JP3746525B2 - 表面プラスモン共鳴分析用担体の製造方法 - Google Patents

表面プラスモン共鳴分析用担体の製造方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、表面プラスモン共鳴のための担体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
表面プラスモン共鳴(surface plasmon resonance) 又はＳＰＲは、金属フィルム、特に銀の薄膜を被覆した表面に付着する抗体の分析に用いることができる技法である。ＳＰＲ系のセンサーについては、J. Electron Spectroscopy (1993) に掲載された I. Faulkner, W.R. Flavell, J. Davies, R.F. Sunderland及びC.S. Nunnerly による論文「SPR-based sensors studied by electron energy loss spectroscopy and attenuated total reflection」に論じられている。表面に被膜を適用する方法がＳＰＲの観点から得られる表面特性に重要な結果をもたらすので、被覆方法の制御が重要である。現在のところ、被覆をスパッタリングで行うことが一般的であるが、制御が良好ではない。再現性のよいＳＰＲを得るためには、均一な金属層からフィルムを形成することが重要である。このため、ＳＰＲ用のフィルムを製造する方法の改善が望まれている。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、銀層を含む金属フィルム（好ましくは薄膜）を表面に付着させる表面プラスモン共鳴分析用担体の製造方法において、前記フィルムを付着する前に、酸素含有ガスで処理して酸素イオンを表面にそれを増感するのに十分な程度に注入させる工程を含む前処理を前記表面に施すことを特徴とする前記製造方法が提供される。
【０００４】
ＳＰＲ用のフィルムを調製する際には、表面（ガラス面が適している）に、金属フィルムを付着する前に適当な前処理を施す。適当な前処理は、洗浄工程とそれに続く本発明の方法による酸素含有ガスによる処理を包含する。その後、下部予備層の付着とそれに続く上部銀層の付着という２工程で金属フィルムを付着してもよい。銀層を付着した後、フィルムをベークすることによってそれを配向させ且つその物理特性を向上させるためにフィルムを有効にアニールすることが好ましい。
【０００５】
表面はガラス面であることが好ましい。適当ないずれのガラス面でも使用できるが、好ましい表面は二酸化珪素の表面層を有する。特に適した種類のガラスは「PERMABLOC 」（商標）及びその初期製品「PERMASHEET」（商標）のガラスであり、どちらもPilkington Glass社(St Helens, England)の製品である。それらは二酸化珪素の上層を有する。
【０００６】
前処理の際に、ガラスをフレオン（商標）処理及び／又は超音波処理並びにその後の蒸気浴又はブロー乾燥処理によって洗浄することができる。
【０００７】
洗浄後、ガラスに本発明による酸素含有ガスによる処理を施す。表面を増感させるに十分な程度に酸素イオンを表面に注入させる適当ないずれの処理法でも採用することができる。好ましくは、不活性ガス（特にアルゴン）と酸素の混合物を適宜使用する反応性グロー放電処理を表面に施す。表面をクリーンルーム環境にある真空装置の中に置くことができる。次いで、その表面に、酸素を適宜５〜１５％含有する酸素と稀ガス（すなわち、メンデレエフの周期律表第０族のガス）の混合物を使用して反応性グロー放電処理を施す。好ましい処理は、アルゴン（９０％）と酸素（１０％）の混合物を使用する処理である。処理時間は１〜５分が適当であり、中でも２分が好ましい。この処理工程に先立ち、チャンバーをポンプ排気して高真空にしておくことが適当である。有機物蒸気は少量であるか無視できることが適当である。
【０００８】
本発明の方法によって表面を処理した後、そのガラス表面に薄い予備金属層を適宜付着させて銀層のためのベースを形成する。この予備層は、チタン、ニッケル又はクロムから適宜形成されるが、ニッケルが好ましい。予備層は電子ビーム源を用いて適宜付着される。予備層の厚さは２０〜４０Å、好ましくは２０〜３０Å、とりわけ２５〜３０Åの範囲にあることが適当である。
【０００９】
適切には予備金属層の形成後まもなく、好ましくは形成直後に、予備金属層の上に銀層を付着させる。銀層の厚さは、適切には５００〜６００Åの範囲内、好ましくは５２０Åである。これが最適なＳＰＲ応答を与えることがわかった。銀層の付着は、低速、好ましくは０．５〜５．０Å／秒、特に１．０Å／秒で行うことが適切である。
【００１０】
銀層を付着させた後にアニール工程を実施することが好ましい。アニール工程はチャンバー内で赤外線加熱する方法で実施するのが適当である。好ましい処理時間は１．５〜４時間の範囲内である。好ましい温度は１２５〜１７５℃の範囲内である。１５０℃の温度が特に好ましい。アニール温度は、ＳＰＲを用いて抗体の結合を分析する場合に重要である。それは、デキストランのような化合物の結合を分析する場合にはさほど重要ではない。アニール工程は銀層の付着直後に実施することが好ましいが、中間に１又は２以上の工程が介在することを除外するものではない。
【００１１】
【実施例】
本発明を以下の実施例で説明する。
【００１２】
Pilkingtons Glass 社(St Helens, England)から入手した１枚の「PERMASHEET」（商標）ガラスをフレオン（商標）液によって超音波処理した後、フレオン蒸気乾燥して縞マークを除いて洗浄した。
【００１３】
次いで、洗浄後のシートをクリーンルーム環境中の真空装置内に配置し、そして油分を含まない環境中で約１０-7ミリバールまで排気した。次いで、アルゴンを９０％、酸素を１０％含むガス混合物を用いて反応性グロー放電処理を２分間施した。この処理は、少量のガス混合物を装置内に入れて、電極に３００Ｖの電圧を２分間印加しながら２０〜６０ミクロンの圧力においてポンプ排気することによって行った。この処理の結果、酸素イオンはガラス表面に注入してそれを増感させるに十分なエネルギーを有する。用いた装置は、Sycon コントローラーを具備したTelemark 4 るつぼ式電子銃蒸発(e-gun evaporation) によるTemescale 2550コーティング装置とした。
【００１４】
反応性グロー放電処理後、装置を約１０-7ミリバールまで再排気した。次いで、電子ビーム源を使用してガラス表面にMaterials Research社(MCR) 製の純度99.9％のインゴットからニッケルの薄層を付着した。典型的なビーム電流は１０KeV のエネルギーにおいて６０ｍＡとした。層の厚さは２５〜３０Åであった。蒸着時間は１Å／秒において２５〜３０秒とした。
【００１５】
ニッケル層を付着した直後に同じ技法でＭＣＲ製の純度99.9％のインゴットから銀層を付着した。典型的なビーム電流は１０KeV において５０ｍＡとした。銀層の厚さは５２０Åであった。蒸着時間は１Å／秒において８．５分とした。
【００１６】
銀層を付着した後、その被覆されたガラス表面をチャンバー内に配置し、それに１５０℃の赤外線加熱を４時間施すことによってアニール工程を実施した。
【００１７】
得られた銀被覆ガラス表面は非常に適切なＳＰＲ応答を示した。図１は、アッセイ材料を金表面から除去した約４１０Åの金（光学濃度で測定）を有する典型的な市販のスライドの空気ＳＰＲを示すものである。図２は、光学濃度によって測定したアンダーレイを含む約５６０Åの銀による本発明の方法によって調製されたスライド及び空気ＳＰＲを示すものである。これらの図から、本発明によって得られる特性が優れており、曲線において尖鋭でより明確な最小値を与えることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】常用の市販のＳＰＲ装置について斜めの位置に対する光透過率を示すグラフである。
【図２】本発明の実施例の装置について斜めの位置に対する光透過率を示すグラフである。

Claims (7)

  1. 銀層を含む金属フィルムを表面に付着させる表面プラスモン共鳴分析用担体の製造方法において、前記フィルムを表面に付着する前に、酸素を５〜１５％含有する酸素と稀ガスの混合物である酸素含有ガスを用いて１〜５分間反応性グロー放電処理することにより酸素イオンを表面に注入させる工程を含む前処理を前記表面に施すことを特徴とする前記製造方法。
  2. 前記稀ガスがアルゴンであることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 前記銀層を付着した後前記フィルムに１．５〜４時間の範囲内で加熱するアニール工程を施すことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記アニール工程の際に前記フィルムを１２５〜１７５℃の温度範囲内で加熱することを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 前記表面が二酸化珪素表面層で被覆されたガラスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
  6. チタン、ニッケル及び／又はクロムを主成分として含む予備金属層を前記銀層の前に付着させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記予備金属層を実質的にニッケルから形成することを特徴とする請求項６記載の方法。
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