されるように（図１１−Ｂ−ｉｉｉ）、グルコースの溶解は、水が添加されたときにウェル内の湿潤を効果的に誘導した（図１１−Ｂ−ｉｉ）。

グルコースは無毒性であり、細胞のエネルギー源として機能する。グルコースは、細胞培養培地の主要成分の１つであり、例えば、ダルベッコ改変イーグル培地（ＤＭＥＭ）は４．５グラム／リットルのグルコース濃度を有する。グルコースは、生体細胞に関わる用途に使用される微細加工デバイスにおいて湿潤を誘導するためのおそらく最も安全な犠牲残留物の１つである。減衰全反射（ＡＴＲ）ＦＴＩＲ分光法によって確認されるように、グルコースは水ですすいだ後にＰＤＭＳ表面にとどまらない。細胞培養においてグルコース犠牲残留物の悪影響がないことを実証するために、上記のようなグルコース犠牲残留物を用いて調製されたマイクロラフトアレイをリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）で３回すすいだ後、ヒト非小細胞肺癌細胞株Ｈ１２９９細胞でプレートした。細胞の増殖および形態は正常であり、マイクロラフトアレイ上でグルコース犠牲残留物なしで培養された細胞のものと同一であった。この結果は、グルコース残留物が培養細胞の成長および健康に悪影響を及ぼさないことを示した。

微細加工デバイスの気体閉じ込めフィーチャーにおいてガス泡の形成を防止または排除し、これにより、様々なラボオンチップ用途のためのそのようなデバイスに流体が加えられるときに遭遇する一般的な問題を解決する簡単な方法が本明細書において記載されている。方法は、デバイスの使用目的に適した流体の導入時に、溶解に誘導される気体閉じ込めフィーチャーの湿潤を達成する犠牲残留物の適用を通じて微細加工デバイスの構造化表面をプライミングすることを含む。そのようにプライミングされた微細加工デバイスは、溶解に誘導される湿潤の有効性を失うことなく長期間乾燥保存することができる。ガス泡の形成は、犠牲残留物を溶解するために、デバイスに適切な溶媒または溶液を単に添加することによって防止された。このような、単純、堅牢で容易に実施される方法は、日常の実験室での実験においてならびに現場においておよび臨床用途において、マイクロウェルアレイおよびマイクロ流体技術の採用率を高めるために必要とされている。本技術は、堅牢な単純性と機能性を組み合わせた例を示している。微生物の代謝のためのエネルギー源として機能することができる犠牲残留物が選択される場合、保存中の細菌または真菌汚染についての懸念は、プライミングされた微細加工デバイスをガンマ線照射またはエチレンオキシドを用いて滅菌することにより対処することができる。ソルビトール、キシリトールまたはマンニトールなど、貧弱なエネルギー源である糖もまた、グルコースを置き換えるために使用することができる。^３３溶解に誘導される湿潤はまた、疎水性の構造化表面を有する微細加工デバイスを用いて、疎水性の溶媒および犠牲残留物として適切な溶質を選択することによって達成することができる。方法は、表面の湿潤が特に要求されるマイクロウェルアレイおよび密閉したマイクロ流体システムを含む、気体閉じ込めフィーチャーを有する様々なポリマー系のラボオンチップ製品に適用可能である。

上記の説明および実施形態は、本発明の例示であり、限定するものと解釈されるべきではない。本発明は以下の特許請求の範囲により、それに含まれるべき特許請求の範囲の均等物とともに定義される。

上記は本発明の例示であり、限定するものと解釈されるべきではない。本発明は以下の特許請求の範囲により、それに含まれるべき特許請求の範囲の均等物とともに定義される。

Claims (17)

1. 溶媒または溶液でフィーチャーを湿潤する際に気泡を閉じ込める形状に形成されている少なくとも１つの気体閉じ込めフィーチャーを有する微細加工デバイスにおいて、改善が前記気体閉じ込めフィーチャーと接触している犠牲残留物を含むことを特徴とするデバイス。
2. 表面フィーチャーが、ウェル、隅、マイクロキャビティ、行き止まり、ポスト、トラップ、穴、通路、チャネルまたはこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載のデバイス。
3. 気体閉じ込めフィーチャーに流体連通している主チャネルをさらに含み、前記主チャネルの表面が犠牲残留物を実質的に含まない、請求項１から２に記載のデバイス。
4. マイクロウェルアレイまたはマイクロ流体デバイスである、請求項１から３に記載のデバイス。
5. 気体閉じ込めフィーチャーとして機能するマイクロウェルのアレイをさらに含む、請求項１から３に記載のデバイス。
6. デバイスがマイクロ流体ネットワークを含み、気体閉じ込めフィーチャーが前記マイクロ流体ネットワークの第１の領域を含む、請求項１から３に記載のデバイス。
7. 有機ポリマーから構成される、請求項１から６に記載のデバイス。
8. ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー（ＡＢＳ）、重合されたフォトレジストおよびこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマーから構成される、請求項１から７に記載のデバイス。
9. 気体閉じ込めフィーチャーの表面が酸化されている、請求項１から８に記載のデバイス。
10. 犠牲残留物が非晶質である、請求項１から９に記載のデバイス。
11. 犠牲残留物が塩、炭水化物または親水性ポリマーから構成される、請求項１から１０に記載のデバイス。
12. 犠牲残留物がデキストラン、ポリエチレングリコール、アルギネート、アガロース、キトサン、スクロースまたはソルビトールから構成される、請求項１から１１に記載のデバイス。
13. 犠牲残留物が非代謝性糖から構成される、請求項１から１２に記載のデバイス。
14. 防水容器にパッケージされるおよび／または乾燥剤を含む容器にパッケージされる、請求項１から１３に記載のデバイス。
15. 微細加工デバイスを湿潤し、同時にその中のガス泡の閉じ込めを抑制する方法であって、
    （ａ）請求項１から１４のいずれかに記載の微細加工デバイスを用意すること、
    （ｂ）気体閉じ込めフィーチャーに接触させて、犠牲残留物でプライミングすることにより前記微細加工デバイスを処理すること、
    （ｃ）前記犠牲残留物を前記気体閉じ込めフィーチャーから溶解除去するのに十分な溶媒または溶液で前記微細加工デバイスを処理し、同時に前記気体閉じ込めフィーチャーを前記溶媒または溶液で湿潤すること
    を含む方法。
16. （ｄ）微細加工デバイスを第２の溶媒または溶液ですすぎ、前記すすぎ溶液をデバイスから除去するステップ、
    をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 第２の溶媒または溶液が、増殖培地、アッセイもしくは試薬媒体、または反応媒体を含む、請求項１６に記載の方法。

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