JPH0533720B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、生理活性物質の固定化方法に関す
る。更に詳しくは、窒化けい素Si₃N₄で表面処理
した半導体基板上への生理活性物質の固定化方法
に関する。

〔従来の技術〕

窒化けい素で表面処理した半導体基板上に生理
活性物質、例えば酵素を固定させたものは、バイ
オセンサーなどとしての利用が図られているが、
酵素などの半導体基板上への固定は、従来次のよ
うな方法によつて行われていた。

まず、表面処理半導体基板をシランカツプリン
グ剤、例えばγ−アミノプロピルトリエトキシシ
ランH₂N（CH₂）₃Si（OEt）₃の約５〜20％水溶液中
に約1/2〜24時間浸漬し、シランカツプリング剤
を半導体基板の表面に結合させる。これを水洗し
た後、ジアルデヒド化合物、例えばグルタルアル
デヒドOHC（OH₂）₃CHOの約５〜20％水溶液中
に約1/2〜24時間浸漬すると、前工程で導入した
シランカツプリング剤のアミノ基とアルデヒド基
との間に、次のような反応が起る。

−NH₂＋HOC（CH₂）₃CHO→−Ｎ＝CH
（CH₂）₃CHO このような反応によつて、半導体基板上にアル
デヒド基が存在することになるので、水洗後に酵
素と反応させ、このアルデヒド基と酵素のアミノ
基とを次のように反応させ、酵素を半導体基板上
に固定させる。

−Ｎ＝CH（CH₂）₃CHO＋H₂N−→−Ｎ＝CH
（CH₂）₃CH＝Ｎ− この固定化工程も浸漬法よりなり、酵素濃度約
0.5〜20mg／mlのリン酸緩衝液（PH7.0）中に約1/
１２〜24時間アルデヒド基結合半導体基板を浸漬さ
せることにより行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように従来法、シランカツプリング剤処理
−水洗−ジアルデヒド化合物処理−水洗−酵素の
結合というように工程数が多く、そのため煩雑で
あるばかりでなく、シランカツプリング剤の物理
的結合力には限界もみられるので、それに代る方
法についいて検討した結果、アルデヒド化合物の
表面処理半導体基板上への結合をプラズマ重合法
によつて行う方法が有効であることを見出した。
また、アルデヒド化合物と同様に、イソシアネー
ト化合物を用いることによつても、酵素や微生物
などの生理活性物質の固定化が行われる。

〔問題点を解決するための手段〕および〔作用〕 従つて、本発明は生理活性物質の固定化方法に
係り、生理活性物質の固定化は、窒化けい素で表
面処理した半導体基板上にプラズマ重合法により
アルデヒド化合物またはイソシアネート化合物を
結合させ、次いでそこに生理活性物質を結合させ
ることにより行われる。

窒化けい素で表面処理した半導体基板として
は、従来から用いられていたものと同様のものが
用いられ、即ちSiH₄とNH₃との混合ガス雰囲気
中に半導体基板を置き、例えば250℃で１時間処
理するというCVD法（化学的蒸着法）などによ
り、基板表面に窒化けい素皮膜を形成させたもの
が用いられる。

プラズマ重合処理は、例えば第１図にその概要
が示されるような装置を用いて行われる。即ち真
空ポンプ１、リークバルブ２およびメインバルブ
３に接続され、真空計４を備えたプラズマ反応器
５内に、窒化けい素で表面処理した半導体基板６
を収容し、反応器内の圧力を約0.01〜0.1Torrと
した後バルブ７を開き、反応容器内にタンク８か
らのアルデヒド化合物またはイソシアネート化合
物を導入する。これらの化合物を導入している状
態で、高周波発生装置（13.56MHz）９およびマ
ツチングユニツト１０からなる高周波電源を用い
て、有効電力約50〜200W、時間約10〜120分間の
条件下で、発振コイル１１からプラズマ照射す
る。反応容器としては、チユーブ状およびベルジ
ヤー型のいずれをも用いることができ、また放電
電極としては、コイル状のもの以外に、外部もし
くは内部平行電極板を用いることもできる。

プラズマ重合させるアルデヒド化合物として
は、例えばグルタルアルデヒド、ホルムアルデヒ
ド、アセトアルデヒドなどが、またイソシアネー
ト化合物としては、例えばトルエンジイソシアネ
ート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチ
レンジイソシアネートなどがそれぞれ挙げられ
る。これらの重合性単量体化合物は、そのままの
状態であるいは水溶液などの状態で用いられ、中
には沸点の高い化合物もみられるが、前記した如
きプラズマ反応容器内の減圧度によつて、また更
に約40〜100℃に適宜加熱することによつて、気
体状となつてプラズマ反応に供せられる。

このようなプラズマ重合層に、約1/12〜24時間
かけ浸漬法によつて結合される生理活性物質とし
ては、酵素、微生物などが挙げられ、例えば酵素
の場合には一般に約0.5〜20mg／mlのリン酸緩衝
液（PH7.0）として用いられる。

酵素としては、例えばグルコースオキシダー
ゼ、アミノ酸オキシダーゼ、コレステロールオキ
シダーゼ、ウリカーゼなどのオキシダーゼ類、ウ
リアーゼ、クレアキニナーゼ、グルタミナーゼ、
ペニシリナーゼ、カタラーゼ、パーオキシダー
ゼ、インベルターゼ、ムタロターゼ、アミラー
ゼ、パパイン、トリプシンなどのプロテアーゼ
類、グルコースイソメラーゼ、ウロキナーゼなど
が挙げられる。また、微生物としては、例えばシ
ユードモナス・フルオレツセンス、バチルス・ズ
ブチリス、シユードモナス・エルギノーサなどの
細菌類、アスペルギルス・ニガー、リゾプス・ホ
ルモセンシスなどの糸状菌類、ストレプトミセ
ス・グリセウスなどの放線菌類、酵母菌、かびな
どが挙げられる。この他に、その構造中にアミノ
基を有するたん白質などの生理学的活性を有する
他の物質にも、本発明方法は適用される。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば、窒化けい素表面処理半導
体基板をシランカツプリング剤処理することな
く、アルデヒド化合物またはイソシアネート化合
物プラズマ重合層を介して、酵素、微生物などの
生理活性物質を固定化することができる。しか
も、固定化化された生理活性物質の生理活性は、
シランカツプリング剤処理した従来法のものと比
較して、同等乃至それ以上の値が示されている。

〔実施例〕

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例 CVD法（化学的蒸着法）により（100）面に窒
化けい素表面処理したシリコンウエハーを、図示
された態様に従つて、反応容器内に設置し、グル
タルアルデヒドガスを導入しながら、0.5Torr、
170Wの条件下で60分間プラズマ照射を行なつた。

照射後、このシリコンウエハー反応容器から取
り出し、水洗した後、酵素濃度10mg／mlのウレア
ーゼ溶液（PH7.0）中に４℃で18時間浸漬した。

浸漬液から取り出し、水洗したシリコンウエハ
ーについて、ウレアーゼ活性の有無をインドフエ
ノール法によつて測定したところ、活性の存在が
確認された。なお、用いられた測定試薬は和光純
薬品Urea NB−Test wakであり、また測定波
長は570nmであり、このときの吸光度は0.013／
cm²シリコンウエハーであつた。

比較例 実施例で用いられた窒化けい素表面処理シリコ
ンウエハーを10％γ−アミノプロピルトリエトキ
シシラン水溶液中に１時間浸漬し、その後水洗し
てから、10％グルタルアルデヒド水溶液中に１時
間浸漬し、再び水洗した。

このシリコンウエハーについて、実施例と同様
のウレアーゼの固定化およびそれの活性の測定を
行なつた結果、それの吸光度は0.010／cm²シリコ
ンウエハーの値であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明で用いられるプラズマ重合装
置の一態様を示す概略図である。 符号の説明、１……真空ポンプ、５……プラズ
マ反応容器、６……窒化けい素で表面処理した半
導体基板、９……高周波発生装置、１１……発振
コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 窒化けい素で表面処理した半導体基板上にプ
   ラズマ重合法によりアルデヒド化合物またはイソ
   シアネート化合物を結合させ、次いでそこに生理
   活性物質を結合させることを特徴とする生理活性
   物質の固定化方法。 ２ 生理活性物質が酵素である特許請求の範囲第
   １項記載の生理活性物質の固定化方法。 ３ 生理活性物質が微生物である特許請求の範囲
   第１項記載の生理活性物質の固定化方法。