JP4264002B2 - ラテックスベース吸着チップ - Google Patents

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Description

（発明の背景）
バイオアッセイは、生物学的サンプル中における標的物質の存在および／または量について探索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、固体支持体にその標的を捕捉し、次いで、その標的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一例が、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ーするその能力に起因して、遺伝子発現および遺伝子型決定（ｇｅｎｏｔｙｐｉｎｇ）の研究において広範に採択されるようになった（Ｓｃｈｅｎａら，Ｓｃｉｅｎｃｅ ２７０：４６７−４７０（１９９５）；Ｐｏｌｌａｃｋら，Ｎａｔ．Ｇｅｎｅｔ．２３：４１−４６（１９９９））。１００，０００を超える異なるプローブ配列が、マイクロアレイ表面全域の異なる空間的位置に結合され得、各々の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標的サンプルがそのアレイ表面上に置かれると、個々のＤＮＡ鎖は、各アレイスポットにおける相補鎖にハイブリダイズする。検出される蛍光レベルは、アレイ表面に結合したコピー数（従って、各遺伝子の相対的な存在）を数量化し、一方、各スポットの位置は、その遺伝子の正体を決定する。アレイを使用することにより、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ーすることが理論上可能である。これは極めて強力な技術であり、適用は遺伝学の全領域に及ぶ（いくつかの例として、ｔｈｅ Ｃｈｉｐｐｉｎｇ Ｆｏｒｅｃａｓｔ ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ｔｏ Ｎａｔｕｒｅ Ｇｅｎｅｔｉｃｓ ２１（１９９９）を参照のこと）。アレイはまた、抗体、タンパク質、ハプテンまたはアプタマーのような他の結合部分を使用して製造され、アレイ様式での広範な種々のバイオアッセイを容易にし得る。
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、ここでは各ウェルの底面に異なる抗体をコーティングする。次いで、タンパク質サンプルを、各タンパク質についての蛍光標識化二次抗体と共に各ウェルに添加する。標的タンパク質は、各ウェルの表面に捕捉され、そして二次的に発蛍光団により標識される。各ウェルの底面における蛍光強度を使用して、サンプル中における各標的分子の量を定量する。同様に、抗体またはＤＮＡが、ポリマービーズのようなミクロスフェアに結合され得、そして上記のようにアッセイされ得る。また同じように、これらの各アッセイ様式は、アレイについて記載されたように複数の結合部分での使用に従いやすい。
他のバイオアッセイが、プロテオミクスなどの分野で有益である。例えば、細胞機能（正常および病的の両方）は部分的に、細胞によって発現される遺伝子（すなわち、遺伝子機能）に依存する。遺伝子発現は、定性的な局面および定量的な局面の両方を有する。すなわち、細胞は、発現される特定遺伝子の面、および同一遺伝子の相対的な発現レベルの面の両方で異なり得る。示差的な遺伝子発現は、例えば、遺伝子によりコードされるタンパク質の発現における差異、または発現されたタンパク質の翻訳後修飾における差異によって顕在化される。例えば、タンパク質は炭水化物基またはリン酸基で修飾され得るか、またはタンパク質はペプチド切断を通してプロセスされ得る。従って、生化学レベルで、細胞は、有機生体分子の複雑な混合物を表す。
機能ゲノミクス（「プロテオミクス」）の１つの目標は、細胞間で示差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り、細胞の特定の病的活性を担い得る分子が同定され得る。例えば、癌細胞において発現されるが正常細胞では発現されないタンパク質を同定することは、診断のために有用であり、そして究極的には、その病理の薬物発見および処置のために有用である。ヒトゲノムプロジェクトが完了すれば、すべてのヒト遺伝子がクローニングされ、配列決定され、そしてデータベースにまとめられる。この「ポストゲノム」世界において、示差的に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へと導く。従って、遺伝学の勢力は、細胞機能の問題に向かうようになり得る。
遺伝子の発現および機能の示差的な化学的分析は、たとえ微量でしか存在しない場合であっても、細胞中の分子の複雑な混合物を分解し得、それらを定量し得、そしてそれらを同定し得るツールを必要とする。この目的のため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られている。１つのポピュラーな生体分子分離方法は、ゲル電気泳動である。しばしば、ゲルでの等電点電気泳動によるタンパク質の第１の分離が、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２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）およびサイズ（すなわち、質量）の二次元に従ってタンパク質を分解したマップである。有用ではあるが、この方法は、いくつかの様式に限られている。第１に、この方法は、生体分子の質量および等電点（「ｐＩ」）の２つの特徴のみに関する情報しか与えない。第２に、二次元の各々における分解能は、ゲルの分解能により限定される。例えば、質量が約５％未満で異なる分子、または約０．５未満のｐＩで異なる分子は、しばしば分解するのが困難である。第３に、ゲルは、限られた負荷能（従って、限られた感度）を有し；しばしば、少量で発現される生体分子を検出し得ない。第４に、約１０〜２０ｋＤａ未満の分子量を有する小さなタンパク質およびペプチドは、観察されない。
官能化チップの使用は、バイオアッセイの選り抜きの方法として、ゲルに取って代わりつつある。改善されたアッセイ感度に対する試みにより、多数のチップ設計が得られてきた。例えば、多層の分析物質を含む特異的結合アッセイデバイスが知られている（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に有効なチップは、検出（例えば、質量分析解析）に供された場合に適切なシグナルを提供するように、関連サンプル由来の十分な量の分析物を固定する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、特に、サンプルおよびコントロールが、別々の隣接チップ表面において分析されなければならないアッセイ様式において、プロファイリング実験に有益なように適用されるために、高度に再現可能な表面を提供しなければならない。高度に再現可能な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）を行った場合に、有意な誤差を生じる。
一般に、現在利用可能なチップは、バイオアッセイチップの各スポットにおけるインサイチュでのヒドロゲル重合化に基づいている（例えば、ＷＯ ００／６６２６５（Ｒｉｃｈら）を参照のこと）。これらのチップの選択性および再現性は、モノマー濃度、モノマー比率、イニシエーター濃度、溶媒エバポレーション速度、周囲湿度（溶媒が水である場合）、架橋剤濃度、実験室温度、ピペッティング時間、散布条件、反応温度（熱重合化の場合）、反応湿度、紫外線照射の均一性（ＵＶ光重合化の場合）および周囲酸素条件を含む、多数の実験変数に高度に依存する。これらの多くのパラメーターは、製造設定において制御され得るが、再現性に影響を及ぼすこれらのパラメーターの全てを制御することは、不可能ではないとしても困難である。結果として、インサイチュ重合化は、スポット対スポット、チップ対チップ、およびロット対ロットを含む全てのパラメーターで、比較的乏しい再現性を生じる。
従って、アッセイ対アッセイで再現可能な結果を提供し、使用が容易であり、かつ複数分析物の系で定量的なデータを提供するチップについて、大きな必要性が存在している。さらに、広く受け入れられるようになるために、チップは、製造および分析物の検出のための使用に対して安価であるべきである。上記の特徴を有するチップの利用可能性は、研究、看護状況の個々の場面（医務局、緊急治療室、屋外など）およびハイスループット試験の適用に顕著に影響を与える。本発明は、これらおよび他の所望される特徴を有するチップを提供する。
（発明の要旨）
ここに、先行技術のチップの欠点に対する解決策が、吸着フィルムをチップ基材に結合させるプロセスとは別のプロセスで、その吸着フィルムを合成することにあることが発見された。フィルムを構成する吸着粒子の合成から、そのフィルムの結合を分離することによって、個々のプロセスはより容易に制御される。さらに、十分な吸着物質が適切な化学的安定性を有する物質を使用して合成される場合、本発明の所定のチップの製品寿命全体にわたって単一ロットの定常相を使用することを可能にするために十分な物質が、容易に合成され得る。全く驚くべきことに、本明細書中に示される方法の１つの実施形態では、約１００万個の本発明のチップが、４リットル未満の吸着物質から調製され得る。従って、本発明の方法を使用することにより、製品寿命全体にわたって選択性において最小限の変動を有するチップが製造され得る。
本発明のデバイスは、以下の三部分を備えた吸着バイオチップとして機能する：その表面に結合された吸着フィルムを支持するように機能する、基材；その基材表面に結合され、かつリンカーアーム（これを通して、吸着フィルムが基材に結合される）を含む、中間層；およびチップに分析物を固定する吸着粒子を含む、吸着フィルム。
基材の性質は、吸着バイオチップの意図される用途に依存する。チップが、線形飛行時間型質量分析に使用される場合、基材は好ましくは、金属のような導電性物質を含む。バイオチップが、直交抽出（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）を含む質量分析に使用される場合、基材は好ましくは、非導電性物質を含む。バイオチップが、バイオチップ表面での蛍光検出のような別の検出方法に使用される場合、プラスチックまたはガラスのような適切な物質が使用され得る。基材は代表的に官能基を有し、この官能基を通して、中間層が結合される。例えば、アルミニウムチップは、二酸化ケイ素で被覆され得る。陽極処理アルミニウムのような他の金属はすでに、官能基を有する表面を有する。あるいは、基材はプラスチックから構成され得、この場合官能基はすでに必須の表面成分として存在し得るか、または表面は、当業者に周知の方法を使用して誘導体化され得る。
中間層はリンカーアームを含む。好ましい実施形態では、中間層は、位置に従ってアドレス可能（ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ）であり、そして尋問手段（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ ｍｅａｎ）(例えば、スポットに向けられた光）によってアドレス可能である別個の位置で、基材に結合される。中間層の使用により、基材上で直接的に吸着物質を構築するのではなく、予め合成された吸着物質を基材に結合させることが可能となる。結合は、好ましくは、最初の静電相互作用を通して達成される（例えば、中間層が、電荷を有するリンカーアームを含み、そして吸着粒子が、反対の電荷を有する）。
特定の実施形態では、リンカーと粒子との間の最初の静電相互作用は、第２の結合機構によって増強または置換される。例示的な実施形態では、この第２の結合機構は、物理吸着、化学吸着、ポリマーのもつれ、またはそれらの組み合わせから選択される。他の第２の結合機構としては、疎水性−疎水性結合、親水性−親水性結合、双極子−双極子結合、ファン・デル・ワールス結合、共有結合、イオン結合などが挙げられるが、これらに限定されない。
第２の結合機構は、広範な条件に対して驚くほど安定な、中間層と吸着粒子との間の誘引を提供する。１つの実施形態において、本発明は、単純な静電的相互作用によって粒子が結合されたリンカーから、その粒子の解離を引き起こすと予想されるｐＨにおいて安定なチップを提供することが見出された。例えば、負に荷電したリンカーに固定された正荷電粒子は、負に荷電したリンカーをプロトン化（例えば、ＣＯＯ−からＣＯＯＨに）するために十分なｐＨの低下に際して、解離しない。
中間層のリンカーアームは、基材に直接的または間接的に結合され得る。好ましい実施形態において、中間層は、基材表面にアンカー部分を結合させ、そしてこのアンカー部分の官能基で開始される重合化プロセスによってリンカーアームを形成することにより形成される。リンカーアームと吸着物質とが、引き続いてカップリングされる。
１つの実施形態において、基材は、反応基（例えば、ヒドロキシル）を含む。アンカー部分は、重合化開始のための位置として機能し得る反応基を含むシリコン誘導体であり得る。ビニル基が重合化プロセスのために好ましいが、ポリマーを構築し得る任意の官能基が使用され得る。アンカーのために好ましい物質は、３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレートである。
反対に荷電したリンカーと粒子との間で静電的相互作用を利用する本発明のこれらの実施形態において、リンカーアームは、好ましくは、正または負に荷電した少なくとも１つの部分を含む。例示的な実施形態において、リンカーアームは、正または負に荷電したモノマーから誘導される少なくとも１つの荷電部分を含む（荷電官能基または保護された荷電官能基を有する任意の重合化可能なモノマーが有用である）。好ましい負に荷電したモノマーは、アクリル酸である。好ましい正に荷電したモノマーは、Ｎ−（３−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル）メタクリルアミドである。さらに、モノマーから形成されるポリマーは、ホモポリマーまたはヘテロポリマーであり得る。
吸着層は、結合性官能基を含む吸着粒子から形成される。吸着粒子は好ましくは、コロイド懸濁物の形態で中間層に適用される。官能化される前に、粒子は、好ましくは、約１０ｎｍと約１００μｍとの間の直径を有する。小さな直径の粒子は代表的に、約４００ｎｍ〜約５００ｎｍの間の直径である。大きな直径の粒子は代表的に、約１μｍと約１００μｍとの間、より好ましくは、約１μｍと約５０μｍとの間である。
粒子の官能化は代表的に、そのサイズに劇的な増加をもたらす。従って、小さな官能化粒子は代表的に、約３μ〜約１０μの直径である。官能化された大きな直径の粒子は一般的に、約１０μ〜約５００μの直径である。
通常、官能化された粒子は、リンカーアームの電荷とは正反対の電荷を有し、それにより中間層とその粒子との間の静電的誘引を促進して、これらの２つの成分の結合へと導く。本発明の好ましい懸濁物は、誘導体化ポリビニルベンジルクロリドに基づく。これは、最も良く特徴付けられたラテックスの１つであり、従って、共同的に作用することが確実である。重合化のために他の置換可能なスチレン性モノマーもまた使用され得る。
ビニルベンジルクロリドから形成される吸着粒子を使用する例示的な実施形態において、ビーズは、所望の官能性を有するクロリドで置換することによって官能化される。特定の実施形態において、官能基は、正に荷電した（アニオン交換）因子、負に荷電した（カチオン交換）因子、キレート剤（例えば、これは、金属イオンまたは生体特異的化合物（例えば、抗体または細胞性レセプター）との協調的な共有結合に関与し得る）であり得る。誘導体化のために好ましい化合物としては、以下が挙げられる：Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン（強アニオン交換、すなわち、「ＳＡＸ」）、Ｎ，Ｎ−ジメチルオクチルアミン（ＳＡＸ）、Ｎ−メチルグルカミン（弱アニオン交換、すなわち、「ＷＡＸ」）、３−メルカプトプロパンスルホネート（強カチオン交換、すなわち、「ＳＣＸ」）、３−メルカプトプロピオネート（弱カチオン交換、すなわち、「ＷＣＸ」）またはＮ，Ｎ−ビス（カルボキシメチル）−Ｌ−リジン（固定された金属キレート剤、すなわち、「ＩＭＡＣ」）。
別の局面では、本発明は、サンプル中において分析物を検出する方法を提供する。この方法は、本発明の吸着バイオチップと分析物を接触させて、分析物の捕捉を可能にする工程、およびその吸着チップによる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、分析物は、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、炭水化物または脂質のような生体分子である。他の実施形態において、分析物は、薬物候補のような有機分子である。特定の実施形態において、分析物は、質量分析法によって（特に、レーザ脱離／イオン化質量分析法によって）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、検出前に捕捉分析物にマトリ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、標識され（例えば、蛍光的に）、そしてその標識の検出器（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。特定の実施形態では、この方法は、１つの位置またはアドレス可能な複数の位置にサンプルを適用すること、およびその１つまたは複数のアドレス可能な位置に捕捉された分析物を検出することによって、サンプル中において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。
別の局面では、本発明は、吸着チップを製造する方法を提供する。この方法は、以下の工程を包含する：ａ）基材表面およびアンカー試薬における相補的な反応基を介して、その基材表面にアンカー試薬を共有結合的にカップリングする工程であって、ここでこのアンカー試薬は、重合化のため位置を含む、工程；ｂ）その位置を介してアンカー試薬に対して複数の重合化可能なモノマーを重合化する工程であって、これによりブラシ状ポリマー（ｂｒｕｓｈ ｐｏｌｙｍｅｒ）が形成される、工程；およびｃ）結合性官能基を含む複数の吸着粒子とそのブラシ状ポリマーを接触させる工程であって、それによりそのブラシ状ポリマーに固定された吸着フィルムが形成される、工程。
別の局面では、本発明は、複数の吸着チップを製造する方法を提供する。この方法は、以下の工程を包含する：（ａ）複数のチップ前駆体を提供する工程であって、各チップ前駆体は、表面およびその表面に結合された中間層を有する基材を含み、ここでこの中間層は、電荷を有するリンカーアームを含む、工程；ならびに（ｂ）その中間層の各々を、そのリンカーアームの電荷とは正反対の電荷を有する吸着粒子を含むアリコートと接触させる工程であって、ここでこの吸着粒子は結合性官能基を含み、これによりこの吸着粒子はその中間層に結合され、そしてここでこのアリコートは、単一のバッチの吸着粒子に由来する、工程。１つの実施形態では、中間層は、表面上の複数のアドレス可能な位置で各基材表面に結合される。別の実施形態では、このバッチは、０．５リットルと５リットルとの間の容量を有する。別の実施形態では、このバッチから作製されるアドレス可能な位置の総面積は、少なくとも５００，０００ｍｍ２である。別の実施形態では、このバッチから作製されるアドレス可能な位置の総面積は、５００，０００ｍｍ２と５０，０００，０００ｍｍ２との間である。別の実施形態では、アドレス可能な位置の数は、１００，０００と５，０００，０００との間である。
本発明の他の局面、目的および利点は、以下に続く詳細な説明から明らかである。
（発明の詳細な説明および好ましい実施形態）
（定義）
他に規定されない限り、本明細書中で使用されるすべての専門用語および科学技術用語は、一般に、本発明が属する分野の当業者によって通常理解されるのと同じ意味を有する。一般に、本明細書中で使用される命名法、ならびに、以下に記載される細胞培養、分子遺伝学、有機化学、ならびに核酸の化学およびハイブリダイゼーションにおける実験手順は、当該分野で周知でありかつ一般的に使用されているものである。核酸合成およびペプチド合成のためには、標準的な技術が使用される。この技術および手順は、一般的に、当該分野における従来法およびこの文書全体を通して提供される種々の一般的な参考文献（一般的には、Ｓａｍｂｒｏｏｋら、ＭＯＬＥＣＵＬＡＲ ＣＬＯＮＩＮＧ：Ａ ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ ＭＡＮＵＡＬ，第２版（１９８９）Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ，Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ，Ｎ．Ｙ．（これは、本明細書中で参考として援用される））に従って実施される。本明細書中で使用される命名法および以下に記載される分析化学および有機合成における実験手順は、当該分野で周知でありかつ一般的に使用されているものである。標準的な技術またはその改変物が、化学合成および化学分析のために使用される。
本明細書中で使用される場合、「核酸」は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、一本鎖、二本鎖、またはより高度に凝集したハイブリダイゼーションモチーフ、およびそれらの任意の化学的改変物を意味する。改変物としては、核酸リガンド塩基または全体として核酸リガンドに対して、さらなる電荷、分極率、水素結合、静電的相互作用、結合点および官能基を組み込む化学基を提供する改変物が挙げられるが、これらに限定されない。このような改変物としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：ペプチド核酸（ＰＮＡ）、ホスホジエステル基改変物（例えば、ホスホロチオエート、メチルホスホネート）、２’位の糖の改変物、５位のピリミジンの改変物、８位のプリンの改変物、環外アミンの改変物、４−チオウリジンの置換物、５−ブロモウラシルもしくは５−ヨードウラシルの置換物；骨格の改変物、メチル化物、異常塩基対形成の組み合わせ（例えば、イソ塩基（ｉｓｏｂａｓｅ）、イソシチジン、およびイソグアニジン）など。核酸はまた、例えば、ニトロインドールのような非天然の塩基を含み得る。改変物はまた、発蛍光団（例えば、量子ドット）または別の部分でのキャッピングのような３’改変物および５’改変物を含み得る。
「ペプチド」は、モノマーがアミノ酸でありかつアミド結合を通して互いに連結されたポリマーをいい、代替的に「ポリペプチド」ともいわれる。非天然アミノ酸（例えば、β−アラニン、フェニルグリシンおよびホモアルギニン）もまた、この定義のもとに含まれる。遺伝子によってコードされないアミノ酸もまた、本発明において使用され得る。さらに、反応基を含むように改変されたアミノ酸もまた、本発明において使用され得る。本発明において使用されるすべてのアミノ酸は、Ｄ−異性体またはＬ−異性体のいずれかであり得る。Ｌ−異性体が一般に好ましい。さらに、他のペプチド模倣物もまた本発明において有用である。一般的な概説として、Ｓｐａｔｏｌａ，Ａ．Ｆ．，ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ＡＮＤ ＢＩＯＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ＯＦ ＡＭＩＮＯ ＡＣＩＤＳ，ＰＥＰＴＩＤＥＳ ＡＮＤ ＰＲＯＴＥＩＮＳ，Ｂ．Ｗｅｉｎｓｔｅｉｎ編，Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ｐ．２６７（１９８３）を参照のこと。
用語「アミノ酸」は、天然に存在するアミノ酸および合成アミノ酸、ならびに天然に存在するアミノ酸と同様の様式で機能するアミノ酸アナログおよびアミノ酸模倣物をいう。天然に存在するアミノ酸は、遺伝暗号によってコードされるアミノ酸、および後に改変されたアミノ酸（例えば、ヒドロキシプロリン、γ−カルボキシグルタミン酸およびＯ−ホスホセリン）である。アミノ酸アナログは、天然に存在するアミノ酸と同じ基本的な化学構造（すなわち、水素、カルボキシル基、アミノ基、およびＲ基に結合したα炭素）を有する化合物（例えば、ホモセリン、ノルロイシン、メチオニンスルホキシド、メチオニンメチルスルホニウム）をいう。このようなアナログは、改変されたＲ基を有する（例えば、ノルロイシン）かまたは改変されたペプチド骨格を有するが、天然に存在するアミノ酸と同じ基本的な化学構造を維持する。「アミノ酸模倣物」は、アミノ酸の一般的な化学構造とは異なる構造を有するが、天然に存在するアミノ酸と類似の様式で機能する化合物をいう。
「抗体」は、１つもしくは複数の免疫グロブリン遺伝子またはそのフラグメントによって実質的にコードされるポリペプチドリガンドであって、エピトープ（例えば、抗原）を特異的に結合および認識する、ポリペプチドリガンドをいう。認識されている免疫グロブリン遺伝子としては、κおよびλ軽鎖定常領域遺伝子、α、γ、δ、εおよびμ重鎖定常領域遺伝子、ならびに種々の免疫グロブリン可変領域遺伝子が挙げられる。抗体は、例えば、インタクトな免疫グロブリンとして、または種々のペプチダーゼでの消化によって生成される多数の十分に特徴付けられたフラグメントとして存在する。これらとしては、例えば、Ｆａｂ’フラグメントおよびＦ（ａｂ）’２フラグメントが挙げられる。用語「抗体」はまた、本明細書中で使用される場合、抗体全体の改変または組換えＤＮＡ方法論を使用してデノボ合成される改変のいずれかによって生成された抗体フラグメントを含む。抗体はまた、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体、または単鎖抗体を含む。抗体の「Ｆｃ」部分は、１つ以上の重鎖定常領域ドメイン（ＣＨ１、ＣＨ２およびＣＨ３）を含むが重鎖可変領域は含まない、免疫グロブリン重鎖の部分をいう。
本明細書中で使用される場合、「免疫結合体」は、発蛍光団、細胞毒素、抗腫瘍薬物、治療剤などに化学的または生物学的に連結された、任意の分子またはリガンド（例えば、抗体または増殖因子（すなわち、ホルモン））を意味する。免疫結合体の例としては、免疫毒素および抗体の結合体が挙げられる。
置換基が、その従来の化学式（左側から右側へと記載される）によって特定される場合、その置換基は、右側から左側へと構造を記載することにより生じる化学的に同一の置換基も同じように含む（例えば、−ＣＨ２Ｏ−は、−ＯＣＨ２−も記載することを意図され；−ＮＨＳ（Ｏ）２−は、−Ｓ（Ｏ）２ＨＮ−を表すことも意図される、など）。
用語「アルキル」は、他に言及されない限り、それ自体でかまたは別の置換基の一部として、直鎖もしくは分枝鎖であるかまたは環状の炭化水素ラジカル、あるいはそれらの組み合わせを意味し、このアルキルは、完全飽和、モノ不飽和もしくは多価不飽和であり得、そして二価ラジカルおよび多価ラジカルを含み得、指定された数（すなわち、Ｃ１〜Ｃ１０は、１〜１０個の炭素を意味する）の炭素原子を有する。飽和炭化水素ラジカルの例としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない：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のような基、例えば、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチルのホモログおよび異性体など。不飽和アルキル基は、１つ以上の２重結合または３重結合を有する基である。不飽和アルキル基の例としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない：ビニル、２−プロペニル、クロチル（ｃｒｏｔｙｌ）、２−イソペンテニル、２−（ブタジエニル）、２，４−ペンタジニル、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、ならびにより高次のホモログおよび異性体。用語「アルキル」は、他に言及されない限り、「ヘテロアルキル」のような以下により詳細に定義されるアルキルの誘導体も含むことを意味する。炭化水素基に限定されるアルキル基は、「ホモアルキル」とよばれる。
用語「ヘテロアルキル」は、他に言及されない限り、それ自体または別の用語と組み合わせて、安定な直鎖もしくは分枝鎖であるかまたは環状の炭化水素ラジカル、あるいはそれらの組み合わせを意味し、定められた数の炭素原子と、Ｏ、Ｎ、ＳｉおよびＳからなる群から選択される少なくとも１つのヘテロ原子とからなり、そしてここで、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、そしてこの窒素へテロ原子は必要に応じて４級化され得る。このヘテロ原子（Ｏ、Ｎ、ＳおよびＳｉ）は、ヘテロアルキル基の任意の内部位置で置換され得るかまたはアルキル基が分子の残部に結合される位置で置換され得る。例としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない：−ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ−ＣＨ３、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＮＨ−ＣＨ３、−ＣＨ２−ＣＨ２−Ｎ（ＣＨ３）−ＣＨ３、−ＣＨ２−Ｓ−ＣＨ２−ＣＨ３、−ＣＨ２−ＣＨ２、−Ｓ（Ｏ）−ＣＨ３、−ＣＨ２−ＣＨ２−Ｓ（Ｏ）２−ＣＨ３、−ＣＨ＝ＣＨ−Ｏ−ＣＨ３、−Ｓｉ（ＣＨ３）３、−ＣＨ２−ＣＨ＝Ｎ−ＯＣＨ３、および−ＣＨ＝ＣＨ−Ｎ（ＣＨ３）−ＣＨ３。例えば、−ＣＨ２−ＮＨ−ＯＣＨ３および−ＣＨ２−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）３のように、２つまでのヘテロ原子が連続し得る。同様に、用語「ヘテロアルキレン」は、それ自体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た二価のラジカルを意味し、例としては以下が挙げられるがこれらに限定されない：−ＣＨ２−ＣＨ２−Ｓ−ＣＨ２−ＣＨ２−および−ＣＨ２−Ｓ−ＣＨ２−ＣＨ２−ＮＨ−ＣＨ２−。ヘテロアルキレン基について、ヘテロ原子はまたその鎖の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ついては、その連結基の方向は、連結基の式が書かれた方向によって意図されない。例えば、式−Ｃ（Ｏ）２Ｒ’−は、−Ｃ（Ｏ）２Ｒ’−および−Ｒ’Ｃ（Ｏ）２−の両方を示す。
アルキルラジカルおよびヘテロアルキルラジカルについての置換基（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しばしばよばれる基を含む）は、以下から選択される種々の基の１種以上（０〜（２ｍ’＋１）の範囲の数で（ここで、ｍ’はこのようなラジカル中の炭素原子の総数である））であり得るが、これらに限定されない：−ＯＲ’、＝Ｏ、＝ＮＲ’、＝Ｎ−ＯＲ’、−ＮＲ’Ｒ’’、−ＳＲ’、−ハロゲン、−ＳｉＲ’Ｒ’’Ｒ’’’、−ＯＣ（Ｏ）Ｒ’、−Ｃ（Ｏ）Ｒ’、−ＣＯ２Ｒ’、−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’’、−ＮＲＳＯ２Ｒ’、−ＣＮおよび−ＮＯ２。Ｒ’、Ｒ’’、Ｒ’’’およびＲ’’’’は、それぞれ好ましくは、独立して、水素、置換ヘテロアルキルもしくは非置換ヘテロアルキル、置換アリールもしくは非置換アリール（例えば、１〜３個のハロゲンで置換されたアリール）、置換アルキルもしくは非置換アルキル、アルコキシ基もしくはチオアルコキシ基、またはアリールアルキル基をいう。本発明の化合物が１つより多いＲ基を含む場合、例えば、このＲ基の各々は、１つより多いＲ基が存在する場合にそれぞれＲ’、Ｒ’’、Ｒ’’’およびＲ’’’’基であるように、独立して選択される。Ｒ’およびＲ’’が同一の窒素原子に結合する場合、これらは窒素と一緒になって５員環、６員環、または７員環を形成し得る。例えば、−ＮＲ’Ｒ’’は、１−ピロリジニルおよび４−モルホリニル（しかし、これらには限定されない）を含むことを意味する。置換基の上記の議論より、当業者は、用語「アルキル」が水素基以外の基（たとえば、ハロアルキル（例えば、−ＣＦ３および−ＣＨ２ＣＦ３）およびアシル（例えば、−Ｃ（Ｏ）ＣＨ３、−Ｃ（Ｏ）ＣＦ３、−Ｃ（Ｏ）ＣＨ２ＯＣＨ３、など）に結合される炭素原子を含む基を含むことを意味することを理解する。
上記の用語の各々は、示されたラジカルの置換形態および非置換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）およびシリコン（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いう。例示的な標的としては以下が挙げられるがこれらに限定されない：細胞およびその一部、酵素、抗体および他の生体分子、薬物、殺虫剤、除草剤、戦争の薬剤（ａｇｅｎｔｓ ｏｆ ｗａｒ）ならびに他の生物活性因子。
用語「アッセイされる物質」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か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以下が挙げられる：抗体、抗体フラグメント、抗原、ポリペプチド、糖タンパク質、多糖類、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。
より例示的には、このような物質としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない：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、β２−ミクログロブリン（β２ｍ）、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（Ｅ２）、エストリオール（Ｅ３）、ヒト絨毛性ゴナドトロピン（ｈＣＧ）、黄体化ホルモン（ＬＨ）、ヒト胎盤性ラクトゲン（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、ＨＢｓ抗原、抗ＨＢｓ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に対応するＩｇＥ抗体分子；麻酔薬および医療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を有する核酸および腫瘍関連ポリヌクレオチド配列。
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。他の成分とは、例えば、標的と混合されて見出される、希釈剤、緩衝液、洗浄剤、および夾雑物質、細片などである。例示的な例としては、尿、血清、血漿、全血、唾液、涙液、脳脊髄液、乳頭からの分泌液などが挙げられる。緩衝液、エクストラクタント、溶媒などのような液体材料に懸濁されるかまたは溶解された粘液、体組織、細胞などのような固形物質、ゲル物質もしくはゾル物質もまた含まれる。
用語「薬物」または「医薬剤」は、生物学的生物において効果を引き起こす生物活性化合物をいう。親和性部分または標的として使用される薬物は、中性であり得るかまたはその塩形態であり得る。さらに、この化合物は、プロドラッグ形態で本発明の方法において使用され得る。プロドラッグは、生理学的条件下で化学変化を容易に起こして、本発明の目的の化合物を提供する化合物である。
用語「結合性官能基」は、本明細書中で使用される場合、「アッセイされる物質」のような特定の物質に対する親和性を有する部分、すなわち、本発明のチップ上に物質を固定するためにその特定の物質と相互作用し得る部分を意味する。結合性官能基は、クロマトグラフ性（ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ）または生体特異性（ｂｉｏｓｐｅｃｉｆｉｃ）であり得る。クロマトグラフ性結合性官能基は、電荷−電荷、親水性−親水性、疎水性−疎水性、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を介して物質に結合する。生体特異性結合性官能基は、一般的には、１つ以上の上記の相互作用を含む、相補的な３次元構造に関与する。生体特異的相互作用の組み合わせの例としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない：抗原と対応する抗体分子、核酸配列とその相補配列、エフェクター分子とレセプター分子、酵素とインヒビター、糖鎖含有化合物とレクチン、抗体と前記抗体に対して特異的な別の抗体分子、レセプター分子と対応する抗体分子、および同様の組み合わせ。他の特異的結合物質の例としては、化学的にビオチン改変された抗体分子またはポリヌクレオチドとアビジン、アビジン結合された抗体分子とビオチン、およびそのような組み合わせが挙げられる。
用語「吸着フィルム」は、本明細書中で使用される場合、アッセイされる物質が固定され、そして特異的結合反応が生じる領域を意味し、これは、試験サンプルの流れ方向に沿った分布を有する。
本明細書中で使用される場合、用語「ポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）」および「ポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒｓ）」は、「コポリマー（ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）」および「コポリマー（ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）」を含み、そして用語「オリゴマー（ｏｌｉｇｏｍｅｒ）」および「オリゴマー（ｏｌｉｇｏｍｅｒｓ）」と交換可能に使用される。
用語「検出手段」は、本明細書中で使用される場合、可視的な判断またはシグナル特性に依存する適切な外部測定機器を使用することによって、結合層上のアッセイされる物質の固定により生成されるシグナルを検出することをいう。
用語「結合（された）」とは、本明細書中で使用される場合、以下を含むがこれらに限定されない相互作用を含む：共有結合、イオン結合、化学吸着、物理吸着およびこれらの組み合わせ。
用語「独立して選択される」とは、本明細書中で使用される場合、そのようにして記載された基は、同一であっても異なっても良い。
用語「生体分子」または「生体有機分子（ｂｉｏｏｒｇａｎｉｃ ｍｏｌｅｃｕｌｅ）」は、典型的には、生存生物によって作り出される有機分子をいう。これには、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、リボ核タンパク質、リポタンパク質など）分子が挙げられる。
用語「生物学的物質」とは、生物、器官、組織、細胞またはウイルス由来の任意の物質をいう。これは、唾液、血液、尿、リンパ液、前立腺液または精液、乳汁などのような生物学的流体、ならびにこれらの任意の抽出物（例えば、細胞抽出物、細胞培養培地、画分化サンプルなど）を含む。
（序論）
本発明は、基材；吸着フィルム（これは、結合性官能基を含む）；および前述の２つの成分を繋ぐリンカーアームの中間層から容易に構築され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、結合性官能基を有する標的種の捕捉に基づくアッセイシステムの感度、特異性、およびダイナミックレンジを増加させるために本発明のチップを使用する方法を含む。このアッセイは、表面ベースであり、アッセイの成分（例えば、結合性官能基）は中間層を通して基材に結合される。
本発明は、以下の章において、質量分析法による検出を使用する例示的な実施形態を参照することによってさらに説明され、例示される。質量分析検出に焦点をあてたのは単に、例示の明瞭化および単純化の目的のためであって、本発明の範囲を限定するとも本発明が用途を見出す方法の型を制限するとも解釈されるべきではない。当業者は本明細書中に示される方法が多くのチップ形式および広範囲の標的部分の検出のためにこれらのチップを使用するアッセイに広く適用可能であることを認識する。
（チップ）
例示的な実施形態において、本発明のチップは、以下を含む：（１）基材；（２）中間層であって、この中間層はリンカーアームを含みかつその基材に結合される、中間層；および（３）成分として結合性官能基を含む、吸着フィルム。好ましくは、中間層は、その基材に結合するアンカー部分をさらに含み、そしてリンカーアームを形成する荷電されたポリマーの基材への結合点として作用する。この吸着フィルム成分は、一般的には、荷電されたポリマー／リンカーアームの電荷とは反対の正味の電荷を有し、その結果、ポリマーとフィルム成分は、互いに結合される。このフィルム成分と荷電されたポリマーとの間の静電的誘引は、中間層（従って、基材）に対してそのフィルム成分を固定する。結合性官能基は、吸着フィルムに対して分析物を固定する機能を有し、特定の用途のために実質的に任意の有用な構造部分である。
本発明のチップの成分は、本明細書中の以下に詳細に議論される。当業者は、この各成分に関して記載される好ましい実施形態および代替の実施形態の各々が、限定されることなく、他の成分の実施形態と容易に組み合わせられることを理解する。
（基材）
本発明のチップにおいて、吸着フィルムは、直接的にかまたは基材と吸着フィルムとの間にインターカレートされる中間層のリンカーアームを介して、基材上に固定される。リンカーアームを含む中間層は、平らな基材表面に結合されるかまたは隆起している（例えば、島）かもしくは陥没した（例えばウェル、トラフ）表面を有する面であり得る特徴の基材表面に結合される。本発明を実行するのに有用な基材は、任意の安定な材料かまたは材料の組み合わせから作製され得る。さらに、有用な基材が構築されて任意の好都合な幾何学または構造特徴の組み合わせを有するように構築され得る。この基材は、剛性または可撓性のいずれかであり得、そして光学的に透明であり得るかまたは光学的に不透明であり得る。この基材はまた、電気的絶縁体、導電体または半導体であり得る。チップに適用されるサンプルが水ベースである場合、この基材は、好ましくは水不溶性である。
基材を形成する材料は、種々の物理学的形態（例えば、フィルム、支持された粉末（ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｐｏｗｄｅｒ）、ガラス、結晶など）で利用される。例えば、基材は、単一の無機酸化物または一種より多い無機酸化物の複合体からなり得る。１種より多い成分が基材を形成するために使用される場合、これらの成分は、例えば、層状構造（すなわち、第１の酸化物上に第２の酸化物が堆積される）で構築され得るか、または２種以上の成分が連続的な非層状構造で配置され得る。さらにこの基材は、液体、蒸気および／または気体に対して実質的に不浸透性であり得るか、あるいは、この基材は、１種以上のこれらのクラスの材料に対して浸透性であり得る。さらに、１種以上の成分が種々のサイズの粒子として混合され得、そしてガラス、石英または金属シートのような支持体上に堆積され得る。さらに、１種以上の成分の層は、２つの他の基材層間にインターカレートされ得る（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、適切に構築された基材を選択し得る。
例示的な基材材料としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：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これらの組み合わせ。基材において使用される無機のガラスおよび結晶としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＮａＣｌ、ＫＢｒ、ＫＩ、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＨｇＦ２、ＢＮ、ＡｓＳ３、ＺｎＳ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡＩＮなど。これらの結晶およびガラスは、当該分野で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、結晶は、商業的に購入され得る（例えば、Ｆｉｓｃｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）。本発明で使用される無機酸化物としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない、Ｃｓ２Ｏ、Ｍｇ（ＯＨ）２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２（ガラス）、石英、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＰｂＯ２など。本発明の基材に使用される金属としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない、金、銀、白金、パラジウム、ニッケル、銅および合金ならびにこれらの金属の複合物。
金属もまた、本発明において基材として有用である。金属は、結晶、シートまたは粉末として使用され得る。金属が別の基材成分と共に層を形成する実施形態において、この金属は、当業者に公知である任意の方法によって他の基材上に堆積され得る。この方法としては、蒸着（ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリングおよび無電解沈着（ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が挙げられるがこれらに限定されない。
この金属層は、液体、溶液、蒸気および気体のような物質に対して浸透性であっても不浸透性あってもよい。現在好ましい材料としては、金、銀、白金、パラジウム、ニッケル、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、および他の鉄合金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、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、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラール、ポリビニルクロリド）、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、ポリヘテロ環、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、フッ素化ポリマー、エポキシ、ポリエーテルおよびフェノール樹脂が挙げられる。
好ましい実施形態において、基材材料は、標的と実質的に非反応性であり、従って、基材と標的またはアッセイ混合物の他の成分との間の非特異的結合を阻止する。非特異的結合を阻止するための物質によって基材をコーティングする方法は、当該分野で周知である。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。特定の用途のために適切なコーティング剤は、当業者に明らかである。
さらに好ましい実施形態において、この基材材料は、実質的に非蛍光であるかまたは標的の検出と干渉しない波長範囲の光を放出する。例示的な低バックグラウンド基材としては、Ｃａｓｓｉｎら、米国特許第５，９１０，２８７号およびＰｈａｍら、米国特許第６，０６３，３３８号によって開示される基材が挙げられる。
本発明を実施するのに使用される基材表面は、滑らかであり得るか、粗くあり得るか、および／またはパターン形成され得る。この表面は、機械的および／または化学的な技術の使用によって操作され得る。例えば、この表面は、金属フィルムの摩擦、エッチング、溝切り、伸展、および斜め蒸着（ｏｂｌｉｑｕｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって粗くまたはパターン形成され得る。この基材は、写真平板（Ｋｌｅｉｎｆｉｅｌｄら、Ｊ．Ｎｅｕｒｏｓｃｉ．８：４０９８−１２０（１９９８））、フォトエッチング、化学エッチングおよびマイクロコンタクト印刷（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔａｃｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）（Ｋｕｍａｒら、Ｌａｎｇｍｕｉｒ １０：１４９８−５１１（１９９４））のような技術を使用してパターン形成され得る。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。
基材上のパターンのサイズおよび複雑さは、利用される技術の分解能およびそのパターンが意図す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して、基材上に２００ｎｍほど薄い特徴の層が形成される。例えば、Ｘｉａ、Ｙ．；Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ、Ｇ．、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１７：３２７４−７５（１９９５）を参照のこと。同様に、写真平板を使用して、１μｍほど小さい特徴を持つ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は、ウェル、エンクロージャー、パーティション、レセス、インレット、アウトレット、チャネル、トラフ、回折格子などのような特徴を含むパターンを含む。
例示的な実施形態において、パターン形成は、複数の隣接するアドレス可能な特徴を有する基材を作製するために使用され、ここで、これらの特徴の各々は、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、アドレス可能な特徴は、他の隣接する特徴と流体連絡しない。従って、特定の特徴で配置された分析物または他の基材は、その特徴に実質的に限定されたままである。別の好ましい実施形態において、このパターン形成は、デバイスを介したチャネルの作製を可能にし、それによって液体が、そのデバイスに進入し得るかまたは排出され得る。
アンカー部分、リンカーアーム、吸着フィルムまたはこれらの組み合わせが基材上に印刷される実施形態において、パターンは、基材上に直接的に印刷され得るか、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、パターン形成されたレジストは基材上に置かれ、このチップの成分はレジストによって被覆されない領域に置かれ、そしてこのレジストは、その後除去される。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、レジストの除去後、第１の成分層とは異なる構造を有する第２のチップ成分が、レジストによって最初に被覆された領域の基材上に印刷される。このプロセスは、異なる成分によって選択された任意の回数繰り返され得、所望の形式を有するチップを作製する。
上記の技術を使用することによって、異なる化学特徴の領域を有するパターンを持つ基材が生成され得る。従って、例えば、隣接する隔離された特徴のアレイを有するパターンは、パターン構築物の疎水性／親水性、電荷および他の化学特徴を変化させ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、隣接する特徴間に「壁」をパターン形成することによって個々の親水性特徴に拘束され得る。同様に、正または負に荷電した化合物が、その拘束される化合物の電荷と同様の電荷を有する化合物から作製される「壁」を有する造作物に拘束され得る。同様の基材構成がまた、基材上に直接的に所望の特徴を有する層をマイクロ印刷することによって達成され得る。Ｍｒｋｉｓｈ、Ｍ．；Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ、Ｇ．Ｍ．，Ａｎｎ．Ｒｅｖ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．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化能力（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ）は、そのチップ基材内に空間コード（例えば、スポットされたマイクロアレイ）を組み込むことによって増加され得る。空間コードは、本発明の各チップ中に導入され得る。例示的な実施形態において、異なる分析物についての結合性官能基は、チップ表面に沿って配置され得、特定のデータコード（例えば、標的結合性官能基特異性）を、各位置において再利用させることを可能にする。この場合において、アレイ配置は、さらなるコードパラメータであり、事実上無限の数の異なる分析物の検出を可能にする。
空間コードが利用される本発明の実施形態において、これらは、好ましくは、基材のｍ個の領域にわたって分布するｍ個の結合性官能基を含む空間的にコードされたアレイを利用する。ｍ個の結合性官能基の各々は、異なる官能基もしくは同一の官能基であり得るか、または異なる官能基が、その表面上のパターンに配置され得る。例えば、アドレス可能な位置のマトリクスアレイの場合、単一の行または列における全ての位置は、同一の結合性官能基を有し得る。このｍ個の結合性官能基は、好ましくは、確認されるｍ個の位置の各々の同定を可能にする様式で基材上にパターン形成される。好ましい実施形態において、このｍ個の結合性官能基は、ｐ×ｑのマトリクスの不連続位置に並べられ、この（ｐ×ｑ）の各々の位置は、ｍ個の結合性官能基のうちの少なくとも１つに結合する。このマイクロアレイは、基本的に任意の型の結合性官能基からパターン形成され得る。
空間的にコードされたアッセイ基材は、本質的に任意の数の化合物を含み得る。結合性官能基がポリヌクレオチド（オリゴヌクレオチドまたは核酸）またはポリペプチドである実施形態において、ｍは、１〜１００の数であり、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。
特定の好ましい実施形態において、この基材はアルミニウム支持体を含み、このアルミニウム支持体は、二酸化ケイ素の層でコーティングされる。なおさらに好ましい実施形態において、この二酸化ケイ素の層は、約１，０００〜３，０００Åの厚さである。
当業者は、上記および他の方法が、核酸の他に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する。
（中間層）
基材に結合され、そして吸着フィルムを基材に連接させるものが中間層である。この中間層は、個々のリンカーアームの集合から作製される。これらの部材は、隔離された個体として挙動し得るか、または自己アセンブリ単層のように順序づけられた構造物を形成するために協働し得る。あるいは、この層は、架橋されて、チップに、安定性または他の所望の特性を与え得る。
リンカーアームの集合の部材は、任意の有用な構造の部材である。好ましいリンカーは、基材上の反応基、および吸着フィルムと相互作用して吸着フィルムをリンカーアームフィルムに接着する第２の官能基上の反応基、に相補的な反応性官能基を有する種に由来のリンカーである。
例示的な実施形態において、この中間層は、「アンカー部分」（これは、基材に結合される）、およびリンカーアーム（これは、吸着フィルムの部材にカップリングされる）を含む２成分構造である。
（アンカー部分）
多くの反応型が、アンカー部分を有する基材構造の官能化のために利用可能である。例えば、ポリプロピレンのようなプラスチックから構築される基材は、クロム酸酸化、および引き続くヒドロキシル化された表面またはアミノメチル化された表面への転換によって誘導される表面であり得る。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、クロロメチル化および引き続く官能基操作によって誘導される表面であり得る。さらに、官能化された基材は、エッチングされ還元された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、基材はガラスから、またはガラス様材料でコーティングされた金属から作製され、従って、反応性のＳｉ−ＯＨ結合を有する表面を示す。アンカー部分がガラスに結合される場合、このアンカー部分は、一般的には、ガラス表面の結合に相補的な反応性の第１官能基を含む。
多くのシロキサン官能化試薬が、アンカー部分を形成するために使用され得る。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、ジボランで官能化し、そしてＨ２Ｏ２でアルコールを酸化する）
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−エニルトリクロロシラン→→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（表面をシリル化し、そして加水分解してジオールにする）
ａ．（グリシジ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（中間体の官能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２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
５．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、アンカー部分は、以下の構造を有する種から誘導される：
（ＲＯ）３−Ｓｉ−Ｒ１−Ｘ１ （１）
ここで、Ｒは、アルキル基（例えば、メチルまたはエチル）であり、Ｒ１は、ケイ素とＸ１との間の連結基であり、そしてＸ１は、反応性基または保護された反応性基である。この反応性基はまた、以下で考察されるような吸着層のメンバーであり得る。示されたアルコキシ基の付近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。
現在好ましい実施形態において、アンカー部分は、例えば、上記の４群から選択されるメンバーから誘導される。好ましいアンカー部分は、以下から誘導されるものである：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、金属箔（例えば、金箔）であり、反応性基は、この金属表面に対して親和性（ａｖｉｄｉｔｙ）を示す因子によりこの金属表面に連結される。本発明の好ましい実施形態において、この基材は、少なくとも部分的に、金箔であり、そしてこの金属表面と反応する基としては、チオール、スルフィリドまたはジスルフィド、例えば、以下：
Ｙ−Ｓ−Ｒ２−Ｘ２ （２）
が挙げられる。ここで、Ｒ２は、イオウとＸ２との間の連結基であり、そしてＸ２は、反応性基または保護された反応性基である。Ｘ２はまた、吸着フィルムのメンバーであり得る。Ｙは、Ｈ、Ｒ３およびＲ３−Ｓ−からなる群から選択されるメンバーであり、ここでＲ３は、Ｈまたはアルキルである。
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で、これらを入手できる。例えば、アミン官能化チオールは、そ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、対応するハロアミン、ハロカルボン酸などから生成され得る。例えば、Ｒｅｉｄ，ＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ＯＦ ＢＩＶＡＬＥＮＴ ＳＵＬＦＵＲ，第１巻、２１−２９、３２−３５頁、第５巻、２７−３４頁、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、１６−２１、２４−２９頁、第３巻、１１−１４頁、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、各アンカー部分ごとに１つより多くの反応性基を提供する。以下で示されるような試薬を使用して、基材表面上の各反応性部位（これは、アンカー部分に結合している）は、２つ以上の反応性基に「増幅」される。
（ＲＯ）３−Ｓｉ−Ｒ１−（Ｘ１）ｎ （３）
式３において、Ｒは、アルキル基（例えば、メチル）であり、Ｒ１は、ケイ素とＸ１との間の連結基であり、Ｘ１は、反応性基または保護された反応性基であり、そしてｎは、２と５０との間、より好ましくは２と２０との間の整数である。好ましい実施形態において、（−Ｓｉ−Ｒ１−）は、メタクリルオキシプロピルシランである。
類似の増幅分子はまた、基材が少なくとも部分的に、金属箔である実施形態における用途を有する。これらの実施形態において、金属表面と反応する基は、式４で示されるチオール、スルフィドまたは例えば、ジスルフィドを含む：
Ｙ−Ｓ−Ｒ２−（Ｘ２）ｎ （４）
ここで、記号Ｒ２、Ｘ２、Ｙ、Ｒ３は、上で議論された意味と実質的に同じ意味を有する。
本発明の上記の実施形態におけるＲ１、Ｒ２およびＲ３についての使用の例示的な基としては、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、アリールアルキル基、置換アリール基、置換アリールアルキル基、アシル基、アルキルアミノ基、アシルアミノ基、アルコキシ基、アシルオキシ基、アリールオキシ基、アリールオキシアルキル基、飽和環式炭化水素基、不飽和環式炭化水素基、ヘテロアリール基、ヘテロアリールアルキル基、置換ヘテロアリール基、置換ヘテロアリールアルキル基、複素環式基、置換複素環式基および複素環式アルキル基が挙げられるが、これらに限定されない。
上記の式１〜４の各々において、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３の各々は、安定であるか、またはこれらは、例えば、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、この吸着フィルムは、基材から遊離する。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もまた、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、本発明のチップの多数の成分に含まれる。例えば、アンカー部分上の反応性官能基は、リンカーアームを構築し、このリンカーアームを基材に連結するために使用される次のサブユニットと反応する。さらに、結合性官能基は、反応性官能基を含み得る。本明細書中で考察される反応性官能基は、一般に、カップリング反応または認識現象が生じるチップの任意の部位で適用可能である。
例示的な反応性官能基（例えば、Ｘ１およびＸ２）としては、以下が挙げられる：
（ａ）カルボキシル基およびそれらの種々の誘導体（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を含むが、これらに限定されない）；
（ｂ）ヒドロキシ基（これは、エステル、エーテル、アルデヒドなどに変換され得る）；
（ｃ）ハロアルキル基（ここで、ハライドは、後に求核基（例えば、アミン、カルボキシレートアニオン、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、それにより、ハロゲン原子の部位にて新たな基の共有結合を生じる）；
（ｄ）ジエノフィル基（これは、Ｄｉｅｌｓ−Ａｌｄｅｒ反応に関与し得る（例えば、マレイミド基））；
（ｅ）アルデヒド基またはケトン基（その結果、引き続く誘導体化が、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）の形成を介して、またはＧｒｉｇｎａｒｄ付加もしくはアルキルリチウム付加のような機構を介して、可能となる）；
（ｆ）スルホニルハライド基（引き続いてアミンと反応し、例えば、スルホンアミドを形成するため）；
（ｇ）チオール基（これは、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し得る）；
（ｈ）アミン基またはスルフヒドリル基（これは、例えば、アシル化またはアルキル化され得る）；
（ｉ）アルケン（これは、例えば、付加環化、アシル化、Ｍｉｃｈａｅｌ付加などを受け得る）；ならびに
（ｊ）エポキシド（これは、例えば、アミン化合物およびヒドロキシル化合物と反応し得る）。
これらの反応性官能基は、これらが関与することを意図されない反応に関与しないように、またはこのような反応を妨げないように、選択され得る。あるいは、この反応性官能基は、保護基の存在により、反応への関与から保護され得る。当業者は、選択された一連の反応条件の妨害から、特定の官能基をどのように保護するかを理解している。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。
当業者は、本明細書中で議論される反応性官能基が、本発明のチップの構築において有用な官能基のサブセットのみを示すことを理解する。さらに、当業者は、これらの反応性官能基がまた、吸着フィルムの成分およびリンカーアームとしての用途を有することを理解する。
特に好ましい実施形態において、反応性官能基は、不飽和炭素−炭素結合または炭素−ヘテロ原子結合を含む。なおさらなる好ましい実施形態において、反応性官能基は、少なくとも１つのビニル基（これは、ラジカル重合に適切である）を含む。
（リンカーアーム）
リンカーアームの層（本明細書中で「支持体」または「フィルム支持体」とも称される）は、吸着フィルムを固定化する。リンカーアームの層は、吸着フィルムを固定化するために有用な任意の組成および構成を有する。リンカーアームは、アンカー部分の第２の官能基（すなわち、基材に直接結合していない官能基）に結合し、それにより、基材上で固定化される。リンカーアームはまた、吸着フィルムと相互作用する１つ以上の基を有する。好ましい実施形態において、リンカーアームは、吸着フィルムの成分の電荷とは反対の符号の電荷を有する荷電部分である。
リンカーアームは、好ましくは、有機ポリマーおよび生物学的ポリマーから選択されるが、小分子リンカー（例えば、ビオチン）もまた、本発明の範囲内に含まれる。十分に構築されたリンカーは、アンカー部分に結合され得る。あるいは、リンカーアームは、ポリマー合成の起点としてアンカー部分上の官能基を使用してモノマーを一緒に連結することにより、基材−アンカー結合体上に構築され得る。さらに別の例示的な実施形態において、支持体−アンカー部分は、カセット（これは引き続いて基材に結合する）として形成される。このリンカーアームは、好ましくは、１つのアンカー部分にのみ結合する。結合点は、好ましくは、リンカーアームの末端であるが、内部結合であり得る。リンカーアームは、直鎖分子鎖であり得るか、または分枝鎖であり得る。好ましくは、基材上のリンカーアームは、互いに架橋されていない。好ましい実施形態において、リンカーアームの集合は、「ブラシ状ポリマー」、すなわち、それぞれが独立して基材に結合した分子鎖の集合、を形成する。
本発明のチップにおいて有用な例示的な合成リンカー種としては、有機ポリマーおよび無機ポリマーの両方が挙げられ、そして吸着フィルムの固定化を支持する任意の化合物から形成され得る。例えば、合成ポリマーイオン交換樹脂（例えば、ポリ（フェノール−ホルムアルデヒド）、ポリアクリル酸もしくはポリメタクリル酸）、またはニトリル、アミン−エピクロロヒドリンコポリマー、ポリエチレンもしくはポリプロピレン上のスチレンのグラフトポリマー、ポリ（２−クロロメチル−１，３−ブタジエン）、ポリ（ビニル芳香族）樹脂（例えば、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレンもしくはビニルピリジン、メタクリル酸の対応するエステル、スチレンモノマー、ビニルトルエンモノマー、ビニルナフタレンモノマーおよび類似の不飽和モノマー（モノビニリジン環含有窒素複素環式化合物を含む）および上記のモノマーのコポリマーから誘導される樹脂）が、適切である。
本発明のリンカーは、例えば、周知の懸濁重合技術（これは、モノマーの液滴を、これが不溶性である水性媒体中に懸濁する工程を包含する）によって、形成され得る。適切な条件下で、ポリマーは重合する。これは、懸濁媒体中でモノマーを添加物と混合することによって、達成され得る。この媒体が撹拌される場合、モノマーは、液滴中に分散し、そして重合が完了するまで、撹拌が続けられる。
別の実施形態において、リンカーは、親油性ポリマーである。例示的な親油性ポリマーは、ポリエステル（例えば、ポリ（ラクチド）、ポリ（カプロラクトン）、ポリ（グリコリド）、ポリ（δ−バレロラクトン）、およびこれらの列挙したポリエステル中に見出される２つ以上の別個の繰返し単位を含むコポリマー）、ポリ（エチレン−ｃｏ−酢酸ビニル）、ポリ（シロキサン）、ポリ（ブチロラクトン）、ならびにポリ（ウレタン）である。
なおさらなる実施形態において、ポリマーは、親水性ポリマー（例えば、（ａ）非タンパク質性ポリマー（ポリ（エチレンオキシド−ｃｏ−プロピレンオキシド、カルボキシル化ポリ（エチレン）（例えば、ＣＡＲＢＯＰＯＬＴＭ）、ポリ（ホスファゼン）およびポリサッカリドからなる群から選択される）；（ｂ）ポリ（アミノ酸）；ならびに（ｃ）親水性ポリマーのブレンド）である。他の適切な親水性ポリマーとしては、エチレンオキシドポリマーおよびプロピレンオキシドポリマー（ホモポリマーおよびコポリマーを含む）から形成されるポリマーが挙げられる。
本発明における用途を有する他のポリマーとしては、カチオン性ポリマー（例えば、４級アンモニウム塩を含むポリウレタン組成物により例示されるようなもの）が挙げられる。ウレタンポリマーは、カチオン性ポリウレタンを調製するためにアルキレンオキシドから容易に調製される。例えば、米国特許第３，４７０，３１０号；米国特許第３，８７３，４８４号を参照のこと。
（吸着フィルム）
本発明のチップにおいて、ある種類または型の分子認識現象（例えば、吸着物−標的相互作用）が、吸着フィルムの結合性官能基において生じ、それにより、標的がフィルムに固定される。この現象は、好ましくは、フィルム内のアドレス可能位置において生じる特定の選択性条件によって特徴付けられる。
好ましい実施形態において、本発明のチップの吸着フィルムは、固定化された分析物の検出が、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、アドレス可能吸着フィルム内の１つ以上の位置における１つ以上の分子認識現象の検出は、少量の全吸着物−分析物複合体のみの除去または消費しか必要としない。従って、構造または機能の解明のために、１つ以上の「第２の処理」事象（さらなる構築もしくは分解、改変および増幅（直接的または間接的）を含む）がインサイチュ（すなわち、アドレス可能な位置の境界内で）で直接行われた後に、未使用の部分がさらに求められ得る。
分析物に対する改良された特異性を有する吸着物は、反復プロセス（「連続分解」と称される）によって開発され得、ここで、分析物を保持することが証明された吸着物または溶出物は、より良好な結合特性との組合せを同定するためにさらなる変数を用いて試験される。別の方法により、分析物に対して特異的な抗体吸着物を用いる基材の迅速な作成が可能となる。この方法は、分析物を吸着物に付ける工程、およびこの分析物に結合するファージについて、ファージディスプレイライブラリをスクリーニングする工程を包含する。
吸着フィルムは、当業者に周知の多くの相互作用様式のうち１つにより、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、フィルムは、静電的結合によって、フィルム支持体上に固定化される。
共有結合およびポリマーの絡み合い方法とは異なり、静電的結合は、実質的に即効性であり、そしてフィルム厚は、結合条件に依存しない。共有結合およびポリマーの絡み合い方法は、ポリマー合成に関して以前に記載された多くのプロセス制御の変数を被る。結果として、これらの結合方法のいずれも、静電的結合を使用して達成可能なフィルム厚の均一性に近い均一性を達成し得ない。例示的な実施形態において、静電的結合は、荷電粒子のスラリーを反対の電荷の表面に沈着し、次いでこの表面から過剰な粒子をリンスする程度簡単なものである。フィルム厚は、粒子の直径によって規定される。コーティング粒子間の静電反発は、好ましくは、多数の粒子層が表面に結合するのを防止する。
上記の節において考察されるように、リンカーは、好ましくは、多電荷ポリマーである。従って、さらに好ましい実施形態において、吸着層は、リンカーの正味の電荷と反対の正味の電荷を有するポリマー材料である。複合体は、２つの反対に荷電した材料の間で形成され、それにより、吸着フィルムが中間層に固定される。
本発明のチップの吸着層は、好ましくは、ポリマー材料であり、そしてこのポリマー材料は、生物学的ポリマー、合成ポリマー、生物学的ポリマーと合成ポリマーのハイブリッドおよびこれらのポリマーの組合せを含み得る。本発明のチップにおいて有用なポリマーの構造に対する唯一の制限は、このポリマーが、中間層に付着するか、結合するか、またはそうでなければこの中間層上に固定化することである。
以下の考察は、本発明のチップの吸着フィルムの調製における用途を有する吸着粒子を調製する代表的な方法を記載する。この考察は、例示的であることが意図され、そして本発明において有用な特定の型の範囲を規定も限定もしない。
好ましい実施形態において、粒子は、ラテックス粒子分散物または他の水性粒子分散物として使用される。例示的なラテックス粒子は、米国特許第４，１０１，４６０号；同第４，２５２，６４４号；同第４，３５１，９０９号；同第４，３８３，０４７号；同第４，５１９，９０５号；同第４，９２７，５３９号；同第５，３２４，７５２号；および同第５，５３２，２７９号に開示される。用語「ラテックス」は、広範な直径の粒子を含む古典的なラテックスを含むように、本明細書中で大まかに使用される。
吸着層は、結合性官能基を含む吸着粒子から形成される。この吸着粒子は、好ましくは、コロイド懸濁物の形態の中間層に適用される。官能化の前に、これらの粒子は、好ましくは、約１０ｎｍと約１００μｍとの間の直径を有する。小さな直径の粒子は、代表的に、約４００ｎｍ〜約５００ｎｍの間の直径である。大きな直径の粒子は、代表的に、約１μｍ〜約１００μｍの間の、より好ましくは約１μｍと約５０μｍとの間である。
粒子の官能化は、代表的に、そのサイズの劇的な増加をもたらす。例えば、官能化された粒子（例えば、実施例に記載される粒子）は、代表的に、対応する官能化されていない粒子よりも約１〜約２桁大きい。従って、官能化された小さい粒子は、代表的に、約３μ〜約１０μの直径である。官能化された大きい直径の粒子は、一般に、約１０μ〜約５００の直径である。
本発明のデバイスおよび方法において有用な粒子の直径は、粒子サイズを決定するための当該分野で公知の任意の手段によって、測定され得る。本明細書中で使用される場合、「粒径」は、小さい粒子に関して、一般に、光子相関分光法により決定されるような強度の重みつき平均をいう。より詳細には、粒子サイズを、ＢＩ−９０（Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｏｌｔｓｖｉｌｌｅ，ＮＹ）を使用して、０．１４重量％のピロリン酸四ナトリウム水溶液に懸濁した粒子について決定した。「大きな粒子」に関して、直径は、一般に光学顕微鏡により決定される値をいう。
本発明の実施に有用なラテックス粒子の例は、実施例に記載される。ラテックス粒子を調製する他の代表的な方法が、当該分野で公知である。例えば、種々のエチレン性不飽和モノマー（０．１〜５重量％のα，β−不飽和モノカルボン酸を含む）を含むモノマー混合物から、微粒子プラスチック分散物を調製するためのプロセスが、米国特許第４，１９３，９０２号に開示される。このプロセスは、０．５〜１０重量％のアニオン性乳化剤を含有する水溶液中に、開始剤と同時にモノマーミックスを量り入れる工程、このモノマーを重合して分散物を形成する工程、およびこの分散物をｐＨ７〜１０に調整する工程、を包含する。
オレフィン性不飽和ジカルボン酸または無水物を含有するポリマーの分散物は、米国特許第５，３５６，９６８号に開示される。この分散物は、少なくとも２つのアニオン性乳化剤および必要に応じて１つ以上の非イオン性乳化剤を含有する乳化剤混合物の存在下で、モノマーを乳化重合することによって得られる。
ＤＥ−Ａ−４０２６６４０において、オリゴマーのカルボン酸が、オレフィン性不飽和モノマーの乳化重合のための安定化剤として使用され得、これにより、凝固物を含まずかつ非常に剪断安定性の微粒子ポリマー分散物を生じることが開示される。
末端でポリマー骨格に結合したカルボン酸官能性部分を有するグラフトコポリマーを含む水性コーティング組成物およびラッカー組成物が、ＷＯ−Ａ−９５３２２２８およびＷＯ−Ａ−９５３２２２５５に記載される。
公知の陰イオン交換組成物は、一般に、いくつかのカテゴリーに含まれる。より従来的な陰イオン交換系において、合成支持樹脂粒子（一般に、陰電荷を有する）は、正電荷の陰イオン交換官能基（すなわち、陰イオン交換部位）を有するより小さい合成樹脂粒子の層で被覆される。このより小さい粒子は、静電結合によって、より大きい支持粒子上に保持される。この支持樹脂は、種々の形態をとり得る。例えば、米国特許第４，１０１，４６０号；同第４，３８３，０４７号；同第４，２５２，６４４号；同第４，３５１，９０９号；および同第４，１０１，４６０号を参照のこと。
より最近の開発は、無電荷の支持樹脂、および陰イオン交換官能基を含むより小さいラテックス粒子（これらは分散剤により一緒に保持されている）を利用する。米国特許第５，３２４，７５２号を参照のこと。
吸着フィルムの粒子成分を形成するために使用されるモノマーは、好ましくは、以下からなる群から選択される：メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、オレイル（メタ）アクリレート、パルミチル（メタ）アクリレート、ステリル（メタ）アクリレート、スチレン、ブタジエン、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、塩化ビニルベンジル、ビニルベンジルグリシジルエーテル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドおよびグリシジルメタクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、モノメチルイタコネート、モノメチルフマレート、モノブチルフマレート、無水マレイン酸、置換アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、アセトアセトキシエチルメタクリレート、アクロレイン、メタクロレイン、ジシクロペンタジエニルメタクリレート、ジメチルメタ−イソプロペニルベンジルイソシアネート、イソシアネートエチルメタクリレート、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチレン、プロピレン、Ｎ−ビニルピロリドン、ならびにＮ，Ｎ’−ジメチルアミノ（メタ）アクリレート。
特定の実施形態において、ある割合の吸着フィルムの粒子成分を架橋することが好ましい。任意の架橋剤（粒子を架橋するのに有用である）は、本発明のチップを調製するために使用され得る。好ましい実施形態において、架橋剤は、重合可能モノマーである。好ましい付加重合可能架橋前駆体としては、以下が挙げられる：エチレングリコールジメタクリレート（ＥＧＤＭＡ）；エチレングリコールジアクリレート（ＥＧＤＡ）；プロピレングリコールジメタクリレート；プロピレングリコールジアクリレート；ブチレングリコールジメタクリレート；ブチレングリコールジアクリレート；ヘキサメチレングリコールジメタクリレート；ヘキサメチレングリコールジアクリレート；ペンタメチレングリコールジアクリレート；ペンタメチレングリコールジメタクリレート；デカメチレングリコールジアクリレート；デカメチレングリコールジメタクリレート；ビニルアクリレート；ジビニルベンゼン；グリセロールトリアクリレート；トリメチロールプロパントリアクリレート；ペンタエリスリトールトリアクリレート；ポリオキシエチル化トリメチロールプロパントリアクリレートおよびトリメタクリレートならびに米国特許第３，３８０，８３１号に開示される類似の化合物；２，２−ジ（ｐ−ヒドロキシフェニル）−プロパンジアクリレート；ペンタエリスリトールテトラアクリレート；２，２−ジ−（ｐ−ヒドロキシフェニル）−プロパンジメタクリレート；トリエチレングリコールジアクリレート；ポリオキシエチル−２，２−ジ−（ｐ−ヒドロキシフェニル）−プロパンジメタクリレート；ビスフェノールＡのジ−（３−メタクリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）エーテル；ビスフェノールＡのジ−（２−メタクリルオキシエチル）エーテル；ビスフェノールＡのジ−（３−アクリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）エーテル；ビスフェノールＡのジ−（２−アクリルオキシエチル）エーテル；テトラクロロ−ビスフェノールＡのジ−（３−メタクリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）エーテル；テトラクロロ−ビスフェノールＡのジ−（２−メタクリルオキシエチル）エーテル；テトラブロモ−ビスフェノールＡのジ−（３−メタクリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）エーテル；テトラブロモ−ビスフェノールＡのジ−（２−メタクリルオキシエチル）エーテル；１，４−ブタンジオールのジ−（３−メタクリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）エーテル；ジフェノール酸のジ−（３−メタクリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）エーテル；トリエチレングリコールジメタクリレート；ポリオキシプロピルオン（ｐｏｌｙｏｘｙｐｒｏｐｙｌ ｏｎｅ）トリメチロールプロパントリアクリレート（４６２）；１，２，４−ブタントリオールトリメタクリレート；２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールジメタクリレート；ペンタエリスリトールトリメタクリレート；１−フェニルエチレン−１，２−ジメタクリレート；ペンタエリスリトールテトラメタクリレート；トリメチロールプロパントリメタクリレート；１，５−ペンタンジオールジメタクリレート；ジアリルフマレート；１，４−ベンゼンジオールジメタクリレート；１，４−ジイソプロペニルベンゼン；および１，３，５−トリイソプロペニルベンゼン。あるクラスの付加重合可能架橋前駆体は、２〜１５個の炭素のアルキレングリコールまたは１〜１０個のエーテル連結のポリアルキレンエーテルグリコールから調製されたアルキレングリコールジアクリレートまたはポリアルキレングリコールジアクリレート、および米国特許第２，９２７，０２２号に開示される前駆体（例えば、特に末端連結として存在する場合の、複数の付加重合可能エチレン性連結を有する前駆体）である。このクラスのメンバーは、このような連結の少なくとも１つおよび好ましくはほとんどが、二重結合炭素（炭素へ二重結合する炭素ならびに窒素、酸素および硫黄のようなヘテロ原子に二重結合する炭素を含む）と結合するものである。エチレン性不飽和基（特に、ビニリデン基）がエステル構造またはアミド構造などと結合するような物質もまた含まれる。
（結合性官能基）
簡便さのために、結合性官能基および結合性官能基の成分の両方を、結合性官能基と呼ぶ。
例示的な実施形態において、結合性官能基は、標的の成分と相互作用する有機官能基を含む。本発明の好ましい実施形態において、有機官能基は、単純な基（例えば、アミン（図１）、カルボン酸、スルホン酸（図２）、アルコール、スルフヒドリルなど）から選択される。より複雑な種によって表される官能基もまた使用され、例えば、薬物、キレート剤、クラウンエーテル、シクロデキストリンなとによって表される官能基が挙げられる。例示的な実施形態において、結合性官能基は、アミンに結合する標的上の構造（例えば、カルボニル基、アルキルハロ基）、またはアミンをプロトン化する標的上の構造（例えば、カルボン酸、スルホン酸）と相互作用して、イオン対を形成するアミンである。別の例示的な実施形態において、結合性官能基は、カルボン酸（錯体化（例えば、金属イオン）によって標的と相互作用するか、またはイオン対を形成する標的上の塩基性基（例えば、アミン）をプロトン化する）である。
有機官能基は、標的分子を特異的に認識する能力を有する有機低分子の成分であり得る。例示的な有機低分子としては、アミノ酸、ビオチン、炭水化物、グルタチオン、および核酸が挙げられるが、これらに限定されない。
結合性官能基として適切な例示的なアミノ酸としては、Ｌ−アラニン、Ｌ−アルギニン、Ｌ−アスパラギン、Ｌ−アスパラギン酸、Ｌ−システイン、Ｌ−シスチン、Ｌ−グルタミン酸、Ｌ−グルタミン、グリシン、Ｌ−ヒスチジン、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−リジン、Ｌ−メチオニン、Ｌ−フェニルアラニン、Ｌ−プロリン、Ｌ−セリン、Ｌ−トレオニン、Ｌ−サイロキシン、Ｄ−トリプトファン、Ｌ−トリプトファン、Ｌ−チロシンおよびＬ−バリンが挙げられる。代表的なアビジン−ビオチンリガンドとしては、アビジン、ビオチン、デスチオビオチン、ジアミノビオチン、および２−イミノビオチンが挙げられる。代表的な炭水化物としては、グルコースアミン、グリコピラノース（ｇｌｙｃｏｐｒｙｒａｎｏｓｅ）、ガラクトースアミン、フコサミン（ｆｕｃｏｓａｍｉｎｅ）、フコピラノシルアミン（ｆｕｃｏｐｙｒａｎｏｓｙｌａｍｉｎｅ）、ガラクトシルアミン、グリコピラノシドなどが挙げられる。代表的なグルタチオンリガンドとしては、グルタチオン、ヘキシルグルタチオン、およびスルホブロモフタレン−Ｓ−グルタチオンが挙げられる。
別の例示的な実施形態において、結合性官能基は、生体分子（例えば、天然ペプチドまたは合成ペプチド、抗体、核酸、糖類、レクチン、レセプター、抗原、細胞またはこれらの組合せ）である。従って、例示的な実施形態において、結合性官能基は、標的に対して、または標的に構造的に類似する種に対して惹起される抗体である。別の例示的な実施形態において、結合性官能基は、アビジン、またはその誘導体であり、これは、標的のビオチニル化アナログに結合する。なお別の例示的な実施形態において、結合性官能基は、核酸であり、これは、結合性官能基の配列に相補的な配列を有する一本鎖または二本鎖核酸標的に結合する。
本発明を実施する際に有用な生体分子は、任意の供給源に由来する。生体分子は、天然の供給源から単離され得るか、またはそれらは、合成方法によって生成され得る。タンパク質は、天然のタンパク質、変異タンパク質または融合タンパク質であり得る。変異は、化学変異誘発、部位特異的変異誘発または当業者に公知の変異を誘導する他の手段によってもたらされ得る。本発明を実行する際に有用なタンパク質としては、例えば、酵素、抗原、抗体およびレセプターが挙げられる。抗体は、ポリクローナルまたはモノクローナルのいずれかであり得る。
結合性官能基（抗体である）は、標的（タンパク質、ペプチド、核酸、糖類、または低分子（例えば、薬物、除草剤、農薬、工業化学品、生物、細胞および戦争の薬剤）を含むがこれらに限定されない））を認識するために使用され得る。特定の分子または生物に対して抗体を惹起する方法は、当業者に周知である。１９９２年９月１５日にＦｅｎｇらに対して発行された米国特許第５／１４７，７８６号；１９９４年８月２日にＳｔａｎｋｅｒらに発行された同第５／３３４，５２８号；１９９７年１１月１１日にＡｌ−Ｂａｙａｔｉ，Ｍ．Ａ．Ｓ．に発行された同第５／６８６，２３７号；および１９９６年に１１月１２日にＨｏｅｓｓらに発行された同第５／５７３，９２２号を参照のこと。
抗体および他のペプチドは、任意の公知の方法によって吸着フィルムに結合され得る。例えば、ペプチドは、アミン基、カルボキシル基、スルフヒドリル基、またはヒドロキシル基を介して結合され得る。結合部位は、ペプチド末端またはペプチド鎖の内側の部位に存在する。このペプチド鎖は、１つ以上の部位でさらに誘導体化され得、鎖上への適切な反応性基の結合を可能にする。Ｃｈｒｉｓｅｙら、Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ．２４：３０３１−３０３９（１９９６）を参照のこと。抗体を表面に結合するための方法はまた、当該分野において公知である。Ｄｅｌａｍａｒｃｈｅら、Ｌａｎｇｍｕｉｒ １２：１９４４−１９４６（１９９６）を参照のこと。
別の例示的な実施形態において、本発明のチップは、アレイ内のそれぞれのアドレス可能な位置における結合性官能基が特定のヌクレオチド配列を有する核酸を含む、オリゴヌクレオチドアレイである。特に、このアレイは、オリゴヌクレオチドを含み得る。例えば、このオリゴヌクレオチドは、目的の特定の遺伝子の配列を網羅するように選択され得る。あるいは、このアレイは、発現プロファイリングのために有用なｃＤＮＡ配列またはＥＳＴ配列を含み得る。
別の例示的な実施形態において、結合性官能基は、薬物部分から誘導される薬物部分またはファルマコフォアである。薬物部分は、臨床的使用のために既に受容されている薬剤であり得るか、あるいはこれらは、使用が実験的であるかまたは活性もしくは作用の機構が調査中である薬物であり得る。薬物部分は、所定の疾患状態にいて証明された作用を有し得るか、または所定の疾患状態における所望の作用を示すことが仮説として取り上げられただけであり得る。好ましい実施形態において、薬物部分は、選択された標的と相互作用する能力についてスクリーニングされている化合物である。このように、薬物部分（本発明を実行する際に有用である）は、種々の薬理学的活性を有する幅広い範囲の薬物のクラスからの薬物を含む。
例示的なクラスの有用な薬剤としては、非ステロイド抗炎症薬（ＮＳＡＩＤＳ）が挙げられるが、これに限定されない。例えば、ＮＳＡＩＤＳは、以下の分類から選択され得る：（例えば、プロピオン酸誘導体、酢酸誘導体、フェナミン酸（ｆｅｎａｍｉｃ ａｃｉｄ）誘導体、ビフェニルカルボン酸誘導体およびオキシカム）；ステロイド抗炎症剤（ヒドロコルチゾンなどを含む）；抗ヒスタミン薬（例えば、クロルフェニラミン、トリプロリジン）；鎮咳薬（例えば、デキストロメトルファン、コデイン、カルミフェン（ｃａｒｍｉｐｈｅｎ）およびカルベタペンタン（ｃａｒｂｅｔａｐｅｎｔａｎｅ））；鎮痒薬（例えば、メチリジン（ｍｅｔｈｉｄｉｌｉｚｉｎｅ）およびトリメプリジン（ｔｒｉｍｅｐｒｉｚｉｎｅ））；抗コリン作用薬（例えば、スコポラミン、アトロピン、ホマトロピン、レボドパ）；制吐作用薬および抗催吐薬（例えば、シクリジン、メクリジン、クロルプロマジン、ブクリジン）；食欲抑制薬（例えば、ベンズフェタミン、フェンテルミン、クロルフェンテルミン、フェンフルラミン）；覚せい薬（例えば、アンフェタミン、メタンフェタミン、デキストロアンフェタミンおよびメチルフェニデート）；抗不整脈薬（例えば、プロパノロール、プロカインアミド、ジソピラミド（ｄｉｓｏｐｙｒａｍｉｎｄｅ）、キニジン、エンカイニド）；β−アドレナリン遮断薬（例えば、メトプロロール、アセブトロール、ベタキソロール、ラベタロールおよびチモロール）；強心薬（例えば、ミルリノン、アムリノンおよびドブタミン）；降圧剤（例えば、エナラプリル、クロニジン、ヒドララジン、ミノキシジル、グアナドレル、グアネチジン）；利尿薬（例えば、アミロライドおよびヒドロクロロチアジド）；血管拡張薬（例えば、ジルタゼム（ｄｉｌｔａｚｅｍ）、アミオダロン、イソスプリン（ｉｓｏｓｕｐｒｉｎｅ）、ニリドリン、トラゾリンおよびベラパミル）；血管収縮薬（例えば、ジヒドロエルゴタミン、エルゴタミンおよびメチルセルジド（ｍｅｔｈｙｌｓｅｒｇｉｄｅ））；抗潰瘍薬（例えば、ラニチジンおよびシメチジン）；麻酔薬（例えば、リドカイン、ブピバカイン、クロルプロカイン（ｃｈｌｏｒｐｒｏｃａｉｎｅ）、ジブカイン）；抗鬱薬（例えば、イミプラミン、デシプラミン、アミトリプチリン（ａｍｉｔｒｙｐｔｉｌｉｎｅ）、ノルトリプチリン（ｎｏｒｔｒｙｐｔｉｌｉｎｅ））；トラキライザーおよび鎮静剤（例えば、クロルジアゼポキシド、ベナシチジン（ｂｅｎａｃｙｔｙｚｉｎｅ）、ベンズキナミド、フルザパム（ｆｌｕｒａｚａｐａｍ）、ヒドロキシジン、ロクサピンおよびプロマジン）；抗精神病薬（例えば、クロルプロチキセン、フルフェナジン、ハロペリドール、モリンドン、チオリダジンおよびトリフルオロペラジン）；抗微生物薬（抗細菌薬、抗真菌薬、抗原生動物薬および抗ウイルス薬）。
本発明の組成物に組み込むために好ましい抗微生物薬としては、例えば、以下が挙げられる：β−ラクタム薬の薬学的に受容可能な塩、キノロン薬、シプロフロキサシン、ノルフロキサシン、テトラサイクリン、エリスロマイシン、アミカシン、トリクロサン（ｔｒｉｃｌｏｓａｎ）、ドキシサイクリン、カプレオマイシン、クロルヘキシジン、クロルテトラサイクリン、オキシテトラサイクリン、クリンダマイシン、エタンブトール、イソチオン酸ヘキサミジン、メトロニダゾル、ペンタミジン、ゲンタマイシン、カナマイシン、リネオマイシン（ｌｉｎｅｏｍｙｃｉｎ）、メタサイクリン、メテナミン、ミノサイクリン、ネオマイシン、ネチルマイシン、パロモマイシン、ストレプトマイシン、トブラマイシン、ミコナゾールおよびアマンファジン（ａｍａｎｆａｄｉｎｅ）。
本発明を実施する際に使用する他の薬物部分としては、以下が挙げられる：抗腫瘍性薬（例えば、抗男性ホルモン（例えば、ロイプロリドまたはフルタミド））、細胞破壊剤（例えば、アドリアマイシン、ドキソルビシン、タキソール、シクロホスファミド、ブスルファン、シスプラチン、α−２−インターフェロン）、抗エストロゲン（例えば、タモキシフェン）、代謝拮抗物質（例えば、フルオロウラシル、メトトレキサート、メルカプトプリン、チオグアニン）。
結合性官能基はまた、以下が挙げられ得る：ホルモン（例えば、メドロキシプロゲステロン、エストラジオール、ロイプロリド、メゲストロール、オクトレオチドまたはソマトスタチン）；筋弛緩薬（例えば、シンナメドリン、シクロベンザプリン、フラボキセイト、オルフェナドリン、パパベリン、メベベリン、イダベリン（ｉｄａｖｅｒｉｎｅ）、リトドリン、デフェノキシレート（ｄｅｐｈｅｎｏｘｙｌａｔｅ）、ダントロレンおよびアズモレン（ａｚｕｍｏｌｅｎ））；鎮痙薬；骨活性薬（ｂｏｎｅ−ａｃｔｉｖｅ ｄｒｕｇｓ）（例えば、ジホスホネートおよびホスホノアルキルホスフィネート薬化合物）；内分泌調節薬（例えば、避妊薬（例えば、エチノジオール（ｅｔｈｉｎｏｄｉｏｌ）、エチニルエストラジオール、ノルエチンドロン、メストラノール、デソゲストレル（ｄｅｓｏｇｅｓｔｒｅｌ）、メドロキシプロゲステロン）、糖尿病の調節剤（例えば、グリブリドまたはクロルプロパミド）、同化作用剤、例えば、テストラクトンまたはスタノゾロール、アンドロゲン（例えば、メチルテストステロン、テストステロンまたはフルオキシメステロン）、抗利尿薬（例えば、デスモプレシン）およびカルシトニン）。
本発明において、以下の使用もまた、利用され得る：エストロゲン（例えば、ジエチルスチルベストロール）、グルココルチコイド（例えば、トリアムシノロン、ベタメタゾン、など）およびプロゲストゲン（ｐｒｏｇｅｎｓｔｏｇｅｎ）、例えば、ノルエチンドロン、エチノジオール、ノルエチンドロン、レボノゲストレル（ｌｅｖｏｎｏｒｇｅｓｔｒｅｌ）；甲状腺剤（例えば、リオチロニンもしくはレボチロキシン）、または抗甲状腺剤（例えば、メチマゾール）；抗高プロラクチン血症薬（例えば、カベルゴリン（ｃａｂｅｒｇｏｌｉｎｅ））；ホルモン抑制剤（例えば、ダナゾールまたはゴセレリン）、分娩促進薬（例えば、メチルエルゴノビンまたはオキシトシン）およびプロスタグランジン、例えば、ミオプロストール（ｍｉｏｐｒｏｓｔｏｌ）、アルプロスタジルまたはジノプロストン。
他の有用な結合性官能基としては、以下が挙げられる：免疫調節薬（例えば、抗ヒスタミン薬、肥胖細胞安定化剤、例えば、ロドキサミド（ｌｏｄｏｘａｍｉｄｅ）および／またはクロモリン、ステロイド（例えば、トリアムシノロン、ベクロメタゾン、コルチゾン、デキサメタゾン、プレドニゾロン、メチルプレドニゾロン、ベクロメタゾン、またはクロベタゾール）、ヒスタミンＨ２ アンタゴニスト（例えば、ファモチジン、シメチジン、ラニチジン）、免疫抑制薬（例えば、アザチオプリン、シクロスポリン）、など。抗炎症性活性を有する群（例えば、スリンダク、エトドラク（ｅｔｏｄｏｌａｃ）、ケトプロフェンおよびケトロラク）もまた使用される。本発明とともに使用される他の薬物は、当業者に明らかである。
結合性官能基がキレート剤である場合、クラウンエーテルまたはシクロデキストリン、ホスト−ゲスト化学は、結合性官能基と標的との間の相互作用を決定する。ホスト−ゲスト化学の使用によって、高い程度の親和性−部分−標的特異性が、本発明のデバイスに操作され得る。特定の化合物に結合するためのこれらの化合物の使用は、当業者に周知である。例えば、Ｐｉｔｔら、「Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｃｈｅｌａｔｉｎｇ Ａｇｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｉｒｏｎ Ｏｖｅｒｌｏａｄ」，ＩＮＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ＩＮ ＢＩＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＭＥＤＩＣＩＮＥ；Ｍａｒｔｅｌｌ，Ａ．Ｅ．，Ｅｄ．；Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．，１９８０，ｐｐ．２７９−３１２；Ｌｉｎｄｏｙ，Ｌ．Ｆ．，ＴＨＥ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ＯＦ ＭＡＣＲＯＣＹＣＬＩＣ ＬＩＧＡＮＤ ＣＯＭＰＬＥＸＥＳ；Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，１９８９；Ｄｕｇａｓ，Ｈ．，ＢＩＯＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ；Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８９、およびそれらに含まれる参考文献を参照のこと。
さらに、キレート剤、クラウンエーテルおよびシクロデキストリンを他の分子に結合させ得る多くの経路が、当業者に利用可能である。例えば、Ｍｅａｒｅｓら，「Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｉｎ ｖｉｖｏ Ｃｈｅｌａｔｅ−Ｔａｇｇｅｄ Ｐｒｏｔｅｉｎｓ ａｎｄ Ｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅｓ．」ＭＯＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＰＲＯＴＥＩＮＳ：ＦＯＯＤ，ＮＵＴＲＩＴＩＯＮＡＬ，ＡＮＤ ＰＨＡＲＭＡＣＯＬＯＧＩＣＡＬ ＡＳＰＥＣＴＳ」；Ｆｅｅｎｅｙ，Ｒ．Ｅ．，Ｗｈｉｔａｋｅｒ，Ｊ．Ｒ．，Ｅｄｓ．，Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．，１９８２，ｐｐ．３７０−３８７；Ｋａｓｉｎａら、Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅ Ｃｈｅｍ．９：１０８−１１７（１９９８）；Ｓｏｎｇら、Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅ Ｃｈｅｍｎ．８：２４９−２５５（１９９７）を参照のこと。
例示的な実施形態において、結合性官能基は、ポリアミノカルボキシレートキレート剤（例えば、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）またはジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ））であり、これは、市販の二無水物（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）を使用することによって、基材またはスペーサーアーム上のアミンに結合する。金属イオンと錯体化する場合、金属キレートは、タグ化種（例えば、ポリヒスチジルタグ化タンパク質）に結合し、これは、標的種を認識および結合するために使用され得る。あるいは金属イオン自体、または金属イオンを錯体化する種が標的であり得る。
さらなる例示的な実施形態において、結合性官能基は、目的の標的と封入複合体を形成する。好ましい実施形態において、結合性官能基は、シクロデキストリンまたは修飾シクロデキストリンである。シクロデキストリンは、多くの微生物によって産生される環式オリゴ糖の群である。シクロデキストリンは、バスケット様形状を有する環構造を有する。この形状によって、シクロデキストリンは、多くの種類の分子をそれらの内部空洞に含み得る。例えば、Ｓｚｅｊｔｌｉ，Ｊ．，ＣＹＣＬＯＤＥＸＴＲＩＮＳ ＡＮＤ ＴＨＥＩＲ ＩＮＣＬＵＳＩＯＮ ＣＯＭＰＬＥＸＥＳ；Ａｋａｄｅｍｉａｉ Ｋｌａｄｏ，Ｂｕｄａｐｅｓｔ，１９８２；およびＢｅｎｄｅｒら，ＣＹＣＬＯＤＥＸＴＲＩＮ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，Ｂｅｒｌｉｎ，１９７８を参照のこと。シクロデキストリンは、有機分子のアレイ（例えば、薬物、農薬、除草剤および戦争の薬剤を含む）とともに封入複合体を形成し得る。Ｔｅｎｊａｒｌａら，Ｊ．Ｐｈａｒｍ．Ｓｃｉ．８７：４２５−４２９（１９９８）；Ｚｕｇｈｕｌら，Ｐｈａｒｍ．Ｄｅｖ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．３：４３−５３（１９９８）；およびＡｌｂｅｒｓら，Ｃｒｉｔ．Ｒｅｖ．Ｔｈｅｒ．Ｄｒｕｇ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｙｓｔ．１２：３１１−３３７（１９９５）を参照のこと。重要なことには、シクロデキストリンは、それらの封入複合体内の化合物の鏡像異性体を区別し得る。従って、１つの好ましい実施形態において、本発明は、エナンチオマーの混合物中の特定の鏡像異性体の決定を提供する。Ｋｏｐｐｅｎｈｏｅｆｅｒら、Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．Ａ ７９３：１５３−１６４（１９９８）を参照のこと。シクロデキストリン結合性官能基は、スペーサーアームに結合され得るか、または基材に直接結合され得る。Ｙａｍａｍｏｔｏら、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ １０１：６８５５−６８６０（１９９７）を参照のこと。シクロデキストリンを他の分子に結合する方法は、クロマトグラフィーおよび薬学の分野の当業者に周知である。Ｓｒｅｅｎｉｖａｓａｎ，Ｋ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．６０：２２４５−２２４９（１９９６）を参照のこと。
さらなる好ましい実施形態において、結合性官能基は、核酸種（例えば、特定の標的を認識するアプタマーおよびアプタザイム（ａｐｔａｚｙｍｅ））から選択される。
（標的）
本発明の方法は、検出可能な様式で結合性官能基と相互作用する任意の標的、またはクラスの標的を検出するために使用され得る。標的と結合性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、ファンデアワールス相互作用、電気誘因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、相互作用は、イオン相互作用である。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。さらなる例示的な実施形態において、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、生体分子、例えば、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）、炭水化物（例えば、単純な炭水化物または複雑な炭水化物）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。タンパク質の場合において、標的の性質は、結合性官能基の性質に依存し得る。例えば、リガンドを、結合性官能基としてのこのリガントに対するレセプターを使用して；抗原を、この抗原に対する抗体を使用して；または基材を、この基材上に作用する酵素を使用して、捕捉し得る。
標的は、任意の種類の生物学的供給源（体液、例えば、血液、血清、唾液、尿、精液、精漿、リンパなどを含む）由来であり得る。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）からの抽出物を含む。例えば、細胞溶解物サンプルは、必要に応じて、例えば、初代の組織または細胞、培養した組織または細胞、正常な組織または細胞、疾患状態の組織または細胞、良性の組織または細胞、癌性の組織または細胞、唾液腺の組織または細胞、腸の組織または細胞、神経の組織または細胞、腎臓の組織または細胞、リンパの組織または細胞、膀胱の組織または細胞、前立腺の組織または細胞、尿生殖器の組織または細胞、腫瘍の組織または細胞、腫瘍の新生血管の組織または細胞など由来である。
別の実施形態において、標的は、酸、塩基、有機イオン、無機イオン、医薬品、除草剤、殺虫剤、および毒ガスからなる群より選択されるメンバーである。これらの標的のそれぞれを、蒸気または液体として検出し得る。標的は、構造的に非関連の化合物の混合物、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。混合物内の他の物質からの妨害なしに、目的の特定の標的を検出するための方法は、本発明の範囲内である。
標的は、検出可能な基が結合する第２の種と直接的または間接的のいずれかで相互作用することによって、フルオロホアまたは他の検出可能な基で標識され得る。第２の標識された種が間接的な標識剤として使用される場合、標的種と相互作用することが公知の任意の種から選択される。好ましい第２の標識された種としては、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、結合性官能基と相互作用する前または後のいずれかで標識され得る。標的分子は、１つの検出可能な基または１つより多くの検出可能な基で標識され得る。標的種が１つより多くの検出可能な基で複数標識される場合、これらの基は、好ましくは、互いに区別可能である。
有機イオン（実質的に非酸性および非塩基性（例えば、第４級アルキルアンモニウム塩）である）は、結合性官能基によって検出され得る。例えば、イオン交換特性を有する結合性官能基は、本発明において有用である。特定の例は、負に荷電された種を提示するスペーサーアームを使用する、カチオン（例えば、ドデシルトリメチルアンモニウムカチオン）と金属イオン（例えば、ナトリウム）の交換である。有機カチオンと封入複合体を形成する結合性官能基もまた使用される。例えば、クラウンエーテルおよびクリプタンド（ｃｒｙｐｔａｎｄ）は、有機イオン（例えば、第４級アンモニウムカチオン）との封入複合体を形成するために使用され得る。
無機イオン（例えば、金属イオンおよび錯イオン（例えば、ＳＯ４ −２、ＰＯ４ −３）もまた、本発明のデバイスおよび方法を使用して検出され得る。金属イオンは、例えば、吸着層に結合する薬剤によるそれらの錯体化またはキレート化によって検出され得る。この実施形態において、結合性官能基は、単純な錯体形成部分（例えば、カルボキシレート、アミン、チオール）であり得るか、または、より構造的に複雑な薬剤（例えば、エチレンジアミン五酢酸、クラウンエーテル、アザクラウン、チアクラウン）であり得る。
無機錯イオンは、例えば、リガンド−金属錯体における結合した金属イオンについて、リガンドと競合するそれらの能力によって検出され得る。スペーサーアームまたは基材に結合したリガンドが、ある熱力学安定定数（金属と錯イオンとの間の錯体の熱力学安定定数未満である）を有する金属−錯体を形成する場合、この錯イオンは、固定化リガンド上の金属イオンを置換する。金属イオンとリガンドとの間に形成される化合物についての安定定数を決定するための方法は、当業者に周知である。これらの安定性定数を使用して、特定のイオンに特異的な親和性部分を含む基材が製造され得る。Ｍａｒｔｅｌｌ，Ａ．Ｅ．，Ｍｏｔｅｋａｉｔｉｓ，Ｒ．Ｊ．，ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＵＳＥ ＯＦ ＳＴＡＢＩＬＩＴＹ ＣＯＮＳＴＡＮＴＳ，２ｄ Ｅｄ．，ＶＣＨ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １９９２を参照のこと。
低分子（例えば、殺虫剤、除草剤など）は、多くの異なる結合性官能基モチーフの使用によって検出され得る。酸性成分または塩基性成分は、上記のように検出され得る。標的の金属結合能力はまた、錯イオンについて上記されるように、有利であるように使用され得る。さらに、これらの標的が同一の生物学的構造（例えば、レセプター）に結合する場合、レセプターは、基材、スペーサーアーム上に固定され得る。特定の種に対して高度に特異性の抗体を惹起するための技術もまた利用可能である。従って、低分子、殺虫剤、戦争の薬剤などの検出のために、これらに対する抗体を利用することは、本発明の範囲内である。除草剤および殺虫剤対して抗体を惹起するための技術は、当業者に公知である。Ｈａｒｌｏｗ，Ｌａｎｅ，ＭＯＮＯＣＬＯＮＡＬ ＡＮＴＩＢＯＤＩＥＳ：Ａ ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ ＭＡＮＵＡＬ，Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇｓ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｌｏｎｇ Ｉｓｌａｎｄ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８８を参照のこと。
別の例示的な実施形態において、標的（殺虫剤のような有機リン化合物）は、固定化結合性官能基に結合することによって検出される。
（作製方法）
本発明のチップを調製するための例示的な方法は、図３〜図７を参照して説明される。この代表的な例において、本発明のチップは、当該分野で認識される方法に従って二酸化ケイ素を用いてコーティングされたアルミニウム基材を利用する。次いで、この基材は、有機シラン（例えば、３−メタクリルオキシプロピル）−トリメトキシシラン（図３））を用いて誘導体化されて、アンカー部分を基材表面（図４）に固定する。アンカー部分の固定化に続いて、チップ表面を、適切なモノマー（例えば、アクリル酸またはその誘導体（図５））と接触させ、これを、重合グラフト化（図６）によるフィルム支持体の組み立てのための起点として役立てる。グラフト化プロセスに続いて、吸着フィルムの粒子は、粒子とリンカーアームとの間の静電引力によって、リンカーアーム上に固定される（図７）。
本発明において有用な吸着フィルムの例示的な粒子は、粒子の結合性官能基の変化に受け入れ可能な粒子である。代表的な実施形態において、粒子は、ペンダントベンジルクロリド基を含む骨格部分を含み、この基は、活性なベンジル炭素中心を作製する反応に利用可能である。例えば、正に荷電された結合性官能基は、図８に示されるように、第三級アミンとベンジル炭素中心との間に付加物を形成することによって、容易に調製される。
代表的に正に荷電した結合性官能基は、図９に示されるような方法によって、吸着フィルムの成分に組み込まれ得る。ベンジルクロリド部分は、スルフィドと反応する。中間付加物は、カルボキシレート保有種と反応し、吸着フィルムのカルボキレート誘導体化成分を形成する。
グラフト化プロセスは、以下を含むがそれらに限定されない多くの可能な合成経路を使用して達成される：熱開始剤を使用するラジカル熱重合、光開始剤を用いるラジカル光重合、熱開始剤を用いないラジカル熱重合、原子移動ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合、および縮合重合。適切なモノマーは、利用される重合の型に依存し、そして所望の特性または結果を達成するための適切なモノマーおよび重合条件を選択することは、当業者の能力の範囲内である。
熱開始剤を用いるラジカル熱重合、または光開始剤を用いるラジカル光重合が利用される場合、幅広い種々の官能性モノマーがこの目的のために利用可能である。適切なモノマーとしては、アニオン性官能基またはカチオン性官能基を有するスチレンモノマーまたはアクリルモノマーが挙げられるが、これらに限定されない。一般的に、強酸または強塩基であるモノマーもまた使用され得るが、弱酸または弱塩基であるモノマーを使用することが好ましい。
吸着層が全体的に正の荷電を有する場合、代表的なフィルム支持体は、カルボキシレートベースの化合物（例えば、アクリル酸）に基づく。逆に、吸着層が全体的にアニオン性の電荷を有する場合、代表的なフィルム支持体は、第四級アンモニウム含有化合物（例えば、Ｎ−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］−メタクリルアミド）に基づく。
フィルム支持体を調製するために、適切なイオン化可能モノマーの溶液を、適切な開始剤と混合し、そして水で希釈する。次いで、得られた溶液のアリコートを吸着フィルムに対して意図する結合する側面の位置で、チップ表面上に載せる。光開始剤が使用される場合、チップは、ＵＶ透過性のフタを有する気密な容器内に配置され、この容器は、重合チャンバ内の任意の残留酸素を置き換えるために手短にスパージ（ｓｐａｒｇｅ）され、この容器は、ラインに通気し、次いで閉じられ、そして容器は、アンカー部分にモノマーを結合するために、適切なＵＶ光源下に配置される。次いで、光重合工程の後に、チップ表面をリンスして、任意の残留オリゴマーを除去し、次いで、乾燥させた。
吸着フィルムの構成要素は、多数の合成供給源から誘導され得るが、このような材料の合成のための好ましい経路は、適切な反応性ポリマーの粒子の懸濁液を生成するためのエマルジョン重合の使用である。多数の反応性モノマーが、このようなラテックスを生成するのに潜在的に適切であるが、市販の反応性モノマー（例えば、塩化ビニルベンジルおよびグリシジルメタクリレート）が、好ましい。これらのうち、ラテックスの合成工程後の化学修飾に対するその化学安定性に起因して、塩化ビニルベンジルが、特に好ましい。非常に望ましい別のモノマーは、ビニルベンジルグリシジルエーテルであり、これは、優れた化学安定性を示し、かつ塩化ビニルベンジルよりもいくらか親水性である。吸着フィルムの構成要素を調製する他の有用な方法は、当該分野で公知である（例えば、米国特許第４，１０１，４６０号；同第４，３８３，０４７号；同第４，２５２，６４４号；同第４，３５１，９０９号；同第４，１０１，４６０号、および同第５，３２４，７５２号を参照のこと）。
例示的な実施形態において、保護されていても保護されていなくても結合性官能基を保有する官能化モノマーが、少なくとも１種の他の適切なモノマーと混合され、そして結合性官能基を含むポリマーに重合される。次いで、このポリマーは、必要な場合、脱保護され得る。
吸着フィルムを形成する際に有用な特定の粒子は、実質的に固形であるが、他の粒子は、浸透性であっても中空であってもよい。米国特許第４，８８０，８４２号は、共重合酸の代わりに、非高分子酸を複数段階のポリマー粒子の初期段階に導入して膨潤可能なコアを作製することによって、中空ラテックスを製造するためのプロセスを開示している。中空ラテックスを調製するためのこの方法は、室温にて膨潤が生じるように、酸または酸性モノマーを含有するコアを必要とする。
ラテックス中で、粒子は、化学合成によって形成される。樹脂中で、粒子は、懸濁液の重合によって（例えば、機械的剪断によって）形成される。
合成後、吸着フィルム構成要素は、当業者に周知の種々の化学反応によって、さらに加工され得る。例えば、アニオン交換ヒドロゲル粒子を生成するために、ラテックススラリーは、適切なアミン（例えば、ジメチルエタノールアミンまたはトリメチルアミン）と混合され、そして反応して４級イオン交換部位を生成し得る。カチオン交換部位を含む類似の粒子の生成は、多数の周知の合成スキームによって達成され得る。特に汎用性の方法は、硫酸ジメチル置換反応の使用に依存しており、この反応において、塩化ビニルベンジルラテックスが、最初に、硫化ジメチル溶液と反応される。得られる反応生成物は、スルホニウムベースのアニオン交換ヒドロゲル粒子である。次いで、第二のカチオン交換部位生成試薬が、この反応混合物に加えられ、これを加熱して、反応が完了するのを補助し得る。この目的のための例示的な試薬は、メルカプトプロピオン酸である。この酸の溶液は、最初に、ｐＨを約１１に調整され、次いで、スルホニウムベースのアニオン交換ヒドロゲル粒子の上記懸濁液と混合される。この懸濁液を７０℃にて所定の期間加熱した後、この置換反応を完了し、そしてここで、得られる吸着フィルム構成要素は、弱酸性カチオン交換粒子である。
類似の反応経路が、他の結合性官能基を有する吸着フィルム構成要素を調製するために利用可能である。適切な反応経路を決定して、選択された結合性官能基を、本発明のチップにおいて使用する吸着フィルム構成要素に結合させることは、当業者の能力の範囲内である（例えば、Ｈｅｒｍａｎｓｏｎ，ＢＩＯＣＯＮＪＵＧＡＴＥ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ，１９９６；およびＤｕｎｎら編、ＰＯＬＹＭＥＲＩＣ ＤＲＵＧＳ ＡＮＤ ＤＲＵＧ ＤＥＬＩＶＥＲＹ ＳＹＳＴＥＭＳ，ＡＣＳ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｓｅｒｉｅｓ Ｖｏｌ．４６９，Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．１９９１を参照のこと）。
上記の合成工程および官能化工程の後、吸着フィルム構成要素は、リンカーアームを用いて誘導されたチップ上にコーティングされる。従って、コーティング粒子のスラリーが、以前にグラフト化した、反対の電荷のリンカーアームの位置にて、このチップ表面上にアリコートされる。この粒子のスラリーにより、数秒間での反応が可能になり、次いで、残りの未結合粒子は、簡単にリンスされて取り除かれる。
（より大きい吸着粒子を含む吸着フィルムを合成するための方法）
吸着フィルムは、上記のような吸着粒子を含む。少なくとも約１μｍの直径を有する大きい吸着粒子が好ましい。例示的な吸着粒子としては、約１μｍ〜約１００μｍの直径を有する粒子が挙げられる。より大きい吸着粒子は、本発明の吸着チップがより高性能を有することを可能にする。
例示的な実施形態において、保護されていても保護されていなくても結合性官能基を保有する、複数の官能化モノマーが、種子構成要素と接触される。この種子構成要素は、官能化モノマーと吸着して、モノマー−ポリマー溶液を形成する。好ましい実施形態において、このモノマー−ポリマー溶液は、約１００〜１０００時間、種子構成要素の本来のサイズを形成するまで増加する。このモノマー−ポリマー溶液の形成後、この溶液は、適切な手段によって重合される。
大きい吸着粒子を生成するのに適切な、好ましい反応性モノマーとしては、塩化ビニルベンジルおよびグリシジルメタクリレートが挙げられる。これらのうち、塩化ビニルベンジルが、ラテックスの合成工程後の化学修飾に対するその化学安定性に起因して、特に好ましい。別の非常に望ましいモノマーは、ビニルベンジルグリシジルエーテルであり、これは、優れた化学安定性を示し、かつ塩化ビニルベンジルよりもいくらか親水性である。吸着フィルムの構成要素を調製する他の有用な方法は、当該分野で公知である（例えば、米国特許第４，１０１，４６０号；同第４，３８３，０４７号；同第４，２５２，６４４号；同第４，３５１，９０９号；同第４，１０１，４６０号、および同第５，３２４，７５２号を参照のこと）。
合成後、この吸着フィルム構成要素は、当業者に周知であり、かつ上記および実施例において記載される、種々の化学反応によって、さらに加工（すなわち、官能基化）され得る。前述の節おいて議論されるように、この加工プロセスにより、一般に、非官能基化出発粒子よりも直径が約１〜約２桁大きい粒子が生じる。
上記の合成工程および官能基化工程の後、吸着フィルム構成要素は、リンカーアームを用いて誘導されたチップ上にコーティングされる。従って、コーティング粒子のスラリーが、以前にグラフト化した、反対の電荷のリンカーアームの位置にて、このチップ表面上にアリコートされる。この粒子のスラリーにより、数秒間での反応が可能になり、次いで、残りの未結合粒子は、簡単にリンスされて取り除かれる。
（チップの使用方法）
結合対（リガンド−レセプター、分子認識結合などとしてもまた知られている）技術は、生物医学分析の多くの用途において重要な役割を担い、そして環境科学、獣医学、薬学検索、食品および水の品質管理などの分野において重要になっている。
本発明のチップは、実質的に任意の形式のアッセイを行う際に有用であり、このようなアッセイとしては、以下が挙げられるがこれらに限定されない：クロマトグラフィー捕捉、免疫アッセイ、競合アッセイ、ＤＮＡ結合アッセイまたは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）、タンパク質プロファイリングアッセイ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。以下の議論は、例示的なアッセイを実施する際に、本発明の方法の使用することに焦点を当てている。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または制限することを意図しない。当業者は、本発明の方法が、標的の存在および／または標的の量を検出するための任意のアッセイ技術に、広範に適用可能であることを理解している。
本発明のチップは、保持（ｒｅｔｅｎｔａｔｅ）クロマトグラフィーを行うために有用である。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、分析物のコンビナトリアル生化学的な分離および精製、生物学的サンプルのタンパク質プロファイリング、異なるタンパク質発現および分子認識事象の研究、診断、ならびに薬物送達が挙げられる。
分析用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、サンプルを、異なる吸着剤／溶出剤の組み合わせのコンビナトリアル分類に曝す工程、および異なる条件下で分析物の挙動を検出する工程を包含する。この両方の工程が、分析物を精製し、サンプル中でこの分析物を検出するために有用な条件を同定する。このような方法において同定された吸着剤を有する基材は、分析物の特定の検出器として使用され得る。進行性抽出方法において、サンプルは、第一の吸着剤／溶出剤の組み合わせおよび洗浄液に曝され、この第一の吸着剤によって吸着された分析物が除去され、そして第二の吸着剤に曝されて、他の分析物が除去される。分析物を保持するために同定された選択的条件もまた、分取用精製手順において使用され得、この手順において、分析物を含む不純なサンプルは、連続的に、この分析物を保持する吸着剤に曝され、不純物が除去され、そしてこの保持された分析物は、引き続く回に、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、以下において有用である：溶液からの分析物の連続抽出のような用途、サンプル中の分析物の進行性分解、分析物の分取用精製、分析物の特定の検出用のプローブの作製、タンパク質を同定するための方法、多量体分子を構築するための方法、酵素アッセイを行うための方法、生物学的供給源の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作製するための方法。
別の適用において、特定の結合反応に基づくチップベースのアッセイは、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、ならびに種々の生物学的流体および組織サンプル中の感染因子）を検出するために有用である。一般に、このアッセイは、標的、この標的のための結合性官能基、およびこの結合性官能基によって固定化された後にこの標的を検出する手段（例えば、検出可能な標識）からなる。免疫学的アッセイは、種々の化合物および材料（抗原）の特定の抗原性決定因子と結合し得る、免疫グロブリン（抗体）間の反応を包含する。他の型の反応は、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などの結合を包含する。例えば、米国特許第４，３１３，７３４号（Ｌｅｕｖｅｒｉｎｇに対して発行された）；米国特許第４，４３５，５０４号（Ｚｕｋに対して発行された）；米国特許第４，４５２，９０１号および同第４，９６０，６９１号（Ｇｏｒｄｏｎに対して発行された）；ならびに米国特許第３，８９３，８０８号（Ｃａｍｐｂｅｌｌに対して発行された）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を確認するため、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行う際に有用なチップを提供する。本発明とともに使用され得る例示的なアッセイ形式は、免疫アッセイ（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。本発明はさらに、これら２つのアッセイ形式の使用を例示している。以下の議論の焦点を競合アッセイおよびサンドイッチアッセイに当てることは、例示を明確にするためであり、本発明の範囲を規定も制限することも意図しない。当業者は、本明細書中に記載される発明が多数の他のアッセイ形式とともに実施され得ることを理解している。
例示的な競合結合アッセイにおいて、２つの種（そのうち一方は、標的である）は、吸着フィルム上の結合性官能基について競合する。インキュベーション期間の後、未結合材料が、洗浄によって取り除かれ、そして標的の量、または官能基（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）に結合した他の種は、この標的を決定するための参照量、またはこのアッセイ混合物中の他種の濃度を決定するための参照量と比較される。標識された標的および／または標識された結合性官能基および／または標識された試薬を使用する、他の競合アッセイモチーフは、当業者に明らかである。
第二の型のアッセイは、サンドイッチアッセイとして知られており、一般に、アッセイ混合物を、その標的に免疫学的に特異的な第一の結合性官能基が固定されている表面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二の溶液が、このアッセイに加えられる。標識された結合材料は、標的に結合し、この標的は、結合性官能基に結合される。次いで、このアッセイ系は、洗浄工程に供され、標識された結合材料（これは、標的とは結合することができない）が除去され、チップ上に残っている検出可能な材料の量は、通常、結合した標的の量と釣り合っている。代表的なアッセイにおいて、１種以上の標的、結合性官能基または結合材料は、蛍光標識で標識される。
結合性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種以上の結合パートナー間の親和性の大きさを定量することが、頻繁に望ましい。２個の分子に対する親和性データを抽出するためのアッセイの形式は、実施形態に対する参照によって理解され得る。この実施形態において、レセプターに結合することが知られているリガンドは、そのレセプターに対するアンタゴニストによって置換される。この形式に対する他のバリエーションは、当業者に明らかである。競合形式は、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、そ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）のうちの１つは、結合性官能基に結合するか、またはこの結合性官能基である。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加えられる。次いで、検出可能なアンタゴニストが、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、室温にて予め選択された時間、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、またはこれらの技術の組み合わせによって、未結合のアンタゴニストから分離され得る。チップ上に残っている結合されたアンタゴニストは、本明細書中で議論されるように測定され得る。この一般実験に対する多数のバリエーションは、当業者に明らかである。
競合アッセイデータは、多数の技術によって分析され得、これらの技術としては、非線形最小自乗曲線近似手順が挙げられる。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、アンタゴニストのＩＣ５０（リガンドの特異的な結合を平衡状態の５０％阻害するアンタゴニストの濃度）を提供する。ＩＣ５０は、ＣｈｅｎｇおよびＰｒｕｓｏｆｆの式：Ｋｉ＝ＩＣ５０／（１＋Ｌ／Ｋｄ）（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、そしてＫｄは、Ｓｃａｔｃｈａｒｄ分析によって決定されるような、リガンドの解離定数である）に基づいて、アンタゴニストの平衡解離定数（Ｋｉ）に関連する。これらのアッセイは、他の箇所では、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ーのような、化合物のスクリーニングライブラリーにおいて使用される。新規の生物活性を有する化合物および材料科学特性を同定するための、化学ライブラリーの合成およびスクリーニングが、現在一般的に実施されている。合成されているライブラリーとしては、例えば、オリゴヌクレオチド、オリゴペプチド、ならびに低分子量および高分子量の有機分子または無機分子が挙げられる。例えば、Ｍｏｒａｎら、ＰＣＴ公開ＷＯ ９７／３５１９８（１９９７年９月２５日公開）；Ｂａｉｎｄｕｒら、ＰＣＴ公開ＷＯ ９６／４０７３２（１９９６年１２月１９日公開）；Ｇａｌｌｏｐら、Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．３７：１２３３−５１（１９９４）を参照のこと。
事実上、本発明の方法を使用して、任意の型の化合物ライブラリー（ペプチド、核酸、糖類、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が挙げられる）が、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ーは、１０個より多くの特有の化合物、好ましくは、１００個より多くの特有の化合物、より好ましくは、１０００個より多くの特有の化合物を含む。
これらのライブラリーの性質は、例として、ペプチドベースのコンビナトリアルライブラリーを参照することによって、より理解される。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ーを構築する際に有用であるが、これらのライブラリーに限定されない。本発明の方法を使用して、本質的に任意の分子形式（有機低分子、炭水化物、核酸、ポリマー、有機金属化合物などが挙げられる）のライブラリーをスクリーニングし得る。従って、以下の議論は、ペプチドライブラリーに焦点を当てているものの、例示として意図されており、制限することを意図していない。
ペプチドおよび特定の型のペプチド模倣物（「ペプトイド」と呼ばれる）のライブラリーが構築され、方法論の範囲によって、望ましい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号）；Ｆｏｄｏｒら、Ｓｃｉｅｎｃｅ，２５１：７６７（１９９１）；Ｈｕｅｂｎｅｒら（米国特許第５，１８２，３６６号ｖ）を参照のこと）。有機低分子もまた、コンビナトリアル手段によって調製されている。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、薬物発見アッセイのための焦点としての役割を果たし、ここで例えば、このレセプターは固定化され、その結合ドメインと相互作用することが知られている因子（すなわち、リガンド）、および試験下での特定の薬物または阻害剤の量の両方とともにインキュベートされる。次いで、薬物がレセプターに結合し、それによってレセプター−リガンド複合体形成を阻害する程度が、測定され得る。薬物発見アッセイについてのこのような可能性は、本明細書中で企図されており、かつ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形式は、当業者に明らかである。
（検出）
吸着フィルム上に固定化された分析物の存在およびこの分析物の結合の際の吸着フィルムの変化は、顕微鏡、分光計、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、スペクトルの可視領域内の光を使用して、吸着フィルムの詳細（例えば、反射率、透過率、複屈折、回折など）を解明する。あるいは、この光は、吸着フィルムを通過し、透過、吸収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に記載されるような逆光（ｂａｃｋｌｉｇｈｔｉｎｇ）デバイスを使用し得る。紫外線領域および赤外線領域内の光もまた、本発明において使用される。
診断学の分野において低濃度の分析物を検出するために、化学発光および電気化学発光の方法が、広範に使用されている。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発生事象の数を数倍に増幅させることによって、低濃度の分析物を検出するための手段を提供する（この得られる「シグナル増幅」は、低濃度の分析物の検出を可能にする）。
別の実施形態において、蛍光標識を使用して、１種以上のアッセイ構成要素またはチップ領域を標識する。蛍光標識は、操作中の注意がほとんど必要ではなく、かつ高スループットの可視化技術（コンピューターを備えた一体型の系において、分析物用の画像のデジタル化を含む、光学分析）に従うという利点を有する。好ましい標識は、代表的には、以下のうちの１つ以上によって特徴付けられる：高い感受性、高い安定性、低いバックグラウンド、低い環境感受性および標識の際の高い特異性。多くの蛍光標識は、以下から市販されている：ＳＩＧＭＡ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓａｉｎｔ Ｌｏｕｉｓ，Ｍｏ．）、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ（Ｅｕｇｅｎｅ，ＯＲ）、Ｒ＆Ｄ ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ）、Ｐｈａｒｍａｃｉａ ＬＫＢ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，Ｎ．Ｊ．）、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）、およびＡｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ（Ｆｏｓｔｅｒ Ｃｉｔｙ，ＣＡ）、ならびに当業者に公知の多くの他の商業的供給源。さらに、当業者は、特定の用途のために適切な発蛍光団の選択方法を認識しており、これが容易に商業的に利用可能である場合、必要な発蛍光団を新たに合成し得るか、または市販の蛍光化合物を合成によって改変して所望の蛍光標識に達することができる。
低分子発蛍光団に加えて、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操作されたアナログが、本発明において有用である。このようなタンパク質としては、例えば、以下が挙げられる：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））、Ｖｉｂｒｉｏ ｆｉｓｃｈｅｒｉ株由来の黄色蛍光タンパク質（Ｂａｌｄｗｉｎら、Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ２９：５５０９−１５（１９９０））、渦鞭毛藻類Ｓｙｍｂｉｏｄｉｎｉｕｍ ｓｐ．由来のペリジニン（Ｐｅｒｉｄｉｎｉｎ）−クロロフィル（Ｍｏｒｒｉｓら、Ｐｌａｎｔ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ ２４：６７３：７７（１９９４））、海洋藍細菌門（例えば、Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ）由来のフィコビリタンパク質（例えば、フィコエリトリンおよびフィコシアニン）（Ｗｉｌｂａｎｋｓら、Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．２６８：１２２６−３５（１９９３））など。
本発明を実施する際に使用する顕微鏡技術としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない：単光顕微鏡、共焦点顕微鏡、偏光顕微鏡、原子間力顕微鏡（Ｈｕら、Ｌａｎｇｍｕｉｒ １３：５１１４−５１１９（１９９７））、走査トンネル顕微鏡（Ｅｖｏｙら、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ Ａ １５：１４３８−１４４１，第２部（１９９７））など。
本発明を実施する際に使用する分光学技術としては、例えば、以下が挙げられる：赤外分光法（Ｚｈａｏら、Ｌａｎｇｍｕｉｒ １３：２３５９−２３６２（１９９７））、ラマン分光法（Ｚｈｕら、Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２６５：３３４−３４０（１９９７））、Ｘ光線電子分光法（Ｊｉａｎｇら、Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈ．Ｂｉｏｅｎｅｒ．４２：１５−２３（１９９７））など。可視分光法および紫外分光法もまた、本発明において使用される。
他の有用な技術としては、例えば、表面プラズモン共鳴（Ｅｖａｎｓら、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ １０１：２１４３−２１４８（１９９７））、楕円偏光法（Ｈａｒｋｅら、Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ ２８５：４１２−４１６（１９９６））、インピード測定（ｉｍｐｅｄｏｍｅｔｒｉｃ）方法（Ｒｉｃｋｅｒｔら、Ｂｉｏｓｅｎｓ．Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎ．１１：７５７：７６８（１９９６））など。
さらに、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）および他の関連した技術が、サンプル中の核酸分析物の数を増幅させるために、広く使用されている。適切な酵素、試薬の添加、および温度循環方法によって、核酸分析物分子の数は増幅され、その結果、この分析物は、最も公知な検出方法によって検出され得る。
吸着フィルム上に固定化された分析物を検出するために、質量分析技術（特に、吸着剤からの分析物の脱離およびこの脱離された分析物の直接的な検出を使用する、質量分析技術）を使用することが、特定の目的である。洗浄後に吸着剤によって保持されている分析物は、基材に吸着されている。この基材上に保持されている分析物は、脱離分光法によって検出される。
吸着剤からの分析物の脱離は、この分析物を適切なエネルギー源に曝すことを包含する。通常、これは、分析物を、放射エネルギーまたはエネルギー性粒子と衝突させることを意味する。例えば、エネルギーは、レーザエネルギーの形態の光エネルギー（例えば、ＵＶレーザ）またはフラッシュランプ由来のエネルギーであり得る。あるいは、このエネルギーは、高速原子の流れであり得る。熱もまた使用して、脱離を誘導／補助し得る。
本発明のバイオチップは、表面増強レーザ脱離／イオン化、すなわちＳＥＬＤＩのために有用である。ＳＥＬＤＩは、特異性、選択性および感受性の点から、ＭＡＬＤＩを越える有意な利点を示す。ＭＡＬＤＩにおいて、分析物溶液は、マトリクス溶液と混合され、そしてこの混合物は、不活性なプローブ表面上に堆積した後に結晶化して、分析物を捕捉することを可能にする。このマトリクスは、レーザエネルギーを吸収して、このエネルギーを分析物に明確に与えるように選択され、その結果、脱離およびイオン化が起こる。一般に、マトリクスは、ＵＶ範囲内で吸収する。巨大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）および米国特許第５，０４５，６９４号（ＢｅａｖｉｓおよびＣｈａｉｔ）に記載されている。
ＳＥＬＤＩは、米国特許第５，７１９，０６０号（ＨｕｔｃｈｅｎｓおよびＹｉｐ）に記載されている。ＳＥＬＤＩは、脱離方法である。この方法において、分析物は、この分析物を捕捉する表面上でエネルギー流れを与えられ、それによって、分析物の捕捉および／または脱離を増加させる。
ＳＥＬＤＩの１つのバージョンは、ＳＥＡＣ（表面増強アフィニティー捕捉）と呼ばれ、これは、プローブ表面に取り付けられたアフィニティー捕捉デバイス（すなわち、吸着剤）に関連して、分析物に脱離エネルギーを与える工程を包含する。分析物がこのように吸着された場合、脱離エネルギー源は、その標的分析物を脱離するためのより長い機会を与えられる。エネルギー吸収材料（例えば、マトリクス）は通常、分析物を脱離するためにプローブにエネルギー源（例えば、レーザ）を与える前に、このプローブに加えられ、生体分子の脱離を補助する。代表的に使用されるマトリクス材料としては、シナピン酸（ｓｉｎａｐｉｎｉｃ ａｃｉｄ）（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。
ＳＥＬＤＩの別のバージョンは、ＳＥＮＤ（表面増強ニート脱離）と呼ばれ、これは、分析物が置かれるエネルギー吸収材料の層を使用する。基材表面は、この表面に化学的に結合しそして／または本質的に結晶を含まない、エネルギー吸収分子の層を含む。次いで、分析物は、実質的に混合されることなく、単独（すなわち、ニート）で、この層の表面に適用される。このエネルギー吸収分子は、脱離エネルギーを吸収し、そしてこの分析物を脱離させる。ＳＥＮＤを使用して、分析物は、単純かつ均一な様式で、エネルギー源を与えられ、溶液混合物およびランダムな結晶化が排除される。ＳＥＮＤは、プロセスの自動化を可能にする、一様でかつ予測可能な結果を与える。このエネルギー吸収材料は、古典的なマトリクス材料であり得るか、またはｐＨが中性であるかもしくは塩基性の範囲内にあるマトリクス材料であり得る。このエネルギー吸収分子は、共有結合手段または非共有結合手段を介して、プローブに結合され得る。
ＳＥＬＤＩの別のバージョンは、ＳＥＰＡＲ（表面増強感光性（ｐｈｏｔｏｌａｂｉｌｅ）結合および放出）と呼ばれ、これは、感光性結合分子を使用する。感光性結合分子は、プローブの一部である固相（例えば、平面プローブ表面、ビーズなど）に共有結合した１つの部位を有する、二価の分子である。第二の部位は、アフィニティー試薬または分析物と共有結合している。この感光性結合分子は、この表面と分析物との両方に結合される場合、光に曝されるとアフィニティー試薬または分析物を放出し得る感光性結合もまた、含む。この感光性結合は、その結合分子内にあり得るか、あるいは分析物（もしくはアフィニティー試薬）またはプローブ表面のいずれかに対する結合部位にあり得る。
脱離された分析物は、いくつかの任意の手順によって検出され得る。分析物が脱離プロセス（例えば、レーザ脱離／イオン化質量分光法）中にイオン化される場合、検出器は、イオン検出器であり得る。質量分光法は、一般に、脱離されたイオンの飛行時間を決定するための手段を包含する。この情報は、質量に変換される。しかし、それらを解明および検出するために、脱離されたイオンの質量を決定する必要はない（イオン化された分析物は、異なる時間で、検出器に衝突するという事実は、これらの分析物の検出および解明を与える）。
複数の検出手段が、アレイの各位置における保持に関する分析物構成要素および分析物機能を完全に問い合わせるために、直列で実施されることが企図され得る。
脱離検出器は、吸着剤から分析物を脱離させるための手段、およびこの脱離された分析物を直接検出するための手段を備える。すなわち、この脱離検出器は、別の固相中の分析物を捕捉し、その分析物を引き続く分析に供する中間工程なしに、脱離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を包含する。次いで、これは、吸着剤に吸着された分析物の量を反映する。
脱離検出器はまた、他の要素（例えば、検出器のほうに、脱離された分析物を加速させるための手段、およびこの検出器によって、分析物の脱離から検出までの飛行時間を決定するための手段）を備え得る。
好ましい脱離検出器は、レーザ脱離／イオン化質量分光計であり、これは、当該分野で周知である。これらの質量分光計は、吸着された分析物を送達する基材（例えば、プローブ）が挿入されるポートを備える。分析物とエネルギー（例えば、レーザエネルギー）との衝突によって、この分析物が脱離される。この分析物とレーザとの衝突によって、フライトチューブ（ｆｌｉｇｈｔ ｔｕｂｅ）内へのインタクトな分析物の脱離およびそのイオン化が生じる。このフライトチューブは、一般に、真空空間を規定する。この真空チューブの一部の電化したプレートは、電位を作製し、この電位が、イオン化した分析物を検出器のほうに加速させる。時計で、その飛行時間を測定し、システム電子工学が、分析物の速度を決定し、この速度を質量に変換する。当業者の誰もが理解するように、これらの要素のいずれもが、種々の脱離手段、加速手段、検出手段、時間測定手段などを用いる脱離検出器の構築において、本明細書中に記載される他の要素と組み合わされ得る。例示的な検出器はさらに、表面を移動させるための手段を備え、その結果、アレイ上の任意のスポットが、レーザビームと整列される。
（情報科学）
本発明の方法を使用して得られる高分解能で高感度のデータセットが当該分野で利用可能となる場合、診断、治療、薬物開発、バイオセンサー開発、および他の関連領域の領域における重要な発展が起こる。例えば、疾患マーカーは疾患状態または疾患段階のよりよい確証のために、同定され得、そして利用され得る（米国特許第５，６７２，４８０号；同５，５９９，６７７号；同５，９３９，５３３号；および同５，７１０，００７号を参照のこと）。亜細胞毒物学的情報は、薬物構造および活性相関をよりよく指向するために作成され得る（Ａｎｄｅｒｓｏｎ，Ｌ．「Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓ：Ｔａｒｇｅｓ，Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａｎｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ」ＩＢＣ Ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓ会議、Ｃｏｒｏｎａｄｏ，ＣＡ（１９９８年６月１１〜１２日）提示された論文）。亜細胞毒物学的情報はまた、化学物質への曝露の可能性ある毒物学的影響および可能性ある耐性の曝露閾値を予想するために、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）。類似の利点は、他の生体分子および生物活性因子（例えば、核酸、サッカライド、脂質、薬物など）に関連するデータセットから生じる。
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組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、本発明の方法、および／または本発明のＱＤ標識化種を使用して、単独でかまたはライブラリー形式で、入手される。このデータベースは、データが保管され得そして送信され得る、実質的に任意の形式であり得るが、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、個人のコンピューターのようなデータベースの保存およびデータベースへのアクセスを可能とする任意の電子デバイス上で保管され得るが、好ましくは、Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂのような広域エリアネットワーク上で配布される。
ペプチド配列特異性データを含む、データベースについての本節の焦点は、例示のみを明確にしている。類似のデータベースが本発明のアッセイを使用して入手される任意のアッセイデータについて組み立てられ得ることは、当業者に明らかである。
生物学的サンプル由来の種々の分子種および高分子種の相対量および／または絶対量を、同定および／または定量するために、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、病理学的状態、疾患に対する前処置、薬物試験、治療モニタリング、遺伝子疾患原因性の関連、免疫状態および生理学的状態の相関関係の同定と関連付けられ得る。本発明のアッセイから作成されたデータは、手動の調査および分析に適切であり、好ましい実施形態において、高速なコンピューターを使用して、先のデータ処理が利用される。
生体分子情報を索引および検索するための方法のアレイは、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５，９６６，７１２号は、生体分子の配列情報を、１つ以上のタンパク質機能ヒエラルキーに従って、配列をカタログ化し、そして検索することを可能とする様式で、保管するためのリレーショナル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、部分長配列の収集物から全長配列を得るために、１つ以上の配列決定プロジェクトとの提携に従って、部分長ＤＮＡ配列の収集物をカタログ化しそして検索すること可能とする様式で、情報を含む配列記録を有するリレーショナルデータベースを開示する。米国特許第５，７０６，４９８号は、重要な配列および標的配列との間の類似性の程度に基づき、遺伝子データベース中の配列データ項目に類似の遺伝子配列を検索するための、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は、一致の親密さ（ｃｌｏｓｅｎｅｓｓ−ｏｆ−ｆｉｔ）の測定を使用して実験的に導かれた質量スペクトルと、推定の質量スペクトルを比較することにより、コンピューターデータベース中のアミノ酸配列を同定するために、ペプチドの質量分析のフラグメント化パターンを使用する方法を開示する。米国特許第５，９２６，８１８号は、オンライン分析プロセス（ＯＬＡＰ）として記載される、多次元データ分析に対する機能性を含む、多次元のデータベースを開示する。このプロセスは、１より多い連結経路または連結次元に従って、推定データおよび実データの連結を必然的に伴う。米国特許第５，２９５，２６１号は、ハイブリッドのデータベース構造を報告し、ここで、各データベース記録のフィイールドは、ナビゲーションのデータおよび情報データの２つのクラスに分けられ、ナビゲーションフィールドが、階層型トポロジーマップ中に保管されており、この階層型トポロジーマップは、木構造としてか、または２つ以上のそのような木構造の組み合せ物としてみなされ得る。
本発明は、例えば、各々の配列特異性の記録が入手される、標的含有サンプルの供給源を特定するデータを用いてクロス集計されたアッセイデータ記録を、コンピューター検索可能な形式で保存するためのコンピューターおよびソフトウェアを備える、コンピューターデータベースを提供する。
例示の実施形態において、標的含有サンプルの供給源のうちの少なくとも１つが、病理学的障害のないことが公知である組織サンプル由来である。多様性において、供給源の少なくとも１つが、公知の病理学的組織標本（例えば、ウイルス、細菌などのような病原体を含む、新生物病巣または組織標本）である。別の多様性において、このアッセイレコードは、サンプル中の各々の標的種に対して以下のパラメーターのうちの１つ以上をクロス集計する：（１）独特な同定コード、これは、例えば、標的の分子構造および／または特的な分離座標（例えば、電気泳動的座標）を含み得る：（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、コンピューターのデータ記憶装置中に標的データのコレクションの記憶および検索を提供し、このデータ記憶装置としては、磁気ディスク、光学ディスク、光磁気ディスク、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＧＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、ＲＤＲＡＭ、ＤＤＲ ＲＡＭ、磁気バブルメモリーデバイス、および他のデータ記憶デバイス（ＣＰＵレジスタ、およびＣＰＵ上のデータ記憶アレイを含む）が挙げられ得る。代表的に、標的データの記録は、磁気化可能な媒体上の磁気ドメインのアレイ中のビットパターンとしてか、または荷電状態もしくはトランジスタのゲート状態のアレイ（例えば、ＤＲＡＭデバイス中のセルのアレイとして（例えば、トランジスタ、およびトランジスタ上にあり得る荷電記憶領域から構成される各セル））として、保管される。１つの実施形態において、本発明はそのような記憶デバイスおよびそれと構築されるコンピューターシステムを提供し、これは、標的の供給源を用いてクロス集計された少なくとも約１０の標的データレコードについての独特な識別子を含む、タンパク質発現フィンガープリントレコードをコードするビットパターンを含む。
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、関連のペプチド配列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、コンピューター記憶デバイスまたはデータベースに保存されるかまたはこれらから読み出されたペプチド配列または核酸配列のアッセイの記録と、少なくとも１つの他の配列との間のコンピューター処理された比較を実施する工程を包含する。この比較としては、配列分析もしくは比較アルゴリズム、またはこれらのコンピュータープログラム実施形態（例えば、ＦＡＳＴＡ、ＴＦＡＳＴＡ、ＧＡＰ、ＢＥＳＴＦＩＴ）が挙げられ得、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た配列のプールの中で、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（ＤＯＳ、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）９５／９８／２０００、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標） ＮＴ、ＯＳ／２）または他の形式（例えば、Ｌｉｎｕｘ、ＳｕｎＯＳ、Ｓｏｌａｒｉｓ、ＡＩＸ、ＳＣＯ Ｕｎｉｘ（登録商標）、ＶＭＳ、ＭＶ、Ｍａｃｉｎｔｏｓｈ（登録商標）など）のフロッピー（登録商標）ディスクまたはハードディスクドライブ（固定ディスクドライブ、Ｗｉｎｃｈｅｓｔｅｒ））を提供し、これは、コンピューター処理された配列分析、比較または相対定量方法における読出しおよび処理のために適切なファイル形式で、本発明のアッセイからのデータをコードするビットバターンを含む。
本発明はまた、ネットワークを提供し、これは、データリンク（例えば、イーサーネット（登録商標）ケーブル（コアックスまたは１０ＢａｓｅＴ）、電話線、ＩＳＤＮ線、ワイヤレスネットワーク、光ファイバー、または他の適切な信号伝達媒体）を介して繋がれた複数のコンピューター処理デバイスを備え、これによって、少なくとも１つのネットワークデバイス（例えば、コンピューター、ディスクアレイなど）は、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バターンを構築する、磁気ドメイン（例えば、磁気ディスク）および／または保管（ｃｈａｒｇｅ）ドメイン（例えば、ＤＲＡＭセルのアレイ）を備える。
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、電気的連絡デバイス（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）上に電気シグナルを発生させる工程を包含し、ここで、このシグナルは、本発明の方法により得られた、アッセイからのデータをコードするビットバターン、または複数のアッセイ結果を含有するデータベース（ネイティブな形式または暗号化された形式）を含む。
好ましい実施形態において、本発明は、クエリー標的を、データ構造物のアレイ（例えば、本発明の方法により得られたアッセイ結果）を含むデータベースと比較するため、および標的データに対する同一性の程度およびギャップ重みに基づき、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ーシステムを提供する。好ましくは、アッセイ結果のアラインメントおよび／または比較のためのコンピュータープログラムをロードおよび実効するために、中央プロセッサが開始される。クエリー標的についてのデータは、Ｉ／Ｏデバイスを介して中央プロセッサに入れられる。コンピュータープログラムの実行は、中央プロセッサがアッセイ結果をデータファイルから読み出し、このデータファイルはアッセイ結果のバイナリーの記述を含む。
標的のデータまたはレコード、およびコンピュータープログラムは、二次的メモリに移され、この二次的メモリは代表的に、ランダムアクセスメモリ（例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＧＲＡＭ、またはＳＤＲＡＭ）である。標的は、選択されたアッセイ特徴（例えば、選択された結合性官能基への結合）と、クエリー標的の同じ特徴との間の一致の程度に従ってランク付けされ、そして結果が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、従来型のコンピューター（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、市販または公用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、モデム、ＩＳＤＮターミナルアダプタ、イーサーネット（登録商標）ポート、パンチカードリーダー、磁気テープリーダー、または他の適切なＩ／Ｏデバイスを備えるターミナルであり得る。
本発明はまた、好ましくは、コンピューターシステムの使用（例えば、上記のコンピューターシステム）を提供し、これは、以下を備える：（１）コンピューター；（２）本発明の方法によって得られたペプチド配列特異性レコードのコレクションをコードする、記憶されたビットパターン（これは、コンピューターに記憶される）；（３）比較標的（例えば、クエリー標的）；および（４）アラインメントおよび比較のためのプログラム（代表的に、コンピューター処理された類似性値に基づき、比較の結果のランク順番付けを備える）。
（実施例１）
以下のプロトコルは、強アニオン交換（ＳＡＸ）、弱アニオン交換（ＷＡＸ）、強カチオン交換（ＳＣＸ）、弱アニオン交換（ＷＡＸ）および固定化金属キレート（ＩＭＡＣ）結合機能性を保有するラテックスベースの吸着体バイオチップを調製するための、手引きの手順を記載する。
以下のプロトコルは、強アニオン交換（ＳＡＸ）、弱アニオン交換（ＷＡＸ）、強カチオン交換（ＳＣＸ）、弱アニオン交換（ＷＡＸ）および固定化金属キレート（ＩＭＡＣ）結合機能性を保有するラテックスベースの吸着体バイオチップを調製するための、手引きの手順を記載する。
（１．１ ポリビニルベンジルクロリドラテックスの調製（６００ｇバッチ））
ａ）１Ｌの細口ガラスボトル中に、以下を混合する：
０．５７ｇ 過硫酸アンモニウム（純度９９．９９％，Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）
５６０ｍＬ 水；および
４．７９ｇ イソプロパノールおよび水中の、ジヘキシルスルホスクシネートナトリウムの１１．９１％ ストック溶液（Ａｅｒｏｓｏｌ（登録商標） ＭＡ８０ 界面活性剤 Ｃｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｅａｓｔ Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）；
ｂ） 磁気的に撹拌し、６０分間連続してアルゴンでパージする；
ｃ） 攪拌中に以下を添加する：
３０ｇ 純粋パラ異性体塩化ビニルベンゼン（Ａｌｄｒｉｃｈ カタログ番号４３，６８８−７）；および
４．７５ｇのメタ重亜硫酸ナトリウム１０％溶液；
ｄ） 撹拌子を取り除き、容器に栓をし、温暖空気浴中で激しく撹拌する（１分当たり３５０旋回を１５分間、次いで１分当たり２５０旋回を３１℃で２６時間）；
ｅ） 混合したベッドイオン交換樹脂（Ｂｉｏ−Ｒａｄ（登録商標） ＡＧ５０１−Ｘ８）を、高純度の脱イオン水を用いてリンスする。１８〜１９ｇの樹脂を混合物に加える；
ｆ） 約４℃で約２日間穏やかに撹拌する；
ｇ） ４℃で保存する（混合されたベッドの樹脂を緩いガラスウールを介して濾過することによって取り出し得る）
（１．２ ポリ塩化ビニルベンゼジルラテックスの官能基）
（１．２ａ 強アニオン交換ラテックスビーズの官能基）
ａ） 撹拌しながら以下を混合する：
実施例１．１からの未処理のラテックスビーズ（１５０ｇ）；
１％ Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００中の０．２５Ｍ Ｎ，Ｎ−ジメチルオクチルアミン（７５ｇ）（Ａｌｄｒｉｃｈ カタログ番号２５，６２２−６）；および
０．１Ｍ テトラメチル−１，４−ブタンジアミン（６０ｇ）；
（Ａｌｄｒｉｃｈ カタログ番号１２，７１０−８）；
ｂ） １リットルの細口ボトル中で３７℃で２４時間撹拌する；
ｃ） １％ Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００中の０．２５Ｍ Ｎ，Ｎ−ジメチルオクチルアミン（２２５ｇ）を添加する；
ｄ） 再び３７℃で２４時間撹拌する；
ｅ） 遠心分離し、そして官能基化したラテックスビーズを脱イオン水、１Ｍ 水酸化ナトリウムで洗浄し、次いで上清のｐＨが７〜８の間になるまで脱イオン水で洗浄する。
（１．２ｂ 弱アニオン交換ラテックスビーズの官能化）
ａ） 撹拌しながら以下を混合する：
実施例１．１からの未処理のラテックスビーズ（１５０ｇ）；
１％ Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００中の０．２５Ｍ ジメチルスルフィド（３００ｇ，Ａｌｄｒｉｃｈ，カタログ番号４５，１５７−７）；
０．１Ｍ テトラメチル−１，４−ブタンジアミン（１０ｇ，Ａｌｄｒｉｃｈ カタログ番号１２，７１０−８）；
ｂ） 通気フードの中で、栓で閉じた１リットルの三つ口フラスコ中で３５℃で２４時間撹拌する；
ｃ） １．５Ｍ Ｎ−メチル−ｄ−グルタミン（３００ｇ，Ｆｌｕｋａ，カタログ番号６６９３０）を添加する；
ｄ） １Ｌの三つ口フラスコ中で撹拌し続け、２つは栓で閉じたままにし、そして１つは、水分を損なわずにジメチルスルフィドの気体を出させるように単純な冷却器を取り付けて閉じ、通気フードの中で７０℃で２４時間撹拌する；
ｅ） 官能基化したラテックスビーズを、遠心分離し、そして脱イオン水、１Ｍ 水酸化ナトリウムで洗浄し、次いで上清のｐＨが７〜８の間になるまで脱イオン水で洗浄する。
（１．２ｃ 強カチオン交換ラテックスの官能基化）
ａ） 撹拌しながら以下を混合する：
実施例１．１からの未処理のラテックスビーズ（１５０ｇ）；
１％ Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００中の０．２５Ｍ ジメチルスルフィド（３００ｇ，Ａｌｄｒｉｃｈ，カタログ番号４５，１５７−７）；
０．１Ｍ テトラメチル−１，４−ブタンジアミン（１０ｇ，Ａｌｄｒｉｃｈ カタログ番号１２，７１０−８）；
ｂ） 栓で閉じた１Ｌの三つ口フラスコ中で、通気フードの中で３５℃で２４時間撹拌する；
ｃ） １Ｍ ３−メルカプト−１−プロパンスルホン酸（３００ｇ，Ａｌｄｒｉｃｈ，カタログ番号２５１６８−２）を添加する；
ｄ） １Ｌの三つ口フラスコ中で撹拌し続け、２つは栓で閉じたままにし、そして１つは、水分を損なわずにジメチルスルフィドの気体を出させるように単純な冷却器を取り付けて閉じ、通気フードの中で７０℃で２４時間撹拌する；
ｅ） 官能基化したラテックスビーズを、遠心分離し、そして脱イオン水、１Ｍ 水酸化ナトリウム、０．２５Ｍ酢酸で洗浄し、次いで上清のｐＨが５〜６の間になるまで脱イオン水で洗浄する。
（１．２ｄ 弱カチオン交換ラテックスの官能基化）
ａ） 撹拌しながら以下を混合する：
実施例１．１からの未処理のラテックスビーズ（１５０ｇ）；
１％ Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００中の０．２５Ｍ ジメチルスルフィド（３００ｇ，Ａｌｄｒｉｃｈ，カタログ番号４５，１５７−７）；
０．１Ｍ テトラメチル−１，４−ブタンジアミン（１０ｇ，Ａｌｄｒｉｃｈ カタログ番号１２，７１０−８）；
ｂ） 栓で閉じた１Ｌの三つ口フラスコ中で、通気フードの中で３５℃で２４時間撹拌する；
ｃ） １Ｍ ３−メルカプトプロピオン酸（３００ｇ，Ａｌｄｒｉｃｈ，カタログ番号Ｍ５８０−１）を添加する；
ｄ） １Ｌの三つ口フラスコ中で撹拌し続け、２つは栓で閉じたままにし、そして１つは、水分を損なわずにジメチルスルフィドの気体を出させるように単純な冷却器を取り付けて閉じ、通気フードの中で７０℃で２４時間撹拌する；
ｅ） 官能基化したラテックスビーズを、遠心分離し、そして脱イオン水、１Ｍ 水酸化ナトリウム、０．２５Ｍ酢酸で洗浄し、次いで上清のｐＨが５〜６の間になるまで脱イオン水で洗浄する。
（１．２ｅ 固定化金属キレートラテックスの官能基化）
ａ） 撹拌しながら以下を混合する：
実施例１．１からの未処理のラテックスビーズ（１５０ｇ）；
１％ Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００中の０．２５Ｍ ジメチルスルフィド（３００ｇ，Ａｌｄｒｉｃｈ，カタログ番号４５，１５７−７）；
０．１Ｍ テトラメチル−１，４−ブタンジアミン（１０ｇ，Ａｌｄｒｉｃｈ カタログ番号１２，７１０−８）；
ｂ） 栓で閉じた１Ｌの三つ口フラスコ中で、通気フードの中で３５℃で２４時間撹拌する；
ｃ） １ＭのＮ，Ｎ−ビス（カルボキシメチル）−Ｌ−リジン水和物（３００ｇ，Ｆｌｕｋａ，カタログ番号１４５８０）を添加する；
ｄ） １Ｌの三つ口フラスコ中で撹拌し続け、２つは栓で閉じたままにし、そして１つは、水分を損なわずにジメチルスルフィドの気体を出させるように単純な冷却器を取り付けて閉じ、通気フードの中で７０℃で２４時間撹拌する；
ｅ） 官能基化したラテックスビーズを、遠心分離し、そして脱イオン水、１Ｍ 水酸化ナトリウム、０．２５Ｍ酢酸で洗浄し、次いで上清のｐＨが５〜６の間になるまで脱イオン水で洗浄する。
（１．３ 基材）
基材は、９ｍｍ×７８ｍｍの寸法を有する、平坦なアルミニウム（６４６３−Ｔ６）ブランクである。この表面を、スパッタリングによって二酸化シリコンで誘導体化する。パーフルオロネート化ポリマー（ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｏｎａｔｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ）でコーティングし、スポットを規定するためにコーティング中の「ホール（ｈｏｌｅ）」を残したままにすることによって、この基材表面上にアドレス可能な位置（「スポット」）を作製する。
（１．４ シランカップリング反応）
ａ） シラン溶液を調製する：
０．２ｍＭ 酢酸（２．０ｇ）；
３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート（０．８０ｇ，Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ，カタログ番号４４０１８−９）；
メタノール（３０．０ｇ）
この溶液を、室温で１０分間反応させる；
ｂ） このシラン溶液中にチップを浸漬し（例えば、約８ｍＬのチューブの中にチップを入れ、そして工程ａからの溶液で満たす）、そしてタンブラー上で１０分間反応させる；
ｃ） このチップをアセトンで洗浄し、次いで水で洗浄する；
ｄ） 誘導体化およびチップの洗浄の後、これを１００℃〜１１０℃で１０分間硬化させる。
注記：この工程（すなわち、実施例１．４）まで、全てのチップを一緒に調製し得る。次工程においては、表面上に充填されるラテックスの型に依存して、これらを分別し得る。
（１．５ ブラシ状ポリマーの結合）
（１．５ａ アニオン交換タンパク質チップ（ＳＡＸおよびＷＡＸ）についての負に帯電したポリマー）
ａ） 光開始剤（ｐｈｏｔｏ−ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）溶液を、２０ｇの脱イオン水中に０．１ｇの２−ヒドロキシ−４−（２−ヒドロキシエトキシ）−２−メチル−プロピオフェノン（Ａｌｄｒｉｃｈ、カタログ番号４１０８９−６）を溶解することによって調製し、そしてこの溶液を電子レンジで１０秒間（このスケールで）加熱して水中にこの開始剤を溶解する；
ｂ） モノマー−開始剤溶液を調製する：
１対１０の比率の
アクリル酸モノマー（０．５ｇ、Ａｌｄｒｉｃｈ、カタログ番号１４７２３−０）
工程（ａ）からの開始剤溶液（５．０ｇ）；
で、モノマーおよび開始剤を混合する；
ｃ） 実施例１．４で調製した基材上の各スポット（「アドレス可能な位置」）に、２μＬのモノマー−開始剤溶液を充填する；
ｄ） チップ上にモノマー−開始剤溶液を充填した後、これをＵＶランプの下で１０分間処理する；
ｅ） チップを脱イオン水で洗浄し、次いで表面を乾燥させ、アニオン交換ラテックスの付着のためのチップを調製する。
（１．５ｂ カチオン交換タンパク質バイオチップ（ＷＣＸ、ＳＣＸ、ＩＭＡＣ）についての正に帯電したポリマー）
ａ） 光開始剤溶液を、２０ｇの脱イオン水中に０．１ｇの２−ヒドロキシ−４−（２−ヒドロキシエトキシ）−２−メチル−プロピオフェノンを溶解することによって調製し、そしてこの溶液を電子レンジで１０秒間（このスケールで）加熱して水中にこの開始剤を溶解する；
ｂ） モノマー−開始剤溶液を調製する：
１対１０の比率の
Ｎ−（３，Ｎ，Ｎ ジメチルアミノプロピル）メタクリルアミドモノマー（０．５ｇ，Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅ，Ｉｎｃ．，カタログ番号０９−６５６）
開始剤溶液（５．０ｇ）；
で、モノマーおよび開始剤を混合する；
ｃ） 実施例１．２で調製したチップの各スポット上に、２μＬのモノマー−開始剤溶液を充填する；
ｄ） チップ上にモノマー−開始剤溶液を充填した後、これをＵＶランプの下で１０分間処理する；
ｅ） チップを脱イオン水で洗浄し、次いで表面を乾燥させ、カチオン交換またはＩＭＡＣについて官能基化されたラテックスの付着のためのチップを調製する。
（１．６ バイオチップ上へのラテックスの充填）
（１．６ａ アニオン交換バイオチップ）
タンパク質チップ上に２〜５μＬのアニオン交換ラテックスを充填し、次いでこれを脱イオン水で洗浄し、使用のためのバイオチップを調製する。
（１．６ｂ カチオン交換バイオチップ）
チップ上に２〜５μＬのカチオン交換ラテックスを充填し、次いでこれを脱イオン水で洗浄し、使用のためのバイオチップを調製する。
（１．６ｃ 固定化金属キレートバイオチップ）
ａ） タンパク質バイオチップ上に２〜５μＬのＩＭＡＣラテックスを充填し、次いでこれを脱イオン水で洗浄する；
ｂ） １スポット当たり５μＬの０．１Ｍ ＣｕＳＯ４溶液（または、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｚｎ、ＧａまたはＣｏのような他の金属塩の溶液）を添加し、使用のためのバイオチップを調製する。
（実施例２）
以下のプロトコルは、「シード増殖（ｓｅｅｄ−ｇｒｏｗｔｈ）」または「段階増殖（ｓｔｅｐ−ｇｒｏｗｔｈ）」として公知の技術によって、ポリ塩化ビニルベンジル（ＶＢＣ）ラテックスを調製する手順を記載する。このプロセスは、２つの工程を包含する：ラテックスシードに対してＶＢＣモノマーを１５〜６０分間インキュベートする工程；および重合。
（２．１ シード増殖を介した塩化ポリビニルベンジルラテックスの調製）
ａ） １Ｌの細口ガラスボトル中に以下を混合する：
０．５７ｇ 過硫酸アンモニウム（純度９９．９９％，Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）；
５６５ｇ 水；
シードラテックス（７２．６ｇ、これは、実施例１．１において記載されるように調製され、そしてＰｙｒｅｘ（登録商標）製品番号３９５０のガラスウールを通して濾過される）；および
２７ｇ ｍ立体異性体およびｐ立体異性体の混合した、ＶＢＣ モノマー、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ；
ｂ） 磁気的に撹拌し、１５分間連続してアルゴンでパージする；
ｃ） 攪拌中に、メタ重硫酸塩（４．７５ｇ）の１０％溶液を添加する：
ｄ） 撹拌子を取り除き、容器に栓をし、温暖空気浴中で激しく撹拌する（１分当たり３０５旋回を３５℃で２９．３時間）；
ｅ） 混合したベッドのイオン交換樹脂（ＡＧ ５０１−Ｘ８、Ｂｉｏ−Ｒａｄ（１８ｇ））を、２９．３時間の重合時間の完了近くまで、徹底的に（水で）リンスする；
ｆ） 試薬等級のエタノールでリンスし超音波処理することによって予め１Ｌボトルを清浄にし、そして残存するエタノールの残余臭が無くなるまで徹底的に乾燥させる；
ｇ） ＡＧ ５０１−Ｘ８樹脂およびポリマー化したＶＢＣを、予め清浄した１Ｌボトルに添加する；
ｈ） 冷却ローラーミル（７℃）上に、少なくとも１８時間ボトルを置く；
（２．２ 塩化ポリビニルベンジルラテックスの保存および使用）
ａ） ラテックスを７℃（または７℃未満であるが、凍結させない）で、ＡＧ ５０１−Ｘ８と接触させて保存する（このラテックスは、この方法で見かけの変化なしに長期間保存され得る）；
ｂ） 使用可能状態である場合、さらなる反応または化学試験のための使用直前にこのラテックスを、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ウール（Ｃｏｒｎｉｎｇ 製品番号 ３９５０）の小塊を通して濾過することによってＡＧ ５０１−Ｘ８から分離する。
本発明は、新規の吸着バイオチップ、使用方法および製造方法を提供する。特定の例が提供されたが、上記の記載は例示であって限定ではない。先に記載された実施形態の特徴の任意の１つ以上は、本発明のいずれかの他の実施形態の１つ以上の特徴と任意の様式で組み合わされ得る。さらに、本発明の多くの改変が、本明細書の読解により当業者に明らかとなる。従って、本発明の範囲は、上記の記載を参照して決定されるべきではなく、かわりに等価物の全範囲と一緒に添付の特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。
本出願中において引用された全ての刊行物および特許文献は、個々の刊行物または特許文献の各々が個別に掲載される場合と同程度に、あらゆる目的のためにそれらの全体が参考として援用される。それらの、本文書中での種々の参照を引用することよって、本出願人は、いずれの特定の参考文献も本発明に対する「先行技術」であることを認めない。
図１は、本発明のチップを調製する際に使用される、代表的なアニオン交換（正に荷電した）結合部分の構造に関するコレクションである。 図２は、本発明のチップを調製する際に使用される、代表的なカチオン交換（負に荷電した）結合部分の構造に関するコレクションである。 図３は、アンカー部分の例示的なシリル化薬剤前駆体の構造である。 図４は、表面に結合した図３の薬剤を有するチップ表面の概略図である。 図５は、リンカーアームを形成する際に使用される２つの例示的なモノマーの構造を示す。 図６は、アンカー部分へのリンカーアームの移植（ｇｒａｆｔｉｎｇ）により、表面に結合した荷電ポリマーを有する表面を提供することを示す説明図である。 図７は、フィルム成分とフィルム支持体との間の静電的誘引を介してリンカーアームのフィルム支持体に吸着フィルムの成分を結合することを示す説明図である。 図８は、四級アミン結合性官能基を形成するための、吸着フィルム成分上の反応性官能基と三級アミンとの間の反応を示す反応図である。 図９は、炭水化物結合性官能基を形成するための、吸着フィルム成分上の反応性官能基と炭水化物保有種との間の反応を示す反応図である。 図１０は、基材１０１および吸着層１０２の不連続スポットを備えたチップを示す。

Claims (69)

  1. 吸着チップであって、該吸着チップは、以下：
    （ａ）表面を含む基材；
    （ｂ）該表面に結合された中間層であって、荷電されたポリマー性のリンカーアームを含む中間層；
    （ｃ）該リンカーアームとの静電相互作用を通じて該中間層に結合された吸着フィルムであって、該吸着フィルムが、該リンカーアームに結合した複数の吸着粒子を含み、該吸着粒子の各々が、結合性官能基を含む、吸着フィルム、を備える、吸着チップ。
  2. 請求項１に記載のチップであって、前記中間層が、前記リンカーアームを前記表面に共有結合により結合させるアンカー部分をさらに含み、そして該リンカーアームが、ブラシ状ポリマーを含む、チップ。
  3. 請求項２に記載のチップであって、前記ブラシ状ポリマーが、スチレンモノマー、アクリルアミドモノマー、アクリレートモノマーおよびそれらの組み合わせの群から選択されるメンバーから誘導されるサブユニットを含む、チップ。
  4. 請求項１に記載のチップであって、前記結合性官能基が、正に荷電した官能基、負に荷電した官能基、金属イオン官能基、極性官能基、疎水性官能基、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、チップ。
  5. 前記結合性官能基が、生物特異的官能基である、請求項１に記載のチップ。
  6. 請求項１に記載のチップであって、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、それに結合される前記中間層を有し、そして該中間層は、それに結合される該吸着フィルムを有する、チップ。
  7. 請求項１に記載のチップであって、前記基材が、剛性基材、可撓性基材、光学的に不透明な基材、光学的に透明な基材、絶縁性基材、伝導性基材、半導体基材およびそ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、チップ。
  8. 請求項１に記載のチップであって、前記基材が、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からなる群から選択されるメンバーである、チップ。
  9. 前記表面が、金属フィルムを含む、請求項１に記載のチップ。
  10. 請求項９に記載のチップであって、前記金属フィルムが、金フィルム、白金フィルム、パラジウムフィルム、銅フィルム、ニッケルフィルム、銀フィルムおよびそ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、チップ。
  11. 請求項１に記載のチップであって、前記基材が、粗表面、滑表面、パターン化表面およびそ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、チップ。
  12. 請求項１１に記載のチップであって、前記パターン化表面が、溝切り、写真平版、写真エッチング、化学エッチング、機械エッチング、微細密着印刷およびそ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作製される、チップ。
  13. 請求項１１に記載のチップであって、前記パターンが、１マイクロメーター〜５ミリメーターのサイズを有する特徴を含む、チップ。
  14. 請求項１１に記載のチップであって、前記パターンが、少なくとも１つの特徴を含み、この特徴は、ウェル、封入物、区画、凹部、入口、出口、チャネル、谷、回折格子およびそ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、チップ。
  15. 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そ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２に記載のチップ。
  16. 請求項１５に記載のチップであって、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それらの組み合わせから選択されるシランを含む、チップ。
  17. 前記リンカーアームが、ブラシ状ポリマーである、請求項１に記載のチップ。
  18. 前記アンカー部分が、荷電された有機ポリマーである、請求項１５に記載のチップ。
  19. 請求項１に記載のチップであって、前記中間層が、以下：
    Ｓｉ−Ｒ１−（Ｘ１）ｎ
    を含み、ここで、
    Ｒ１は、シリコンとＸ１との間の連結基であり；
    Ｘ１は、カルボン酸、カルボン酸誘導体、スルホン酸、スルホン酸誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸誘導体、リン酸、リン酸誘導体、ヒドロキシル基、フェノール基、ハロアルキル基、ジエノフィル基、カルボニル基、スルホニルハライド基、チオール基、アミン基、４級アンモニウム基、スルホニウム基、ホスホニウム基、スルフヒドリル基、アルケン基、エポキシド基、アクリル酸モノマーおよびＮ−（３，Ｎ，Ｎジメチルアミノプロピル）メタクリルアミドモノマーからなる群から選択されるメンバーであり；そして
    ｎは、１と５０との間の数である、
    チップ。
  20. Ｒ１が、安定な連結基および切断可能な連結基からなる群から選択されるメンバーである、請求項１９に記載のチップ。
  21. Ｒ１が、置換されたか、または置換されていないアルキル、および置換されたか、または置換されていないヘテロアルキルからなる群から選択されるメンバーである、請求項１９に記載のチップ。
  22. 請求項９に記載のチップであって、前記中間層が、以下：
    Ｘ１Ｑ２Ｃ（ＣＱ１ ２）ｍＺ１（ＣＱ２ ２）ｎＳＨ
    を含み、ここで、
    Ｘ１は、カルボン酸、カルボン酸誘導体、スルホン酸、スルホン酸誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸誘導体、リン酸、リン酸誘導体、ヒドロキシル基、フェノール基、ハロアルキル基、ジエノフィル基、カルボニル基、スルホニルハライド基、チオール基、アミン基、４級アンモニウム基、スルホニウム基、ホスホニウム基、スルフヒドリル基、アルケン基、エポキシド基、アクリル酸モノマーおよびＮ−（３，Ｎ，Ｎジメチルアミノプロピル）メタクリルアミドモノマーからなる群から選択されるメンバーであり；
    Ｑ、Ｑ１およびＱ２は、独立して、Ｈおよびハロゲンからなる群から選択されるメンバーであり；
    Ｚ１は、−ＣＱ２−、−ＣＱ１ ２−、−ＣＱ２ ２−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＲ４−、−Ｃ（Ｏ）ＮＲ４およびＲ４ＮＣ（Ｏ）−からなる群から選択されるメンバーであり、ここで；
    Ｒ４は、Ｈ、アルキル、置換アルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリールおよび複素環式基からなる群から選択されるメンバーであり；
    ｍは、０と４０との間の数であり；そして
    ｎは、０と４０との間の数である、
    チップ。
  23. 前記吸着フィルムが、静電的相互作用、共有結合、イオン結合、化学吸着、物理吸着およびそ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相互作用によって前記中間層に結合される、請求項１に記載のチップ。
  24. 請求項１に記載のチップであって、前記吸着粒子が、以下：メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、オレイル（メタ）アクリレート、パルミチル（メタ）アクリレート、ステリル（メタ）アクリレート、スチレン、ブタジエン、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、塩化ビニルベンジル、ビニルベンジルグリシジルエーテル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドおよびグリシジルメタクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、モノメチルイタコネート、モノメチルフマレート、モノブチルフマレート、マレイン酸無水物、置換されたアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、アセトアセトキシエチルメタクリレート、アクロレイン、メタクロレイン、ジシクロペンタジエニルメタクリレート、ジメチルメタ−イソプロペニルベンジルイソシアネート、イソシアネートエチルメタクリレート、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチレン、プロピレン、Ｎ−ビニルピロリドン、およびＮ，Ｎ’−ジメチルアミノ（メタ）アクリレートからなる群から選択されるモノマーから構成されるラテックスを含む、チップ。
  25. 前記吸着フィルムが、ビニルベンジルモノマーから構成されるラテックスを含む、請求項１に記載のチップ。
  26. 請求項１に記載のチップであって、前記結合性官能基が、有機官能基、金属キレート、有機金属化合物およびそ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、チップ。
  27. 請求項２６に記載のチップであって、前記有機官能基が、アミン、カルボン酸、キレート剤、クラウンエーテル、シクロデキストリンおよびそ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、チップ。
  28. 前記結合性官能基が、ビオチンである、請求項２７に記載のチップ。
  29. 前記結合性官能基が、生体分子である、請求項１に記載のチップ。
  30. 前記生体分子が、抗体、抗原、炭水化物、レクチン、核酸、ペプチド、酵素、レセプターに対するリガンドおよびレセプターからなる群から選択されるメンバーである、請求項２９に記載のチップ。
  31. 前記吸着粒子の各々が、第２の結合性官能基をさらに含む、請求項１に記載のチップ。
  32. 前記結合性官能基および前記第２の結合性官能基が、異なる結合性官能基である、請求項３１に記載のチップ。
  33. 前記結合性官能基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。
  34. 請求項３３に記載のチップであって、前記相互作用が、共有結合、イオン結合、水素結合、ファンデルワールス相互作用、吸引的電気相互作用、疎水性相互作用、親水性相互作用からなる群から選択されるメンバーである、チップ。
  35. 前記相互作用が、タンパク質と低分子との間である、請求項３３に記載のチップ。
  36. 前記相互作用が、酵素と該酵素に対する基質との間である、請求項３３に記載のチップ。
  37. 前記相互作用が、抗体と抗原との間である、請求項３３に記載のチップ。
  38. 請求項３３に記載のチップであって、前記相互作用が、第１配列を有する第１核酸と第２配列を有する第２核酸との間であり、ここで、該第１核酸および該第２核酸が、少なくも部分的に相補的である、チップ。
  39. 請求項２に記載のチップであって、ここで：
    （１）前記基材が、金属、ガラスおよびプラスチックからなる群から選択される材料を含み；
    （２）前記中間層が、以下：
    −Ｓｉ−Ｒ１−（Ｘ１）ｎ
    を含み、ここで、
    Ｒ１は、シリコンとＸ１との間の連結基であり；
    Ｘ１は、カルボン酸、カルボン酸誘導体、スルホン酸、スルホン酸誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸誘導体、リン酸、リン酸誘導体、ヒドロキシル基、フェノール基、ハロアルキル基、ジエノフィル基、カルボニル基、スルホニルハライド基、チオール基、アミン基、４級アンモニウム基、スルホニウム基、ホスホニウム基、スルフヒドリル基、アルケン基、エポキシド基、アクリル酸モノマーおよびＮ−（３，Ｎ，Ｎジメチルアミノプロピル）メタクリルアミドモノマーからなる群から選択されるメンバーであり；そして
    ｎは、１と５０との間の数であり；
    （３）該吸着粒子は、１０ｎｍと１００μｍとの間の直径を有し；そして
    （４）該中間層および該吸着フィルムは、多数のアドレス可能な位置において、基材表面に結合される、
    チップ。
  40. 請求項３９に記載のチップであって、ここで、
    （ｉ）［−Ｓｉ−Ｒ１−］は、メタクリルオキシプロピルシランの一部であり；
    （ｉｉ）Ｘ１が、アクリル酸およびＮ−（３，Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル）メタクリルアミドから成る群から選択されるメンバーであり；そして
    （ｉｉｉ）前記吸着粒子が、１μｍと３０μｍとの間の直径を有し、そしてＮ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン（ＳＡＸ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルオクチルアミン（ＳＡＸ）、Ｎ−メチルグルカミン（ＷＡＸ）、３−メルカプトプロパンスルホネート（ＳＣＸ）、３−メルカプトプロピオネート（ＷＣＸ）およびＮ，Ｎ−ビス（カルボキシメチル）−Ｌ−リジン（ＩＭＡＣ）からなる群から選択されるメンバーで誘導化されたポリビニルベンジルを含む、チップ。
  41. 前記吸着粒子が、銅、鉄およびニッケルから選択される金属でキレート化されたＮ，Ｎ−ビス（カルボキシメチル）−Ｌ−リジン（ＩＭＡＣ）で誘導体化されたポリビニルベンジルを含む、請求項４０に記載のチップ。
  42. 前記吸着粒子が、３ミクロン〜５００ミクロンである、請求項１に記載のチップ。
  43. 前記粒子が、３ミクロンの直径〜１０ミクロンの直径である、請求項４２に記載のチップ。
  44. 前記粒子が、１０ミクロンの直径〜５００ミクロンの直径である、請求項４２に記載のチップ。
  45. 分析物を検出する方法であって、該分析物を請求項１に記載のチップと接触させる工程、および前記吸着フィルムによって該分析物の吸着を検出する工程、を包含する、方法。
  46. 前記分析物が、前記チップ上で直接検出される、請求項４５に記載の方法。
  47. 前記分析物が、レーザ脱離／イオン化質量分析法によって検出される、請求項４５に記載の方法。
  48. 請求項４５に記載の方法であって、分析物を含むサンプルを、チップの前記吸着フィルムと接触させて、分析物とチップとの結合を可能にする工程、該チップから未結合の分析物を洗浄する工程、マトリックス材料を結合した分析物に適用する工程、およびレーザ脱離／イオン化質量分析法によって捕捉した分析物を検出する工程、を包含する、方法。
  49. 前記分析物を、蛍光によって検出する、請求項４５に記載の方法。
  50. 吸着チップを作製する方法であって、該方法は、以下：
    ａ）基材表面およびアンカー試薬上の相補的反応基を介して、アンカー試薬を基材表面に共有結合させる工程であって、ここで、該アンカー試薬は、重合化のための位置を有する、工程；
    ｂ）複数の重合可能なモノマーを、該位置を介して該アンカー試薬に重合させる工程であって、これにより、ブラシ状ポリマーが、形成される、工程；および
    ｃ）該ブラシ状ポリマーを結合性官能基を含有する複数の吸着粒子と接触させる工程であって、これにより、該ブラシ状ポリマー上に固定された吸着フィルムを形成し、該吸着フィルムは、該ブラシ状ポリマーと静電相互作用を通じて固定される、工程、
    を包含する、方法。
  51. 該基材が、金属、プラスチック、またはガラスを含む、請求項５０に記載の方法。
  52. 前記基材が、アルミニウムを含み、そして前記表面が、二酸化ケイ素を含む、請求項５０に記載の方法。
  53. 前記アンカー試薬が、シロキサンを含む、請求項５０に記載の方法。
  54. 前記アンカー試薬が、前記基材表面上のアドレス可能な複数の位置に共有結合される、請求項５０に記載の方法。
  55. 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５３に記載の方法。
  56. 前記重合可能なモノマーが、アクリル酸またはその誘導体である、請求項５０に記載の方法。
  57. 前記重合可能なモノマーが、アクリル酸またはＮ−（３，Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル）メタクリルアミドである、請求項５６に記載の方法。
  58. 前記ブラシ状ポリマーおよび前記吸着粒子が、反対の電荷を有する、請求項５０に記載の方法。
  59. 前記吸着粒子が、ラテックスを含む、請求項５０に記載の方法。
  60. 前記ラテックスが、ビニルベンジルモノマーを含む、請求項５９に記載の方法。
  61. 請求項６０に記載の方法であって、前記ビニルベンジルが、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン（ＳＡＸ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルオクチルアミン（ＳＡＸ）、Ｎ−メチルグルカミン（ＷＡＸ）、３−メルカプトプロパンスルホネート（ＳＣＸ）、３−メルカプトプロピオネート（ＷＣＸ）またはＮ，Ｎ−ビス（カルボキシメチル）−Ｌ−リジン（ＩＭＡＣ）で誘導体化される、方法。
  62. 請求項６０に記載の方法であって、前記ビニルベンジルは、Ｎ，Ｎ−ビス（カルボキシメチル）−Ｌ−リジン（ＩＭＡＣ）で誘導体化され、そして該方法は、前記吸着粒子を金属イオンと接触させる工程を包含する、方法。
  63. 前記金属イオンが、Ｃｕイオン、Ｆｅイオン、およびＺｎイオンからなる群から選択される、請求項６２に記載の方法。
  64. 複数の吸着チップを作製するための方法であって、該方法は、以下：
    （ａ）複数のチップ前駆体を提供する工程であって、各チップ前駆体が、表面を有する基材、および表面に結合した中間層を含み、ここで、該中間層が、電荷を有するリンカーアームを含む、工程；
    （ｂ）該チップ前駆体の各々と、該リンカーアームの電荷と反対の電荷を有する吸着粒子を含むアリコートと接触させる工程であって、ここで、該吸着粒子が、結合性官能基を含み、これによって、該吸着粒子が、該中間層に結合され、そしてここで、該アリコートが、吸着粒子の単一バッチに由来する、工程、
    を包含する、方法。
  65. 前記中間層が、前記表面上の複数のアドレス可能な位置において、各基材表面に結合される、請求項６４に記載の方法。
  66. 前記バッチが、０．５リットルと５リットルとの間の体積を有する、請求項６４に記載の方法。
  67. 前記バッチから作製されるアドレス可能な位置の総面積が、少なくとも５００，０００ｍｍ２である、請求項６５に記載の方法。
  68. 前記バッチから作製されるアドレス可能な位置の総面積が、５００，０００ｍｍ２と５０，０００，０００ｍｍ２との間である、請求項６７に記載の方法。
  69. 前記アドレス可能な位置の数が、１００，０００と５，０００，０００との間である、請求項６５に記載の方法。
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