JP4534818B2 - Polymer compound for biomaterial and polymer solution using the same - Google Patents
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Description
本発明は、生体試料中の多数の核酸等の検出および分析等に用いられる医療材料用高分子化合物に関する。より詳細には、本発明は、遺伝子診断、遺伝子発現解析の測定に用いられるバイオマテリアル用高分子化合物に関する。 The present invention relates to a polymer compound for medical materials used for detection and analysis of a large number of nucleic acids in a biological sample. More specifically, the present invention relates to a polymer compound for biomaterial used for measurement of gene diagnosis and gene expression analysis.
DNA等の核酸の断片をプラスチック基板やスライドガラス、磁気微粒子のような固相担体に固定化し、該DNA断片の相補鎖等の標的分子を検出する技術は、遺伝子診断や遺伝子発現解析等に有用な手段を提供する。
固相担体表面にDNA等の核酸の断片を固定化する手段としては、(1)固相担体表面で核酸断片を合成する手法、(2)固相担体表面に導入した官能基と共有結合、あるいは非共有結合を形成させる手法の2つに大別される。
(1)の手法は、フォトリソグラフィー技術を利用し、固相担体表面に目的の核酸を構成する塩基を一つずつ繰り返し結合していくものである。該手法によれば核酸断片を固相担体表面上に高密度で固定することができるが、長鎖の核酸の固定化には適しておらず、必ずしも広く利用可能な手法とは言えない。
(2)においては、固相担体表面にアルデヒド基やアミノ基等の官能基を導入する手法が一般的である。アルデヒド基を導入する場合においては、あらかじめ核酸に導入したアミノ基と共有結合を形成することで、固相担体表面に核酸を固定化することができるが、(1)の場合と同様、長鎖の核酸の固定化法としては適当でない。
アミノ基を導入する場合としては、ポリ−L−リジンやアミノ基を有するシランカップリング剤で固相担体表面を処理し、表面の正電荷と核酸のリン酸基の負電荷との静電的相互作用を利用して固定化する手法が知られている。この場合、長鎖の核酸の固定化が可能であるが、検出対象物質の表面への非特異的な吸着が十分に抑制できず、高いS/N比(試料検体に基づくシグナルとそれ以外の領域のシグナルとの比)を得ることができない。
A technique for detecting a target molecule such as a complementary strand of a DNA fragment by immobilizing a nucleic acid fragment such as DNA on a solid substrate such as a plastic substrate, a slide glass, or a magnetic particle is useful for gene diagnosis, gene expression analysis, etc. Provide a simple means.
Means for immobilizing a nucleic acid fragment such as DNA on the surface of the solid phase carrier include (1) a method of synthesizing a nucleic acid fragment on the surface of the solid phase carrier, (2) a covalent bond with a functional group introduced on the surface of the solid phase carrier, Or it is divided roughly into two of the method of forming a non-covalent bond.
In the method (1), a base constituting a target nucleic acid is repeatedly bonded to the surface of a solid phase carrier one by one using a photolithography technique. According to this technique, nucleic acid fragments can be immobilized at a high density on the surface of a solid phase carrier, but it is not suitable for immobilizing long-chain nucleic acids and is not necessarily a widely available technique.
In (2), a method of introducing a functional group such as an aldehyde group or an amino group on the surface of the solid support is common. In the case of introducing an aldehyde group, the nucleic acid can be immobilized on the surface of the solid phase carrier by forming a covalent bond with the amino group previously introduced into the nucleic acid, but as in the case of (1), the long chain It is not suitable as a method for immobilizing nucleic acids.
When introducing an amino group, the surface of the solid phase carrier is treated with poly-L-lysine or a silane coupling agent having an amino group, and the electrostatic charge between the positive charge on the surface and the negative charge on the phosphate group of the nucleic acid is detected. A method of immobilizing using interaction is known. In this case, it is possible to immobilize a long-chain nucleic acid, but nonspecific adsorption to the surface of the detection target substance cannot be sufficiently suppressed, and a high S / N ratio (a signal based on the sample specimen and other signals) The ratio of the signal to the region) cannot be obtained.
固相担体表面にアミノ基を導入する手法において、検出対象物質の表面への非特異的な吸着を回避する手段として、側鎖にアミノ基を有する高分子化合物で固相担体表面を処理する方法等がある(例えば特許文献1)。特許文献1では、生体適合性を示す単量体とアミノ基を有する単量体を共重合した高分子化合物で基板表面を処理し、そこにDNAを固定化する手法が開示されている。しかし、この場合アミノ基を有する単量体の側鎖が短く、高分子化合物の高次構造からアミノ基が突出できないために、核酸と十分な相互作用ができず、これに基づくシグナルが低い値に止まってしまう。
長鎖の核酸の固相担体表面への固定化を目的とすれば、固相表面にアミノ基を導入する手法が最も適しているが、上述のようにアミノ基を導入した固相表面で核酸の試料検体に基づくシグナルが高く、且つ検出対象物質の固相表面への非特異的吸着を十分に抑制できるものがないため、その開発が求められていた。
For the purpose of immobilizing a long-chain nucleic acid on the surface of a solid phase carrier, the method of introducing an amino group onto the solid phase surface is most suitable. Since there is no signal that is high based on the sample analyte and that can sufficiently suppress non-specific adsorption of the detection target substance to the solid phase surface, the development thereof has been demanded.
本発明は検出対象物質の非特異的な吸着・結合量が少なく、かつ、生理活性物質の固定化能の高いバイオマテリアル用高分子材料を提供することを目的とする。
ここで言うバイオマテリアル材料とは、DNAチップ、バイオチップ等のバイオデバイスの他に、ゲル、多孔体、膜、粒子など、高分子化合物自体に様々な物性、形状を持たせたバイオマトリックスを含む。
An object of the present invention is to provide a polymer material for biomaterials that has a small amount of non-specific adsorption / binding of a substance to be detected and has a high ability to immobilize a physiologically active substance.
Biomaterials mentioned here include, in addition to biodevices such as DNA chips and biochips, gels, porous bodies, membranes, particles, and other biomatrixes that have various physical properties and shapes in the polymer compound itself. .
本発明は、
( 1 ) ホスホリルコリン基を有する単量体( a ) 、及びアミノ基を有する単量体(b ) を共重合して得られる高分子化合物であって、アミノ基を有する単量体( b ) がアミノ基と重合性基との間に鎖状につながった原子を5〜20個有する化合物であることを特徴とするバイオマテリアル用高分子化合物、
( 2 ) ホスホリルコリン基を有する単量体( a ) 、アミノ基を有する単量体( b )、及びアルキル基を有する単量体( c ) を共重合して得られる高分子化合物であって、アミノ基を有する単量体( b ) がアミノ基と重合性基との間に鎖状につながった原子を5 〜20個有する化合物であることを特徴とするバイオマテリアル用高分子化合物、
( 3 ) ホスホリルコリン基を有する単量体( a ) が下記の一般式[ 1 ] ( 式中R 1は水素原子またはメチル基を示し、X は炭素数1 〜 1 0 のアルキレンオキシ基を示す。pは1 〜 2 0 の整数を示す。p が2 以上2 0 以下の整数である場合、繰り返されるX は、同一であっても、または異なるアルキレンオキシ基の連鎖であってもよい。) で表されるものである( 1 ) または( 2 ) 記載のバイオマテリアル用高分子化合物、
分子化合物、
( 7 ) 式[ 2 ] のW が― N H 2 またはその塩である( 5 ) 又は( 6 ) 記載のバイオマテリアル用高分子化合物、
( 8 ) アミノ基を有する単量体( b ) がN ― ( 2 ― ( 2 ― ( 2 ― アミノエトキシ)エトキシ) エチル) メタクリルアミドである( 1 ) 〜 ( 4 ) いずれか記載のバイオマテリアル用高分子化合物、
( 9 ) アルキル基を有する単量体( c ) がn ― ブチルメタクリレートである( 2 )〜( 8 ) いずれか記載のバイオマテリアル用高分子化合物、
( 1 0 ) 共重合がラジカル重合である( 1 ) 〜 ( 9 ) いずれか記載のバイオマテリアル用高分子化合物、
( 1 1 ) ( 1 ) 〜 ( 1 0 ) いずれか記載のバイオマテリアル用高分子化合物を溶媒に溶解させたことを特徴とする高分子溶液、
( 1 2 ) 溶媒がエタノール、メタノール、水のいずれか1 種類以上から選ばれる単独または混合溶媒である( 1 1 ) の高分子溶液、である。
The present invention
(1) A polymer compound obtained by copolymerizing a monomer (a) having a phosphorylcholine group and a monomer (b) having an amino group, wherein the monomer (b) having an amino group is A polymer compound for biomaterials, characterized in that it is a compound having 5 to 20 atoms linked in a chain between an amino group and a polymerizable group,
(2) A polymer compound obtained by copolymerizing a monomer (a) having a phosphorylcholine group, a monomer (b) having an amino group, and a monomer (c) having an alkyl group, A polymer compound for biomaterial, wherein the monomer (b) having an amino group is a compound having 5 to 20 atoms linked in a chain between an amino group and a polymerizable group,
(3) The monomer (a) having a phosphorylcholine group has the following general formula [1] (wherein R1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and X1 represents an alkyleneoxy group having 1 to 10 carbon atoms. p represents an integer of 1 to 2 0. When p is an integer of 2 or more and 2 0 or less, the repeated X 1 may be the same or a chain of different alkyleneoxy groups. (1) or the polymer compound for biomaterials according to (2),
(7) The polymer for biomaterial according to (5) or (6), wherein W in formula [2] is -NH2 or a salt thereof,
(8) The monomer (b) having an amino group is N- (2- (2- (2-aminoethoxy) ethoxy) ethyl) methacrylamide (1) to (4) for biomaterials according to any one of Polymer compounds,
(9) The polymer compound for biomaterial according to any one of (2) to (8), wherein the monomer (c) having an alkyl group is n-butyl methacrylate,
(1 0) The polymer compound for biomaterial according to any one of (1) to (9), wherein the copolymerization is radical polymerization,
(1 1) (1) to (1 0) A polymer solution, wherein the polymer compound for biomaterial according to any one of the above is dissolved in a solvent,
(1 2) The polymer solution according to (1 1), wherein the solvent is a single or mixed solvent selected from one or more of ethanol, methanol, and water.
本発明の高分子化合物を用いれば、吸着防止剤をコーティングすることなく、検出対象物質の非特異的な吸着・結合を抑制し、また基材洗浄による信号低下を低減することができ、さらに簡便に固定化された核酸等への標的分子の結合を高感度で検出できるバイオマテリアル材料を得ることができる。 By using the polymer compound of the present invention, it is possible to suppress nonspecific adsorption / binding of the substance to be detected without coating with an adsorption inhibitor, and to reduce signal decrease due to substrate washing, further simplifying It is possible to obtain a biomaterial that can detect the binding of a target molecule to a nucleic acid or the like immobilized thereon with high sensitivity.
本発明の高分子化合物は、ホスホリルコリン基を有する単量体(a)、及びアミノ基を有する単量体(b)を共重合して得られる高分子化合物であって、アミノ基を有する単量体(b)がアミノ基と重合性基との間に鎖状につながった原子を5〜100個有することを特徴とする。この高分子化合物は、生理活性物質の非特異的吸着を抑制する性質、核酸等を固定化する性質を併せ持つポリマーで、ホスホリルコリン基が生理活性物質の非特異的吸着を抑制する役割を果たし、アミノ基が核酸等を固定化する役割を果たす。 The polymer compound of the present invention is a polymer compound obtained by copolymerizing a monomer (a) having a phosphorylcholine group and a monomer (b) having an amino group, the monomer having an amino group The body (b) is characterized by having 5 to 100 atoms connected in a chain between an amino group and a polymerizable group. This polymer compound is a polymer that has both the property of suppressing nonspecific adsorption of physiologically active substances and the property of immobilizing nucleic acids, etc., and the phosphorylcholine group plays a role of suppressing nonspecific adsorption of physiologically active substances. The group plays a role in immobilizing nucleic acids and the like.
本発明に使用する、アミノ基を有する単量体(b)は、高分子化合物において鎖状につながった原子数が5〜100の側鎖の末端にアミノ基を与えるものであれば特に制限されるものではないが、一般式[2]で表される単量体であることが好ましい。
アミノ基を有する単量体(b)において、アミノ基と重合性基との間の鎖状につながった原子数が4以下の場合には、高分子化合物の高次構造からアミノ基が突出することができず、また、原子数101以上の場合では、鎖状分子構造が不規則な高次構造を形成し、アミノ基の配向が無秩序になるため、核酸等との十分な相互作用が得られない。したがって、アミノ基を有する単量体(b)において、アミノ基と重合性基との間の鎖状につながった原子数は5〜100に制限されるが、好ましくは原子数5〜50であり、より好ましくは原子数5〜20である。
The monomer (b) having an amino group used in the present invention is not particularly limited as long as it gives an amino group to the end of the side chain having 5 to 100 atoms connected in a chain in the polymer compound. Although it is not a thing, it is preferable that it is a monomer represented by General formula [2].
In the monomer (b) having an amino group, when the number of atoms connected in a chain between the amino group and the polymerizable group is 4 or less, the amino group protrudes from the higher order structure of the polymer compound. In addition, when the number of atoms is 101 or more, the chain molecular structure forms an irregular high-order structure, and the orientation of the amino group becomes disordered, so that sufficient interaction with nucleic acid or the like is obtained. I can't. Therefore, in the monomer (b) having an amino group, the number of atoms connected in a chain between the amino group and the polymerizable group is limited to 5 to 100, preferably 5 to 50 atoms. More preferably, it has 5 to 20 atoms.
一般式[2]中の鎖状分子構造の構成単位Zとしてはアルキレンオキシ基またはアルキル基が挙げられるが、適度な親水性と柔軟性からアルキレンオキシ基が好ましい。アルキレンオキシ基としては、例えば、エチレンオキシ基、プロピレンオキシ基、イソプロピレンオキシ基、ブチレンオキシ基、ペンチレンオキシ基等が挙げられるが、親水性と柔軟性の見地からエチレンオキシ基が好ましい。
一般式[2]中のqは1〜20の整数を示し、繰り返されるZは、同一であっても、異なるアルキレンオキシ基またはアルキル基の連鎖であってもよい。
一般式[2]中のWはアミノ基またはその塩であり、例えば1級のアミノ基、2級のアミノ基、3級のアミノ基、あるいは4級のアンモニウム基またはそれらの塩が挙げられるが、高分子化合物の側鎖の末端において他の低分子化合物または高分子化合物との反応に利用できる点で1級のアミノ基またはその塩が好ましい。
一般式[2]に表される単量体の好適な例としては、N―(2―(2―アミノエトキシ)エチル)メタクリルアミド、2―(2―アミノエトキシ)エチルメタクリレート、N―(2―(2―(2―アミノエトキシ)エトキシ)エチル)メタクリルアミド、2―(2―(2―アミノエトキシ)エトキシ)エチルメタクリレート、N―(2―(2―(2―(2―アミノエトキシ)エトキシ)エトキシ)エチル)メタクリルアミド、2―(2―(2―(2―アミノエトキシ)エトキシ)エトキシ)エチルメタクリレート、N―(3―(2―アミノエトキシ)プロピル)メタクリルアミド、3―(2―アミノエトキシ)プロピルメタクリレート、N―(3―(3―(2―アミノエトキシ)プロポキシ)プロピル)メタクリルアミド、3―(3―(2―アミノエトキシ)プロポキシ)プロピルメタクリレート、N―(2―(3―(3―(3―アミノエトキシ)プロポキシ)プロポキシ)プロピル)メタクリルアミド、2―(3―(3―(3―アミノエトキシ)プロポキシ)プロポキシ)プロピルメタクリレート、またはこれらの塩が挙げられるが、ホスホリルコリン基を有する単量体(a)との共重合性が優れている点でN―(2―(2―(2―アミノエトキシ)エトキシ)エチル)メタクリルアミドがより好ましい。
The structural unit Z of the chain molecular structure in the general formula [2] includes an alkyleneoxy group or an alkyl group, and an alkyleneoxy group is preferable in view of appropriate hydrophilicity and flexibility. Examples of the alkyleneoxy group include an ethyleneoxy group, a propyleneoxy group, an isopropyleneoxy group, a butyleneoxy group, and a pentyleneoxy group, and an ethyleneoxy group is preferable from the viewpoint of hydrophilicity and flexibility.
Q in the general formula [2] represents an integer of 1 to 20, and the repeated Zs may be the same or a chain of different alkyleneoxy groups or alkyl groups.
W in the general formula [2] is an amino group or a salt thereof, and examples thereof include a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a quaternary ammonium group, or a salt thereof. A primary amino group or a salt thereof is preferable in that it can be used for reaction with other low molecular compounds or high molecular compounds at the end of the side chain of the high molecular compound.
Preferable examples of the monomer represented by the general formula [2] include N- (2- (2-aminoethoxy) ethyl) methacrylamide, 2- (2-aminoethoxy) ethyl methacrylate, N- (2 -(2- (2-aminoethoxy) ethoxy) ethyl) methacrylamide, 2- (2- (2-aminoethoxy) ethoxy) ethyl methacrylate, N- (2- (2- (2- (2-aminoethoxy)) Ethoxy) ethoxy) ethyl) methacrylamide, 2- (2- (2- (2-aminoethoxy) ethoxy) ethoxy) ethyl methacrylate, N- (3- (2-aminoethoxy) propyl) methacrylamide, 3- (2 -Aminoethoxy) propyl methacrylate, N- (3- (3- (2-aminoethoxy) propoxy) propyl) methacrylamide, 3- (3- (2- Minoethoxy) propoxy) propyl methacrylate, N- (2- (3- (3- (3-aminoethoxy) propoxy) propoxy) propyl) methacrylamide, 2- (3- (3- (3-aminoethoxy) propoxy) propoxy ) Propyl methacrylate or a salt thereof, but N- (2- (2- (2-aminoethoxy) ethoxy) is excellent in copolymerization with the monomer (a) having a phosphorylcholine group. More preferred is ethyl) methacrylamide.
本発明に使用するホスホリルコリン基を有する単量体(a)は、特に構造を限定しないが、一般式[1]で表される(メタ)アクリル基とホスホリルコリン基が炭素数1〜10のアルキレンオキシ基Xの連鎖を介して結合した化合物であることが好ましい。式中のアルキレンオキシ基Xの繰り返し数は1〜20の整数であり、繰り返し数2以上20以下の場合は、繰り返されるアルキレンオキシ基の炭素数は同一であっても、異なっていてもよい。ホスホリルコリン基を有する単量体(a)としては、例えば2−(メタ)アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシエチルホスホリルコリン、6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシルホスホリルコリン、10−(メタ)アクリロイルオキシエトキシノニルホスホリルコリン、2−(メタ)アクリロイルオキシプロピルホスホリルコリン等を挙げられるが、入手性から2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンが好ましい。 The monomer (a) having a phosphorylcholine group used in the present invention is not particularly limited in structure, but the (meth) acryl group and phosphorylcholine group represented by the general formula [1] are alkyleneoxy having 1 to 10 carbon atoms. Preference is given to compounds bonded via a chain of group X. The repeating number of the alkyleneoxy group X in the formula is an integer of 1 to 20, and when the repeating number is 2 or more and 20 or less, the carbon number of the repeated alkyleneoxy group may be the same or different. Examples of the monomer (a) having a phosphorylcholine group include 2- (meth) acryloyloxyethyl phosphorylcholine, 2- (meth) acryloyloxyethoxyethyl phosphorylcholine, 6- (meth) acryloyloxyhexyl phosphorylcholine, 10- (meth). Examples thereof include acryloyloxyethoxynonyl phosphorylcholine, 2- (meth) acryloyloxypropyl phosphorylcholine, and 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine is preferable from the viewpoint of availability.
本発明に使用する高分子化合物は、ホスホリルコリン基、アミノ基以外に他の基を含んでもよい。例えば、アルキル基を有する単量体(c)を共重合させてもよく、アルキル基を有する単量体(c)としてはn―ブチルメタクリレートが好ましい。 The polymer compound used in the present invention may contain other groups in addition to the phosphorylcholine group and amino group. For example, an alkyl group-containing monomer (c) may be copolymerized, and the alkyl group-containing monomer (c) is preferably n-butyl methacrylate.
本発明の高分子化合物の合成方法は、特に限定されるものではないが、合成の容易さから、少なくともホスホリルコリン基を有する単量体(a)、アミノ基を有する単量体(b)を含む混合物を重合開始剤存在下、溶媒中でラジカル重合することが好ましい。 The method for synthesizing the polymer compound of the present invention is not particularly limited, but includes at least a monomer (a) having a phosphorylcholine group and a monomer (b) having an amino group for ease of synthesis. The mixture is preferably radically polymerized in a solvent in the presence of a polymerization initiator.
溶媒としてはそれぞれの単量体が溶解するものであればよく、例えば、メタノール、エタノール、t−ブチルアルコール、ベンゼン、トルエン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロメタン、クロロホルム等を挙げることができる。これらの溶媒は、単独または2種以上の組み合わせで用いられる。一般的に、プラスチック基材に該高分子化合物を塗布する場合は、エタノール、メタノールが基材を変性させないため好ましい。 Any solvent may be used as long as each monomer can be dissolved, and examples thereof include methanol, ethanol, t-butyl alcohol, benzene, toluene, tetrahydrofuran, dioxane, dichloromethane, and chloroform. These solvents are used alone or in combination of two or more. Generally, when the polymer compound is applied to a plastic substrate, ethanol and methanol are preferable because they do not denature the substrate.
重合開始剤としては通常のラジカル開始剤ならいずれでもよく、例えば、2,
2’−アゾビスイソブチルニトリル(以下「AIBN」という)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)等のアゾ化合物、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウリル等の有機過酸化物等を挙げることができる。
The polymerization initiator may be any ordinary radical initiator, for example, 2,
Examples include azo compounds such as 2′-azobisisobutylnitrile (hereinafter referred to as “AIBN”), 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), organic peroxides such as benzoyl peroxide and lauryl peroxide. be able to.
本発明の高分子化合物の化学構造は、少なくともホスホリルコリン基、アミノ基が共重合されたものであれば、その結合方式がランダム、ブロック、グラフト等いずれの形態をなしていてもかまわない。 The chemical structure of the polymer compound of the present invention may be in any form such as random, block, graft, etc., as long as at least a phosphorylcholine group and an amino group are copolymerized.
(実施例1)
2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)、N―(2―(2―(2―アミノエトキシ)エトキシ)エチル)メタクリルアミド(NAEMA)、n−ブチルメタクリレート(BMA)、をそれぞれ順に0.25mol/L、0.05mol/L、0.70mol/Lになるようにエタノールに溶解し、モノマー混合溶液を作製した。そこにさらに0.002mol/LのAIBNを添加し、均一になるまで撹拌した。その後、アルゴンガス雰囲気下、60℃で4時間反応した後、反応溶液をジエチルエーテルとクロロホルムの混合溶媒中に滴下し、沈殿を収集した。
収集した高分子物質を0.3重量%となるようにエタノール溶媒に溶解させた。前記高分子物質を溶解させたエタノール溶液に、スライドガラス形状(寸法:76mm×26mm、1mm)に飽和環状ポリオレフィン樹脂を加工したプラスチック基板を浸漬させ、プラスチック基板表面にホスホリルコリン基とアミノ基とを有する高分子物質を導入した。このとき、アミノ基と重合性基との間の原子数は10個である。
Example 1
2-Methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC), N- (2- (2- (2-aminoethoxy) ethoxy) ethyl) methacrylamide (NAEMA), n-butyl methacrylate (BMA), respectively, in this order 0.25 mol / L , 0.05 mol / L and 0.70 mol / L were dissolved in ethanol to prepare a monomer mixed solution. Thereto was further added 0.002 mol / L AIBN and stirred until uniform. Then, after reacting at 60 ° C. for 4 hours under an argon gas atmosphere, the reaction solution was dropped into a mixed solvent of diethyl ether and chloroform, and a precipitate was collected.
The collected polymer substance was dissolved in an ethanol solvent so as to be 0.3% by weight. A plastic substrate obtained by processing a saturated cyclic polyolefin resin into a slide glass shape (dimensions: 76 mm × 26 mm, 1 mm) is immersed in an ethanol solution in which the polymer substance is dissolved, and has a phosphorylcholine group and an amino group on the plastic substrate surface Polymeric material was introduced. At this time, the number of atoms between the amino group and the polymerizable group is ten.
(実施例2)
2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)、N―(2―(2―(2―アミノエトキシ)エトキシ)エチル)メタクリルアミド(NAEMA)、n−ブチルメタクリレート(BMA)、をそれぞれ順に0.25mol/L、0.10mol/L、0.65mol/Lになるようにエタノールに溶解し、モノマー混合溶液を作製した。そこにさらに0.002mol/LのAIBNを添加し、均一になるまで撹拌した。その後、アルゴンガス雰囲気下、60℃で4時間反応した後、反応溶液をジエチルエーテルとクロロホルムの混合溶媒中に滴下し、沈殿を収集した。
その後、実施例1と同様の手法でエタノール溶媒に溶解させ、さらにそこにプラスチック基板を浸漬させ、プラスチック基板表面にホスホリルコリン基とアミノ基とを有する高分子物質を導入した。このとき、アミノ基と重合性基との間の原子数は10個である。
(Example 2)
2-Methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC), N- (2- (2- (2-aminoethoxy) ethoxy) ethyl) methacrylamide (NAEMA), n-butyl methacrylate (BMA), respectively, in this order 0.25 mol / L , 0.10 mol / L and 0.65 mol / L were dissolved in ethanol to prepare a monomer mixed solution. Thereto was further added 0.002 mol / L AIBN and stirred until uniform. Then, after reacting at 60 ° C. for 4 hours under an argon gas atmosphere, the reaction solution was dropped into a mixed solvent of diethyl ether and chloroform, and a precipitate was collected.
After that, it was dissolved in an ethanol solvent by the same method as in Example 1, and a plastic substrate was further immersed therein to introduce a polymer substance having a phosphorylcholine group and an amino group on the surface of the plastic substrate. At this time, the number of atoms between the amino group and the polymerizable group is ten.
(比較例1)
2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)、2−アミノエチルメタクリレートヒドロクロライド(AEMHCl)、n−ブチルメタクリレート(BMA)、をそれぞれ順に0.25mol/L、0.05mol/L、0.70mol/Lになるようにエタノールに溶解し、モノマー混合溶液を作製した。そこにさらに0.002mol/LのAIBNを添加し、均一になるまで撹拌した。その後、アルゴンガス雰囲気下、60℃で4時間反応した後、反応溶液をジエチルエーテルとクロロホルムの混合溶媒中に滴下し、沈殿を収集した。
その後、実施例1と同様の手法でエタノール溶媒に溶解させ、さらにそこにプラスチック基板を浸漬させ、プラスチック基板表面にホスホリルコリン基とアミノ基とを有する高分子物質を導入した。このとき、アミノ基と重合性基との間の原子数は4個である。
(Comparative Example 1)
2-Methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC), 2-aminoethyl methacrylate hydrochloride (AEMHCl), and n-butyl methacrylate (BMA) were sequentially added to 0.25 mol / L, 0.05 mol / L, and 0.70 mol / L, respectively. In this way, it was dissolved in ethanol to prepare a monomer mixed solution. Thereto was further added 0.002 mol / L AIBN and stirred until uniform. Then, after reacting at 60 ° C. for 4 hours under an argon gas atmosphere, the reaction solution was dropped into a mixed solvent of diethyl ether and chloroform, and a precipitate was collected.
After that, it was dissolved in an ethanol solvent by the same method as in Example 1, and a plastic substrate was further immersed therein to introduce a polymer substance having a phosphorylcholine group and an amino group on the surface of the plastic substrate. At this time, the number of atoms between the amino group and the polymerizable group is four.
(比較例2)
2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)、2−アミノエチルメタクリレートヒドロクロライド(AEMHCl)、n−ブチルメタクリレート(BMA)、をそれぞれ順に0.25mol/L、0.10mol/L、0.65mol/Lになるようにエタノールに溶解し、モノマー混合溶液を作製した。そこにさらに0.002mol/LのAIBNを添加し、均一になるまで撹拌した。その後、アルゴンガス雰囲気下、60℃で4時間反応した後、反応溶液をジエチルエーテルとクロロホルムの混合溶媒中に滴下し、沈殿を収集した。
その後、実施例1と同様の手法でエタノール溶媒に溶解させ、さらにそこにプラスチック基板を浸漬させ、プラスチック基板表面にホスホリルコリン基とアミノ基とを有する高分子物質を導入した。このとき、アミノ基と重合性基との間の原子数は4個である。
(Comparative Example 2)
2-Methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC), 2-aminoethyl methacrylate hydrochloride (AEMHCl), and n-butyl methacrylate (BMA) were sequentially added to 0.25 mol / L, 0.10 mol / L, and 0.65 mol / L, respectively. In this way, it was dissolved in ethanol to prepare a monomer mixed solution. Thereto was further added 0.002 mol / L AIBN and stirred until uniform. Then, after reacting at 60 ° C. for 4 hours under an argon gas atmosphere, the reaction solution was dropped into a mixed solvent of diethyl ether and chloroform, and a precipitate was collected.
After that, it was dissolved in an ethanol solvent by the same method as in Example 1, and a plastic substrate was further immersed therein to introduce a polymer substance having a phosphorylcholine group and an amino group on the surface of the plastic substrate. At this time, the number of atoms between the amino group and the polymerizable group is four.
(PCR産物の調製)
長鎖DNAおよび蛍光標識長鎖DNAの調製は、PCR Thermal Cycler480(タカラバイオ社製)を使用して、PCRにより増幅されたDNAを用いた。プライマーとして、オリゴヌクレオチド(シグマジェノシス社製)配列1:TCGTGCGTGACATTAAGGAGAAGC(配列番号1)、配列2:CTAGAAGCATTTGCGGTGGACGAT(配列番号2)を使用し、cDNAライブラリー(Humanliver)(タカラバイオ社製)を鋳型として、βアクチン遺伝子のDNA断片(502bp)を増幅した。
PCR反応液の組成は、200μM dNTP、TakaraExTaq(タカラバイオ社製)、2mMMgCl2、Ex Taq Bufferであり、PCR反応は、プレ変性:90℃、30秒;1サイクル、熱変性:90℃、30秒、アニーリング:60℃、30秒、伸長:72℃、45秒;30サイクル、伸長:72℃、3分;1サイクルで行なった。この断片をアガロースゲル電気泳動により増幅されていることを確認後、マイクロコン100(ミリポア社製)を用いて、PCR増幅産物を精製、濃縮した。
蛍光標識長鎖DNAの調製は、Cy3標識オリゴヌクレオチドを用いて、上記と同様の方法で行なった。
(Preparation of PCR product)
The DNA amplified by PCR using PCR Thermal Cycler 480 (manufactured by Takara Bio Inc.) was used for the preparation of long DNA and fluorescently labeled long DNA. As a primer, oligonucleotide (manufactured by Sigma Genosys), sequence 1: TCGTGCCGTGGACATTAAGGAGAAGC (SEQ ID NO: 1), sequence 2: CTAGAAAGCATTTGCGGTGGACGAT (SEQ ID NO: 2) was used, and cDNA library (Humanliver) (manufactured by Takara Bio Inc.) was used as a template. A DNA fragment (502 bp) of the β-actin gene was amplified.
The composition of the PCR reaction solution was 200 μM dNTP, TakaraExTaq (manufactured by Takara Bio Inc.), 2 mM MgCl 2 , Ex Taq Buffer. The PCR reaction was pre-denaturation: 90 ° C., 30 seconds; Second, annealing: 60 ° C., 30 seconds, elongation: 72 ° C., 45 seconds; 30 cycles, elongation: 72 ° C., 3 minutes; 1 cycle. After confirming that this fragment was amplified by agarose gel electrophoresis, the PCR amplification product was purified and concentrated using Microcon 100 (Millipore).
Preparation of fluorescently labeled long-chain DNA was performed in the same manner as described above using Cy3 labeled oligonucleotide.
(DNAの固定化、ハイブリダイゼーション)
上記で得られた長鎖DNAを所定の水溶液を用いて、所定濃度に溶解し、96穴プレートに分注し、マイクロピン式のマイクロアレイスポッターを用いて実施例、比較例で作製した基板にそれぞれ点着させた。
点着後、80℃で1時間熱処理、UVを照射(120mJ)することにより長鎖DNAを固定化し、0.1%SDSで洗浄を行なった。その後、2×SSC(クエン酸ナトリウム緩衝液)、0.1%SDSの水溶液を調製し、ホットプレート上で沸騰させた後、基板を1分間浸漬し、次いで純水中に1分間浸漬させた。
前記基板を5×SSC、0.3%SDS、0.1mg/mlのBSA水溶液中に50℃で1時間浸すことで、DNAが点着されていない部分のブロッキングを行なった。次いで、水で洗浄した後、ハイブリダイゼーション反応を50℃で16時間行なった。ハイブリダイゼーション溶液として、上記で得られた蛍光標識長鎖DNAを所定の濃度に溶解した、5×SSC、0.3%SDSを用いた。
ハイブリダイゼーション終了後、0.2×SSC、0.1%SDS中で42℃、10分浸漬した。その後、0.2×SSC、0.1%SDS中、室温で10分浸漬し、2×SSC、1×SSC、0.1×SSCの順に洗浄を行なった。次いで、基板を遠心することにより乾燥させた。
(DNA immobilization, hybridization)
The long-chain DNA obtained above was dissolved in a predetermined concentration using a predetermined aqueous solution, dispensed into a 96-well plate, and a substrate prepared in Examples and Comparative Examples using a micropin type microarray spotter. Each was spotted.
After spotting, the long DNA was immobilized by heat treatment at 80 ° C. for 1 hour and irradiation with UV (120 mJ), followed by washing with 0.1% SDS. Thereafter, an aqueous solution of 2 × SSC (sodium citrate buffer) and 0.1% SDS was prepared and boiled on a hot plate, and then the substrate was immersed for 1 minute and then immersed in pure water for 1 minute. .
The substrate was immersed in 5 × SSC, 0.3% SDS, 0.1 mg / ml BSA aqueous solution at 50 ° C. for 1 hour to block the portion where DNA was not spotted. Subsequently, after washing with water, a hybridization reaction was performed at 50 ° C. for 16 hours. As the hybridization solution, 5 × SSC, 0.3% SDS in which the fluorescently labeled long-chain DNA obtained above was dissolved at a predetermined concentration was used.
After completion of hybridization, the cells were immersed in 0.2 × SSC, 0.1% SDS at 42 ° C. for 10 minutes. Then, it was immersed in 0.2 × SSC and 0.1% SDS at room temperature for 10 minutes and washed in the order of 2 × SSC, 1 × SSC, and 0.1 × SSC. The substrate was then dried by centrifuging.
(蛍光スキャナによるスポットの蛍光強度の数値化)
マイクロアレイ用スキャナ「ScanArray Lite」(パッカードバイオチップテクノロジー社製)を用いて、上記で得られた各基板のスポットの蛍光を検出した。このときの測定条件は、レーザー出力90%、PMT感度65%、励起波長550nm、測定波長570nm、解像度50μmであった。
スポットの蛍光強度の数値化は、スキャナに付属の解析用ソフトウェア「QuantArray」を用いて行なった。
(Numericalization of fluorescent intensity of spots by fluorescent scanner)
Using the microarray scanner “ScanArray Lite” (manufactured by Packard Biochip Technology), the fluorescence of the spots of each substrate obtained above was detected. The measurement conditions at this time were laser output 90%, PMT sensitivity 65%, excitation wavelength 550 nm, measurement wavelength 570 nm, and resolution 50 μm.
Quantification of the fluorescence intensity of the spot was performed using analysis software “QuantArray” attached to the scanner.
実施例1および2、比較例1および2の基板で得られた蛍光シグナル値、CV値を表1に示す。CV値は、96スポットの各蛍光量の平均値を96スポットの各蛍光量の標準偏差で除した値であり、シグナルのバラツキを表すものである。
実施例1および2では、比較例1および2と比較して、蛍光シグナル値の大幅な増加が認められ、CV値も良好な値を示した。この結果は、本発明の効果を支持するものであった。
Table 1 shows the fluorescence signal values and CV values obtained with the substrates of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. The CV value is a value obtained by dividing the average value of each fluorescence amount of 96 spots by the standard deviation of each fluorescence amount of 96 spots, and represents a variation in signal.
In Examples 1 and 2, as compared with Comparative Examples 1 and 2, a significant increase in the fluorescence signal value was observed, and the CV value was also good. This result supported the effect of the present invention.
Claims (12)
合溶媒である請求項1 1 記載の高分子溶液。 The polymer solution according to claim 1, wherein the solvent is a single or mixed solvent selected from at least one of ethanol, methanol, and water.
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