JP2024505324A - 基板に結合した官能基を含む組成物、及びその作製方法 - Google Patents

基板に結合した官能基を含む組成物、及びその作製方法 Download PDF

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Abstract

一例では、不飽和環状ジオンを基板に結合させ、第１の官能基を含むインドール又はインダゾールと反応させて、第１の官能基を基板に結合する第１の付加物を形成する。別の例では、不飽和環状ジオンを基板に結合させ、官能基を含むジエンと反応させて、官能基を基板に結合する付加物を形成する。別の例では、インドール又はインダゾールを基板に結合させ、オリゴヌクレオチドを含む不飽和環状ジオンと反応させて、オリゴヌクレオチドを基板に結合する付加物を形成する。別の例では、ジエンを基板に結合させ、オリゴヌクレオチドを含む不飽和環状ジオンと反応させて、オリゴヌクレオチドを基板に結合する付加物を形成する。

Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、２０２１年１月５日出願の「Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｇｒｏｕｐｓ Ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ，ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ」と題された米国特許出願第６３／１３３，９５５号の利益を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、基板への官能基の結合に関する。
ポリマーでコーティングされた基板は、多くの技術用途で使用されている。例えば、埋め込み可能な医療用デバイスを、生物学的に不活性なポリマーでコーティングすることができる。別の例では、ポリマーでコーティングされた基板を、生体分子の調製及び／又は分析に使用する。特定の核酸シーケンシング方法などの分子分析は、核酸ストランドをポリマーでコーティングされた基板表面に付着させることに依存する。次いで、付着した核酸鎖の配列は、当該分野で公知の多くの異なる方法によって決定され得る。
特定の配列決定プロセス（例えば、合成による配列決定（sequencing-by-synthesis、ＳＢＳ）において、基板（例えば、フローセル）の表面は、ポリマーでコーティングされ、次いで、このポリマーにオリゴヌクレオチドプライマー（例えば、一本鎖ＤＮＡ又はｓｓＤＮＡ）がグラフトされる。
ポリマー表面（及びそれらの調製）は、一般に、異なる化学条件、温度、光学的検出方法、捕捉部分密度、及び他のパラメータを含む広範囲の配列決定及び検出プロセスと適合性であり、一般に、種々の貯蔵及び輸送条件下で安定である。これらの分子生物学アプローチにおいて使用される特定のポリマー材料は、銅媒介付加環化反応において、基板及び／又はグラフトされるオリゴヌクレオチドの表面上のアルケン基又はアルキン基と反応するペンダントアジド基を用いる。しかしながら、残留銅は、生物学的に関連する環境において細胞毒性効果を有し得る。ＤＮＡ配列決定用途に関して、いくつかの場合において、銅は、ＤＮＡを損傷し得、それによって配列決定収率及びデータ品質を低下させる。加えて、多くの場合、銅触媒反応は、銅集約的であり、したがって、高価であり、基板表面上への適切なポリマー付着及び局在化を確実にするのに十分に効率的又は迅速に行われない場合がある。したがって、増大した反応効率などの改善された特性を有し、かつ残留銅の低減をもたらす、表面ポリマーコーティングの必要性が存在する。
本明細書で提供される実施例は、基板に結合した官能基を含む組成物、及びそれを作製する方法に関する。そのような組成物を使用する方法も開示される。
本明細書のいくつかの例は、官能基を基板に結合する方法を提供する。本方法は、基板に結合した不飽和環状ジオン（または不飽和環式ジオン、unsaturated cyclic dione）を供すことと、不飽和環状ジオンを、第１の官能基を含むインドール又はインダゾールと反応させて、第１の官能基を基板に結合する第１の付加物（または付加化合物、adduct）を形成することと、を含み得る。
いくつかの例では、不飽和環状ジオンは、以下のものであり、
Figure 2024505324000002
 式中、Ｌは、基板へのリンカーを含み、各Ｘは、独立して、ＣＨ又はＮである。いくつかの例では、不飽和環状ジオンは、トリアゾリンジオン：
Figure 2024505324000003
 である。
いくつかの例では、不飽和環状ジオンは、マレイミド：
Figure 2024505324000004
 である。
いくつかの例では、５。不飽和環状ジオンが、４－シクロペンテン－１，３－ジオン：
Figure 2024505324000005
 である、請求項２に記載の方法。
いくつかの例では、インドール又はインダゾールは、以下のものであり、
Figure 2024505324000006
 Ｆ１は、第１の官能基を含み、Ｒは、Ｈ、電子吸引基、又は電子供与基であり、Ｚは、ＣＨ又はＮである。いくつかの例では、インドールは、１Ｈ－インドール：
Figure 2024505324000007
 である。
いくつかの例では、インドールは、１Ｈ－インダゾール：
Figure 2024505324000008
 である。
いくつかの例では、第１の付加物は、以下のものであり、
Figure 2024505324000009
 式中、Ｌは、基板へのリンカーを含み、各Ｘは、独立して、ＣＨ又はＮである。いくつかの例では、第１の付加物は、
Figure 2024505324000010
 である。
いくつかの例では、本方法は、第１の付加物を加熱して、基板に結合した環状不飽和ジオンを再生することを更に含む。
いくつかの例では、本方法は、第１の付加物を、第２の官能基を含むジエンと反応させて、第２の官能基を基板に結合する第２の付加物(または付加化合物、adduct)を形成することを更に含む。いくつかの例では、ジエンは、１，３－ジエンを含む。いくつかの例では、１，３－ジエンは、以下のものであり、
Figure 2024505324000011
 式中、Ｆ２は、第２の官能基を含む。いくつかの例では、第２の付加物は、以下のものであり、
Figure 2024505324000012
 式中、Ｌは、基板へのリンカーを含む。
いくつかの例では、第２の官能基は、オリゴヌクレオチド、親水性分子、親水性高分子（または親水性巨大分子もしくは親水性大分子、hydrophilic macromolecule）、触媒、及び標識からなる群から選択される。いくつかの例では、第２の官能基は、オリゴヌクレオチドである。
いくつかの例では、第１の官能基は、オリゴヌクレオチド、親水性分子、親水性高分子、触媒、及び標識からなる群から選択される。いくつかの例では、第１の官能基は、オリゴヌクレオチドである。
いくつかの例では、基板は、固体支持体（または固体サポートもしくは固体状サポート、solid support）上に配置されたポリマーを含む。いくつかの例では、ポリマーは、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（polyhedral oligomeric silsesquioxane、ＰＯＳＳ）を含むように官能化される。
いくつかの例では、基板に結合した不飽和環状ジオンを供すことは、基板に結合した４－置換ウラゾールを供すことと、４－置換ウラゾールを酸化して、トリアゾリンジオンを形成することと、を含む。
本明細書のいくつかの例は、基板と、基板に結合した付加物（または付加化合物、adduct）と、を含む、組成物を提供し、
Figure 2024505324000013
 式中、Ｌは、基板へのリンカーを含み、Ｆ１は、第１の官能基を含み、各Ｘは、独立して、ＣＨ又はＮであり、Ｒは、Ｈ、電子吸引基、又は電子供与基であり、Ｚは、ＣＨ又はＮである。
いくつかの例では、付加物は、
Figure 2024505324000014
 である。
いくつかの例では、第１の官能基は、オリゴヌクレオチド、親水性分子、親水性高分子、触媒、及び標識からなる群から選択される。いくつかの例では、第１の官能基は、オリゴヌクレオチドである。
いくつかの例では、基板は、固体支持体上に配置されたポリマーを含む。いくつかの例では、ポリマーは、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（または多面体状オリゴマーシルセスキオキサン、ＰＯＳＳ）を含むように官能化される。
本明細書のいくつかの例は、官能基を基板に結合する方法を提供する。本方法は、基板に結合した不飽和環状ジオンを供すことと、不飽和環状ジオンを、官能基を含むジエンと反応させて、官能基を基板に結合する付加物を形成することと、を含み得る。
いくつかの例では、不飽和環状ジオンは、以下のものであり、
Figure 2024505324000015
 式中、Ｌは、基板へのリンカーであり、各Ｘは、独立して、ＣＨ又はＮである。いくつかの例では、不飽和環状ジオンは、トリアゾリンジオン：
Figure 2024505324000016
 である。いくつかの例では、不飽和環状ジオンは、マレイミド：
Figure 2024505324000017
 である。いくつかの例では、不飽和環状ジオンは、４－シクロペンテン－１，３－ジオン：
Figure 2024505324000018
 である。
いくつかの例では、ジエンは、１，３－ジエンを含む。いくつかの例では、１，３－ジエンは、以下のものであり、
Figure 2024505324000019
 式中、Ｆ２は、官能基を含む。いくつかの例では、付加物は、以下のものであり、
Figure 2024505324000020
 式中、Ｌは、基板へのリンカーを含む。
いくつかの例では、官能基は、オリゴヌクレオチド、親水性分子、親水性高分子、触媒、及び標識からなる群から選択される。いくつかの例では、官能基は、オリゴヌクレオチドである。
いくつかの例では、基板は、固体支持体上に配置されたポリマーを含む。いくつかの例では、ポリマーは、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）を含むように官能化される。
いくつかの例では、基板に結合した不飽和環状ジオンを供すことは、基板に結合した４－置換ウラゾールを供すことと、４－置換ウラゾールを酸化して、トリアゾリンジオンを形成することと、を含む。
本明細書のいくつかの例は、基板と、基板に結合した付加物と、を含む、組成物を提供し、
Figure 2024505324000021
 式中、Ｌは、基板へのリンカーを含み、Ｆ２は、官能基を含み、各Ｘは、独立して、ＣＨ又はＮである。
いくつかの例では、付加物は、
Figure 2024505324000022
 である。
いくつかの例では、付加物は、
Figure 2024505324000023
 である。
いくつかの例では、付加物は、
Figure 2024505324000024
 である。
いくつかの例では、官能基は、オリゴヌクレオチド、親水性分子、親水性高分子、触媒、及び標識からなる群から選択される。いくつかの例では、官能基は、オリゴヌクレオチドである。
いくつかの例では、基板は、固体支持体上に配置されたポリマーを含む。いくつかの例では、ポリマーは、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）を含むように官能化される。
本明細書のいくつかの例は、官能基を基板に結合する方法を提供する。本方法は、基板に結合したインドール又はインダゾールを供すことと、インドール又はインダゾールを、オリゴヌクレオチドを含む第１の不飽和環状ジオンと反応させて、オリゴヌクレオチドを基板に結合する第１の付加物を形成することと、を含み得る。
いくつかの例では、第１の不飽和環状ジオンは、以下のものであり
Figure 2024505324000025
 式中、Ｆ３は、オリゴヌクレオチドを含み、各Ｘは、独立して、ＣＨ又はＮである。いくつかの例では、第１の不飽和環状ジオンは、トリアゾリンジオン：
Figure 2024505324000026
 である。
いくつかの例では、インドール又はインダゾールは、以下のものであり
Figure 2024505324000027
 式中、Ｚは、ＣＨ又はＮであり、Ｌは、基板へのリンカーを含み、Ｒは、Ｈ、電子吸引基、又は電子供与基である。いくつかの例では、インドールは、１Ｈ－インドールであり、
Figure 2024505324000028
 式中、Ｌは、基板へのリンカーである。いくつかの例では、第１の付加物は、以下のものであり、
Figure 2024505324000029
 式中、Ｆ３は、オリゴヌクレオチドを含み、各Ｘは、独立して、ＣＨ又はＮである。
いくつかの例では、本方法は、第１の付加物を加熱して、基板に結合したインドール又はインダゾールを再生することを更に含む。いくつかの例では、本方法は、基板に結合したインドール又はインダゾールを再生した後に、インドール又はインダゾールを第２の不飽和環状ジオンと反応させて、第２の付加物を形成することを更に含む。いくつかの例では、第２の不飽和環状ジオンは、官能基を含む。いくつかの例では、官能基は、第２のオリゴヌクレオチド、親水性分子、親水性高分子、触媒、及び標識からなる群から選択される。
いくつかの例では、基板は、固体支持体上に配置されたポリマーを含む。いくつかの例では、ポリマーは、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）を含むように官能化される。
いくつかの例では、本方法は、オリゴヌクレオチドを含む４－置換ウラゾールを供すことと、４－置換ウラゾールを酸化して、オリゴヌクレオチドを含む不飽和環状ジオントリアゾリンジオンを形成することと、を更に含む。
本明細書のいくつかの例は、基板と、基板に結合した付加物と、を含む、組成物を提供し
Figure 2024505324000030
 式中、Ｌは、基板へのリンカーを含み、Ｆ３は、オリゴヌクレオチドを含み、各Ｘは、独立して、ＣＨ又はＮであり、Ｚは、ＣＨ又はＮである。
いくつかの例では、付加物は、
Figure 2024505324000031
 である。
いくつかの例では、基板は、固体支持体上に配置されたポリマーを含む。いくつかの例では、ポリマーは、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）を含むように官能化される。
本明細書のいくつかの例は、官能基を基板に結合する方法を提供する。本方法は、基板に結合したジエンを供すことと、ジエンを、オリゴヌクレオチドを含む不飽和環状ジオンと反応させて、オリゴヌクレオチドを基板に結合する第１の付加物を形成することと、を含み得る。
いくつかの例では、不飽和環状ジオンは、以下のものであり
Figure 2024505324000032
 式中、Ｆ３は、オリゴヌクレオチドを含み、各Ｘは、独立して、ＣＨ又はＮである。
いくつかの例では、不飽和環状ジオンは、トリアゾリンジオン：
Figure 2024505324000033
 である。
いくつかの例では、不飽和環状ジオンは、マレイミド：
Figure 2024505324000034
 である。
いくつかの例では、不飽和環状ジオンは、４－シクロペンテン－１，３－ジオン：
Figure 2024505324000035
 である。
いくつかの例では、ジエンは、１，３－ジエンを含む。いくつかの例では、１，３－ジエンは、以下のものであり
Figure 2024505324000036
 式中、Ｌは、基板へのリンカーを含む。いくつかの例では、付加物は、以下のものであり、
Figure 2024505324000037
 式中、Ｌは、基板へのリンカーを含み、各Ｘは、独立して、ＣＨ又はＮであり、Ｆ３は、オリゴヌクレオチドを含む。
いくつかの例では、付加物は、
Figure 2024505324000038
 である。
いくつかの例では、基板は、固体支持体上に配置されたポリマーを含む。いくつかの例では、ポリマーは、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）を含むように官能化される。
いくつかの例では、本方法は、オリゴヌクレオチドを含む４－置換ウラゾールを供すことと、４－置換ウラゾールを酸化して、オリゴヌクレオチドを含む不飽和環状ジオントリアゾリンジオンを形成することと、を更に含む。
本明細書のいくつかの例は、基板と、基板に結合した付加物と、を含む、組成物を提供し、
Figure 2024505324000039
 式中、Ｌは、基板へのリンカーを含み、各Ｘは、独立して、ＣＨ又はＮであり、Ｆ３は、オリゴヌクレオチドである。
いくつかの例では、付加物は、
Figure 2024505324000040
 である。
いくつかの例では、基板は、固体支持体上に配置されたポリマーを含む。いくつかの例では、ポリマーは、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）を含むように官能化される。
本明細書に記載されている利益を実現するため、本明細書に記載されている本開示の態様の各々の任意のそれぞれの特徴／例は、任意の適切な組み合わせで一緒に実施されてもよいこと、及びこれらの態様のいずれか１つ以上からの任意の特徴／例は、任意の適切な組み合わせで、本明細書に記載されている他の態様の特徴のいずれかと一緒に実施されてもよいことを理解すべきである。
官能基を基板に結合するためのプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。 官能基を基板に結合するためのプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。 官能基を基板に結合するためのプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。 官能基を基板に結合するためのプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。 官能基を基板に結合するためのプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。 官能基を基板に結合するための別のプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。 官能基を基板に結合するための別のプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。 官能基を基板に結合するための別のプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。 官能基を基板に結合するための別のプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。 官能基を基板に結合するための別のプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。 官能基を基板に結合するための別のプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。 官能基を基板に結合するための別のプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。 官能基を基板に結合するための別のプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。
本明細書で提供される実施例は、基板に結合した官能基を含む組成物、及びそれを作製する方法に関する。そのような組成物を使用する方法も開示される。
例えば、オリゴヌクレオチドプライマーを基板に結合するいくつかの以前から知られている方法は、基板を調製するための塩化シアヌル、ヒドラジン、又はジエチルエーテルなどの比較的強い試薬の使用を含み得る。追加的に、いくつかの以前に公知の結合化学作用は、ヒドラジン官能化ガラス基板と５’－アルデヒド修飾を有するオリゴヌクレオチドとの間のヒドラゾン形成反応を利用し得る。したがって、化学作用は、約５の比較的低いｐＨで行われてもよく、これは、オリゴヌクレオチド安定性にとって問題となる場合があり、正に荷電したオリゴヌクレオチドとガラス基板との間の非特異的結合を招く可能性を増加させる場合がある。その上、ヒドラゾン結合は可逆的に形成することができ、したがって、オリゴヌクレオチドがガラス基板から徐々に分離する可能性を高めることができる。いくつかの他の以前に公知の方法において、オリゴヌクレオチドプライマーは、Ｃｕ（Ｉ）のような比較的強い「クリック化学作用」試薬、並びに約７～１１の比較的高いｐＨを使用して、ＰＡＺＡＭのようなポリマー基板に結合され、これはまた、オリゴヌクレオチド安定性について問題であり得る。
比較すると、本明細書では、１つ以上の代替的な「クリック化学作用」反応を介して、ほぼ中性又はやや塩基性のｐＨ条件下で、オリゴヌクレオチドなどであるがこれに限定されない１つ以上の官能基を受容し得る官能化表面を調製するための方法が提供される。「クリック化学作用」という用語は、１つ以上の基準を満たす反応を指し、例えば、比較的高い収率を有し得る、範囲が比較的広くなり得る、比較的容易に除去され得る副生成物を生成し得る、実施するのが比較的単純であり得る、比較的容易に除去可能な溶媒及び試薬を使用して行われ得る、及び／又は比較的穏やかな溶媒及び試薬を使用して行われ得る。追加的に、又は代替的に、「クリック化学作用」反応は、熱力学的に有利であり得、１つの生成物を特異的にもたらし得る。
いくつかの例では、官能基は、不飽和環状ジオンとジエン、インダゾール、又はインドールとの間の反応を使用して基板に結合され得る。本明細書で提供されるいくつかの具体例では、本実施例で使用される不飽和環状ジオンは、２つのカルボニル官能基に結合したアゾ部分を含む複素環式化合物であってもよく、例えば、以下の構造を有し得、
Figure 2024505324000041
 これは、トリアゾリンジオン（triazoline dione、ＴＡＤ）と称され得、式中、Ｌは、基板へのリンカーを含み、ジエン又はインドールを使用して官能基をそれに結合させて、これによって、その官能基を基板に結合することができる。ＴＡＤ分子の構造は、電子共役を通してアゾ官能基を安定化させることができる。しかしながら、電子吸引カルボニル及び電子系の対称性は、カルベン又は一重項酸素のものと特定の点で類似した、軌道制御された求電子反応性をもたらし得る。したがって、ＴＡＤ分子は、超高速ディールス－アルダー及びエン型反応に容易に関与することができ、触媒が必要とする範囲内の比較的低温（例えば、室温以下、例えば、約２０℃以下）において等モル条件下で比較的高い収率を有する選択的かつ予測可能な共有結合反応を提供することができる。ＴＡＤ分子は、電子が豊富なπ系に対して比較的高い速度論的優先性を示し、インドール及び代替的に置換されたジエンに対して比較的良好な選択性を可能にする。追加的に、ＴＡＤとインドール又はジエンとの間の反応の付加物は、堅牢な複素環式足場であり、多数の用途（例えば、本明細書中に提供される用途が挙げられるが、これらに限定されない）に適合する。更なる特性として、ＴＡＤ分子は、視覚的にカラフルであり得るが、インドール又はジエンとのそれらの反応付加物は、無色であり得、反応効率を評価する分析的に利用可能な方法を提供する。本組成物及び方法において使用され得る不飽和環状ジオンの他の非限定的な例は、本明細書の他の箇所に提供される。
いくつかの例では、表面結合したＴＡＤ又は他の不飽和環状ジオンは、以下のような構造を有するインドールと反応され
Figure 2024505324000042
 （１Ｈ－インドールと称され得）、式中、Ｆ１は、官能基を含む。非限定的な例では、このようなインドールは、「可逆的クリック」反応においてＴＡＤなどの不飽和環状ジオンと可逆的に反応して、例えば、付加物を形成し得、
Figure 2024505324000043
 これは、ＴＡＤと１Ｈ－インドールとのマイケル付加付加物と称され得、これを介して官能基Ｆ１が基板に結合される。他の不飽和環状ジオンと反応し得るインドール及びインダゾールの他の非限定的な例は、本明細書の他の箇所に提供される。
いくつかの例では、表面結合したＴＡＤは、以下のような構造を有する１，３－ジエンと反応され
Figure 2024505324000044
 （トランス，トランス－１，３－ヘキサジエンと称され得）、式中、Ｆ２は、官能基を含む。いくつかの例では、そのようなジエンは、「超高速クリック」反応において、ＴＡＤなどの不飽和環状ジオンと実質的に不可逆的に反応して、例えば、付加物を形成し得、
Figure 2024505324000045
 これは、ディールス－アルダー付加環化生成物と称され得、これを介して官能基Ｆ２が基板に結合される。代替的に、ジエンは、「トランスクリック」反応において、ＴＡＤ又は他の不飽和環状ジオンとインドール又はインダゾールとの間の「可逆的クリック」反応の付加物と実質的に不可逆的に反応して、例えば、付加物を形成し得、
Figure 2024505324000046
 これを介して、官能基Ｆ２は基板に結合し、その反応において、インドールが置換されて、官能基Ｆ１が基板から解離する。
本明細書に記載されるような反応は、任意の好適な数及びタイプの官能基を互いに異なる時間に基板に結合するために使用され得ることに留意されたい。例えば、「可逆的クリック」反応を使用して、不飽和環状ジオン（例えば、ＴＡＤ）及びインドール又はインダゾールを介して第１の官能基（Ｆ１）を基板に結合することができ、続いて「トランスクリック」反応を使用して、インドール又はインダゾールを介して第１の官能基を基板から解離させ、ジエンを介して第２の官能基（Ｆ２）を表面に結合することができる。あるいは、例えば、「可逆的クリック」反応は、可逆的であるので、表面に結合した不飽和環状ジオン（例えば、ＴＡＤ）は、「可逆的クリック」反応の付加物を適切な温度に加熱して、インドール又はインダゾールの解離を引き起こすことによって、再生され得る。したがって、表面に結合した不飽和環状ジオン（例えば、ＴＡＤ）は、次いで、別の「可逆的クリック」反応（それ自体が可逆的であり得る）において別のインドール又はインダゾールと反応して別の官能基を基板に結合するために、又は「超高速クリック」反応においてジエンと反応して更に別の官能基を基板に結合するために、利用可能である。
いくつかの例は、リンカーを介して基板に結合されるＴＡＤ又は他の不飽和環状ジオンの使用を含んでもよいが、他の例では、不飽和環状ジオンは官能化されてもよく、同様の「可逆的クリック」、「超高速クリック」、又は「トランスクリック」反応を介して基板に結合されてもよいことが理解されよう。例示的に、ＴＡＤは、以下のような構造を有し、
Figure 2024505324000047
 式中、Ｆ３は、官能基を含み、これは、基板に結合しているジエン、インドール、又はインダゾールを介して基板に結合していてもよい。いくつかの例では、溶液系ＴＡＤと反応するインドールは、以下の構造を有し得、
Figure 2024505324000048
 式中、Ｌは、基板へのリンカーを含む。インドールは、可逆的「可逆的クリック」反応においてＴＡＤと反応して、付加物を形成し得、
Figure 2024505324000049
 これは、ＴＡＤと１Ｈ－インドールとの別のマイケル付加付加物であり、これを介して官能基Ｆ３が基板に結合され得る。
いくつかの例では、溶液系ＴＡＤと反応するジエンは、１，３－ジエンであってもよく、これは以下の構造を有し得、
Figure 2024505324000050
 式中、Ｌは、基板へのリンカーを含む。ジエンは、実質的に不可逆的な「超高速クリック」反応においてＴＡＤ又は他の不飽和環状ジオンと反応して、例えば、付加物を形成し得、
Figure 2024505324000051
 これは、別のディールス－アルダー付加環化生成物であり、これを介して官能基Ｆ３が基板に結合される。
上記と同様に、「可逆的クリック」反応は、可逆的であるので、表面結合インドール又はインダゾールは、「可逆的クリック」反応の付加物を適切な温度に加熱して、それに結合した官能基を有するＴＡＤ又は他の不飽和環状ジオンの解離を引き起こすことによって、再生することができる。したがって、インドール又はインダゾールは、次いで、別の「可逆的クリック」反応（それ自体が可逆的であり得る）において別の不飽和環状ジオン（例えば、ＴＡＤ）と反応して、別の官能基を基板に結合するために利用可能である。
最初に、本明細書で使用されるいくつかの用語を簡単に説明する。次いで、基板に結合した官能基を含むいくつかの例示の組成物、並びにそれを作製及び使用するための例示の方法を説明する。
用語
別途定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、当該技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。「含むこと（including）」という用語、並びに「含む（include）」、「含む（includes）」及び「含まれた（included）」などの他の形態の使用は、限定ではない。「有すること（having）」という用語、並びに「有する（have）」、「有する（has）」及び「有した（had）」などの他の形態の使用は、限定ではない。本明細書で使用される場合、移行句中か又は請求項の本文中のいずれであっても、「含む（comprise）」及び「含む（comprising）」という用語は、オープンエンドの意味を有するものとして解釈されるべきである。すなわち、上記の用語は、語句「少なくとも有する」又は「少なくとも含む」と同義であると解釈されるべきである。例えば、プロセスの文脈において使用される場合、「含む（comprising）」という用語は、プロセスが少なくとも列挙された工程を含むが、追加の工程を含み得ることを意味する。化合物、組成物、又はデバイスの文脈で使用される場合、「含む（comprising）」という用語は、化合物、組成物、又はデバイスが少なくとも列挙された特徴又は構成要素を含むが、追加の特徴又は構成要素も含み得ることを意味する。
本明細書全体を通して使用される「実質的に」、「およそ（approximately）」及び「約（about）」という用語は、処理のばらつきなどに起因する小さな変動を説明及び考慮するために使用されている。例えば、小さな変動は、±５％以下、例えば±２％以下、例えば±１％以下、例えば±０．５％以下、例えば±０．２％以下、例えば±０．１％以下、例えば±０．０５％以下を指すことができる。
本明細書で使用される場合、「アレイ」という用語は、異なる分子を相対的な位置に従って互いに区別することができるように、１つ以上の基板に結合されている異なる分子の集団を指す。アレイは、基板上の異なるアドレス可能な位置に各々配置される異なる分子を含むことができる。代替的に、又は追加的に、アレイは、各々が異なる分子を担持する別個の基板を含むことができ、異なる分子は、基板が結合される表面上の基板の位置に従って、又は液体中の基板の位置に従って特定することができる。
本明細書で使用される場合、「共有結合した（「covalently attached」又は「covalently bonded」）」という用語は、原子間の電子対の共有によって特徴付けられる化学結合の形成を指す。例えば、共有結合した分子とは、他の手段、例えば、静電相互作用などの非共有結合による表面への付着と比較して、基板と化学結合を形成する分子を指す。
本明細書で使用される場合、「ａ」及び「ｂ」が整数である、「Ｃａ～Ｃｂ」又は「Ｃａ～ｂ」は、特定の基中の炭素原子の数を指す。すなわち、基は、「ａ」～「ｂ」個（両端を含む）の炭素原子を含有することができる。したがって、例えば、「Ｃ１～Ｃ４アルキル」又は「Ｃ１～４アルキル」又は「Ｃ１～４アルキル」基は、１～４個の炭素を有する全てのアルキル基、すなわち、ＣＨ３－、ＣＨ３ＣＨ２－、ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ２－、（ＣＨ３）２ＣＨ－、ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）－、及び（ＣＨ３）３Ｃ－を指す。
本明細書で使用される「ハロゲン」又は「ハロ」という用語は、フッ素、塩素、臭素、又はヨウ素を意味し、フッ素及び塩素が例である。
本明細書で使用される場合、「アルキル」は、完全に飽和している（すなわち、二重結合又は三重結合を含有しない）直鎖又は分岐鎖炭化水素鎖を指す。アルキル基は、１～２０個の炭素原子を有してもよい（本明細書に示されるときはいつでも、「１～２０」などの数値範囲は、所与の範囲内の各整数を指す。例えば、「１～２０個の炭素原子」は、アルキル基が、１個の炭素原子、２個の炭素原子、３個の炭素原子など、最大で２０個の炭素原子からなり得るが、本定義はまた、「アルキル」という用語（数値範囲が指定されていない）の発生もカバーすることを意味する。アルキル基はまた、１～９個の炭素原子を有する中規模のアルキルであってもよい。アルキル基はまた、１～４個の炭素原子を有する低級アルキルであってもよい。アルキル基は、「Ｃ１～４アルキル」又は同様の表記として指定されてもよい。一例にすぎないが、「Ｃ１～４アルキル」又は「Ｃ１～４アルキル」は、アルキル鎖中に１～４個の炭素原子が存在することを示し、すなわち、アルキル鎖は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、イソ－ブチル、ｓｅｃ－ブチル、及びｔ－ブチルからなる群から選択される。典型的なアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、三級ブチル、ペンチル、ヘキシルなどが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用される場合、「アルケニル」は、１つ以上の二重結合を含有する直鎖又は分岐鎖炭化水素鎖を指す。アルケニル基は、２～２０個の炭素原子を有し得るが、本定義はまた、数値範囲が指定されていない「アルケニル」という用語の発生もカバーする。アルケニル基はまた、２～９個の炭素原子を有する中規模のアルケニルであってもよい。アルケニル基はまた、２～４個の炭素原子を有する低級アルケニルであってもよい。アルケニル基は、「Ｃ２～４アルケニル」又は類似の表記で指定されてもよい。一例にすぎないが、「Ｃ２～４アルケニル」とは、アルケニル鎖中に２～４個の炭素原子が存在することを示し、すなわち、アルケニル鎖は、エテニル、プロペン－１－イル、プロペン－２－イル、プロペン－３－イル、ブテン－１－イル、ブテン－２－イル、ブテン－３－イル、ブテン－４－イル、１－メチル－プロペン－１－イル、２－メチル－プロペン－１－イル、１－エチル－エテン－１－イル、２－メチル－プロペン－３－イル、ブタ－１，３－ジエニル、ブタ－１，２－ジエニル、及びブタ－１，２－ジエン－４－イルからなる群から選択される。典型的なアルケニル基としては、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、及びヘキセニルなどが挙げられるが、これらに限定されない。
アルケニル基を含む基としては、任意選択的に置換されているアルケニル、シクロアルケニル、及びヘテロシクロアルケニル基が挙げられる。
本明細書で使用される場合、「アルキニル」は、１つ以上の三重結合を含有する直鎖又は分枝鎖炭化水素鎖を指す。アルキニル基は、２～２０個の炭素原子を有し得るが、本定義はまた、数値範囲が指定されていない「アルキニル」という用語の発生もカバーする。アルキニル基はまた、２～９個の炭素原子を有する中規模のアルキニルであってもよい。アルキニル基はまた、２～４個の炭素原子を有する低級アルキニルであってもよい。アルキニル基は、「Ｃ２～４アルキニル」又は類似の表記で指定されてもよい。一例にすぎないが、「Ｃ２～４アルキニル」又は「Ｃ２～４アルキニル」は、アルキニル鎖中に２～４個の炭素原子が存在することを示し、すなわち、そのアルキニル鎖は、エチニル、プロピン－１－イル、プロピン－２－イル、ブチン－１－イル、ブチン－３－イル、ブチン－４－イル、及び２－ブチニルからなる群から選択される。典型的なアルキニル基としては、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、及びヘキシニルなどが挙げられるが、これらに限定されない。
アルキニル基を含む基としては、任意選択的に置換されているアルキニル、シクロアルキニル、及びヘテロシクロアルキニル基が挙げられる。
本明細書で使用される場合、「アリール」は、環骨格中に炭素のみを含有する芳香環又は環系（すなわち、２個の隣接する炭素原子を共有する２つ以上の縮合環）を指す。アリールが環系である場合、系内の全ての環は芳香環である。アリール基は６～１８個の炭素原子を有し得るが、本定義はまた、数値範囲が指定されていない「アリール」という用語の発生もカバーする。いくつかの例では、アリール基は、６～１０個の炭素原子を有する。アリール基は、「Ｃ６～１０アリール」、「Ｃ６若しくはＣ１０アリール」、又は類似の表記で指定されてもよい。アリール基の例としては、フェニル、ナフチル、アズレニル、及びアントラセニルが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用される場合、「複素環」は、別の原子（ヘテロ原子）、例えば、窒素、酸素又は硫黄とともに炭素原子を含む環状化合物を指す。複素環は、芳香族（ヘテロアリール）又は脂肪族であり得る。脂肪族複素環は、完全に飽和していてもよく、又は１つ以上若しくは２つ以上の二重結合を含んでいてもよく、例えば、複素環は、ヘテロシクロアルキルであってもよい。複素環は、単一の複素環又は縮合した複数の複素環を含んでもよい。
本明細書で使用される場合、「ヘテロアリール」は、環骨格中に窒素、酸素、及び硫黄を含むがこれらに限定されない、１個以上のヘテロ原子、すなわち炭素以外の元素を含有する芳香環又は環系（すなわち、２個の隣接する原子を共有する２つ以上の縮合環）を指す。ヘテロアリールが環系である場合、系内の全ての環は芳香環である。ヘテロアリール基は、５～１８個の環員（すなわち、炭素原子及びヘテロ原子を含む、環骨格を構成する原子の数）を有し得るが、本定義はまた、数値範囲が指定されていない「ヘテロアリール」という用語の発生もカバーする。いくつかの例では、ヘテロアリール基は、５～１０個の環員又は５～７個の環員を有する。ヘテロアリール基は、「５～７員ヘテロアリール」、「５～１０員ヘテロアリール」、又は類似の表記で指定され得る。ヘテロアリール環の例としては、フリル、チエニル、フタラジニル、ピロリル、オキサゾリル、チアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、イソオキサゾリル、イソチアゾリル、トリアゾリル、チアジアゾリル、ピリジニル、ピリダジニル、ピリミジニル、ピラジニル、トリアジニル、キノリニル、イソキノリニル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、インドリル、イソインドリル、及びベンゾチエニルが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用される場合、「シクロアルキル」は、完全飽和カルボシクリル環又は環系を意味する。例としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、及びシクロヘキシルが挙げられる。
本明細書で使用される場合、「シクロアルケニル」又は「シクロアルケン」は、少なくとも１つの二重結合を有するカルボシクリル環又は環系を意味し、環系内の環は、いずれも芳香族ではない。例は、シクロヘキセニル又はシクロヘキセンである。別の例は、ノルボルネン又はノルボルネニルである。
本明細書で使用される場合、「ヘテロシクロアルケニル」又は「ヘテロシクロアルケン」とは、少なくとも１つの二重結合を有する、環骨格内に少なくとも１つのへテロ原子を有するカルボシクリル環又は環系を意味し、環系の中のいずれも環も、芳香族ではない。いくつかの例では、ヘテロシクロアルケニル又はヘテロシクロアルケン環又は環系は、３員、４員、５員、６員、７員、８員、９員、又は１０員である。
本明細書で使用される場合、「シクロアルキニル」又は「シクロアルキン」は、少なくとも１つの三重結合を有するカルボシクリル環又は環系を意味し、環系内の環は、いずれも芳香族ではない。ある例は、シクロオクチンである。別の例は、ビクロノニンである。別の例は、ジベンゾシクロオクチン（dibenzocyclooctyne、ＤＢＣＯ）である。
本明細書で使用される場合、「ヘテロシクロアルキニル」又は「ヘテロシクロアルキン」は、少なくとも１つの三重結合を有する、環骨格内に少なくとも１つのへテロ原子を有するカルボシクリル環又は環系を意味し、環系内の環は、いずれも芳香族ではない。いくつかの例では、ヘテロシクロアルキニル又はヘテロシクロアルキン環又は環系は、３員、４員、５員、６員、７員、８員、９員、又は１０員である。
本明細書で使用される場合、「ヘテロシクロアルキル」は、環骨格中に少なくとも１個のヘテロ原子を含有する非芳香族環又は環系を意味する。ヘテロシクロアルキル同士は、縮合、架橋、又はスピロ結合式に、一体に結合されてもよい。ヘテロシクロアルキルは、環系中の少なくとも１つのヘテロシクロアルキル環が芳香族ではないことを条件として、任意の飽和度を有してもよい。ヘテロシクロアルキル基は、３～２０個の環員（すなわち、炭素原子及びヘテロ原子を含む、環骨格を構成する原子の数）を有し得るが、本定義はまた、数値範囲が指定されていない「ヘテロシクロアルキル」という用語の発生もカバーする。ヘテロシクロアルキル基はまた、３～１０個の環員を有する中規模のヘテロシクロアルキルであってもよい。ヘテロシクロアルキル基はまた、３～６個の環員を有するヘテロシクロアルキルであってもよい。ヘテロシクロアルキル基は、「３～６員ヘテロシクロアルキル」又は類似の表記で指定されてもよい。いくつかの６員単環式ヘテロシクロアルキルでは、ヘテロ原子は、Ｏ、Ｎ又はＳのうちの１つから３つまで選択される。いくつかの５員の単環式ヘテロシクロアルキルでは、ヘテロ原子は、Ｏ、Ｎ、又はＳから選択される１個又は２個のヘテロ原子から選択される。ヘテロシクロアルキル環の例としては、アゼピニル、アクリジニル、カルバゾリル、シノリニル、ジオキソラニル、イミダゾリニル、イミダゾリジニル、モルホリニル、オキシラニル、オキセパニル、チアパニル、ピペリジニル、ピペラジニル、ジオキサピペラジニル、ピロリジニル、ピロリドニル、ピロリジオニル、４－ピペリドニル、ピラゾリニル、ピラゾリジニル、１，３－ジオキシニル、１，３－ジオキサニル、１，４－ジオキシニル、１，４－ジオキサニル、１，３－オキサチニル、１，４－オキサチニル、１，４－オキサチアニル、２Ｈ－１，２－オキサジニル、トリオキサニル、ヘキサヒドロ－１，３，５－トリアジニル、１，３－ジオキソリル、１，３－ジオキソラニル、１，３－ジチオリル、１，３－ジチオラニル、イソオキサゾリニル、イソオキサゾリジニル、オキサゾリニル、オキサゾリジニル、オキサゾリジノニル、チアゾリニル、チアゾリジニル、１，３－オキサチオラニル、インドリニル、イソインドリニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロチオフェニル、テトラヒドロチオピラニル、テトラヒドロ－１，４－チアジニル、チアモルフォリニル、ジヒドロベンゾフラニル、ベンズイミダゾリジニル、及びテトラヒドロキノリンが挙げられるが、それらに限定されない。
本明細書で使用される場合、置換基は、１個以上の水素原子が別の原子又は基に対して交換されている非置換親基から誘導される。別途記載のない限り、基が「置換されている」とみなされる場合、その基は、以下から独立して選択される１つ以上の置換基で置換されることを意味する：Ｃ１～Ｃ６アルキル、Ｃ１～Ｃ６アルケニル、Ｃ１～Ｃ６アルキニル、Ｃ１～Ｃ６ヘテロアルキル、Ｃ３～Ｃ７カルボシクリル（ハロ、Ｃ１～Ｃ６アルキル、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、及びＣ１～Ｃ６ハロアルコキシで任意選択的に置換されている）、Ｃ３～Ｃ７－カルボシクリル－Ｃ１～Ｃ６－アルキル（ハロ、Ｃ１～Ｃ６アルキル、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、及びＣ１～Ｃ６ハロアルコキシで任意選択的に置換されている）、５～１０員ヘテロシクリル（ハロ、Ｃ１～Ｃ６アルキル、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、及びＣ１～Ｃ６ハロアルコキシで任意選択的に置換されている）、５～１０員ヘテロシクリル－Ｃ１～Ｃ６－アルキル（ハロ、Ｃ１～Ｃ６アルキル、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、及びＣ１～Ｃ６ハロアルコキシで任意選択的に置換されている）、アリール（ハロ、Ｃ１～Ｃ６アルキル、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、及びＣ１～Ｃ６ハロアルコキシで任意選択的に置換されている）、アリール（Ｃ１～Ｃ６）アルキル（ハロ、Ｃ１～Ｃ６アルキル、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、及びＣ１～Ｃ６ハロアルコキシで任意選択的に置換されている）、５～１０員ヘテロアリール（ハロ、Ｃ１～Ｃ６アルキル、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、及びＣ１～Ｃ６ハロアルコキシで任意選択的に置換されている）、５～１０員ヘテロアリール（Ｃ１～Ｃ６）アルキル（ハロ、Ｃ１～Ｃ６アルキル、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、及びＣ１～Ｃ６ハロアルコキシで任意選択的に置換されている）、ハロ、シアノ、ヒドロキシ、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６）アルキル（すなわち、エーテル）、アリールオキシ、スルフヒドリル（メルカプト）、ハロ（Ｃ１～Ｃ６）アルキル（例えば、－ＣＦ３）、ハロ（Ｃ１～Ｃ６）アルコキシ（例えば、－ＯＣＦ３）、Ｃ１～Ｃ６アルキルチオ、アリールチオ、アミノ、アミノ（Ｃ１～Ｃ６）アルキル、ニトロ、Ｏ－カルバミル、Ｎ－カルバミル、Ｏ－チオカルバミル、Ｎ－チオカルバミル、Ｃ－アミド、Ｎ－アミド、Ｓ－スルホンアミド、Ｎ－スルホンアミド、Ｃ－カルボキシ、Ｏ－カルボキシ、アシル、シアナト、イソシアナト、チオシアナト、イソチオシアナト、スルフィニル、スルホニル、及びオキソ（＝Ｏ）。ある基が「任意選択的に置換されている」と記載されている場合には、その基が置換される場合には、上記置換基で置換され得る。
本明細書に開示される化合物が少なくとも１つの立体中心を有する場合、それらは、個々のエナンチオマー若しくはジアステレオマーとして、又はラセミ体を含むそのような異性体の混合物として存在し得る。個々の異性体の分離又は個々の異性体の選択的合成は、当業者に周知の種々の方法の適用によって達成される。本明細書に開示される化合物が互変異性形態で存在すると理解される場合、全ての互変異性形態は、示される構造の範囲内に含まれる。別段の指示がない限り、全てのそのような異性体及びそれらの混合物は、本明細書に開示される化合物の範囲に含まれる。更に、本明細書に開示される化合物は、１つ以上の結晶形態又は非晶質形態で存在し得る。別段の指示がない限り、全てのそのような形態は、任意の多形形態を含む本明細書に開示される化合物の範囲内に含まれる。加えて、本明細書に開示される化合物のいくつかは、水（すなわち、水和物）又は一般的な有機溶媒と溶媒和物を形成し得る。別段の指示がない限り、そのような溶媒和物は、本明細書に開示される化合物の範囲に含まれる。
本明細書で使用される場合、「ヌクレオチド」という用語は、糖、及び少なくとも１つのホスフェート基を含み、一部の例では、核酸塩基もまた含む分子を意味することが意図される。核酸塩基を欠くヌクレオチドは、「脱塩基」と称され得る。ヌクレオチドは、デオキシリボヌクレオチド、修飾デオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチド、修飾リボヌクレオチド、ペプチドヌクレオチド、修飾ペプチドヌクレオチド、修飾ホスフェート糖骨格ヌクレオチド、及びそれらの混合物を含む。ヌクレオチドの例には、アデノシン一リン酸（adenosine monophosphate、ＡＭＰ）、アデノシン二リン酸（adenosine diphosphate、ＡＤＰ）、アデノシン三リン酸（adenosine triphosphate、ＡＴＰ）、チミジン一リン酸（thymidine monophosphate、ＴＭＰ）、チミジン二リン酸（thymidine diphosphate、ＴＤＰ）、チミジン三リン酸（thymidine triphosphate、ＴＴＰ）、シチジン一リン酸（cytidine monophosphate、ＣＭＰ）、シチジン二リン酸（cytidine diphosphate、ＣＤＰ）、シチジン三リン酸（cytidine triphosphate、ＣＴＰ）、グアノシン一リン酸（guanosine monophosphate、ＧＭＰ）、グアノシン二リン酸（guanosine diphosphate、ＧＤＰ）、グアノシン三リン酸（guanosine triphosphate、ＧＴＰ）、ウリジン一リン酸（uridine monophosphate、ＵＭＰ）、ウリジン二リン酸（uridine diphosphate、ＵＤＰ）、ウリジン三リン酸（uridine triphosphate、ＵＴＰ）、デオキシアデノシン一リン酸（deoxyadenosine monophosphate、ｄＡＭＰ）、デオキシアデノシン二リン酸（deoxyadenosine diphosphate、ｄＡＤＰ）、デオキシアデノシン三リン酸（deoxyadenosine triphosphate、ｄＡＴＰ）、デオキシチミジン一リン酸（deoxythymidine monophosphate、ｄＴＭＰ）、デオキシチミジン二リン酸（deoxythymidine diphosphate、ｄＴＤＰ）、デオキシチミジン三リン酸（deoxythymidine triphosphate、ｄＴＴＰ）、デオキシシチジン二リン酸（deoxycytidine diphosphate、ｄＣＤＰ）、デオキシシチジン三リン酸（deoxycytidine triphosphate、ｄＣＴＰ）、デオキシグアノシン一リン酸（deoxyguanosine monophosphate、ｄＧＭＰ）、デオキシグアノシン二リン酸（deoxyguanosine diphosphate、ｄＧＤＰ）、デオキシグアノシン三リン酸（deoxyguanosine triphosphate、ｄＧＴＰ）、デオキシウリジン一リン酸（deoxyuridine monophosphate、ｄＵＭＰ）、デオキシウリジン二リン酸（deoxyuridine diphosphate、ｄＵＤＰ）及びデオキシウリジン三リン酸（deoxyuridine triphosphate、ｄＵＴＰ）が含まれる。
本明細書で使用される場合、「ヌクレオチド」という用語はまた、天然に存在するヌクレオチドと比較して修飾された核酸塩基、糖及び／又はリン酸部分を含むタイプのヌクレオチドである、任意のヌクレオチドアナログを包含することが意図される。例となる修飾核酸塩基の例には、イノシン、キササニン、ヒポキササニン、イソシトシン、イソグアニン、２－アミノプリン、５－メチルシトシン、５－ヒドロキシメチルシトシン、２－アミノアデニン、６－メチルアデニン、６－メチルグアニン、２－プロピルグアニン、２－プロピルアデニン、２－チオウラシル、２－チオチミン、２－チオシトシン、１５－ハロウラシル、１５－ハロシトシン、５－プロピニルウラシル、５－プロピニルシトシン、６－アゾウラシル、６－アゾシトシン、６－アゾチミン、５－ウラシル、４－チオウラシル、８－ハロアデニン又はグアニン、８－アミノアデニン又はグアニン、８－チオールアデニン又はグアニン、８－チオアルキルアデニン又はグアニン、８－ヒドロキシルアデニン又はグアニン、５－ハロ置換ウラシル又はシトシン、７－メチルグアニン、７－メチルアデニン、８－アザグアニン、８－アザアデニン、７－デアザグアニン、７－デアザアデニン、３－デアザグアニン、３－デアザアデニンなどが含まれる。当技術において公知のとおり、ある特定のヌクレオチドアナログは、ポリヌクレオチド、例えば、アデノシン５’－ホスホスルフェートなどのヌクレオチドアナログに組み込まれた状態にはなり得ない。ヌクレオチドは、任意の好適な数のホスファート、例えば、３、４、５、６、又は６を超えるホスフェートを含み得る。
本明細書で使用される場合、「ポリヌクレオチド」という用語とは、相互に結合しているヌクレオチドの配列を含む分子を指し、「オリゴヌクレオチド」という用語と互換的に使用され得る。「ポリヌクレオチド」及び「オリゴヌクレオチド」という用語は、本明細書においては交換可能に使用される。用語の違いは、特に明記しない限り、サイズ、配列、又は他の特性の任意の特定の違いを示すことを意図するものではない。説明を明確にするために、いくつかのポリヌクレオチド種を含む特定の方法又は組成物を説明する際に、１つの種のポリヌクレオチドを別の種と区別するために用語を使い分けてもよい。ポリヌクレオチドは、ポリマーの非限定的な一例である。ポリヌクレオチドの例としては、デオキシリボ核酸（deoxyribonucleic acid、ＤＮＡ）、リボ核酸（ribonucleic acid、ＲＮＡ）、ロックド核酸（locked nucleic acid、ＬＮＡ）、ペプチド核酸（peptide nucleic acid、ＰＮＡ）、及びそれらの類似体が挙げられる。ポリヌクレオチドは、ＲＮＡ又は一重鎖ＤＮＡなどのヌクレオチドの一重鎖配列であり得、二重鎖ＤＮＡなどのヌクレオチドの二重鎖配列であるか、又はヌクレオチドの一重鎖及び二重鎖配列の混合物を含み得る。二本鎖ＤＮＡ（double stranded DNA、ｄｓＤＮＡ）は、ゲノムＤＮＡ、及びＰＣＲ及び増幅生成物を含む。一本鎖ＤＮＡ（single stranded DNA、ｓｓＤＮＡ）は、ｄｓＤＮＡに変換され得、その反対もあり得る。ポリヌクレオチドには、エナンチオマーＤＮＡなどの天然に存在しないＤＮＡが含まれ得る。ポリヌクレオチド中のヌクレオチドの正確な配列は、既知であっても未知であってもよい。以下は、ポリヌクレオチドの例である：遺伝子又は遺伝子断片（例えば、プローブ、プライマー、発現配列タグ（expressed sequence tag、ＥＳＴ）、又は遺伝子発現連続分析（serial analysis of gene expression、ＳＡＧＥ）タグ）、ゲノムＤＮＡ、ゲノムＤＮＡ断片、エクソン、イントロン、メッセンジャーＲＮＡ（messenger RNA、ｍＲＮＡ）、転移ＲＮＡ、リボソームＲＮＡ、リボザイム、ｃＤＮＡ、組換えポリヌクレオチド、合成ポリヌクレオチド、分岐ポリヌクレオチド、プラスミド、ベクター、いかなる配列の単離されたＤＮＡ、いかなる配列の単離されたＲＮＡ、核酸プローブ、前述のいずれかのプライマー又は増幅されたコピー。
本明細書で使用される場合、「ポリメラーゼ」は、ヌクレオチドをポリヌクレオチドに重合することによってポリヌクレオチドを組み立てる活性部位を有する酵素を意味することが意図される。ポリメラーゼは、プライミングされた一重鎖標的ポリヌクレオチドに結合し、ヌクレオチドをプライマーに連続的に付加して成長させ、標的ポリヌクレオチドの配列に相補的な配列を有する「相補的コピー」ポリヌクレオチドを形成することができる。次いで、別のポリメラーゼ、又は同じポリメラーゼは、その相補的コピーポリヌクレオチドの相補的コピーを形成することによって、標的ヌクレオチドのコピーを形成することができる。かかるコピーのいずれも、本明細書では「アンプリコン」と称され得る。ＤＮＡポリメラーゼは、標的ポリヌクレオチドに結合し、次いで、標的ポリヌクレオチドを、ポリヌクレオチド鎖の３’末端の遊離ヒドロキシル基に連続的に付加して成長させ（アンプリコン成長）つつ、標的ポリヌクレオチドを下流へ移動することができる。ＤＮＡポリメラーゼは、ＤＮＡ鋳型から相補的ＤＮＡ分子を合成し得、ＲＮＡポリメラーゼは、ＤＮＡ鋳型からＲＮＡ分子を合成し得る（転写）。ポリメラーゼは、短いＲＮＡ又はＤＮＡ鎖（プライマー）を使用して、鎖成長を開始し得る。いくつかのポリメラーゼは、それらが鎖に塩基を付加する部位の上流の鎖を置換し得る。かかるポリメラーゼは、鎖置換であるとも言われ得、これは、ポリメラーゼによって読み取られる鋳型鎖から相補鎖を除去する活性を有すると言われ得る。鎖置換活性を有する例示的なポリメラーゼには、Ｂｓｔ（バチルス・ステアロサーモフィルス（Bacillus stearothermophilus））ポリメラーゼ、エキソ－クレノウポリメラーゼ又はシークエンシンググレードＴ７エキソ－ポリメラーゼの大きな断片が含まれるが、これらに限定されない。いくつかのポリメラーゼは、それらの前の鎖を切断し、それを成長する鎖に効果的に置き換える（５’エキソヌクレアーゼ活性）。いくつかのポリメラーゼは、それらの後ろの鎖を分解する活性を有する（３’エキソヌクレアーゼ活性）。いくつかの有用なポリメラーゼは、３’及び／又は５’エキソヌクレアーゼ活性を低減又は排除するために変異又は他の方法で修飾されている。
本明細書で使用される場合、「プライマー」という用語は、ヌクレオチドが遊離３’ＯＨ基を介して付加され得るポリヌクレオチドとして定義される。プライマーの長さは、任意の好適な数の塩基の長さであり得、天然及び／又は非天然ヌクレオチドの好適な組み合わせを含み得る。標的ポリヌクレオチドは、プライマーにハイブリダイズする（プライマーに相補的な配列を有する）「アダプター」を含み得、プライマーの遊離３’ＯＨ基にヌクレオチドを付加することによって相補的コピーポリヌクレオチドを生成するように増幅され得る。プライマーは、基板に結合され得る。
いくつかの例では、基板表面上で使用されるプライマーは、Ｉｌｌｕｍｉｎａ，Ｉｎｃ．から市販されているＰ５及びＰ７プライマーである。Ｐ５及びＰ７プライマー配列は、いくつかの例では、以下の配列を有し得る。
ペアリードセット：
Ｐ５：５’－ＡＡＴＧＡＴＡＣＧＧＣＧＡＣＣＡＣＣＧＡＧＡＵＣＴＡＣＡＣ－３’
Ｐ７：５’－ＣＡＡＧＣＡＧＡＡＧＡＣＧＧＣＡＴＡＣＧＡＧ＊ＡＴ－３’
単一リードセット：
Ｐ５：５’－ＡＡＴＧＡＴＡＣＧＧＣＧＡＣＣＡＣＣＧＡ－３’
Ｐ７：５’－ＣＡＡＧＣＡＧＡＡＧＡＣＧＧＣＡＴＡＣＧＡ－３’
式中、Ｇ＊は、Ｇ又は８－オキソグアニンである。
いくつかの例では、結合したオリゴヌクレオチド（プライマー、又はＰ５若しくはＰ７プライマーなど）は、５’末端にリンカー又はスペーサーを含む。そのようなリンカー又はスペーサーは、化学的若しくは酵素的切断を可能にするために、又は他の何らかの望ましい特性を付与するために、例えば、ポリマー若しくは固体支持体への共有結合を可能にするために、又は切断部位を固体支持体から最適距離に配置するためのスペーサーとして作用するために、含まれ得る。ある特定の場合では、１０個のスペーサーヌクレオチドは、ポリマー又は固体支持体に対するＰ５又はＰ７プライマーの結合点の間に配置され得る。いくつかの例では、ポリＴスペーサーが使用されるが、他のヌクレオチド及びそれらの組み合わせもまた使用することができる。一例では、スペーサーは６Ｔ～１０Ｔスペーサーである。いくつかの例では、リンカーは、ビシナルジオール又はアリルＴなどの化学的に切断可能な官能基を含む、切断可能なヌクレオチドを含む。
本明細書で使用される場合、「アンプリコン」という用語は、核酸に関して使用する場合、核酸の複製による生成物を意味し、この生成物は、核酸のヌクレオチド配列の少なくとも一部と実質的に同じ又は相補的なヌクレオチド配列を有する。「増幅」及び「増幅すること」は、ポリヌクレオチドのアンプリコンを作製するプロセスを指す。標的ポリヌクレオチドの第１のアンプリコンは、典型的には相補的なコピーであり得る。追加的なアンプリコンは、第１のアンプリコンの生成後に、標的ポリヌクレオチド又は第１のアンプリコンから作成されたコピーである。後続のアンプリコンは、標的ポリヌクレオチドと実質的に相補的であるか、又は標的ポリヌクレオチドと実質的に同一である配列を有し得る。ポリヌクレオチドの（例えば、増幅アーチファクトによる）少数の変異が、そのポリヌクレオチドのアンプリコンを生成するときに起こり得ることは理解されるであろう。
本明細書で使用される場合、「シラン」という用語は、１つ以上のケイ素原子を含有する有機又は無機化合物を指す。無機シラン化合物の非限定的な例は、ＳｉＨ４、又は水素が１つ以上のハロゲン原子で置き換えられたハロゲン化ＳｉＨ４である。有機シラン化合物の非限定的な例は、Ｘ－ＲＣ－Ｓｉ（ＯＲＤ）３であり、式中、Ｘは、アミノ、ビニル、エポキシ、メタクリレート、硫黄、アルキル、アルケニル、又はアルキニルなどの非加水分解性有機基である。ＲＣは、スペーサー、例えば、－（ＣＨ２）ｎ－であり、式中、ｎは、０～１０００であり、各ＲＤは、独立して、本明細書で定義されるように、水素、任意選択的に置換されているアルキル、任意選択的に置換されているアルケニル、任意選択的に置換されているアルキニル、任意選択的に置換されているカルボシクリル、任意選択的に置換されているアリール、任意選択的に置換されている５～１０員ヘテロアリール、及び任意選択的に置換されている５～１０員ヘテロシクリルから選択される。いくつかの例では、シランは、Ｘ－ＲＣ－Ｓｉ（ＯＲＤ）３の－ＯＲＤ基の酸素原子が、隣接する有機シラン化合物Ｘ－ＲＣ－Ｓｉ（ＯＲＤ）３のケイ素原子に付着されるように架橋され得る。更に、シラン化合物は、表面上の酸素原子へのＸ－ＲＣ－Ｓｉ（ＯＲＤ）３部分の共有結合によって基板表面に付着されてもよい。したがって、いくつかの例では、記載されるシランは、以下の構造：
Figure 2024505324000052
 を含む。
本明細書で使用される場合、「シラン」という用語は、異なるシラン化合物の混合物を含むことができる。いくつかの例では、Ｘは、ノルボルネニル基である。いくつかの例では、Ｘは、ビシクロノニル基である。いくつかの例では、Ｘは、アルケン又はアルキン含有基である。いくつかの例では、Ｘは、アルケン又はアルキンである。いくつかの例では、ＲＣリンカーは、Ｃ２～６アルキレン基である。
本明細書で使用される場合、「基板」という用語は、固体支持体を含む材料を指す。基板は、固体支持体を規定するか、又は固体支持体上に配置される、ポリマーを含み得る。例となる基板材料は、ガラス、シリカ、プラスチック、石英、金属、金属酸化物、オルガノ－シリケート（例えば、多面体有機シルセスキオキサン（polyhedral organic silsesquioxanes、ＰＯＳＳ））、ポリアクリレート、酸化タンタル、相補型金属酸化膜半導体（complementary metal oxide semiconductor、ＣＭＯＳ）、又はそれらの組み合わせを含むことができる。ＰＯＳＳの一例は、Ｋｅｈａｇｉａｓ ｅｔ ａｌ．，Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ８６ （２００９），ｐｐ．７７６－７７８に記載されているものであり得、これは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。例示的には、ＰＯＳＳ含有モノマーを重合してゲル点に迅速に到達させて、ＰＯＳＳ樹脂（ＰＯＳＳを含むように官能化されたポリマー）を供すことができ、その上で軟質材料の官能化を行うことができる。いくつかの例では、本出願に使用される基板は、ガラス、溶融シリカ、又は他のシリカ含有材料などのシリカベースの基板を含む。いくつかの例では、基板は、シリコン、窒化ケイ素、又は水素化シリコーンを含み得る。いくつかの例では、本出願において使用される基板は、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリカーボネート、及びポリ（メタクリル酸メチル）などのブラスチック材料又は構成成分を含む。プラスチック材料の例は、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリスチレン、及び環式オレフィンポリマー基板を含む。いくつかの例では、基板は、シリカベースの材料若しくはプラスチック材料、又はそれらの組み合わせであるか、又はそれらを含む。特定の例では、基板は、ガラス又はケイ素系ポリマーを含む少なくとも１つの表面を有する。いくつかの例では、基板は金属を含み得る。一部のこのような例では、金属は金である。いくつかの例では、基板は、金属酸化物を含む少なくとも１つの表面を有する。一例では、表面は、酸化タンタル又は酸化スズを含む。アクリルアミド、エノン、又はアクリレートもまた、基板材料又は構成成分として利用することができる。他の基板材料としては、ガリウムヒ素、インジウムホスフィド、アルミニウム、セラミック、ポリイミド、石英、樹脂、ポリマー、石英、樹脂、ポリマー及びコポリマーが挙げられ得るが、これらに限定されない。いくつかの例では、基板及び／又は基板表面は、石英であり得るか、又は石英を含み得る。いくつかの他の例では、基板及び／又は基板表面は、ＧａＡｓ又はＩＴＯなどの半導体であり得るか、又はそれを含み得る。上述のリストは、本出願を例示することが意図されているが、本出願を限定するものではない。基板は、単一の材料又は複数の異なる材料を含み得る。基板は、複合材又は積層体であり得る。いくつかの例では、基板は、有機シリケート材料を含む。基板は、平坦、円形、球形、棒状、又は任意の他の好適な形状であり得る。基板は、剛性であってもよく、又は可撓性であってもよい。いくつかの例では、基板は、ビーズ又はフローセルである。
いくつかの例では、表面はパターン化された表面である。「パターン化された表面」は、基板の露出層内又はその上における、異なる領域の配列を指す。例えば、１つ以上の領域は、１つ以上の捕捉プライマーが存在する特徴であり得る。この特徴は、捕捉プライマーが存在しない間隙領域によって分離され得る。いくつかの例では、パターンは、行及び列にある特徴のｘ－ｙフォーマットであり得る。いくつかの例では、パターンは、特徴及び／又は間隙領域の繰り返し配列であり得る。いくつかの例では、パターンは、特徴及び／又は間隙領域のランダム配列であり得る。いくつかの例では、基板は、表面にウェル（窪み）のアレイを含む。ウェルは、実質的に垂直な側壁によって供され得る。いくつかの例では、基板は、表面にポスト（突起）のアレイを含む。ウェル及びポストは、フォトリソグラフィ、スタンピング技術、成形技術、ナノインプリントリソグラフィ、及びマイクロエッチング技術を含むがこれらに限定されない様々な技術を使用して、当該技術分野において一般的に知られているように製造することができる。当該技術分野において理解されるように、使用される技術は、アレイ基板の組成物及び形状に依存する。例示的に、約５０ｎｍ～約５００ｎｍの直径を有するポストは、ナノポストと称され得、直径と同様の寸法の高さを有し得る。
基板のパターン付き表面内の特徴としては、パターン化された、ポリ（Ｎ－（５－アジドアセトアミルペンチル）アクリルアミド－ｃｏ－アクリルアミド）（poly(N-(5-azidoacetamidylpentyl)acrylamide-co-acrylamide）、ＰＡＺＡＭ）などの共有結合性のゲルが、ガラス、シリコン、プラスチック、又は他の好適な材料の上にアレイ状に並んだウェル（例えば、マイクロウェル若しくはナノウェルなどのウェル、又はナノポストなどのポスト）などが挙げられ得る。このプロセスは、シークエンシングのために使用されるゲルパッドを作成し、これは、多数のサイクルでシークエンシング操作にわたって安定であり得る。ポリマーをウェルに共有結合することは、様々な用途の間に、構造化基板の寿命全体にわたってゲルを構造化特徴部に維持するのに有用であり得る。しかしながら、多くの例では、ゲルは、ウェルに共有結合される必要はない。例えば、いくつかの条件では、構造化基板のどの部分にも共有結合されていないシランフリーのアクリルアミド（silane free acrylamide、ＳＦＡ）をゲル材料として使用することができる。
特定の例では、構造化基板は、ウェル（例えば、マイクロウェル又はナノウェル）を用いて好適な材料をパターン化し、パターン化された材料をゲル材料（例えば、ＰＡＺＡＭ、ＳＦＡ、又はその化学修飾された変異体、例えばＳＦＡのアジド化型（アジド－ＳＦＡ）など）でコーティングし、ゲルでコーティングされた材料を、例えば化学的研磨又は機械的研磨によって研磨することによって作製することができ、それによって、ウェル内にゲルが保持されるが、ウェル間の構造化基板の表面の間隙領域からは、実質的に全てのゲルを除去されるか又は不活性化される。プライマーは、ゲル材料に結合され得る。次いで、複数の標的ポリヌクレオチド（例えば、断片化されたヒトゲノム又はその一部）を含む溶液を、個々の標的ヌクレオチドがゲル材料に付着したプライマーとの相互作用を介して個々のウェルにシードされるように、研磨された基板と接触させ得るが、標的ポリヌクレオチドは、ゲル材料が存在しないか又はそれが不活性であるため、間隙領域を占有しない。標的ポリヌクレオチドの増幅は、間隙領域内のゲルの不在又は不活性により、クラスタの外向きの移動を防止するため、ウェル内に限局され得る。このプロセスは、簡便な製造が可能であり、スケーラブルであり、また従来のマイクロ又はナノ製造方法を利用するものである。
パターン化された基板としては、例えば、スライド又はチップに設けられたエッチングされたウェルが挙げられ得る。ウェルのエッチング及び幾何学形状のパターンは、様々な異なる形状及びサイズとすることができ、かかる特徴は、互いに物理的又は機能的に分離可能であり得る。かかる構造的特徴を有する特に有用な基板としては、ミクロスフェアなどの、固体粒子のサイズを選択し得るパターン化基板が挙げられる。これらの特性を有するパターン化基板の例は、ＢＥＡＤ ＡＲＲＡＹ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｉｌｌｕｍｉｎａ，Ｉｎｃ．、Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ，Ｃａｌｉｆ．）に関連して使用されるエッチング基板である。ナノインプリントリソグラフィ（nano-imprint lithography、ＮＩＬ）を使用して、ウェルを供すことができる。
いくつかの例では、本明細書に記載されている基板は、フローセルの少なくとも一部を形成するか、又はフローセル内に位置するか、又はフローセルに結合されている。フローセルは、複数のレーン又は複数のセクターに分割されているフローチャンバを含んでもよい。本明細書に記載の方法及び組成物で使用され得るフローセル及びフローセルの製造のための基板の例には、Ｉｌｌｕｍｉｎａ，Ｉｎｃ．（Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ，ＣＡ）から市販されているものが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書で使用される場合、「構造」という用語は、基板に結合した化合物、例えば、コポリマーを指す。コポリマーは、例えば、アジド基を介して、例えば、基板に共有結合していてもよい。
本明細書で使用される場合、「ポリマー」という用語は、多くの繰り返しサブユニット又は反復ユニットを含む分子を指す。ポリマー構造の非限定的な例としては、線状、分岐状、又は超分岐状ポリマーが挙げられる。線状ポリマーの非限定的な例としては、ブロックコポリマー又はランダム／統計コポリマーが挙げられる。分岐ポリマーの非限定的な例としては、星ポリマー、疎水性セグメントと親水性セグメントの両方を含む星型又は星ブロックポリマー、疎水性セグメントと親水性セグメントの両方を含むＨ型ポリマー、ダンベル型ポリマー、櫛型ポリマー、ブラシ型ポリマー、デンドロン化ポリマー、ラダー、及びデンドリマーが挙げられる。ポリマーは、架橋されていてもよく、軽度に架橋されていてもよい。本明細書に記載されるポリマーは、線状、分岐状、超分岐状、又は樹状であってもよい。本明細書に記載されるポリマーは、ポリマーナノ粒子の形態であってもよい。ポリマーアーキテクチャの他の例としては、環ブロックポリマー及びコイル－環－コイルポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。２種以上の反復ユニットを有するポリマーは、ブロックコポリマー、ランダムコポリマー、又は交互コポリマー、又はこれらの混合物として配列することができる。最終コポリマー構造は、例えば、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、櫛型ポリマー、又は星型ポリマーアーキテクチャを含む異なるアーキテクチャであり得る。異なるクラスのポリマー骨格としては、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリシロキサン、シリコーン、ポリアクロレイン、ポリホスファゼン、ポリイソシアネート、ポリオール、多糖類、ポリペプチド、及びそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの例では、ポリマーは、ポリアクリルアミド骨格を含む。いくつかの他の例では、ポリマーは、ポリアクリレート骨格を含む。更にいくつかの他の例では、ポリマーは、ポリウレタン骨格を含む。更にいくつかの他の例では、ポリマーは、ポリホスファゼン骨格を含む。更にいくつかの他の例では、ポリマーは、デンドリマー骨格を含む。
本明細書で使用される場合、「フルオロフォア」という用語は、第１の波長とは異なる第２の波長の光による励起に応答して第１の波長の光を放出する分子を意味することを意図している。フルオロフォアによって放出された光は、「蛍光」と呼ばれ得、好適な光学回路によって検出され得る。
本明細書で使用される場合、蛍光を「検出する」とは、フルオロフォアから光を受け取り、受け取った光に基づいて電気信号を生成し、電気信号を使用して、光がフルオロフォアから受け取られたことを決定することを意味することを意図している。蛍光は、フルオロフォアから受け取った光に基づいて電気信号を生成するための光学検出器と、電気信号を使用して、フルオロフォアから光を受け取ったことを決定するための電子回路とを含み得る任意の好適な光学検出回路を使用して検出され得る。一例として、光検出器は、光検出器によって受け取られた光に基づいて電気信号を生成するように構成された増幅光検出器のアレイを含むアクティブピクセルセンサ（active-pixel sensor、ＡＰＳ）を含むことができる。ＡＰＳは、当技術分野で知られている相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）技術に基づいてもよい。ＣＭＯＳベースの検出器は、電界効果トランジスタ（field effect transistor、ＦＥＴ）、例えば、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（metal oxide semiconductor field effect transistor、ＭＯＳＦＥＴ）を含み得る。特定の例では、例えば、蛍光寿命イメージング（fluorescence lifetime imaging、ＦＬＩＭ）を実行するために、単一光子アバランシェダイオードを有するＣＭＯＳ ｉｍａｇｅｒ（CMOS imager having a single-photon avalanche diode、ＣＭＯＳ－ＳＰＡＤ）が使用されてもよい。他の例では、光検出器は、アバランシェフォトダイオード、電荷結合素子（charge-coupled device、ＣＣＤ）、極低温光子検出器、逆バイアス発光ダイオード（light emitting diode、ＬＥＤ）、フォトレジスタ、フォトトランジスタ、光電池、光電子増倍管（photomultiplier tube、ＰＭＴ）、量子ドット光伝導体又はフォトダイオードなどのフォトダイオードを含むことができる。光学検出回路は、光学検出器から電気信号を受信するように光学検出器と動作可能に通信し、そのような信号に基づいて、例えばフルオロフォアからの光を検出する光学検出器に基づいて蛍光を検出するように構成されたハードウェアとソフトウェアとの任意の好適な組み合わせを更に含んでもよい。例えば、電子回路は、メモリと、メモリに結合されたプロセッサと、を含み得る。メモリは、プロセッサに光検出器から信号を受信させ、そのような信号を使用してフルオロフォアを検出させるための命令を記憶することができる。例えば、命令は、光検出器からの信号を使用して、光検出器の視野内で蛍光が放出され、そのような決定を使用してフルオロフォアが存在することを決定することをプロセッサに決定させることができる。
本明細書で使用される場合、「付加物」という用語は、２つ以上の分子間の化学反応の生成物を意味することが意図され、ここで、生成物は、反応した分子の原子の全てを含有する。
本明細書で使用される場合、「リンカー」という用語は、１つの要素が別の要素に付着される分子（単数又は複数）を意味することが意図される。例えば、リンカーは、分子を基板に付着させ得る。リンカーは、共有結合であってもよく、又は非共有結合であってもよい。共有結合リンカーの非限定的な例としては、アルキル鎖、ポリエーテル、アミド、エステル、アリール基、ポリアリールなどが挙げられる。非共有結合リンカーの非限定的な例としては、ホスト－ゲスト複合体化、シクロデキストリン／ノルボルネン、β－ＣＤとのアダマンタン包接複合体化、ＤＮＡハイブリダイゼーション相互作用などが挙げられる。
本明細書で使用される場合、「官能基」という用語は、１つ以上の他の分子と相互作用し得る分子（単数又は複数）を意味することが意図される。本明細書で使用される場合、「官能化」と称される要素は、その要素が官能基を含むことを意味する。例えば、官能基は、１つ以上の他の分子に共有結合してもよく、例えば、１つ以上の他の分子と可逆的又は実質的に不可逆的に反応して、生成物を形成してもよい。又は、例えば、官能基は、１つ以上の他の分子と非共有結合してもよい。官能基の非限定的な例としては、オリゴヌクレオチド、親水性分子、親水性高分子、触媒、及び標識が挙げられる。例示的には、オリゴヌクレオチド（プライマーなど）を含む官能基は、別のオリゴヌクレオチド（増幅又は配列決定されるポリヌクレオチドなど）とハイブリダイズし得る。又は、標識を含む官能基は、フルオロフォア又はＦｏｒｓｔｅｒ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ、ＦＲＥＴ（フェルスター共鳴エネルギー移動）パートナーを含んでもよく、フルオロフォア又はＦＲＥＴパートナーからの蛍光の検出を使用して、標識が付着している分子を特徴としてもよい。
基板に結合した官能基を含む組成物、及びその作製方法
上述したように、また以下でより詳細に説明するように、本発明の組成物及び方法は、任意の好適な官能基を基板に結合するための容易な方法を提供し、いくつかの例では、共通の反応成分を使用して異なる官能基を基板に順次結合させるための容易な方法を提供する。図１Ａ～図１Ｅ及び図２Ａ～図２Ｃを参照して記載されるような例では、不飽和環状ジオンは、リンカーを介して基板に結合され、官能化インドール、官能化インダゾール、又は官能化ジエンは、それと反応して、反応付加物を形成し、それを介して官能基が基板に結合される。他の例では、図３Ａ～図３Ｂを参照して記載されるように、インドール又はインダゾールがリンカーを介して基板に結合され、官能化不飽和環状ジオンがそれと反応して反応付加物を形成し、それを介して官能基が基板に結合される。他の例では、図４Ａ～図４Ｂを参照して記載されるように、ジエンがリンカーを介して基板に結合され、官能化不飽和環状ジオンがそれと反応して反応付加物を形成し、それを介して官能基が基板に結合される。
図１Ａ～図１Ｅは、官能基を基板に結合するためのプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。図１Ａ～図１Ｅは、本発明の組成物及び操作において使用され得る分子の特定の例を図示するが、他の分子が好適に使用され得ることが理解されよう。
ここで図１Ａを参照すると、組成物１００は、それぞれのリンカー（linker、Ｌ）を介して基板１０１に結合した複数の不飽和環状ジオン１１０を含む。例示的に、不飽和環状ジオンは、以下の構造：
Figure 2024505324000053
 を有し得、
式中、Ｌは、基板１０１へのリンカーを含み、各Ｘは、独立して、ＣＨ又はＮである。図１Ａに図示されるようないくつかの例では、不飽和環状ジオン１１０は、以下の構造を有するＴＡＤ分子を含み得る：
Figure 2024505324000054
他の例では、不飽和環状ジオン１１０は、以下の構造を有するマレイミド分子を含み得る：
Figure 2024505324000055
更に他の例では、不飽和環状ジオン１１０は、以下の構造を有する４－シクロペンテン－１，３－ジオン分子を含み得る：
Figure 2024505324000056
リンカー（Ｌ）の非限定的な例は、本明細書の他の箇所に提供される。基板１０１は、固体支持体上に配置されたポリマーを含み得るか、又はその上に配置されたポリマーを有さない固体支持体を含み得る。いくつかの例では、固体支持体は、本明細書の他の箇所に記載されるような任意の基板材料を含み得る。ポリマーは、含まれる場合、本明細書の他の箇所に記載されるような任意の好適なポリマー、例示的には、ＰＯＳＳを含むように官能化されたポリマーを含み得る。基板をシランで処理して、ポリマー及び／又は不飽和環状ジオンの捕捉を容易にすることができる。Ｌは、任意の好適な様式で基板１０１（例えば、固体支持体、又は固体支持体上に配置されたポリマー）に結合され得る。例えば、ポリマーブラシは、関連する官能基を有するモノマーを使用して成長させることができる。
不飽和環状ジオンは、第１の官能基（Ｆ１）を含むインドール又はインダゾール分子と反応して、第１の官能基を基板に結合する第１の付加物を形成することができる。例えば、図１Ａに図示されるような様式で、ＴＡＤ分子１１０は、第１の官能基（Ｆ１）を含むインドール分子１２０と反応して、第１の官能基を基板に結合する第１の付加物を形成し得る。不飽和環状ジオンは、任意の好適な反応温度、例えば室温で、ジオン分子及びインドール又はインダゾール分子と適合性である任意の好適な溶媒（例えば、水若しくはアルコールなどの極性プロトン性溶媒、又はアセトニトリル、エステル、若しくはエーテルなどの極性非プロトン性溶媒）中に溶解されているインドール又はインダゾール分子１２０と接触させることができる。図１Ａに図示する非限定的な例では、インドール分子１２０は、以下の構造を有することができ、
Figure 2024505324000057
 （１Ｈ－インドールと称され得）、式中、Ｆ１は、第１の官能基を含む。しかしながら、不飽和環状ジオンは、任意の好適なインドール又はインダゾール、例えば、以下の構造を有する分子と反応させることができ、
Figure 2024505324000058
 式中、Ｒは、Ｈ、電子吸引基、又は電子供与基であり、Ｚは、ＣＨ又はＮである。例示的に、インダゾールは、以下の構造を有し得、
Figure 2024505324000059
 これは、１Ｈ－インダゾールと称され得る。
第１の官能基は、本明細書の他の箇所に記載されるような任意の好適な分子（単数又は複数）であってもよく、又はそれを含んでもよい。非限定的な例では、第１の官能基（Ｆ１）は、オリゴヌクレオチド、親水性分子（ＰＥＧなど）、親水性高分子、触媒、及び標識からなる群から選択され得る。例示的に、第１の官能基（Ｆ１）は、オリゴヌクレオチドであってもよく、又はオリゴヌクレオチドを含んでもよい。
不飽和環状ジオンとインドール又はインダゾールとの反応は、以下の構造を有し得る複数の第１の付加物分子１３０を含む組成物を供し得
Figure 2024505324000060
 これは、マイケル付加付加物と称され得、式中、Ｘ、Ｚ、Ｒ、Ｌ、及びＦ１は、本明細書の他の箇所で定義されているとおりである。例示的に、図１Ｂに示される特定の例では、ＴＡＤ分子１１０及びインドール分子１２０の反応は、以下の構造を有し得る複数の第１の付加物分子１３０を含む組成物１００’を供し得る：
Figure 2024505324000061
 例えば、不飽和環状ジオンとインドール又はインダゾールとの間のマイケル付加反応を使用して、Ｆ１を基板に結合する他の付加物は、本明細書に提供される教示に基づいて容易に想定され得る。
不飽和環状ジオン分子１１０とインドール又はインダゾール分子１２０との間の反応は、可逆的であり得、「可逆的クリック」反応と称され得る。したがって、いくつかの例では、付加物分子１３０を好適な温度に加熱して、基板に結合した不飽和環状ジオン分子１１０を再生し、図１Ｃにおいて、結合した基板１０１に残っているＴＡＤ分子と、インドール分子との解離について図示するような様式で、インドール又はインダゾール分子１２０（及びそれに結合した第１の官能基Ｆ１）の解離を引き起こすことができる。例えば、基板１０１を、少なくとも５０℃の温度、又は約５０℃～約１００℃の温度、又は約６０℃～約９０℃の温度、又は約６０℃～約８０℃の温度に加熱して、基板に結合した不飽和環状ジオン分子１１０を再生し、インドール又はインダゾール分子１２０の解離を引き起こすことができる。１つの選択肢として、不飽和環状ジオン分子１１０を再生した後、図１Ａ～図１Ｃを参照して説明したような様式で、ジオン分子を別の官能化インドール又はインダゾールと反応させてもよい。そのような反応は、同様に可逆的であり得、したがって、不飽和環状ジオン分子１１０は、更なる反応における使用のために、再び再生され得る。
付加物分子１３０は、不飽和環状ジオン１１０よりも著しく反応性が低くてもよく、例えば、ＴＡＤよりも著しく反応性が低くてもよいことに留意されたい。したがって、インドール又はインダゾール分子１２０は、不飽和環状ジオン（例えば、ＴＡＤ分子）を「保護する」と考えられ得る。したがって、いくつかの例では、不飽和環状ジオン１１０は、「可逆的クリック」反応を逆転させるために加熱することによって、又は以下に更に記載されるような「トランスクリック」反応において付加物分子１３０をジエンと反応させることによって、「脱保護」されると考えられ得る。これに関して、保護剤として使用されるインドール又はインダゾール分子１２０は、官能基を含んでもよく、又は官能基を含まなくてもよいことに留意されたい。追加的に、いくつかの例では、インドール分子又はインダゾール分子のサブセットのみが付加物分子１３０から解離され（「トランスクリック」又は「可逆的クリック」のいずれかによって）、基板に結合した残りのインドール分子は、不飽和環状ジオンが望ましくない化学反応又は生化学反応に関与するのを保護し続けることができる。いくつかの例では、インドール又はインダゾール分子１２０は、基板の汚染を阻害し得る親水性分子（ＰＥＧなど）などの官能基を含み、基板がポリヌクレオチド配列決定に使用される例では、より長い配列決定実行のために配列決定品質を改善するのに役立ち得る。
不飽和環状ジオンは、第２の官能基（Ｆ２）を含むジエンと反応して、第２の官能基を基板に結合する第２の付加物を形成することができる。ジエンは、ジエンの炭素のいずれかの上に置換基を含むことができる１，３－ジエンを含むことができ、反応性を増加させることが想定され得る任意の好適なヘテロ原子置換スキームを含むことができる。いくつかの例では、図１Ｄに示すような様式で、ＴＡＤ分子１１０を、第２の官能基（Ｆ２）を含む１，３－ジエン１４０と反応させて、第２の官能基を基板に結合する第２の付加物を形成することができる。ＴＡＤ分子１１０は、図１Ａ～図１Ｃを参照して記載されるような様式でＴＡＤ分子１１０が再生される前に、インドール１２０と予め反応して付加物１３０を形成していてもよいが、必ずしもそうである必要はない。図１Ｄに図示する組成物１０２において、ＴＡＤ分子１１０は、ＴＡＤ分子及びジエン分子と適合性である任意の好適な溶媒（例えば、水若しくはアルコールなどの極性プロトン性溶媒、又はアセトニトリル、エステル、若しくはエーテルなどの極性非プロトン性溶媒）中に溶解されている１，３－ジエン分子１４０と接触させることができる。
図１Ｄに示す非限定的な例では、１，３－ジエン分子１４０は、以下の構造：
Figure 2024505324000062
 （トランス，トランス－１，３－ヘキサジエン）を有し得る。しかしながら、多くの他のジエンが好適に使用され得ることが理解されるだろう。例えば、ジエン分子１４０は、代わりに、例えば、以下の構造：
Figure 2024505324000063
 （トランス，トランス－２，４－ヘキサジエン）を有する２，４－ジエンであってもよい。更に他の例では、ジエンは、例えば、以下の構造：
Figure 2024505324000064
 （１－メトキシ－３－トリメチルシロキシ－ブタ－１，３－ジエン）を有するダニシェフスキーのジエンを含み得る。更に他の例では、ジエンは、例えば、以下の構造：
Figure 2024505324000065
 （１，３－アルコキシ－１－トリメチルシロキシ－１，３－ブタジエン）を有するブラサールドジエンなどのダニシェフスキーのジエンの誘導体を含み得、式中、Ｒ基の少なくとも１つは、Ｆ２を含み得、Ｒ基の別の１つは、例示的に、メチル若しくはエチル、又は、例えば、以下の構造：
Figure 2024505324000066
 （１－ジアルキルアミノ－３－トリメチルシロキシ－１，３－ブタジエン）を有するラワルジエンを含み得、式中、Ｒ基の少なくとも１つは、Ｆ２を含んでいてもよく、Ｒ基の別の１つは、例示的に、メチル又はエチルを含み得る。チャンジエンも同様に使用することができる。
いくつかの例では、ジエンの第２の官能基（Ｆ２）は、オリゴヌクレオチド、親水性分子、親水性高分子、触媒、及び標識からなる群から選択され得る。例示的には、第２の官能基は、オリゴヌクレオチドである。不飽和環状ジオン１１０がジエン分子１４０との反応の前に付加物１３０から再生されたいくつかの例では、ジエン分子１４０の第２の官能基（Ｆ２）は、インドール分子１２０の第１の官能基（Ｆ１）と異なっていてもよい。例示的に、第１の官能基は、オリゴヌクレオチドを含んでもよく、第２の官能基は、親水性分子、親水性高分子、触媒、又は標識などのオリゴヌクレオチド以外の要素を含んでもよい。又は、第１の官能基は、第１のオリゴヌクレオチドを含んでもよく、第２の官能基は、第１のオリゴヌクレオチドとは異なる第２のオリゴヌクレオチドを含んでもよい。代替的に、ジエン分子１４０の第１の官能基（Ｆ２）は、インドール分子１２０の第１の官能基（Ｆ１）と同じであってもよい。
図１Ｅに図示する非限定的な例では、ＴＡＤ分子１１０の［４＋２］環化反応は、以下の構造を有し得る複数の第２の付加物分子１５０を含む組成物１０２’を提供し得、
Figure 2024505324000067
 式中、Ｌは、基板へのリンカーであり、Ｆ２は、第２の官能基である。しかしながら、他の不飽和環状ジオン及び／又は他のジエンの間の反応の他の付加物が、本教示に基づいて想定され得る。例示的に、不飽和環状ジオン
Figure 2024505324000068
 とトランス，トランス－１，３－ヘキサジエンとの反応は、付加物を生成し得
Figure 2024505324000069
 式中、Ｘは、ＣＨ又はＮである。不飽和環状ジオンがマレイミドである例では、付加物は、以下の構造：
Figure 2024505324000070
 を有し得る。
不飽和環状ジオンが４－シクロペンテン－１，３－ジオンである例では、付加物は、以下の構造：
Figure 2024505324000071
 を有し得る。
第２の付加物分子１５０を形成するための不飽和環状ジオン１１０（例えば、ＴＡＤ）とジエン分子１４０（例えば、１，３－ジエン）との間の反応（その非限定的な例が図１Ｅに図示される）は、実質的に不可逆的であり得る。そのような反応が、図１Ｄに図示するスキームを通して（例えば、不飽和環状ジオン１１０をジエン分子１４０と接触させることによって）行われる場合、そのような反応は、「超高速クリック」反応と称され得る。しかしながら、図１Ｅに図示される第２の付加物分子１５０は、代替的に、異なる反応スキームを通して得ることができる。より具体的には、例えば、組成物１００’を、ジエン分子１４０を含む好適な溶媒と図１Ｆに図示するような様式で接触させることによって、ジエン分子１４０を代わりに第１付加物分子１３０と反応させてもよい。図１Ｆに図示する組成物１０１”では、ジエン分子１４０は、付加物分子１３０からインドール又はインダゾール分子１２０を置換し得、第１の官能基Ｆ１を基板１０１から解離させ、第２の官能基Ｆ２を基板に結合させて、図１Ｅに図示する組成物１０２’の第２の付加物分子１５０を形成する。したがって、インドール分子１２０は、付加物分子１３０をジエン分子１４０と反応させる前に不飽和環状ジオン１１０（ＴＡＤなど）を「保護」すると考えることができる。
図１Ａ～図１Ｆを参照して記載されるような、基板１０１に結合した不飽和環状ジオン１１０は、操作の任意の好適な組み合わせを使用して調製され得ることが理解されよう。例えば、ＴＡＤ分子１１０は、酸化機構を介して４－置換ウラゾール（ウラゾールの４－置換基が、例えばリンカーＬを介して基板に結合されている）を介して調製され得る。例えば、図２Ａ～図２Ｃは、官能基を基板に結合するための別のプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。図２Ａに図示するように、基板１０１は、例えば、ＳｉＳｉＢ（登録商標）Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ－ＰＣＣ Ｇｒｏｕｐ（Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ）から市販されているイソシアネートを使用して、リンカーＬを介してそれに結合したイソシアネート１１１を含むように官能化されてもよい。イソシアネート１１１を、以下の構造を有する化合物１１２と接触させ、縮合反応させることができ、
Figure 2024505324000072
 これは、Ｎ－アミノエトキシカルバメート又はヒドラジンカルバメートと称され得る。いくつかの例では、化合物１１２は、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）を化合物：
Figure 2024505324000073
 （炭酸ジエチル）と反応させることによって得ることができる。
図２Ｂに図示するように、イソシアネート１１１と化合物１１２との反応生成物１１３は、以下の構造を有し得、
Figure 2024505324000074
 式中、Ｌは、基板へのリンカーである。次いで、反応生成物１１３は、塩基媒介環化反応に供されて、４－置換ウラゾール１１４を形成し得、これは、図２Ｃに図示するような様式で基板に結合され、以下の構造を有し、
Figure 2024505324000075
 式中、Ｌは、基板へのリンカーである。４－置換ウラゾール１１４を酸化して、図１Ａ及び図１Ｄを参照して記載したようなリンカーＬを介して基板１０１に結合したＴＡＤ分子１１０を形成することができる。その場で生成されたＮ２Ｏ４酸化、過酸条件、超原子価ヨウ化物種、オキソン、次亜塩素酸塩、１，４－ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン臭素（1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane bromine、ＤＡＢＣＯ－Ｂｒ）、又は塩素酸塩を使用するなど、多種多様な酸化条件を使用して、４－置換ウラゾール１１４をＴＡＤ分子１１０に変換することができる。
４－置換ウラゾール１１４は、ＴＡＤ分子１１０よりも著しく反応性が低い可能性があることに留意されたい。したがって、４－置換ウラゾール１１４は、「保護」基を供すると考えることができ、図１Ａ～図１Ｆを参照して説明したような様式でＴＡＤ分子をジエン又はインドールと反応させることが意図される直前まで、酸化されてＴＡＤ分子１１０を形成することができない。他のタイプの不飽和環状ジオン（例えば、本明細書中の他の箇所に記載されるもの）を結合するためのスキームが、好適に使用され得る。
更に上述したように、いくつかの例では、不飽和環状ジオンを基板に結合させ、溶液中の官能化ジエン、インダゾール、又はインドールと反応させるが、他の例では、ジエン、インダゾール、又はインドールを基板に結合させ、溶液中の官能化不飽和環状ジオンと反応させてもよい。
例えば、図３Ａ～図３Ｂは、官能基を基板に結合するための別のプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。ここで図３Ａを参照すると、組成物３００は、それぞれのリンカー（Ｌ）を介して基板３０１に結合した複数のインドール又はインダゾール分子３２０を含む。インドール又はインダゾール分子３２０は、以下の構造を有し得、
Figure 2024505324000076
 式中、Ｚは、ＣＨ又はＮであり、Ｌは、基板へのリンカーを含み、Ｒは、Ｈ、電子吸引基、又は電子供与基である。図３Ａに図示する非限定的な例では、インドール分子３２０は、以下の構造を有することができ、
Figure 2024505324000077
 式中、Ｌは、基板３０１へのリンカーである。インドール及びインダゾールについての他の例示的な構造は、図１Ａ～図１Ｆを参照して提供される。Ｌ及び基板の非限定的な例は、本明細書の他の箇所に提供される。基板３０１は、固体支持体上に配置されたポリマー（例えば、ＰＯＳＳを含むように官能化されたポリマー）を含み得るか、又はその上に配置されたポリマーを有さない固体支持体を含み得る。
インドール又はインダゾール分子を、官能基（Ｆ３）を含む不飽和環状ジオンと反応させて、官能基を基板に結合する付加物を形成することができる。例えば、図３Ａに図示されるような様式で、インドール分子３２０は、官能基（Ｆ３）を含むＴＡＤ分子３１０と反応して、官能基を基板に結合する付加物を形成する。例えば、インドール又はインダゾール分子３２０は、不飽和環状ジオン分子及びインドール又はインダゾール分子と適合性である任意の好適な溶媒（例えば、水若しくはアルコールなどの極性プロトン性溶媒、又はアセトニトリル、エステル、若しくはエーテルなどの極性非プロトン性溶媒）中に溶解されている不飽和環状ジオン３１０と接触させることができる。
例示的に、不飽和環状ジオンは、以下の構造を有し得、
Figure 2024505324000078
 式中、Ｘは、ＣＨ又はＮであり、Ｆ３は、官能基を含む。図３Ａに図示する非限定的な例では、不飽和環状ジオンは、以下の構造を有するＴＡＤ分子３１０を含み得る：
Figure 2024505324000079
 代替的に、不飽和環状ジオンは、４位にＦ３を含むように官能化されたマレイミド又は４－シクロペンテン－１，３－ジオンを含んでもよい。官能基は、本明細書の他の箇所に記載されるような任意の好適な分子（単数又は複数）であってもよく、又はそれを含んでもよい。非限定的な例では、官能基（Ｆ３）は、オリゴヌクレオチド、親水性分子、親水性高分子、触媒、及び標識からなる群から選択され得る。例示的に、官能基（Ｆ３）は、オリゴヌクレオチドであってもよく、又はそれを含んでもよい。
溶液中の不飽和環状ジオンと、基板に結合したインドール又はインダゾール分子との反応は、以下の構造を有し得る複数の付加物分子を含む組成物を供し得、
Figure 2024505324000080
 式中、Ｚは、ＣＨ又はＮであり、Ｌは、基板へのリンカーを含み、Ｒは、Ｈ、電子吸引基、又は電子供与基であり、Ｆ３は、官能基を含み、各Ｘは、独立して、ＣＨ又はＮである。図３Ｂに図示する非限定的な例では、ＴＡＤ分子３１０とインドール分子３２０との反応は、以下の構造を有し得る複数の付加物分子３３０を含む組成物３００’を供し得、
Figure 2024505324000081
 式中、Ｌは、基板へのリンカーであり、Ｆ３は、官能基である。
本明細書の他の箇所に記載されるように、不飽和環状ジオンとインドール又はインダゾール分子との間の反応は、可逆的であり得、「可逆的クリック」反応と称され得る。したがって、いくつかの例では、そのような反応の付加物を好適な温度に加熱して、図１Ｃを参照して説明したものと同様の様式で、基板に結合したインドール又はインダゾール分子を再生し、不飽和環状ジオン（及びそれにそれぞれ結合した官能基Ｆ３）の解離を引き起こすことができる。例えば、基板３０１を、少なくとも５０℃の温度、又は約５０℃～約１００℃の温度、又は約６０℃～約９０℃の温度、又は約６０℃～約８０℃の温度、又は約８０℃～約１００℃の温度、又は約９０℃～約１００℃の温度に加熱して、基板に結合したインドール又はインダゾール分子３２０を再生し、不飽和環状ジオン（例えば、ＴＡＤ）分子３１０の解離引き起こすことができる。１つの選択肢として、インドール又はインダゾール分子３２０を再生した後、インドール又はインダゾール分子を、図３Ａを参照して説明したような様式で、別の官能化不飽和環状ジオン分子と反応させてもよい。そのような反応は、同様に可逆的であり得、したがって、インドール又はインダゾール分子３２０は、更なる反応において使用するために、例えば、第２の付加物を形成するための第２の不飽和環状ジオン分子との反応のために、再び再生され得る。第２の不飽和環状ジオン分子は、官能基、例えば、第２のオリゴヌクレオチド、親水性分子、親水性高分子、触媒、及び標識からなる群から選択される官能基を含んでもよい。第２のオリゴヌクレオチドは、先に結合した不飽和環状ジオンに結合したオリゴヌクレオチドと同じ配列又は異なる配列を有し得る。不飽和環状ジオンがＴＡＤを含む例では、ＴＡＤ分子は、図２Ａ～図２Ｃを参照して記載されるのと同様に調製されてもよく、例えば、４－置換基が官能基（オリゴヌクレオチドなど）である４－置換ウラゾールを供し、４－置換ウラゾールを酸化して、官能基Ｆ３を含むＴＡＤ、例えば、オリゴヌクレオチドを形成することによって、調製されてもよい。
図４Ａ及び図４Ｂは、官能基を基板に結合するための別のプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。より具体的には、ジエンを基板に結合させ、官能基を含む不飽和環状ジオンをジエンと反応させて、官能基を表面に結合することができる。図１Ａ～図１Ｆを参照して提供されるジエン分子の例は、官能基自体を含む代わりに、ジエンを表面に結合するリンカーＬを含むように官能化され得る。ここで図４Ａを参照すると、組成物４００は、それぞれのリンカー（Ｌ）を介して基板４０１に結合した複数のジエン分子４４０を含む。図示される例では、ジエン分子４４０は以下の構造を有し得、
Figure 2024505324000082
 式中、Ｌは、基板４０１へのリンカーであるが、任意の他の好適な１，３－ジエン、２，４－ジエン、ダニシェフスキーのジエン、ブラサールドジエン、又はラワルジエンを代わりに使用してもよい。Ｌ及び基板の非限定的な例は、本明細書の他の箇所に提供される。基板４０１は、固体支持体上に配置されたポリマー（例えば、ＰＯＳＳを含むように官能化されたポリマー）を含み得るか、又はその上に配置されたポリマーを有さない固体支持体を含み得る。
図４Ａに図示するような様式で、ジエン分子４４０は、官能基（Ｆ３）を含む不飽和環状ジオン（例えば、ＴＡＤ）分子４１０と反応して、官能基を基板に結合する付加物を形成する。例えば、基板に結合したジエン分子４４０は、不飽和環状ジオン分子及びジエン分子と適合性である任意の好適な溶媒（例えば、水若しくはアルコールなどの極性プロトン性溶媒、又はアセトニトリル、エステル、若しくはエーテルなどの極性非プロトン性溶媒）中に溶解されている不飽和環状ジオン分子４１０と接触させることができる。不飽和環状ジオン分子は、以下の構造を有し得、
Figure 2024505324000083
 式中、Ｘは、ＣＨ又はＮであり、Ｆ３は、官能基を含む。図４Ａに図示する非限定的な例では、不飽和環状ジオンは、以下の構造を有するＴＡＤ分子４１０を含み得、
Figure 2024505324000084
 式中、Ｆ３は、官能基を含む。更に他の例では、不飽和環状ジオンは、マレイミド：
Figure 2024505324000085
 又は４－シクロペンテン－１，３－ジオン：
Figure 2024505324000086
 を含み得る。
官能基は、本明細書の他の箇所に記載されるような任意の好適な分子（単数又は複数）であってもよく、又はそれを含んでもよい。非限定的な例では、官能基（Ｆ３）は、オリゴヌクレオチド、親水性分子、親水性高分子、触媒、及び標識からなる群から選択され得る。例示的に、官能基（Ｆ３）は、オリゴヌクレオチドであってもよく、又はオリゴヌクレオチドを含んでもよい。
不飽和環状ジオンとジエン分子との反応は、以下の構造を有し得る複数の付加物分子を含む組成物を供し得、
Figure 2024505324000087
 式中、各Ｘは、独立して、ＣＨ又はＮであり、Ｌは、基板へのリンカーを含み、Ｆ３は、官能基を含む。図４Ｂに図示する非限定的な例では、ＴＡＤ分子４１０とジエン分子４４０との反応は、以下の構造を有し得る複数の付加物分子４３０を含む組成物４００’を供し得る：
Figure 2024505324000088
他のジエンと他の不飽和環状ジオンとの間の他の付加物は、本明細書中の教示に基づいて容易に想定され得る。不飽和環状ジオンとジエン分子との間の反応は、実質的に不可逆的であり得、「超高速クリック」反応と称され得る。
基板に結合した官能基を含む組成物を使用する方法
本明細書中の他の箇所に記載されるように、オリゴヌクレオチドは、例えば、図１Ａ～図１Ｆ、図２Ａ～図２Ｃ、図３Ａ～図３Ｂ、又は図４Ａ～図４Ｂを参照して記載されるような様式で、基板に結合され得る官能基の１つの非限定的な例である。本明細書中に記載されるような様式で基板に結合したオリゴヌクレオチドは、種々の増幅技法において使用され得る。使用できる例示的な技術としては、ポリメラーゼ鎖反応（polymerase chain reaction、ＰＣＲ）、ローリングサークル増幅（rolling circle amplification、ＲＣＡ）、複数置換増幅（multiple displacement amplification、ＭＤＡ）、又はランダムプライマー増幅（random prime amplification、ＲＰＡ）、又はそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの例では、増幅のために使用される１つ以上のプライマーは、基板に結合され得る。２種以上の付着プライマーを利用するフォーマットは、ブリッジ増幅（ＢｒｉｄｇｅＡｍｐ）又は速度論的排除増幅（exclusion amplification、ＥｘＡｍｐ）を可能にし、ここで、アンプリコンは、コピーされた鋳型配列に隣接する２つの付着プライマー間にブリッジ様構造を形成し得る。増幅はまた、基板に付着した１つの増幅プライマー及び溶液中の第２のプライマー（例えば、エマルションＰＣＲ）を用いて実施され得る。
追加的に、又は代替的に、本明細書中に記載されるような様式で基板に結合したオリゴヌクレオチドは、標的ポリヌクレオチドの配列を決定するために使用され得る。例えば、標的ポリヌクレオチドは、本明細書に記載されるような様式で、基板に共有結合した複数のプライマーのうちの１つに結合（例えば、ハイブリダイズ）され得る。標的ポリヌクレオチドは、複数のプライマーを使用して増幅されて、基板結合アンプリコンのクラスタを形成し得る。基板結合アンプリコンのクラスタを、標識ヌクレオチド（例えば、蛍光標識ヌクレオチド）及びポリメラーゼと接触させて、これによって、ヌクレオチドがポリメラーゼによって組み込まれている間に、検出可能なシグナル（例えば、蛍光）が生成され、そのようなシグナルを使用して、ヌクレオチドを同定し、それによって標的ポリヌクレオチドのヌクレオチド配列を決定することができる。
追加の例は、以下の実施例にて更に詳細に開示されるが、これらは特許請求の範囲を限定することを意図したものでは決してない。
実施例１．オリゴヌクレオチドを含むＴＡＤに結合したブロックコポリマー
一例では、ジエンを含む第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ１）を調製し、次いで、以下の反応スキームを使用して、オリゴヌクレオチド（Ｐ５又はＰ７プライマー）を含むＴＡＤとジエンを反応させて、第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ２）を形成する。
Figure 2024505324000089
ＢＣＰ２のＮＨ２基を基板と反応させて、ＢＣＰ２をガラス又はシリカ支持体に共有結合させる。反応は、付着したイソシアネート、活性化カルボン酸、又はマイケル受容体に対して行われる。ＴＡＤ分子は濃い色（赤紫色）であり、それらが反応（消費）すると溶液は徐々に無色になるので、ＴＡＤ－ジエン反応の明確な視覚的指標が存在する。オリゴヌクレオチドを含むＴＡＤ分子の濃度は、ＵＶ又は比色モニタリングを使用してモニタリングされ、リアルタイムで終了され得る。
この反応スキームから、オリゴヌクレオチド（例えば、プライマー）などの所望の官能基を含むＴＡＤなどの不飽和環状ジオンを、固体支持体上に配置されたポリマーなどの基板に結合したジエンと反応させて、官能基を基板に結合することができることが理解されよう。
実施例２．オリゴヌクレオチドを含むＴＡＤに結合したパターン化ウェル
図５は、官能基を基板に結合するための別のプロセスにおける例示的な組成物及び操作を概略的に図示する。図５に図示する組成物（ａ）は、ナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）を使用してパターン化されてウェルを形成した、ポリマー樹脂が上に配置されたガラス固体支持体を含む。ＮＩＬを使用するパターン化の方法は、国際公開第２０１８／１１９０５３号及び国際公開第２０１８／１１８９３２号に記載されており、これらの各々の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。基板を調製する方法は、国際公開第２０１４／１３３９０５号に記載されており、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。本例では、ウェルは、図２Ａ～図２Ｃを参照して記載されるような４－置換ウラゾールに結合したポリマー（「ウラゾールポリマー」）を含む。組成物（ａ）は、ＤＡＢＣＯ－Ｂｒを使用して酸化されて、組成物（ｂ）を形成し、ここでウェルは、図１Ａを参照して記載されるようなＴＡＤ分子に結合したポリマー（「ＴＡＤポリマー」）を含む。組成物（ｂ）は、官能基を有さないインドール分子（「インドール保護剤」）と反応して、組成物（ｃ）を形成し、ここで、ウェルは、図１Ｂを参照して記載されるようなＴＡＤ－インドール反応の付加物に結合したポリマーを含むが、官能基Ｆ１を省略する。組成物（ｃ）を、図１Ｆを参照して記載されるような様式で、オリゴヌクレオチドプライマー（Ｐ５／Ｐ７）を含むように官能化された実施例３のジエン（「Ｐ５／Ｐ７－ジエングラフト化／置換」）と反応させて、ウェルが、図１Ｅを参照して記載されるようなＴＡＤ－ジエン付加物に結合したポリマーを含む組成物（ｄ）を形成する。いくつかの例では、ナノウェルの一部分は、この方法において官能化され、残りの数のＴＡＤ部分を反応に利用可能なままにする。
組成物（ｃ）を形成するためのインドール「可逆的クリック」反応は穏やかであり、室温で行うことができる。ポリマー結合ＴＡＤ分子の完全な又は実質的に完全な保護を供し、それによって下流の化学作用又は生化学操作中のこれらの分子のその後の反応を防止又は阻害するために、大過剰のインドール分子を使用してもよい。追加的に、組成物（ｄ）を形成するための組成物（ｃ）のインドール－ＴＡＤ付加物と官能化ジエンとの「トランスクリック」反応は、特異的かつ実質的に非可逆的な交換反応であってもよく、これも穏やかで、非エッチング性であり、したがって多くの異なるタイプの基板と適合性があり、室温で数分で行われてもよい。オリゴヌクレオチド官能化ジエンは、先に基板に結合したインドール保護剤分子の少なくとも一部を置換する。
この反応スキームから、オリゴヌクレオチド（例えば、プライマー）などの所望の官能基を含むジエンを、固体支持体上に配置されたポリマーなどの基板に結合したインドール保護ＴＡＤと反応させて、官能基を基板に結合することができることが理解されよう。
実施例３．オリゴヌクレオチドを含むジエンに結合したブロックコポリマー
別の例では、４－置換ウラゾールを含む第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ１）を調製し、次いで、ＤＡＢＣＯ－Ｂｒ（ＤＣＭ又はＣＨＣｌ３などの好適な溶媒中で、ＤＡＢＣＯをＢｒ２と反応させることによって作製される）を使用してウラゾールを酸化して、ＴＡＤを含む第３のブロックコポリマー（ＢＣＰ３）を形成し、オリゴヌクレオチド（Ｐ５又はＰ７プライマー）を含むジエンとＴＡＤを反応させて、以下の反応スキームを使用して第４のブロックコポリマー（ＢＣＰ４）を形成する。
Figure 2024505324000090
ＢＣＰ４のＮＨ２基を基板と反応させて、実施例１に記載の様式でＢＣＰ４を固体支持体に共有結合させる。ＴＡＤ／不飽和環状ジオン含有ポリマーを作製するために、以下に図示するスキームに従って追加の反応を行う。以下に図示する第１のスキームは、可逆的付加・断片化連鎖移動（reversible addition-fragmentation chain-transfer、ＲＡＦＴ）重合を使用する。次いで、これらのポリマーをジエンと反応させて、同様の化学作用（すなわち、残りのＴＡＤユニットを介した共有付着）を使用して表面に付着したオリゴ官能化材料を形成し、その全てがポリマーコーティング工程中に消費されるわけではなく、したがって、大部分がジエンオリゴとの反応のために残る。以下に図示する後続のスキームは、以下の第１の反応スキームにおいて使用されるモノマーＡｚ－ＴＡＤを作製する方法を詳述する。
Figure 2024505324000091
Figure 2024505324000092
これらの反応スキームから、オリゴヌクレオチド（例えば、プライマー）などの所望の官能基を含むジエンを、固体支持体上に配置されたポリマーなどの基板に結合したＴＡＤなどのウラゾール保護不飽和環状ジオンと反応させて、官能基を基板に結合することができることが理解されよう。
更なるコメント
本明細書に記載されている利益を実現するため、本明細書に記載されている本開示の態様の各々の任意のそれぞれの特徴／例は、任意の適切な組み合わせで一緒に実施されてもよいこと、及びこれらの態様のいずれか１つ以上からの任意の特徴／例は、任意の適切な組み合わせで、本明細書に記載されている他の態様の特徴のいずれかと一緒に実施されてもよいことを理解すべきである。
様々な例示的な例が上に記載されているが、様々な変更及び改変が、本発明から逸脱することなく、本明細書において行われ得ることは、当業者に明白であろう。添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨及び範囲内に収まる、このような変更及び改変の全てを包含することが意図される。

Claims (82)

  1. 官能基を基板に結合する方法であって、
    基板に結合した不飽和環状ジオンを供すことと、
    前記不飽和環状ジオンを、第１の官能基を含むインドール又はインダゾールと反応させて、前記第１の官能基を前記基板に結合する第１の付加物を形成することと、を含む、方法。
  2. 前記不飽和環状ジオンが、以下であり、
    Figure 2024505324000093
     式中、Ｌが、前記基板へのリンカーを含み、各Ｘが、独立して、ＣＨ又はＮである、請求項１に記載の方法。
  3. 前記不飽和環状ジオンが、トリアゾリンジオン：
    Figure 2024505324000094
     である、請求項２に記載の方法。
  4. 前記不飽和環状ジオンが、マレイミド：
    Figure 2024505324000095
     である、請求項２に記載の方法。
  5. 前記不飽和環状ジオンが、４－シクロペンテン－１，３－ジオン：
    Figure 2024505324000096
     である、請求項２に記載の方法。
  6. 前記インドール又はインダゾールが、以下であり、
    Figure 2024505324000097
     式中、Ｆ１が、前記第１の官能基を含み、Ｒが、Ｈ、電子吸引基、又は電子供与基であり、Ｚが、ＣＨ又はＮである、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記インドールが、１Ｈ－インドール：
    Figure 2024505324000098
     である、請求項６に記載の方法。
  8. 前記インドールが、１Ｈ－インダゾール：
    Figure 2024505324000099
     である、請求項６に記載の方法。
  9. 前記第１の付加物が、以下であり、
    Figure 2024505324000100
     式中、Ｌが、前記基板へのリンカーを含み、各Ｘが、独立して、ＣＨ又はＮである、請求項６に記載の方法。
  10. 前記第１の付加物が、
    Figure 2024505324000101
     である、請求項９に記載の方法。
  11. 前記第１の付加物を加熱して、前記基板に結合した環状不飽和ジオンを再生することを更に含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記第１の付加物を、第２の官能基を含むジエンと反応させて、前記第２の官能基を前記基板に結合する第２の付加物を形成することを更に含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記ジエンが、１，３－ジエンを含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記１，３－ジエンが、以下であり、
    Figure 2024505324000102
     式中、Ｆ２が、前記第２の官能基を含む、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記第２の付加物が、以下であり、
    Figure 2024505324000103
     式中、Ｌが、前記基板へのリンカーを含む、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記第２の官能基が、オリゴヌクレオチド、親水性分子、親水性高分子、触媒、及び標識からなる群から選択される、請求項１２～１５のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記第２の官能基が、オリゴヌクレオチドである、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記第１の官能基が、オリゴヌクレオチド、親水性分子、親水性高分子、触媒、及び標識からなる群から選択される、請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法。
  19. 前記第１の官能基が、オリゴヌクレオチドである、請求項１８に記載の方法。
  20. 前記基板が、固体支持体上に配置されたポリマーを含む、請求項１～１９のいずれか一項に記載の方法。
  21. 前記ポリマーが、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）を含むように官能化されている、請求項２０に記載の方法。
  22. 前記基板に結合した前記不飽和環状ジオンを供すことが、
    前記基板に結合した４－置換ウラゾールを供すことと、
    前記４－置換ウラゾールを酸化して、トリアゾリンジオンを形成することと、を含む、請求項１～２１のいずれか一項に記載の方法。
  23. 組成物であって、
    基板と、
    前記基板に結合した付加物と、を含み、
    Figure 2024505324000104
     式中、Ｌが、前記基板へのリンカーを含み、Ｆ１が、第１の官能基を含み、各Ｘが、独立して、ＣＨ又はＮであり、Ｒが、Ｈ、電子吸引基、又は電子供与基であり、Ｚが、ＣＨ又はＮである、組成物。
  24. 前記付加物が、
    Figure 2024505324000105
     である、請求項２３に記載の組成物。
  25. 前記第１の官能基が、オリゴヌクレオチド、親水性分子、親水性高分子、触媒、及び標識からなる群から選択される、請求項２３又は２４に記載の組成物。
  26. 前記第１の官能基が、オリゴヌクレオチドである、請求項２５に記載の組成物。
  27. 前記基板が、固体支持体上に配置されたポリマーを含む、請求項２３～２６のいずれか一項に記載の組成物。
  28. 前記ポリマーが、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）を含むように官能化されている、請求項２７に記載の組成物。
  29. 官能基を基板に結合する方法であって、
    基板に結合した不飽和環状ジオンを供すことと、
    前記不飽和環状ジオンを、官能基を含むジエンと反応させて、前記官能基を前記基板に結合する付加物を形成することと、を含む、方法。
  30. 前記不飽和環状ジオンが、以下であり、
    Figure 2024505324000106
     式中、Ｌが、前記基板へのリンカーであり、各Ｘが、独立して、ＣＨ又はＮである、請求項２９に記載の方法。
  31. 前記不飽和環状ジオンが、トリアゾリンジオン：
    Figure 2024505324000107
     である、請求項３０に記載の方法。
  32. 前記不飽和環状ジオンが、マレイミド：
    Figure 2024505324000108
     である、請求項３０に記載の方法。
  33. 前記不飽和環状ジオンが、４－シクロペンテン－１，３－ジオン：
    Figure 2024505324000109
     である、請求項３０に記載の方法。
  34. 前記ジエンが、１，３－ジエンを含む、請求項２９～３３のいずれか一項に記載の方法。
  35. 前記１，３－ジエンが、以下であり、
    Figure 2024505324000110
     式中、Ｆ２が、前記官能基を含む、請求項３４に記載の方法。
  36. 前記付加物が、以下であり、
    Figure 2024505324000111
     式中、Ｌが、前記基板へのリンカーを含む、請求項３５に記載の方法。
  37. 前記官能基が、オリゴヌクレオチド、親水性分子、親水性高分子、触媒、及び標識からなる群から選択される、請求項２９～３６のいずれか一項に記載の方法。
  38. 前記官能基が、オリゴヌクレオチドである、請求項３７に記載の方法。
  39. 前記基板が、固体支持体上に配置されたポリマーを含む、請求項２９～３８のいずれか一項に記載の方法。
  40. 前記ポリマーが、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）を含むように官能化されている、請求項３９に記載の方法。
  41. 前記基板に結合した前記不飽和環状ジオンを供すことが、
    前記基板に結合した４－置換ウラゾールを供すことと、
    前記４－置換ウラゾールを酸化して、トリアゾリンジオンを形成することと、を含む、請求項２９～４０のいずれか一項に記載の方法。
  42. 組成物であって、
    基板と、
    前記基板に結合した付加物と、を含み、
    Figure 2024505324000112
     式中、Ｌが、前記基板へのリンカーを含み、Ｆ２が、官能基を含み、各Ｘが、独立して、ＣＨ又はＮである、組成物。
  43. 前記付加物が、
    Figure 2024505324000113
     である、請求項４２に記載の組成物。
  44. 前記付加物が、
    Figure 2024505324000114
     である、請求項４２に記載の組成物。
  45. 前記付加物が、
    Figure 2024505324000115
     である、請求項４２に記載の組成物。
  46. 前記官能基が、オリゴヌクレオチド、親水性分子、親水性高分子、触媒、及び標識からなる群から選択される、請求項４２～４５のいずれか一項に記載の組成物。
  47. 前記官能基が、オリゴヌクレオチドである、請求項４６に記載の組成物。
  48. 前記基板が、固体支持体上に配置されたポリマーを含む、請求項４２～４７のいずれか一項に記載の組成物。
  49. 前記ポリマーが、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）を含むように官能化されている、請求項４８に記載の組成物。
  50. 官能基を基板に結合する方法であって、
    基板に結合したインドール又はインダゾールを供すことと、
    前記インドール又はインダゾールを、オリゴヌクレオチドを含む第１の不飽和環状ジオンと反応させて、前記オリゴヌクレオチドを前記基板に結合する第１の付加物を形成することと、を含む、方法。
  51. 前記第１の不飽和環状ジオンが、以下であり、
    Figure 2024505324000116
     式中、Ｆ３が、前記オリゴヌクレオチドを含み、各Ｘが、独立して、ＣＨ又はＮである、請求項５０に記載の方法。
  52. 前記第１の不飽和環状ジオンが、トリアゾリンジオン：
    Figure 2024505324000117
     である、請求項５１に記載の方法。
  53. 前記インドール又はインダゾールが、以下であり、
    Figure 2024505324000118
     式中、Ｚが、ＣＨ又はＮであり、Ｌが、前記基板へのリンカーを含み、Ｒが、Ｈ、電子吸引基、又は電子供与基である、請求項５０～５２のいずれか一項に記載の方法。
  54. 前記インドールが、１Ｈ－インドールであり、
    Figure 2024505324000119
     式中、Ｌが、前記基板へのリンカーである、請求項５３に記載の方法。
  55. 前記第１の付加物が、以下であり、
    Figure 2024505324000120
     式中、Ｆ３が、前記オリゴヌクレオチドを含み、各Ｘが、独立して、ＣＨ又はＮである、請求項５４に記載の方法。
  56. 前記第１の付加物を加熱して、前記基板に結合した前記インドール又はインダゾールを再生することを更に含む、請求項５０～５５のいずれか一項に記載の方法。
  57. 前記基板に結合した前記インドール又はインダゾールを再生した後に、前記インドール又はインダゾールを第２の不飽和環状ジオンと反応させて、第２の付加物を形成することを更に含む、請求項５６に記載の方法。
  58. 前記第２の不飽和環状ジオンが、官能基を含む、請求項５７に記載の方法。
  59. 前記官能基が、第２のオリゴヌクレオチド、親水性分子、親水性高分子、触媒、及び標識からなる群から選択される、請求項５８に記載の方法。
  60. 前記基板が、固体支持体上に配置されたポリマーを含む、請求項５０～５９のいずれか一項に記載の方法。
  61. 前記ポリマーが、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）を含むように官能化されている、請求項６０に記載の方法。
  62. 前記オリゴヌクレオチドを含む４－置換ウラゾールを供すことと、
    前記４－置換ウラゾールを酸化して、前記オリゴヌクレオチドを含む不飽和環状ジオントリアゾリンジオンを形成することと、を更に含む、請求項５０～６１のいずれか一項に記載の方法。
  63. 組成物であって、
    基板と、
    前記基板に結合した付加物と、を含み
    Figure 2024505324000121
     式中、Ｌが、前記基板へのリンカーを含み、Ｆ３が、オリゴヌクレオチドを含み、各Ｘが、独立して、ＣＨ又はＮであり、Ｚが、ＣＨ又はＮである、組成物。
  64. 前記付加物が、
    Figure 2024505324000122
     である、請求項６３に記載の組成物。
  65. 前記基板が、固体支持体上に配置されたポリマーを含む、請求項６３又は６４に記載の組成物。
  66. 前記ポリマーが、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）を含むように官能化されている、請求項６５に記載の組成物。
  67. 官能基を基板に結合する方法であって、
    基板に結合したジエンを供すことと、
    前記ジエンを、オリゴヌクレオチドを含む不飽和環状ジオンと反応させて、前記オリゴヌクレオチドを前記基板に結合する第１の付加物を形成することと、を含む、方法。
  68. 前記不飽和環状ジオンが、以下であり
    Figure 2024505324000123
     式中、Ｆ３が、前記オリゴヌクレオチドを含み、各Ｘが、独立して、ＣＨ又はＮである、請求項６７に記載の方法。
  69. 前記不飽和環状ジオンが、トリアゾリンジオン：
    Figure 2024505324000124
     である、請求項６８に記載の方法。
  70. 前記不飽和環状ジオンが、マレイミド：
    Figure 2024505324000125
     である、請求項６８に記載の方法。
  71. 前記不飽和環状ジオンが、４－シクロペンテン－１，３－ジオン：
    Figure 2024505324000126
     である、請求項６８に記載の方法。
  72. 前記ジエンが、１，３－ジエンを含む、請求項６７～７１のいずれか一項に記載の方法。
  73. 前記１，３－ジエンが、以下であり、
    Figure 2024505324000127
     式中、Ｌが、前記基板へのリンカーを含む、請求項７０に記載の方法。
  74. 前記付加物が、以下であり、
    Figure 2024505324000128
     式中、Ｌが、前記基板へのリンカーを含み、各Ｘが、独立して、ＣＨ又はＮであり、Ｆ３が、オリゴヌクレオチドを含む、請求項７３に記載の方法。
  75. 前記付加物が、
    Figure 2024505324000129
     である、請求項７４に記載の方法。
  76. 前記基板が、固体支持体上に配置されたポリマーを含む、請求項６７～７５のいずれか一項に記載の方法。
  77. 前記ポリマーが、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）を含むように官能化されている、請求項７６に記載の方法。
  78. 前記オリゴヌクレオチドを含む４－置換ウラゾールを供すことと、
    前記４－置換ウラゾールを酸化して、前記オリゴヌクレオチドを含む不飽和環状ジオントリアゾリンジオンを形成することと、を更に含む、請求項６７～７７のいずれか一項に記載の方法。
  79. 組成物であって、
    基板と、
    前記基板に結合した付加物と、を含み、
    Figure 2024505324000130
     式中、Ｌが、前記基板へのリンカーを含み、各Ｘが、独立して、ＣＨ又はＮであり、Ｆ３が、オリゴヌクレオチドである、組成物。
  80. 前記付加物が、
    Figure 2024505324000131
     である、請求項７９に記載の組成物。
  81. 前記基板が、固体支持体上に配置されたポリマーを含む、請求項７９又は８０に記載の組成物。
  82. 前記ポリマーが、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）を含むように官能化されている、請求項８１に記載の方法。
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