JP4404672B2 - 液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、マイクロアレイ製造装置、及びマイクロアレイの製造方法 - Google Patents
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Description
ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルメチルジクロロシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルイソブチルジメトキシシラン、ビニルメトキシジブトキシシラン、ビニルトリヘキシルオキシシラン、ビニルトリオクチルオキシシラン、ビニルメチルジラウリルオキシシラン、アリルトリクロロシラン、フェニルアリルジクロロシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルメチルジメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルジメチルエトキシシラン、3−ブテニルトリメトキシシラン、5−ヘキセニルジメチルクロロシラン、7−オクテニルトリクロロシラン、19−ドデカニルトリメトキシシラン、スチリルエチルトリメトキシシラン等のビニルシラン化合物;
3−(メタ)アクリロキシプロペニルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルビス(トリメチルシロキシ)メチルシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルジメチルクロロシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルジメチルエトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジクロロシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリクロロシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリブロモシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(3−トリメトキシシリルプロピル(メタ)アクリレート)、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリス(メトキシエトキシ)シラン、8−(メタ)アクリロキシオクタニルトリメトキシシラン、11−(メタ)アクリロキシウンデニルトリメトキシシラン等の(メタ)アクリロキシアルキルシラン化合物;
3−(メタ)アクリルアミドプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリルアミドプロピルトリエトキシシラン、3−(メタ)アクリルアミドトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、2−(メタ)アクリルアミドエチルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリルアミドプロピルトリアセトキシシラン、4−(メタ)アクリルアミドブチルトリアセトキシシラン、3−(N−メチル−(メタ)アクリルアミド)プロピルトリメトキシシラン、2−(N−メチル−(メタ)アクリルアミド)エチルトリアセトキシシラン、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロピルクロルジメトキシシラン等の(メタ)アクリルアミドシラン化合物等を挙げることができる。なかでも3−メタクリロキシプロピルトリクロロシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランが、MPCとの共重合性に優れ、入手容易である点等から好ましい。これらのホスホリルコリン基含有不飽和化合物は、単独でも、2種以上組み合わせて用いてもよい。
液滴吐出ヘッドの準備
図1に示すような液滴吐出ヘッドを準備した。
なお、加圧室基板、ノズル基板にはシリコンを用い、電極基板にはホウケイ酸ガラスを用い、収容部にはPMMA(メタクリル樹脂)を用いた。
被膜溶液の調製:
MPCとMPTMS(3−メタクリロイルプロピルトリメトキシシラン)とのモル比が9:1の共重合体(以下、MPC−MPTMS共重合体という)を準備した。このMPC−MPTMS共重合体をエタノールに溶解して、0.1%のエタノール溶液を調製した。
なお、MPC−MPTMS共重合体の製法は、以下のとおりである。MPCは、日本油脂社製のものを用い、MPTMSは、信越シリコーン社製のものを用いた。
所定量のMPCとMPTMSを各々エタノール5mlに溶解させた後、モノマー比が90/10となるように混合し、全モノマー濃度が10重量%となるようエタノールで希釈して、15mlのモノマー溶液を調製した。重合開始剤であるAIBN 0.01mmolとモノマー溶液をガラス製の反応容器に入れ、窒素置換を5分間行った後に封管した。重合反応は、60℃に設定したオイルバス中で6時間行った。常温に冷却後、開管して500mlのビーカー中に入れた貧溶媒であるエーテルとクロロホルムの混合溶液(体積比7:3)300mlを用いて再沈殿を行った。その後、一晩減圧乾燥を行って得られたものをもう一度エタノール15mlに溶解させて同じ条件で再沈殿を行い、次いで一晩減圧乾燥を行って目的のMPC−MPTMS共重合体を得た。MPC−MPTMS共重合体中のMPC組成は、重エタノール中でのNMR測定により確認した。
上記のように準備した液滴吐出ヘッドの収容室から、シリンジを用いて上記MPC−MPTMS共重合体0.1重量%のエタノール溶液をコーティング(被覆)液として注入し、液滴吐出ヘッドの流路内に充填した。この状態で1分間保持した後、コーティング液を吸引除去した。その後、80℃で1時間保持し、コーティング液を乾燥させて固定した。次に、純水中に2時間以上浸漬させることにより、被膜の平衡化処理を行った。これにより、MPC−MPTMS共重合体でコーティングした液滴吐出ヘッドを得た。
実施例1と同様の液滴吐出ヘッドで、被膜形成(コーティング)をしなかったものを比較例1として用いた。
液滴吐出ヘッドの吐出性能を、インシュリン溶液の吐出性により評価した。インシュリン溶液の吐出性の評価は、ELISA法により行った。ELISA法の試験キットとしては、Mercodia社製の商品名 Insulin, Mouse, ELISA Kit (96 well)を用いた。
以下、具体的な手順について説明する。
まず、異なる濃度0.28μg/L、0.67μg/L、1.6μg/L、3.9μg/L、6.8μg/Lのインシュリン溶液を5種類準備した。
この5種類のインシュリン溶液を液滴吐出ヘッド内に各々収容し、プレートのウェル内に、各ウェルにつき、13000ショットずつ吐出した。なお、13000ショットは、良好に吐出し得た場合には、全量25μlとなる。また、吐出条件は、f=2kHz、Pw=20μsec、38Vで行った。
次に、インシュリン溶液が入った各ウェルにHRP標識したインシュリン抗体を50μlずつ入れた。その後、振盪器で振盪しながら室温で2時間インキュベートした。
上澄み液をパスツールピペットで吸引廃棄後、350μlの洗浄液で5回洗浄を行った。洗浄液を除去した後、HRPの基質であるTMB基質を、各ウェルに200μlずつ供給し、15分間放置した。その後、反応停止剤として硫酸50μlを入れ、5秒間振盪器で振盪した後、プレートリーダを用いて450nmにおける吸光度を測定した。
また、上記と同様の方法により、比較例1の液滴吐出ヘッド(コーティングなし)についても吐出性能を評価した。さらに、参考例として、上記異なる濃度の5種類のインシュリン溶液を、各々マイクロピペッターを用いて各々ウェル内に供給し、上記と同様の評価を行った。
図5に示すように、実施例1のコーティングを施した液滴吐出ヘッドを用いた場合には、参考例として示したマイクロピペッターを用いて25μlずつ供給した場合とほぼ同等の吸光度が観察された。したがって、実施例1のコーティングを施した液滴吐出ヘッドでは、インシュリンが液滴吐出ヘッド内で、付着・変性等することなく、良好に吐出可能であったことが示された。一方、比較例1のコーティングなしの液滴吐出ヘッドを用いた場合には、いずれのインシュリン濃度においても吸光度が減少していた。吸光度が減少した要因の一つとしては、比較例1の液滴吐出ヘッドを用いた場合、液滴が吐出されない場合もあり、完全な量のインシュリン溶液が吐出されなかったこと等が考えられる。
Claims (12)
- 生体関連物質を含む溶液を吐出するための液滴吐出ヘッドであって、
表面に1又は複数の電極を有する第1の基板と、
前記第1の基板の前記電極が設置されている部位と微小ギャップを介して対向するよう
に配置され、前記電極との電位差に対応する静電力によって弾性変形する振動板と、該振
動板の変位により加圧室内の圧力を加減して、該加圧室内に充填されている前記生体関連
物質を含む溶液をノズル孔に押出す1又は複数の加圧室を有する第2の基板と、
前記加圧室から押出された前記生体関連物質を含む溶液を吐出するための1又は複数の
ノズル孔を有する第3の基板と、
前記第1の基板の他面側に配置され、前記生体関連物質を含む溶液を収容するための収
容室を有する収容部とを備え、
前記第1の基板及び前記第2の基板に、前記収容部から前記加圧室を繋ぐ流路を有し、
少なくとも前記収容部、前記加圧室、前記流路、及び前記ノズル孔の内壁が、ホスホリル
コリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体により被覆され、
前記第1の基板がガラス基板であり、
前記第2の基板がシリコン基板であり、前記第2の基板に備えられた加圧室の内壁面と
前記ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体に
より形成された被膜との間に、さらに、シリコン酸化膜が形成されている、液滴吐出ヘッ
ド。 - 前記液滴吐出ヘッドが、静電駆動方式又は圧電駆動方式である、請求項1に記載の液滴
吐出ヘッド。 - 前記ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位が、2−メタクリロイルオキシエチルホ
スホリルコリン単位である、請求項1または2に記載の液滴吐出ヘッド。 - 前記ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位を含む共重合体が、2−メタクリロイル
オキシエチルホスホリルコリン単位と(メタ)アクリル酸エステル単位とを構成単位とし
て含む、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド。 - 前記ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位を含む共重合体が、2−メタクリロイル
オキシエチルホスホリルコリン単位と加水分解によりシラノール基を生成するシラン基含
有不飽和化合物単位とを構成単位として含む、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の液
滴吐出ヘッド。 - 前記液滴吐出ヘッドが、ガラス及び/又はシリコンからなる、請求項1乃至5のいずれ
か1項に記載の液滴吐出ヘッド。 - 前記ノズル孔付近のノズル面が、撥水性を有する、請求項1乃至6のいずれか1項に記
載の液滴吐出ヘッド。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
少なくとも前記収容部、前記加圧室、前記流路、及び前記ノズル孔の内壁に、ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体を含む溶液を付着させる工程と、
前記付着させた溶液を乾燥させ、前記ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体からなる被膜を前記内壁面に形成する工程と、
加熱処理により、前記被膜を固定化する工程と、を含む、液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 前記溶液を付着させる工程は、少なくとも前記収容部、前記加圧室、前記流路、及び前記ノズル孔の内部に、前記ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体を含む溶液を満たすことにより、前記溶液を付着させる工程である、請求項8に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッド
と該液滴吐出ヘッドから吐出された前記生体関連物質を含む溶液を受けるマイクロアレイ
基板との相対的な位置を設定する位置制御手段と、を備える、マイクロアレイ製造装置。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド、又は請求項10に記載のマイクロ
アレイ製造装置を用いて、標的分子と特異的に結合するプローブを含む溶液を、マイクロ
アレイ上に吐出して、マイクロアレイ表面に前記プローブを固定させる、マイクロアレイ
の製造方法。 - 前記液滴吐出ヘッドが複数のノズルを有し、ノズル毎に異なるプローブを吐出する、請
求項11に記載のマイクロアレイの製造方法。
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