JP6916313B2 - 高分子基板の表面改質方法およびこれにより改質された表面を有する高分子基板 - Google Patents

Description

本発明は、高分子基板の表面を改質する方法、具体的には、プラズマ処理、親水性プライマーおよび疎水性フッ素化合物を含むコーティング剤を用いて高分子基板の表面を改質する方法に関する。

バイオチップは、生物に由来した酵素、タンパク質、抗体、ＤＮＡ、微生物または動植物細胞および器官、神経細胞および器官などのような生体有機物と半導体やガラスのような無機物とを組み合わせて既存の半導体チップの形態に作ったハイブリッド素子（Ｈｙｂｒｉｄ ｄｅｖｉｃｅ）を意味する。バイオチップは、生体分子の固有な機能を活用し生体の機能を模倣することによって感染性疾病を診断するかまたは遺伝子を分析し新しい情報処理用の新機能素子の役割をするという特徴がある。バイオチップは、試料の前処理、生化学反応、検出および資料解釈まで、小型集積化されて自動分析機能を有するラボオンチップ（Ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ）のように、各種の生化学物質の検出および分析機能を行うことができるバイオセンサを含めて広範囲に定義できる。

バイオチップは、マイクロチップ、医療機器、医療素材、ＳＰＦ施設などのような様々な分野に適用されることができ、このようなバイオチップの構成物質のうちの一つである高分子基板、特にシリコーン高分子基板の表面改質に対する技術は、基礎的な基盤技術であって、その重要性が非常に高い。

シリコーン高分子のうちの一つであるＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）は、材質の透明性、材質の柔軟性、細胞に対する無毒性、製作の容易性、安価な製作費用などのような様々な長所により、既存のマイクロアレイおよびマイクロ／ナノ流体システムの他にもバイオが融合したラボオンチップ（Ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ）製作の基本材料として広く用いられている。

しかし、このようなＰＤＭＳの長所にもかかわらず、最終的に製品化されるチップの材料としては広く用いられておらず、ＰＤＭＳチップにおけるサンプル吸着の問題が最も大きな原因に挙げられている。ＰＤＭＳは−ＯＳｉ（ＣＨ_３）_２−が繰り返される形態であり、この中で−ＣＨ_３基のために疎水性の表面を有しているが、特有の粘性のために疎水性物質の吸着が非常に強く、一度吸着した物質を脱着するのが難しい。単一ナノ粒子および極微量の物質分析のためには実験結果のノイズとして作用しうるこのような吸着を防止することが非常に必要であり、特に、タンパク質および細胞のようなバイオサンプルの場合、その表面に疎水性基を一部含んでいるため、ＰＤＭＳ表面への吸着が容易であり、特有の３次元構造が変形されるという問題が発生したりもする。その反面、疎水性表面によりＰＤＭＳ表面には細胞を付着して培養するのが難しく、特定の化合物および抗体などを用いて表面に選択性を付与する時にも色々な段階の表面処理過程が必要である。

このような問題を改善するために、ＰＤＭＳなどの高分子基板の表面にプラズマ処理をするか、非特異的なタンパク質を吸着させるか、またはテフロン（登録商標）またはそれと類似したフルオロカーボン（ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）基を含む物質を用いて高分子基板の表面を改質するなどの試みが続いてきた。

しかし、最も広く用いられる酸素プラズマの場合、超親水性の表面を提供するものの、親水性表面の保持時間が短く、ＰＤＭＳの表面をデコボコにするか、甚だしくはクラック（ｃｒａｃｋ）を形成させるところ、マイクロチップにおいてナノ粒子などの比較的に小さい粒子の実験には好適ではないという問題がある。また、従来、ガラスまたはプラスチックに用いられるものとして公知されたフッ素化合物系のコーティング剤の場合、乾燥後ハードコーティング（ｈａｒｄ−ｃｏａｔｉｎｇ）層を形成することによって、高分子基板の柔軟性を劣化させるか、または高分子基板の運動によってコーティング層が破損するという短所が発見された。

本発明は、このような不特定のバイオ分子、粒子などの異質物の吸着を防止することによって、真の単一分子の観察の可能性を開く土台を用意するために完成され、それにより、シリコーンなどの高分子ベースのバイオチップをプラットフォームに応用できるバイオ実験の範囲を増大できると期待される。

本発明は、高分子基板の表面を改質する方法、具体的には、プラズマ処理、親水性プライマーおよび疎水性フッ素化合物を含むコーティング剤を用いて高分子基板の表面を改質する方法を提供する。

本発明の一様態は、高分子基板の表面をプラズマで処理するステップ、前記プラズマ処理された高分子基板の表面に親水性プライマーを塗布するステップ、および前記プラズマ処理された高分子基板を疎水性フッ素化合物を含有するコーティング剤によりコーティングするステップを含む高分子基板の表面改質方法を提供する。

以下、前記高分子基板について詳しく説明する。

本発明の一実施例によれば、本発明の方法は、先ず、高分子基板の表面をプラズマで処理するステップを行う。

本ステップでは、前記高分子基板を常温大気圧のプラズマ反応器に入れ、ガスを注入させた後、プラズマ反応器の両端に存在する電極に電力を適用することによって前記ガスのプラズマを形成する。

本発明の一実施例によれば、前記プラズマは、アルゴン、窒素、酸素またはこれらのうちの２以上を混合した混合ガスプラズマであってもよい。また、前記プラズマは、低温または高温のプラズマであってもよく、好ましくは、低温で生成されたプラズマである。高分子基板の表面をプラズマで処理することによって親水性に改質された表面を得ることができ、その後のコーティング剤の結合がより強力で安全になされる。

本発明の一実施例によれば、前記高分子基板の表面をプラズマで処理するステップにおいて、前記プラズマは大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）でアルゴンと酸素の混合ガスを用いてＲＦパワー７００〜８００Ｗの印加電力でプラズマを形成して１５ｍｍ／ｓｅｃの速度で往復でプラズマ処理する。

本発明の一実施例によれば、前記高分子基板は、一つ以上の単量体が縮合または付加重合して製造される天然または人工の高分子を含むことができ、好ましくは、シロキサン（ｓｉｌｏｘａｎｅ）系の高分子を含むことができ、より好ましくは、シリコーンゴム、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ナイロン、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、さらに好ましくは、疎水性樹脂、フッ素ポリマー、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂であってもよいが、これらに限定されるものではない。

本発明の一実施例によれば、前記高分子基板の表面をプラズマで処理するステップ後に、前記高分子基板の表面に親水性プライマーを塗布するステップをさらに含むことができる。

本発明の一実施例によれば、前記高分子基板の表面をプラズマで処理するステップ後に、前記高分子基板の表面に親水性プライマーを塗布するステップを行う。

本発明の一実施例によれば、前記プライマーは、シリコーン系重合体および機能性有機無機シラン（ｓｉｌａｎｅ）化合物の縮合重合体を含むことができる。

本明細書で用いられる「プライマー」は、基板と機能性コーティング層との間にナノ厚さでコーティングして密着力を向上させるバッファコーティング層であり、シリコーン系重合体と機能性有機無機シラン化合物の重縮合反応の生成物であってもよい。

本明細書で用いられる「シリコーン系重合体」は、具体的には、アミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、カルビノール基、メタクリル基、メルカプト基およびフェニル基から選択される一つ以上の反応基を有する変性シリコーン重合体およびこれらの組み合わせから選択されてもよく、好ましくは、アミノアルキルシランの重合体であってもよい。

本明細書で用いられるプライマーの一構成としての「機能性有機無機シラン化合物」は、前記シリコーン系重合体との重縮合反応を行う反応基、例えば、アミノ基、ビニル基、エポキシ基、アルコキシ基、ハロゲン基、メルカプト基、スルフィド基などを一つ以上有する有機無機シラン化合物であってもよい。具体的には、前記機能性有機無機シラン化合物は、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノ−メトキシシラン、フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリジメトキシシラン、γ−アミノプロピルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルジエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリ（メトキシエトキシ）シラン、ジ−、トリ−またはテトラアルコキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルエポキシシラン、ビニルトリエポキシシラン、３−グリシド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トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、クロロトリメチルシラン、トリクロロエチルシラン、トリクロロメチルシラン、トリクロロフェニルシラン、トリクロロビニルシラン、メルカプトプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、（メタクリルオキシ）プロピルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシランおよびこれらの組み合わせから選択されてもよく、好ましくは、アミノプロピルトリエトキシシランおよびこれを含む組み合わせから選択されてもよいが、これらに限定されるものではない。

前記プライマーの塗布は湿式工程からなり、親水性プライマーを溶媒、具体的にはエタノールに完全に溶解させた後、それを高分子基板の表面に塗布することによって行われる。前記塗布は、塗装、噴射、浸漬などを含み、好ましくは、噴射によって行われる。

その後、前記高分子基板の表面を疎水性フッ素化合物を含有するコーティング剤によりコーティングするステップを行う。

本明細書で用いられる用語「フッ素化合物」は、化合物内にフッ素原子を含む化合物を広く称するものであり、単一化合物および重合化合物を含む。好ましくは、前記フッ素化合物は、フッ素系の有機物成分を含み、疎水性を示す。

本発明の一実施例によれば、前記フッ素化合物は、フッ素系重合体と機能性有機無機シラン化合物の重縮合反応の生成物であってもよい。

本明細書で用いられる「フッ素系重合体」は、ペルフルオロ重合体であってもよい。具体的には、前記フッ素系重合体は、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、オクタフルオロブチレン、ペンタフルオロフェニルトリフルオロエチレン、ペンタフルオロフェニルエチレンおよび前記単量体から誘導された繰り返し単位を含む重合体、フルオロ含有アクリレート重合体およびペルフルオロポリエーテルからなる群より選択されてもよく、好ましくは、ペルフルオロポリエーテルであってもよいが、これらに限定されるものではない。

本明細書で用いられるフッ素化合物の一構成としての「機能性有機無機シラン化合物」は、前記フッ素系重合体との重縮合反応を行う反応基、例えば、アミノ基、ビニル基、エポキシ基、アルコキシ基、ハロゲン基、メルカプト基、スルフィド基などを一つ以上有する有機無機シラン化合物であってもよい。好ましくは、前記機能性有機無機シラン化合物は、アルコキシ基を含む有機シラン、機能性有機基を含むシラン化合物、および有機シラン組成物の部分加水分解縮合物からなる群より選択されてもよい。具体的には、前記機能性有機無機シラン化合物は、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノ−メトキシシラン、フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリジメトキシシラン、γ−アミノプロピルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルジエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリ（メトキシエトキシ）シラン、ジ−、トリ−またはテトラアルコキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルエポキシシラン、ビニルトリエポキシシラン、３−グリシド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トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、クロロトリメチルシラン、トリクロロエチルシラン、トリクロロメチルシラン、トリクロロフェニルシラン、トリクロロビニルシラン、メルカプトプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、（メタクリルオキシ）プロピルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシランおよびこれらの組み合わせから選択されてもよく、好ましくは、アミノプロピルトリエトキシシランおよびこれを含む組み合わせであってもよいが、これらに限定されるものではない。

前記コーティングは湿式工程からなることが好ましく、疎水性フッ素化合物を溶媒、具体的にはフッ素系溶媒（ＨＦＥ７２００、３Ｍ）に完全に溶解させた後、それを高分子基板の表面に塗布することによって行われる。前記塗布は、塗装、噴射、浸漬などを含み、好ましくは、噴射によって行われる。

本発明の一様態は、前記方法により表面が改質された高分子基板を提供する。

本発明の一様態は、前記高分子基板を含むバイオチップを提供する。前記バイオチップは、具体的には、マイクロアレイ（ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ）またはマイクロ流体チップ（ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｃｈｉｐ）であってもよい。前記バイオチップは、本発明に係る高分子基板上に各種の生物分子を検出できる生物由来酵素、タンパク質、抗体、ＤＮＡ、化合物などをさらに付着して製造することができ、このようなバイオチップは、電気化学、蛍光、ＳＰＲ、ＦＥＴ、熱センサなどのような様々な物理化学的方法により検出目的物質の存否および／またはその濃度を検出することができる。

本発明により疎水性高分子基板の表面を改質させることによって、既存の疎水性高分子基板から構成された装置、機器などが有する長所である材質の透明性、柔軟性などを害せず、且つ、前記装置などの表面に不特定のバイオ分子、粒子などの異質物の吸着を防止する効果が顕著に増大するという効果を得ることができる。

また、既存の疎水性高分子基板から構成された装置、機器などが有する長所である材質の透明性、柔軟性、細胞生存率などを保持し、且つ、前記装置などの表面にタンパク質、細胞のような不特定のバイオ分子、粒子などの異質物の吸着を防止する効果が顕著に増大した高分子基板、さらにはそれを含むバイオチップを提供することができる。

本発明および比較例によるＰＤＭＳバイオチップの表面改質前後のＦＩＴＣ−ＢＳＡタンパク質の吸着程度を示す蛍光写真を示す。 本発明および比較例によるＰＤＭＳバイオチップの表面改質前後のＦＩＴＣ−ＢＳＡタンパク質の吸着程度を示す相対的な蛍光強さを示す。 本発明および比較例によるＰＤＭＳバイオチップの表面改質前後の油性インクの吸着程度を示し、左側はＢＳＡタンパク質が吸着した場合、右側はＢＳＡタンパク質が吸着しない場合のグラフを示す。 本発明および比較例によるＰＤＭＳバイオチップの表面改質前後の光透過度を示し、ａ）はＢＳＡタンパク質が吸着した場合、ｂ）はＢＳＡタンパク質が吸着しない場合のグラフを示す。 ペトリ皿（対照群）、表面改質をしていないＰＤＭＳ、および本発明に係るＰＤＭＳバイオチップ上で培養したＭＤＡ細胞株の形態学的な観察結果（０時間、４８時間および７２時間）を示す。 ペトリ皿（対照群）、表面改質をしていないＰＤＭＳ、および本発明に係るＰＤＭＳバイオチップ上で培養したＭＤＡ細胞株において、底部に付着した細胞の生死判別試験の結果を示す。緑色は生きている細胞を、赤色は死んだ細胞を示し、該当する細胞の数と蛍光の強さは比例する。 ペトリ皿（対照群）、表面改質をしていないＰＤＭＳ、および本発明に係るＰＤＭＳバイオチップ上で培養したＭＤＡ細胞株において、培地に浮遊した細胞の生死判別試験の結果を示す。緑色は生きている細胞を、赤色は死んだ細胞を示し、該当する細胞の数と蛍光の強さは比例する。 図６および７の蛍光強さを通じた細胞生存率の数値的な比較を示す。 本発明に係るＰＤＭＳ基板のＰＥＥＬ試験結果[ａ）実験中、およびｂ）実験完了後]を示す。

本発明の一様態は、高分子基板の表面をプラズマで処理するステップ、前記プラズマ処理された高分子基板の表面に親水性プライマーを塗布するステップ、および前記プラズマ処理された高分子基板を疎水性フッ素化合物を含有するコーティング剤によりコーティングするステップを含む高分子基板の表面改質方法を提供する。

以下では、一つ以上の実施例を通じてより詳しく説明する。但し、これらの実施例は一つ以上の実施例を例示的に説明するためのものであって、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１．ＰＤＭＳコインの表面改質
１．１．ＰＤＭＳコイン表面のプラズマ処理
先ず、直径１．５ｃｍおよび高さ０．５ｃｍのＰＤＭＳコインを製作し、それを常温大気圧下でプラズマ処理をして有機汚染物の洗浄および表面改質に用いた。

プラズマ処理は、１ａｔｍ（７６０Ｔｏｒｒ）の大気圧下でアルゴン（Ａｒ）ガスと酸素（Ｏ_２）ガスを各々２５ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍの混合ガスとして用い、ＲＦ Ｐｏｗｅｒ ７００〜８００Ｗの印加電力でプラズマ形成を誘導して１５ｍｍ／ｓｅｃの速度で往復処理した。

１．２．フッ素化合物を含有したコーティング剤ＷＮＰ／ＷＡＦを用いたＰＤＭＳコイン表面のコーティング
前記実施例１．１．でプラズマ処理されたＰＤＭＳコインをプラズマ反応器から取り出し、密着補強剤であるＮａｎｏ−Ｐｒｉｍｅｒ（ＮＰ、製品名：ＣＫ−ＷＮＰ、Ｃｅｋｏ社）を購入して、湿式工程下で４０ｍｌ／ｍ^２を噴射して約１０〜２０ｎｍ厚さでコーティングした後、フッ素化合物として疎水性化合物であるＷｅｔ Ａｎｔｉ−ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ（ＷＡＦ、製品名：ＣＫ−ＷＡＦ、Ｃｅｋｏ社）を購入して、湿式工程下で３５ｍｌ／ｍ^２を噴射コーティングした後、約１時間熱風乾燥した（ＷＮＰ／ＷＡＦ方式、この時、ＮＰとＡＦの前のＷは湿式工程下で行われたことを示す）。本実施例１．２．において、前記Ｎａｎｏ−Ｐｒｉｍｅｒ（ＮＰ）は、接着力を増進させるためのバッファ層の役割をした。

比較例１．ＡＦを用いたＰＤＭＳコインの表面改質１
前記実施例１．１．でプラズマ処理されたＰＤＭＳコインをプラズマ反応器から取り出し、ＳｉＯ_２を用いて１２ｎｍ厚さでコーティングした後、疎水性化合物であるＡＦ ０．３ｇを乾式工程下で電子ビームを用いた蒸発蒸着によりコーティングさせた（ＡＦ１方式）。この時、形成された疎水性コーティング箔は約２０〜３０ｎｍの厚さを形成した。本比較例１において、ＳｉＯ_２は、接着力を増進させるためのバッファ層の役割をした。

比較例２．ＡＦを用いたＰＤＭＳコインの表面改質２
前記実施例１．１．でプラズマ処理されたＰＤＭＳコインをプラズマ反応器から取り出し、ＳｉＯ_２を用いて５ｎｍ厚さでコーティングした後、疎水性フッ素化合物であるＡＦ ０．３ｇを乾式工程下で抵抗発熱体によりコーティングさせた（ＡＦ２方式）。本比較例２において、ＳｉＯ_２は、接着力を増進させるためのバッファ層の役割をした。

比較例３．ＷＮＰを用いたＰＤＭＳコインの表面改質
前記実施例１．１．でプラズマ処理されたＰＤＭＳコインをプラズマ反応器から取り出し、フッ素化合物が含まれた親水性化合物であるＮＰ ０．５ｇを溶媒エタノール１００ｇに完全に溶解させ、湿式工程下で表面が均一になるように十分に噴射コーティングした後、１０分間熱風乾燥した（ＷＮＰ方式）。

実験例１．表面改質後のタンパク質の吸着有無の評価
ＤＰＢＳにＦＩＴＣ−ＢＳＡ粉末を溶解させて０．０１％（０．１ｍｇ／ｍｌ）のＦＩＴＣ−ＢＳＡストック（ｓｔｏｃｋ）を製造し、０．０１％ ＦＩＴＣ−ＢＳＡ溶液６００μｌまたはＤＰＢＳ溶液６００μｌを実施例１で表面改質されたＰＤＭＳコインのコーティング面上に置いた後に３分間放置した。ＤＰＢＳで１分間洗浄した後、スクイーズボトル（ｓｑｕｅｅｚｅ ｂｏｔｔｌｅ）に入れた蒸留水で１分間強力に洗浄し、送風機（ｂｌｏｗｅｒ）で残りの水気を除去した。その後、ＰＤＭＳコイン表面の光学イメージおよび蛍光イメージを撮影し、ＩｍａｇｅＪプログラムを用いて蛍光定量化を行った。

その結果、疎水性を示すＡＦを用いてＰＤＭＳコインの表面をコーティングした場合（実施例１、および比較例１および２）にはタンパク質がほぼ吸着しない反面（＜１％）、親水性を示すＮＰを用いてコーティングした場合（比較例３）にはタンパク質が高い比率で吸着していることを確認することができた（＞４００％）。また、ＮＰを用いてコーティングした場合（比較例３）には吸着実験でクラックを発見した（図１および図２参照）。

実験例２．表面改質後の油性インクの吸着有無の評価
前記 実験例 1で製造された、タンパク質が吸着したＰＤＭＳコイン（０．０１％ ＦＩＴＣ−ＢＳＡ溶液に放置したもの）およびタンパク質が吸着していないＰＤＭＳコイン（ＤＰＢＳ溶液に放置したもの）の表面上に黒色の油性インクペンで一定の速度で引き、油性インクがＰＤＭＳコイン上に吸着する程度を調査した。

その結果、疎水性を示すＡＦを用いてＰＤＭＳコインの表面をコーティングした場合（実施例１、および比較例１および２）にはインクが水滴の形態を取る反面、親水性を示すＮＰを用いてコーティングした場合（比較例３）には油性インクペンで引いた跡そのままインクが吸着したことを確認することができた。特に、疎水性コーティングの中でも湿式工程下でコーティングされたＷＮＰ／ＷＡＦ方式が最も強い疎水性を有すると同時に、油性インクが最も丸く固まることを確認することができた（図３参照）。

実験例３．表面改質後の光透過度の評価
前記 実験例 1で製造された、タンパク質が吸着したＰＤＭＳコイン（０．０１％ ＦＩＴＣ−ＢＳＡ溶液に放置したもの）およびタンパク質が吸着していないＰＤＭＳコイン（ＤＰＢＳ溶液に放置したもの）の光透過度の変化をＵＶ−ＶＩＳ分光光度計（ＨＩＴＡＣＨＩ Ｕ−４１００、２４０〜１３００ｎｍ）を用いて観察した。

その結果、タンパク質が吸着していない場合には、何の処理もしていないＰＤＭＳの透過度が最も良く、その次はＷＮＰ／ＷＡＦ方式でコーティングした実施例１（Ｂａｒｅ ＰＤＭＳに対比して表面改質コーティングしたＰＤＭＳの透過度：９８．２７〜９９．８９％）、その次はＷＮＰ方式でコーティングした比較例３（Ｂａｒｅ ＰＤＭＳに対比して表面改質コーティングしたＰＤＭＳの透過度：９７．９４〜９９．１４％）の透過度が優れるものであった（図４のａ）参照）。

これとは異なり、タンパク質が吸着した場合には、タンパク質の吸着が基材の光透過度に影響を及ぼすと判断された（図４のｂ）参照）。

実験例４．表面改質後の細胞生存率の評価
直径１．５ｃｍおよび高さ０．５ｃｍのＰＤＭＳコインの代わりに１００−ｐｉ皿大きさおよび高さが約１ｍｍのＰＤＭＳシートを用いたことを除いては、実施例１に記載された方法と同様の方法によりＰＤＭＳシートの表面を改質した。

前記表面が改質されたＰＤＭＳシートをアルコールで消毒した後、培地で洗浄して残余アルコールを除去した。ペトリ皿の底部に前記表面が改質されたＰＤＭＳシートを置き、培地１２ｍｌを入れた後、ＭＤＡ細胞を約４×１０^６個を接種し、３日間培養した。３日経過後、細胞の接着形態学および生死判別試験を行った。

細胞の接着形態学的な観察結果、本発明の方法により表面改質されたＰＤＭＳコインシート上で培養されたＭＤＡ細胞はＰＤＭＳ表面に接着せず細胞同士が固まって複数のスフェロイドを形成し、観察される細胞数および形態学的な模様は同期間の間ペトリ皿において培養された細胞のそれと有意な差を示さなかった（図５参照）。

細胞の生死判別の試験結果、本発明の方法により表面改質されたＰＤＭＳコインシートにおいて３日間培養された細胞の接着した細胞の生死は、ペトリ皿において培養された細胞のそれと有意な差を示さなかった（対照群に対比して８８．４％）。培地に浮遊した細胞の生死においては、かえって本発明の方法により表面改質されたＰＤＭＳコインシートにおいて培養されたものがペトリ皿において培養された細胞に比べて生存率が高いことを確認することができた（図６〜８参照）。

さらに、本実験を通じて、本発明のコーティング剤がＭＤＡ細胞株において深刻な毒性を示さないことを確認することができた。

実験例５．表面改質後の弾性度の評価
２０：１ ＰＤＭＳを用いて製造された基板を用いて１０分間引張程度を固定して弾性度を測定するＰＥＥＬ試験を行った。

前記基板の両側を握って引っ張った場合、表面がぼやけるが、引張していない部分は透明度をそのまま保持することを確認した（図９のａ）参照）。１０分間の引張実験の完了後、ＰＤＭＳ基板が本来の状態に戻った時に透明度が実験前とほぼ同様に戻ることを確認した（図９のｂ）参照）。

実験例６．改質された表面を有する生体適合性バイオチップの製造
先ず、ＰＤＭＳで形成された基板上に誘電物質を塗布してサブスポット物質層を形成し、サブスポット物質層上にフォトレジストを塗布した後、リソグラフィー工程で特定のパターンを形成した。前記パターンにより露出された前記サブスポット物質層をエッチングして所望の構造を有するバイオチップ基板を製作した。

前記バイオチップ基板を常温大気圧のプラズマ反応器に入れた後、実施例１．１．に記載された通りにプラズマ処理をした。その次、前記プラズマ処理されたバイオチップにフッ素化合物であるＡＦ １ｇをフッ素系溶媒（ＨＦＥ７２００、３Ｍ）１００ｇに完全に溶解させて噴射し乾燥してバイオチップ基板を完成した。

今まで本発明についてその好ましい実施例を中心に説明した。本発明が属する技術分野における通常の知識を有した者であれば、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で変形した形態に実現可能であることを理解することができるであろう。したがって、開示された実施例は限定的な観点ではなく説明的な観点で考慮しなければならない。本発明の範囲は前述した詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲そしてその均等概念から導き出される全ての変更または変形した形態が本発明の範囲に含まれるものとして解釈しなければならない。

Claims (11)

1. 高分子基板の表面をプラズマで処理するステップ、
   前記プラズマ処理された高分子基板の表面に親水性プライマーを塗布するステップ、および
   前記親水性プライマーが塗布された高分子基板を疎水性フッ素化合物を含有するコーティング剤によりコーティングするステップ
   を含む、高分子基板の表面改質方法であって、
   前記プライマーは、シリコーン系重合体および機能性有機無機シラン化合物の縮合重合体を含み、
   前記疎水性フッ素化合物は、フッ素系重合体および機能性有機無機シラン（ｓｉｌａｎｅ）化合物の縮合重合体を含む、方法。
2. 前記高分子基板はシロキサン（ｓｉｌｏｘａｎｅ）系の高分子である、請求項１に記載の高分子基板の表面改質方法。
3. 前記シロキサン系の高分子はシリコーンゴムである、請求項２に記載の高分子基板の表面改質方法。
4. 前記プラズマは、アルゴン、窒素、酸素またはこれらのうちの２以上を混合した混合ガスプラズマである、請求項１に記載の高分子基板の表面改質方法。
5. 前記高分子基板の表面をプラズマで処理するステップにおいて、
   前記プラズマは、大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）に保持される装置においてＲＦパワー７００〜８００Ｗの電力を適用することによって混合ガスから形成される、請求項１に記載の高分子基板の表面改質方法。
6. 前記フッ素系重合体は、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、オクタフルオロブチレン、ペンタフルオロフェニルトリフルオロエチレンおよびペンタフルオロフェニルエチレンからなる群より選択される単量体から誘導された繰り返し単位を含む重合体、フルオロ含有アクリレート重合体およびペルフルオロポリエーテルからなる群より選択される、請求項１に記載の高分子基板の表面改質方法。
7. 前記機能性有機無機シラン化合物は、アミノ基、ビニル基、エポキシ基、アルコキシ基、ハロゲン基、メルカプト基およびスルフィド基からなる群より選択される一つ以上の機能性基を含む、請求項１に記載の高分子基板の表面改質方法。
8. 前記機能性有機無機シラン化合物は、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノ−メトキシシラン、フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリジメトキシシラン、γ−アミノプロピルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルジエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリ（メトキシエトキシ）シラン、ジ−、トリ−またはテトラアルコキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルエポキシシラン、ビニルトリエポキシシラン、３−グリシド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トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、クロロトリメチルシラン、トリクロロエチルシラン、トリクロロメチルシラン、トリクロロフェニルシラン、トリクロロビニルシラン、メルカプトプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、（メタクリルオキシ）プロピルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシランおよびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１に記載の高分子基板の表面改質方法。
9. 前記疎水性フッ素化合物は、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ペルフルオロポリエーテル基含有シラン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フルオロオキシアルキレン基含有重合体組成物の部分加水分解縮合物、フルオロ重合体組成物、ポリフッ化ビニリデンおよびフッ素含有オルガノポリシロキサンからなる群より選択される、請求項１に記載の高分子基板の表面改質方法。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の高分子基板の表面改質方法により表面が改質された高分子基板。
11. 請求項１０に記載の高分子基板を含むバイオチップ。

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