JP6931181B2 - Bio-related molecule immobilization carrier - Google Patents

Bio-related molecule immobilization carrier Download PDF

Info

Publication number
JP6931181B2
JP6931181B2 JP2016246377A JP2016246377A JP6931181B2 JP 6931181 B2 JP6931181 B2 JP 6931181B2 JP 2016246377 A JP2016246377 A JP 2016246377A JP 2016246377 A JP2016246377 A JP 2016246377A JP 6931181 B2 JP6931181 B2 JP 6931181B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
substrate
aminoalkylsilane
bio
carrier
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
Application number
JP2016246377A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018100873A (en
Inventor
伸哉 寿命
伸哉 寿命
和輝 中島
和輝 中島
由寛 猿渡
由寛 猿渡
典男 阿久沢
典男 阿久沢
賢 柏原
賢 柏原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Original Assignee
Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Seikan Group Holdings Ltd filed Critical Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority to JP2016246377A priority Critical patent/JP6931181B2/en
Priority to PCT/JP2017/041694 priority patent/WO2018092908A1/en
Priority to EP17872112.2A priority patent/EP3543338A4/en
Priority to US16/347,600 priority patent/US11312831B2/en
Publication of JP2018100873A publication Critical patent/JP2018100873A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6931181B2 publication Critical patent/JP6931181B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、生体関連分子を固定化するための担体およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a carrier for immobilizing a bio-related molecule and a method for producing the same.

環境や食品に対する安全性及び健全性を求める要望に伴い、環境試料や食品の原料又は製品中の微生物汚染を管理するための技術開発が進んでいる。その手段としては、微生物由来の核酸などの生体関連分子を検出する方法が検出感度及び特異性などの点から有利であり、マイクロアレイやDNAチップ等、表面処理を施した基板上に生体関連分子を固定化した各種担体が開発されている。これらの担体では、精密な点着装置を使用することによって、異なる生体関連分子を含有する多数の溶液が、小さなスポット状で基板上に個別にスポッティングされる。 With the demand for safety and soundness of the environment and food, technological development for controlling microbial contamination in environmental samples, food raw materials or products is in progress. As a means for this, a method of detecting a bio-related molecule such as a nucleic acid derived from a microorganism is advantageous in terms of detection sensitivity and specificity, and the bio-related molecule is placed on a surface-treated substrate such as a microarray or a DNA chip. Various immobilized carriers have been developed. With these carriers, a large number of solutions containing different biorelated molecules are spotted individually on the substrate in small spots by using a precision spotting device.

上記のような生体関連分子を固定化するための担体の例としては、例えば各種材料から作成された基板上に多価アミン層を有し、その上にさらに活性エステル基を有する担体など、基板の表面処理の種類や方法としては数多くのものが知られている(特許文献1、2)。しかしながら、各種基板や表面処理の具体的な種類及び適用条件によって、生体関連分子のスポッティングや検出の性能が大きく影響を受ける場合もあり、従って、さらなる技術開発が必要とされている。 Examples of the carrier for immobilizing the bio-related molecules as described above include a carrier having a polyvalent amine layer on a substrate made of various materials and further having an active ester group on the substrate. Many types and methods of surface treatment are known (Patent Documents 1 and 2). However, the spotting and detection performance of bio-related molecules may be significantly affected by the specific types and application conditions of various substrates and surface treatments, and therefore further technological development is required.

特開2003−161731号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-161731 特許第4764901号公報Japanese Patent No. 4764901

上記の通り、生体関連分子を固定化するための基板の表面処理の種類や方法としては数多くのものが知られており、アミノ基含有化合物の代表的なものの1つとしてアミノアルキルシランが広く知られているが、アミノアルキルシラン処理を行い、その後ポリアクリル酸などの多価カルボン酸を吸着した基板では、その表面に生体関連分子含有溶液をスポットした際にそのスポット径が大きくなる、又はスポット形状が不良となる問題があった。特に、一般に十分な表面処理を行うために、基板に親水化処理を行うことによってアミノアルキルシラン層形成の効率を上げるのが一般的であるが、そのように作製された担体は核酸溶液のスポット形状が悪くなるため、核酸溶液が広がらないようにスポット径を小さく維持できる技術の開発の必要性が存在する。 As described above, many types and methods of surface treatment of the substrate for immobilizing bio-related molecules are known, and aminoalkylsilane is widely known as one of the representative amino group-containing compounds. However, in a substrate that has been subjected to aminoalkylsilane treatment and then adsorbed with a polyvalent carboxylic acid such as polyacrylic acid, the spot diameter becomes large or the spot diameter becomes large when a bio-related molecule-containing solution is spotted on the surface thereof. There was a problem that the shape became defective. In particular, in general, in order to perform a sufficient surface treatment, it is common to increase the efficiency of forming an aminoalkylsilane layer by performing a hydrophilic treatment on the substrate, and the carrier thus prepared is a spot of a nucleic acid solution. Since the shape becomes poor, there is a need to develop a technique capable of keeping the spot diameter small so that the nucleic acid solution does not spread.

本願発明者らは、樹脂基板上にアミノアルキルシラン層及び多価カルボン酸層を順に積層した担体を作製する場合において、撥水性の樹脂基板を用いるとともに、該基板を表面処理してアミノアルキルシラン層を形成する際に樹脂基板が露出するようにアミノアルキルシランの導入量を制御することによって上記の課題を解決できることを見出し、本願発明を完成するに至った。 In the case of producing a carrier in which an aminoalkylsilane layer and a polyvalent carboxylic acid layer are sequentially laminated on a resin substrate, the inventors of the present application use a water-repellent resin substrate and surface-treat the substrate to prepare an aminoalkylsilane. We have found that the above problems can be solved by controlling the amount of aminoalkylsilane introduced so that the resin substrate is exposed when the layer is formed, and have completed the present invention.

即ち、本発明は、撥水性の樹脂基板と、該樹脂基板上に形成されたアミノアルキルシラン層と、該アミノアルキルシラン層上に形成された多価カルボン酸層を有する生体関連分子固定化用担体であって、前記多価カルボン酸層のカルボキシル基は活性エステル化されており、前記アミノアルキルシラン層の形成後に前記樹脂基板が露出していること特徴とする、生体関連分子固定化用担体を提供する。 That is, the present invention is for immobilization of a bio-related molecule having a water-repellent resin substrate, an aminoalkylsilane layer formed on the resin substrate, and a polyvalent carboxylic acid layer formed on the aminoalkylsilane layer. A carrier for immobilizing bio-related molecules, wherein the carboxyl group of the polyvalent carboxylic acid layer is activated esterified and the resin substrate is exposed after the formation of the aminoalkylsilane layer. I will provide a.

また、本発明は、撥水性の樹脂基板の上にアミノアルキルシラン層を形成する工程、該アミノアルキルシラン層の上に多価カルボン酸層を形成する工程、及び、該多価カルボン酸層のカルボキシル基を活性エステル化する工程を含む、生体関連分子固定化用担体の製造方法であって、前記アミノアルキルシラン層を形成する工程は、アミノアルキルシラン層の形成後に前記樹脂基板が露出する条件で行われる、製造方法を提供する。 Further, the present invention relates to a step of forming an aminoalkylsilane layer on a water-repellent resin substrate, a step of forming a polyvalent carboxylic acid layer on the aminoalkylsilane layer, and a step of forming the polyvalent carboxylic acid layer. A method for producing a bio-related molecule-immobilizing carrier, which comprises a step of active esterifying a carboxyl group, wherein the step of forming the aminoalkylsilane layer is a condition in which the resin substrate is exposed after the formation of the aminoalkylsilane layer. Provides a manufacturing method performed in.

本願発明においては、前述の通り、撥水性の樹脂基板を用いるとともに、該基板を表面処理してアミノアルキルシラン層を形成する際に樹脂基板が露出するようにアミノアルキルシランの導入量を制御することによって、スポット形状が良好な生体関連分子固定化用担体を得ることができる。 In the present invention, as described above, a water-repellent resin substrate is used, and the amount of aminoalkylsilane introduced is controlled so that the resin substrate is exposed when the substrate is surface-treated to form an aminoalkylsilane layer. Thereby, a carrier for immobilizing a bio-related molecule having a good spot shape can be obtained.

実験例1,10,16について、ポリアクリル酸吸着後の基板表面のXPS分析で得られたC1sスペクトルチャートを示す。For Experimental Examples 1, 10 and 16, the C1s spectrum chart obtained by XPS analysis of the substrate surface after adsorption of polyacrylic acid is shown. 実験例1,10,16について、実際のスポット観察画像を示す。The actual spot observation images of Experimental Examples 1, 10 and 16 are shown. 実験例11〜15について、実際のスポット観察画像を示す。The actual spot observation images of Experimental Examples 11 to 15 are shown.

本願発明は、撥水性の樹脂基板と、該樹脂基板上に形成されたアミノアルキルシラン層と、該アミノアルキルシラン層上に形成された多価カルボン酸層を有する生体関連分子固定化用担体であって、前記多価カルボン酸層のカルボキシル基は活性エステル化されており、前記アミノアルキルシラン層の形成後に前記樹脂基板が露出していること特徴とする、生体関連分子固定化用担体を提供する。 The present invention is a bio-related molecule-immobilizing carrier having a water-repellent resin substrate, an aminoalkylsilane layer formed on the resin substrate, and a polyvalent carboxylic acid layer formed on the aminoalkylsilane layer. Provided is a carrier for immobilizing a bio-related molecule, which is characterized in that the carboxyl group of the polyvalent carboxylic acid layer is activated esterified and the resin substrate is exposed after the formation of the aminoalkylsilane layer. do.

本願発明の担体の基板としては撥水性の樹脂基板が使用される。本発明において、撥水性の樹脂とは、親水化処理がなされてない樹脂、又は、親水化処理がされていてもその程度が低い樹脂を意味する。親水化処理がされていない樹脂は任意の種類の樹脂が本発明に使用できる。本発明の撥水性の樹脂としては、親水化処理がされていない樹脂を使用することが好ましいが、コロナ処理又は真空UV処理などの親水化処理を行った樹脂基板であっても親水化の程度が低いものであれば本願発明に使用することも可能である。親水化処理の有無に関わらず、本発明の撥水性の樹脂は、例えば66°以上、好ましくは70°以上、より好ましくは75°以上、特に好ましくは80°以上の表面水接触角を有する。 A water-repellent resin substrate is used as the substrate of the carrier of the present invention. In the present invention, the water-repellent resin means a resin that has not been hydrophilized, or a resin that has been hydrophilized but has a low degree of hydrophilicity. Any kind of resin that has not been hydrophilized can be used in the present invention. As the water-repellent resin of the present invention, it is preferable to use a resin that has not been hydrophilized, but the degree of hydrophilization even in a resin substrate that has been hydrophilized such as corona treatment or vacuum UV treatment. It can also be used in the present invention as long as it has a low value. The water-repellent resin of the present invention has a surface water contact angle of, for example, 66 ° or more, preferably 70 ° or more, more preferably 75 ° or more, and particularly preferably 80 ° or more, regardless of the presence or absence of the hydrophilization treatment.

樹脂基板上へのアミノアルキルシラン層の形成を効率よく行うためには、樹脂基板に親水化処理を行うのが一般的であるが、本願発明では上記のような親水化処理を行わない、又はその程度の低い撥水性の樹脂基板を用い、さらに後述するようにアミノアルキルシラン層形成後にも樹脂基板を露出された担体とすることによって、スポット形状が良好な生体関連分子固定化用担体を得ることができる。 In order to efficiently form an aminoalkylsilane layer on a resin substrate, it is common to perform a hydrophilic treatment on the resin substrate, but in the present invention, the above-mentioned hydrophilic treatment is not performed or the above-mentioned hydrophilic treatment is not performed. By using a resin substrate having such a low water repellency and using the resin substrate as an exposed carrier even after the formation of the aminoalkylsilane layer as described later, a carrier for immobilizing bio-related molecules having a good spot shape can be obtained. be able to.

上記の条件を満たす限り樹脂の種類は特に限定されないが、核酸等の生体関連分子の検出は生体関連分子に結合している蛍光物質に基づいて行われることが多いため、自家蛍光がなるべく低い材料を用いることが好ましい。具体的な樹脂の種類としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、不飽和ポリエステル、含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン共重合体、ポリフェニレンオキサイド及びポリスルホンなどの有機材料などが挙げられ、これらの2種類以上の混合樹脂を使用してもよい。また、検出感度の向上など、所望の目的に応じて性能を向上できる他の物質を適宜追加してもよく、例えばカーボンブラックなどの黒色顔料を混合してもよい。 The type of resin is not particularly limited as long as the above conditions are satisfied, but since detection of bio-related molecules such as nucleic acids is often performed based on a fluorescent substance bound to the bio-related molecules, a material having as low autofluorescence as possible. Is preferably used. Specific types of resins include, for example, polyethylene, polypropylene, cyclic polyolefin, polyisobutylene, polyethylene terephthalate, unsaturated polyester, fluororesin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, and the like. Organic materials such as acrylic resin, polyacrylonitrile, polystyrene, acetal resin, polycarbonate, polyamide, phenol resin, urea resin, epoxy resin, melamine resin, styrene / acrylonitrile copolymer, acrylonitrile / butadiene styrene copolymer, polyphenylene oxide and polysulfone. And the like, and these two or more kinds of mixed resins may be used. Further, other substances that can improve the performance according to a desired purpose such as improvement of the detection sensitivity may be added as appropriate, and a black pigment such as carbon black may be mixed.

本発明においては、樹脂基板の材料としてポリカーボネートを使用することが好ましく、より好ましくは黒色顔料としてのカーボンブラックを含むポリカーボネートが使用される。カーボンブラックの量は当業者が適宜決定することが可能であるが、例えば0.1重量%〜2重量%、好ましくは0.2重量%〜1重量%、より好ましくは0.3重量%〜0.8重量%のカーボンブラックを樹脂中に含むもの材料が使用される。 In the present invention, it is preferable to use polycarbonate as a material for the resin substrate, and more preferably polycarbonate containing carbon black as a black pigment is used. The amount of carbon black can be appropriately determined by those skilled in the art, and is, for example, 0.1% by weight to 2% by weight, preferably 0.2% by weight to 1% by weight, and more preferably 0.3% by weight to%. A material containing 0.8% by weight of carbon black in the resin is used.

本発明の生体関連分子固定化用担体では、上記の樹脂基板上にアミノアルキルシラン層が形成される。アミノアルキルシランは、例えばアルキル基の炭素数1〜10、好ましくは2〜5のものが使用され、具体的にはアルキル基はメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等であり得る。上記のうち、本発明においてはプロピル基が特に好ましい。また、アミノアルキルシランのシランは1つ又は複数の置換基で置換されていてもよく、例えば炭素数1〜5、好ましくは2〜4のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等)で置換されているものを使用することが可能であり、特にエトキシ基で3置換されていることが好ましい。具体的なアミノアルキルシランとしては、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルジエトキシメチルシラン、3−アミノプロピルジメトキシエチルシラン等が挙げられ、本発明においては3−アミノプロピルトリエトキシシランが特に好ましい。 In the carrier for immobilizing bio-related molecules of the present invention, an aminoalkylsilane layer is formed on the above resin substrate. As the aminoalkylsilane, for example, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 2 to 5 carbon atoms is used, and specifically, the alkyl group is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group or the like. obtain. Of the above, the propyl group is particularly preferable in the present invention. Further, the silane of the aminoalkylsilane may be substituted with one or more substituents, for example, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, preferably 2 to 4 groups (methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group). Etc.) can be used, and it is particularly preferable that the ethoxy group is trisubstituted. Specific examples of the aminoalkylsilane include 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyldiethoxymethylsilane, 3-aminopropyldimethoxyethylsilane, and the like, which are used in the present invention. 3-Aminopropyltriethoxysilane is particularly preferred.

本発明におけるアミノアルキルシラン層は、樹脂基板上に形成されるという相対的な位置関係に基づいて便宜的に「層」と表現したものに過ぎず、アミノアルキルシラン層は基板の少なくとも一部の表面上に形成されていればよく、基板の表面全体を完全に覆っていることを意味するものではない。即ち、本発明の担体は、アミノアルキルシラン層の形成後に前記樹脂基板が露出していること特徴とする。本発明においては、上記のようにアミノアルキルシラン層の形成後に撥水性の樹脂基板が露出していることにより、スポット形状が良好な生体関連分子固定化用担体を最終的に得ることができる。 The aminoalkylsilane layer in the present invention is merely expressed as a "layer" for convenience based on the relative positional relationship of being formed on the resin substrate, and the aminoalkylsilane layer is at least a part of the substrate. It suffices if it is formed on the surface, and does not mean that it completely covers the entire surface of the substrate. That is, the carrier of the present invention is characterized in that the resin substrate is exposed after the formation of the aminoalkylsilane layer. In the present invention, since the water-repellent resin substrate is exposed after the formation of the aminoalkylsilane layer as described above, a carrier for immobilizing bio-related molecules having a good spot shape can be finally obtained.

上記の通り、本発明において樹脂基板が露出しているとは、アミノアルキルシラン層の形成後の担体表面の一部に、アミノアルキルシラン層の下の樹脂が露出していることを意味する。樹脂の露出を検出する方法の1つとして、アミノアルキルシラン層の形成後の基板の表面分析を行って表面の物質成分の存在を検出する方法が挙げられる。即ち、本発明の一態様として、表面分析において樹脂由来のピークが検出された場合に、樹脂が露出していると判断することができる。 As described above, the fact that the resin substrate is exposed in the present invention means that the resin under the aminoalkylsilane layer is exposed on a part of the carrier surface after the formation of the aminoalkylsilane layer. As one of the methods for detecting the exposure of the resin, there is a method of detecting the presence of a substance component on the surface by performing surface analysis of the substrate after the formation of the aminoalkylsilane layer. That is, as one aspect of the present invention, when a peak derived from the resin is detected in the surface analysis, it can be determined that the resin is exposed.

上記の表面分析の方法は当業者が適宜選択することができるが、検出深さが1〜10nm程度と小さい範囲にあるような方法が好ましく、例えばX線光電子分光法(XPS)、オージェ電子分光法(AES)、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF−SIMS)などが挙げられる。上記のうち、本発明においてはX線光電子分光法(XPS)が好ましい。例えばポリカーボネートの樹脂の基板を用い、アミノアルキルシラン層を形成後にX線光電子分光法で表面を測定した場合、C1sスペクトルの結合エネルギー291.5〜293.5eVの範囲、例えば292.5eV付近に現れるπ−π Shake−upピークが確認された場合に、アミノアルキルシラン層形成後の基板表面にポリカーボネートが露出していると判断することができる。なお、C1sスペクトルにおいてポリカーボネート由来のピークの存在がわずかでも確認されれば、ピークが存在すると判断することが可能である。 The above-mentioned surface analysis method can be appropriately selected by those skilled in the art, but a method having a detection depth in a small range of about 1 to 10 nm is preferable, for example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Auger electron spectroscopy. Examples include the method (AES) and the time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS). Of the above, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is preferred in the present invention. For example, when the surface is measured by X-ray photoelectron spectroscopy after forming an aminoalkylsilane layer using a polycarbonate resin substrate, it appears in the C1s spectrum in the range of 291.5 to 293.5 eV, for example, around 292.5 eV. When the π-π Shake-up peak is confirmed, it can be determined that the polycarbonate is exposed on the surface of the substrate after the formation of the aminoalkylsilane layer. If the presence of a polycarbonate-derived peak is confirmed in the C1s spectrum even slightly, it can be determined that the peak is present.

また、本発明においては、アミノアルキルシラン層形成後における基板表面をX線光電子分光法で測定することによって得られるケイ素の存在比率が所定の範囲に制御されていることを基準として、アミノアルキルシラン層が樹脂基板を完全に覆うことなく、樹脂基板が露出していると判断することもできる。本発明においては、ケイ素の存在比率が少なくとも0.5〜5.0原子%の範囲に制御されていれば、樹脂基板が露出していると判断することができる。ケイ素の存在比率はより好ましくは0.8〜3.0原子%であり、さらに好ましくは1.0〜2.0原子%である。一般に、基板表面の親水性(濡れ性)が高い方がアミノアルキルシラン層が形成され易く、それに伴いケイ素の存在比率も高くなる。従って、特に撥水性(例えば水接触角66°以上)の樹脂基板を用いた場合、親水性の樹脂基板と比較してアミノアルキルシランの導入量が抑制されて上記のケイ素の存在比率が得やすくなり、結果として樹脂基板が露出された担体を得ることができる。 Further, in the present invention, the aminoalkylsilane is based on the fact that the abundance ratio of silicon obtained by measuring the substrate surface after the formation of the aminoalkylsilane layer by X-ray photoelectron spectroscopy is controlled within a predetermined range. It can also be determined that the resin substrate is exposed without the layer completely covering the resin substrate. In the present invention, if the abundance ratio of silicon is controlled in the range of at least 0.5 to 5.0 atomic%, it can be determined that the resin substrate is exposed. The abundance ratio of silicon is more preferably 0.8 to 3.0 atomic%, still more preferably 1.0 to 2.0 atomic%. In general, the higher the hydrophilicity (wetting property) of the substrate surface, the easier it is for the aminoalkylsilane layer to be formed, and the higher the abundance ratio of silicon. Therefore, particularly when a water-repellent resin substrate (for example, a water contact angle of 66 ° or more) is used, the amount of aminoalkylsilane introduced is suppressed as compared with the hydrophilic resin substrate, and the above-mentioned silicon abundance ratio can be easily obtained. As a result, a carrier with an exposed resin substrate can be obtained.

アミノアルキルシラン層を形成する方法は特に限定されないが、例えば、アミノアルキルシランを各種溶媒に溶解した溶液に基板を浸漬することによって、アミノアルキルシラン層を形成することができる。溶媒の種類としては水や各種有機溶媒、例えばメタノール、エタノールなどのアルコールを使用することができるが、基板の表面粗度を小さくして自家蛍光を押さえるためには、溶媒として水を使用して、アミノアルキルシランが十分に加水分解された水溶液に基板を浸漬することが好ましい。 The method for forming the aminoalkylsilane layer is not particularly limited, but for example, the aminoalkylsilane layer can be formed by immersing the substrate in a solution in which aminoalkylsilane is dissolved in various solvents. Water or various organic solvents such as alcohols such as methanol and ethanol can be used as the type of solvent, but in order to reduce the surface roughness of the substrate and suppress autofluorescence, water is used as the solvent. , It is preferable to immerse the substrate in an aqueous solution in which aminoalkylsilane is sufficiently hydrolyzed.

アミノアルキルシラン溶液の濃度及び浸漬時間は、使用する具体的な化合物の種類、及び、上述したような本願所定の表面分析のピーク又はケイ素存在比率が得られるように当業者が適宜設定することが可能であるが、例えば0.1重量%〜10重量%、好ましくは1重量%〜8重量%の溶液を使用し、浸漬時間は15分〜180分、好ましくは30分〜150分とすることができる。 The concentration and immersion time of the aminoalkylsilane solution may be appropriately set by those skilled in the art so as to obtain the specific type of compound used and the peak or silicon abundance ratio of the surface analysis prescribed in the present application as described above. It is possible, for example, to use a solution of 0.1% to 10% by weight, preferably 1% to 8% by weight, with a soaking time of 15 to 180 minutes, preferably 30 to 150 minutes. Can be done.

本発明の核酸固定化用担体では、上記のアミノアルキルシラン層の上にさらに多価カルボン酸層が形成される。このように多価カルボン酸層を形成することによって、担体の表面側にカルボキシル基が導入される。本発明に使用される多価カルボン酸の種類は特に限定されないが、例えばポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、アクリル酸−メタクリル酸コポリマー等のカルボキシル基を有するモノマーの単独重合体又は共重合体を使用することができる。多価カルボン酸のカルボキシル基がアミノアルキルシラン層のアミノ基とアミド結合することによって、多価カルボン酸層はアミノアルキルシラン層の上に強固に結合することが可能となる。なお、多価カルボン酸層はその下にある基板及び/又はアミノアルキルシラン層の少なくとも一部の表面上に形成されていればよく、基板及び/又はアミノアルキルシラン層の表面全体を覆っている必要はない。上記の通り、多価カルボン酸層は、カルボキシル基とアミノ基とのアミド結合によって、アミノアルキルシラン層の上に形成されるため、アミノアルキルシラン層形成後に露出していた樹脂基板は多価カルボン酸層形成後にも依然として露出していると想定される。 In the nucleic acid immobilization carrier of the present invention, a polyvalent carboxylic acid layer is further formed on the aminoalkylsilane layer described above. By forming the polyvalent carboxylic acid layer in this way, a carboxyl group is introduced on the surface side of the carrier. The type of polyvalent carboxylic acid used in the present invention is not particularly limited, but is a homopolymer of a monomer having a carboxyl group such as polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, and acrylic acid-methacrylic acid copolymer. Alternatively, a copolymer can be used. By amide-bonding the carboxyl group of the polyvalent carboxylic acid with the amino group of the aminoalkylsilane layer, the polyvalent carboxylic acid layer can be firmly bonded on the aminoalkylsilane layer. The polyvalent carboxylic acid layer may be formed on the surface of at least a part of the substrate and / or the aminoalkylsilane layer under it, and covers the entire surface of the substrate and / or the aminoalkylsilane layer. No need. As described above, since the polyvalent carboxylic acid layer is formed on the aminoalkylsilane layer by the amide bond between the carboxyl group and the amino group, the resin substrate exposed after the formation of the aminoalkylsilane layer is a polyvalent carboxylic acid. It is assumed that it is still exposed even after the formation of the acid layer.

多価カルボン酸層を形成する方法は特に限定されないが、例えば、アミノアルキルシラン層が形成された基板を多価カルボン酸の溶液に浸漬する方法が挙げられる。多価カルボン酸の溶液に使用される溶媒は当業者が適宜選択することが可能であり、水や各種有機溶媒、例えばメタノール、エタノールなどのアルコールを使用することができるが、本発明においては水溶液を使用することが好ましい。 The method for forming the polyvalent carboxylic acid layer is not particularly limited, and examples thereof include a method of immersing the substrate on which the aminoalkylsilane layer is formed in a solution of the polyvalent carboxylic acid. The solvent used for the solution of the polyvalent carboxylic acid can be appropriately selected by those skilled in the art, and water and various organic solvents such as alcohols such as methanol and ethanol can be used, but in the present invention, the aqueous solution is used. It is preferable to use.

多価カルボン酸層溶液の分子量、濃度及び浸漬時間は当業者が適宜設定することが可能であるが、例えば、分子量は2.5万〜100万、好ましくは5万〜50万、特に好ましくは10万〜20万が選択され、濃度としては0.1重量%〜10重量%、好ましくは0.5重量%〜10重量%、特に好ましくは1.0重量%〜5.0重量%が選択され、浸漬時間としては例えば1分〜60分、好ましくは5分〜30分、特に好ましくは10分〜20分が選択される。 The molecular weight, concentration and immersion time of the polyvalent carboxylic acid layer solution can be appropriately set by those skilled in the art, and for example, the molecular weight is 25,000 to 1,000,000, preferably 50,000 to 500,000, particularly preferably. 100,000 to 200,000 is selected, and the concentration is selected from 0.1% by weight to 10% by weight, preferably 0.5% by weight to 10% by weight, and particularly preferably 1.0% by weight to 5.0% by weight. The immersion time is selected, for example, 1 minute to 60 minutes, preferably 5 minutes to 30 minutes, and particularly preferably 10 minutes to 20 minutes.

本願発明の核酸固定化用担体において、上記の通り形成された多価カルボン酸層のカルボキシル基は活性エステル化される。カルボキシル基を活性エステル化して活性エステル基を形成することによって、最終的に核酸固定化用担体として核酸溶液をスポッティングする際に核酸を安定的に固定化することが可能となる。活性エステル基の種類及びその形成手段は、核酸固定化用担体としての用途に適切なものを当業者が適宜選択することが可能であり特に限定されないが、例えばニトロフェニル基、N−ヒドロキシスクシンイミド基、N−ヒドロキシノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミド基、コハク酸イミド基、フタル酸イミド基などが挙げられ、本発明においてはN−ヒドロキシスクシンイミド基が好ましい。活性エステル基を形成する方法としては、例えば1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩などの脱水縮合剤と、上記のような活性エステル基に対応する各種求電子性基導入剤(N-ヒドロキシスクシンイミドなど)を緩衝液に溶解した溶液中に浸漬することによって、多価カルボン酸層のカルボキシル基を活性エステル化することができる。 In the nucleic acid immobilization carrier of the present invention, the carboxyl group of the polyvalent carboxylic acid layer formed as described above is activated esterified. By forming the active ester group by activating the carboxyl group, it becomes possible to stably immobilize the nucleic acid when the nucleic acid solution is finally spotted as a carrier for immobilizing the nucleic acid. The type of active ester group and the means for forming the active ester group can be appropriately selected by those skilled in the art as appropriate for use as a carrier for immobilizing nucleic acid, and are not particularly limited, but for example, a nitrophenyl group and an N-hydroxysuccinimide group. , N-Hydroxynorbornene-2,3-dicarboxyimide group, succinimide group, phthalateimide group and the like, and N-hydroxysuccinimide group is preferable in the present invention. As a method for forming the active ester group, for example, a dehydration condensing agent such as 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride and various electrophilic groups corresponding to the active ester group as described above are introduced. The carboxyl group of the polyvalent carboxylic acid layer can be activated esterified by immersing the agent (such as N-hydroxysuccinimide) in a solution dissolved in a buffer solution.

上記により得られる本発明の生体関連分子固定化用担体は、その表面上に生体関連分子を固定化することができる。本発明における生体関連分子は好ましくは核酸である。核酸含有溶液を生体関連分子固定化用担体に点着し、担体上に結合されなかった未反応の核酸溶液を洗浄することにより、核酸が固定化された担体を得ることができる。担体上に核酸含有溶液をスポットする方法は核酸含有溶液を保持したピンを担体上に接触させて点着する方法、あるいは核酸含有溶液をインクジェットにより担体上に吹き付ける方法などがあるが、特に限定されず、当業者に知られる任意の装置及び方法等を使用して行うことが可能である。 The carrier for immobilizing bio-related molecules of the present invention obtained as described above can immobilize bio-related molecules on the surface thereof. The biorelated molecule in the present invention is preferably a nucleic acid. A carrier on which nucleic acid is immobilized can be obtained by instilling a nucleic acid-containing solution onto a carrier for immobilizing a bio-related molecule and washing the unreacted nucleic acid solution that has not been bound on the carrier. Methods for spotting the nucleic acid-containing solution on the carrier include a method in which a pin holding the nucleic acid-containing solution is brought into contact with the carrier and spotted, or a method in which the nucleic acid-containing solution is sprayed onto the carrier by inkjet, but the method is particularly limited. However, it can be carried out by using any device and method known to those skilled in the art.

上記のように作製された核酸固定化担体は、被検試料中の標的核酸の存在の検出に使用することができる。例えば、核酸としてDNAを使用する場合を例示すると、被検試料からDNAを抽出して増幅し、それを核酸固定化担体(DNAチップやマイクロアレイなど)上の核酸とハイブリダイズさせて検出することにより、被検試料中の特定の微生物汚染の有無などを確認することができる。DNAを抽出する方法としては、例えばフェノール抽出法、フェノール・クロロホルム抽出法、アルカリ溶解法、ボイリング法が挙げられる。また、市販のDNA抽出試薬や核酸自動抽出装置を用いてDNAを抽出する方法が挙げられる。 The nucleic acid-immobilized carrier prepared as described above can be used for detecting the presence of the target nucleic acid in the test sample. For example, in the case of using DNA as a nucleic acid, DNA is extracted from a test sample, amplified, and hybridized with a nucleic acid on a nucleic acid-immobilized carrier (such as a DNA chip or microarray) for detection. , It is possible to confirm the presence or absence of specific microbial contamination in the test sample. Examples of the method for extracting DNA include a phenol extraction method, a phenol / chloroform extraction method, an alkali dissolution method, and a boiling method. Further, a method of extracting DNA using a commercially available DNA extraction reagent or an automatic nucleic acid extraction device can be mentioned.

抽出されたDNAは、必要によりそのターゲット領域が核酸増幅方法により増幅される。ターゲット領域とは、染色体DNAのうち、核酸増幅方法により増幅できる領域であり、検出対象の微生物を検出することができるものであれば特に制限されず、目的に応じて適宜設定することができる。例えば、被検試料に検出対象の微生物と異なる種類の細胞が含まれる場合には、ターゲット領域は、検出対象の微生物に特異的な配列を有することが好ましい。また、目的によっては、複数種の微生物に共通する配列を有するものであってもよい。核酸増幅方法としては、PCR法(polymerase chain reaction)、SDA法(strand displacement amplification)、LCR法(ligase chain reaction)、LAMP法(loop-mediated isothermal amplification),ICAN法(isothermal and chimeric primer-initiated amplification of nucleic acids)などが存在し、その中でもPCR法を用いることが好ましい。例えばPCR法で増幅されるターゲット領域の長さとしては、通常80〜1000塩基、好ましくは100〜500塩基が挙げられる。 The target region of the extracted DNA is amplified by a nucleic acid amplification method, if necessary. The target region is a region of chromosomal DNA that can be amplified by a nucleic acid amplification method, and is not particularly limited as long as it can detect a microorganism to be detected, and can be appropriately set according to the purpose. For example, when the test sample contains cells of a type different from that of the microorganism to be detected, the target region preferably has a sequence specific to the microorganism to be detected. Further, depending on the purpose, it may have a sequence common to a plurality of types of microorganisms. Nucleic acid amplification methods include PCR method (polymerase chain reaction), SDA method (strand displacement amplification), LCR method (ligase chain reaction), LAMP method (loop-mediated isothermal amplification), and ICAN method (isothermal and chimeric primer-initiated amplification). of nucleic acids) and the like, and among them, it is preferable to use the PCR method. For example, the length of the target region amplified by the PCR method is usually 80 to 1000 bases, preferably 100 to 500 bases.

増幅されたDNAは、本発明の核酸固定化担体を用いて検出される。担体上に固定化されている核酸(プローブ)は、特定の遺伝子やタンパク質などの多種の生体関連分子が混在し、他と区別しにくく直接には選択が困難である場合に、標的とする生体関連分子にのみ結合させることで、検出可能にする検出子である。例えば、生体関連分子として、特定の微生物の核酸を検出する場合、プローブには、この微生物の核酸が有する塩基配列と相補的な配列を有するDNA断片が用いられ、核酸とのハイブリダイゼーションが行われる。プローブには通常1〜200塩基、好ましくは10〜150塩基のDNAが固定化される。DNAは一本鎖、二本鎖のいずれも固定化することができる。また、標的の生体関連分子を蛍光物質などで予め標識しておくことで、プローブに結合した生体関連分子を検出することができる。生体関連分子とプローブの結合反応に用いられる溶液には、生体関連分子の他、例えばクエン酸−生理食塩水にSDS(ドデシル硫酸ナトリウム)を添加した緩衝液などが含有される。
以下、実施例に基づいて本願の態様をさらに詳細に説明する。
The amplified DNA is detected using the nucleic acid-immobilized carrier of the present invention. Nucleic acid (probe) immobilized on a carrier is a target living body when various bio-related molecules such as specific genes and proteins are mixed and it is difficult to distinguish them from others and directly select them. It is a detector that makes it detectable by binding only to related molecules. For example, when detecting a nucleic acid of a specific microorganism as a bio-related molecule, a DNA fragment having a sequence complementary to the base sequence of the nucleic acid of this microorganism is used as a probe, and hybridization with the nucleic acid is performed. .. DNA of 1 to 200 bases, preferably 10 to 150 bases is usually immobilized on the probe. Both single-stranded and double-stranded DNA can be immobilized. Further, by labeling the target bio-related molecule with a fluorescent substance or the like in advance, the bio-related molecule bound to the probe can be detected. The solution used for the binding reaction between the bio-related molecule and the probe contains, for example, a buffer solution obtained by adding SDS (sodium dodecyl sulfate) to citric acid-physiological saline in addition to the bio-related molecule.
Hereinafter, aspects of the present application will be described in more detail based on examples.

[実験例1]
カーボンブラックを含有するポリカーボネート基板(白石工業株式会社製 以下、黒色PC基板)を準備し、接触角計(共和界面株式会社製 DropMaster700)を用いて水接触角を測定した。次に、5重量%の3−アミノプロピルトリエトキシシラン水溶液に黒色PC基板を2時間浸漬した後、取り出し、純水で洗浄後、70℃で2時間乾燥した。この基板をX線光電子分光分析機(サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製 K-Alpha XPS system)で測定し、Siの存在比率を確認した。次に、ESCAの測定を実施していない部分について、1%ポリアクリル酸水溶液に10分間浸漬した後、取り出し、純水で洗浄後、80℃で2時間乾燥した。この基板をX線光電子分光分析機で測定し、C1sスペクトルを得た。ピーク分離後のチャートを図1に示す。
その後、ESCAの測定を実施していない部分について、0.1Mリン酸緩衝液(pH6.8)200mlに0.1Mの1−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]−3−エチルカルボジイミド塩酸塩と0.1MのN−ヒドロキシスクシンイミドを溶解した活性化液中に10分間浸漬することによって活性化した。得られた固体支持体に、オリゴDNA(10μM)を含む30%PEG300溶液をスポッティングし、80℃で1時間加熱後、スポット形状を実体顕微鏡(ライカマイクロシステムズ株式会社 Leica EZ4D)で撮影した。また、デジタルカメラ内蔵の実体顕微鏡で撮影したスポット画像を基に画像処理ソフト上で各スポットの直径を測定し、X軸方向とY軸方向の直径の平均によりスポット径を算出した。
[Experimental Example 1]
A polycarbonate substrate containing carbon black (hereinafter, black PC substrate manufactured by Shiraishi Kogyo Co., Ltd.) was prepared, and the water contact angle was measured using a contact angle meter (DropMaster700 manufactured by Kyowa Interface Co., Ltd.). Next, the black PC substrate was immersed in a 5 wt% 3-aminopropyltriethoxysilane aqueous solution for 2 hours, taken out, washed with pure water, and dried at 70 ° C. for 2 hours. This substrate was measured with an X-ray photoelectron spectroscopy analyzer (K-Alpha XPS system manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.), and the abundance ratio of Si was confirmed. Next, the portion for which the ESCA measurement was not performed was immersed in a 1% aqueous solution of polyacrylic acid for 10 minutes, taken out, washed with pure water, and dried at 80 ° C. for 2 hours. This substrate was measured with an X-ray photoelectron spectroscopy analyzer to obtain a C1s spectrum. The chart after peak separation is shown in FIG.
Then, for the portion where the ESCA measurement was not performed, 200 ml of 0.1 M phosphate buffer (pH 6.8) was mixed with 0.1 M 1- [3- (dimethylamino) propyl] -3-ethylcarbodiimide hydrochloride. It was activated by immersing it in an activating solution in which 0.1 M of N-hydroxysuccinimide was dissolved for 10 minutes. A 30% PEG300 solution containing oligo DNA (10 μM) was spotted on the obtained solid support, heated at 80 ° C. for 1 hour, and then the spot shape was photographed with a stereomicroscope (Leica EZ4D, Leica Microsystems, Inc.). Further, the diameter of each spot was measured on the image processing software based on the spot image taken by the stereomicroscope built in the digital camera, and the spot diameter was calculated by averaging the diameters in the X-axis direction and the Y-axis direction.

[実験例2]
3−アミノプロピルトリエトキシシラン水溶液への浸漬時間を30分間に代えた以外は、実験例1と同様に基板を作成した。
[Experimental Example 2]
A substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the immersion time in the 3-aminopropyltriethoxysilane aqueous solution was changed to 30 minutes.

[実験例3]
3−アミノプロピルトリエトキシシラン水溶液の濃度を1%に、浸漬時間を30分間に代えた以外は、実験例1と同様に基板を作成した。
[Experimental Example 3]
A substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the concentration of the 3-aminopropyltriethoxysilane aqueous solution was changed to 1% and the immersion time was changed to 30 minutes.

[実験例4]
3−アミノプロピルトリエトキシシラン水溶液の濃度を0.1%に、浸漬時間を30分間に代えた以外は、実験例1と同様に基板を作成した。
[Experimental Example 4]
A substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the concentration of the 3-aminopropyltriethoxysilane aqueous solution was changed to 0.1% and the immersion time was changed to 30 minutes.

[実験例5]
黒色PCをカーボンブラック非含有PCに代えた以外は、実験例1と同様に基板を作成した。
[Experimental Example 5]
A substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the black PC was replaced with a carbon black-free PC.

[実験例6]
黒色PCをポリブチレンテレフタレート(PBT)に代えた以外は、実験例1と同様に基板を作成した。
[Experimental Example 6]
A substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the black PC was replaced with polybutylene terephthalate (PBT).

[実験例7]
黒色PCをポリメタクリル酸メチル(PMMA)に代えた以外は、実験例1と同様に基板を作成した。
[Experimental Example 7]
A substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the black PC was replaced with polymethyl methacrylate (PMMA).

[実験例8]
黒色PCをポリプロピレン(PP)に代えた以外は、実験例1と同様に基板を作成した。
[Experimental Example 8]
A substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the black PC was replaced with polypropylene (PP).

[実験例9]
黒色PCをポリメチルペンテン(PMP)に代えた以外は、実験例1と同様に基板を作成した。
[Experimental Example 9]
A substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the black PC was replaced with polymethylpentene (PMP).

[実験例10]
黒色PCを、コロナ照射により表面に親水基を導入した黒色PCに代えた以外は、実験例1と同様に基板を作成した。
[Experimental Example 10]
A substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the black PC was replaced with a black PC in which a hydrophilic group was introduced on the surface by corona irradiation.

[実験例11]
黒色PCを、コロナ照射により表面に親水基を導入したカーボンブラック非含有PCに代えた以外は、実験例1と同様に基板を作成した。
[Experimental Example 11]
A substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the black PC was replaced with a carbon black-free PC in which a hydrophilic group was introduced on the surface by corona irradiation.

[実験例12]
黒色PCを、コロナ照射により表面に親水基を導入したPBTに代えた以外は、実験例1と同様に基板を作成した。
[Experimental Example 12]
A substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the black PC was replaced with PBT having a hydrophilic group introduced on the surface by corona irradiation.

[実験例13]
黒色PCを、コロナ照射により表面に親水基を導入したPMMAに代えた以外は、実験例1と同様に基板を作成した。
[Experimental Example 13]
A substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the black PC was replaced with PMMA in which a hydrophilic group was introduced on the surface by corona irradiation.

[実験例14]
黒色PCを、コロナ照射により表面に親水基を導入したPPに代えた以外は、実験例1と同様に基板を作成した。
[Experimental Example 14]
A substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the black PC was replaced with PP in which a hydrophilic group was introduced on the surface by corona irradiation.

[実験例15]
黒色PCを、コロナ照射により表面に親水基を導入したPMPに代えた以外は、実験例1と同様に基板を作成した。
[Experimental Example 15]
A substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the black PC was replaced with PMP in which a hydrophilic group was introduced on the surface by corona irradiation.

[実験例16]
黒色PCを、真空UV照射により表面に親水基を導入した黒色PCに代えた以外は、実験例1と同様に基板を作成した。
[Experimental Example 16]
A substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the black PC was replaced with a black PC in which a hydrophilic group was introduced on the surface by vacuum UV irradiation.

実験例1〜13について、使用した樹脂基板、行った親水化処理、表面処理前の水接触角、アミノアルキルシラン層形成後のSiの存在比率、X線光電子分光分析による樹脂ピーク検出の有無、スポット形状およびスポット径を表1に示す。 Regarding Experimental Examples 1 to 13, the resin substrate used, the hydrophilization treatment performed, the water contact angle before the surface treatment, the abundance ratio of Si after the formation of the aminoalkylsilane layer, the presence or absence of resin peak detection by X-ray photoelectron spectroscopy, Table 1 shows the spot shape and spot diameter.

表1

Figure 0006931181
*「−」:測定せず。
Table 1
Figure 0006931181
* "-": Not measured.

表1の実験例1、10、16に示すとおり、親水化処理により接触角が低下し、それに応じてアミノアルキルシラン層の導入量(Siの存在比率)が増加した。実験例1では良好なスポットが得られたのに対し、実験例10ではスポットがにじみ、実験例16では処理膜が破損したようなスポット形態が観察された。
また、図1のC1sスペクトルチャートが示すとおり、アミノアルキルシラン層形成後のX線光電子分光分析において、実験例1および実験例10では、束縛エネルギー292.5eV付近に現れるPCに由来するπ−π Shake−upピークが確認された。このことから、これらの実験条件で作成した基板では、アミノアルキルシラン層が薄く形成されPC面が露出していると推察される。一方で、実験例16ではπ−π Shake−upピークが確認できなかった。そのため、実験例16では、基板表面が厚いアミノアルキルシラン層に覆われていてPC面は露出していないと推察される。
As shown in Experimental Examples 1, 10 and 16 in Table 1, the contact angle was decreased by the hydrophilic treatment, and the amount of the aminoalkylsilane layer introduced (the abundance ratio of Si) was increased accordingly. In Experimental Example 1, good spots were obtained, whereas in Experimental Example 10, spots were bleeding, and in Experimental Example 16, spot morphology was observed in which the treated film was damaged.
Further, as shown in the C1s spectrum chart of FIG. 1, in the X-ray photoelectron spectroscopy analysis after the formation of the aminoalkylsilane layer, in Experimental Example 1 and Experimental Example 10, π-π derived from PC appearing in the vicinity of the binding energy of 292.5 eV. The Shake-up peak was confirmed. From this, it is inferred that in the substrate prepared under these experimental conditions, the aminoalkylsilane layer is thinly formed and the PC surface is exposed. On the other hand, in Experimental Example 16, the π-π Shake-up peak could not be confirmed. Therefore, in Experimental Example 16, it is presumed that the surface of the substrate is covered with a thick aminoalkylsilane layer and the PC surface is not exposed.

これらのことから、実験例1では撥水性の基板が露出するようにアミノアルキルシラン層が薄く形成されている状態であり、この状態であれば良好なスポット形状が得られることがわかる。また、実験例10では親水化された基板が露出している状態であり、このような状態では、良好なスポットが得られるものの一部にじみが生じることがわかる。さらに、実験例16では基板がアミノアルキルシラン層に覆われ露出していない状態であり、このような状態では、スポット形状は不良となることがわかる。
以上のことから、アミノアルキルシラン層形成後の基板の露出状態と、露出している樹脂基板表面の濡れ性を制御することでスポット形状を安定化できることがわかる。
From these facts, it can be seen that in Experimental Example 1, the aminoalkylsilane layer is thinly formed so that the water-repellent substrate is exposed, and in this state, a good spot shape can be obtained. Further, in Experimental Example 10, the hydrophilic substrate is exposed, and it can be seen that in such a state, although good spots can be obtained, some bleeding occurs. Further, in Experimental Example 16, the substrate is covered with an aminoalkylsilane layer and is not exposed, and it can be seen that the spot shape is poor in such a state.
From the above, it can be seen that the spot shape can be stabilized by controlling the exposed state of the substrate after the formation of the aminoalkylsilane layer and the wettability of the exposed resin substrate surface.

また、表1の実験例2〜4に示すとおり、3−アミノプロピルトリエトキシシラン水溶液の濃度や浸漬時間を変更することで、アミノアルキルシラン層がさらに薄く形成され樹脂が露出した基板を作成することができるが、いずれもスポット形状は良好であり、Si存在比率が0.64原子%程度の基板の場合でも、実験例1と同様にスポット形状を安定化できることが分かる。 Further, as shown in Experimental Examples 2 to 4 in Table 1, by changing the concentration and the immersion time of the 3-aminopropyltriethoxysilane aqueous solution, a substrate in which the aminoalkylsilane layer is formed thinner and the resin is exposed is prepared. However, it can be seen that the spot shape is good in each case, and the spot shape can be stabilized as in Experimental Example 1 even in the case of a substrate having a Si presence ratio of about 0.64 atomic%.

さらに、表1の実験例5〜9、11〜15に示すとおり、親水化処理を行っていないサンプルの水接触角は72.8〜106.6°であり、スポット形状は良好であった。その一方で、親水化処理を行ったサンプルでは水接触角が46.6〜72.8°に低下し、Si存在比率は1.42〜3.11原子%であった。この範囲のSi存在比率であれば、薄いアミノアルキルシラン層が形成され樹脂基板表面が露出していると推察される。スポット形状は、水接触角が66.1°以上の基板を用いた場合(実験例14、15)は良好であり、水接触角がそれよりも低い基板を用いた場合(実験例11〜13)にはにじみが発生した。
以上のことから、露出した樹脂基板表面の濡れ性はスポット形状に大きく影響し、アミノアルキルシラン層が薄く形成され樹脂表面が露出していると推察される基板において、露出している樹脂表面の水接触角が66.1°以上であれば、にじみがなく良好なスポットが得られることがわかる。
Further, as shown in Experimental Examples 5 to 9 and 11 to 15 in Table 1, the water contact angle of the sample not subjected to the hydrophilization treatment was 72.8 to 106.6 °, and the spot shape was good. On the other hand, in the sample subjected to the hydrophilization treatment, the water contact angle decreased to 46.6 to 72.8 °, and the Si abundance ratio was 1.42 to 3.11 atomic%. If the Si abundance ratio is within this range, it is presumed that a thin aminoalkylsilane layer is formed and the surface of the resin substrate is exposed. The spot shape is good when a substrate having a water contact angle of 66.1 ° or more is used (Experimental Examples 14 and 15), and when a substrate having a water contact angle lower than that is used (Experimental Examples 11 to 13). ) Has bleeding.
From the above, the wettability of the exposed resin substrate surface greatly affects the spot shape, and in the substrate where the aminoalkylsilane layer is thinly formed and the resin surface is presumed to be exposed, the exposed resin surface It can be seen that when the water contact angle is 66.1 ° or more, a good spot can be obtained without bleeding.

Claims (7)

撥水性の樹脂基板と、該樹脂基板上に形成されたアミノアルキルシラン層と、該アミノアルキルシラン層上に形成された多価カルボン酸層を有する生体関連分子固定化用担体であって、前記多価カルボン酸層のカルボキシル基は活性エステル化されており、前記アミノアルキルシラン層の形成後に前記樹脂基板が露出していること特徴とする、生体関連分子固定化用担体。 A bio-related molecule-immobilizing carrier having a water-repellent resin substrate, an aminoalkylsilane layer formed on the resin substrate, and a polyvalent carboxylic acid layer formed on the aminoalkylsilane layer. A carrier for immobilizing bio-related molecules, wherein the carboxyl group of the polyvalent carboxylic acid layer is activated esterified and the resin substrate is exposed after the formation of the aminoalkylsilane layer. 前記樹脂基板表面の水接触角が66°以上である、請求項1に記載の生体関連分子固定化用担体。 The carrier for immobilizing a bio-related molecule according to claim 1, wherein the water contact angle on the surface of the resin substrate is 66 ° or more. 前記アミノアルキルシラン層の形成後の基板の表面分析において前記樹脂由来のピークが検出される、請求項1又は2に生体関連分子固定化用担体。 The carrier for immobilizing a bio-related molecule according to claim 1 or 2, wherein a peak derived from the resin is detected in the surface analysis of the substrate after the formation of the aminoalkylsilane layer. 前記アミノアルキルシラン層形成後の基板表面のケイ素の存在比率が0.5〜5.0原子%である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の生体関連分子固定化用担体。 The carrier for bio-related molecule immobilization according to any one of claims 1 to 3, wherein the abundance ratio of silicon on the substrate surface after the formation of the aminoalkylsilane layer is 0.5 to 5.0 atomic%. 前記樹脂基板が、ポリカーボネートであり、前記アミノアルキルシラン層形成後の基板表面のX線光電子分光分析のC1sスペクトルにおいてπ−π Shake−upピークが検出される、請求項1〜4いずれか1項に記載の生体関連分子固定化担体。 Any one of claims 1 to 4, wherein the resin substrate is polycarbonate, and a π-π Shake-up peak is detected in the C1s spectrum of the X-ray photoelectron spectroscopic analysis of the substrate surface after the formation of the aminoalkylsilane layer. The bio-related molecule-immobilized carrier according to. 前記樹脂基板が黒色顔料含有のポリカーボネートである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の生体関連分子固定化用担体。 The carrier for immobilizing a bio-related molecule according to any one of claims 1 to 5, wherein the resin substrate is polycarbonate containing a black pigment. 撥水性の樹脂基板の上にアミノアルキルシラン層を形成する工程、該アミノアルキルシラン層の上に多価カルボン酸層を形成する工程、及び、該多価カルボン酸層のカルボキシル基を活性エステル化する工程を含む、生体関連分子固定化用担体の製造方法であって、前記アミノアルキルシラン層を形成する工程は、アミノアルキルシラン層の形成後に前記樹脂基板が露出する条件で行われる、製造方法。 A step of forming an aminoalkylsilane layer on a water-repellent resin substrate, a step of forming a polyvalent carboxylic acid layer on the aminoalkylsilane layer, and an active esterification of the carboxyl group of the polyvalent carboxylic acid layer. A method for producing a bio-related molecule-immobilizing carrier, which comprises a step of forming the aminoalkylsilane layer, which is performed under conditions where the resin substrate is exposed after the formation of the aminoalkylsilane layer. ..
JP2016246377A 2016-11-18 2016-12-20 Bio-related molecule immobilization carrier Active JP6931181B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016246377A JP6931181B2 (en) 2016-12-20 2016-12-20 Bio-related molecule immobilization carrier
PCT/JP2017/041694 WO2018092908A1 (en) 2016-11-18 2017-11-20 Carrier for biologically relevant molecule immobilization
EP17872112.2A EP3543338A4 (en) 2016-11-18 2017-11-20 Carrier for biologically relevant molecule immobilization
US16/347,600 US11312831B2 (en) 2016-11-18 2017-11-20 Carrier for bio-related molecule immobilization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016246377A JP6931181B2 (en) 2016-12-20 2016-12-20 Bio-related molecule immobilization carrier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018100873A JP2018100873A (en) 2018-06-28
JP6931181B2 true JP6931181B2 (en) 2021-09-01

Family

ID=62714255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016246377A Active JP6931181B2 (en) 2016-11-18 2016-12-20 Bio-related molecule immobilization carrier

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6931181B2 (en)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001108683A (en) * 1999-10-14 2001-04-20 Fuji Photo Film Co Ltd Dna fragment fixing solid-phase carrier, dna fragment fixing method, and nucleic-acid fragment detecting method
JP4280124B2 (en) * 2003-07-25 2009-06-17 東洋鋼鈑株式会社 Vacuum packed solid support array and manufacturing method thereof
KR100580642B1 (en) * 2004-01-12 2006-05-16 삼성전자주식회사 A method for immobilizing a biomolecule to a solid substrate at a high density by using a substrate having an activated carboxyl group at the surface thereof and microarray produced using the same
JP2008249416A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Toyo Kohan Co Ltd Board for microarray and microarray using board
US8815611B2 (en) * 2008-04-10 2014-08-26 Corning Incorporated Surface for label independent detection and method thereof
JP4712848B2 (en) * 2008-09-01 2011-06-29 信越化学工業株式会社 Manufacturing method of substrate for producing microarray
JP5735426B2 (en) * 2009-09-10 2015-06-17 東洋鋼鈑株式会社 Carrier for holding nucleic acid

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018100873A (en) 2018-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102626963B1 (en) Protective surface coatings for flow cells
US20200182866A1 (en) System and method for nucleic acid detection using low binding surface
ES2538038T3 (en) Multiplexed analysis of test samples
US20080081330A1 (en) Method and devices for analyzing small RNA molecules
US20210040534A1 (en) De novo surface preparation and uses thereof
US20070264656A1 (en) Method of manufacturing probe-immobilized carrier
WO2009113158A1 (en) Method for immobilizing biologically active substance
WO2006062009A1 (en) Dna chain elongation method, dna chain amplification method and microarray for dna chain elongation
JP6931181B2 (en) Bio-related molecule immobilization carrier
JP2006176720A (en) High polymer for medical material and polymer solution using the same
JP4376813B2 (en) Biochip substrate and biochip
US11312831B2 (en) Carrier for bio-related molecule immobilization
JP2009092420A (en) Microarray processing apparatus
JP4419715B2 (en) Biochip substrate and biochip
JP4534818B2 (en) Polymer compound for biomaterial and polymer solution using the same
JP6789510B2 (en) Bio-related molecule immobilization carrier
JP4170082B2 (en) Microarray and manufacturing method thereof
JP5157382B2 (en) Method for detecting RNA sequence
JP2010210308A (en) Substrate for microarray and microarray
JP2018078864A (en) Carrier for immobilizing biological molecules
JP4347211B2 (en) Biochip substrate and biochip
JP2007289088A (en) Gene detection method
JP2006266682A (en) Substrate for biochip and biochip
JP4370874B2 (en) Microarray substrate
JP2004170366A (en) Detection method of hybridization and detection method of double-chained nucleic acid

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201118

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20210114

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: 20210714

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210727

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6931181

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150