JP4694889B2 - バイオチップ用基板及びバイオチップ - Google Patents
バイオチップ用基板及びバイオチップ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4694889B2 JP4694889B2 JP2005150330A JP2005150330A JP4694889B2 JP 4694889 B2 JP4694889 B2 JP 4694889B2 JP 2005150330 A JP2005150330 A JP 2005150330A JP 2005150330 A JP2005150330 A JP 2005150330A JP 4694889 B2 JP4694889 B2 JP 4694889B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- group
- carbon
- biochip
- immobilized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 56
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 title claims description 23
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 22
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 9
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 claims description 4
- 239000012620 biological material Substances 0.000 claims description 4
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 4
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 claims description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- 108010039918 Polylysine Chemical group 0.000 claims description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 3
- 229920000656 polylysine Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 102000000584 Calmodulin Human genes 0.000 description 8
- 108010041952 Calmodulin Proteins 0.000 description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 8
- ABZLKHKQJHEPAX-UHFFFAOYSA-N tetramethylrhodamine Chemical compound C=12C=CC(N(C)C)=CC2=[O+]C2=CC(N(C)C)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C([O-])=O ABZLKHKQJHEPAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 7
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 7
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- -1 and after exhausting Chemical compound 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002866 fluorescence resonance energy transfer Methods 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 3
- BDNKZNFMNDZQMI-UHFFFAOYSA-N 1,3-diisopropylcarbodiimide Chemical compound CC(C)N=C=NC(C)C BDNKZNFMNDZQMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VVJKKWFAADXIJK-UHFFFAOYSA-N Allylamine Chemical compound NCC=C VVJKKWFAADXIJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- 239000012901 Milli-Q water Substances 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N [3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl [5-(6-aminopurin-9-yl)-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] hydrogen phosphate Polymers Cc1cn(C2CC(OP(O)(=O)OCC3OC(CC3OP(O)(=O)OCC3OC(CC3O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)C(COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3CO)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)O2)c(=O)[nH]c1=O JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 2
- BGRWYRAHAFMIBJ-UHFFFAOYSA-N diisopropylcarbodiimide Natural products CC(C)NC(=O)NC(C)C BGRWYRAHAFMIBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- WBJINCZRORDGAQ-UHFFFAOYSA-N ethyl formate Chemical compound CCOC=O WBJINCZRORDGAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 2
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 2
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 2
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 2
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 2
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- FUKOTTQGWQVMQB-UHFFFAOYSA-N (2-bromoacetyl) 2-bromoacetate Chemical compound BrCC(=O)OC(=O)CBr FUKOTTQGWQVMQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 2-[2,4-di(pentan-2-yl)phenoxy]acetyl chloride Chemical compound CCCC(C)C1=CC=C(OCC(Cl)=O)C(C(C)CCC)=C1 NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HVCOBJNICQPDBP-UHFFFAOYSA-N 3-[3-[3,5-dihydroxy-6-methyl-4-(3,4,5-trihydroxy-6-methyloxan-2-yl)oxyoxan-2-yl]oxydecanoyloxy]decanoic acid;hydrate Chemical compound O.OC1C(OC(CC(=O)OC(CCCCCCC)CC(O)=O)CCCCCCC)OC(C)C(O)C1OC1C(O)C(O)C(O)C(C)O1 HVCOBJNICQPDBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018134 Al-Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018467 Al—Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N Formic acid Chemical compound OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930186217 Glycolipid Natural products 0.000 description 1
- 102000004895 Lipoproteins Human genes 0.000 description 1
- 108090001030 Lipoproteins Proteins 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N Maleimide Chemical compound O=C1NC(=O)C=C1 PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N N-Hydroxysuccinimide Chemical compound ON1C(=O)CCC1=O NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001350 alkyl halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 230000000890 antigenic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 125000001246 bromo group Chemical group Br* 0.000 description 1
- 150000001718 carbodiimides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000005515 coenzyme Substances 0.000 description 1
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000012954 diazonium Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 230000002140 halogenating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004050 hot filament vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000001659 ion-beam spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011325 microbead Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 description 1
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000004965 peroxy acids Chemical class 0.000 description 1
- YXJYBPXSEKMEEJ-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;sulfuric acid Chemical compound OP(O)(O)=O.OS(O)(=O)=O YXJYBPXSEKMEEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
- G01N33/551—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being inorganic
- G01N33/553—Metal or metal coated
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0046—Sequential or parallel reactions, e.g. for the synthesis of polypeptides or polynucleotides; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making molecular arrays
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
- G01N33/54353—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals with ligand attached to the carrier via a chemical coupling agent
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
- G01N33/551—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being inorganic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00277—Apparatus
- B01J2219/00351—Means for dispensing and evacuation of reagents
- B01J2219/00387—Applications using probes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00277—Apparatus
- B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00277—Apparatus
- B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
- B01J2219/00527—Sheets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00277—Apparatus
- B01J2219/0054—Means for coding or tagging the apparatus or the reagents
- B01J2219/00572—Chemical means
- B01J2219/00576—Chemical means fluorophore
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
- B01J2219/00585—Parallel processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
- B01J2219/00596—Solid-phase processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
- B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
- B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
- B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
- B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
- B01J2219/0061—The surface being organic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
- B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
- B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
- B01J2219/00612—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports the surface being inorganic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
- B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
- B01J2219/00677—Ex-situ synthesis followed by deposition on the substrate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
- B01J2219/0072—Organic compounds
- B01J2219/00722—Nucleotides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
- B01J2219/0072—Organic compounds
- B01J2219/00725—Peptides
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31678—Of metal
Description
本発明は、核酸、ペプチド、糖等の生体関連物質を固定化したバイオチップ及びそのための基板に関する。
平板状の基板表面にDNA、プロティンを固定化させたバイオチップには、フォトリソグラフィを用いて基板表面でオリゴヌクレオチドを合成するAffymetrix法と、予め準備したプローブDNA、プローブプロティンをスポットして基板表面に固定化するStanford法があり、いずれの場合もターゲットとの生化学反応後に蛍光を検出し、そのパターンから分子識別や診断を行うことは良く知られている。上記２法の内、Affymetrix法は基板表面で合成するため、安定的な固定化や長いオリゴヌクレオチドの合成が困難であり、コストも高いという欠点があった。また、Stanford法はプローブDNA、プローブプロティンなどの微少なスポットを基板表面に載せ、吸着や共有結合で被認識分子を固定化するために、基板表面に共有結合型のアミノ基、アルデヒド基、エポキシ基あるいは非共有結合型のポリリジンを付与しておくが、提案されている基体が、ガラス、シリコン、セラミックス、グラッシー炭素、特殊炭素などの無機系材質の場合はいずれも脆性が大きいために加工時に割れたり、成形に時間とコストが掛かるという欠点があった。基体が有機物系の樹脂の場合は射出成形などで加工は用意である反面、平坦度が悪くて反りが大きいために検出時に焦点が合わないと共に自家発光によりS/N比を下げる欠点を有していた。更に保管中にその平面性が変化するという欠点もあった。
本発明の目的は、Stanford法のプローブDNA、プローブプロティン、プローブ糖鎖などを基板表面にスポットする、あるいはマイクロビーズなどを固定化するにあたって、上記の欠点を解消すべく、固定化が容易であると同時に自家発光することなく加工が容易で平坦性と表面精度が良好なバイオチップ用基板を提供することである。
本願発明者らは、鋭意研究の結果、バイオチップの基板本体を金属で形成すると共に、該金属製基板本体上に活性基を有する炭素層を形成したものをバイオチップ用基板として用いることにより、生体関連物質を容易に固定化することができ、自家発光することなく、加工が容易で平坦性と表面精度が良好なバイオチップ用基板が得られることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の基板本体と、該基板本体上に積層され、表面が研磨された無電解NiPめっき層と、該NiPめっき層上に積層された、活性基を有する炭素層とを具備するバイオチップ用基板を提供する。また、本発明は、上記本発明のバイオチップ用基板生体関連物質を固定化したバイオチップを提供する。
本発明により、生体関連物質を容易に固定化することができ、自家発光することなく、加工が容易で平坦性と表面精度が良好なバイオチップ用基板が初めて提供された。本発明のバイオチップ用基板は、基板本体が金属製であるので、加工が容易であるのみならず、割れや欠けを生じないので取り扱い性に優れ、高度な平坦性と表面精度を達成することができ、このため、蛍光の検出時に光学系の焦点を合わせ難いという問題が生じない。さらに、基板本体が金属製であるので、蛍光を自家発光することがない。さらに、炭素層がアミノ基等の活性基を有しているので、生体関連物質を容易に固定化することができる。
上記の通り、本発明のバイオチップ用基板は、その基板本体がアルミニウム又はアルミニウム合金製である。アルミニウム又はアルミニウム合金が、加工が容易で、かつ、剛性があるために平坦性に優れ、表面硬度が高いために研磨後の平滑性に優れるなどの理由でる。
基板本体が曲がっていたり表面に凹凸があると、乱反射が多くなったり、検出時の焦点が合わなかったりして、検出時のＳ／Ｎ比が下がるので、基板本体は平坦でかつその表面が平滑であることが好ましい。このため、打ち抜きなどの寸法加工後に加圧焼鈍を行い歪みを取り去ると共に平坦性を向上させ、次いで表面の研削加工を施して平滑化した後、更に表面を研磨して表面精度を上げて基板本体を製造することが好ましい。これらの平坦／平滑化加工は、金属加工の常法により行うことができる。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金である場合には、柔らかくて表面精度を確保し難いので、無電解NiPめっきや陽極酸化などの硬質化処理を表面に施す。基板本体の表面の表面粗さRaは1nm未満であることが好ましい。Raの下限は特にないが、通常、0.2nm程度が加工精度の限界に近い。また、基板本体の表面の平坦度は、５μｍ未満であることが好ましい。基板本体の厚さは何ら限定されないが、通常、0.5mm〜2mm程度である。また、アルミニウム又はアルミニウム合金から成る基板本体上にNiP等のめっき層を形成したり、その表面を陽極酸化して酸化物層を形成する場合、これらのめっき層や酸化物層の厚さも何ら限定されないが、通常、５μm〜３０μm程度である。
上記基板本体の表面上に、活性基を有する炭素層が積層される。なお、上記のように、めっき層や酸化物層が形成される場合にはその上に炭素層が形成される。すなわち、炭素層は、基板本体の表面上に直接又は他の層を介して間接的に積層される。炭素層は、グラファイト、ダイヤモンド、ダイヤモンドライク炭素、アモルファス炭素等の、炭素から成る層であり、これらはスパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ(chemical vapor deposition)法等により形成することができる。すなわち、グラファイト層は、例えば、グラファイト粒子を蒸着源とする真空蒸着法により、形成することができる。ダイヤモンド層は、例えば、熱フィラメントCVD装置を用いて低圧気相合成法により、形成することができる。ダイヤモンドライク炭素は、例えば、イオンビームスパッタ法あるいは高周波プラズマCVD法により、形成することができる。アモルファス炭素は、例えば、高周波スパッタ法により、形成することができる。これらは、市販の装置を用いて容易に行うことができる。
炭素層は生体関連物質を固定化するための活性基を有する。活性基は、上記のように炭素層を形成した後、炭素層に活性基を結合させることにより付与することができる。活性基としては、特に限定されないが、炭素に共有結合されたアミノ基、アルデヒド基、カルボキシル基、スルフヒドリル基及びエポキシ基を例示することができる。これらの中でもアミノ基は、汎用性が高く、生体関連物質との結合も容易であるので特に好ましい。これらの共有結合により炭素に結合されるこれらの官能基は、プラズマあるいは紫外線照射によって炭素のＣ−Ｃ結合、Ｃ＝Ｃ結合、Ｃ−Ｏ結合を切り、ラジカル化したＣと、該官能基又は該官能基を有する化合物とを結合させることにより炭素に共有結合させることができる。例えば、アミノ基は、下記実施例に詳述するように、炭素層に大気雰囲気下で紫外線を照射することにより、大気中の酸素をオゾンに変えてこのオゾンを炭素と作用させ、次いで、排気後、塩素ガスを作用させて炭素を塩素化し、さらに、排気後、アンモニアガスを作用させて炭素をアミノ化することにより炭素に共有結合させることができる。また、アンモニアプラズマ照射で直接導入する事もできる。またアルゴンプラズマ照射基板表面にラジカルを形成させ、空気酸化でパーオキサイドとし、アリルアミン等との反応によってもアミノ基を表面で生成できる。アルデヒド基は、例えば、炭素表面を酸塩化物にして還元することで得られる。カルボキシル基は、例えば、アミノ基をジアゾニウムイオンとし、ニトリルに変換した後、これを加水分解することで得られる。また、アルキル基を過マンガン酸カリ等で酸化させても得られる。スルフィヒドリル基は、例えば、炭素表面を光などでハロゲン化し、生成するハロゲン化アルキルにチオ−ルを反応させて得ることができる。エポキシ基は、例えば、炭素・炭素二重結合を過酸で処理してつくることができる。これらはいずれも当業者にとって周知の有機合成化学の反応に基づき行うことができる。また、活性基は、必ずしも共有結合により炭素に結合させる必要はなく、活性基を有する化合物を炭素層に非共有結合的に物理吸着させてもよい。例えば、側鎖にアミノ基を有するアミノ酸であるリジンを重縮合したポリリジンを炭素層に物理吸着させることにより炭素層にアミノ基を付与することができる。炭素層に付与する活性基の密度は、特に限定されないが、炭素層1cm2当り通常 50 pmol〜200 pmol程度、好ましくは、100 pmol〜200 pmol程度である。
上記した本発明のバイオチップ用基板に生体関連物質を固定化することによりバイオチップを得ることができる。ここで、生体関連物質としては、DNA、RNA等の核酸、各種タンパク質、抗体、酵素並びに合成及び天然ペプチド等のペプチド、多糖類、少糖類等の糖類、各種脂質、並びにこれらの複合体（糖タンパク質、糖脂質、リポタンパク質等）を例示することができる。また、細胞自体を固定化することも可能であり、細胞自体も本願発明で言う「生体関連物質」に包含される。さらに、補酵素、抗原エピトープ、ハプテンのような低分子化合物も、酵素や抗体のような生体高分子と特異的に相互作用するので本願発明で言う「生体関連物質」に包含される。これらの生体関連物質は、そのまま上記炭素層に結合することもできるし、生体関連物質をプラスチックビーズ等の他の担体上に担持した状態で上記炭素層に結合することもできる。
炭素層上への生体関連物質の固定化は、上記した活性基を介して周知の方法により行なうことができる。例えば、活性基がアミノ基である場合、下記実施例に詳述するように、アミノ基をブロモ酢酸とカルボジイミドにより相当する無水物とし、アミノ基と反応させて表面をブロモアセチル化し、ついでペプチド等の生体関連物質中のスルフィドリル基と反応させることにより、固定化することができる。あるいは、グルタルアルデヒドを介して生体関連分子中のアミノ基と反応させて固定化できる。活性基がアルデヒド基の場合には、固定化したい生体分子のアミノ基と共有結合で固定化できる。活性基がカルボキシル基の場合には、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドとエステルを形成し生体関連物質のアミノ基と結合できる。活性基がスルフヒドリル基の場合には、生体関連分子のアミノ基を選択的にブロモアセチル化することにより固定化できる。あるいは同じスルフィドリル基とジスルフィドを介して固定化できる。さらに、スルフィドリル基は固定化する位置のアミノ基を選択的にマレイミド化（たとえばＮ−６マレイミドカプロン酸とアミノ基とを縮合させる）して反応させることで固定化できる。活性基がエポキシ基の場合には、同様にマレイミドのついた生体関連物質と反応することにより固定化することができる。
以下、本発明を実施例に基づきより具体的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
バイオチップ用基板の製造
板厚1.2mmの高純度Al-Mg合金板（Mg含有量４重量％）を26x76mm角にプレスで打ち抜いた後に、340℃の雰囲気下で複数枚を積み重ねて加圧焼鈍を行い、歪みを取り去ると共に平坦度を5μm以下にした。その後、端面とチャンファの加工（具体的には、角度４５°、a寸法0.2mm）を行い、25x75mmの平板を作製した。次いで、スポンジ砥石を貼ったスピードファム社製の両面研削機１６Ｂを用いて研削加工を行い、板厚0.98mm、平行度1μm以下とした。続いて、この平板に順に脱脂、エッチング、酸活性処理、ジンケート処理を施した。具体的には、上村製アルカリ脱脂液AD-68F（50℃）に5分間、硫酸・リン酸系エッチング液AD-101F（80℃）に2分間、硝酸活性液（20℃）に1分間、ジンケート液AD-301F3X（20℃）に30秒間、順次、浸セキ処理を行って前処理を施した。さらにその後に、メルテック社製無電解NiP液NI-422（90℃）に2時間、浸セキして両面に各12μm厚のめっき膜を形成した。更に、これをスピードファム社製の両面研磨機１６Bにコロイダルシリカ砥粒を用いて両面を各２μm研磨し、超平滑基板とした。基板は板厚1.00mm、表面粗さRaが0.35nmであった。なお、平坦度、平行度及びRaは、それぞれ、溝尻製平坦時計FT-50LD、ランクテーラーホブソン製真円度測定機タリロンド、ランクテーラーホブソン製触針式粗さ計タリステップを用いて測定した。
板厚1.2mmの高純度Al-Mg合金板（Mg含有量４重量％）を26x76mm角にプレスで打ち抜いた後に、340℃の雰囲気下で複数枚を積み重ねて加圧焼鈍を行い、歪みを取り去ると共に平坦度を5μm以下にした。その後、端面とチャンファの加工（具体的には、角度４５°、a寸法0.2mm）を行い、25x75mmの平板を作製した。次いで、スポンジ砥石を貼ったスピードファム社製の両面研削機１６Ｂを用いて研削加工を行い、板厚0.98mm、平行度1μm以下とした。続いて、この平板に順に脱脂、エッチング、酸活性処理、ジンケート処理を施した。具体的には、上村製アルカリ脱脂液AD-68F（50℃）に5分間、硫酸・リン酸系エッチング液AD-101F（80℃）に2分間、硝酸活性液（20℃）に1分間、ジンケート液AD-301F3X（20℃）に30秒間、順次、浸セキ処理を行って前処理を施した。さらにその後に、メルテック社製無電解NiP液NI-422（90℃）に2時間、浸セキして両面に各12μm厚のめっき膜を形成した。更に、これをスピードファム社製の両面研磨機１６Bにコロイダルシリカ砥粒を用いて両面を各２μm研磨し、超平滑基板とした。基板は板厚1.00mm、表面粗さRaが0.35nmであった。なお、平坦度、平行度及びRaは、それぞれ、溝尻製平坦時計FT-50LD、ランクテーラーホブソン製真円度測定機タリロンド、ランクテーラーホブソン製触針式粗さ計タリステップを用いて測定した。
次に、徳田製作所社製高周波スパッタ装置CFS-8EPを用いて、片面にアモルファスカーボンを40nm厚つけた。具体的には、Ar雰囲気1.0Pa、投入進行波電力(Pf)1kW、反射波電力(Pr)20Wの条件で5分間スパッタした。次にこのアモルファスカーボン層に活性基を付与した。活性基の付与は次の方法で行った。まず、合成石英の窓を持つステンレス製容器内に基板をセットした後に大気雰囲気下で波長185nmを30%強度、波長254nmを100%強度の比率を持つ紫外線（ランプ出力110W）を３cm離れた位置で照射して基板表面のオゾン処理を行った。次に、排気の後に塩素を導入し13Pa塩素雰囲気下で塩素処理（25℃、5分間）を行い、更に排気の後にアンモニアを導入し13Paアンモニア雰囲気下でアミノ化処理（25℃、5分間）を行った。この基板のアミノ基量は4.1 nmol/両面であった。なお、アミノ基量は、基板表面を塩酸で処理した後に残存する塩酸を水酸化ナトリウム水溶液で逆滴定する方法（特願２００５−０６９５５４）により測定した。
バイオチップの製造及びそれを用いた測定
バイオチップに固定化するペプチドとして、次の配列を有する蛍光標識ペプチドを化学合成した。Ac-Cys-Gly-Lys(FAM)-Gly-Leu-Lys-Lys-Leu-Leu-Lys-Leu-Leu-Lys-Lys-Leu-Leu-Lys-Leu-Lys(TAMRA)-Gly-NH2
ここで、FAM及びTAMRAは、いずれも蛍光色素である。FAMを光励起すると、FAMとTAMRA間の距離に応じて、FAMの励起エネルギーがTAMRAに移動し、TAMRAの蛍光が発する（蛍光共鳴エネルギー移動、FRET、蛍光という)。タンパク質が結合するとペプチドのへリックス構造が固定され、FRET蛍光が増大する。FRETは励起状態にある供与体分子（この場合FAM）から基底状態にある受容体分子（この場合TAMRA）へのエネルギー移動により受容体からの蛍光が観測される現象である。このペプチドは、タンパク質であるカルモジュリン(CaM)と特異的に結合することが知られているが、結合するとFAMとTAMRAの距離が小さくなる。CaMの量が多いほど測定されるＴＡＭＲＡからの蛍光強度が大きくなり結合の定量が可能である。
バイオチップに固定化するペプチドとして、次の配列を有する蛍光標識ペプチドを化学合成した。Ac-Cys-Gly-Lys(FAM)-Gly-Leu-Lys-Lys-Leu-Leu-Lys-Leu-Leu-Lys-Lys-Leu-Leu-Lys-Leu-Lys(TAMRA)-Gly-NH2
ここで、FAM及びTAMRAは、いずれも蛍光色素である。FAMを光励起すると、FAMとTAMRA間の距離に応じて、FAMの励起エネルギーがTAMRAに移動し、TAMRAの蛍光が発する（蛍光共鳴エネルギー移動、FRET、蛍光という)。タンパク質が結合するとペプチドのへリックス構造が固定され、FRET蛍光が増大する。FRETは励起状態にある供与体分子（この場合FAM）から基底状態にある受容体分子（この場合TAMRA）へのエネルギー移動により受容体からの蛍光が観測される現象である。このペプチドは、タンパク質であるカルモジュリン(CaM)と特異的に結合することが知られているが、結合するとFAMとTAMRAの距離が小さくなる。CaMの量が多いほど測定されるＴＡＭＲＡからの蛍光強度が大きくなり結合の定量が可能である。
上記標識ペプチドを60%ジメチルホルムアミド(DMF)に溶解し、２μMの濃度とした。一方、実施例１で作製した基板上のアミノ基をブロモアセチル化した。これは具体的には次のようにして行なった。ブロモ酢酸 (BrAcOH、東京化成 Mw=138.95, 2.00 mmol, 278 mg) 、ジイソプロピルカルボジイミド （DIC） (Ardrich Mw=126.20, 1.00 mmol, 126 mg)をNメチルピロリドン（NMP）(3.33 ml)に溶解し室温で60分間ゆっくりしんとうし、ブロモ酢酸無水物を形成させた。えられた混合物を超純水（Milli Q水（商品名））で約10 mMに希釈して約100mlの溶液とし、当該アミノ化基板に加え、室温で２時間浸し、時々軽くしんとうし、ブロモ化した。得られた基板を超純水（Milli Q水（商品名））で洗浄し、窒素で乾燥させた。次に、上記標識ペプチド溶液を基板上にスポットして該標識ペプチドを、上記ブロモアセチル化したアミノ基と反応させて結合させ、基板上に固定化した。スポットはTeleChem International 社（米国カリフォルニア）製のSpotBot装置を用い、同じくTeleChem International 社のマイクロスポッティングピンを使用して実施した。
このようにして作製した標識ペプチド固定化基板に、異なる量のCaMを含む溶液（CaMを１００μMの塩化カルシウム溶液に溶解した）を塗布し、洗浄後、蛍光をスキャナー（日立ソフトウエアエンジニアリング社製 CRBIO IIe）を用いて測定した。
結果を図１に示す。図１に示されるように、測定された蛍光強度は、基板に添加したCaMの量に依存して増大しており、本発明のバイオチップにより、チップに固定化された生体関連物質と特異的に反応する物質を定量できることが明らかになった。
Claims (4)
- アルミニウム又はアルミニウム合金製の基板本体と、該基板本体上に積層され、表面が研磨された無電解NiPめっき層と、該NiPめっき層上に積層された、活性基を有する炭素層とを具備するバイオチップ用基板。
- 前記活性基が、前記炭素に共有結合された、アミノ基、アルデヒド基、カルボキシル基、スルフヒドリル基若しくはエポキシ基又は前記炭素層に非共有結合的に結合されたポリリジンである請求項１記載の基板。
- 前記炭素層が、グラファイト、ダイヤモンド、ダイヤモンドライク炭素又はアモルファス炭素から成る請求項１又は２記載の基板。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板上に、生体関連物質を固定化したバイオチップ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005150330A JP4694889B2 (ja) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | バイオチップ用基板及びバイオチップ |
| EP20060756519 EP1887364B1 (en) | 2005-05-24 | 2006-05-24 | Substrate for biochip and biochip |
| US11/915,366 US8455400B2 (en) | 2005-05-24 | 2006-05-24 | Substrate for biochip and biochip |
| PCT/JP2006/310313 WO2006126568A1 (ja) | 2005-05-24 | 2006-05-24 | バイオチップ用基板及びバイオチップ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005150330A JP4694889B2 (ja) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | バイオチップ用基板及びバイオチップ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006329686A JP2006329686A (ja) | 2006-12-07 |
| JP4694889B2 true JP4694889B2 (ja) | 2011-06-08 |
Family
ID=37451992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005150330A Active JP4694889B2 (ja) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | バイオチップ用基板及びバイオチップ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8455400B2 (ja) |
| EP (1) | EP1887364B1 (ja) |
| JP (1) | JP4694889B2 (ja) |
| WO (1) | WO2006126568A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5459990B2 (ja) | 2008-06-30 | 2014-04-02 | 株式会社ハイペップ研究所 | バイオチップ用基板及びその製造方法 |
| WO2010100729A1 (ja) * | 2009-03-04 | 2010-09-10 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| KR101335560B1 (ko) * | 2009-11-19 | 2013-12-31 | 우시오덴키 가부시키가이샤 | 형광 면역 측정 방법 |
| EP2749884B1 (en) | 2011-08-23 | 2017-07-12 | Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha | Biochip substrate and method for producing same |
| JP6127520B2 (ja) | 2013-01-09 | 2017-05-17 | 日本軽金属株式会社 | バイオチップ用基板及びその製造方法 |
| JP6432052B2 (ja) * | 2013-08-28 | 2018-12-05 | 国立大学法人九州大学 | 生体分子親和性含フッ素高分岐ポリマー及び生体分子認識表面 |
| JP6111941B2 (ja) | 2013-09-06 | 2017-04-12 | 日本軽金属株式会社 | バイオチップ用基板 |
| US11014088B2 (en) * | 2016-03-09 | 2021-05-25 | The Board Of Regents Of The University Of Texas System | Sensitive ELISA for disease diagnosis on surface modified poly(methyl methacrylate) (PMMA) microfluidic microplates |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002031502A1 (fr) * | 2000-10-11 | 2002-04-18 | Toyo Kohan Co., Ltd. | Substrat modifie chimiquement et procede de production de celui-ci |
| JP2002526755A (ja) * | 1998-09-17 | 2002-08-20 | スマートビード テクノロジーズ リミティド | 生検査技術 |
| JP2004045201A (ja) * | 2002-07-11 | 2004-02-12 | Unitika Ltd | 生化学物質固定用基板 |
| JP2004149814A (ja) * | 2002-10-28 | 2004-05-27 | Olympus Corp | 陽極酸化膜の処理方法と陽極酸化膜のおもてうら識別装置と陽極酸化膜製のｄｎａマイクロアレイ |
| JP2005043312A (ja) * | 2003-07-25 | 2005-02-17 | Toyo Kohan Co Ltd | 真空パック固体支持体アレイ及びその製造方法 |
| JP2005189128A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Hitachi Ltd | 微細金属構造体とその製造方法、並びに微細金型とデバイス |
| WO2005085857A1 (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Nisshinbo Industries, Inc. | 固定化生体分子及び生体分子と相互作用し得る物質の検出法 |
| JP2005308407A (ja) * | 2004-04-16 | 2005-11-04 | Olympus Corp | マイクロアレイ用チップと、その製造方法及びその検出方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3996307B2 (ja) | 1999-11-05 | 2007-10-24 | 富士フイルム株式会社 | Ｄｎａ断片の固定方法、ｄｎａチップおよび核酸断片の検出方法 |
| DE50202666D1 (de) | 2001-11-19 | 2005-05-04 | Schott Ag | Herstellung eines borsilikatglases mit einer zur modifizierung geeigneten oberfläche, sowie das mit dem erfindungsgemässen verfahren erhaltene glas und dessen verwendung |
-
2005
- 2005-05-24 JP JP2005150330A patent/JP4694889B2/ja active Active
-
2006
- 2006-05-24 WO PCT/JP2006/310313 patent/WO2006126568A1/ja active Search and Examination
- 2006-05-24 EP EP20060756519 patent/EP1887364B1/en active Active
- 2006-05-24 US US11/915,366 patent/US8455400B2/en active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002526755A (ja) * | 1998-09-17 | 2002-08-20 | スマートビード テクノロジーズ リミティド | 生検査技術 |
| WO2002031502A1 (fr) * | 2000-10-11 | 2002-04-18 | Toyo Kohan Co., Ltd. | Substrat modifie chimiquement et procede de production de celui-ci |
| JP2004045201A (ja) * | 2002-07-11 | 2004-02-12 | Unitika Ltd | 生化学物質固定用基板 |
| JP2004149814A (ja) * | 2002-10-28 | 2004-05-27 | Olympus Corp | 陽極酸化膜の処理方法と陽極酸化膜のおもてうら識別装置と陽極酸化膜製のｄｎａマイクロアレイ |
| JP2005043312A (ja) * | 2003-07-25 | 2005-02-17 | Toyo Kohan Co Ltd | 真空パック固体支持体アレイ及びその製造方法 |
| JP2005189128A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Hitachi Ltd | 微細金属構造体とその製造方法、並びに微細金型とデバイス |
| WO2005085857A1 (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Nisshinbo Industries, Inc. | 固定化生体分子及び生体分子と相互作用し得る物質の検出法 |
| JP2005308407A (ja) * | 2004-04-16 | 2005-11-04 | Olympus Corp | マイクロアレイ用チップと、その製造方法及びその検出方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20100184622A1 (en) | 2010-07-22 |
| JP2006329686A (ja) | 2006-12-07 |
| EP1887364B1 (en) | 2014-03-12 |
| US8455400B2 (en) | 2013-06-04 |
| EP1887364A1 (en) | 2008-02-13 |
| WO2006126568A1 (ja) | 2006-11-30 |
| EP1887364A4 (en) | 2012-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4694889B2 (ja) | バイオチップ用基板及びバイオチップ | |
| JP5041680B2 (ja) | バイオチップ用基板及びバイオチップ | |
| US8822607B2 (en) | Biochip substratum and method for production thereof | |
| WO2004102194A9 (ja) | 選択結合性物質固定化担体 | |
| JP2009092651A (ja) | 担体およびその製造方法 | |
| JP4996579B2 (ja) | 生体分子固定化のための方法 | |
| Dang et al. | Simple and sensitive electrogenerated chemiluminescence peptide-based biosensor for detection of matrix metalloproteinase 2 released from living cells | |
| JP2003075448A (ja) | バイオセンサー用表面 | |
| JP2007521487A (ja) | ククルビツリル誘導体が結合した固体基板及びこれを利用したバイオチップ | |
| JP3942146B2 (ja) | 塩基配列検出用基板の製造方法および塩基配列検出方法 | |
| Stich et al. | Nanofilms and nanoclusters: energy sources driving fluorophores of biochip bound labels | |
| JP2008232877A (ja) | 生体分子の固定用材料、生体分子が固定化された固相体及びその製造方法 | |
| JP4121762B2 (ja) | 蛍光検出用支持体 | |
| JP2003172737A (ja) | 固体支持体、基体、バイオセンサ、およびそれらを用いた生体物質の解析方法 | |
| JP5412207B2 (ja) | 生体分子固定基板及びその製造方法 | |
| JP4817798B2 (ja) | 担体および担体の製造方法 | |
| Chin et al. | Antibody-modified microwell arrays and photobiotin patterning on hydrocarbon-free glass | |
| JP5456355B2 (ja) | Ｉｔｏ層を有する生体物質固定化用担体 | |
| Jiménez Meneses | Study of substrate modulation and bioreceptor anchoring for the development of high performance microarrays | |
| US20040151627A1 (en) | Methods for covalently attaching nucleic acids to substrates | |
| JP2022099742A (ja) | バイオプローブのリンカー | |
| CN115931785A (zh) | 一种敏化镀金倾斜光纤布拉格光栅spr传感器及应用 | |
| WO2021085526A1 (ja) | バイオチップおよび検出方法 | |
| JP4259343B2 (ja) | 選択結合性物質の固定化方法 | |
| KR20050018028A (ko) | 생체물질 고정용 기판의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080416 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101026 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101227 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110215 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110224 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140304 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4694889 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |