JP2019109247A - アレイおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
用いる、隔間されているが相互接続された機能化可能エリアを有するアレイを形成するた
めに変更可能な3D(「3次元」)表面の開発に関する。方法は、特に、様々なパターン
で配置できる、隔間されているが導電的に相互接続された表面エリアを含むアレイの製造
を可能にする。本発明はそのようなアレイにも関する。
ーン印刷またはインクジェット印刷などの印刷技術、アレイの表面をエッチングするリソ
グラフィー技術、フォトリソグラフィー、直接電着(配線の堆積)、カーボンナノチュー
ブ/ナノ繊維アレイのパターニング、ならびに例として、エポキシ樹脂中の配線セットな
どの組立技術を含む。しかしながら、これらの公知の方法には多くの制限がある。特に、
実施が面倒であり、大きな表面積にわたってアレイを、ミリメートルからナノメートルの
スケールで正確に画定するのが困難である。それ故、多くの場合に、主として輪郭の明確
化の欠如に起因して、生産されたアレイの分解能が粗悪となる。そのようなアレイにはセ
ンサー部位を正確に配置することができないため、質的な問題が生じ、定量的測定に悪影
響が及ぼされる。特に、ナノスケールアレイの製造において製作はできるが費用の課題が
生じ、輪郭の明確化および費用の制御という容易に克服できない問題が残る。スケールメ
リットは特段の課題である。
きな表面積にわたるマイクロメートルからナノメートルのスケールでのアレイの製造は、
検出エリア、電気化学および触媒作用において特に有益となるであろう。電気化学は、電
気を生成するための自然発生的な化学反応の使用、および非自然発生的な化学変化を引き
起こす電気の使用を扱う化学の一部門である。特に、これは金属または半導体(電極)、
およびイオン導電性媒体(電解質)などの電子導電体の界面に生じる、電極と溶液中の電
解質または種との間の電子移動を伴う水溶性化学反応の研究である。触媒作用は、より低
い活性化エネルギーを有する新規の反応経路の生成、それによって、より多くの反応物分
子が反応障壁を横断し、反応生成物を形成することを可能にすることに関する。
電極のアレイを利用することが好ましい。この理由としては
より少ない容量の試料を使用することが可能、
生体内測定および生体外測定両方への適用、
標的分子の低い減少速度、
表面積の減少に起因する低いバックグラウンドのチャージ、
IRドロップの減少、および
収束拡散の結果として高められた電極表面への物質移動に伴い生じる高電流密度が挙げ
られる。
流体の分析(たとえば、生物学的流体、すなわち、血液、尿、乳液、および非生物学的
な流体、すなわち、廃水流、飲料の分析)、
生きた生体系のラボオンチップデバイスへの統合、
酵素結合分析および多様な他の生体分子の検出などの生体外または生体内の生物学的検
出、
触媒作用、
環境中の微量金属のモニタリング、
腐食モニタリング、ならびに
エネルギー生産および記憶装置に用いるのにも有用であろう。
に関する。しかしながら、PCT/2011/00052号に記述されているようなマイ
クロアレイは、単に、不活性物質によって隔間された機能化可能エリアを有する連続的な
不活性のベース基板を含む。機能化可能エリアは、導電的に相互接続されたものとしては
記載されておらず、その構造は、形成されたマイクロアレイの機能的および構造的柔軟性
を改善させるような、ベース基板材料と不活性物質とを隔てるような少なくとも一つの連
続的な相互接続した層は含まない。
アを含むアレイ、および/またはそのようなアレイを形成する方法を提供することにある
。本発明のさらなるまたは代替的な目的は、少なくとも公共に、有効な選択肢を提供する
ことにある。
、基板材料層上の連続的な3D(3次元)表面層、および不活性物質を含むマイクロアレ
イ構造を提供し、その構造は、サイズがミリメートルからナノメートルである、正確に画
定され機能化可能な隔間されたエリアを含む。機能化可能エリアは、連続的な3D表面層
の一部分であり、不活性物質によって隔間されるが、連続的な3D表面層によって構造内
で相互接続される。
である。
繊維、カーボンペースト、グラファイト、グラフェン、ガラス状炭素、カーボンナノチュ
ーブ、および導電性高分子を含む。
トであって、基板材料層上の複数個の隔間された連続的な3D表面層セグメントに分断さ
れ、この機能化可能エリアの各グループは機能を分離することができる。
性物質から形成される。
アレイとなるように機能化される。
るように不活性物質から突出する。
2次元」)表面を形成する。
構造を提供し、この中間体構造は基板材料層を含み、この基板材料層は、ミリメートルか
らナノメートルのスケールの正確に画定された3Dパターン、およびパターンの少なくと
も一部分にわたる、アレイとして用いるための、機能化可能な、基板材料層上の連続的な
3D表面層を含む。
覆される。
性物質から形成される。
ソグラフィー、加圧成形、真空成形、ロール成形、射出成形、ならびにレーザースクライ
ビング/アブレーションにより形成される。
的な3D表面層で被覆される。
被覆層は金属である。
繊維、カーボンペースト、グラファイト、グラフェン、ガラス状炭素、カーボンナノチュ
ーブ、および導電性高分子を含む。
れ機能化可能なアレイであって、本発明の第二の態様の中間体構造から形成されたアレイ
を提供する。不活性物質の層が表面層上の3Dパターンにおける先端間の空間を充填する
ことによって、3Dパターンの先端がそこを通り抜ける、またはそこから突出する、ある
いは他の形態で露出する不活性物質表面を与える。先端は、不活性物質によって隔間され
るが、不活性物質表面と基板材料層との間の連続的な3D表面層を介して導電的に相互接
続される。
アレイをそれから形成できる中間体構造であって、連続的な3D表面層を含む、本発明の
第二の態様に係る中間体構造を形成するための方法を提供する。この方法は
a.ミリメートルからナノメートルのスケールで正確に画定された3Dパターンを、基
板材料の表面上に配置するステップと、
b.パターニングされた基板材料の少なくとも一部分を連続的な3D表面層で被覆する
ステップと、を伴う。
ソグラフィー、加圧成形、真空成形、ロール成形、射出成形、ならびにレーザースクライ
ビング/アブレーションによって基板材料の表面上に配置される。
な3D表面層で被覆される。
すべてを覆う。
分断され、複数個のセグメントは基板材料のパターニングされたエリアの実質的にすべて
を覆う。
プを含む。
3D表面に配置される。
造を形成するための方法を提供する。この方法は、本発明の第二の態様に係る中間体構造
を得るステップと、中間体構造にある3Dパターンの先端間の個々の空間に不活性物質を
充填することによって、3Dパターンの先端がそこを通り抜ける、またはそこから突出す
る、あるいは他の形態で露出する表面を与えるステップとを含む。先端は、不活性物質に
よって隔間されるが、連続的な3D表面層によって構造内で相互接続される機能化可能エ
リアを形成し、機能化可能である。
機能化可能エリアを含む2D表面を形成できる。場合により、不活性物質の一部も取り除
かれる。
D構造を形成するための方法を提供する。この方法は、本発明の第二の態様に係る中間体
構造を得るステップと、中間体構造にある3Dパターンを不活性物質で覆い、3Dパター
ンの先端のみを露出させるのに十分な量の不活性充填材を取り除くステップとを含む。露
出した3D先端は、不活性物質によって隔間されるが、連続的な3D表面によって構造内
で相互接続され、機能化可能である。
造であって、ミリメートルからナノメートルのスケールの機能化可能エリアの正確に画定
された3Dパターンを有する構造を形成するためのさらなる方法を提供する。この方法は
a.本発明の第二の態様に係る中間体構造の連続的な3D表面層を電気めっきすること
によって、中間体構造にある3Dパターンの先端を覆う金属層を形成するステップと、
b.金属層と中間体構造の基板材料とを分離することによって、中間体構造にある3D
パターンのネガティブ構造(「ネガティブ3Dパターン」)を含む金属ネガティブ構造を
形成するステップと、
c.金属ネガティブ構造のネガティブ3Dパターン内の先端間の空間を不活性物質で埋
め戻すことによって、ネガティブ3Dパターンの先端がそこを通り抜ける、またはそこか
ら突出する、あるいは他の形態で露出する不活性表面を与えるステップと、
d.機能化可能エリアを、不活性物質によって隔てるが、構造内で相互接続するステッ
プと、を含む。
覆う。
機能化可能エリアを含む2D表面を形成できる。
表面を含む中間体構造を提供する。この中間体構造は、少なくとも一つの表面上にミリメ
ートルからナノメートルのスケールで正確に画定された3Dパターンを含み、3Dパター
ンの先端がそこを通り抜ける、またはそこから突出する、あるいは他の形態で露出する表
面を形成する、3Dパターンの先端間の不活性物質も含む。それ故、3Dパターンの先端
は、不活性物質によって隔間され、連続的な3D表面によって中間体構造内で相互接続さ
れる。
アレイの開発に関する。本発明は、特に、ミリメートルからナノメートル(包括的)スケ
ールにおける機能化可能エリアを備えているアレイを製造するための方法に関する。これ
らの機能化可能エリアは、好ましくは導電性であり(ただし、そうでなくてもよい)、ア
レイの表面において隔間されるが、それらを隔てるのに用いられる物質の下方で接合され
る。それらは任意の形状またはサイズでもよく、多数の用途に応じて(他のオプションの
中から)センサーまたは触媒部位を形成するように機能化可能である。用途の例は、酵素
触媒還元または酸化反応(たとえば、グルコース酸化酵素)の検出、溶液内の酸化可能種
(たとえば、金属、金属酸化物、有機種)の直接検出、適切なハプテンがアレイ表面に添
加された抗体、DNA、細胞または小分子の検出、および結合表面とカウンター電極との
間の抵抗または電気化学反応の変化の測定を含む関連する電気化学的方法による、それら
の相補的な抗原の検出および結合を含む。それぞれの場合、標的検体の濃度は、導電性の
連続的な3Dのアレイ表面を通り抜ける電流レベルに関連する。
は言うことができる。したがって、本発明は第一の態様において、基板材料層、アレイと
して用いるための、機能化可能な、基板層上の連続的な3D表面層、および不活性物質を
含むマイクロアレイ構造を提供する。この構造は機能化可能エリアを含み、このエリアは
、連続的な3D表面層の一部分であり、不活性物質によって隔間されるが、連続的な3D
表面層によって構造内で相互接続される。
ロアレイの基部を指す。これは可塑性のものでも剛体でもよく、好ましくは、マイクロメ
ートルからミリメートルスケールにおける範囲の厚さの平面である。当業者に公知のよう
に、基板材料の厚さは、主として、適した処理を確実に行うのに必要な厚さに決定される
。状況によっては、基板材料は光学的に透明にもすべきである。それ故に、好ましくは、
基板材料は、約50ミクロン〜約2mmの厚み、約500ミクロン〜約2mmの厚み、ま
たは約50ミクロン〜約100ミクロンの厚みである。好ましくは、基板材料はポリマー
材料である。あるいは、基板材料は、導電性材料でもよいし、不活性の非導電材料でもよ
い。基板材料層が不活性である場合には、絶縁材としても機能できる。本発明で用いる好
適な可撓性材料の例は、熱可塑性ポリウレタン樹脂、ゴム、シリコーンゴムおよび可撓性
エポキシ樹脂を含む。本発明で用いる好適な剛体の基板材料の例は、ガラス、PMMA、
PC、PS、セラミック、樹脂、複合材料および弾性エポキシ樹脂を含む。下により詳細
に論じるように、基板材料は、金、銀、ニッケルなどの金属または同種のものからも形成
できる。
形態で露出する、または単に露出する、それ故にユーザの所望に応じて機能化可能な、本
発明のマイクロアレイの一部分を包含するものとして広範には解釈されるべきである。不
活性物質は、不活性物質を通して突出するとその物質の上方に露出できる。機能化可能エ
リアは、ユーザの所望に応じた任意の形状に形成でき、好ましくは、本発明のマイクロア
レイの基板材料の一部分として形成された(ナノメートルからミリメートルのサイズの)
3次元(3D)柱状構造の最上部表面または先端を形成する。しかしながら、当業者は、
機能化可能エリアが、本発明のマイクロアレイの基板材料の一部分として形成された3D
リブ状構造の最上部表面も形成できることを理解するであろう。
意味するように解釈されるべきである。ここでの3次元構造は、柱状構造またはリブ状構
造の形態である。
イズである。より好ましくは、機能化可能エリアは、約10nm〜約1ミクロンのサイズ
、より好ましくは約200nm〜約1ミクロンのサイズである。同様に、個々の機能化可
能エリア間の空間は、ミリメートルからナノメートルのスケールでもよい。
イの表面上に画定されたパターンを形成するという点において正確に画定されたエリアで
ある。これにより、ユーザまたはコンピュータプログラムが、マイクロアレイの表面上の
明確な機能化可能エリアを正確に特定し、所望の測定を行うことが可能になり、かつマイ
クロアレイの表面上の選択された機能化可能エリアのみの機能化が可能になる。あるいは
、機能化可能エリアは、本発明のマイクロアレイの表面上にランダムに配置される。
ターンに成形するためのエンボス加工技術の使用を図式的に示す。図1は、これを達成す
るためのスタンプの使用を示す。最初に、スタンプ1を所望のパターンのネガティブパタ
ーンに形成する(図1A)。このパターンは、繰り返しの三角形として図1に示す。しか
しながら、このパターンは、ユーザの所望に応じて他のオプションに置き換えることがで
きる。パターンは同じ形である必要はない。エンボス加工によって、基板材料2の表面か
ら延伸する先端6を作り出し、それ故に、それらの先端6間の所望の空間も形成する。ス
タンプ1は、通常、シリコンまたはニッケルから作られる。しかしながら、これはこの方
法で使用できる任意の好適な材料から形成できる。次に、スタンプ1を使用して基板材料
2を所望のパターンにエンボス加工する(図1B)。明らかなように、エンボス加工技術
は周知であり、所望の基板材料に適切かつ正確に画定されたパターンを形成するのに多く
の他のオプションが利用可能である。これらは、鋳造、スタンピング(図7C)、エッチ
ング、研削、リソグラフィー、加圧成形、真空成形、ロール成形(図7Aおよび図7B)
、射出成形、ならびにレーザースクライビング/アブレーションを含み得る。ミリメート
ル/ナノメートルスケールにおける正確に画定されたパターンを形成するための他の好適
な方法が当業者に公知であろう。
覆し、3Dの被覆およびパターニングされた構造4を形成する(図1C)。被覆ステップ
によって、基板材料2全体に連続的な単一の3D表面が形成される。
、導電性材料または炭素系材料から形成することができ、ポリマー基板材料2全体にわた
る大きな連続的な薄板に製造できる被覆層3を指す。それ故、連続的な3D表面(被覆層
3)は、基板材料2と隔間され、基板材料2と不活性物質7との間に効果的に存在する(
図3に最もよく示す)。被覆層3(連続的な3D表面)は、好ましくは、約1nm〜約5
ミクロンの厚みであり、より好ましくは約3nm〜約100nmの厚みであり、より好ま
しくは約5nm〜約100nmの厚みであり、より好ましくは約5nm〜約50nmの厚
みである。好ましくは、被覆層3(連続的な3D表面)は、基板材料2を覆う単一層であ
る。あるいは、被覆層3(連続的な3D表面)は、レーザースクライビング、さもなけれ
ばリソグラフィーなどの技術を使用して切断され、基板材料2上に複数個の隔間された連
続的な3D表面層セグメントを与える。隔間された各々の連続的な3D表面層セグメント
は複数個の機能化可能エリアを含み、これによりマイクロアレイの表面が複数個の機能化
可能エリアのグループを含む(図6F)。好ましくは、機能化可能エリアの各グループは
機能を分離することができる。好ましくは、被覆層3(連続的な3D表面)は導電性材料
から形成され、好ましくは金属から形成される。本発明の被覆層3として用いる好適な金
属は、とりわけ、金、白金、銀、ニッケルおよび銅を含む。あるいは、被覆層3は、炭素
系材料、好ましくは、炭素繊維、カーボンペースト、グラファイト、グラフェン、ガラス
状炭素、カーボンナノチューブ、ならびにポリピロールおよびポリチオフェンなどの導電
性高分子などから形成される。
ような方法は、これらに限定されないが、スパッタリング、蒸着または無電解析出を含む
。連続的な3D表面は、本明細書において後に記述するように、シード層として使用する
ことができる。
(図1には示さず)を含む。この接着層は、それ故に、連続的な3D表面層と基板材料と
の間に位置する。接着層の形成に用いられる好適な付着材料が当業者に公知であろう。こ
れらのオプションは、付着を高めるための、表面粗さを増大するような表面のプラズマ処
理、クロムまたはバナジウムの薄層(ナノメートル)の堆積、およびチオールまたはアミ
ンのプラズマ堆積または共有結合を含むであろう。
って、当技術分野において公知の他のマイクロアレイよりも機能的および構造的柔軟性が
改善したことを見出した。特に、連続的な3D表面により、本発明における多くの重要な
機能の任意の一つを達成できる。例として、3D表面は基礎をなす基板材料2(図1)を
保護する。3D表面はまた、本発明のマイクロアレイの機能化可能エリアにおける結合化
学物質の添加も促進する。3D表面が導電性材料から形成された場合には、機能化可能エ
リアにおけるマイクロアレイの表面に電気化学反応を生じさせることが可能になる。3D
表面が導電性材料から形成された場合はまた、確実に、機能化可能エリアを互いに導電的
に相互接続することもできる。本明細書で用いる「導電的な相互接続」は、アレイの隔間
された機能化可能エリアにおける互いの電気通信、ならびに電圧メータ、ポテンシオスタ
ット、ガルバノスタット、インピーダンスアナライザなどの電気分析装置、および当業者
に公知であるような電流を測定できる任意の他の装置を用いた電気通信を指す。連続的な
3D表面(被覆層3)が基板材料を覆う単一層である場合には、それを一点のみで電気分
析装置に接続することができる。あるいは、連続的な3D表面(被覆層3)が隔間された
連続的な3D表面層セグメントにレーザースクライビング、さもなければ切断された場合
には、各セグメントはより幅広のアレイ構造内の他のセグメントと必ずしも相互接続する
必要はなく、各セグメントは、電気分析装置に接続してアレイ内に個々の電極を与えるこ
とができる。図6Fはそのような配置を示す。この文脈において「連続的な3D表面」と
いう場合、そのようなオプションを含むことが意図される(すなわち、アレイ構造内に複
数個の連続的な3D表面が存在し得る)。
本発明のいくつかの実施形態では、被覆層3も透明である必要があり得る。この場合でも
、金は透明となることができる。当業者は、他の導電体(例として、銀、白金、ならびに
ポリピロールおよびポリチオフェンなどの導電性高分子)も、前述の機能を達成できるこ
とを簡単に理解する。同様に、非導電材料(例として、グラフェンおよびカーボンナノチ
ューブ)が、連続的な3D表面の、前述の機能の少なくとも大部分を達成できる。
。なぜならば、高導電性を有し(それ故に、電極として機能できる)、不活性であり、硫
黄との強い共有結合を形成し、容易に基板材料に堆積し、化学反応が周知であり、そして
利用が簡単であるからである。金は厳しい化学洗浄処理に耐え得、これにより確実に、本
発明のアレイを2回以上使用することができる。
る可撓性材料または剛体材料を指す。それ故、不活性物質は、機能化可能エリアがそこを
通り、またはそこから突出する、あるいは他の形態で露出する「不活性表面」を形成する
。それ故に、連続的な3D表面(被覆層3)の隔間されたエリアを露出し、したがって、
それらのエリアを所望のように機能化することが可能になる。この配置では、アレイは3
Dアレイのままである。あるいは、機能化可能エリアは、突出しないが、不活性物質表面
と位置を合わせされ、機能化可能エリアを含む2D(2次元、すなわち、平坦な)表面を
形成する。
どのスプレー塗布可能物質、二酸化ケイ素、またはSU−8などのフォトレジスト材料を
含む。エポキシ樹脂またはフォトレジスト材料は、通常、可塑性が要求されない場合に使
用される。不活性物質は、チオール末端分子の固体薄膜もしくは単分子層、またはレーザ
ー場において周知の自己組織化単分子膜(SAM)からも形成できる。SAMは、通常は
一端が−SH官能基が末端となるが、様々な他の官能基、これらに限定されないが、−C
H3、−OH、−COOH、−NH2、−CNおよびCHOを含む他の官能基も末端とな
り得るアルキル鎖を含む。官能基の選択は、本発明のマイクロアレイに結合する標的種に
応じて決まる。不活性物質は、絶縁材としても機能でき、充填材または絶縁層とみなすこ
ともできる。
被覆層3のスピンコーティングが必要となり得る。この塗布方法を利用する場合には、次
に、紫外線下で不活性物質をクロスリンクし、反応性イオンエッチングによって不活性物
質をエッチバックすることによって個々の機能化エリアを露出させる。不活性層を塗布す
るための数々の代替的な方法が当業者に公知であろう。これらの方法は、これらに限定さ
れないが、スプレーコーティング後の機能化されるエリアからの不活性物質の(例として
、先端をふき取ることによる)物理的除去、塗布されると先端から出て、3Dアレイの溝
内に流れる希釈した被覆材の被覆層3へのスプレーコーティング、およびSAM単分子層
の浸漬コーティング後の先端におけるSAMの物理的除去を含む。
ある。これは微小触媒アレイとしても機能できる。本発明のアレイの潜在的使用に関する
さらなる考察を以下に論じる。
表面層を含む正確に画定され機能化可能なアレイを提供する。ここでもまた、アレイの個
々の機能化可能エリアは不活性物質の層によって隔間され、機能化可能エリアがそこを通
り、またはそこから突出する、あるいは他の形態で露出する不活性表面を与え、そして個
々の機能化可能エリアが連続的な3D表面によって相互接続される。好ましくは、個々の
機能化可能エリアは、連続的な3D表面によって導電的に相互接続される。中間体構造は
、アレイの基部を形成する。
れ機能化可能なアレイの製造に用いる中間体構造4を提供する。中間体構造は、ミリメー
トルからナノメートルのスケールの正確に画定された3Dパターンを含む基板材料層2か
ら形成される。3Dパターンのすべてまたは一部分は、被覆層3で被覆され、アレイとし
て用いるための、機能化可能な、基板材料層2上の連続的な3D表面層を形成する。実質
的にすべてのパターニングされたエリアを被覆層3(連続的な3D表面)で覆うことが好
ましい。場合により、中間体構造4は、被覆層3(連続的な3D表面)と基板材料2との
間に接着層を含む。
っきが施されパターニングされた基板材料を示す。一方、図2Bは、本発明に従う10マ
イクロの金めっきが施されパターニングされた基板材料を示す。両方共に「中間体」構造
4である。
ールメリットがユーザに与えられる。被覆およびパターニングされた材料のこれらの大き
な連続的な薄板は、ミリメートルからナノメートル(包括的)スケールにおける(任意の
所望の様式、すなわち直線、円弧、ランダムの)正確に画定された3Dパターンを含む。
したがって、本発明は第三の態様において、正確に画定され機能化可能な隔間されたエリ
アを有するアレイをそれから形成できる、連続的な3D表面層を含む本発明の第一の態様
に係る中間体構造を形成するための方法を提供する。この方法は以下のステップを伴う。
a.ミリメートルからナノメートルのスケールで正確に画定された3Dパターンを、基
板材料の表面上に配置するステップと、
b.パターニングされた基板材料の少なくとも一部分を連続的な3D単一被覆層で被覆
するステップ。
い、連続的な3D表面層を形成する。
。
ら形成される。しかしながら、前述の通り、熱可塑性ポリウレタン樹脂、ゴム、シリコン
ゴム、エポキシ樹脂、PMMA、PC、PS、セラミック、樹脂および複合材料を含む、
使用できる多くの他の好適な可撓性および非可撓性材料がある。基板材料の表面上にミリ
メートルからナノメートルのスケールで正確に画定された3Dパターンを配置するための
好適な技術は、前述の技術、そしてエンボス加工、鋳造、スタンピング、エッチング、研
削、リソグラフィー、加圧成形、真空成形、ロール成形、射出成形、ならびにレーザース
クライビング/アブレーション技術を含む。
じて、金、銀、ニッケルなどの金属または同種の金属の単層から形成できる。次に、金属
表面を所望の3Dパターンにエンボス加工(あるいは他の方法で、パターニング)できる
。この場合も、所望のパターンに金属表面を形成するための好適な技術は、前述のように
鋳造、スタンピング(図7C)、エッチング、研削、リソグラフィー、加圧成形、真空成
形、ロール成形(図7Aおよび図7B)を含むことができる。他の好適な方法が当業者に
公知であろう。
イを形成できる。第一の方法では、中間体構造4における3Dパターンの(先端の形態を
示す)機能化可能エリア6間の個々の空間5(図3C)を、不活性物質7で充填する。こ
の方法の使用時は、不活性物質は、本質的に充填材または絶縁層として作用し(図3F)
、中間体構造4の機能化可能エリアまたは先端6が、そこを通り突出するか、露出する不
活性表面8を与える。図3Fは、不活性物質7としての固体薄膜の使用を示す。それ故、
機能化可能エリアまたは先端6は、互いから隔間され、所望のように機能化可能である。
したがって、それらは一旦機能化されると、アレイ形態において機能化エリア(たとえば
、センサー部位)となる。図3Gは、図3Fの機能化可能なアレイの概略平面図を示す。
機能化可能エリアまたは先端6は、中間体構造4の被覆層3(連続的な3D表面)による
互いの接続を維持する。しかしながら、中間体構造4の被覆層3のすべてを不活性物質7
で覆う必要はない。その結果、被覆層3の覆われてないそれらのエリアは、先端6との電
気的接続に利用できる。
化可能な構造を形成するための方法を提供する。この方法は、本発明の第二の態様に係る
中間体構造4を得るステップと、中間体構造4における3Dパターンの先端6間の個々の
空間5を不活性物質7で充填することによって、機能化可能エリアを形成する先端6がそ
こを通り突出する、あるいは他の形態で露出する不活性表面8を与えるステップとを含む
。したがって、隔間されているが相互接続され、好ましくは導電的に相互接続された、正
確に画定されたパターンにおける機能化可能エリアを有する連続的な3D表面層を含むア
レイが形成される。
表面8と位置を合わせて切り取り、隔間されているが相互接続された機能化可能エリアを
含む2D表面を形成できる。場合により、不活性物質の一部も取り除く。
先端6を覆うのに十分な量の不活性物質7を追加できる。次に、不活性物質7を(エッチ
ング、摩耗、化学的手法またはプラズマ技術により)部分的に取り除き、中間体構造4に
おける3Dパターンの機能化可能エリアまたは先端6を露出させる。この方法は、機能化
可能エリアまたは先端6が不活性物質7の上方に突出しないような2D表面を得る手段を
提供する。露出した機能化可能エリアまたは先端6は、不活性物質7によって互いから隔
間されるが、中間体構造4の被覆層3による構造内の相互接続、好ましくは導電的な相互
接続は維持する。
ための方法を提供する。この方法は、中間体構造4を得、中間体構造4における3Dパタ
ーンを不活性物質7で覆うステップと、十分な量の不活性物質7を取り除き、3Dパター
ンの機能化可能エリアまたは先端6のみを露出させるステップとを含む。
ートルからナノメートルのスケールで3Dパターニングされ、パターニングされたエリア
の少なくとも一部分にわたり連続的な3D表面を形成する被覆層3と、不活性物質7の層
とから形成された中間体構造4を含む。この不活性物質7の層が、連続的な3D表面上で
層になり、中間体構造4の3Dパターンにおける機能化可能エリアまたは先端6間の空間
5を充填することによって、3Dパターンの機能化可能エリアまたは先端6が、そこを通
りまたはそこから突出する、あるいは他の形態で露出する不活性表面8を与える。前述の
通り、機能化可能エリアまたは先端6は、不活性物質7によって隔間されるが、3Dパタ
ーニングされたエリアの少なくとも一部分(好ましくは、パターニングされたエリアの実
質的にすべて)にわたり存在する被覆層3(連続的な3D表面)を介して連続的に相互接
続される。
スクライビングプロセスを組み合わせても形成できる。個々の機能化可能エリアまたは先
端6間の被覆層3(連続的な3D表面)は、(図4B、図4C、図5A、図5Bおよび図
6Fに20で示すように)エッチングされる。これにより単一のセンサーチップが、カウ
ンター電極、参照電極、酸化還元電極、および作用電極を含むことができる個々のアドレ
ス可能なエリアを有することが可能になる。レーザー線の形状は制限されない。しかしな
がら、レーザー線の幅は、約1〜約100ミクロンであることが好ましい。個々のアドレ
ス可能なエリア、または隔間された微小電極アレイは、多くの様式に構成できる。その2
つの例を図4Bおよび図4Cに示す。図4Bでは、微小電極アレイは、カウンター電極2
2によって隔間された2つの作用電極21a,21b、ならびに参照電極23を含む。図
4Cでは、微小電極アレイは、3つの作用電極(21a,21b,21c)、カウンター
電極22、参照電極23、ならびに酸化還元電極24を含む。カウンター電極が、作用電
極21aと、作用電極21bおよび参照電極23とを隔て、併せて、酸化還元電極24が
、作用電極21bと作用電極21cとを隔てる。隔間された微小電極アレイは、各々が作
用電極21として機能するようにも配置できる。
めっき浴内に配置して、被覆層3(連続的な3D表面)を電気化学的に成長させる。それ
故に、この方法を利用する場合に、被覆層3(連続的な3D表面)が導電性であり、利用
される金属が、被覆層3(連続的な3D表面)に電気化学的に堆積できることが好ましい
。被覆層3(連続的な3D表面)は、電気化学的に成長し、中間体構造4の機能化可能エ
リアまたは先端6を少なくとも実質的に覆う金属層9を形成する(図3D)。金属層9は
、中間体構造4の被覆層3を包み込み、それ故受け入れ、次に、構造4の他の要素から分
離することによって、金属ネガティブ3Dパターン10を与える(構造4のネガティブパ
ターン(図3E))。金属ネガティブ10におけるネガティブ3Dパターンの機能化可能
エリアまたは先端12間の個々の空間11が、次に、不活性物質7で埋め戻されることに
よって、金属ネガティブ10の先端12がそこを通りまたはそこから突出する、あるいは
他の形態で露出する平坦面8を与える(図3Hおよび図3G)。この場合も、この方法の
使用時に、不活性物質7は本質的に充填材または絶縁層として作用する。また、先端12
が不活性物質7から突出する場合には、それらを不活性物質7の表面8と位置を合わせて
切り取り、隔間されているが相互接続された機能化可能エリアを含む2D表面を形成でき
る。機能化可能エリアまたは先端12は、不活性物質7によって隔間され、アレイ形態に
おける機能化エリア(たとえば、センサーまたは触媒部位)を形成するように所望のよう
に機能化可能である。
の機能化可能エリアの正確に画定された3Dパターンを有する連続的な3D表面層を含む
アレイを形成するための方法を提供する。この方法は
a.中間体構造4の連続的な3D表面層を電気めっきし、中間体構造4における3Dパ
ターンの先端12(好ましくは3Dパターンの少なくとも実質的にすべて)を覆う金属層
9を形成するステップと、
b.金属層9と中間体構造4の基板材料2とを分離し、中間体構造4における3Dパタ
ーンのネガティブ構造(「ネガティブ3Dパターン」)を含む金属ネガティブ構造10を
形成するステップと、
c.金属ネガティブ構造10のネガティブ3Dパターン内の先端12間の空間11を不
活性物質7で埋め戻すことによって、ネガティブ3Dパターンの先端12が、そこを通り
またはそこから突出する、あるいは他の形態で露出する不活性表面8を与えるステップと
を含む。
および延性金属であり、めっき金属として一般に用いられるため使用に好ましい。
は先端12間の個々の空間11の充填によって形成された機能化可能なアレイ(図3H)
の概略平面図を示す。したがって、金属ネガティブ10は、マイクロアレイ構造の基板材
料層として作用する。本発明は、それ故に、本発明の第六の態様の方法で形成された機能
化可能なアレイにまで及ぶことができる。
性基部および/または不活性物質7を含む、隔間された機能化可能エリアを形成するマイ
クロアレイも提供する。
示すのと同じ平面図のアレイが生じる。
イを形成する能力にはアレイフィールドにおける課題がある。特にナノメートルスケール
の小さなサイズにおける未解決の課題には、正確な定量分析および/または定性分析の取
得を求める場合に特有の問題が生じることがある。本発明は、そのようなアレイの生成に
おける経済的手法を提供する。
によって形成された)隔間された機能化可能エリアは、不活性物質7の下方で連続的な3
D表面(すなわち、被覆層3または金属ネガティブパターン10)を介して相互接続され
る。連続的な3D表面が導電体(例として、金)から形成される場合には、隔間された機
能化可能エリアは、前述のように互いに導電的に相互接続され、それ故に、相互接続され
るが隔間された導電性の孤立部分として作用する。また、前述の通り、より幅広のアレイ
構造内で機能化可能エリアの個々の隔間された区画を形成するように、連続的な3D表面
を個々のセクションにレーザースクライビング、さもなければ切断できる。導電体の使用
により、本発明の方法で形成されたアレイを、前述の微小電極アレイを形成するように機
能化可能である。それ故に、アレイ全体が単一の微小電極として機能できる。あるいは、
アレイは、連続的な3D表面が隔間された区画に切断された場合に、複数の個々の電極を
含むことができる。相互接続は、微小電極アレイにおける隔間された部位のチャージ機能
の効率化も可能にする。微小電極アレイは、図6に示すような各種のタイプでもよく、そ
のタイプには
アレイが順序付けられたまたはランダム方式で配置できるマイクロディスク電極アレイ
、
マイクロバンド電気アレイ、
平面でも垂直でもよい相互嵌合の微小電極アレイ、
線形の微小電極アレイ、および
3D微小電極アレイが含まれる。
電解液と電気接触し、電流を溶液中に流すことが可能になる。電解液中の標的種がマイク
ロアレイの機能化されたエリアに結合し、それ故に、電流フローを援助または妨害する。
この方法では、標的種は微小電極アレイによって「検知」される。標的種に特有の捕捉剤
を微小電極アレイの機能化可能エリアに加えることによって、この相互作用を援助するこ
ともできる。個々の微小電極アレイを互いに対するカウンター電極として使用することに
よって、それぞれの個々の機能化されたエリア間に電流を流し、電流を測定することもで
きる。
発明のアレイが、アレイの表面全体を通る試料の酸化還元環境を洞察することも可能にな
る。例として、アレイを使用して、試料の酸化還元環境が酸化的であるか還元的であるか
(それ故に、抗酸化反応エレメントの同等物の定着が可能であるか)、または過酸化物ま
たはラジカルが存在しているか否かを確かめることができる。
、レーザースクライビングまたはリソグラフィーなどの技術の使用により、本発明のマイ
クロアレイに、多重化アレイ(図6F)として機能する能力も与えられる。これにより複
数の検体またはバイオマーカーの同時試験または測定が実施される。そのようなシステム
は、特定の疾病、臓器またはシステムに関わる公知のバイオマーカーの検出に使用できる
。これによりまた、ユーザが、異なる目的のための公知の多くのセンサー部位を隔てるこ
とも可能になる。
望む場合には、非導電性被覆材3を利用できる、または金属ネガティブ10を非導電層で
被覆できる。
用途にも使用できる。例として、これらのエリアは、各種の微量反応を起こす触媒として
作用する、または対象となる様々な標的生体分子または化合物に対応するセンサーとして
作用するように機能化可能である。他の好適な使用が当業者に公知である。エリアを機能
化する手段も、本発明を入手した当業者に周知であろう。
含む構造を提供する。この構造は、サイズがミリメートルからナノメートルである、正確
に画定され機能化可能な隔間されたエリアを含む。機能化可能エリアは、(絶縁体として
も機能できる)不活性物質7によって隔間されるが、構造内で連続的に相互接続される。
好ましくは、機能化可能エリアは、構造内で3D被覆層3によって連続的に相互接続され
る。好ましくは、機能化可能エリアは導電性である。
造4も提供する。この中間体構造4は、少なくとも一つの表面上にミリメートルからナノ
メートルのスケールで正確に画定された3Dパターンを含む。中間体構造4は、3Dパタ
ーンの先端6がそこを通り突出、あるいは他の形態で露出する表面8を形成する、3Dパ
ターンの先端6間の不活性物質7も含む。したがって、3Dパターンの先端6は、不活性
物質7によって隔間され、連続的な3D表面によって中間体構造4において相互接続され
る。
ターンにおける既知の予め定められた(または、計算可能な)多くの機能化可能エリアを
含むことを意味する。当然ながら、パターンをランダム化することが可能である。正確に
は、機能化可能エリアのサイズおよび/または位置が予め定められ、構造に正確に盛り込
まれるという概念も含まれる。
象となる様々な標的生体分子または化合物に対応するセンサーとして用いるのに好適であ
る。
アレイとして使用する場合には、標的検体に特有の捕捉剤を添加することによってアレイ
は機能化されるであろう。好適な捕捉剤の例は、小分子、抗体および一本鎖DNAを含む
。他の捕捉剤が当業者に公知であろう。捕捉剤をアレイに添加するための数々の方法があ
る。添加方法には、通常、当業者に公知であるような、標準的な結合方法を使用して捕捉
剤が結合する、末端カルボキシルまたはアミノ基を有するリンカー分子の初期添加が含ま
れる。この方法は、その開示が参照により含まれる、関連する同時係属中のPCT出願第
PCT/2011/000052号にも記述されている。本発明の微小電極アレイの使用
のための好適な用途は、小分子バイオマーカー、タンパク質、DNA/RNAおよび有機
体の検出を含む。
アレイの表面に伝わる溶液に接触しない電極の一部分に導体(導体ペースト、配線、リボ
ン)を押圧することによって行うことができる。
質をアレイの機能化可能エリアに最初に添加することが必須である。好適な結合化学物質
の添加は、導電性の連続的な3D表面層を使用する場所における結合化学物質の電気化学
的析出、および好適な官能基に機能化可能エリアをさらすことを含む多くの様式で達成で
きる。好適な官能基は、金属触媒(例として、白金またはパラジウム)、DNA、ならび
にポリピロールおよびポリチオフェンなどの導電性高分子を含むことができる。そのよう
に生成された微小触媒アレイの異なる表面が、程度の差はあるが溶液中の種と反応する。
反応の組み合わせにより、溶液を電気化学的に特性づけることが可能になる。
実施例1:微小電極センサーのコンピュータモデリング
本発明の2つの個々の微小電極アレイの単一の機能化可能エリアまたは先端について一
連のコンピュータモデリング実験を実施した。図8に示すように、2つの微小電極アレイ
25a,25bを、互いに対して正確に位置合わせした。したがって、各々の微小電極ア
レイ25a,25bが、他のカウンター電極として作用していた。
ピーダンスプロファイルの計算であった。この値は、緩衝溶液の濃度、および電極間に形
成された液滴のサイズおよび形状に応じた値となった。2つの電極間の合計インピーダン
スは、電極−電解質界面におけるインピーダンスと、電解質溶液のインピーダンスとの和
である。システムの幾何学形状の変化に起因するインピーダンス変化を測定するために、
システムの合計インピーダンスを、2つの異なる幾何学形状に対応して修正したラプラス
の方程式を解くことによってシミュレートした。このモデルでは、界面インピーダンスが
、異なる幾何学形状でも一定であると仮定し、界面反応は考慮しなかった。
周波数範囲における電流分布から合計インピーダンスを計算した。0.02S/mの導電
率および80の比誘電率を有する溶液として緩衝液を考慮した。結果を図9〜図14に図
示する。これらの図は、電極間の距離、電極面積、および(先端間の液滴、または先端を
完全に覆う溶液のいずれかとしての)電解質容積を含む3つのパラメータをモデル化する
。結果を要約すれば、検出感度は電極間の距離および電極面積の両方に逆相関するが、ミ
クロンスケールにおいてはそれが電解質容積には顕著に影響されないことを示した。図9
に、2つの異なる先端幾何学形状を示す。図9Aに液滴形成を示し、図9Bに電解液で充
填したチャンバを示す。インピーダンス結果を電位分布(図9および図10)によって示
す。矢印は、2Dおよび3D領域における電流密度ベクトルを表す。
形状における周波数対インピーダンスを示す。
を添加する前と後にインピーダンスを測定した。インピーダンスの変化は、主として電極
界面における変化が原因であった。界面の等価回路モデルは、(界面におけるイオンの拡
散に起因するワールブルクの原理を無視した)ランドル回路によって与えることができる
。界面および溶液インピーダンスとともにシステムの等価回路全体を図15に図示する。
領域方程式および境界条件を図16に示す。
ダンス分光法(EIS)を用いて測定される。この測定は、酸化還元反応に起因する任意
の変化を無視し、二重層の厚さの変化に起因する容量変化の測定を含む。二重層の厚さの
変化に起因するシステムの合計のインピーダンス変化を決定するために、様々な二重層の
厚さ(Ddl)においてモデルをシミュレートした(図17、図18および図19)。す
べての事例において、電荷移動抵抗(Rct)は1Mオームに等しい。結果は、液滴検出
感度が、完全に埋もれたセンサー先端部を使用するよりもわずかだけよいことを表した。
のである。生物捕捉剤に起因して界面が変化すると、酸化還元反応の速度が変化する。こ
れにより界面における電流が変化し、その結果としてシステムのRctが変化する。Rc
t値は、様々な異なる界面に応じて変動する。システムのインピーダンス変化を、様々な
Rctにおいてシミュレートした。結果を図20、図21および図22に図示する。結果
は、液滴の検出感度がより低周波においてわずかに優れていることを示す。
センサーアレイの検出感度がより大きくなることを示した。
するように設計も単純化した。したがって、構成される電気化学的に異なる電極(例とし
て、作用電極、カウンター電極および参照電極)をすべて、同じ微小電極アレイセンサー
チップに配置することができる。並列電極の突出部の電気化学的相互作用をモデル化し、
図8に示す構成される微小電極アレイと同様の結果が観測された。それ故に、要約すれば
、インピーダンス測定値は、作用電極とカウンター電極との間の距離、および作用電極の
直径に関連する(図34)。
前の説明は、隔間された機能化可能エリアまたは先端を有する本発明のアレイの形成に
おける異なる手法を記述する。図3Fでは、不活性物質7の薄層が、連続的な3D金属表
面全体に堆積し、3Dパターニングされた基板材料2の個々の先端間に位置した。図3H
では、厚い金属層9が基板材料2の連続的な3D表面全体にわたり、かつその上に堆積し
た。しかしながら、両方共、マイクロアレイの3Dパターンの先端が主に機能化する。
。
図23は、PMMAにおいてエンボス加工された40ミクロンの先端の写真を示す。こ
れらは、100ミクロン間隔で等間隔に設けられ、高さは100ミクロンである。PMM
A(非晶質高分子)は、処理が容易であり、高度に画定された3次元基板表面を与えるた
め、本発明で用いるのに好ましい基板材料である。
1.基板を金めっきして連続的な3D金表面(または、被覆層3)を形成するステップ
と、
2.個々の先端間に不活性物質7を堆積させるステップと、
3.先端だけに結合化学物質(−X)を添加するステップと、
4.先端にハプテン種を添加するステップと、を含む。
クロムの薄層(厚さ2〜3mm)を、接着層として作用するようにPMMA基板上に堆
積させた。バナジウムも接着層としてクロムの代わりに使用できる。同様に、アミンおよ
びチオール化学物質が、表面への金の付着を促進するものとして公知である。
る電極を生じさせた。電極を、0.5MのH2SO4中で15秒間、1.65V対Ag/
AgClに保持し、その後0V〜1.65Vの間をサイクルすることによって、電気化学
的に洗浄した。図26は、標準的なCV、ならびにそれぞれ1.15Vおよび0.9Vに
おける安定な金の酸化および還元ピークを示し、それ故、金のPMMA基板上への堆積を
支援する。このように形成された金めっき層3は、約7〜約40nmの厚さであった。次
に、金トラックをレーザースクライビングによって金に画定した。相互嵌合トラック20
の例を図27に示す(および、図4B、図4C、図5A、図5Bおよび図6Fに20とし
て示す)。レーザー切断されたパターンでは、マイクロアレイの個々のエリアが互いから
電気的に絶縁され、その結果、単一マイクロアレイ内に2個以上の電極が形成される。
先端間の絶縁層として作用するような不活性物質を連続的な3D金表面上に堆積するの
に3つの別個の方法を用いた。
A.構造全体に及ぶフォトレジスト層(SU−8)の堆積、それに続く金先端を露出さ
せるための反応性イオンエッチング。
B.構造全体にわたるヒドロキシル化された自己組織化単分子膜(SAM−OH)の堆
積、および摩擦による先端領域の物理的除去。
C.クロスリンク前の、先端を動かすような好適な粘性を有する塗装層の、金めっき基
板への被覆。これにより先端間の溝が充填され、先端に金表面が露出した。
100ミクロンの厚さのSU−8の層を、1cmの相互嵌合のセンサーチップに事前に
レーザースクライビングした、10cmウェーハの金めっき基板(図5C)に塗布した。
次に、SU−8を紫外線下でクロスリンクし、反応性イオンエッチングによって制御可能
にエッチングした。これにより、SU−8の高分子層の厚さの非常に良好な制御、加えて
非常に純粋な金の先端も得られることが見出された。図35Bは、2つの隣接した先端を
示す。右側に示す先端は露出した金を有し、左側に示す先端は、金に電気化学的に堆積し
たカルボキシル化されたポリテルチオフェン層を有した。図35Aは、交互のトラックが
先端に堆積したカルボキシル化されたポリテルチオフェンを有する相互嵌合アレイの隣接
したトラックを示す。
自己組織化単分子膜(SAM)は、当技術分野において周知であり、通常、基板への「
頭部基」の化学吸着、それに続く「末端基」の緩やかな組織化によって、基板に自然発生
的に形成される。
で用いる好適なヒドロキシル化された自己組織化単分子層の例である。
においてサイクリックボルタンメトリーに従った。CVは、標準的なヘキサシアノ鉄酸塩
の酸化および還元ピークが、それぞれ0.35Vおよび0.15Vであることを示した。
次に、電極を、エタノールと水が1:1の溶液中に5mMのSAM−OHを含有する溶液
中に浸した。次に、電極を定期的に取り出し、水で洗い、これは、KCl支持電解質を有
する5mMのフェリシアン化カリウム溶液中においてサイクリックボルタングラムに従っ
た(図28)。CVは、電極をSAM溶液中に浸した時間が長くなる程、ヘキサシアノ鉄
酸塩のピークが緩やかに消失し、電極の連続的な3D金表面上にSAMが段階的に吸着す
ることを示した。
20分後の電極のCVは、SAM吸着の2時間後の電極のCVと同様の特性を有した。
結果、先端において金が露出した。5mMのフェリシアン化カリウム溶液のCVは、電流
が著しく減少しても標準的な還元酸化ピークを示した。これは先端において金のみが露出
したことを表す。
て、本発明のアレイは、アレイを劣化させることなく何回も使用できる。
図29は、先端間の溝に位置するエポキシ樹脂の層を有する金めっき基板材料を示す。
エポキシ樹脂層の濃度は、クロスリンク前にエポキシ樹脂が金先端を動くために十分な時
間、適度であった。
被覆されていない証拠を示した。
結合化学物質(図24に参照する−X)を、基板上のSU−8、SAM−OH、または
エポキシ樹脂で被覆した連続的な3D金表面の先端に添加した。SU−8またはエポキシ
樹脂被覆を不活性物質7として利用した場合には、結合化学物質の添加を、先端に、カル
ボキシル化されたポリテルチオフェンまたは活性のポリテルチオフェンを電気化学的に堆
積することで達成した(図30Bおよび図30C)。図30Cは、捕捉剤の多重化のため
の、導電性高分子に対する異なるプローブの制御された電気化学的析出を示すが、これは
、当業者に明らかなように、カルボキシル基を有するSAMを使用し、相違する作用電極
の電位を変えることでも達成できる。SAM−OHを不活性物質7として利用した場合に
は、結合化学物質の添加は、先端をSAM−COOHに触れさせることで達成された(図
30A)。それぞれについて、先端の各端部に−COOH基または−NH2基いずれかを
添加した。カルボキシル末端側鎖と置換したテルチオフェン(または、ピロール)の使用
により、画定された先端に結合基を電気化学的に重合できる。このため、画定された先端
に結合基を選択的に追加することも可能になる。
ノ化ポリスチレンビーズを、適切なリンカー化学物質によって共有結合的に添加した。
れた基板を、二官能性リンカー溶液(6mgリンカー/0.5mlPBS)にさらし、室
温で45分間振った。洗浄後、基板を青色のH2N−ビーズ溶液(0.5mlPBS中の
30μlビーズ懸濁液)を含有する溶液に浸し、室温で1時間振った。先端のアレイ(A
)および単一の先端(B)における青色のビーズの添加を図32に示す。視覚的または電
気化学的(例として、抵抗、CVまたはインピーダンス)技術を使用して、アレイに結合
したものを検出できる。
添加化学物質がアレイの先端に結合したことを確認すると、標準的なリンカー化学物質
を利用して、これらに限定されないが、抗体、DNAおよび細胞を含む各種のハプテンを
添加できる。
用を示す。ステップは以下を含む。
1.共役結合を形成するためのオボアルブミンへのP4の添加
オボアルブミンP4共役
2.NH2置換アレイを二官能性リンカー溶液(6mgリンカー/0/5mlPBS)
に浸し、室温で45分間振って、活性アレイ(I)を生じる。
3.P4−PEG−OVA(0.2mlPBS中の0.4ml溶液)を追加し、2時間
振って反応させ、ハプテンで機能化したアレイ(II)を生じる。
4.アレイをP4一次抗体に触れさせ、次に、ビーズを添加した二次抗体に触れさせた
(III)。二次抗体ビーズ共役の添加により、視覚的に確かめながら一次抗体を上手に
結合することが可能になる。
本発明の第六の態様に係るアレイを、ポリマー基板に金の薄層(7nm)をスパッタリ
ングし、金にニッケルの厚い層(1mm)を電気めっきし、ニッケルと高分子層とを隔て
、ニッケルを金でスパッタリング被覆して用意した。図33は、1ミクロンの金めっきし
たニッケルアレイのSEMを示す。
ようなアレイと同様の金表面を有する基板が提供された。これは不活性物質を用いたのと
同一の方法で被覆できる。
利点を有する。また、金属層をレーザースクライビングし、隔間されたエリアの選択的機
能化のために先端のグループを分離することができる。電気化学的検出を使用したセンサ
ーの生産において、このスクライビングする能力は、単一チップ上の電極およびそれらの
電極間の間隔を画定し、その結果レーザーの精度を向上するという点で利点がある。この
手法は、糖尿病に関わるグルコースをモニタリングするためのセンサーを含む広範な電気
化学センサーの製造に広く用いられ、大量生産を飛躍的に簡素化する。
2ミクロンの先端(それらの基部は1.5ミクロン)、および10nmの先端(それらの
基部は160nm)を含むアレイも生産されてきた。先端サイズがより小さいと、アレイ
の検出感度に有利であることが見出された。
標準的なDNAまたはRNAマイクロアレイの電気化学的バージョン(図5、図27お
よび図35)を形成するために、アレイの個々の微小電極を隔てるのにレーザースクライ
ビングを利用した。より大きなアレイ内により小さな微小電極アレイを形成し、それ故、
複数の作用電極、参照電極およびカウンター電極の台を構成するように、微小電極のグル
ープも隔てた。これにより(図6Fに示すような)単一のセンサーチップまたはアレイの
多重化が可能になった。
で機能化し、一つのチップ上に茶褐色のパネルを構成した。使用する抗体は、それぞれが
作用電極1〜8におけるALT、AST、ALP、GGT、LDH、Hep A、Hep
B x−抗原、全長のHep C E2タンパク質に対する親和性を有した。酵素、グ
ルコース酸化酵素を、血清グルコース検出用の作用電極9につないだ。第10の作用電極
は、溶液中の非接着性のビリルビンの濃度を測定するための酸化還元電極であった。
RNA成分で機能化し、第二の作用電極を、標的ミクロRNA検出用のsrmの3’UT
Rで機能化し、第三の作用電極を、srm遺伝子産物のスペルミジンシンターゼに対して
上昇した抗体で機能化した。
に画定された機能化可能エリアを含む基板材料におけるアレイの形成を前に記述する。
に簡単に明らかとなるであろう変更および改変が、記述する本発明の本質および範囲内に
含まれることが意図される。
える」、「を備えている」などの用語は、排他的または網羅的な意味ではなく、包括的意
味に解釈されるべきである。つまり、「を含むが、これらに限定されない」という意味に
解釈されるべきである。
Claims (28)
- 基板材料層、アレイとして用いるための、機能化可能な、前記基板材料層上の連続的な
3次元(3D)表面層、および不活性物質を含むマイクロアレイ構造であって、
前記構造が、サイズがミリメートルからナノメートルである、正確に画定され機能化可
能な隔間されたエリアを含み、
前記機能化可能エリアが、前記連続的な3D表面層の一部分であり、前記不活性物質に
よって隔間されるが、前記連続的な3D表面層によって前記構造内で相互接続される、マ
イクロアレイ構造。 - 前記連続的な3D表面層が導電性材料または炭素系材料から形成される、請求項1記載
のマイクロアレイ。 - 前記連続的な3D表面層が前記基板材料層を覆う単一層である、請求項1または2記載
のマイクロアレイ。 - 前記連続的な3D表面層が、複数個の機能化可能エリアを各々が含むセグメントであっ
て、前記基板材料層上の複数個の隔間された連続的な3D表面層セグメントに分断され、
機能化可能エリアの各グループが機能を分離することができる、請求項1または2記載の
マイクロアレイ。 - 前記不活性物質が絶縁材でもよい、請求項1〜4のいずれか1項記載のマイクロアレイ
。 - 前記基板材料層が導電体または非導電性の不活性物質から形成される、請求項1〜5の
いずれか1項記載のマイクロアレイ。 - 前記マイクロアレイ構造が前記連続的な3D表面層と前記基板材料層との間に接着層を
含む、請求項1〜6のいずれか1項記載のマイクロアレイ。 - 前記マイクロアレイ構造が微小電極センサーアレイおよび/または微小触媒アレイとし
て機能化可能な、請求項1〜7のいずれか1項記載のマイクロアレイ。 - 前記連続的な3D表面層が、前記機能化可能エリアが前記不活性物質の上方で露出する
ように前記不活性物質から突出する、請求項1〜8のいずれか1項記載のマイクロアレイ
。 - 前記不活性物質および前記機能化可能エリアが、露出した機能化可能エリアを含む2次
元(2D)表面を形成する、請求項1〜8のいずれか1項記載のマイクロアレイ。 - ミリメートルからナノメートルのスケールの正確に画定された3Dパターンを含む基板
材料層、および前記パターンの少なくとも一部分にわたる、アレイとして用いるための、
機能化可能な、前記基板材料層上の連続的な3D表面層を含む、請求項1記載のアレイの
製造に用いる中間体構造。 - 実質的にすべてのパターニングされたエリアが前記連続的な3D表面層で被覆される、
請求項11記載の中間体構造。 - 前記基板材料層が導電性または非導電性である、請求項11または12記載の中間体構
造。 - 前記連続的な3D表面層が導電性材料または炭素系材料から形成される、請求項11〜
13のいずれか1項記載の中間体構造。 - 前記連続的な3D表面層と前記基板材料との間に接着層を含む、請求項11〜14のい
ずれか1項記載の中間体構造。 - 請求項11記載の中間体構造を形成する方法であって、
a.ミリメートルからナノメートルのスケールで正確に画定された3Dパターンを、基
板材料の表面上に配置するステップと、
b.前記パターニングされた基板材料の少なくとも一部分を連続的な3D表面層で被覆
するステップと、を含む、方法。 - 前記パターンが、エンボス加工、鋳造、スタンピング、エッチング、研削、リソグラフ
ィー、加圧成形、真空成形、ロール成形、射出成形、ならびにレーザースクライビング/
アブレーションによって前記基板材料の表面上に配置される、請求項16記載の方法。 - 前記連続的な3D表面層が、スパッタリング、蒸着または無電解析出技術によって前記
基板材料に塗布される、請求項16または17記載の方法。 - 前記連続的な3D表面層が、前記基板材料の前記パターニングされたエリアの実質的に
すべてを覆う、請求項16〜18のいずれか1項記載の方法。 - 前記連続的な3D表面層が、前記基板材料の前記パターニングされたエリアの実質的に
すべてを覆うセグメントであって、複数個の隔間された連続的な3D表面層セグメントに
分断される、請求項16〜18のいずれか1項記載の方法。 - 前記基板材料と前記連続的な3D表面層との間に接着層を追加するステップを含む、請
求項16〜20のいずれか1項記載の方法。 - 請求項1に記載のアレイとして機能化可能な構造を形成するための方法であって、前記
請求項11〜15いずれか1項記載の中間体構造を得るステップと、前記中間体構造にお
ける前記3Dパターンの先端間の個々の空間を不活性物質で充填することによって、前記
3Dパターンの前記先端がそこを通り抜ける、またはそこから突出する、あるいは他の形
態で露出する表面を与えるステップと、を含み、前記先端が、前記不活性物質によって隔
間されるが、前記連続的な3D表面層によって前記構造内で相互接続される機能化可能エ
リアを形成し、機能化可能な、方法。 - 前記先端の端部を前記不活性物質の表面と位置を合わせて切り取ることによって、機能
化可能エリアを含む2D表面を形成できる、請求項22記載の方法。 - アレイとして機能化可能な2D構造を形成する方法であって、前記構造が、連続的な3
D表面を含み、ミリメートルからナノメートルのスケールの機能化可能な隔間されたエリ
アの正確に画定された3Dパターンを有し、前記方法が、請求項11〜15のいずれか1
項記載の中間体構造を得るステップと、前記中間体構造にある3Dパターンを不活性物質
で覆うステップと、十分な量の前記不活性充填材を除去して前記3Dパターンの先端を露
出するステップと、を含み、前記露出した3D先端が、前記不活性物質によって隔間され
るが、前記連続的な3D表面によって前記構造内で相互接続され、機能化可能な、方法。 - アレイとして機能化可能な構造を形成する方法であって、前記構造が、連続的な3D表
面層を含み、ミリメートルからナノメートルのスケールの機能化可能エリアの正確に画定
された3Dパターンを有し、前記方法が、
a.請求項11〜15のいずれか1項記載の中間体構造の連続的な3D表面層を電気め
っきすることによって、前記中間体構造における前記3Dパターンの先端を覆う金属層を
形成するステップと、
b.前記金属層と前記中間体構造の前記基板材料とを分離することによって、前記中間
体構造における前記3Dパターンのネガティブ構造(「ネガティブ3Dパターン」)を含
む金属ネガティブ構造を形成するステップと、
c.前記金属ネガティブ構造の前記ネガティブ3Dパターン内の先端間の空間を不活性
物質で埋め戻すことによって、前記ネガティブ3Dパターンの前記先端がそこを通り抜け
る、またはそこから突出する、あるいは他の形態で露出する不活性表面を与えるステップ
と、を含み、
前記機能化可能エリアが、前記不活性物質によって隔間されるが、前記構造内で相互接
続される、方法。 - 前記金属層が前記中間体構造における前記3Dパターンの少なくとも実質的にすべてを
覆う、請求項25記載の方法。 - 前記先端の端部を前記不活性物質の表面と位置を合わせて切り取ることによって、機能
化可能エリアを含む2D表面を形成できる、請求項25または26記載の方法。 - アレイとして用いるための、機能化可能な連続的な3D表面を含む中間体構造であって
、前記中間体構造が、少なくとも一つの表面上にミリメートルからナノメートルのスケー
ルで正確に画定された3Dパターンを含み、前記3Dパターンの先端がそこを通り抜ける
、またはそこから突出する、あるいは他の形態で露出する表面を形成する、前記3Dパタ
ーンの先端間の不活性物質も含み、それ故、前記3Dパターンの先端が、前記不活性物質
によって隔間され、前記連続的な3D表面によって前記中間体構造内で相互接続される、
中間体構造。
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CN110088609A (zh) | 2016-11-30 | 2019-08-02 | 美国圣戈班性能塑料公司 | 电极及电极制造方法 |
CN110073038B (zh) * | 2016-12-09 | 2023-04-18 | 制造系统有限公司 | 用于受控电化学表面改性的装置和方法 |
JP7469881B2 (ja) * | 2016-12-09 | 2024-04-17 | デジタル センシング リミテッド | 電気化学センサおよびその使用方法 |
US11092567B2 (en) * | 2017-03-21 | 2021-08-17 | International Business Machines Corporation | Biosensor electrode having three-dimensional structured sensing surfaces |
EP3418729B1 (en) * | 2017-06-22 | 2021-12-29 | Università degli Studi di Bari "Aldo Moro" | A field-effect transistor sensor |
EP3759263A4 (en) * | 2018-02-28 | 2021-11-24 | Manufacturing Systems Limited | CATALYSIS DEVICE AND METHOD |
JP7127339B2 (ja) * | 2018-04-09 | 2022-08-30 | 凸版印刷株式会社 | 電気化学センサ用電極チップ及びその製造方法 |
US20200138512A1 (en) | 2018-11-06 | 2020-05-07 | Biosense Webster (Israel) Ltd. | Attaining Higher Impedances for Large Indifferent Electrodes |
CN112374562B (zh) * | 2020-10-30 | 2022-05-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于拦截水体污染中易挥发有机物的聚吡咯光热薄膜的制备方法及应用 |
CN114260038A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-04-01 | 郭景桓 | 微阵列芯片、其制备方法及应用 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5118403A (en) * | 1989-06-09 | 1992-06-02 | The Research Foundation Of State Univ. Of N.Y. | Glassy carbon linear array electrode |
JPH10325821A (ja) * | 1997-05-26 | 1998-12-08 | Nec Corp | 電気化学測定装置 |
JP2001522999A (ja) * | 1997-11-12 | 2001-11-20 | プロウティヴァリス、インク | ナノ電極アレイ(array) |
JP2004045394A (ja) * | 2002-05-20 | 2004-02-12 | Japan Science & Technology Corp | 微小電極及びその製造方法 |
JP2005325417A (ja) * | 2004-05-14 | 2005-11-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド電極とその製造方法 |
JP2007501389A (ja) * | 2003-08-04 | 2007-01-25 | エレメント シックス リミテッド | ダイヤモンドマイクロ電極 |
JP2009128041A (ja) * | 2007-11-20 | 2009-06-11 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ダイヤモンド微小電極およびその製造方法 |
WO2010002679A2 (en) * | 2008-06-30 | 2010-01-07 | 3M Innovative Properties Company | Method of forming a microstructure |
US20100285514A1 (en) * | 2009-01-27 | 2010-11-11 | Jonathan Clay Claussen | Electrochemical biosensor |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5605662A (en) | 1993-11-01 | 1997-02-25 | Nanogen, Inc. | Active programmable electronic devices for molecular biological analysis and diagnostics |
JP3498300B2 (ja) | 1996-04-30 | 2004-02-16 | 日本電信電話株式会社 | 電気化学検出器の製造方法 |
US6093302A (en) * | 1998-01-05 | 2000-07-25 | Combimatrix Corporation | Electrochemical solid phase synthesis |
JP2004518138A (ja) | 2000-10-26 | 2004-06-17 | バイオセプト インコーポレイテッド | 3次元型バイオチップ |
NL1016779C2 (nl) | 2000-12-02 | 2002-06-04 | Cornelis Johannes Maria V Rijn | Matrijs, werkwijze voor het vervaardigen van precisieproducten met behulp van een matrijs, alsmede precisieproducten, in het bijzonder microzeven en membraanfilters, vervaardigd met een dergelijke matrijs. |
US20020187249A1 (en) * | 2001-05-08 | 2002-12-12 | Wilhelm Pluster | Process for the production of surface-functionalized supports that serve as starting materials for microarrays used for immobilizing biomolecules |
US6878470B2 (en) * | 2002-02-08 | 2005-04-12 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Visible image receiving material, conductive pattern material and organic electroluminescence element, using member having surface hydrophilicity |
US20040110277A1 (en) | 2002-04-12 | 2004-06-10 | Seiko Epson Corporation | Sensor cell, bio-sensor, capacitance element manufacturing method, biological reaction detection method and genetic analytical method |
US20040126766A1 (en) * | 2002-12-26 | 2004-07-01 | Amorese Douglas A. | Breakaway seal for processing a subarray of an array |
JP2004333404A (ja) | 2003-05-12 | 2004-11-25 | Hitachi Ltd | マイクロリアクタ及びその製造方法、並びに試料スクリーニング装置 |
US20050008821A1 (en) * | 2003-07-07 | 2005-01-13 | Pricone Robert M. | Process and apparatus for fabricating precise microstructures and polymeric molds for making same |
EP1704585B1 (en) | 2003-12-19 | 2017-03-15 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Methods for fabricating isolated micro- and nano- structures using soft or imprint lithography |
WO2005108992A1 (en) | 2004-05-06 | 2005-11-17 | Arizona Board Of Regents, Acting For And On Behalf Of Arizona State University | Microarray of three-dimensional heteropolymer microstructures and method therefor |
US20060040377A1 (en) | 2004-08-17 | 2006-02-23 | Biocept, Inc. | Protein microarrays |
WO2006104513A2 (en) | 2004-08-26 | 2006-10-05 | 3M Innovative Properties Company | Method of forming microstructures with multiple discrete molds |
US20060057023A1 (en) * | 2004-09-14 | 2006-03-16 | Thompson Allen C | Chemical arrays assemblies and devices and methods for fabricating the same |
KR100791335B1 (ko) * | 2006-07-17 | 2008-01-07 | 삼성전자주식회사 | 마이크로 어레이 및 이의 제조 방법 |
WO2008091386A2 (en) | 2006-08-04 | 2008-07-31 | Northwestern University | Biomimetic modular adhesive complex: material, methods and applications therefore |
EP2204650B1 (en) * | 2008-12-31 | 2012-06-27 | DWI an der RWTH Aachen e.V. | Novel biosensor system based on recognition induced birefringence (RIB) |
EP2281529B1 (en) * | 2009-07-30 | 2012-02-08 | Cristóbal Zaragoza Fernández | Surgical mesh |
AU2011241208B2 (en) * | 2010-04-15 | 2017-02-02 | Digital Sensing Limited | Microarrays |
-
2012
- 2012-10-12 WO PCT/NZ2012/000183 patent/WO2013055234A1/en active Application Filing
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-
2017
- 2017-08-09 JP JP2017154059A patent/JP6486997B2/ja active Active
-
2019
- 2019-02-20 JP JP2019028338A patent/JP6768097B2/ja active Active
- 2019-12-20 US US16/723,636 patent/US11577485B2/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5118403A (en) * | 1989-06-09 | 1992-06-02 | The Research Foundation Of State Univ. Of N.Y. | Glassy carbon linear array electrode |
JPH10325821A (ja) * | 1997-05-26 | 1998-12-08 | Nec Corp | 電気化学測定装置 |
JP2001522999A (ja) * | 1997-11-12 | 2001-11-20 | プロウティヴァリス、インク | ナノ電極アレイ(array) |
JP2004045394A (ja) * | 2002-05-20 | 2004-02-12 | Japan Science & Technology Corp | 微小電極及びその製造方法 |
JP2007501389A (ja) * | 2003-08-04 | 2007-01-25 | エレメント シックス リミテッド | ダイヤモンドマイクロ電極 |
JP2005325417A (ja) * | 2004-05-14 | 2005-11-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド電極とその製造方法 |
JP2009128041A (ja) * | 2007-11-20 | 2009-06-11 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ダイヤモンド微小電極およびその製造方法 |
WO2010002679A2 (en) * | 2008-06-30 | 2010-01-07 | 3M Innovative Properties Company | Method of forming a microstructure |
US20100285514A1 (en) * | 2009-01-27 | 2010-11-11 | Jonathan Clay Claussen | Electrochemical biosensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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