JP4150673B2 - 疎水性表面チップ - Google Patents

Description

（関連出願の引用）
本願は、２００１年１１月８日に出願された、米国仮特許出願番号６０／３５０，１１０の非仮出願であり、この出願の開示は、その全体が全ての目的で本明細書中に参考として援用される。

（発明の背景）
バイオアッセイは、生物学的サンプル中の標的材料の存在および／または量に関してプローブするために使用される。表面ベースのアッセイにおいて、標的の量は、固体支持体上にこの標的を捕捉し、次いでそれを検出することによって、定量される。表面ベースのアッセイの１つの例は、ＤＮＡマイクロアレイである。ＤＮＡマイクロアレイの使用は、多数の遺伝子を同時にモニタリングする能力に起因して、遺伝子発現および遺伝子型決定の研究において、広範に利用されている（Ｓｃｈｅｎａら、Ｓｃｉｅｎｃｅ ２７０：４６７−４７０（１９９５）；Ｐｏｌｌａｃｋら、Ｎａｔ．Ｇｅｎｅｔ．２３：４１−４６（１９９９））。１００，０００より多くの異なるプローブ配列が、マイクロアレイ表面にわたる別個の空間的位置に結合され得、各スポットが、単一の遺伝子に対応する（Ｓｃｈｅｎａら、Ｔｉｂｔｅｃｈ １６：３０１−３０６（１９９８））。蛍光標識されたＤＮＡ標的サンプルが、アレイの表面にわたって配置される場合、個々のＤＮＡ鎖は、各アレイスポット内の相補鎖にハイブリダイズする。検出される蛍光のレベルが、アレイ表面に結合したコピーの数、および従って、各遺伝子の相対的存在を定量し、一方で、各スポットの位置は、遺伝子の同定を決定する。アレイを使用して、ヒトゲノムにおける全ての遺伝子の発現を同時にモニタリングすることが、理論的には可能である。これは、遺伝学の全ての領域にわたる応用を有する、非常に強力な技術である。（いくつかの例については、Ｃｈｉｐｐｉｎｇ Ｆｏｒｅｃａｓｔ ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ｔｏ Ｎａｔｕｒｅ Ｇｅｎｅｔｉｃｓ ２１（１９９９）を参照のこと。）アレイはまた、アレイ形式における広範な種々のバイオアッセイを容易にするために、他の結合部分（例えば、抗体、タンパク質、ハプテンまたはアプタマー）を使用して作製され得る。

他の表面ベースのアッセイとしては、マイクロタイタープレートベースのＥＬＩＳＡが挙げられ、ここで、各ウェルの底部は、異なる抗体でコーティングされている。次いで、タンパク質サンプルが、各タンパク質に対する蛍光標識された二次抗体とともに、各ウェルに添加される。標的タンパク質は、各ウェルの表面に捕捉され、そして発蛍光団で二次的に標識される。各ウェルの底部における蛍光強度が、サンプル中の各標的分子の量を定量するために使用される。同様に、抗体またはＤＮＡが、ポリマービーズのようなマイクロスフィアに結合され得、そして上記のようにアッセイされ得る。再度、これらのアッセイ形式の各々は、アレイに関して記載されるように、複数の結合部分での使用に耐えられる。

他のバイオアッセイは、プロテオミクスなどの分野において使用される。例えば、細胞機能（正常と病原性との両方）は、部分的には、その細胞によって発現される遺伝子に依存する（すなわち、遺伝子機能）。遺伝子発現は、定性的かつ定量的の両方の局面を有する。すなわち、細胞は、発現される特定の遺伝子の観点と、同じ遺伝子の発現の相対レベルの観点との両方が、異なり得る。異なる遺伝子発現は、例えば、その遺伝子によってコードされるタンパク質の発現の差異によって、または発現されるタンパク質の翻訳後修飾において、明らかにされる。例えば、タンパク質は、炭水化物またはリン酸基で修飾され得るか、あるいはタンパク質は、ペプチド切断を介してプロセシングされ得る。従って、生化学的レベルにおいて、細胞は、有機生体分子の複雑な混合物を提示する。

機能的ゲノム学（「プロテオミクス」）の１つの目的は、細胞型の間で差示的に発現される有機生体分子の同定および特徴付けである。発現を比較することによって、細胞の特定の病理学的活性の原因であり得る分子を同定し得る。例えば、癌細胞において発現されるが正常細胞においては発現されないタンパク質を同定することは、診断のため、そして最終的には、薬物発見およびその病理の処置のために有用である。ヒトゲノム計画の完了の際に、全てのヒトゲノムがクローニングされ、配列決定され、そしてデータベース中に組織化される。この「ポストゲノム」世界において、異なって発現されるタンパク質を同定する能力は、次に、それらをコードする遺伝子の同定を導く。従って、遺伝学の能力は、細胞機能の問題に関連付けられ得る。

遺伝子の発現および機能の差示的化学分析は、微量で存在する場合でさえも、細胞における分子の複雑な混合物を分解し、これらを定量し、そしてこれらを同定し得るツールを必要とする。この目的の分析化学の現在のツールは、現在、これらの領域の各々に限定されている。１つの特定の生体分子分離方法は、ゲル電気泳動である。頻繁に、ゲルにおける等電点電気泳動法による、タンパク質の最初の分離は、ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）による第二の分離と組み合わせられる。その結果は、等電点（正味の電荷）および大きさ（すなわち、質量）の次元によってタンパク質を分解する、マップである。有用であるが、この方法は、いくつかの様式で限定される。第一に、この方法は、生体分子の２つの特徴（質量および等電点（「ｐＩ」）についての情報のみを提供する。第二に、各次元での分解能は、ゲルの分解能によって制限される。例えば、質量が約５％未満、または約０．５ｐＩ未満異なる分子は、しばしば、分解が困難である。第三に、ゲルは、制限された充填能力を有し、従って、制限された感度を有する；しばしば、少量で発現される生体分子を検出し得ない。第四に、約１０から２０ｋＤａ未満の分子量を有する、小さいタンパク質およびペプチドは、観察されない。

機能化チップの使用は、バイオアッセイの選択の方法として、ゲルの代わりとなる。アッセイの感度を改善する努力は、多数のチップ設計を生じている。例えば、特異的結合アッセイのデバイス（これは、多層分析材料からなる）が公知である（例えば、ＥＰ ５１１８３、ＥＰ ６６６４８、ＤＥ ３２２７４７４およびＥＰ ２３６７６８を参照のこと）。他の多層チップは、米国特許第４，８３９，２７８号および同第４，３５６，１４９号に記載されている。

バイオアッセイ適用のための有効なチップは、検出（例えば、質量分析）に供される場合に適切なシグナルを提供するために、関連するサンプルから十分な量の分析物を固定するために十分な能力を有さなければならない。適切なチップはまた、プロファイリング実験（特に、サンプルおよびコントロールが別個の隣接するチップ表面上で分析されなければならないアッセイ形式）に有利に適用されるために、非常に再現性のある表面を提供しなければならない。非常に再現性のある表面化学に基づかないチップは、アッセイ（例えば、プロファイリング比較）を実施する際に、有意な誤差を生じる。

一般に、吸着剤層（これは、分析物と相互作用し、そして分析物を固定するために、水膨潤性かつ十分に疎水性である）を備えるチップを製造する際に、困難が生じる。ポリマーヒドロゲルは、長年にわたって、水中で膨潤すると認識されており、そしてこれらは、特定のチップ形式において、首尾よく利用されている。

現在、少量の分析物、および現在利用可能なチップ形式の吸着剤層によって弱くのみ固定される分析物を固定し得る、チップを開発することが必要とされている。吸着剤フィルムによる分析物の増強された固定を達成するための有望なアプローチは、吸着剤層として使用される水膨潤性ポリマー（例えば、ヒドロゲル）の疎水性を変化させることからなる。

反復する疎水性基および親水性基に基づく水膨潤性ヒドロゲルは、一般に、当該分野において公知である。例えば、Ｒｅｉｃｈら（米国特許第５，９６２，６２０号）は、アルキレングリコール、疎水性ジオール、親水性ジオールおよびジイソシアネートならびに水から構成される、ヒドロゲルを記載する。このヒドロゲルは、高いスリップ、Ｓｈｏｒｅ Ａ硬度値、湿潤引っ張り強度および引裂き強度を有する、ポリウレタンである。このポリウレタンは、カテーテル、髭剃り製品、合成の弁、静脈および動脈、ステント、ポート、分路ならびにコーティングに使用されるとして、開示されている。

Ｓｈａｈ（米国特許第４，６９３８８７号）は、薬物送達ビヒクルとして使用するための、分離された親水性ミクロスフィアおよび疎水性ミクロスフィアを含む、ヒドロゲルを記載している。このヒドロゲル組成物は、Ｎ−ビニルラクタムの水溶性ホモポリマー、または１〜９０モルパーセントのエチレン性不飽和含有重合性モノマーを含むＮ−ビニルラクタムの水溶性コポリマーのいずれかと、水溶性コポリマーとのブレンドである。これらのポリマーは、架橋されていない。

Ｐａｔｈａｋら（米国特許第６，２０１，０６５号）は、少なくとも４種のポリマーブロックを含む、ゲル形成マクロマーを開示する。これらのポリマーブロックのうちの少なくとも２つは、疎水性であり、そして少なくとも１つは、親水性である。このゲルは、架橋剤を含む。

ＧｏｏｄおよびＭｕｅｌｌｅｒ（米国特許第４，２７７，５８２号）は、反応性末端ビニル基を有するマクロマー（例えば、ポリアルキレンオキシド）、親水性モノマーの架橋したポリマーおよびコポリマー（例えば、ヒドロキシエチルメタクリレート、ビニルピロリドンなど）からなる、２成分ヒドロゲル系を開示する。これらの著者らは、薬学的に活性な薬物または薬剤の制御送達のためのキャリアとして、これらの２成分ヒドロゲルの使用を記載する。

Ｒｉｃｈら（ＷＯ００／６６２６５、２０００年１１月９日）は、気相イオン分光光度計のためのプローブを開示する。このプローブは、表面およびその表面上のヒドロゲル材料を有する、基材を備える。このヒドロゲル材料は、架橋しており、そして気相イオン分光光度計によって検出可能な分析物と結合するための、結合官能基を備える。

アッセイごとに再現性のある結果を提供し、使用が容易であり、そして複数の分析物系において定量的なデータを提供するチップに関する、大きな必要性が現在存在する。さらに、広範に認容されるためには、これらのチップは、作製および分析物の検出のための使用が、安価であるべきである。上記特徴を有するチップの利用可能性は、研究、管理状態の個々の時点（医者の事務所、緊急室、野外など）、およびハイスループット試験適用で、有意に影響を与える。本発明は、これらおよび他の望ましい特徴を有するチップを提供する。

（発明の簡単な要旨）
水膨潤性疎水性ヒドロゲルは、疎水性モノマー、親水性モノマーおよび架橋剤の組み合わせから、または疎水性と親水性との両方の官能基を含むモノマーおよび架橋剤から、組み立てられ得ることが、ここで発見された。本発明の疎水性ヒドロゲルは、分析方法のために使用されるチップの基材上の吸着剤層として、特に有用である。これらの疎水性部分は、分析物（例えば、ポリペプチド）を、吸着剤層上に固定するために有用である。親水性部分は、ヒドロゲルが水中で膨潤することを可能にし、これは次に、このヒドロゲルの表面積の大部分に分析物を接近させることによって、分析物を固定するヒドロゲルの能力を増加させる。さらに、このヒドロゲルは、疎水性部分および親水性部分の組み合わせを含み、疎水性（分析物に対する親和）および水膨潤性（分析物の容量）の程度は、ヒドロゲル中の親水性部分および疎水性部分の比を変化させることによって、操作され得る。

従って、第一の局面において、本発明は、吸着剤チップを提供する。このチップは、表面を有する基材；およびこの表面に付着された吸着剤層を備える。この吸着剤層は、疎水性部分および親水性部分から作製されたヒドロゲルを備える。このヒドロゲルは、水膨潤性であり、そして塩の影響を受けない疎水性引力で、分析物を結合する。

第二の局面において、本発明は、吸着剤チップを作製するための方法を提供する。この方法は、アンカー試薬を基材表面に、この表面とこのアンカー試薬とに対して相補的に反応性の基を介して共有結合させる工程を包含する。このアンカー試薬は、その構造中に、ヒドロゲル吸着剤層を付着するための位置を含む。この位置は、重合性疎水性モノマー、重合性親水性モノマーおよび重合性架橋剤と接触される。重合反応が開始し、この反応は、重合性疎水性モノマー、重合性親水性モノマー、位置、および重合性架橋剤の共重合を生じる。反応の完了の際に、吸着剤層が形成され、この層は、を介してチップ表面に固定された、本発明のコポリマーヒドロゲルを含む。

基材の性質は、吸着剤バイオチップの意図される用途に依存する。このチップが線形飛行時間質量分析において使用される場合、この基材は、好ましくは、導電性材料（例えば、金属）を含む。このバイオチップが、直交抽出を包含する質量分析において使用される場合、この基材は、好ましくは、非導電性材料を含む。このバイオチップが、別の検出方法（例えば、バイオチップの表面における蛍光検出）において使用される場合、適切な材料（例えば、プラスチックまたはガラス）が使用され得る。この基材は、代表的に、官能基を有し、この官能基を介して、中間層が付着され得る。例えば、アルミニウムチップは、二酸化ケイ素で覆われ得る。他の金属（例えば、アノード処理されたアルミニウム）は、すでに、官能基を有する表面を有する。あるいは、この基材は、プラスチックから構成され得、この場合は、官能基は、一体的な表面成分としてすでに存在し得るか、またはこの表面は、当業者に周知の方法を使用して、誘導体化され得る。

別の局面において、本発明は、サンプル中の分析物を検出するための方法を提供し、この方法は、この分析物を、本発明の吸着剤バイオチップと接触させて、この分析物を捕捉させる工程、およびこの吸着剤チップによってこの分析物の捕捉を検出する工程を包含する。特定の実施形態において、この分析物は、生体分子（例えば、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、炭水化物または脂質）である。他の実施形態において、この分析物は、有機分子（例えば、薬物候補）である。特定の実施形態において、この分析物は、質量分析（特に、レーザー脱離／イオン化質量分析）によって検出される。このような方法において、分析物が生体分子である場合、この方法は、好ましくは、検出の前に、捕捉された分析物にマトリックスを適用する工程を包含する。他の実施形態において、分析物は、例えば、蛍光的に標識され、そして標識の検出器（例えば、ＣＣＤアレイのような蛍光検出器）によって、チップ上で検出される。特定の実施形態において、この方法は、サンプルをアドレス可能な位置に適用しそしてそのアドレス可能な位置で捕捉された分析物を検出することによって、サンプル中の特定のクラスの分析物（例えば、生体分子）をプロファイリングする工程を包含する。

さらなる局面において、本発明は、キットを提供する。例示的な実施形態において、このキットは、基材、およびモノマーまたは架橋剤を充填された１つ以上の容器を備える。このキットはまた、必要に応じて、架橋されたヒドロゲルを調製するため、ならびに基材および架橋ヒドロゲルを合わせることによって本発明の吸着剤チップを組み立てるための、指示書を備える。

本発明の他の局面、目的および利点は、以下の詳細な説明から明らかになる。

（本発明および好ましい実施形態の詳細な説明）
（略号）
「Ｈ４」とは、本明細書中で使用される場合、適切には水膨潤性ではない直鎖Ｃ_１６ポリマーをいい、そしてより具体的には、Ｃ_１６ポリマーを組み込むチップをいう。

「Ｈ５０」および「Ｃ９」は、交換可能に使用されて、本発明のヒドロゲルをいい、そしてより具体的には本発明のヒドロゲルを組み込むチップをいう。

（定義）
置換基がその従来の化学式によって、左から右へと書かれて特定される場合、これらは、その構造を右から左へと書くことによって生じる、化学的に同一な置換基を等しく包含する。例えば、−ＣＨ_２Ｏ−は、−ＯＣＨ_２−をもまた表すことが意図され；−ＮＨＳ（Ｏ）_２−はまた、−Ｓ（Ｏ）_２ＨＮ−を表すことを意図する、などである。

用語「アルキル」は、単独でかまたは別の置換基の一部として、他に言及されない限り、直鎖もしくは分枝鎖、または環状の炭化水素基、あるいはこれらの組み合わせを意味し、これらは完全に飽和であるか、一不飽和または多不飽和であり、そして二価または多価の基を含み得、指定された数の炭素原子を有する（すなわち、Ｃ_１〜Ｃ_１０は、１〜１０個の炭素を意味する）。飽和炭化水素基の例としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、シクロヘキシル、（シクロヘキシル）メチル、シクロプロピルメチル、例えば、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチルなどのホモログおよび異性体のような基が挙げられるが、これらに限定されない。不飽和アルキル基とは、１つ以上の二重結合または三重結合を有するアルキル基である。不飽和アルキル基の例としては、ビニル、２−プロペニル、クロチル、２−イソペンテニル、２−（ブタジエニル）、２，４−ペンタジエニル、３−（１，４−ペンタジエニル）、エチニル、１−プロピニルおよび３−プロピニル、３−ブチニル、ならびにより高級なホモログおよび異性体が挙げられるが、これらに限定されない。用語「アルキル」はまた、他に記載されない限り、以下により詳細に定義されるアルキルの誘導体（例えば、「ヘテロアルキル」）を包含するように意味する。炭化水素基に限定されるアルキル基は、「ホモアルキル」と称される。

用語「ヘテロアルキル」とは、単独でかまたは別の用語と組み合わせて、他に言及されない限り、安定な直鎖もしくは分枝鎖、または環状の炭化水素基、あるいはその組み合わせを意味し、これらは、言及される数の炭素原子、ならびにＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳからなる群より選択される少なくとも１つのヘテロ原子からなり、そしてこの窒素原子および硫黄原子は、必要に応じて酸化され得、そしてこの窒素ヘテロ原子は、必要に応じて、四級化され得る。ヘテロ原子であるＯ、ＮおよびＳおよびＳｉは、ヘテロアルキル基の任意の内部位置にか、またはアルキル基が分子の残りの部分に付着する位置に、位置し得る。例としては、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｏ−ＣＨ_３、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＮＨ−ＣＨ_３、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｎ（ＣＨ_３）−ＣＨ_３、−ＣＨ_２−Ｓ−ＣＨ_２−ＣＨ_３、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｓ（Ｏ）−ＣＨ_３、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｓ（Ｏ）_２−ＣＨ_３、−ＣＨ＝ＣＨ−Ｏ−ＣＨ_３、−Ｓｉ（ＣＨ_３）_３、−ＣＨ_２−ＣＨ＝Ｎ−ＯＣＨ_３、および−ＣＨ＝ＣＨ−Ｎ（ＣＨ_３）−ＣＨ_３が挙げられるが、これらに限定されない。２つまでのヘテロ原子は、連続し得る（例えば、−ＣＨ_２−ＮＨ−ＯＣＨ_３および−ＣＨ_２−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ_３）_３）。同様に、用語「ヘテロアルキレン」とは、単独でかまたは別の置換基の一部として、ヘテロアルキルから誘導される二価の基を意味し、例えば、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｓ−ＣＨ_２−ＣＨ_２−および−ＣＨ_２−Ｓ−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＮＨ−ＣＨ_２−であるが、これらに限定されない。ヘテロアルキレン基に関して、ヘテロ原子はまた、鎖末端のいずれかまたは両方を占有し得る（例えば、アルキレンオキシ、アルキレンジオキシ、アルキレンアミノ、アルキレンジアミノなど）。なおさらに、アルキレン連結基およびヘテロアルキレン連結基に関して、この連結基の配向は、この連結基の式が書かれる方向によって必要とされない。例えば、式−Ｃ（Ｏ）_２Ｒ’−は、−Ｃ（Ｏ）_２Ｒ’−と−Ｒ’Ｃ（Ｏ）_２−との両方を表す。

アルキル基およびヘテロアルキル基（しばしばアルキレン、アルケニル、ヘテロアルキレン、ヘテロアルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、シクロアルケニル、およびヘテロシクロアルケニルと称される基を含む）に対する置換基は、０〜（２ｍ’＋１）の範囲の数（ここで、ｍ’は、このような基における炭素原子の総数である）の、限定されないが、以下から選択される１つ以上の種々の基であり得る：−ＯＲ’、＝Ｏ、＝ＮＲ’、＝Ｎ−ＯＲ’、−ＮＲ’Ｒ”、−ＳＲ’、−ハロゲン、−ＳｉＲ’Ｒ”Ｒ’’’、−ＯＣ（Ｏ）Ｒ’、−Ｃ（Ｏ）Ｒ’、−ＣＯ_２Ｒ’、−ＣＯＮＲ’Ｒ”、−ＯＣ（Ｏ）ＮＲ’Ｒ”、−ＮＲ”Ｃ（Ｏ）Ｒ’、−ＮＲ’−Ｃ（Ｏ）ＮＲ”Ｒ’’’、−ＮＲ”Ｃ（Ｏ）_２Ｒ’、−ＮＲ−Ｃ（ＮＲ’Ｒ”Ｒ’’’）＝ＮＲ””、−ＮＲ−Ｃ（ＮＲ’Ｒ”）＝ＮＲ’’’、−Ｓ（Ｏ）Ｒ’、−Ｓ（Ｏ）_２Ｒ’、−Ｓ（Ｏ）_２ＮＲ’Ｒ”、−ＮＲＳＯ_２Ｒ’、−ＣＮおよび−ＮＯ_２。Ｒ’、Ｒ”、Ｒ’’’およびＲ””は、各々好ましくは独立して、水素、置換または非置換のヘテロアルキル、置換または非置換のアリール（例えば、１〜３個のハロゲン、置換または非置換のアルキル、アルコキシあるいはチオアルコキシ基で置換されたアリール）、あるいはアリールアルキル基を表す。本発明の化合物が１つより多いＲ基を含む場合、例えば、Ｒ基の各々は、独立して、１つより多くのこれらの基が存在する場合の各Ｒ’、Ｒ”、Ｒ’’’およびＲ””基として選択される。Ｒ’およびＲ”が同じ窒素原子に付着している場合、これらは、この窒素原子と一緒になって、五員環、六員環または七員環を形成し得る。例えば、−ＮＲ’Ｒ”は、限定されないが、１−ピロリジニルおよび４−モルホリニルを含むことが意味される。置換基の上記議論から、当業者は、用語「アルキル」が、水素基以外の基と結合した炭素原子を含む基（例えば、ハロアルキル（例えば、−ＣＦ_３および−ＣＨ_２ＣＦ_３）およびアシル（例えば、−Ｃ（Ｏ）ＣＨ_３、−Ｃ（Ｏ）ＣＦ_３、−Ｃ（Ｏ）ＣＨ_２ＯＣＨ_３など））を包含することを意味することを理解する。

上記用語の各々は、示される基の置換された形態または置換されない形態の両方を含むことを意味する。

本明細書中で使用される場合、用語「ヘテロ原子」は、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、硫黄（Ｓ）およびケイ素（Ｓｉ）を含むことを意味する。

「標的」および「標的種」は、本明細書中で使用される場合、アッセイ混合物中の目的の種を意味する。例示的な標的としては、細胞およびその一部、酵素、抗体および他の生体分子、薬物、農薬、除草剤、戦争の薬剤ならびに他の生体活性因子が挙げられるがこれらに限定されない。

用語「アッセイされる（べき）物質」は、本明細書中で使用される場合、本発明のプロセスまたはデバイスによって、定性的にまたは定量的に検出される物質を意味する。このような物質の例としては、抗体、抗体フラグメント、抗原、ポリペプチド、糖タンパク質、ポリサッカリド、複合糖脂質、核酸、エフェクター分子、レセプター分子、酵素、インヒビターなどが挙げられる。

より例示的には、このような物質としては、腫瘍マーカー（例えば、α−フェトプロテイン、癌胎児抗原（ＣＥＡ）、ＣＡ１２５、ＣＡ１９−９など）；種々のタンパク質、糖タンパク質および複合糖脂質（例えば、β_２−ミクログロブリン（β_２−ｍ）、フェリチンなど）；種々のホルモン（例えば、エストラジオール（Ｅ_２）、エストリオール（Ｅ_３）、ヒト絨毛性ゴナドトロピン（ｈＣＧ）、黄体化ホルモン（ＬＨ）、ヒト胎盤ラクトゲン（ｈＰＬ）など）；種々のウイルス関連抗原およびウイルス関連抗体分子（例えば、ＨＢ抗原、抗ＨＢ抗体、ＨＢｃ抗原、抗ＨＢｃ抗体、抗ＨＣＶ抗体、抗ＨＩＶ抗体など）；種々のアレルゲンおよびこれらの対応するＩｇＥ抗体分子；麻酔薬および医薬ならびにこれらの代謝産物；ならびにウイルス関連ポリヌクレオチド配列および腫瘍関連ポリヌクレオチド配列を有する核酸が挙げられるがこれらに限定されない。

用語「アッセイ混合物」は、標的および他の成分を含む混合物をいう。他の成分は、標的と混合されることが見出される、例えば、希釈剤、緩衝液、界面活性剤、および夾雑種、破片などである。例示的な例としては、尿素、血清、血漿、全血、唾液、涙液、脳脊髄液、乳頭からの分泌流体などが挙げられる。液体物質（例えば、緩衝液、抽出剤、溶媒など）中に懸濁されるかまたは溶解される、固体物質、ゲル物質、またはゾル物質（例えば、粘液、体組織、細胞など）もまた、含まれる。

用語「薬物」または「薬学的因子」は、生物学的組織において効果を引き起こす生体活性化合物をいう。親和性部分または親和性標的として使用される薬物は、中性であるか、またはこれらの塩形態であり得る。さらに、化合物は、本方法においてプロドラッグ形態で使用され得る。プロドラッグは、生理学的条件下で化学的変化を容易に受け、本発明の目的の化合物を提供する化合物である。

用語「結合官能基」は、本明細書中で使用される場合、「アッセイされるべき物質」のような特定の物質に対して親和性を有する部分、すなわち、特定の物質と相互作用し、本発明のチップ上に固定され得る部分を意味する。本発明の実施における用途の結合官能基が、一般的である。クロマトグラフィー結合官能基は、電荷−電荷相互作用、親水性−親水性相互作用、疎水性−疎水性相互作用、ファンデルワールス相互作用およびこれらの組み合わせによって物質を結合する。生体特異的結合官能基は、一般的に、１つ以上の上記相互作用に関与する相補的な三次元構造を含む。

ヒドロゲルは、それ自体の重量の少なくとも１０倍、好ましくは少なくとも１００倍の液体を吸収し得る、水不溶性架橋ポリマーおよび水膨潤性架橋ポリマーをいう。

用語「検出手段」は、本明細書中で使用される場合、結合層上へのアッセイされるべき物質の固定によって生成される信号を、視覚的判断によってかまたは信号の特性に依存した適切な外部測定装置を使用することによって、検出することをいう。

用語「結合される」は、本明細書中で使用される場合、共有結合、イオン結合、化学吸着、物理収着およびこれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない相互作用を包含する。

用語「独立して選択される」は、このように記載される基が同一であり得るかまたは異なり得ることを示すために、本明細書中で使用される。

用語「生体分子」または「生体有機分子」は、生存する生物によって代表的に作製される有機分子をいう。これとしては、例えば、ヌクレオチド、アミノ酸、糖、脂肪酸、ステロイド、核酸、ポリペプチド、ペプチド、ペプチドフラグメント、炭水化物、脂質、およびこれらの組み合わせ（例えば、糖タンパク質、リボヌクレオタンパク質、リポタンパク質など）を含む分子が挙げられる。

用語「生体物質」は、生物、器官、組織、細胞またはウイルスに由来する任意の材料をいう。これとしては、生物学的流体（例えば、唾液、血液、尿、リンパ液、前立腺液または精液、乳汁など）およびこれらの任意の抽出物（例えば、細胞抽出物、細胞培養培地、分画産物など）が挙げられる。

本明細書中で使用される場合、ゲルは、これが、特定の条件下で一定量のタンパク質を結合し得る場合、「塩非依存性疎水的相互作用」を示す。より具体的には、水中１％トリフルオロ酢酸中の５ｍｇ／ｍｌのウシリボヌクレアーゼＡの少なくとも２ゲル容量と接触され、水中１％トリフルオロ酢酸で洗浄される場合、本発明のゲルは、ゲル１ｍｌ当たり少なくとも０．１ｍｇのウシリボヌクレアーゼＡ、より好ましくは少なくとも０．５ｍｇ／ｍｌのウシリボヌクレアーゼＡ、より好ましくは少なくとも１ｍｇ／ｍｌのウシリボヌクレアーゼＡ、最も好ましくは少なくとも３ｍｇ／ｍｌのウシリボヌクレアーゼＡを結合し得る。結合量は、水中５０％アセトニトリルの溶液を使用してタンパク質を溶出し、溶出されたタンパク質の量を決定することによって決定される。

水膨潤性は、本明細書中で使用される場合、単位重量のヒドロゲルが、前記単位重量の約１０倍〜約１００倍の量で水を吸収する、ヒドロゲルをいう。

「気相イオン分光光度計」は、気相イオンを検出する装置をいう。気相イオン分光光度計は、気相イオンを提供するイオン供給源を含む。気相イオン分光光度計としては、例えば、質量分析計、イオン移動度分光光度計、および総イオン電流測定デバイスが挙げられる。「気相イオン分光光度計」は、気相イオンを検出するための気相イオン分光光度計の使用をいう。

「質量分析計」は、気相イオンの質量 対 電荷比に翻訳され得るパラメーターを測定する気相イオン分光光度計をいう。質量分析計は、一般的に、イオン供給源および質量分析器を備える。質量分析計の例としては、飛行時間型分析器、磁場型分析器、四重極濾過型分析器、イオントラップ型分析器、イオンサイクロトロン共鳴型分析器、静電気型分析器およびこれらのハイブリッドが挙げられる。「質量分析法」は、気相イオンを検出するための質量分析計の使用をいう。

「イオン供給源」は、気相イオンを提供する気相イオン分光光度計の部分アセンブリをいう。１つの実施形態において、イオン供給源は、脱離／イオン化プロセスによってイオンを提供する。このような実施形態は、一般的に、イオン化エネルギーの供給源（例えば、レーザー脱離／イオン化供給源）に対して質問可能な関係に、そして気相イオン分光光度計の検出器と大気圧または大気圧以下で同時に連絡して、プローブを位置的に係合するプローブ界面を含む。イオン化エネルギーの好ましい形態は、レーザー（レーザー脱離／イオン化に使用される）、特に、窒素レーザー、Ｎｄ−Ｙａｇレーザーおよび他のパルス化レーザー供給源である。イオン化エネルギーの他の形態としては、速い原子（速い原子ボンバードメントにおいて使用される）、プラズマエネルギー（プラズマ脱離において使用される）および二次イオンを生成する一次イオン（二次イオン質量分析法において使用される）が挙げられる。代表的には、サンプルは、プローブの表面上に配置され、プローブは、プローブ界面に係合され、プローブ表面は、イオン化エネルギーで打たれる。エネルギーは、表面から気相へと分析物分子を脱着し、これらの分析物分子をイオン化する。

「プローブ」は、分析物に由来するイオンを、気相イオン分光光度計（例えば、質量分析計）に導入するために使用され得るデバイスをいう。「プローブ」は、一般に、分析物が、イオン化エネルギーの供給源に提示される、サンプル提示表面を備える固体支持体（可撓性または剛性のいずれか）を含む。

「バイオチップ」は、捕捉試薬（この捕捉試薬は、無機部分、有機部分、または生物学的部分であり得る）が結合されるほぼ平面の表面を有する固体支持体をいう。しばしば、バイオチップの表面は、複数のアドレス可能な位置を含み、これらの位置の各々は、そこに結合された捕捉試薬を有する。特定の実施形態において、バイオチップは、気相イオン分光光度計におけるプローブとして機能するように適合される。

捕捉の際に、分析物は、例えば、気相イオン分光学的方法、光学的方法、電気化学的方法、原子間力顕微鏡法、および無線周波数法を含む種々の検出方法によって検出され得る。気相イオン分光学的方法は、本明細書中に記載される。具体的な課題は、分析物がバイオチップ表面上に捕捉され、例えば、レーザー脱離／イオン化質量分析計によって検出される質量分析方法である、ＳＥＬＤＩの使用である。光学的方法としては、例えば、蛍光の検出、発光の検出、化学発光の検出、吸光度、磁気抵抗、透過率、複屈折または反射率（例えば、表面プラズモン共鳴、エリプソメトリー（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ）、共鳴反射法、グレーティングカプラー導波管法（ｇｒａｔｉｎｇ ｃｏｕｐｌｅｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｍｅｔｈｏｄ）またはインターフェロメトリー）が挙げられる。光学的方法としては、顕微鏡法（共焦点および非共焦点の両方）、画像化法、および非画像化法が挙げられる。種々の形式（例えば、ＥＬＩＳＡ）での免疫アッセイは、固相に捕捉された分析物の検出のための評判のよい方法である。電気化学的方法としては、電圧滴定法および電流滴定法が挙げられる。無線周波数法としては、多重極共鳴分光法が挙げられる。

（概論）
水溶液中の親水性ゲルは、広く研究されているが、多くのポリマーは、ゲルを形成するために架橋され得る。ゲルの三次元ネットワークは、架橋によって安定化される。架橋は、共有結合、物理的もつれ、クリスタライト、電荷複合体、水素結合、ファンデルワールス相互作用または疎水性相互作用によって提供される。ゲルは、化学的分離、生物医学的デバイスおよび吸着剤生成物における、多くの技術的に重要な役割を有し、小さな領域を示す。ゲルを有用にする特徴としては、これらの収着能力、膨潤動力学、溶解された溶質に対する透過率、表面特性（例えば、粘着性）、機械的特性、および光学的特性（Ｓ．Ｈ．Ｇｅｈｒｋｅ，ｐ８５、ＡＤＶＡＮＣＥＳ ＩＮ ＰＯＬＹＭＥＲ ＳＣＩＥＮＣＥ，Ｋ．Ｄｕｓｅｋ編、第１１０巻（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １９９３））が挙げられる。

本発明は、水膨潤性および疎水性の両方である架橋性ヒドロゲルを提供する。ヒドロゲルの疎水性は、分析物（例えば、ポリペプチド）を固定する能力を付与する。水膨潤性のヒドロゲルは、分析物溶液が、その三次元構造を貫通するのを可能にし、ヒドロゲルによって分析物の固定を強化する。本発明のヒドロゲルは、分析的プロトコル（例えば、高スループットスクリーニング、プロテオミクス、ゲノム学など）について設計されたチップにおいて特に有用である。

以下のセクションにおいて、本発明の疎水性ヒドロゲルが記載される。質量分析計での分析用のチップによって例示されるような、分析用デバイスにおけるヒドロゲルの使用がまた、示される。さらに、分析用デバイスを作成するためのヒドロゲルの使用方法が、示され、分析用デバイスを使用して、分析物を検出し、提供し、またはそうでなければ特徴付ける方法と同様に、記載される。

（ヒドロゲル）
本発明のヒドロゲルは、減少した塩の条件下での広い範囲の疎水性度にわたって、水膨潤性であり、分子を結合し得るという点で特有である。すなわち、ゲルの疎水性特性は、塩依存性ではない。この特徴は、塩の存在が、生体分子分析物を脱着し、そして検出する能力と干渉するＳＥＬＤＩの改善された能力を提供する。ヒドロゲルの塩非依存性特性は、大きな疎水性部分（例えば、少なくとも４の連続した炭素原子（例えば、ブチル）およびより好ましくは、少なくとも８の連続した炭素原子（例えば、オクチル）または他の非極性原子を有する部分）を使用することによって達成される。水膨潤性は、ポリマー中に十分な良の親水性部分を提供することによって達成される。

一般的に、ヒドロゲル上に大きな疎水性部分を提供することによって、水膨潤性が減少する。例えば、イソプロピルアクリルアミドから作られるヒドロゲルは、水膨潤性であり、小さな疎水性部分（すなわち、イソプロピル基）を保有する。これらのゲルの疎水性結合特性は、塩依存性である。しかし、イソプロピル基が、より大きな疎水性部分（例えば、オクチル基）によって置換される場合、ポリマーの疎水性結合特性は、塩依存性がより低くなるが、ゲルはまた、その水膨潤性を失う。ＰＥＧアクリレートポリマーの場合において、塩非依存性疎水性結合および水膨潤性の両方を得るための適切な比は、約１０ＰＥＧ単位（親水性）〜約２ノニル単位（疎水性）である。疎水性モノマーと親水性モノマーとのコポリマーを作製した場合、親水性モノマーは、１００％未満〜約５０％のポリマーを含み、疎水性モノマーは、０％を超える重量％〜約５０重量％を含む。好ましくは、疎水性モノマーの量は、約５％〜約２０％。より好ましくは約１０％である。より長い疎水性部分は、より大きな疎水性度を付与する。従って、ゲルの全質量の相対量は、親水性であり得る。例示的な親水性部分は、以下を含むモノマーから誘導される：Ｎ−メタクリロイル−トリス（ヒドロキシメチル）メチルアミン、ヒドロキシエチルアクリルアミド、ヒドロキシプロピルメタクリルアミド、Ｎ−アクリルアミド−１−デオキシソルビトール、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシフェニルメタクリレート、ポリ（エチレングリコール）モノメタクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジメタクリレート、アクリルアミド、グリセロールモノメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、４−ヒドロキシブチルメタクリレート、２−メタクリルオキシエチルグルコシド、ポリ（エチレングリコール）モノメチルエーテルモノメタクリレート、ビニル ４−ヒドロキシブチルエーテル、およびこれらの誘導体。

本発明の好ましい疎水性部分は、アミド基のアミン窒素が、１つ以上のアルキル残基で置換されたアクリルアミドモノマーから誘導される。

例示的な疎水性部分は、以下から選択されるモノマーから誘導される：Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチルメタクリルアミド、Ｎ−エチルメタクリルアミド、Ｎ−プロピルアクリルアミド、Ｎ−ブチルアクリルアミド、Ｎ−オクチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ドデシルメタクリルアミド、Ｎ−オクタデシルアクリルアミド、プロピル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、オクチル−トリフェニルメチルアクリルアミド、ブチル−トリフェニルメチルアクリルアミド、オクタデシル（ｏｃｔａｄｅｄｃｙｌ）−トリフェニルメチルアクリルアミド、フェニル−トリフェニルメチルアクリルアミド、ベンジル−トリフェニルメチルアクリルアミド、およびこれらの誘導体。

本発明の好ましい疎水性部分は、これらの構造内のポリ（オキシアルキレン）基を含むモノマーから誘導される。ポリ（エチレングリコール）含有モノマーが、特に好ましい。

特定の好ましい実施形態において、疎水性部分および親水性部分は、疎水性特性および親水性特性の両方を有する単一のモノマーから誘導される。所望される特性を有する例示的なモノマーとしては、式Ｉに従う化合物挙げられるがこれに限定されず：

ここで、記号Ｒ^１は、置換アルキルまたは非置換アルキル、置換ヘテロアルキルまたは非置換ヘテロアルキル、および置換アリールまたは非置換アリールから選択されるメンバーを表す。記号Ｒ^２は、置換アルキルまたは非置換アルキルから選択されるメンバーを表し；そしてｍは、２〜１００の整数である。式Ｉに従う例示的なモノマーは、ノニルフェノキシポリ（エチレングリコール）メタクリレートである。この場合において、親水性部分は、エチレングリコール−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）−によって表され、疎水性部分は、Ｒ^１によって表される。明白であるように、分子の相対的疎水性特性を、Ｒ^１のサイズを増加することによって、変更し得、相対的親水性特性を、エチレングリコール基の数を変更することによって変更し得る。

本質的に全ての架橋剤が、本発明のヒドロゲルを調製する際に有用である。有用な架橋基は、共有結合的またはイオン結合的にモノマーに架橋する種が挙げられる。１つの好ましい実施形態において、架橋基は、光開始による（最も好ましくは、可視光または長波長紫外線における）遊離ラジカル生成によって重合可能である。例示的な架橋剤としては、不飽和性基が挙げられ、この不飽和性基としては、ビニル基、アリル基、シナメート、アクリレート、ジアクリレート、オリゴアクリレート、メタクリレート、ジメタクリレート、オリゴメタクリレート（ｏｌｉｇｏｍｅｔｈｏａｃｒｙｌａｔｅ）、アクリルアミド、ジアクリルアミド、オリゴアクリルアミド、または他の光重合可能な基が挙げられる。

好ましい実施形態において、架橋基は、その構造内に少なくとも２つのビニル基を有する。複数のビニル基を有する化合物の例としては、Ｎ，Ｎ’−メチレン−ビス−メタクリルアミド、ポリ（エチレングリコール）ジメタクリレート、ポリ（プロピレングリコール）ジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、グリセリントリメタクリレート、グリセリンアクリレートメタクリレート、ペンタエリトリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジアリルアクリルアミド、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルホスフェート、トリアリルアミン、ジアリルオキシアセテート、Ｎ−メチル−Ｎ−ビニルアクリルアミド、ビス（Ｎ−ビニルカルボン酸アミド）、およびポリメタリルオキシアルカンが挙げられる。他の適切な架橋剤は、当業者に公知である。

親水性モノマーおよび疎水性モノマーに関する架橋剤の量は、変化し得、そして、架橋剤の適切な量を決定し、所望の特性を有するヒドロゲルを形成することは、当業者の能力内である。例示的な実施形態において、架橋剤は、疎水性モノマーおよび親水性モノマーのいずれか１００重量部に基づいて、好ましくは、０．０００１重量部〜１０重量部の範囲、より好ましくは、０．００１重量部〜５重量部の範囲、最も好ましくは、０．０１重量部〜２重量部の範囲の量で使用される。

架橋剤が、共有結合架橋剤である場合、本発明の例示的なヒドロゲルは、式ＩＩに従う上記少なくとも２つのサブユニットの間に共有結合を含み：

ここで、記号Ｒ^３は、ＮＲ^４Ｒ^５およびＣ_１−Ｃ_１６アルキル基から選択されるメンバーを表す。記号Ｒ^４およびＲ^５は、ＨおよびＣ_１−Ｃ_１６アルキル基から選択されるメンバーを表す。不完全な結合は、疎水性部分、親水性部分、または別の架橋部分への連結を表す。

モノマーと架橋剤との混合物は、一般的に、公知の方法によって重合される。重合方法は、限定されず、種々の方法が、使用され得る。例としては、ラジカル重合開始剤を使用するラジカル重合、放射線誘導重合、電子放射線誘導重合、および光増感剤を使用する紫外線誘導重合が挙げられる。これらの方法の中で、ラジカル重合が、より好ましい。なぜなら、この方法は、一般的に、モノマーと架橋剤とのほぼ定量的な重合を導くからである。

ラジカル重合が使用される場合、種々の重合法（例えば、水溶液重合、鋳型内で実施されるキャスト重合、ベルトコンベアー上で実施される薄層重合、生成されたヒドロゲルポリマーを小片にする間に実施される重合、逆相懸濁重合、逆相エマルジョン重合、沈殿重合、およびバルク重合）が存在する
不飽和モノマーの水溶液重合は、連続法またはバッチ法のいずれかによって実施され得るか、または吸引、圧力、または大気圧下で実施され得る。重合は、好ましくは、不活性気体（例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン、または炭酸ガス）の流れにおいて実施される。

水溶液重合を実施する場合、ラジカル重合開始剤を予めモノマー水溶液中に溶解または分散することが好ましい。ラジカル重合開始剤としては、ペルオキシド（例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過酸化水素、過酸化ベンゾイル、クメンヒドロペルオキシド、およびジ−ｔ−ブチルペルオキシド）；上記ペルオキシドと還元剤とを合わせることによって形成される還元開始剤（例えば、サルファイト、ビサルファイト、チオサルフェート、ホルムアミジンスルフィン酸、およびアスコルビン酸）；アミノ基を含むアゾ化合物のアクリル酸塩；およびアゾ重合開始剤（例えば、アミノ基を含むアゾ化合物の塩酸塩）が挙げられる。これらのラジカル重合開始剤は、個々にまたは組み合わせて使用され得る。アミノ基を含むアゾ化合物のアクリル酸塩が、ラジカルとして使用される。

モノマーに関するラジカル重合開始剤の量は、モノマーおよびラジカル重合開始剤の同一性に依存して変化する。例示的な実施形態において、使用されるラジカル重合開始剤の量は、モノマーの１００重量部に基づいて、好ましくは、０．０００５重量部〜５重量部の範囲、より好ましくは０．００５重量部〜２．５重量部の範囲内にある。

重合開始時の温度は、使用されるラジカル重合開始剤の型に依存して変化し、好ましくは、約０℃〜約４０℃の範囲、より好ましくは、約１０℃〜約３０℃の範囲内にある。

反応時間は、必ずしも制限されるわけではないが、好ましくは、モノマー、架橋剤、およびラジカル重合剤の組み合わせ、または反応条件（例えば、反応温度）に従って、設定される。好ましい実施形態において、時間範囲は、約１時間〜約１日である。

特定の実施形態において、本発明のヒドロゲルを精製後、使用することが望ましい。これらの実施形態において、ヒドロゲルは、当業者に公知の様式（例えば、アセトンによる沈殿、透析または限外濾過（特に、限外濾過が優先される）によって）において精製され得る。この精製操作は、本発明のヒドロゲルの調製を可能にし、このヒドロゲルは、反応生成物（例えば、塩および開始物質、または他の非ポリマー成分）を含まないか、または少なくとも実質的に反応生成物を含まない。

ヒドロゲルを精製するために好ましい方法は、当業者に公知の様式で行われ得る。例えば、限外濾過が、２〜１０回繰り返して行われ得る。あるいは、この限外濾過はまた、所望の程度の純度が達成されるまで連続して行われ得る。所望の程度の純度は、原則的に所望の程度であり得る。この純度の程度の適切な測定値は、例えば、溶液の塩化ナトリウム含有量であり、この含有量は、ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）のような公知の様式で、容易に測定され得る。

本発明のゲルの親水性および疎水性は、当該分野で周知の方法によって、特徴付けられ得、そして定量され得る。本明細書中で使用される場合、用語「親水性」は、その上に堆積された水性流体（例えば、水性体液）によって湿潤可能な表面をいうのに使用される。親水性および湿潤性は、代表的に、関連する流体および固体表面の接触角および表面張力の観点から規定される。このことは、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ、表題「Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｎｇｌｅ，Ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ａｄｈｅｓｉｏｎ」Ｒｏｂｅｒｔ Ｆ．Ｇｏｕｌｄ編（Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ １９６４）（これは、本明細書中で参考として援用される）において、詳細に議論されている。水性流体が表面を横切って自然に広がる傾向がある場合、この表面は、この水性流体（親水性流体）によって湿らされる。逆に、水性流体が表面を横切って自然に広がる傾向がない場合、この表面は、「疎水性」であるとみなされる。

ゲルまたはゲル表面は、流体とゲル表面との間の接触角が９０°未満であるか、またはこの流体がこのゲル表面を横切って自然に広がる傾向があるかのいずれかの場合に、流体（すなわち、親水性流体）によって湿らされる。逆に、ゲルまたは表面は、流体とゲル表面との間の接触角が９０°より大きく、かつこの流体がこのゲル表面を横切って自然に広がる傾向がない場合に、疎水性であるとみなされる。このことは、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ、表題「Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｎｇｌｅ，Ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ａｄｈｅｓｉｏｎ」Ｒｏｂｅｒｔ Ｆ．Ｇｏｕｌｄ編（Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ １９６４）において、詳細に議論されている。

代表的には、表面上に置かれた液滴は、この表面と接触角をなす。液体によるこの表面の浸潤性が増加するにつれて、その接触角は減少する。液体による固体表面の浸潤性が減少するにつれて、その接触角は増加する。この液体−固体接触角は、例えば、ＰＨＹＳＩＣＡＬ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ＯＦ ＳＵＲＦＡＣＥＳ、第２版、ＡＷ Ａｄａｍｓｏｎ（１９６７）；Ｆ Ｅ Ｂａｒｔｅｌｌ ａｎｄ Ｈ Ｈ Ｚｕｉｄｅｍａ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．５８：１４４９（１９３６）、およびＪ Ｊ Ｂｉｋｅｒｍａｎ，Ｉｎｄ．Ｅｎｇ Ｃｈｅｍ．，Ａｎａｌ．Ｅｄ．，１３：４４３（１９４１）（これらの各々は、本明細書中で参考として援用される）においてより詳細に記載されるような、当該分野で公知の技術によって測定され得る。この分野のより最近の刊行物としては、以下が挙げられる：Ｃｈｅｎｇら、Ｃｏｌｌｏｉｄｓ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ ４３：１５１−１６７（１９９０）、およびＲｏｔｅｎｂｅｒｇら、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｌｌｏｉｄ ａｎｄ ｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ９３（１）：１６９−１８３（１９８３）（これらはまた、本明細書中で参考として援用される）。

（チップ）
第２の局面において、本発明は、本発明の疎水性ヒドロゲルが固定化される表面を有する基材を備えるチップを提供する。本明細書中に開示される本発明はまた、ヒドロゲル上への標的種の捕捉に基づくアッセイ系の、感度、特異性および動的範囲を増加させるための、本発明のチップを使用する方法を包含する。これらのアッセイは、表面基準である。

本発明は、質量分光法による検出を使用する代表的な実施形態を参照することによって、以下の節においてさらに説明および例示される。例示を明確にしかつ単純化する目的のみのために、質量分光法検出に焦点を当てており、これは、本発明の範囲を制限するとみなされるべきではないし、本発明が用途を見出す方法の型を制限するとみなされるべきでもない。当業者は、本明細書中に記載される方法が、標的部分の広範な範囲を検出するためにこれらのチップを使用する、多数のチップフォーマットおよびアッセイに広範に適用可能であることを認識している。

本発明のチップの構成要素は、本明細書中以下で詳細に議論されている。当業者は、記載されている、各構成要素の好ましい実施形態および代替の実施形態が、制限することなく、他の構成要素の実施形態と容易に組み合わされることを、認識している。

（Ａ．基材）
本発明のチップにおいて、標的のための吸着剤フィルムが、直接的にかまたは基材とこの吸着剤フィルムとの間に挿入された可変性リンカーアームを介してかのいずれかによって、この基材上に固定化される。この可変性リンカーは、この基材表面の平面に結合されるか、またはこの可変性リンカーは、この基材表面の特性（例えば、隆起特性（例えば、島）または陥没特性（例えば、ウェル、トラフなど））に結合される。本発明を実施する際に有用な基材は、任意の適切な材料、または材料の組み合わせから製造され得る。さらに、有用な基材は、任意の簡便な幾何学または構造特性の組み合わせを有するように構成され得る。これらの基材は、剛性であるかまたは可撓性であるかのいずれかであり得、かつ光学的に透明であるかまたは光学的に不透明であるかのいずれかであり得る。これらの基材はまた、電気絶縁体、導体、または半導体であり得る。さらに、これらの基材は、液体、蒸気および／または気体に実質的に不透過性であり得るか、あるいは、これらの基材は、これらのクラスの材料のうちの１種以上に実質的に透過性であり得る。

この基材を形成する材料は、種々の物理的形態（例えば、フィルム、支持粉末、ガラス、結晶など）において利用される。例えば、基材は、単一の無機酸化物または１種より多い無機酸化物の組み合わせからなり得る。基材を形成するために１種より多くの構成要素が使用される場合、これらの構成要素は、例えば、層状構造（すなわち、第一の酸化物上に堆積される第二の酸化物）または２種以上の成分が、連続した非層状構造に配置され得る。さらに、これらの基材は、液体、蒸気および／または気体に実質的に不透過性であり得るか、あるいは、これらの基材は、これらのクラスの材料のうちの１種以上に透過性であり得る。さらに、１種以上の構成要素は、種々のサイズの粒子として混合され、そして支持体（例えば、ガラス、石英または金属シート）上に堆積され得る。さらに、１種以上の構成要素の層が、他の２種の基材層の間に挿入され得る（例えば、金属−酸化物−金属、金属−酸化物−結晶）。当業者は、特定の用途のために適切な材料から製造された、適切に構成された基材を選択することができる。

例示的な基材材料としては、無機結晶、無機ガラス、無機酸化物、金属、有機ポリマーおよ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。この基材において使用する無機ガラスおよび無機結晶としては、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＮａＣｌ、ＫＢｒ、ＫＩ、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、ＨｇＦ_２、ＢＮ、ＡｓＳ_３、ＺｎＳ、Ｓｉ_３Ｎ_４などが挙げられるがこれらに限定されない。この結晶およびガラスは、この分野の標準的な技術によって調製され得る。例えば、Ｇｏｏｄｍａｎ，ＣＲＹＳＴＡＬ ＧＲＯＷＴＨ ＴＨＥＯＲＹ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ，Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １９７４を参照のこと。あるいは、この結晶は、商業的に購入され得る（例えば、Ｆｉｓｃｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）。本発明において使用する無機酸化物としては、Ｃｓ_２Ｏ、Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、Ａ１_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２（ガラス）、石英、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＰｂＯ_２などが挙げられるがこれらに限定されない。本発明の基材において使用する金属としては、金、銀、白金、パラジウム、ニッケル、銅、ならびにこれらの金属の合金および組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。

金属はまた、本発明において基材として使用される。この金属は、結晶、シートまたは粉末として使用され得る。この金属が別の基材構成要素とともに層状化される実施形態において、この金属は、当業者に公知の任意の方法（蒸着、スパッタリングおよび無電解沈着が挙げられるがこれらに限定されない）によって、他の基材上に堆積され得る。

選択された分析物サンプル中で種に対して化学的に不活性である任意の金属が、本発明における基材構成要素として有用である。この金属層は、液体、溶液、蒸気および気体のような材料に、透過性であるか不透過性であるかのいずれかであり得る。現在好ましい金属としては、金、銀、白金、パラジウム、ニッケル、アルミニウムおよび銅が挙げられるがこれらに限定されない。

有用な基材を形成する有機ポリマーとしては、例えば、以下が挙げられる：ポリアルケン（例えば、ポリエチレン、ポリイソブテン、ポリブタジエン）、ポリアクリル酸（例えば、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリシアノアクリレート）、ポリビニル（例えば、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル）、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリシロキサン、ポリ複素環、セルロース誘導体（例えば、メチルセルロース、酢酸セルロース、ニトロセルロース）、ポリシラン、フッ化ポリマー、エポキシ、ポリエーテルおよびフェノール樹脂。

好ましい実施形態において、この基材材料は、標的と実質的に非反応性であり、従って、この基材とこの標的またはアッセイ混合物の他の構成要素との間の非特異的結合を防止する。基材をこの材料でコーティングして非特異的結合を防止するための方法は、一般に、当該分野で公知である。例示的なコーティング剤としては、セルロース、ウシ血清アルブミン、およびポリ（エチレングリコール）が挙げられるがこれらに限定されない。特定の用途に適切なコーティング剤は、当業者に明らかである。

さらなる好ましい実施形態において、この基材材料は、実質的に非蛍光性であるか、または標的の検出を妨害しない波長範囲の光を発する。例示的な低バックグラウンド基材としては、Ｃａｓｓｉｎらによる米国特許第５，９１０，２８７号およびＰｈａｍらによる米国特許第６，０６３，３３８号に開示されるものが挙げられる。

本発明の実施において使用される基材表面は、滑らかあり得、粗くあり得、そして／またはパターン化され得る。この表面は、機械的技術および／または化学的技術の使用によって、操作され得る。例えば、この表面は、ラビング、エッチング、溝切り（ｇｒｏｏｖｉｎｇ）、ストレッチング、および金属フィルムの斜方沈着（ｏｂｌｉｑｕｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、粗くされ得るかまたはパターン化され得る。この基材は、フォトリソグラフィー（Ｋｌｅｉｎｆｉｅｌｄら、Ｊ．Ｎｅｕｒｏｓｃｉ．８：４０９８−１２０（１９９８））、フォトエッチング（ｐｈｏｔｏｅｔｃｈｉｎｇ）、化学エッチングおよびマイクロコンタクト（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔａｃｔ）印刷（Ｋｕｍａｒら、Ｌａｎｇｕｉｒ １０：１４９８−５１１（１９９４））のような技術を使用して、パターン化され得る。基材上にパターンを形成するための他の技術は、当業者に容易に明らかである。

この基材上のパターンのサイズおよび複雑性は、利用される技術の解像度、およびそのパターンが意図される目的によってのみ制限される。例えば、マイクロコンタクト印刷を使用する場合、２００ｎｍ程度の小さい特性が、基材上に層状化される。Ｘｉａ，Ｙ．；Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ，Ｇ．，Ｊ．Ａｆｎ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１７：３２７４−７５（１９９５）を参照のこと。同様に、フォトリソグラフィーを使用する場合、１μｍ程度の小さい特性を有するパターンが、作製される。Ｈｉｃｋｍａｎら、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．１２：６０７−１６（１９９４）を参照のこと。本発明において有用なパターンとしては、ウェル、エンクロージャ、区画（ｐａｒｔｉｔｉｏｎ）、凹部、入口、チャネル、トラフ、回折格子などのような特性を備えるものが挙げられる。

例示的な実施形態において、このパターン化を使用して、複数の隣接したアドレス可能な特性を有する基材を作製する。ここで、これら特性の各々は、検出手段によって別々に同定可能である。別の例示的な実施形態において、アドレス可能な特性は、他の隣接した特性と流体連絡していない。従って、特定の特性に配置された、分析物、または他の基材は、その特性に実質的に閉じ込められたままである。別の好ましい実施形態において、このパターン化によって、デバイスを通るチャネルの作製が可能になり、それによって、流体は、このデバイスに入ることができ、そして／またはこのデバイスから出ることができる。

別の例示的な実施形態において、アンカー試薬（このアンカー試薬により、アンカー部分が形成される）が、この基材上にプリントされる。そのパターンは、この基材上に直接プリントされ得るか、あるいは「リフトオフ（ｌｉｆｔ ｏｆｆ）」技術が利用され得る。このリフトオフ技術において、パターン化されたレジスト（ｒｅｓｉｓｔ）が、この基材上に覆い被せられ、そのチップの構成要素は、このレジストによって覆われていない領域下に置かれ、その後、このレジストが除去される。レジストは、当業者に公知である。例えば、Ｋｌｅｉｎｆｉｅｌｄら、Ｊ．Ｎｅｕｒｏｓｃｉ．８：４０９８−１２０（１９９８）を参照のこと。いくつかの実施形態において、このレジストの除去の後、第一の構成要素層とは異なる構造を有する第二のチップ構成要素が、このレジストによって最初に覆われた領域の基材上にプリントされる（このプロセスを、種々の構成要素を用いて任意の選択された回数繰り返し、所望の形式を有するチップを作製し得る）。

上記技術を使用して、種々の化学的特徴の領域を有するパターンを有する基材が作製され得る。従って、例えば、隣接した孤立特性のアレイを有するパターンは、このパターン構成要素の、疎水性／親水性、電荷、および他の化学的特徴を変更することによって作製される。例えば、親水性化合物は、疎水性材料を使用して、隣接した特性の間の「壁」をパターン化することによって、個々の親水性特性に閉じ込められ得る。同様に、正または負に帯電した化合物は、その閉じ込められた化合物の電荷と類似の電荷を有する化合物から作製される「壁」を有する特性に閉じ込められ得る。類似の基材配置は、所望の特徴を有する層をこの基材上に直接マイクロプリントすることによって、アクセス可能である。Ｍｒｋｉｓｈ，Ｍ．；Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ，Ｇ．Ｍ．，Ａｎｎ．Ｒｅｖ．Ｂｉｏｐｌｌｙｓ．Ｂｉｏｍｏｌ．Ｓｔｒｕｃｔ．２５：５５−７８（１９９６）を参照のこと。

本発明のチップの特異性および多重性能は、空間的コード化（例えば、スポッテドマイクロアレイ（ｓｐｏｔｔｅｄ ｍｉｃｒｏａｒｒａｙｓ））をこのチップ基材に組み込むことによって、増大され得る。空間的コード化は、本発明のチップの各々に導入され得る。例示的な実施形態において、種々の分析物に対する結合官能基が、このチップ表面にわたって整列され得、それによって、特定のデータコード（例えば、標的結合官能基の特異性）を、各位置で再利用することが可能になる。この場合、このアレイ位置は、さらなるコード化パラメーターであり、これによって、実質的に無限数の種々の分析物の検出が可能になる。

多数の標的が、空間的アレイを使用して同時に検出され得るが、全てのアレイ位置をスキャンするのにかかる時間は、より多くのアレイに対する使用の容易さを制限し得る。

空間的コード化が利用される本発明の実施形態において、この実施形態は、基材のｍ個の領域にわたって分布されたｍ個の結合官能基を含む、空間的にコードされたアレイを利用する。これらｍ個の結合官能基の各々は、好ましくは、異なる官能基であるが、同じ官能基が２つ以上の位置に配置されているチップは、本発明の範囲内である。これらｍ個の官能基は、好ましくは、ｍ個の位置の各々の同定を確実にすることが可能な様式で、この基材上でパターン化される。好ましい実施形態において、これらｍ個の結合官能基は、（ｐ×ｑ）個の別個の位置のｐ×ｑ行列に整列され、ここで、（ｐ×ｑ）個の位置の各々は、ｍ個の結合官能基のうちの少なくとも１個で、その位置に結合している。このマイクロアレイは、結合官能基の本質的に任意の型からパターン化され得る。

空間的にコードされたアッセイ基材は、実質的に任意の数の化合物を含み得る。好ましい実施形態において、ｍは、１〜１００、より好ましくは、１０〜１，０００、そしてより好ましくは、１００〜１０，０００の数である。

空間的にコードされたアッセイ基材は、実質的に任意の数の化合物を含み得る。その結合官能基がポリヌクレオチド（オリゴヌクレオチドもしくは核酸）またはポリペプチドである実施形態において、ｍは、１〜１００、より好ましくは、１０〜１，０００、そしてより好ましくは、１００〜１０，０００の数である。

特に好ましい実施形態において、この基材は、二酸化ケイ素の層でコーティングされたアルミニウム支持体を含む。なおさらに好ましい実施形態において、この二酸化ケイ素層は、約１０００〜３０００Åの厚みである。

当業者は、上記および他の方法が、核酸に加えて、広範な種々の化合物のアレイを調製するために有用であり、核酸に加えて、広範な種々の化合物のアレイを調製するために有用であることを理解している。

（吸着剤層）
好ましい実施形態において、本発明のチップの吸着剤層は、固定化された分析物の検出が、その標的分析物の溶出も、回収も、増幅も、標識も必要としないように構成される。さらに、別の実施形態において、アドレス可能な吸着剤フィルム内の１つ以上の位置での、１以上の分子認識事象の検出は、総吸着剤−分析物複合体の小画分ほどの除去も消費も必要としない。従って、使用されない部分は、構造および機能の解明（さらなるアセンブリ、ディスアセンブリ、改変、または増幅（直接的または間接的）を含む）の目的のために、インサイチュで（すなわち、アドレス可能な位置の境界内で）直接行われる１以上の「二次プロセシング」事象の後に、さらに問い合わせされ（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｅ）得る。

分析物に対する改善された特異性を有する吸着剤は、反復プロセス（「連続的分解」と称される）によって開発され得る。このプロセスにおいて、分析物を保持することが証明された吸着剤および溶出剤を、さらなる変数を用いて試験して、より良好な結合特徴との組み合わせを同定する。

この吸着剤フィルムは、当業者が精通している多くの相互作用様式のうちの１つによって、リンカーアーム層に結合される。代表的な様式としては、共有結合、ポリマーの絡み合いによる結合、および静電気的結合が挙げられるがこれらに限定されない。好ましい実施形態において、この層は、吸着剤層のその表面上への結合位置であるアンカー部分上の反応性基との共重合によって、その表面上に固定化される。

（アンカー部分）
多くの反応型が、基材表面の、アンカー部分との官能基化のために利用可能である。例えば、プラスチック（例えば、ポリプロピレン）から構成される基材は、クロム酸の酸化によって誘導体化され、続いてヒドロキシル化表面またはアミノメチル化表面に変換された、表面であり得る。高度に架橋されたジビニルベンゼンから作製される基材は、クロロメチル化、続いて官能基操作によって誘導体化された表面であり得る。さらに、官能基化された基材は、エッチングされた還元ポリテトラフルオロエチレンから作製され得る。ポリマー基材を誘導体化する他の方法は、当業者に公知である。

例示的な実施形態において、この基材は、ガラスまたはガラス様材料でコーティングされた別の基部材料から作製され、従って、反応性のＳｉ−ＯＨ結合を有する表面をもたらす。アンカー部分がガラスに結合している場合、このアンカー部分は、一般に、そのガラス表面での結合に相補的な反応性の第一の官能基を含む。

多くのシロキサン官能基化試薬を使用して、アンカー部分を形成し得る。例示的な試薬としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない；
１．ヒドロキシアルキルシロキサン（表面をシリル化し、ジボランで官能基化し、そしてＨ_２Ｏ_２をアルコールで酸化する）
ａ．アリルトリクロロシラン →→ ３−ヒドロキシプロピル、
ｂ．７−オクト−１−エンイルトリクロルクロロシラン →→ ８−ヒドロキシオクチル；
２．ジオール（ジヒドロキシアルキル）シロキサン（表面のシリル化、およびジオールへの加水分解）
ａ．（グリシルトリメトキシシラン →→ （２，３−ジヒドロキシプロピルオキシ）プロピル；
３．アミノアルキルシロキサン（中間の官能基化工程を必要としないアミン）
ａ．３−アミノプロピルトリメトキシシラン → アミノプロピル；
４．二量体の第二級アミノアルキルシロキサン
ａ．ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）アミン → ビス（シリルオキシプロピル）アミン；および、
不飽和種（例えば、アクリロイル、メタクリロイル、スチリルなど）。

なおさらなる例示的な実施形態において、このアンカー部分は、以下の式ＩＩＩに従う構造を有する種に由来する：
（ＲＯ）_３−Ｓｉ−Ｒ^１−Ｘ^１ （ＩＩＩ）
式中、Ｒは、アルキル基（例えば、メチルまたはエチル）であり、Ｒ^１は、ケイ素とＸ^１との間の連結基であり、そしてＸ^ｌは、反応性基または保護反応性基である。この反応性基はまた、以下で議論されるような吸着剤層のメンバーであり得る。示されたアルコキシ基のそばにハロゲンまたは他の脱離基を有するシラン誘導体もまた、本発明において有用である。

本発明の好ましい実施形態において、アンカー部分は、以下から選択されるメンバーから誘導される：スチリルエチルトリメトキシシラン、スチリルエチルメチルジメトキシシラン、スチリルエチルジメチルトキシシラン、スチリルエチルトリクロロシラン、スチリルエチルメチルジメトキシシラン、スチリルエチルジメチルメトキシシラン、（３−アクリルオキシプロピル）トリメトキシシラン、（３−アクリルオキシプロピル）メチルジメトキシシラン、（３−アクリルオキシプロピル）ジメチルメトキシシラン、（３−アクリルオキシプロピル）トリクロロシラン、（３−アクリルオキシプロピル）メチルジクロロシラン、（３−アクリルオキシプロピル）ジメチルクロロシラン、（３−メタクリルオキシプロピル）トリメトキシシラン、（３−メタクリルオキシプロピル）メチルジメトキシシラン、（３−メタクリルオキシプロピル）ジメチルメトキシシラン、（３−メタクリルオキシプロピル）トリクロロシラン、（３−メタクリルオキシプロピル）メチルジクロロシラン、（３−メタクリルオキシプロピル）ジメチルクロロシランおよびそれらの組合せ。

別の例示的な実施形態において、基材は、少なくとも部分的に、金属フィルム（例えば、金フィルム）であり、反応性基は、金属表面に対する結合活性を示す因子によって、この金属表面に連結されている。本発明の好ましい実施形態において、基材は、少なくとも部分的に、金フィルムであり、そして金属表面と反応する基としては、チオール、スルフィドまたは以下の式ＩＶに従うジスルフィドが挙げられる：
Ｙ−Ｓ−Ｒ^２−Ｘ^２ （ＩＶ）
ここで、Ｒ^２は、イオウとＸ^２との間の連結基であり、そしてＸ^２は、反応性基または保護された反応性基である。Ｘ^２はまた、吸着剤フィルムのメンバーであり得る。Ｙは、Ｈ、Ｒ^３およびＲ^３−Ｓ−からなる群から選択されるメンバーであり、ここで、Ｒ^２およびＲ^３は、独立して選択される。

多数の官能化されたチオール、スルフィドおよびジスルフィドが、市販されている（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ）。さらに、当業者は、さらなるこのような分子を生成するための多数の合成経路を使用可能である。例えば、アミン官能性チオールは、対応するハロ−アミン、ハロ−カルボン酸などから、これらのハロ前駆体とナトリウムスルフヒドリドとの反応によって生成され得る。例えば、Ｒｅｉｄ，ＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ＯＦ ＢＩＶＡＬＥＮＴ ＳＵＬＦＵＲ，第１巻、ｐｐ．２１−２９，３２−３５，第５巻、ｐｐ．２７−３４，Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９５８，１９６３を参照のこと。さらに、官能化スルフィドは、メルカプタン塩を用いるアルキルチオ−脱ハロゲン化によって調製され得る。Ｒｅｉｄ，ＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ＯＦ ＢＩＶＡＬＥＮＴ ＳＵＬＦＵＲ，第２巻、ｐｐ．１６−２１，２４−２９，第３巻、ｐｐ．１１−１４，Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９６０を参照のこと。本発明の実施に有用な化合物を生成するための他の方法が、当業者に明らかである。

別の好ましい実施形態において、アンカー部分は、各アンカー部分につき１つより多い反応性基を提供する。以下の式Ｖに示される様な試薬を使用して、基材表面上の各反応性部位（これはアンカー部分に結合されている）が、２つ以上の反応性部位に「増幅」される。

（ＲＯ）_３−Ｓｉ−Ｒ^１−（Ｘ^１）_ｎ （Ｖ）。

式３において、Ｒは、アルキル基（例えば、メチル）であり、Ｒ^１は、ケイ素とＸ^１との間の連結基であり、Ｘ^１は、反応性基または保護された反応性基であり、ｎは、２と５０との間の整数であり、より好ましくは、２と２０との間の整数である。

類似の増幅分子もまた、基材が少なくとも部分的に金属フィルムである実施形態において使用される。これらの実施形態において、金属表面と反応する基は、チオール、スルフィドまたは式ＶＩのようなジスルフィドを含む：
Ｙ−Ｓ−Ｒ^２−（Ｘ^２）_ｎ （ＶＩ）
ここで、記号Ｒ^２、Ｘ^２、Ｙ、Ｒ^３は、実質的に上記と同じ意味を有する。

本発明の上記の実施形態におけるＲ^１、Ｒ^２およびＲ^３について使用される例示的なＲとしては、置換または非置換のアルキル、置換または非置換のヘテロアルキル、置換または非置換のアリール、アシル、アルキルアミノ、アシルアミノ、アルコキシ、アシルオキシ、アリールオキシ、アリールオキシアルキル、置換または非置換のヘテロアリール、置換または非置換のヘテロシクリルが挙げられるが、これらに限定されない。

上記の式ＩＩ−ＶＩの各々において、Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^３の各々は、安定であるか、または化学反応または光化学反応によって切断され得るかのいずれかである。例えば、エステル結合またはジスルフィド結合を含むアンカー部分は、それぞれ、加水分解および還元によって切断され得る。切断されると、吸着剤フィルムが、この基材から放出される。光によって切断される基（例えば、ニトロベンジル誘導体、フェナシル基、ベンゾインエステルなど）の使用もまた本発明の範囲内である。他のこのような切断可能基が、当業者に周知である。多くの切断可能基が、当該分野で公知である。例えば、Ｊｕｎｇら．，Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ａｃｔａ，７６１：１５２−１６２（１９８３）；Ｊｏｓｈｉら，Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．，２６５：１４５１８−１４５２５（１９９０）；Ｚａｒｌｉｎｇら，Ｊ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．，１２４：９１３−９２０（１９８０）；Ｂｏｕｉｚａｒら，Ｅｕｒ．Ｊ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．，１５５：１４１−１４７（１９８６）；Ｐａｒｋら，Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．，２６１：２０５−２１０（１９８６）；Ｂｒｏｗｎｉｎｇら，Ｊ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．，１４３：１８５９−１８６７（１９８９）を参照のこと。

（反応性官能基）
反応性官能基は、アンカー部分へ吸着剤層を連結するための、結合部位として働く。本発明の好ましい実施形態において、この反応性官能基は、吸着剤層の成分上の反応性基に相補的である。相補的官能基を使用する例示的な実施形態において、１つ以上のモノマーまたは架橋基が、反応性官能基を介してアンカー部分に共有結合される。次いで、重合反応が行われ、基材に結合されたヒドロゲルが生成する。さらに好ましい実施形態において、この反応性基は、吸着剤層の１つ以上の成分との重合反応に関与し得る。

例示的な反応性官能基（Ｘ^１およびＸ^２）としては、以下が挙げられる：
（ａ）カルボキシル基およびその種々の誘導体（Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、Ｎ−ヒドロキシベンズトリアゾールエステル、酸ハライド、アシルイミダゾール、チオエステル、ｐ−ニトロフェニルエステル、アルキル、アルケニル、アルキニルおよび芳香族エステルが挙げられるが、これらに限定されない）；
（ｂ）エステル、エーテル、アルデヒドなどに変換され得るヒドロキシル基；
（ｃ）ハロアルキル基であって、ここでハライドが、後に求核基（例えば、アミン、カルボン酸アニオン、チオールアニオン、カルボアニオンまたはアルコキシドイオン）で置換され得、それによってハロゲン原子の部位に新たな基の共有結合を生じる、ハロアルキル基；
（ｄ）Ｄｉｅｌｓ−Ａｌｄｅｒ反応に関与し得るジエノフィル基（例えば、マレイミド基）；
（ｅ）アルデヒドまたはケトン基（後の誘導体化が、カルボニル誘導体（例えば、イミン、ヒドラゾン、セミカルバゾンまたはオキシム）の形成によって、またはＧｒｉｇｎａｒｄ付加またはアルキルリチウム付加のような機構によって、可能となるような）；
（ｆ）例えば、スルホンアミドを形成する、アミンとの後の反応のためのスルホニルハライド基；
（ｇ）ジスルフィドに変換され得るか、またはアシルハライドと反応され得る、チオール基；
（ｈ）例えば、アシル化またはアルキル化され得る、アミン基またはスルフヒドリル基；
（ｉ）例えば、付加環化、ラジカル重合、アシル化、Ｍｉｃｈａｅｌ付加などを受け得る、アルケン；ならびに
（ｊ）例えば、アミンおよびヒドロキシル化合物と反応し得るエポキシド。

反応性官能基は、これらが基材へのアンカー部分の結合の制御に関与することも、これと相互作用することもないように、選択され得る。あるいは、反応性官能基は、保護基の存在によって、この反応への関与から保護され得る。当業者は、特定の官能基が選択された一連の反応条件を妨害するのを保護する方法を理解している。有用な保護基の例については、Ｇｒｅｅｎｅら，ＰＲＯＴＥＣＴＩＶＥ ＧＲＯＵＰＳ ＩＮ ＯＲＧＡＮＩＣ ＳＹＮＴＨＥＳＩＳ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９９１を参照のこと。

（分析）
本発明の方法は、検出可能な様式で結合官能基と相互作用する任意の標的または標的のクラスを検出するために使用され得る。標的と結合官能基との間の相互作用は、任意の物理化学的相互作用（共有結合、イオン結合、水素結合、ｖａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌｓ相互作用、吸引性電子相互作用および疎水性／親水性相互作用を含む）であり得る。

例示的な実施形態において、この相互作用は、イオン性相互作用である。この実施形態において、酸、塩基、金属イオンまたは金属イオン結合リガンドが、標的である。さらに例示的な実施形態において、この相互作用は、水素結合相互作用である。

好ましい実施形態において、標的分子は、ポリペプチド（例えば、ペプチドまたはタンパク質）、ポリヌクレオチド（例えば、オリゴヌクレオチドまたは核酸）、糖質（例えば、単純または複雑な糖質）、あるいは脂質（例えば、脂肪酸またはポリグリセリド、リン脂質など）のような生体分子である。タンパク質の場合、標的の性質は、結合官能基の性質に依存し得る。例えば、リガンドが、このリガンドに対するレセプターを結合官能基として使用して捕獲され得るか、抗原が、この抗原に対する抗体を使用して捕獲され得るか、または基質が、この基質に作用する酵素を使用して捕獲され得る。

標的は、任意の種類の生物学的供給源（血液、血清、唾液、尿、精液、精漿、リンパ液などのような体液を含む）に由来し得る。標的はまた、生物学的サンプル（例えば、細胞溶解物、細胞培養培地など）由来の抽出物を含む。例えば、細胞溶解物サンプルは、必要に応じて、例えば、一次組織または細胞、培養組織または細胞、正常組織または細胞、疾患組織または細胞、良性組織または細胞、癌組織または細胞、唾液腺組織または細胞、腸組織または細胞、神経組織または細胞、腎臓組織または細胞、リンパ組織または細胞、膀胱組織または細胞、前立腺組織または細胞、尿生組織または細胞、腫瘍組織または細胞、腫瘍新生血管組織または細胞など由来であり得る。

別の実施形態において、この標的は、酸、塩基、有機イオン、無機イオン、医薬、除草剤、殺虫剤および非毒性ガスからなる群から選択されるメンバーである。これらの標的の各々は、蒸気または液体として検出され得る。この標的は、構造的に無関係の化合物の混合物、アッセイ混合物、立体異性体のラセミ混合物、立体異性体の非ラセミ混合物、ジアステレオマーの混合物、位置異性体の混合物中の成分として、または純粋な化合物として存在し得る。混合物中の他の物質からの妨害なく、目的の特定の標的を検出するための方法が、本発明の範囲内である。

標的は、蛍光団または他の検出可能基で、直接的に、または検出可能基が結合される第２の種との相互作用を介して間接的にのいずれかで、標識され得る。第２の標識種が、間接的標識剤として使用される場合、これは、その標的種と相互作用することが知られている任意の種から選択される。好ましい第２の標識種としては、抗体、アプタザイム、アプタマー、ストレプトアビジンおよびビオチンが挙げられるが、これらに限定されない。

標的は、これが結合官能基と相互作用する前または後のいずれかに標識され得る。標的分子は、１つの検出可能基または１つより多い検出可能基で標識され得る。標的種が、１つより多い検出可能基で多重標識されている場合、これらの基は、好ましくは、互いに識別可能である。個々の量子ドットが識別され得る基準の特性としては、蛍光波長、吸収波長、蛍光発光、蛍光吸収、紫外光吸光度、可視光吸光度、蛍光量子収率、蛍光寿命、光散乱およびそれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されない。

（Ｇ．アッセイ）
本発明のチップは、実質的に任意の様式のアッセイ（クロマトグラフ捕獲、イムノアッセイ、競合アッセイ、ＤＮＡまたはＲＮＡ結合アッセイ、蛍光インサイチュハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）、タンパク質および核酸プロファイリングアッセイ、サンドイッチアッセイなどが挙げられるが、これらに限定されない）の実施に有用である。以下の考察は、例示的なアッセイの実施における本発明の方法の使用に焦点を当てる。この焦点は、例示を明確にするためのみであり、本発明の範囲を規定も限定もしないことが意図される。当業者は、本発明の方法が、標的の存在および／または量の検出のための任意のアッセイ技術に広く適用可能であることを理解する。

本発明のチップは、保持（ｒｅｔｅｎｔａｔｅ）クロマトグラフィーの実施のために有用である。保持クロマトグラフィーは、生物学および医学において多くの用途を有する。これらの用途としては、コンビナトリアル生化学的分離および分析物の精製、生物学的サンプルのタンパク質プロファイリング、差次的タンパク質発現および分子認識事象の研究、診断薬および薬物の発見が挙げられる。保持クロマトグラフィーは、ＨｕｔｃｈｅｎｓおよびＹｉｐの米国特許第６，２２５，０４７号に記載される。

分析ツールとしての保持クロマトグラフィーの１つの基本的な使用は、異なる吸着剤／溶離液の組合せのコンビナトリアルアソートメント（ａｓｓｏｒｔｍｅｎｔ）にサンプルを曝露すること、および異なる条件下で、この分析物の挙動を検出することを包含する。この両方は、分析物を精製し、そしてサンプル中の分析物の検出のために有用な条件を同定する。この方法で同定された吸着剤を有する基材が、分析物の特異的ディテクターまたは分析物として使用され得る。順次抽出方法において、サンプルは、第１の吸着剤／溶離液の組合せおよび洗浄に供され、第１の吸着剤に吸着された分析物が除去され、そして第２の吸着剤に供され、他の分析物のサンプルが除去される。分析物を保持することが同定された選択性条件もまた、分取精製手順において使用され得、この分取精製手順において、分析物を含む不純物サンプルが、連続して、この分析物を保持する吸着剤に曝露され、不純物が除去され、そしてこの保持された分析物が、次のラウンドの間に、この吸着剤から回収される。例えば、米国特許第６，２２５，０４７号を参照のこと。

本発明のチップは、溶液からの分析物の連続的抽出、サンプル中の分析物の順次溶解、タンパク質を同定するための方法、分析物の分取的精製、分析物の特異的検出のためのプローブの作製、マルチマー分子を構築するための方法、酵素アッセイを実施するための方法、生物学的供給源間で差次的に発現される分析物を同定するための方法、レセプターに対するリガンドを同定するための方法、薬物発見のための方法（例えば、スクリーニングアッセイ）、および分析物に特異的に結合する因子を生成するための方法のような用途において有用である。

別の用途において、特異的結合反応に基づくチップベースのアッセイは、種々の生物学的流体および組織サンプル中の多種多様な標的（例えば、薬物、ホルモン、酵素、タンパク質、抗体および感染性因子）を検出するために有用である。一般的に、このアッセイは、標的、この標的に対する結合官能基、およびこの結合官能基（例えば、検出可能標識）による固定化の後の標的の検出手段から構成される。免疫学的アッセイは、種々の化合物および材料（抗原）の特定の抗原決定因子と結合し得る、免疫グロブリン（抗体）の間の反応を含む。他のタイプの反応は、アビジンとビオチンとの間、プロテインＡと免疫グロブリンとの間、レクチンと糖部分との間等の結合を含む。例えば、Ｌｅｕｖｅｒｉｎｇに対して発行された米国特許第４，３１３，７３４号；Ｚｕｋに発行された米国特許第４，４３５，５０４号；Ｇｏｒｄｏｎに発行された米国特許第４，４５２，９０１号および同第４，９６０，６９１号；ならびにＣａｍｐｂｅｌｌに発行された米国特許第３，８９３，８０８号を参照のこと。

本発明は、サンプル中の標的の存在または非存在確認するため、およびサンプル中の標的を定量するために有用なアッセイを実施するために有用なチップを提供する。本発明が使用され得る例示的なアッセイ様式は、イムノアッセイ（例えば、競合アッセイおよびサンドイッチアッセイ）である。本発明は、これら２つのアッセイ様式を使用して例示される。競合アッセイおよびサンドイッチアッセイに対する以下の考察の焦点は、例示を明確にするためであり、本発明の範囲を規定または限定することを意図しない。当業者は、本明細書中に記載される本発明が、多数の他のアッセイ様式と共に実施され得ることを理解する。

例示的な競合結合アッセイにおいて、２つの種（この一方は標的である）は、吸着剤フィルム上の結合官能基について競合する。インキュベーション時間の後、未結合の物質が、洗浄して除去され、標的またはこの官能基に結合した他の種の量が、標的の決定のための基準量、またはアッセイ混合物中の他の種の濃度と比較される。標識標的および／または標識結合官能基および／または標識試薬を使用する他の競合アッセイモチーフが、当業者に明らかである。

第２のタイプのアッセイは、サンドイッチアッセイとして公知であり、そして一般に、アッセイ混合物を、表面（標的に免疫学的に特異的な、その上に固定化された第１の結合官能基を有する）と接触させる工程を包含する。次いで、検出可能な結合材料を含む第２の溶液が、このアッセイに添加される。標識結合材料は、標的と結合し、この標的は、結合官能基と結合されている。次いで、このアッセイ系は、洗浄工程に供され、標的に結合していない標識結合材料が除去され、そしてチップ上に残った検出可能材料の量は、通常、結合した標的の量に比例する。代表的なアッセイにおいて、１つ以上の標的、結合官能基または結合剤量が、蛍光標識で標識される。

結合官能基と標的との間の相互作用を検出することに加えて、２つ以上の結合パートナーの間の親和性の大きさを定量することがしばしば所望される。２つの分子についての親和性データを抽出するためのアッセイの様式は、レセプターに結合することが知られているリガンドがそのレセプターに対するアンタゴニストによって提示される実施形態を参照することによって理解され得る。この様式における他のバリエーションが、当業者に明らかである。競合様式は、当業者に周知である。例えば、米国特許第３，６５４，０９０号および同第３，８５０，７５２号を参照のこと。

レセプターへのアンタゴニストの結合は、このレセプターに対するリガンドおよびアンタゴニストを使用する競合結合方法によってアッセイされ得る。３つの結合パートナー（すなわち、リガンド、アンタゴニストまたはレセプター）の１つが、結合官能基に結合されるか、または結合官能基である。例示的な実施形態において、レセプターは、吸着剤フィルムに結合される。種々の濃度のリガンドが、異なるチップ領域に添加される。検出可能なアンタゴニストは、次いで、選択された最終濃度まで、各領域に適用される。処理されたチップは、一般に、予め選択された時間の間、室温でインキュベートされる。レセプター結合アンタゴニストは、濾過、洗浄またはそれらの技術の組合せによって、未結合のアンタゴニストから分離され得る。チップ上に残った結合アンタゴニストは、本明細書中に考察されるようにして測定され得る。この一般的な実験手順に対する多数のバリエーションが、当業者に明らかである。

競合結合データは、多数の技術（非線形最小二乗曲線フィッティング手順を含む）によって解析され得る。リガンドが、レセプターに対するアンタゴニストである場合、この方法は、このアンタゴニストのＩＣ５０（平衡状態で、リガンドの特異的結合を５０％阻害するアンタゴニストの濃度）を提供する。このＩＣ５０は、ＣｈｅｎｇおよびＰｒｕｓｏｆｆ式：Ｋｉ＝ＩＣ５０／（１＋Ｌ／ＫＤ）に基づく、アンタゴニストの平衡解離定数（Ｋｉ）に関し、ここで、Ｌは、競合結合アッセイにおいて使用されるリガンドの濃度であり、Ｋｄは、Ｓｃａｔｃｈａｒｄ分析によって決定されたリガンドの解離定数である。これらのアッセイは、とりわけ、Ｍａｄｄｏｘら、Ｊ Ｅｘｐ Ｍｅｄ．，１５８：１２１１（１９８３）；Ｈａｍｐｔｏｎら、ＳＥＲＯＬＯＧＩＣＡＬ ＭＥＴＨＯＤＳ，Ａ ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ ＭＡＮＵＡＬ，ＡＰＳ Ｐｒｅｓｓ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎ．，１９９０に記載される。

本発明のチップおよび方法はまた、コンビナトリアルライブラリのような化合物のライブラリのスクリーニングにおける用途を有する。新規の生体活性および材料科学的特性を有する化合物を同定するための化学的ライブラリの合成およびスクリーニングは、現在、一般的な方法である。合成されたライブラリは、例えば、オリゴヌクレオチド、オリゴペプチドおよび低分子量および高分子量の有機分子または無機分子を含む。Ｍｏｒａｎら，ＰＣＴ公開ＷＯ９７／３５１９８（１９９７年９月２５日公開）；Ｂａｉｎｄｕｒら、ＰＣＴ公開ＷＯ９６／４０７３２（１９９６年１２月１９日公開）；Ｇａｌｌｏｐら、Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．３７：１２３３−５１（１９９４）を参照のこと。

実質的に任意のタイプの化合物ライブラリ（ペプチド、核酸、サッカリド、低分子量および高分子量の有機化合物および無機化合物を含む）が、本発明の方法を使用してプローブされ得る。本発明の好ましい実施形態において、合成されたライブラリは、１０より多くの固有の化合物、好ましくは１００より多くの固有の化合物、より好ましくは１０００より多くの固有の化合物を含む。

これらのライブラリの性質は、ペプチドベースのコンビナトリアルライブラリを例として参照することによって、よりよく理解される。本発明は、ペプチドベースのコンビナトリアルライブラリを構築するために有用であるが、これらのライブラリに限定されない。本発明の方法は、実質的に任意の分子様式のライブラリ（有機低分子、糖質、核酸、ポリマー、有機金属化合物などを含む）をスクリーニングするために使用され得る。従って、以下の考察は、ペプチドライブラリに焦点を当てているが、例示的であることを意図し、限定することを意図しない。

ペプチドおよびペプチド模倣物の特定のタイプ（「ペプトイド」と呼ばれる）のライブラリが、広範な方法論によって構築され、そして所望の生物学的活性についてスクリーニングされる（Ｇｏｒｄｏｎら，Ｊ．Ｍｅｄ Ｃｈｅｍ．，３７：１３８５−１４０１（１９９４）；Ｇｅｙｓｅｎ，（Ｂｉｏｏｒｇ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔｅｒｓ，３：３９７−４０４（１９９３）；Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ Ｓｃｉ．ＵＳＡ，８１：３９９８（１９８４）；Ｈｏｕｇｈｔｏｎ，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ，８２：５１３１（１９８５）；Ｅｉｃｈｌｅｒら，Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，３２：１１０３５−１１０４１（１９９３）；および米国特許第４，６３１，２１１；Ｆｏｄｏｒら，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２５１：７６７（１９９１）；Ｈｕｅｂｎｅｒら（米国特許第５，１８２，３６６号を参照のこと）。有機低分子はまた、コンビナトリアル手段によって調製され得る。例えば、Ｃａｍｐｓ．ら、Ａｎｎａｋｓ ｄｅ Ｑｕｉｍｉｃａ，７０：８４８（１９９０）；米国特許第５，２８８，５１４号；米国特許第５，３２４，４８３号；Ｃｈｅｎら，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１６：２６６１−２６６２（１９９４）を参照のこと。

例示的な実施形態において、レセプターの結合ドメインは、例えば、薬物発見アッセイについての焦点として働き、ここで、例えば、レセプターは固定され、その結合ドメインと相互作用することが公知である因子（すなわち、リガンド）と一緒に両方がインキュベートされ、ある量の特定の薬物または阻害因子が試験下におかれる。薬物がレセプターと結合し、これによりレセプター−リガンド複合体形成を阻害する程度が、続いて測定され得る。薬物発見アッセイのためのこのような可能性が、本明細書中で企図され、本発明の範囲内であると考えられる。他の焦点および適切なアッセイフォーマットが、当業者に明らかである。

（検出）
吸着剤フィルム上に固定された分析物の存在および分析物の結合における吸着剤フィルム中の変化が、顕微鏡、分光測定法、電気的技術などの使用によって検出され得る。例えば、特定の実施形態において、可視領域のスペクトルにおける光が、吸着剤フィルムの詳細（例えば、反射率、透過率、複屈折、回折など）を明らかにするのに用いられる。あるいは、光が、吸着剤フィルムを介して通り得、透過された光の量、吸収された光の量または反射された光の量が、測定され得る。このデバイスは、米国特許第５，７３９，８７９号に記載されるような逆光照明デバイスを利用し得る。紫外領域および赤外領域の光がまた、本発明において用いられる。
診断学の分野において分析物の低濃度の検出のために、化学発光および電気化学発光の方法の使用が広がりつつある。化学発光および電気化学発光の方法は、発光分子または光子の数を増幅することによって低濃度の分析物を検出する方法を提供し、何倍もの、生じる「シグナル増幅」の事象を生じ、続いて低濃度分析物の検出を可能にする。

別の実施形態において、蛍光標識が、１つ以上のアッセイ成分またはチップの領域を標識するのに用いられる。蛍光標識は、操作においていくつかの予防を必要とし、かつ高処理量可視化技術（コンピューターを含む統合システムにおける分析物の画像のデジタル処理を包含する光学分析）を受けやすい利点を有する。好ましい標識は、代表的に以下の１つ以上によって特徴付けられる：高感度、高安定性、低いバックグラウンド、低い環境感度および標識における高い特異性。多くの蛍光標識が、ＳＩＧＭＡ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓａｉｎｔ Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ），Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ（Ｅｕｇｅｎｅ，ＯＲ），Ｒ＆Ｄ ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ），Ｐｈａｒｍａｃｉａ ＬＫＢ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，ＮＪ），ＣＬＯＮＴＥＣＨ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ，ＣＡ），Ｃｈｅｍ Ｇｅｎｅｓ Ｃｏｒｐ．，Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ），Ｇｌｅｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｃ．，ＧＩＢＣＯ ＢＲＬ Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，ＭＤ），Ｆｌｕｋａ Ｃｈｅｍｉｃａ−Ｂｉｏｃｈｅｍｉｋａ Ａｎａｌｙｔｉｋａ（Ｆｌｕｋａ Ｃｈｅｍｉｅ ＡＧ，Ｂｕｃｈｓ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ），ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ（Ｆｏｓｔｅｒ Ｃｉｔｙ，ＣＡ）および当業者に公知の他の多くの販売元から市販されている。さらに、当業者は、特定の適用のための適切な蛍光体の選択方法を理解し、この蛍光体が商業的にすぐ利用可能でない場合、必要な蛍光体を新たに合成し得、または市販されている蛍光体を合成的に改変して、所望の蛍光標識に到達し得る。

小分子蛍光体に加えて、天然に存在する蛍光タンパク質およびこのようなタンパク質の加工されたアナログが、本発明で有用である。このようなタンパク質としては例えば、刺胞動物の緑色蛍光タンパク質（Ｗａｒｄら、Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ．Ｐｈｏｔｏｂｉｏｌ．３５：８０３−８０８（１９８２）；Ｌｅｖｉｎｅら、Ｃｏｍｐ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓｉｏｌ．，７２Ｂ：７７−８５（１９８２））、ビブリオ属ｆｉｓｃｈｅｒｉ菌株からの黄色蛍光タンパク質（Ｂａｌｄｗｉｎら、Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ２９：５５０９−１５（１９９０））、渦鞭毛藻類共生者（Ｓｙｍｂｉｏｄｉｎｉｕｍ）種からのＰｅｒｉｄｉｎｉｎ−ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ（Ｍｏｒｒｉｓら、Ｐｌａｎｔ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ ２４：６７３：７７（１９９４））、癒着球菌（例えば、フィコエリトリンおよびフィコシアニン）のような海の藍色細菌からのフィリコビリタンパク質（Ｗｉｌｂａｎｋｓら、Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．２６８：１２２６−３５（１９９３））などが挙げられる。

本発明を実施するのに用いられる顕微鏡技術としては、単一光顕微鏡、共焦顕微鏡、分極光顕微鏡、原子力顕微鏡（Ｈｕら、Ｌａｎｇｍｕｉｒ １３：５１１４−５１１９（１９９７））走査トンネル型顕微鏡（Ｅｖｏｙら、Ｊ Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ Ａ １５：１４３８−１４４１，Ｐａｒｔ ２（１９９７））などが挙げられるが、これらに限定されない。

本発明を実施するのに用いられる分光技術としては、例えば、赤外分光（Ｚｈａｏら、Ｌａｎｇｍｕｉｒ １３：２３５９−２３６２（１９９７））、ラマン分光（Ｚｈｕら、Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２６５：３３４−３４０（１９９７））、Ｘ線光電子分光（Ｊｉａｎｇら、Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈ．Ｂｉｏｅｎｅｒ．４２：１５−２３（１９９７））などが挙げられる。可視分光法および紫外分光法がまた、本発明で用いられる。

他の有用な技術としては、例えば、表面プラスモン共鳴（Ｅｖａｎｓら、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ １０１：２１４３−２１４８（１９９７））、偏光解析法（Ｈａｒｋｅら、Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ ２８５：４１２−４１６（１９９６））、ｉｍｐｅｄｏｍｅｔｒｉｃ法（Ｒｉｃｋｅｒｔら、Ｂｉｏｓｅｎｓ．Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎ．１１：７５７：７６８（１９９６））などが挙げられる。

加えて、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）および他の関連技術が、サンプル中の核酸分析物の数を増幅するための広範な使用を増大してきた。適切な酵素、試薬、および温度循環法を加えることにより、核酸分析物分子の数は、増幅され、その結果分析物は最も公知の検出方法によって検出され得る。

吸着剤フィルム上に固定化された分析物を検出するための質量分析技術の使用（特に、吸着剤からの分析物の脱着および脱着された分析物の直接の検出を利用する質量分析技術の使用）は、特に興味深い。洗浄後、吸収剤によって保持される分析物は、基質に吸収される。基質上に保持された分析物は、脱着スペクトロメトリーにより検出される。

吸着剤からの分析物の脱着は、適切なエネルギー供給源に分析物を曝すことに関与する。通常このことは、分析物を放射エネルギーまたはエネルギー粒子に衝突させることを意味する。例えば、このエネルギーは、レーザーエネルギー（例えば、ＵＶレーザー）またはフラッシュランプからのエネルギーの形態である光エネルギーであり得る。あるいは、このエネルギーは、速い原子の流れであり得る。熱がまた、脱着を誘導／促進するのに用いられ得る。

本発明のバイオチップは、表面増強レーザー脱着／イオン化（ＳＥＬＤＩ）に対して有用である。ＳＥＬＤＩは、特異性、選択性および感度に関してＭＡＬＤＩからの有意な進歩を表す。ＭＡＬＤＩにおいて、分析物溶液が、マトリックス溶液と一緒に混合され、この混合物が、不活性のプローブ表面にデポジットされ、分析物をトラップする後、結晶化を可能にする。このマトリックスが、レーザーエネルギーを吸収し、このエネルギーを明らかに分析物に伝えるように選択される。一般に、マトリックスはＵＶ領域で吸収する。大きなタンパク質についてのＭＡＬＤＩは、例えば、米国特許第５，１１８，９３７号（Ｈｉｌｌｅｎｋａｍｐら）および同第５，０４５，６９４号（ＢｅａｖｉｓおよびＣｈａｉｔ）に記載される。

ＳＥＬＤＩは、米国特許第５，７１９，０６０号（ＨｕｔｃｈｅｎｓおよびＹｉｐ）に記載される。ＳＥＬＤＩは、分析物が、分析物を捕捉する表面上のエネルギーの流れにもたらされ、これにより、分析物捕捉および／または脱着を増強する脱着のための方法である。

ＳＥＡＣ（表面増強親和捕捉）と呼ばれるＳＥＬＤＩの１つの型は、分析物を、プローブ表面に付着した親和捕捉デバイス（すなわち、吸着剤）と関連する脱着エネルギーにもたらすことに関与する。分析物がこのように吸収される場合、脱着エネルギー供給源は、標的分析物を脱着するより大きな機会を提供される。エネルギー吸着剤料（例えば、マトリックス）が、通常プローブをエネルギー供給源（例えば、レーザー）にもたらす前に、分析物を脱着するために、生物分子の脱着を促進するために生物分子に加えられる。代表的に用いられるマトリックス材料としては、ケイ皮酸（ＳＰＡ）およびα−シアノ−４−ヒドロキシケイ皮酸（ＣＨＣＡ）が挙げられる。

脱着された分析物が、任意のいくつかの手段により検出され得る。レーザー脱着／イオン化質量分析のように、分析物が脱着のプロセスにおいてイオン化される場合、検出器はイオン検出器であり得る。質量分析は一般に、脱着されたイオンの飛行時間を決定する手段を包含する。この情報が質量に変換される。これらを分解し、検出するために、脱着されたイオンの質量を決定する必要はなく：イオン化分析物が、異なる時間に検出器に衝突する事実が、これらの検出および分解を提供する。

複数の検出手順が、連続して実行され、分析物成分から完全な直接の情報を得、アレイ中の各々の位置での保有に関連さして機能し得る。

脱着検出器は、吸着剤からの分析物および脱着された分析物を直接検出するための手段を脱着するための手段を包含する。すなわち、脱着検出器は、別の固体相で分析物を捕捉し、後に続く分析の下におく中間の工程なしに脱着された分析物を検出する。分析物の検出は通常、シグナル強度の検出に関与する。これが今度は、吸着剤に吸着される分析物の量を反映する。

脱着検出器はまた、他の要素（例えば、検出器に対して脱着された分析物を加速する手段、および検出器による検出から分析物の飛行時間を決定する手段）を包含し得る。

好ましい脱着検出器は、レーザー脱着／イオン化質量分析器であり、これは当該分野で周知である。このマススペクトロメーターは、吸収された分析物（例えば、プローブ）を運ぶ基質が挿入される、ポートを含む。分析物をレーザーエネルギーのようなエネルギーと衝突させることが、分析物を脱着する。分析物をレーザーと衝突させることが、飛行チューブ中へインタクトな分析物を脱着し、イオン化する。この飛行チューブは一般に、真空の空間と定義される。真空チューブの一部における帯電したプレートが、検出器へのイオン化分析物を加速する電位を作り出す。時計が飛行時間を測定し、システム電子機器が、分析物の速度を決定し、これを質量に変換する。当業者が理解するように、任意のこれらの要素は、脱着、加速、検出、時間の測定などの種々の手段を利用する脱着検出器のアセンブリ中で本明細書に記載される他の方法と組み合され得る。例示的な検出器はさらに、表面を移動する手段を包含し、その結果アレイ上の任意のスポットが、レーザービームがあるライン上に持っていかれる。
（情報科学）
本発明の方法を用いて得られる高分解、高感度のデータセットが当該分野で利用可能となったために、診断、治療、薬物発達、バイオセンサー発達および他の関連する領域における有意な進歩が生じるだろう。例えば、疾患マーカーが、疾患状態または疾患段階のより良い確認のために同定され、利用され得る（米国特許第５，６７２，４８０号；同第５，５９９，６７７号；同第５，９３９，５３３号；および同第５，７１０，００７号を参照のこと）。亜細胞毒物学情報が、より良い直接の薬物構造と活性相関を生じ得る（Ａｎｄｅｒｓｏｎ，Ｌ．，「Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓ：Ｔａｒｇｅｔｓ，Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａｎｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ」，ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｔ ｔｈｅ ＩＢＣ Ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｃｏｒｏｎａｄｏ，ＣＡ（Ｊｕｎｅ １１−１２，１９９８）を参照のこと）。亜細胞毒物学情報はまた、科学的汚染の毒物学効果の見込みおよび耐え得る汚染の許容限界の見込みを予測するための生物学的センサーデバイスにおいて利用され得る（米国特許第５，８１１，２３１号を参照のこと）。同様な利点が、他の生物分子および生物活性剤に関してデータベースから生じる（例えば、核酸、糖類、脂質、薬物など）
従って、別の好ましい実施形態において、本発明は、少なくとも１セットのデータアッセイデータを含むデータベースを提供する。データベース中に含まれるデータは、発明の方法および／または単一もしくはライブラリフォーマットにおけるいずれかの本発明のＱＤ標識種を用いて得られる。データベースは、データが、保存し、伝え得る実質的に任意の形態で良いが、好ましくは電子データベースである。本発明の電子データベースは、パーソナルコンピューターのようなデータベースの保存および利用を可能にする任意の電子デバイス上で保存し得、しかし好ましくはワールドワイドウェブのような広範な領域のネットワークに配信される。

データベース（ペプチド配列特異的データを含む）上の本欄の焦点は、例示の簡明化のみにある。同様なデータベースが、本発明のアッセイを用いて得られる任意のアッセイデータについて集められ得ることは、当業者に明らかである。

生物学的サンプルからの種々の分子および高分子種の大きな相対的および／または絶対的量の同定および／または定量のために本明細書中に記載される組成物および方法は、大量の情報を提供し、この情報は、とりわけ、病理学的素因、疾患の性質、薬物試験、治療法モニタリング、遺伝子疾患因果関係、免疫および生理学的状態に相関する同定に相関し得る。本発明のアッセイから生じるデータは、好ましい実施形態において、手動の検査および分析に適切であるが、適切な実施形態において、高速コンピューターを用いる以前のデータプロセシングが利用される。

生物分子情報を索引に載せ、検索する方法のアレイが、当該分野で公知である。例えば、米国特許第６，０２３，６５９号および同第５，９６６，７１２号は、配列が１つ以上のタンパク質機能ヒエラルキーに従ってカタログ化し、探索することを可能にする様式で生物分子配列情報を蓄える関連データベースシステムを開示する。米国特許第５，９５３，７２７号は、部分長配列から全長配列を得るための１つ以上の配列決定プロジェクトとの関連に従って、部分長ＤＮＡ配列の集合を、カタログ化し、探索することを可能にするフォーマットにおいて情報を含む配列記録を有する関係データベースを開示する。米国特許第５，７０６，４９８号は、鍵となる配列と標的配列との間の類似度に基づく遺伝子データベースにおいて配列データ項目に類似の遺伝子配列の検索を行なうための遺伝子データベース検索システムを開示する。米国特許第５，５３８，８９７号は、予測される質量スペクトルと適合度測定を用いる実験的に得られた質量スペクトルとの比較によって、コンピューターデータベースにおけるアミノ酸配列を同定するためのペプチドの質量分析フラグメンテーションパターンを用いる方法を開示する。米国特許第５，９２６，８１８号は、オンラインの分析プロセシング（ＯＬＡＰ）（１つを超える連結通路または次元に従って推定データと実際のデータとの相関を伴う）として記載される多次元データ分析のための機能性を含む多次元データベースを開示する。米国特許第５，２９５，２６１号は、ハイブリッドデータベース構造を報告し、ここで各々のデータベース記録の分野は、２つの分類（方向誘導データおよび情報を提供するデータ）に分けられ、方向誘導分野は、階層形態マップ（樹木構造として、または２つ以上のこのような樹木構造の混合として見ることが出来る）に蓄えられる。

本発明は、例えば、各々の配列特異性記録からの標的含有サンプルの供給源を明細に示すデータを含む、交差して表にされたコンピューター検索可能な形態アッセイデータ記録において蓄えるためのコンピューターおよびソフトウェアを含むコンピューターデータベースを提供する。

例示的な実施形態において、標的含有サンプルの供給源の少なくとも１つが、病理学的な障害を有さないことが知られる組織サンプル由来である。バリエーションにおいて、少なくとも１つの供給源は、公知の病理組織標本（例えば、腫瘍性病変）またはウイルス、細菌などのような病原体を含む組織標本である。別のバリエーションにおいて、このアッセイの記録は、サンプルにおける各標的種に対する以下のパラメータの１つ以上を交差表にする：（１）例えば、標的分子構造および／または特徴分離座標（例えば、電気泳動的座標）を含み得る、独自の同定コード；（２）サンプル供給源；ならびに（３）サンプル中に存在する標的種の絶対量および／または相対量。

本発明はまた、コンピュータデータ記憶装置中の標的データコレクションの記憶および検索を提供し、コンピュータデータ記憶装置としては、磁気ディスク、光学ディスク、磁気−光学ディスク、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＧＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、ＲＤＲＡＭ、ＤＤＲ ＲＡＭ、磁気バブル記憶デバイスおよび他のデータ記憶デバイス（ＣＰＵレジスターおよびオン−ＣＰＵデータ記憶アレイが挙げられる）挙げられ得る。代表的に、標的データ記録は、磁化可能媒体の磁気ドメインのアレイにおけるビットパターンとして、または、電荷状態もしくはトランジスタゲート状態（例えば、ＤＲＡＭデバイス中のセルのアレイ（例えば、各セルがトランジスタおよび電荷蓄積領域（これはトランジスタ上にあり得る））からなるアレイとして記憶される。１つの実施形態において、本発明は、このような記憶デバイスおよびその中に構築されるコンピュータシステム（標的供給源を用いて交差表にされた少なくとも１０の標的データ記録についての、独自の識別子を含むタンパク質発現フィンガープリント記録をコードするビットパターンを含む）を提供する。

標的がペプチドまたは核酸である場合、本発明は、好ましくは、関連するペプチドまたは核酸配列を同定するための方法を提供し、この方法は、コンピュータ記憶デバイスもしくはデータベースに記憶されるか、またはコンピュータ記憶デバイスもしくはデータベースから検索される、ペプチド配列アッセイ記録もしくは核酸配列アッセイ記録と、少なくとも１つの他の配列との間のコンピュータ比較を実行する工程を含む。この比較は、配列分析または配列比較のアルゴリズムまたはそれらのコンピュータプログラムの実施形態（例えば、ＦＡＳＴＡ、ＴＦＡＳＴＡ、ＧＡＰ、ＢＥＳＴＦＩＴ）を含み得、そして／あるいは、この比較は、標本のポリペプチドサンプルまたは核酸サンプルから決定される配列のプールにおけるペプチド配列または核酸配列の相対量の比較であり得る。

本発明はまた、好ましくは、磁気ディスク（例えば、ＩＢＭ互換性（ＤＯＳ，Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標），Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）９５／９８／２０００，Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標） ＮＴ，ＯＳ／２）または他のフォーマット（例えば、Ｌｉｎｕｘ，ＳｕｎＯＳ，Ｓｏｌａｒｉｓ，ＡＩＸ，ＳＣＯ Ｕｎｉｘ（登録商標），ＶＭＳ，ＭＶ，Ｍａｃｉｎｔｏｓｈなど）のフロッピー（登録商標）ディスク）、または、コンピュータによる配列の分析、比較もしくは相対定量方法における検索およびプロセシングに適したファイルフォーマットの本発明のアッセイからのデータをコードするビットパターンを含む、ハード（固定、Ｗｉｎｃｈｅｓｔｅｒ）ディスクドライブ、を提供する。

本発明はまた、データリンク（例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ケーブル（ｃｏａｘまたは１０ＢａｓｅＴ）、電話線、ＩＳＤＮ線、ワイヤレスネットワーク、光ファイバーまたは他の適したシグナル伝達媒体）を介して連結された複数のコンピュータデバイスを含むネットワークを提供し、それにより、少なくとも１つのネットワークデバイス（例えば、コンピュータ、ディスクアレイなど）が、本発明のアッセイから得られたデータをコードするビットパターンを含む、磁気ドメイン（例えば、磁気ディスク）および／または電荷ドメイン（例えば、ＤＲＡＭセルのアレイ）のパターンを含む。

本発明はまた、アッセイデータを伝達するための方法を提供し、この方法は、電子伝達デバイス（例えば、モデム、ＩＳＤＮターミナルアダプタ、ＤＳＬ、ケーブルモデム、ＡＴＭスイッチなど）上に電子シグナルを生じる工程を含み、ここで、このシグナルは、アッセイまたは本発明の方法によって得られた複数のアッセイ結果を含むデータベースからのデータをコードするビットパターンを（未加工または暗号化されたフォーマットで）含む。

好ましい実施形態において、本発明は、本発明の方法によって得られたアッセイ結果のようなデータ構造のアレイを含むデータベースに対し、クエリー標的を比較し、そして、標的データに対する同一性およびギャップの重み付けの程度に基づいて、データベース標的をランク付けするためのコンピュータシステムを提供する。中央プロセッサは、好ましくは、コンピュータプログラムを、アッセイ結果のアラインメントおよび／または比較のために、ロードおよび実行するために初期化される。クエリー標的のデータは、Ｉ／Ｏデバイスを介して中央プロセッサに入れられる。コンピュータプログラムの実行により、中央プロセッサが、アッセイ結果の二進法の説明を含むデータファイルからのアッセイデータを検索する。

標的データまたは記録およびコンピュータプログラムは、代表的にはランダムアクセスメモリ（例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＧＲＡＭまたはＳＤＲＡＭ）である二次メモリに伝達され得る。標的は、選択されたアッセイ特徴（例えば、選択された結合機能への結合）とクエリー標的の同様の特徴との間の対応の程度に従ってランク付けされ、結合は、Ｉ／Ｏデバイスを介して出力される。例えば、中央プロセッサは、従来のコンピュータ（例えば、Ｉｎｔｅｌ Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、ＰｏｗｅｒＰＣ、Ａｌｐｈａ、ＰＡ−８０００、ＳＰＡＲＣ、ＭＩＰＳ ４４００、ＭＩＰＳ １００００、ＶＡＸなど）であり得；プログラムは市販またはパブリックドメインの分子生物学ソフトウェアパッケージ（例えば、ＵＷＧＣＧ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｏｆｔｗａｒｅ、Ｄａｒｗｉｎ）であり得；データファイルは、光学ディスクまたは磁気ディスク、データサーバー、メモリデバイス（例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＧＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、バブルメモリ、フラッシュメモリなど）であり得；Ｉ／Ｏデバイスは、ビデオディスプレイおよびキーボードを含むターミナル、モデム、ＩＳＤＮターミナルアダプタ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ポート、パンチカード読み取り機、磁気ストリップリーダーまたは他の適切なＩ／Ｏデバイスであり得る。

本発明はまた、好ましくは、上述のようなコンピュータシステムの使用を提供し、この使用は、（１）コンピュータ；（２）本発明の方法によって得られ、コンピュータ内に記憶され得るペプチド配列特異性記録のコレクションをコードする記憶ビットパターン；（３）クエリー標的のようなコンピュータ標的；ならびに（４）代表的には、計算した類似性値に基づく比較結果のランク順位でのアラインメントおよび比較のためのプログラム、を含む。

本発明の材料、方法およびデバイスは、さらに、以下の実施例によって例示される。これらの実施例は、例示するために提供されるが、本願発明を限定するために提供されるのではない。

（Ｈ．キット）
さらなる局面において、本発明は、本発明のチップの作製を可能にするキットを提供する。このキットは、代表的には、吸着チップの１以上の構成要素およびチップを作製するための説明書を含む。一般的に、このキットは、組み合わされて本発明で有用なヒドロゲルを形成し得る、１つ以上のモノマーおよび１つ以上の架橋剤を含む。このキットはまた、ヒドロゲルが接着するチップ基材を含み得る。このキットはまた、一般的に、キットに含まれる構成要素から本発明のチップを作製するための説明書または説明書へのアクセス（例えば、Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂページリンク）を提供する。

例示的な実施形態において、本発明は、基材およびヒドロゲルのモノマー前駆体（「モノマー」）が充填される第１の容器を含むキットを提供する。このモノマーは、好ましくは、塩非依存性の疎水性引力を介して分析物と結合する、水で膨潤可能なヒドロゲルを調製する際に有用である；このようなヒドロゲルは、本明細書中に例示される。このモノマーは、一般的に、親水性部分および／または疎水性部分を含む。このキットはまた、このモノマーと反応して水で膨潤可能なヒドロゲルを形成し得る架橋剤が充填される第２の容器を含む。このキットは、さらに、このモノマーとこの架橋剤とを混合して、本発明で有用な水で膨潤可能なヒドロゲルを産生するための説明書、および、そして、ヒドロゲルを基材の表面に接着させるための説明書を含む。

本発明の他の例示的なキットは、第１および第２の容器に含まれるものとは異なる構造を有するモノマーおよび／または架橋剤が充填された容器を含む。

本発明のキットは、分析物が質量分析法または別の検出方法によって検出されるチップを調製するのに適する。質量分析法および他の例示的な検出様式の両方は、本明細書中でより詳細に議論される。

以下の実施例は、本発明の選択された実施形態を例示するために提供され、本発明の範囲を限定しない。

（実施例１）
（１．１ 材料および方法）
酢酸エタノール、２−ヒドロキシ−４−ヒドロキシエトキシフェニル−２−メチルプロパノール、シナピン酸（ｓｉｎｎａｐｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、トリフルオロ酢酸およびアセトニトリルを、Ａｌｄｒｉｃｈから購入した。メトキシプロピルトリメトキシシランをＧｅｌｅｓｔから購入した。ポリ（エチレングリコール）ジメタクリレートをＰｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓから購入した。ノニルフェノキシ−ポリ（エチレングリコール）メタクリレートをＭｏｎｏｍｅｒ−Ｐｏｌｙｍｅｒ ＆ Ｄａｊａｃ Ｌａｂから購入した。

（１．２ 基材の二酸化ケイ素コーティング）
９ｍｍ×７８ｍｍの寸法を有する平らなアルミニウム（６４６３−Ｔ６）基材ブランクの表面をスパッタリングにより、二酸化ケイ素で誘導体化した。過フッ素置換されたポリマーでコーティングすることによって、アドレスできる位置（「スポット」）を基材表面に作製し、スポットを規定するために、コーティングに「穴」を残した。

（１．３ 基材のシラン化）
二酸化ケイ素でコーティングした基材を、オービタルシェイカー（ｏｒｂｉｔａｌ ｓｈａｋｅｒ）のポリ（プロピレン）ボックスに配置した。エタノール（９３ｍＬ）、脱イオン水（５ｍＬ）およびメタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（２ｍＬ）を添加した。混合物を２分間攪拌した後、１Ｎ酢酸（５０μＬ）を添加した。基材を反応混合物から取り出し、表面をエタノールで洗浄し、８０℃まで３０分間加熱した。

別の実験において、この二酸化ケイ素コーティング基材をオーブン中に配置し、そして、化学蒸着によりメタクリルオキシプロピル−トリメトキシシランでコーティングした。

（１．４ Ｈ５０を作製するための基材表面の共重合）
２−ヒドロキシ−（４−ヒドロキシエトキシフェニル）−２−メチルプロノパン（５０ｍｇ）、ノニルフェノキシ−ポリ（エチレングリコール）メタクリレート（１．９ｇ）およびポリ（エチレングリコール）ジメタクリレート（ＰＥＧ約１０００）（０．１ｇ）を脱イオン水（１０ｍＬ）に溶解させた。上記の溶液を、エタノール（９０ｍＬ）を加えて１０倍に希釈する。得られた溶液を、実施例１．２からのシラン化基材に堆積し（スポットあたり１．５μＬ）、そして、近ＵＶ曝露システムで１０分間照射する。照射の後、表面を脱イオン水で２度洗浄し、そして、アセトンで１度洗浄する。

別の実験において、モノマー溶液を４ｇのグリセロールおよび６６ｇのエタノールで希釈した。

（実施例２）
結合緩衝液（水中、５μＬの１％ ＴＦＡ）を、実施例１で作製したチップの各スポットにロードした。このチップおよび緩衝液を、室温で５分間インキュベートし、その後、過剰の緩衝液をスポットから除去した。サンプルを、結合緩衝液（２〜３μＬ）に溶解し、各スポットにロードした。このチップおよびサンプルを３０分間インキュベートし、その後、各スポットを緩衝液（５μＬ）で２度洗浄し、次いで、水で洗浄した。各スポットに飽和ＥＡＭ（１μＬシナピン酸）を添加し、そして、サンプルを質量分析法で分析した。分析の結果を図１に示す。

（実施例３）
実施例３は、洗浄緩衝液中の異なるアセトニトリル濃度を使用して、特定の分析物に対するＨ５０の選択性を示す。

１％ＴＦＡ水溶液中の１０％、２０％、３０％および４０％のアセトニトリルを洗浄緩衝液として使用することを除き、実施例２と同じプロトコールを使用する。

ラット脳サンプル：図２。

ウシ血清サンプル：図３。

結果は、チップに吸着された疎水性のより低い特定のタンパク質が、増加する濃度のアセトニトリルで洗浄することにより、除去されることを示す。

（実施例４）
実施例４は、Ｈ５０とＨ４の比較を提供する。

１％ＴＦＡ水溶液中の１０％アセトニトリルを結合および洗浄緩衝液として使用することを除き、実施例２と同じプロトコールを、Ｈ４およびＨ５０で使用する。

ラット脳サンプル：図４、図５および図６（質量（Ｍａｓｓ）範囲による）
ウシ血清サンプル：図７、図８および図９（質量範囲による）
これらの結果は、Ｈ４チップに吸着された疎水性のより低い特定のタンパク質が、Ｈ５０チップに吸着されたものよりも、アセトニトリルでの洗浄によって、より容易に除去されることを示す。

本明細書中に記載される実施例および実施形態は、例示的な目的だけのためであり、それらを考慮した種々の改変または変化は、当業者に示唆され、この出願の精神および範囲に含まれ、そして、添付の特許請求の範囲の範囲内であるとみなされることが、理解される。本明細書中に引用される全ての刊行物、特許および特許出願は、あらゆる目的で、その全体が本明細書中に参考として援用される。

図１は、１％水性トリフルオロ酢酸中の、本発明のチップに吸着された、ラット脳抽出物の質量スペクトルである。 図２は、本発明のチップ上に吸着され、異なる濃度のアセトニトリルで洗浄された、ラット脳の細胞質ゾルの抽出物の質量スペクトルの比較である：（Ａ）１０％アセトニトリル；（Ｂ）２０％アセトニトリル；（Ｃ）３０％アセトニトリル；および（Ｄ）４０％アセトニトリル。 図３は、本発明のチップ上に吸着された、ラット脳ドデシルマルトシド抽出物の質量スペクトルである：：（Ａ）１０％アセトニトリル；（Ｂ）２０％アセトニトリル；（Ｃ）３０％アセトニトリル；および（Ｄ）４０％アセトニトリル。 図４は、１０％アセトニトリルに続いて、本発明の２つの異なるチップ上に吸着された、ラット脳抽出物の質量スペクトルの比較である：（Ａ）Ｈ４上に吸着されたサンプル；および（Ｂ）Ｈ５０上に吸着されたサンプル。 図５は、本発明の２つの異なるチップ上に吸着され、そして５％アセトニトリルで洗浄された、ラット脳抽出物の質量スペクトルの比較である：（Ａ）Ｈ４上に吸着；および（Ｂ）Ｈ５０上に吸着。 図６は、本発明の２つの異なるチップ上に吸着され、そして１０％アセトニトリルで洗浄された、ラット脳抽出物の質量スペクトルの比較である：（Ａ）Ｈ４上に吸着；および（Ｂ）Ｈ５０上に吸着。 図７は、２つの異なるチップ上に吸着され、そして１０％アセトニトリルで洗浄された牛血清の、ｍ／ｚ約３０００と１０，０００との間での質量分析の比較である：（Ａ）Ｈ４上に吸着；および（Ｂ）Ｃ９上に吸着。 図８は、２つの異なるチップ上に吸着され、そして１０％アセトニトリルで洗浄された、牛血清の質量スペクトルの比較である：（Ａ）Ｈ４上に吸着；および（Ｂ）Ｈ５０上に吸着。 図９は、２つの異なるチップ上に吸着され、そして１０％アセトニトリルで洗浄された牛血清の、ｍ／ｚ約２０，０００と１００，０００との間での質量分析の比較である：（Ａ）Ｈ４上に吸着；および（Ｂ）Ｃ９上に吸着。

Claims (30)

1. 吸着剤チップであって、以下：
   （ａ）表面を備える二酸化ケイ素でコーティングした金属基材；および
   （ｂ）該表面に付着される吸着剤層であって、該層は、疎水性部分および親水性部分を備えるヒドロゲルを備え、該ヒドロゲルは架橋剤および以下の式を有するモノマーの共重合によって形成される、吸着剤層；
   

   

   （式中、
   Ｒ ^１ は、置換アリールおよび非置換アリールから選択されるメンバーであり；
   Ｒ ^２ は、置換または非置換のアルキルから選択されるメンバーであり；
   ｍは、２〜１００の整数である。）
   を含み、該ヒドロゲルは水膨潤性であり、かつ塩非依存性疎水性引力によって分析物に結合する、チップ。
2. 前記分析物が生体分子である、請求項１に記載のチップ。
3. Ｒ ^１ は、アルキル置換アリールである、請求項１に記載のチップ。
4. 前記架橋剤が、ポリ（エチレングリコール）ジメタクリレートである、請求項１に記載のチップ。
5. 前記表面が、前記吸着剤層を共有結合を介して該表面に結合するアンカー部分をさらに含む、請求項１に記載のチップ。
6. 前記アンカー部分が、オルガノチオール、オルガノシランおよびこれらの組み合わせからなる群から選択されるメンバーを含む、請求項５に記載のチップ。
7. 前記アンカー部分が、スチリルエチルトリメトキシシラン、スチリルエチルメチルジメトキシシラン、スチリルエチルジメチルメトキシシラン、スチリルエチルトリクロロシラン、スチリルエチルメチルジメトキシシラン、スチリルエチルジメチルメトキシシラン、（３−アクリルオキシプロピル）トリメトキシシラン、（３−アクリルオキシプロピル）メチルジメトキシシラン、（３−アクリルオキシプロピル）ジメチルメトキシシラン、（３−アクリルオキシプロピル）トリクロロシラン、（３−アクリルオキシプロピル）メチルジクロロシラン、（３−アクリルオキシプロピル）ジメチルクロロシラン、（３−メタクリルオキシプロピル） トリメトキシシラン、（３−メタクリルオキシプロピル）メチルジメトキシシラン、（３−メタクリルオキシプロピル）ジメチルメトキシシラン、（３−メタクリルオキシプロピル）トリクロロシラン、（３−メタクリルオキシプロピル）メチルジクロロシラン、（３−メタクリルオキシプロピル）ジメチルクロロシランおよびこれらの組み合わせから選択されるシランを含む、請求項６に記載のチップ。
8. 前記ヒドロゲルが、ノニルフェノキシ−ポリ（エチレングリコール）メタクリレートとポリ（エチレングリコール）ジメタクリレートとのコポリマーである、請求項１に記載のチップ。
9. 単位重量の前記吸着剤層が、該単位重量の約１０倍〜約１００倍の量の水を吸収する、請求項１に記載のチップ。
10. 前記表面が、少なくとも１つのアドレス可能な特徴を含み、該アドレス可能な特徴は、該アドレス可能な特徴に結合する前記吸着剤層を有する、請求項１に記載のチップ。
11. 前記基材が、粗い表面、実質的に滑らかな表面、パターン化された表面およびこれらの組み合わせからなる群から選択されるメンバーである、請求項１に記載のチップ。
12. 前記パターン化された表面が、溝切り、フォトリソグラフィー、フォトエッチング、化学エッチング、機械エッチング、マイクロコンタクト印刷およびこれらの組み合わせからなる群から選択されるメンバーである方法によって生成される、請求項１１に記載のチップ。
13. 前記パターンが約１μｍ〜約５ｍｍのサイズを有する特徴を含む、請求項１１に記載のチップ。
14. 前記パターンが、ウエル、エンドクロージャー、区画、凹部、入口、出口、チャネル、トラフ、回折格子およびこれらの組み合わせからなる群から選択されるメンバーである、少なくとも１つの特徴を含む、請求項１１に記載のチップ。
15. 前記吸着剤層と相互作用する分析物をさらに含む、請求項１に記載のチップ。
16. 前記分析物がポリペプチドである、請求項１５に記載のチップ。
17. 分析物を検出する方法であって、該方法は以下：
    （ａ）前記分析物を、請求項１に記載のチップの吸着剤層上に吸着し、それによって該分析物を該チップ上に固定化する工程；および
    （ｂ）該チップ上に固定化された該分析物を検出する工程、
    を包含する、方法。
18. 前記吸着する工程が、前記分析物と前記吸着剤層との間の塩非依存性疎水性引力による、請求項１７に記載の方法。
19. 前記工程（ａ）と（ｂ）との間に、水性緩衝液、有機溶媒およびこれらの組み合わせから選択されるメンバーで前記チップを洗浄する工程をさらに包含する、請求項１７に記載の方法。
20. 前記分析物が前記チップ上で直接検出される、請求項１７に記載の方法。
21. 前記分析物がレーザー脱着／イオン化質量分析によって検出される、請求項１７に記載の方法。
22. 前記分析物が、蛍光によって検出される、請求項１７に記載の方法。
23. 分析物を検出する方法であって、該方法は、以下：
    （ａ）請求項１に記載のチップを、分析物を含む分析物混合物と接触させ、それによって該分析物を該チップに固定化する工程；
    （ｂ）該固定化した分析物を、水性緩衝液、有機溶媒、およびこれらの組み合わせから選択されるメンバーで洗浄する工程；
    （ｃ）マトリクス材料を該固定化した分析物に塗布する工程； および
    （ｄ）該分析物をレーザー脱離／イオン化質量分析によって検出する工程、
    を包含する、方法。
24. 請求項１に記載の吸着剤チップを作製する方法であって、該方法は、以下：
    （ａ）アンカー試薬を、基材表面および該アンカー試薬上の相補的な反応基を介して該表面に共有結合する工程であって、ここで、該アンカー試薬は、該吸着剤層を結合するための場所を含む、工程；
    （ｂ）該場所を該モノマーおよび該架橋剤と接触させる工程；
    （ｃ）該モノマーおよび該架橋剤を共重合する工程であって、これによって該吸着剤層を形成し、そして該吸着剤層を該場所を介して該表面に固定化する、工程、
    を包含する、方法。
25. 前記基材が、アルミニウムを含む、請求項２４に記載の方法。
26. 前記アンカー試薬がシロキサンを含む、請求項２４に記載の方法。
27. 前記アンカー試薬が前記基材表面上の複数のアドレス可能な位置で共有結合する、請求項２４に記載の方法。
28. 前記シロキサンが、３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレートである、請求項２６に記載の方法。
29. 請求項１に記載の吸着剤チップを形成するためのキットであって、以下：
    （ａ）表面を含む該金属基材；
    （ｂ）該モノマーで充填される第１のコンテナ；および
    （ｃ）該架橋剤で充填される第２のコンテナ、
    を備える、キット。
30. 請求項２９に記載のキットであって、さらに：
    （ｄ）前記モノマーと前記架橋剤とを反応させ、これによって塩非依存性疎水性引力を介して分析物に結合する該水膨潤性ヒドロゲルを形成し、そして該ヒドロゲルを前記表面に結合するための指示書、
    を備える、キット。

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