JP3792738B2 - 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】
既知のプロセスでは、チタン又はクロムを含む予備金属層を表面に付着して銀層のためのベースを形成する工程をはじめとするいくつかの工程から成る前処理を表面に施してから、銀のフィルムを付着させている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、第一の金属の下部予備層と銀の上部層を含む金属フィルム（好ましくは薄いフィルム）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、前記下部予備層が主成分としてニッケルを含むことを特徴とする前記製造方法が提供される。
【０００５】
主成分としてニッケルを含む金属から下部予備層を形成する。適宜存在する他の金属には、この種の層の調製に以前より用いられていたチタン及び／又はクロムなどの金属が含まれる。下部予備層は実質的にすべてがニッケルから形成されることが好ましい。
【０００６】
本発明の方法を実施する際には、表面（ガラス面が適している）に、金属フィルムを被覆する前に適当な前処理を施すことが好ましい。適当な前処理は、洗浄工程及びその後の反応性グロー放電処理工程を包含する。次いで、金属フィルムの下部予備層を付着させた後、銀層を付着する。好ましくは、銀層を付着した後、金属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化学特性を向上させるために、銀層を有効にアニールする。予備金属層は薄いことが好ましい。
【０００７】
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。
【０００８】
前処理の際にガラスを適当な何らかの手段で洗浄することができる。好ましい処理には、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が含まれる。
【０００９】
洗浄後、ガラスに酸素含有ガスによる処理を施すことが適当である。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ものである。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。
【００１０】
反応性グロー放電処理の完了後、ニッケルを含有する、或いはニッケルからなる予備金属層をガラス上に付着させ、銀層のためのベースを形成する。それは電子ビーム源を用いて適宜付着される。予備金属層の厚さは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。
【００１１】
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。
【００１２】
銀層を付着させた後に好ましくはアニール工程を実施する。アニール工程はチャンバー内で赤外線加熱することによって適宜実施される。好ましい実施時間は１．５〜４時間である。好ましい温度は１２５〜１７５℃である。１５０℃の温度が特に好ましい。ＳＰＲを抗体の結合を分析するために用いる場合にはアニール温度が重要である。デキストランなどの化合物の結合について分析する場合にはその重要性は低くなる。
【００１３】
アニール工程は、銀層を付着した後に適宜実施される。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、１又は２以上の中間層が介在することを除外するものではない。
【００１４】
【実施例】
本発明を以下の実施例で説明する。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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 (6)

  1. 第一の金属の下部予備層と銀の上部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、前記下部予備層が主成分としてニッケルを含み、かつ、前記下部予備層の厚さが２０〜４０Åの範囲内にあること、さらに前記下部予備層の付着前に、前記表面に、洗浄工程及び反応性グロー放電処理工程を含む前処理を施すことを特徴とする前記製造方法。
  2. 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に記載の方法。
  3. 前記銀層の厚さが５００〜６００Åの範囲内にあることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記下部予備層をニッケルから形成することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記下部予備層がニッケルの他にチタン及び／又はクロムを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記反応性グロー放電処理が酸素を５〜１５％含有する酸素とアルゴンの混合物を使用す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。
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