JP3333244B2 - How to arrange fine objects - Google Patents

How to arrange fine objects

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JP3333244B2
JP3333244B2 JP24447192A JP24447192A JP3333244B2 JP 3333244 B2 JP3333244 B2 JP 3333244B2 JP 24447192 A JP24447192 A JP 24447192A JP 24447192 A JP24447192 A JP 24447192A JP 3333244 B2 JP3333244 B2 JP 3333244B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、下地上に微細物を三
次元配列させる方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for three-dimensionally arranging fine objects on a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】種々の分野において、種々の目的のた
め、下地上に微細物を所望の配列で固定することが行な
われている。
2. Description of the Related Art In various fields, for a variety of purposes, fine objects are fixed on a base in a desired arrangement.

【0003】例えば、この出願人に係る特開昭63−1
11428号公報には、生体の機能を模倣したバイオ素
子を得る目的で、下地上に微細物としてある機能を有す
るリポソームを二次元配列する方法が開示されている。
具体的には、下地に抗体をLB(ラングミュアブロジェ
ット)法により固定し、この固定された抗体にエレクト
ロンビームやイオンビームを選択的に照射することによ
って抗体の不要部分を下地から選択的に除去して下地上
に抗体の任意パターンを形成し、この抗体パターンに上
記リポソームを抗原−抗体反応を利用して固定する、と
いう方法であった。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 11428 discloses a method of two-dimensionally arranging liposomes having a certain function as a fine substance on a substrate in order to obtain a biodevice imitating the function of a living body.
Specifically, the antibody is fixed to the base by the LB (Langmuir-Blodgett) method, and the fixed antibody is selectively irradiated with an electron beam or an ion beam to selectively remove unnecessary portions of the antibody from the base. Then, an arbitrary pattern of an antibody is formed on a substrate, and the liposome is fixed to the antibody pattern by using an antigen-antibody reaction.

【0004】また、例えば特開平3−79774号公報
には、種々の電子デバイスを得る目的で、下地としての
基板上に微細物としての金属の超微粒子、金属化合物の
超微粒子、セラミックスの超微粒子、酸化物超電導体の
超微粒子あるいは有機物の超微粒子を二次元に規則的に
配列する方法が開示されている。具体的には、下地に抗
原を二次元的に規則的に配列し、一方、この抗原に反応
するモノクロナール抗体と超微粒子とを結合させてお
き、この抗体結合済みの超微粒子を前記抗原配列済み下
地に抗原−抗体反応により結合させる、という方法であ
った。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-79774 discloses ultrafine particles of metal, ultrafine particles of a metal compound, and ultrafine particles of ceramics on a substrate as a base for obtaining various electronic devices. A method of regularly arranging ultrafine particles of an oxide superconductor or ultrafine particles of an organic substance two-dimensionally is disclosed. Specifically, antigens are regularly arranged two-dimensionally on a substrate, while a monoclonal antibody reacting with the antigen is bound to ultrafine particles, and the antibody-bound ultrafine particles are combined with the antigen sequence. And binding to the substrate by an antigen-antibody reaction.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
いずれの方法も下地に微細物を二次元配列できるに止ま
り三次元配列することはできなかった。また、微細物の
配列固定を抗原−抗体反応を利用して行っていたので、
微細物と下地との結合強度は必ずしも満足のゆくもので
はなかった。
However, in any of the above-mentioned methods, only a two-dimensional arrangement of fine objects on a base was impossible, and a three-dimensional arrangement was not possible. In addition, since the sequence fixation of the fine substance was performed using the antigen-antibody reaction,
The bonding strength between the fine substance and the base was not always satisfactory.

【0006】そこで、微細物と下地との結合強度を改善
する一方法として、この出願に係る出願人は特願平4−
62130号において、抗原−抗体反応に比べて結合強
度が106 倍も強くかつ結合対象物同士を特異的に結合
させることが可能な、アビジンとビオチンとの特異的結
合反応及びストレプトアビジンとビオチンとの特異的結
合反応の双方又は一方を用い、微細物(具体的には金微
粒子、リポソーム及びタンパク質)を下地に二次元配列
する方法を提案していた。
In order to improve the bonding strength between a fine substance and a substrate, the applicant of the present application has filed Japanese Patent Application No.
In No. 62130, antigen - a specific binding reaction and streptavidin and biotin binding strength compared to the antibody response capable of specifically binding also strong and binding objects together 10 6 times, avidin and biotin And proposed a method of two-dimensionally arranging a fine substance (specifically, fine gold particles, liposomes, and proteins) on the base using both or one of the specific binding reactions.

【0007】しかしながら、この特願平4−62130
号に提案の方法でも、下地に微細物を二次元配列できる
に止まり三次元配列することはできなかった。
However, this Japanese Patent Application No. 4-62130 discloses
Even with the method proposed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-27139, it was possible to arrange only two-dimensional fine objects on the base, but not three-dimensionally.

【0008】所望の微細物を所望のパターンで三次元配
列できれば、より高機能なデバイスの実現が期待できる
のでそのような方法の確立が望まれている。
If a desired fine object can be three-dimensionally arranged in a desired pattern, the realization of a more sophisticated device can be expected. Therefore, the establishment of such a method is desired.

【0009】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり従ってこの発明の目的は,所望の微細物を下地
上に三次元配列できる方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for three-dimensionally arranging desired fine objects on a base.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この出願に係る発明者は種々の検討を重ねた。その
結果、文献I(ジャーナル オブ フィジックス D:
アプライド フィジックス(J.Phys.D:App
l.Phys.24(1991)p.1443−145
0)に開示されているビスビオチンの二価結合性とこの
出願に係る特願平4−62130号に提案の上述の技術
とを組み合わせることに着目した。なお、文献Iには、
化学吸着により作製した単分子層の特性を表面電位測定
によって調べる点が開示されており、そして、そのため
の試料作製においてビスビオチンとアビジンとの特異的
結合性を用いることが示されている。
In order to achieve this object, the inventors of the present application have made various studies. As a result, Document I (Journal of Physics D:
Applied Physics (J. Phys. D: App
l. Phys. 24 (1991) p. 1443-145
Attention has been paid to combining the bivalent binding property of bisbiotin disclosed in (0) with the above-mentioned technology proposed in Japanese Patent Application No. 4-62130 of the present application. In reference I,
It discloses that the properties of a monolayer prepared by chemisorption are examined by surface potential measurement, and that the use of a specific binding property of bisbiotin and avidin in preparation of a sample for that purpose is disclosed.

【0011】したがって、この発明の微細物の配列方法
によれば、下地上に微細物を三次元配列するに当たり、
微細物同士を、アビジンとビスビオチンとの特異的結合
反応及びストレプトアビジンとビスビオチンとの特異的
結合反応の双方または一方を用い、結合させる工程を複
数回備えるとともに、これら各工程の間において、下地
側の微細物に結合させたアビジンまたはストレプトアビ
ジンに対し、エネルギー線を選択的に照射して、照射部
を不活性な領域とするとともに、未照射部を活性な領域
として残存させるパターニングを行い、活性な領域にの
みビスビオチンを結合させる工程を備える。
Therefore, according to the method for arranging fine objects according to the present invention, when three-dimensionally arranging fine objects on a base,
Using a specific binding reaction between avidin and bisbiotin and / or a specific binding reaction between streptavidin and bisbiotin between the fine substances, and comprising a plurality of steps of binding, between these steps, Patterning is performed by selectively irradiating avidin or streptavidin bound to the fine substance on the underside with energy rays to make the irradiated area an inactive area and leave the unirradiated area as an active area. And binding bisbiotin only to the active region.

【0012】なお、この発明において下地とは、微細物
を配列させたい種々のものであることができる。例え
ば、半導体装置製造に用いられるシリコン下地や化合物
半導体下地のような半導体下地、また、種々の分野で多
用されるガラス基板やセラミックス基板、これら基板に
他の構成成分が作り込まれている半製品などであること
ができる。
[0012] In the present invention, the underlayer can be any of various objects on which fine objects are to be arranged. For example, a semiconductor base such as a silicon base or a compound semiconductor base used in the manufacture of semiconductor devices, a glass substrate or a ceramic substrate frequently used in various fields, and a semi-finished product in which other components are incorporated in these substrates. And so on.

【0013】すなわち、この発明の微細物の配列方法
は、(a)前述の下地にアミノ基を介してビオチンを結
合させる工程と、(b)アビジンまたはストレプトアビ
ジン結合済みの微細物を、下地に結合されたビオチン
に、アビジンとビオチンとの特異的結合反応及びストレ
プトアビジンとビオチンとの特異的結合反応の双方また
は一方を用いて結合させ、下地上に微細物を二次元配列
させる工程と、(c)微細物を三次元配列させるための
パターニング工程であって、微細物に結合し、且つ該
(c)工程に続いて行われる工程(d)でビスビオチン
と結合可能なアビジンまたはストレプトアビジンに対
し、選択的にエネルギー線を照射し、エネルギー線照射
が行われた領域のアビジンまたはストレプトアビジンを
不活性にするとともに、エネルギー線照射が行われなか
った領域のアビジンまたはストレプトアビジンを活性な
まま残存させるパターニング工程と、(d)ビスビオチ
ンを、活性なアビジンまたはストレプトアビジンに、ア
ビジンとビスビオチンとの特異的結合反応及びストレプ
トアビジンとビスビオチンとの特異的結合反応の双方ま
たは一方を用い結合させる工程と、(e)アビジンまた
はストレプトアビジン結合済みの他の微細物を、ビスビ
オチンに、アビジンとビスビオチンとの特異的結合反応
及びストレプトアビジンとビスビオチンとの特異的結合
反応の双方または一方を用い結合させる工程とを備え、
更に、工程(c)〜(e)の一連の工程を必要回数繰り
返すことにより、下地上に微細物を三次元配列させる。
That is, the method for arranging fine substances according to the present invention comprises: (a) a step of binding biotin to the above-mentioned base via an amino group; Binding to the bound biotin using both or one of a specific binding reaction between avidin and biotin and / or a specific binding reaction between streptavidin and biotin, and two-dimensionally arranging fine substances on a substrate; ( c) a patterning step for three-dimensionally arranging the fine particles, wherein avidin or streptavidin that binds to the fine particles and can bind to bisbiotin in the step (d) performed following the step (c); On the other hand, it selectively irradiates energy beam, inactivates avidin or streptavidin in the region where the energy beam was irradiated, and removes it. A patterning step of leaving avidin or streptavidin active in a region where irradiation with rugi rays has not been performed; and (d) converting bisbiotin to active avidin or streptavidin by a specific binding reaction between avidin and bisbiotin; A step of binding using both or one of the specific binding reactions of streptavidin and bisbiotin, and (e) specific binding of avidin or streptavidin-bound fine substance to bisbiotin and avidin and bisbiotin A step of binding using both or one of a binding reaction and a specific binding reaction between streptavidin and bisbiotin,
Further, by repeating the series of steps (c) to (e) as many times as necessary, fine objects are three-dimensionally arranged on the base.

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】さらに、この発明の実施に当たり、下地に
ビオチンを結合させる際に、下地全面にアミノ基を結合
させ、該結合させたアミノ基群をパターニングし、該パ
ターニングにより得たアミノ基のパターンにビオチンを
結合させるか、または、前述の下地全面にアミノ基を結
合させ、該アミノ基群にビオチンを結合させ、該ビオチ
ン群をパターニングするのが好適である。
Further, in the practice of the present invention, when biotin is bonded to the substrate, an amino group is bonded to the entire surface of the substrate, the bonded amino groups are patterned, and the amino group pattern obtained by the patterning is formed. It is preferable to bond biotin, or to bond an amino group to the entire surface of the underlayer, bind biotin to the amino group, and pattern the biotin group.

【0018】また、ここでいう微細物とは、下地に配列
させたい種々のものであることができる。例えば、A
u、Ag、Ni、Co、Fe、Cu、Pdなどの金属の
超微粒子、WCl6 、W2 C、Fe34 、γ−Fe2
3 、CrO2 などの金属化合物の超微粒子、BaTi
3 、MnFe24 などのセラミックスの超微粒子、
YBa2 Ca37 などの酸化物高温超電導体の超微粒
子、カーボンなどの有機物の超微粒子、ある機能を持つ
タンパク質、又は、生体物質及び又は生体類似物質の双
方又は一方で構成されたリポソームなどを挙げることが
できる。
[0018] The term "fine material" as used herein may be any of various materials to be arranged on a base. For example, A
ultrafine particles of metals such as u, Ag, Ni, Co, Fe, Cu, Pd, WCl 6 , W 2 C, Fe 3 O 4 , γ-Fe 2
Ultrafine particles of metal compounds such as O 3 and CrO 2 , BaTi
Ultra fine particles of ceramics such as O 3 and MnFe 2 O 4 ,
Ultra-fine particles of oxide high-temperature superconductors such as YBa 2 Ca 3 O 7 , ultra-fine particles of organic substances such as carbon, proteins having a certain function, or liposomes composed of both or one of a biological substance and / or a biologically similar substance Can be mentioned.

【0019】[0019]

【作用】この発明の微細物の配列方法によれば、ビスビ
オチンが二価結合性を有するので、その両端にアビジン
またはストレプトアビジンを介し微細物をそれぞれ結合
させることができる。したがって、基板に微細物を二次
元配列させた後、これら微細物にビスビオチンを用いた
この発明の方法により新たな微細物を必要数順次に結合
させることで、三次元に微細物を任意に配列させること
ができる。
According to the method for arranging fine substances according to the present invention, since bisbiotin has a bivalent binding property, the fine substances can be bound to both ends thereof via avidin or streptavidin. Therefore, after arranging the microscopic objects on the substrate two-dimensionally, the required number of new microscopic objects are sequentially bonded to these microscopic objects by the method of the present invention using bisbiotin, whereby the microscopic objects can be arbitrarily three-dimensionally arranged. Can be arranged.

【0020】[0020]

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の微細物の配
列方法の各実施例について説明する。なお、説明に用い
る各図はこれら発明を理解できる程度に各構成成分の寸
法、形状及び配置関係を概略的に示してあるにすぎな
い。また、以下の各図において同様な構成成分について
は同一の番号を付して示し、その説明を省略する。ま
た、以下の実施例中で用いる使用薬品及び薬品濃度、薬
品使用量、処理時間、処理温度等の数値的条件、処理方
法等はこれらの発明の範囲内の好適例にすぎない。従っ
て、これらの発明がこれら条件にのみ限定されるもので
ないことは理解されたい。
Embodiments of the method for arranging fine objects according to the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the drawings used in the description merely schematically show the dimensions, shapes, and arrangements of the components so that the invention can be understood. In the following drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In addition, numerical conditions such as chemicals used, chemical concentration, chemical use amount, processing time, processing temperature, etc., and processing methods used in the following examples are only preferred examples within the scope of the invention. Therefore, it is to be understood that these inventions are not limited only to these conditions.

【0021】1.第1実施例 微細物を粒径が異なる2種類の金微粒子とした例により
第1実施例を説明する。なお、下地として大きさが1c
m×1cmのシリコン基板を用いる。なお、金微粒子を
2種類用いたのは、三次元配列パタンの良否観察を容易
にするためであり、発明の本質でないことは理解された
い(以下の各実施例中の微細物種類数において同
じ。)。
1. First Example A first example will be described with an example in which a fine substance is made of two kinds of gold fine particles having different particle diameters. The size of the base is 1c.
An mx 1 cm silicon substrate is used. It is to be understood that the use of two types of gold fine particles is for facilitating the observation of the quality of the three-dimensional array pattern and is not the essence of the invention (the same applies to the number of types of fine objects in the following examples). .).

【0022】1−1.基板側の処理 大きさが1cm×1cmのシリコン基板を、31重量%
の過酸化水素水と97重量%の硫酸との容積比1:4の
混合液に、1時間浸漬する。次に、このシリコン基板を
純水を用いて十分に洗浄する。次に、このシリコン基板
を、アミノプロピルトリエトキシシラン(信越シリコー
ン社製、型番LS−3150)を1容積%の割合で含む
アミノプロピルトリエトキシシランの水溶液中に、2分
間浸漬する。この水溶液から取り出したシリコン基板
を、純水で洗浄した後、恒温槽中で110℃の温度で1
分間加熱する。この一連の処理により、図1に模式的に
示したように、シリコン基板11表面には、後に使用す
るビオチン誘導体と結合可能なアミノ基が固定される。
1-1. Substrate-side treatment A silicon substrate with a size of 1 cm x 1 cm is 31% by weight.
Of hydrogen peroxide solution and 97% by weight of sulfuric acid at a volume ratio of 1: 4 for 1 hour. Next, the silicon substrate is sufficiently washed with pure water. Next, this silicon substrate is immersed in an aqueous solution of aminopropyltriethoxysilane containing aminopropyltriethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., model number LS-3150) at a ratio of 1% by volume for 2 minutes. After the silicon substrate taken out of the aqueous solution is washed with pure water, the silicon substrate is heated at a temperature of 110 ° C. in a constant temperature bath.
Heat for a minute. By this series of processes, as schematically shown in FIG. 1, an amino group capable of binding to a biotin derivative to be used later is fixed on the surface of the silicon substrate 11.

【0023】次に、100mlのジメチルホルムアミド
に10mgのビオチンロングアーム−NHS(フナコシ
薬品(株)製ビオチン誘導体)を溶解した溶液と10m
lの重炭酸バッファ(pH8.5)との混合液を入れて
あるサンプル瓶中に、上記アミノ基固定済みのシリコン
基板を入れる。その後、このサンプル瓶を氷浴に2時間
入れ、基板とビオチン誘導体とを反応させる。この一連
の処理により、図2に模式的に示したように、シリコン
基板11にビオチン誘導体13がアミノ基を介し結合す
る。
Next, a solution prepared by dissolving 10 mg of biotin long arm-NHS (a biotin derivative manufactured by Funakoshi Pharmaceutical Co., Ltd.) in 100 ml of dimethylformamide and 10 m
The above-mentioned amino group-immobilized silicon substrate is placed in a sample bottle containing a mixture with 1 l of bicarbonate buffer (pH 8.5). Thereafter, the sample bottle is placed in an ice bath for 2 hours to allow the substrate and the biotin derivative to react. Through this series of processes, the biotin derivative 13 is bonded to the silicon substrate 11 via the amino group, as schematically shown in FIG.

【0024】次に、ビオチン誘導体結合済みのシリコン
基板に、エネルギー線として、主波長290nmの紫外
線をフォトマスクを通して選択的に照射する。紫外線
は、この場合アライナ(キャノン(株)製PLA−52
1)を用い、出力1.3mWの強度で30分間照射す
る。フォトマスクは1.2μmのラインアンドスペース
相当のパタンを有したものを用いる。この紫外線照射に
おいて紫外線照射領域のビオチンが不活性化され、反
面、未照射領域のビオチンの活性は保たれる。したがっ
て、紫外線の選択的照射処理により、図3に模式的に示
したように、シリコン基板11上に幅が1.2μmのラ
イン状のビオチン活性領域が1.2μm間隔で多数形成
されたビオチンの配列パターン13aが形成される。
Next, an ultraviolet ray having a main wavelength of 290 nm is selectively irradiated through a photomask as an energy ray to the silicon substrate bound with the biotin derivative. In this case, the ultraviolet light is supplied by an aligner (PLA-52 manufactured by Canon Inc.).
Irradiate at an intensity of 1.3 mW for 30 minutes using 1). A photomask having a pattern corresponding to 1.2 μm line and space is used. In this ultraviolet irradiation, biotin in the ultraviolet irradiation region is inactivated, while biotin activity in the non-irradiation region is maintained. Therefore, as shown schematically in FIG. 3, a large number of linear biotin active regions having a width of 1.2 μm are formed on the silicon substrate 11 at 1.2 μm intervals by a selective irradiation treatment with ultraviolet light. An array pattern 13a is formed.

【0025】1−2.金微粒子とストレプトアビジンと
の結合 一方、微細物としての金微粒子にストレプトアビジンを
次のように結合させる。金微粒子は、J.Demeyら
の学術論文(Proc.Natl.Acad.Sci.USA.79 巻、p.1898(19
82年発行))に開示の手法に従い、塩化金酸の水溶液を
ジエチルエーテルの黄リン飽和液とアスコルビン酸また
はクエン酸とで還元することにより得る。この場合先ず
直径が5nmの金微粒子を得る。また、ストレプトアビ
ジンは、バクテリアから抽出されるもので、この場合は
フナコシ薬品製を用いる。そして、この金超微粒子とス
トレプトアビジンとを、50mMのTris−HCl
(pH7.5)と50mMのNaClとの混合水溶液中
に入れて24時間反応させて金超微粒子とストレプアビ
ジンとを結合させる。このようにして金超微粒子とスト
レプトアビジンとを結合させたものを説明の都合上以下
「5nm金コロイドストレプトアビジン」と称する。
1-2. Bonding of Gold Fine Particles to Streptavidin On the other hand, streptavidin is bonded to fine gold particles as follows. Gold fine particles are described in Academic paper by Demey et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 79, p. 1898 (19
1982)), by reducing an aqueous solution of chloroauric acid with a yellow phosphorus saturated solution of diethyl ether and ascorbic acid or citric acid. In this case, first, gold fine particles having a diameter of 5 nm are obtained. Streptavidin is extracted from bacteria. In this case, Funakoshi Pharmaceutical Co., Ltd. is used. Then, the ultrafine gold particles and streptavidin were mixed with 50 mM Tris-HCl.
(PH 7.5) and a 50 mM NaCl solution, and allowed to react for 24 hours to bind the ultrafine gold particles with streptavidin. What bound ultrafine gold particles and streptavidin in this manner is hereinafter referred to as "5 nm gold colloid streptavidin" for convenience of explanation.

【0026】また、別途に、金微粒子の直径を25nm
としたこと以外は5nm金コロイドストレプトアビジン
を得た手順と同様な手順で、直径が25nmの金微粒子
とストレプトアビジンとを結合させる。この結合物を説
明の都合上、以下、25nm金コロイドストレプトアビ
ジンと称する。
Separately, the diameter of the fine gold particles is 25 nm.
A gold nanoparticle having a diameter of 25 nm is bound to streptavidin in the same procedure as that for obtaining 5 nm gold colloid streptavidin, except that streptavidin was obtained. This conjugate is hereinafter referred to as 25 nm gold colloid streptavidin for convenience of explanation.

【0027】1−3.金微粒子の二次元配列化 次に、この5nm金コロイドストレプトアビジンを含む
上記溶液を2μl分取しこれをリン酸バッファ(pH
7.4)により2mlに希釈する。このようにして調製
した5nm金コロイドストレプトアビジン希釈溶液中
に、1−1項で作製した、ビオチン配列済みの基板を室
温で1時間浸漬する。この処理により、図4に模式的に
示したように、基板11に直径5nmの金微粒子15が
ストレプトアビジン17及びビオチン13を介し結合す
るので、基板上に直径5nmの金コロイドが二次元配列
される。このような二次元配列を確認するため、1−1
〜1−3項の手順と同様な手順で、基板上に直径5nm
の金コロイドを2次元配列させた試料を別途に作製し、
この試料を走査型電子顕微鏡(SEM)観察用に試料化
した後これをSEMにより観察する。この観察におい
て、基板上に金微粒子による1.2μmのラインアンド
スペースパタンが形成されていることが認められた。
1-3. Next, 2 μl of the above-mentioned solution containing 5 nm gold colloid streptavidin was taken out, and this was taken as a phosphate buffer (pH
Dilute to 2 ml according to 7.4). The biotin-aligned substrate prepared in section 1-1 is immersed in the 5 nm gold colloid streptavidin diluted solution thus prepared for 1 hour at room temperature. As a result of this process, as schematically shown in FIG. 4, gold particles 15 having a diameter of 5 nm are bonded to the substrate 11 via streptavidin 17 and biotin 13, so that gold colloids having a diameter of 5 nm are two-dimensionally arranged on the substrate. You. To confirm such a two-dimensional array, 1-1
5 nm in diameter on the substrate by the same procedure as that of the section 1-3.
A sample in which two gold colloids are arranged two-dimensionally is prepared separately,
This sample is sampled for observation by a scanning electron microscope (SEM) and then observed by SEM. In this observation, it was confirmed that a 1.2 μm line-and-space pattern formed of gold fine particles was formed on the substrate.

【0028】1−4.金微粒子の三次元配列化 次に、1−3項で作製した試料のうちSEM用試料とし
なかった試料に対し、1−1項で用いたフォトマスクを
今度はラインパタンのライン方向が前回の露光時と直交
する方向になるようにセットした状態でこのフォトマス
クを介し紫外線を1−1項と同様な条件で露光する。こ
の紫外線の選択的な照射処理により、図5に模式的に示
したように、シリコン基板11上の紫外線未照射領域に
1.2×1.2μmの四方形のストレプトアビジン活性
領域19が、また、照射領域に1.2×1.2μmの四
方形のストレプトアビジン不活性領域21がそれぞれ形
成される。
1-4. Three-dimensional array of gold fine particles Next, for the sample prepared in section 1-3, which was not used as the SEM sample, the line direction of the line pattern was changed to the previous one using the photomask used in section 1-1. Ultraviolet rays are exposed through this photomask under the same conditions as those described in section 1-1, while being set so as to be in a direction orthogonal to the time of exposure. Due to this selective irradiation treatment with ultraviolet light, as shown schematically in FIG. 5, a 1.2 × 1.2 μm square streptavidin active region 19 is formed in the non-irradiated region on the silicon substrate 11, and Then, a 1.2 × 1.2 μm square streptavidin-inactive region 21 is formed in each of the irradiation regions.

【0029】次に、ビスビオチンとしての1,12−ビ
スビオチンアミドドデカンを1mg含むpH7.2のリ
ン酸バッファ中に、上記ストレプトアビジンの活性領域
19形成済み基板を室温で20分間浸漬する。この溶液
から基板を取り出した後これをpH7.2のリン酸バッ
ファ100mlをそれぞれ用い3回洗浄する。この処理
により、図6に模式的に示したように、基板11のスト
レプトアビジンの活性領域19のみにビスビオチン23
が選択的に結合する。なお、ここで用いたビスビオチン
は、上述の文献Iに開示のものと同様なものである。こ
こでは、この出願に係る発明者により合成したものを用
いている。
Next, the substrate on which the active region 19 of streptavidin is formed is immersed in a phosphate buffer of pH 7.2 containing 1 mg of 1,12-bisbiotinamide dodecane as bisbiotin at room temperature for 20 minutes. After taking out the substrate from this solution, it is washed three times using 100 ml each of a phosphate buffer of pH 7.2. By this treatment, as shown schematically in FIG. 6, only the active region 19 of streptavidin on the substrate 11 has bisbiotin 23
Selectively bind. In addition, the bisbiotin used here is the same as that disclosed in the above-mentioned document I. Here, the one synthesized by the inventor of the present application is used.

【0030】次に、上述の1−2項において作製してお
いた、25nm金コロイドストレプトアビジンの溶液を
2μl分取しこれをpH7.4のリン酸バッファにより
2mlに希釈する。このように調製した25nm金コロ
イドストレプトアビジン希釈溶液中に、上述のビスビオ
チン結合済みの基板を室温で1時間浸漬する。この処理
により、基板のビスビオチンが結合している領域に直径
25nmの金微粒子が、ビスビオチンとストレプトアビ
ジンとの特異的結合反応により結合する。この試料から
SEM用試料を作製してそれをSEMにて観察したとこ
ろ、図7に模式的に示したように、基板には直径5nm
の金微粒子が結合している領域25aと直径25nmの
金微粒子が結合している領域25bとが規則的に形成さ
れていることが分かった。この図7のP部分をI−I線
に沿って切った部分を模式的に示すと図8のようにな
る。図8において27は直径25nmの金微粒子であ
る。
Next, 2 μl of a solution of 25 nm gold colloid streptavidin prepared in the above section 1-2 is taken and diluted to 2 ml with a phosphate buffer of pH 7.4. The bisbiotin-bound substrate described above is immersed in the 25 nm gold colloid streptavidin diluted solution thus prepared for 1 hour at room temperature. By this treatment, gold fine particles having a diameter of 25 nm are bound to the region of the substrate where bisbiotin is bound by a specific binding reaction between bisbiotin and streptavidin. When a sample for SEM was prepared from this sample and observed by SEM, the substrate had a diameter of 5 nm as schematically shown in FIG.
It was found that the region 25a where the gold fine particles were bonded and the region 25b where the gold fine particles having a diameter of 25 nm were bonded were regularly formed. FIG. 8 schematically shows a portion obtained by cutting the P portion of FIG. 7 along the II line. 8, reference numeral 27 denotes gold fine particles having a diameter of 25 nm.

【0031】この第1実施例の説明から明らかなよう
に、この発明の微細物の配列方法によれば、下地上に金
微粒子を3次元配列できることが分かる。
As is clear from the description of the first embodiment, according to the method for arranging fine objects of the present invention, it is understood that gold fine particles can be three-dimensionally arranged on a base.

【0032】2.第2実施例 次に、微細物を2種類のタンパク質とした例により、第
2実施例を説明する。なお、この第2実施例でも下地と
して第1実施例と同様に大きさが2×2cmのシリコン
基板を用いる。
2. Second Example Next, a second example will be described using an example in which a fine substance is made of two types of proteins. In this second embodiment, a silicon substrate having a size of 2 × 2 cm is used as a base as in the first embodiment.

【0033】先ず、基板側の処理を第1実施例の1−1
項に記載の手順と同様な手順で行なってシリコン基板1
1上にビオチン誘導体の1.2μmのラインアンドスペ
ースパタンを形成する(図3参照)。また、2種類のタ
ンパク質のうちの一方のタンパク質(第1タンパク質)
として先ずアルブミンを、文献II(ジヤナル オブセル
バイオロジ(J.Cell Biol.)Vol2
3.p.981〜986)に開示の方法でストレプトア
ビジンと結合させる。このように結合させたものを説明
の都合上以下、アルブミン−ストレプトアビジン複合体
と称する。
First, the processing on the substrate side is described as 1-1 in the first embodiment.
The silicon substrate 1 by performing the same procedure as
A 1.2 μm line-and-space pattern of a biotin derivative is formed on 1 (see FIG. 3). One of the two proteins (first protein)
First, albumin was described in Document II (J. Cell Biol.) Vol2
3. p. 981-986) and conjugated with streptavidin. The thus bound product is hereinafter referred to as an albumin-streptavidin complex for convenience of explanation.

【0034】次に、このアルブミン−ストレプトアビジ
ン複合体を1mg含む10mlのリン酸バッファ(pH
7.2)中に、ビオチンの配列パタン形成済みの上記シ
リコン基板を、室温で20分間浸漬する。この処理によ
って、図9に模式的に示したように、基板11のビオチ
ン結合領域にはアルブミン31がビオチン13とストレ
プトアビジン17との特異的結合反応により配列され
る。
Next, 10 ml of a phosphate buffer containing 1 mg of this albumin-streptavidin complex (pH
In 7.2), the silicon substrate on which the array pattern of biotin has been formed is immersed at room temperature for 20 minutes. By this treatment, albumin 31 is arranged in the biotin-binding region of the substrate 11 by a specific binding reaction between biotin 13 and streptavidin 17, as schematically shown in FIG.

【0035】次に、第1実施例と同様に、ビスビオチン
としての1,12−ビスビオチンアミドドデカンを1m
g含むpH7.2のリン酸バッファ中に、上記アルブミ
ン結合済み基板を室温で20分間浸漬する。この溶液か
ら基板を取り出した後これをpH7.2のリン酸バッフ
ァ100mlをそれぞれ用い3回洗浄する。この処理に
より、図10に模式的に示したように、基板11のアル
ブミン−ストレプトアビジン複合体が結合している領域
のみにビスビオチン23がストレプトアビジン17を介
し結合する。
Next, in the same manner as in the first embodiment, 1,12-bisbiotinamidododecane as bisbiotin was added for 1 m.
The albumin-bound substrate is immersed in a phosphate buffer of pH 7.2 containing g at room temperature for 20 minutes. After taking out the substrate from this solution, it is washed three times using 100 ml each of a phosphate buffer of pH 7.2. By this process, as shown schematically in FIG. 10, bisbiotin 23 binds to only the region of the substrate 11 to which the albumin-streptavidin complex is bound via the streptavidin 17.

【0036】次に、今度は第2タンパク質として蛍光タ
ンパク質であるβ-phycoerytherin(ベータフィコエリ
セリン)を上述のアルブミンの場合と同様に文献II
(J.Cell Biol.Vol23.p.981〜
986)に開示の方法でストレプトアビジンと結合させ
る。この結合物を説明の都合上、以下、ベータフィコエ
リセリン−ストレプトアビジン複合体と称する。
Next, β-phycoerytherin (beta-phycoerytherin), which is a fluorescent protein, was used as the second protein in the same manner as in the case of albumin described above.
(J. Cell Biol. Vol 23. p. 981-
986) to bind to streptavidin. This conjugate is hereinafter referred to as a beta-phycoerythrin-streptavidin complex for convenience of explanation.

【0037】次に、このベータフィコエリセリン−スト
レプトアビジン複合体を1mg含む10mlのリン酸バ
ッファ(pH7.2)中に、ビスビオチンの配列パタン
形成済みの上記シリコン基板(図10のもの)を、室温
で20分間浸漬する。この処理によって、図11に模式
的に示したように、基板11のビスビオチン23結合領
域にはベータフィコエリセリン33がビスビオチン23
とストレプトアビジン17との特異的結合反応により結
合する。なお、このような配列パターンが形成されてい
ることは、上記試料を蛍光顕微鏡(オプチフォト2:ニ
コン社製)及び高感度カメラ(DAS−512−G1:
イマジスタ社製)を用いて得た蛍光像において、ベータ
フィコエリセリンに由来の蛍光像が1.2μm幅のライ
ン状に観察されたことから確認した。
Next, the above-mentioned silicon substrate (FIG. 10) on which the sequence pattern of bisbiotin was formed was placed in 10 ml of a phosphate buffer (pH 7.2) containing 1 mg of the beta-phycoerythrin-streptavidin complex. Soak at room temperature for 20 minutes. As a result of this treatment, beta-phycoerythrin 33 is added to the bisbiotin 23 binding region of the substrate 11 as shown schematically in FIG.
And streptavidin 17 by specific binding reaction. It should be noted that the formation of such an array pattern indicates that the above sample was obtained by using a fluorescence microscope (Optiphoto 2: manufactured by Nikon Corporation) and a high-sensitivity camera (DAS-512-G1:
This was confirmed by the fact that a fluorescence image derived from beta-phycoerythrin was observed in a 1.2 μm-wide line shape in the fluorescence image obtained using Imagista.

【0038】3.第3実施例 次に、微細物を2種類のリポソームとした例により、第
3実施例を説明する。なお、この第3実施例でも下地と
して第1実施例と同様に大きさが2×2cmのシリコン
基板を用いる。
3. Third Embodiment Next, a third embodiment will be described using an example in which a fine substance is made into two types of liposomes. In the third embodiment, a silicon substrate having a size of 2 × 2 cm is used as a base as in the first embodiment.

【0039】3−1.基板側の処理 先ず、基板側の処理を第1実施例の1−1項に記載の手
順と同様な手順で行なってシリコン基板11上にビオチ
ン誘導体の1.2μmのラインアンドスペースパタンを
形成する(図3参照)。
3-1. Processing on Substrate Side First, processing on the substrate side is performed in the same procedure as described in section 1-1 of the first embodiment to form a 1.2 μm line and space pattern of a biotin derivative on the silicon substrate 11. (See FIG. 3).

【0040】3−2.アビジン化プロテオリポーソーム
懸濁液の調製 先ず、クロロホルム1mlにジパルミトイルフォスファ
チジルコリン(以下、「DPPC」:日本油脂社製)を
20mgの割合で含むDPPCのクロロホルム溶液5m
lと、エタノール1mlにアラメシチン(シグマ社製)
を1mgの割合で含むアラメシチンのエタノール溶液1
mlとを、50mlの容量のナス型フラスコ中に入れ混
合する。その後、この混合溶液から溶媒をロータリーエ
バポレーターにより減圧除去する。
3-2. Preparation of Avidinated Proteoliposome Suspension First, 5 ml of a DPPC chloroform solution containing 20 mg of dipalmitoyl phosphatidylcholine (hereinafter, “DPPC”: manufactured by NOF Corporation) in 1 ml of chloroform.
l and alamesitin (Sigma) in 1 ml of ethanol
Solution of alamecithin containing 1 mg of
is mixed in a 50 ml eggplant-shaped flask. Thereafter, the solvent is removed from this mixed solution under reduced pressure by a rotary evaporator.

【0041】次に、このフラスコ中に、蛍光色素として
5mgのテキサスレッド(フナコシ薬品製商品名)を含
むリン酸バッファ(pH7.2)10mlを加えた後、
フラスコ中のものを37℃の温度下でボルテックスミキ
サーを用い攪拌してプロテオリポソーム懸濁液を得る。
この懸濁液中にプロテオリポソームが存在していること
を蛍光顕微鏡を用いて確認した。
Next, 10 ml of a phosphate buffer (pH 7.2) containing 5 mg of Texas Red (trade name, manufactured by Funakoshi Pharmaceutical Co., Ltd.) as a fluorescent dye was added to the flask.
The suspension in the flask is stirred at a temperature of 37 ° C. using a vortex mixer to obtain a proteoliposome suspension.
The presence of proteoliposomes in this suspension was confirmed using a fluorescence microscope.

【0042】次に、このプロテオリポソーム懸濁液中に
2%のグルタールアルデヒドを含む10mlのリン酸バ
ッファ(pH7.2)を加え4℃の温度で2時間反応さ
せる。この後、この溶液に透析を行なうことにより未反
応のグルタールアルデヒドを除去する。
Next, 10 ml of a phosphate buffer (pH 7.2) containing 2% of glutaraldehyde is added to the proteoliposome suspension and reacted at a temperature of 4 ° C. for 2 hours. Thereafter, the solution is dialyzed to remove unreacted glutaraldehyde.

【0043】次に、このプロテオリポソーム懸濁液を、
1mgのストレプトアビジンを含む10mlのリン酸バ
ッファ(pH7.2)に加え4℃の温度で20分間反応
させる。
Next, this proteoliposome suspension was
It is added to 10 ml of phosphate buffer (pH 7.2) containing 1 mg of streptavidin and reacted at a temperature of 4 ° C. for 20 minutes.

【0044】この一連の処理により、図12に模式的に
示したように、脂質二重層41中に蛍光色素43を内包
しかつ脂質二重層にアラメシチン45が組み込まれたリ
ポソーム(これを以下、「第1のリポソーム」とい
う。)にアラメシチンを介しストレプトアビジン17が
結合したストレプトアビジン化リポソームが得られる。
As a result of this series of treatments, as schematically shown in FIG. 12, a liposome in which a fluorescent dye 43 is encapsulated in a lipid bilayer 41 and alamethicin 45 is incorporated in the lipid bilayer (hereinafter referred to as “ A streptavidinated liposome in which streptavidin 17 is bound to the first liposome via alamesitin is obtained.

【0045】また、別途に、蛍光色素としてテキサスレ
ッドの代わりにカルボキシフルオレセイン(フナコシ薬
品製)を内包するリポソーム(これを「第2のリポソー
ム」という。)を上述の手順により作製しさらにこれに
ストレプトアビジンを結合させる。
Separately, a liposome containing carboxyfluorescein (manufactured by Funakoshi Pharmaceutical Co., Ltd.) instead of Texas Red as a fluorescent dye (this is referred to as a “second liposome”) is prepared by the above-mentioned procedure, and further streptococcal. Avidin is allowed to bind.

【0046】3−3.二次元配列化 3−1項において作製したビオチン配列パタンを有する
基板を、リン酸バッファ(pH7.3)を用い洗浄した
後、この場合、ストレプトアビジン化した第1のリポソ
ームの懸濁液中に室温で1時間浸漬する。この処理によ
り、図13に模式的に示したように、第1のリポソーム
47は、基板11にビオチンとストレプトアビジンとの
特異的結合反応により結合するので、基板上にテキサス
レッド内包のリポソームが二次元配列される。
3-3. Two-dimensional arraying After washing the substrate having the biotin sequence pattern prepared in section 3-1 using a phosphate buffer (pH 7.3), in this case, the substrate is placed in a suspension of the first liposome streptavidinated. Soak for 1 hour at room temperature. By this treatment, as schematically shown in FIG. 13, the first liposome 47 binds to the substrate 11 by a specific binding reaction between biotin and streptavidin. Dimensionally arranged.

【0047】3−4.三次元配列化 次に、第1のリポソームが二次元配列された試料に対
し、第1実施例の1−1項で用いたフォトマスクを今度
はラインパタンのライン方向が前回の露光時と直交する
方向になるようにセットした状態でこのフォトマスクを
介し紫外線を1−1項と同様な条件で露光する。この紫
外線の選択的な照射処理において紫外線照射領域のスト
レプトアビジンの活性がなくなるので、図14に模式的
に示したように、シリコン基板11上には、1.2×
1.2μmの四方形の領域で1.2μmおきの領域にあ
る第1のリポソーム47に結合するストレプトアビジン
17のみ活性が保たれる。
3-4. Next, for the sample in which the first liposome was two-dimensionally arranged, the photomask used in the section 1-1 of the first embodiment was applied so that the line direction of the line pattern was orthogonal to that of the previous exposure. Then, ultraviolet rays are exposed through this photomask under the same conditions as those described in section 1-1. Since the activity of streptavidin in the ultraviolet irradiation region disappears in the selective irradiation treatment of ultraviolet light, as shown schematically in FIG.
Only the streptavidin 17 which binds to the first liposome 47 in the 1.2 μm square region at every 1.2 μm region maintains the activity.

【0048】次に、ビスビオチンとしての1,12−ビ
スビオチンアミドドデカンを1mg含むpH7.2のリ
ン酸バッファ中に、上記ストレプトアビジンの活性領域
形成済み基板を室温で20分間浸漬する。この溶液から
基板を取り出した後これをpH7.2のリン酸バッファ
100mlをそれぞれ用い3回洗浄する。この処理によ
り、図15に模式的に示したように、基板11のストレ
プトアビジンの活性領域のみにビスビオチン23が選択
的に結合する。
Next, the substrate on which the active region of streptavidin has been formed is immersed in a phosphate buffer having a pH of 7.2 containing 1 mg of 1,12-bisbiotinamidododecane as bisbiotin at room temperature for 20 minutes. After taking out the substrate from this solution, it is washed three times using 100 ml each of a phosphate buffer of pH 7.2. By this process, as shown schematically in FIG. 15, the bisbiotin 23 is selectively bound only to the streptavidin active region of the substrate 11.

【0049】次に、ストレプトアビジン化した第2のリ
ポソームの懸濁液中に、上述のビスビオチン結合済みの
基板を室温で1時間浸漬する。この処理により、図16
に模式的に示したように、基板11のビスビオチンが結
合している領域に第2のリポソーム49が、ビスビオチ
ン23とストレプトアビジン17との特異的結合反応に
より結合する。
Next, the substrate to which the above-mentioned bisbiotin is bound is immersed in a suspension of the second liposome streptavidinated at room temperature for 1 hour. By this processing, FIG.
As schematically shown in FIG. 2, the second liposome 49 binds to the region of the substrate 11 to which bisbiotin is bound by a specific binding reaction between bisbiotin 23 and streptavidin 17.

【0050】3−5.パターン形成の確認 図16のような配列が形成されたことの確認は次の様な
方法で行なう。試料を、蛍光顕微鏡(オプチフォト2:
ニコン社製)及び高感度カメラ(DAS−512−G
1:イマジスタ社製)を用い、かつ、上記2種類の蛍光
色素(テキサスレッド等)に対応する観察条件即ち励起
波長490nmで観察波長520nmでの観察と、励起
波長600nmで観察波長620nmでの観察との2通
りの条件でそれぞれ観察を行ないそれぞれ蛍光像を得
る。これら蛍光像から、図16に模式的に示したよう
な、リポソームの三次元配列構造が得られていることが
確認できた。
3-5. Confirmation of pattern formation Confirmation of the formation of the arrangement as shown in FIG. 16 is performed by the following method. A sample was placed on a fluorescence microscope (Optiphoto 2:
Nikon Corporation) and high-sensitivity camera (DAS-512-G)
1: Imagista Co., Ltd.) and observation conditions corresponding to the above two types of fluorescent dyes (Texas Red, etc.): observation at an excitation wavelength of 490 nm at an observation wavelength of 520 nm, and observation at an excitation wavelength of 600 nm at an observation wavelength of 620 nm. Observation is performed under the two conditions described above and fluorescence images are obtained. From these fluorescent images, it was confirmed that a three-dimensional array structure of liposomes was obtained as schematically shown in FIG.

【0051】上述においては、この発明の微細物の配列
方法の各実施例について説明したがこの発明は上述の実
施例に限られない。
Although the embodiments of the method for arranging fine objects according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments.

【0052】例えば、上述の各実施例はいずれも微細物
を基板上に2層形成する例であったが微細物の積層数は
3層以上でも勿論良い。3層以上積層する場合も実施例
の手順を繰り返すことにより、つまり隣接する層の微細
物同士をビスビオチンとストレプトアビジンとの特異的
結合反応により結合してゆくことにより、微細物の配列
ができる。
For example, in each of the above embodiments, two layers of fine objects are formed on a substrate. However, the number of layers of fine objects may be three or more. Even when three or more layers are stacked, the arrangement of the fine substances can be performed by repeating the procedure of the example, that is, by bonding the fine substances of the adjacent layers by a specific binding reaction between bisbiotin and streptavidin. .

【0053】また、上述の各実施例では微細物を2種類
用いていたが、既に説明したようにこの種類数は設計に
応じ1種類でも3種類以上でも勿論良い。
In each of the above embodiments, two types of fine objects are used. However, as described above, the number of types may be one or three or more depending on the design.

【0054】また、第3実施例ではストレプトアビジン
をリポソームに結合するための膜タンパクとしてアラメ
シチンを用いていたが、脂質二重層を貫通して膜表面に
アミノ基を露呈するタンパク質であれば他の物でも良
い。例えば、グリコホリンなどを挙げることができる。
In the third embodiment, alamecithin was used as a membrane protein for binding streptavidin to liposomes. However, any other protein that penetrates the lipid bilayer and exposes amino groups on the membrane surface can be used. Things are fine. For example, glycophorin and the like can be mentioned.

【0055】また、上述の各実施例では、ビオチンの不
活性化やストレプトアビジンの不活性化を紫外線の照射
によって行なっていたが、紫外線の代わりに電子線、X
線、レーザ光などの他のエネルギー線で行なっても実施
例と同様な効果が得られる。
In each of the above embodiments, biotin and streptavidin were inactivated by irradiation with ultraviolet rays.
The same effect as that of the embodiment can be obtained by performing the irradiation with another energy ray such as a beam or laser beam.

【0056】また、上述においては、下地と微細物との
結合をビオチンとストレプトアビジンとの特異的結合反
応を用い行ない、下地に固定された微細物への新たな微
細物の結合をビスビオチンとストレプトアビジンとの特
異的結合反応を用い行なっていたが、ストレプトアビジ
ンの代わりに卵白から抽出されるアビジンを用いても良
い。また、必要に応じては、アビジンとビスビオチンと
の特異的結合反応及びストレプトアビジンとビスビオチ
ンとの特異的結合反応の双方を利用しても良い。
In the above description, the binding between the substrate and the fine substance is carried out using a specific binding reaction between biotin and streptavidin, and the binding of the new fine substance to the fine substance fixed on the substrate is performed with bisbiotin. Although a specific binding reaction with streptavidin has been performed, avidin extracted from egg white may be used instead of streptavidin. If necessary, both the specific binding reaction between avidin and bisbiotin and the specific binding reaction between streptavidin and bisbiotin may be used.

【0057】また、用いるビオチン及びビスビオチンは
実施例のものに限られず他の好適な物でも良い。
The biotin and bisbiotin used are not limited to those of the embodiment, but may be other suitable ones.

【0058】[0058]

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の微細物の配列方法によれば、微細物を所望の配
列で三次元に配列できる。したがって、微細物を例えば
金属微粒子とした場合、例えば三次元の微細な配線構造
の構築が期待でき、微細物をある機能を持つリポソーム
やタンパク質とした場合、生物を模倣した情報処理多機
能なバイオ素子の構築が期待出来、さらには、バイオコ
ンピュータ、その入力装置或はその出力装置の構築に寄
与することが期待出来る。
As is clear from the above description, according to the method for arranging fine objects of the present invention, fine objects can be three-dimensionally arranged in a desired arrangement. Therefore, when a fine object is made of, for example, metal fine particles, for example, the construction of a three-dimensional fine wiring structure can be expected. When a fine object is made of a liposome or a protein having a certain function, an information processing multifunctional bio imitating an organism An element can be expected to be constructed, and further, it can be expected to contribute to the construction of a biocomputer, its input device or its output device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】基板側処理の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of substrate-side processing.

【図2】基板側処理の図1に続く説明図である。FIG. 2 is an explanatory view following FIG. 1 of substrate-side processing;

【図3】基板側処理の図2に続く説明図である。FIG. 3 is an explanatory view subsequent to FIG. 2 of substrate-side processing;

【図4】基板へ金微粒子を二次元配列した様子を示した
図である。
FIG. 4 is a diagram showing a state where gold fine particles are two-dimensionally arranged on a substrate.

【図5】金微粒子の三次元配列の工程図である。FIG. 5 is a process chart of a three-dimensional array of gold fine particles.

【図6】金微粒子の三次元配列の図5に続く工程図であ
る。
FIG. 6 is a process drawing following FIG. 5 of a three-dimensional array of gold fine particles.

【図7】金微粒子の三次元配列の図6に続く工程図であ
る。
FIG. 7 is a process drawing following FIG. 6 of a three-dimensional array of gold fine particles.

【図8】図7のP部分を拡大して示した模式図である。FIG. 8 is an enlarged schematic view of a portion P in FIG. 7;

【図9】第2実施例の説明に供する工程図である。FIG. 9 is a process chart for explaining a second embodiment.

【図10】第2実施例の図9に続く工程図である。FIG. 10 is a process drawing following FIG. 9 of the second embodiment.

【図11】第2実施例の図10に続く工程図である。FIG. 11 is a process drawing following FIG. 10 of the second embodiment.

【図12】第3実施例の説明に供する工程図である。FIG. 12 is a process chart for explaining a third embodiment;

【図13】第3実施例の説明に供する図12に続く工程
図である。
FIG. 13 is a process drawing following FIG. 12 for explaining the third embodiment;

【図14】第3実施例の説明に供する図13に続く工程
図である。
FIG. 14 is a process drawing following FIG. 13 for describing a third embodiment;

【図15】第3実施例の説明に供する図14に続く工程
図である。
FIG. 15 is a process drawing following FIG. 14 for describing a third embodiment;

【図16】第3実施例の説明に供する図15に続く工程
図である。
FIG. 16 is a process drawing following FIG. 15 for describing a third embodiment;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11:下地(例えばシリコン基板) 13:ビオチン 13a:ビオチンの配列パタン 15:金微粒子(直径5nmのもの) 17:ストレプトアビジン 19:ストレプトアビジンの活性領域 21:ストレプトアビジンの不活性領域 23:ビスビオチン 25a:直径5nmの金微粒子結合領域 25b:直径25nmの金微粒子結合領域 25:直径25nmの金微粒子 31:第1のタンパク質(アルブミン) 33:第2のタンパク質(β−フィコエリセリン) 41:脂質二重層 43:蛍光色素 45:膜タンパク質 47:第1のリポソーム(テキサスレッド内包のもの) 49:第2のリポソーム(カルボキシフルオレセイン内
包のもの)
11: base (for example, a silicon substrate) 13: biotin 13a: sequence pattern of biotin 15: fine gold particles (5 nm in diameter) 17: streptavidin 19: active region of streptavidin 21: inactive region of streptavidin 23: bisbiotin 25a: Gold fine particle binding region with a diameter of 5 nm 25b: Gold fine particle binding region with a diameter of 25 nm 25: Gold fine particles with a diameter of 25 nm 31: First protein (albumin) 33: Second protein (β-phycoerythrin) 41: Lipid bilayer 43: Fluorescent dye 45: Membrane protein 47: First liposome (containing Texas Red) 49: Second liposome (containing carboxyfluorescein)

フロントページの続き (72)発明者 加藤 雅一 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電 気工業株式会社内 審査官 齋藤 恭一 (56)参考文献 特開 平5−226637(JP,A) 特開 平1−248570(JP,A) 特開 昭63−111428(JP,A) D M Taylor,H Morg an and C D’Silva,C haraiterization of Chemisorbed monol ayers by surface p otential measureme nts,J.Phys.D: App l.Phys.24,英国,1443−1450 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 49/00 H01L 51/00 Continuation of the front page (72) Inventor Masakazu Kato 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Examiner, Oki Electric Industry Co., Ltd. Kyoichi Saito (56) References JP-A-5-226637 (JP, A) JP-A-1-248570 (JP, A) JP-A-63-111428 (JP, A) D.M. Phys. D: Appl. Phys. 24, UK, 1443-1450 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 49/00 H01L 51/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下地上に微細物を三次元配列するに当た
り、 微細物同士を、アビジンとビスビオチンとの特異的結合
反応及びストレプトアビジンとビスビオチンとの特異的
結合反応の双方または一方を用い、結合させる工程を複
数回備えるとともに、 前記各工程の間において、下地側の微細物に結合させた
アビジンまたはストレプトアビジンに対し、エネルギー
線を選択的に照射して、照射部を不活性な領域とすると
ともに、未照射部を活性な領域として残存させるパター
ニングを行い、前記活性な領域にのみビスビオチンを結
合させる工程を備えることを特徴とする微細物の配列方
法。
1. A method for arranging microscopic objects on a lower ground using a specific binding reaction between avidin and bisbiotin and / or a specific binding reaction between streptavidin and bisbiotin. And a step of binding a plurality of times, between each of the steps, selectively irradiating an energy beam to avidin or streptavidin bound to the fine substance on the underlying side, the irradiation portion inactive region A patterning method for performing patterning for leaving unirradiated portions as active regions, and bonding bisbiotin only to the active regions.
【請求項2】 (a)下地にアミノ基を介してビオチン
を結合させる工程と、 (b)アビジンまたはストレプトアビジン結合済みの微
細物を、下地に結合された前記ビオチンに、アビジンと
ビオチンとの特異的結合反応及びストレプトアビジンと
ビオチンとの特異的結合反応の双方または一方を用いて
結合させ、前記下地上に前記微細物を二次元配列させる
工程と、 (c)微細物を三次元配列させるためのパターニング工
程であって、 前記微細物に結合し、且つ、該(c)工程の次工程
(d)でビスビオチンと結合可能なアビジンまたはスト
レプトアビジンに対し、選択的にエネルギー線を照射
し、 該エネルギー線照射が行われた領域の前記アビジンまた
は前記ストレプトアビジンを不活性にするとともに、 前記エネルギー線照射が行われなかった領域の前記アビ
ジンまたは前記ストレプトアビジンを活性なまま残存さ
せるパターニング工程と、 (d)ビスビオチンを、前記活性なアビジンまたはスト
レプトアビジンに、アビジンとビスビオチンとの特異的
結合反応及びストレプトアビジンとビスビオチンとの特
異的結合反応の双方または一方を用い結合させる工程
と、 (e)アビジンまたはストレプトアビジン結合済みの他
の微細物を、前記ビスビオチンに、アビジンとビスビオ
チンとの特異的結合反応及びストレプトアビジンとビス
ビオチンとの特異的結合反応の双方または一方を用い結
合させる工程と、を備え、 前記工程(c)〜(e)の一連の工程を必要回数繰り返
すことにより、前記下地上に微細物を三次元配列させる
ことを特徴とする微細物の配列方法。
2. A step of: (a) binding biotin to a substrate via an amino group; and (b) combining avidin or streptavidin-bound fine substance with avidin and biotin on the biotin bound to the substrate. A step of binding by using both or one of a specific binding reaction and a specific binding reaction between streptavidin and biotin to two-dimensionally arrange the fine substances on the substrate; and (c) aligning the fine substances three-dimensionally. Patterning step for selectively irradiating energy rays to avidin or streptavidin which binds to the fine substance and can bind to bisbiotin in the step (d) following the step (c). Deactivating the avidin or the streptavidin in the area where the energy beam irradiation has been performed, and performing the energy beam irradiation. A patterning step of leaving the avidin or the streptavidin in the active region in an active state; and (d) converting the bisbiotin to the active avidin or streptavidin by a specific binding reaction between avidin and bisbiotin and the streptavidin. A step of binding using both or one of the specific binding reactions with bisbiotin; and (e) binding the avidin or streptavidin-bound fine substance to the bisbiotin, specifically binding reaction between avidin and bisbiotin. And binding using streptavidin and / or bisbiotin using a specific binding reaction, and repeating the series of steps (c) to (e) as many times as necessary to form A method for arranging fine objects, wherein the fine objects are three-dimensionally arranged.
【請求項3】 請求項2に記載の微細物の配列方法にお
いて、 前記工程(a)に引き続いて実施される、 (f)微細物を二次元配列させるためのパターニング工
程であって、 下地に結合された前記ビオチンに対し、選択的にエネル
ギー線を照射して、 該エネルギー線照射が行われた領域のビオチンを不活性
にするとともに、前記エネルギー線照射が行われなかっ
た領域のビオチンを活性なまま残存させるパターニング
工程をさらに備え、 当該工程(f)に引き続く前記工程(b)においては、
前記活性なビオチンに、アビジンまたはストレプトアビ
ジン結合済みの前記微細物を、アビジンとビオチンとの
特異的結合反応及びストレプトアビジンとビオチンとの
特異的結合反応の双方または一方を用いて結合させるこ
とを特徴とする微細物の配列方法。
3. The method for arranging fine objects according to claim 2, wherein: (f) a patterning step for two-dimensionally arranging the fine objects, which is performed subsequent to the step (a); The bound biotin is selectively irradiated with an energy beam to inactivate biotin in a region where the energy beam has been irradiated and to activate biotin in a region where the energy beam has not been irradiated. The method further includes a patterning step of leaving the pattern as it is, and in the step (b) subsequent to the step (f),
Binding the active biotin to the fine substance to which avidin or streptavidin has been bound, using a specific binding reaction between avidin and biotin and / or a specific binding reaction between streptavidin and biotin. A method of arranging fine objects.
【請求項4】 請求項1から3のいずれか1項に記載の
微細物の配列方法において、 前記エネルギー線として紫外線を用いることを特徴とす
る微細物の配列方法。
4. The method for arranging fine objects according to claim 1, wherein an ultraviolet ray is used as the energy ray.
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D M Taylor,H Morgan and C D’Silva,Charaiterization of Chemisorbed monolayers by surface potential measurements,J.Phys.D: Appl.Phys.24,英国,1443−1450

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