JPH0641183A - オリゴヌクレオチド単分子膜 - Google Patents

オリゴヌクレオチド単分子膜

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JPH0641183A
JPH0641183A JP19681992A JP19681992A JPH0641183A JP H0641183 A JPH0641183 A JP H0641183A JP 19681992 A JP19681992 A JP 19681992A JP 19681992 A JP19681992 A JP 19681992A JP H0641183 A JPH0641183 A JP H0641183A
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thiol
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アルバグリ デビッド
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Mitsubishi Kasei Corp
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    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＤＮＡセンサーや分子素子等の機能材料の用
途に好適な単分子膜を提供する。 【構成】 金属基板表面に形成された単分子膜であっ
て、分子内にオリゴヌクレオチド構造を有する化合物
が、硫黄原子を介して金属基板表面に結合している構造
を有するオリゴヌクレオチド単分子膜。 【効果】 オリゴヌクレオチド構造を有する化合物より
なる単分子膜であれば、ＤＮＡセンサー、分子素子用材
料として有用な単分子膜が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＤＮＡセンサー、分子素
子材料として好適なオリゴヌクレオチド単分子膜に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、アルキルチオール及びその誘導体
の単分子膜については既に報告がなされている。アルキ
ルチオール誘導体の単分子膜の例としては、例えば、下
記一般式[II]で表されるものを構成成分とするものが
Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１１巻，３２１〜３
３５頁（１９８９）に報告されている。
【０００３】
【化２】
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記一
般式[II]で表されるアルキルチオール誘導体は、置換基
Ｍとして、ＤＮＡセンサーや分子素子等の用途に使用し
得る機能性基を有しておらず、従って、このアルキルチ
オール誘導体で構成される単分子膜はそれらの用途に適
しているとは言い難い。
【０００５】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、ＤＮＡセンサーや分子素子等の機能材料
の用途に好適な、分子内にオリゴヌクレオチド構造を有
する化合物で構成される単分子膜を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１のオリゴヌクレ
オチド単分子膜は、金属基板表面に形成された単分子膜
であって、分子内にオリゴヌクレオチド構造を有する化
合物が、硫黄原子を介して金属基板表面に結合している
構造を有することを特徴とする。
【０００７】請求項２のオリゴヌクレオチド単分子膜
は、請求項１の単分子膜において、下記一般式[I] で表
されるオリゴヌクレオチドから誘導されることを特徴と
する。
【０００８】
【化３】
【０００９】即ち、本発明者は、ＤＡＮセンサーや分子
素子等の機能材料の用途に好適な単分子膜を提供するべ
く、鋭意研究を重ねた結果、構造中にオリゴヌクレオチ
ド構造を含む単分子膜はＤＮＡセンサーや、分子素子等
に用いるのに好適であることを見出し、本発明を達成し
た。
【００１０】以下に本発明を詳細に説明する。
【００１１】前記一般式[I] において、Ｅの核酸塩基と
しては、アデニン、グアニン、チミン及びシトシン等よ
りなる群から適宜選択される核酸塩基が挙げられる。
【００１２】Ｒのチオールの保護基としては、アセチル
基、２−テトラヒドロピラニル基、又は、アルコキシ基
等の置換基を有していても良いトリフェニルメチル基等
が挙げられる。
【００１３】ｎは８以上の整数であるが、ｎが大きすぎ
るもの、例えば２０以上のものは試薬の入手が困難であ
る。通常は、１０〜１８であることが好ましい。
【００１４】本発明に係るオリゴヌクレオチドのうち、
Ｒが保護基であるものは、例えば次のプロセスに従って
製造することができる。
【００１５】
【化４】
【００１６】
【化５】
【００１７】上記の各ステップのうち、Ａのステップ
は、例えば、塩化メチレン等の溶媒中、ジイソプロピル
アミン等の存在下に２０〜２５℃の温度で行なわれる。
また、Ｂ，Ｃ，Ｄの各ステップは、通常はＤＮＡ自動合
成装置中で行なわれる。Ｂのステップは、例えば、アセ
トニトリル中で行なわれる。Ｃのステップは、ＸがＳの
場合は試薬としてテトラエチルチウラムジスルフィドを
用いて行なわれ、ＸがＯの場合は試薬としてヨウ素を用
いて行なわれる。Ｄのステップはアンモニア等の塩基を
用いて行なわれる。
【００１８】また、前記一般式[I] において、Ｒが水素
であるオリゴヌクレオチドは、上記で得られたオリゴヌ
クレオチドから常法により保護基を脱離させることによ
り得られる。
【００１９】このようなオリゴヌクレオチドで構成され
る本発明の単分子膜は、前記一般式[I] において、Ｒが
Ｈの場合は、前述のＪ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１
１１巻，３２１〜３３５頁（１９８９）記載の方法に準
じた方法で製造することができる。また、前記一般式
[I] においてＲがチオールの保護基の場合には、次のよ
うにして単分子膜を作成することができる。
【００２０】即ち、本発明に係る一般式[I] で表される
オリゴヌクレオチドをエタノール、エタノール／水（バ
ッファー）、アセトニトリル／水（バッファー）等の溶
媒に溶解し、この溶媒中にジクロル酢酸、メタンスルホ
ン酸、ｐ−トルエンスルホン酸ピリジン塩等の酸類を加
え、溶液中でチオールの保護基を外し、チオールを取り
出すか、或いは取り出して精製すること無く、その溶液
中に清浄なＡｕ，Ａｇ又はＣｕ等の重金属表面を有する
基板を浸漬し、１時間〜３日程度、１０〜５０℃で放置
した後、当該基板を引き上げることにより、該基板上に
本発明の単分子膜を形成することができる。なお、この
場合、フェノール、クレゾール等のフェノール類を保護
基のアクセプターとして使用することができる。
【００２１】また、本発明の単分子膜は、オリゴヌクレ
オチドと共に他のアルキルチオール誘導体を含む混合単
分子膜として形成することもできる。ここで使用される
アルキルチオール誘導体としては、例えば、下記一般式
[IX]で表されるアルキルチオール誘導体が挙げられる。
【００２２】
【化６】
【００２３】
【作用】オリゴヌクレオチド構造を有する化合物よりな
る単分子膜であれば、ＤＮＡセンサー、分子素子用材料
として有用な単分子膜が提供される。
【００２４】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例により限定されるものではない。
【００２５】実施例１前記一般式[I] において、Ｒ＝Ｈ，Ｒ 1＝Ｈ，Ｅ＝アデ
ニン，Ｘ＝Ｓ，Ｙ＝Ｈ， ｍ＝４，ｎ＝１１であるオリゴ
ヌクレオチド[Ia]の合成 Ａ：前記一般式[III] において、Ｒ＝アセチル基，Ｒ1
＝Ｈ，ｎ＝１１の化合物[IIIa]２４６ｍｇ、前記構造式
[IV]の化合物３５５ｍｇ、及び、ジイソプロピルアミン
３８６ｍｇを塩化メチレン８ｍｌに溶解し、２０〜２５
℃で１時間反応させた。
【００２６】反応液を酢酸エチルで抽出し、抽出液をシ
リカゲルを担体とし、ｎ−ヘキサン−クロロホルム−ト
リエチルアミン（４．５：４．５：１ 容量比）を展開
液とするカラムクロマトグラフィーにかけ、前記一般式
[V] において、Ｒ＝アセチル基、Ｒ1 ＝Ｈ，ｎ＝１１の
化合物[Va]３９７ｍｇを得た。このものの分析結果は次
の通りである。
【００２７】1Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3 ）、ＴＭＳ標
準、３００ＭＨｚ １．１８（ｍ，１２Ｈ），１．２７（ｍ，１４Ｈ），
１．５８（ｍ，４Ｈ），２．３２（ｓ，３Ｈ），２．６
４（ｔ ｏｆ ｄ，２Ｈ），２．８６（ｔ，２Ｈ），
３．６０（ｍ，４Ｈ），３．８０（ｍ，２Ｈ）13 Ｃ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3 ），７５Ｈｚ ２０．３４，２４．５８，２５．９１，２８．７８，２
９．００，２９．１２，２９．２８，２９．４２，２
９．４８，２９．５２，３０．６２，３１．１９，４
２．９５，５８．２９，６３．７１，１１７．６６，１
９６．００31 Ｐ ＮＭＲ（６０％Ｈ3 ＰＯ4 ，外部）１０９．２５
Ｈｚ −１４７．７ Ｂ〜Ｄ：ＤＮＡ合成装置中で反応を行なった。
【００２８】ＤＮＡ合成装置中で、前記一般式[VI]にお
いてＥがアデニンであり、ＹがＨであり、ｍが４である
化合物[VIa] に、上記化合物[Va]をアセトニトリル中で
反応させて、前記一般式[VII] において、Ｒ＝アセチル
基、Ｒ1 ＝Ｈ，ｎ＝１１，ｍ＝４，Ｙ＝Ｈ，Ｅ＝アデニ
ンの化合物[VIIa]を得た。この化合物[VIIa]にテトラエ
チルチウラムジスルフィドを反応させて、前記一般式[V
III]において、Ｒ＝アセチル基、Ｒ1 ＝Ｈ，ｎ＝１１，
ｍ＝４，Ｘ＝Ｓ，Ｙ＝Ｈ，Ｅ＝アデニンの化合物[VIII
a] を合成した。この化合物[VIIIa] をアンモニア水で
処理したところ、保護基のアセチル基がはずれ、目的と
するオリゴヌクレオチド[Ia]を得た。
【００２９】なお、これら一連の反応はＡｐｐｌｉｅｄ
Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ ＵｓｅｒＢｕｌｌｅｔｉｎ
５８−２（１９９１）に記載の方法に準じて行なった。
【００３０】得られたオリゴヌクレオチド[Ia]の高速液
体クロマトグラフィーによる分析結果は次の通りであ
る。
【００３１】カラム Ｃ−１８ 逆相カラム グラジエント（直線） Ａ液：０．０５Ｍ酢酸アンモニウム Ｂ液：アセトニトリル グラジエントプログラム スタート：Ａ９５％＋Ｂ５％ ３０分後：Ａ４０％＋Ｂ６０％ ３７．６６分後：Ａ０％＋Ｂ１００％ 検出波長 ２６０ｎｍ 温度 ２５℃ 上記の条件におけるリテンションタイムは２０分であっ
た。
【００３２】単分子膜の製造 エタノールに上記で合成したオリゴヌクレオチド[Ia]
０．０５ｍＭ及びドデカンチオール０．５μＭを溶解
し、この混合溶液中に１．２ｃｍ×１．２ｃｍのＡｕ表
面を有する基板（１．２ｃｍ×１．２ｃｍのシリコンウ
ェハー上にＣｒを膜厚２５０Å、更にその上にＡｕを膜
厚１５０００Åの厚さに蒸着したもの）を２５℃で２４
時間浸漬した。その後、基板を引き上げ、エタノールで
洗浄し、本発明の単分子膜を得た。
【００３３】得られた単分子膜の分析値は以下の通りで
ある。 膜厚（エリプソメトリーにて測定）：１９Å 接触角（水） ：６°
【００３４】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のオリゴヌク
レオチド単分子膜によれば、ＤＮＡセンサー、分子素子
用等の機能材料としての用途に工業的に極めて有用な単
分子膜が提供される。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属基板表面に形成された単分子膜であ
    って、分子内にオリゴヌクレオチド構造を有する化合物
    が、硫黄原子を介して金属基板表面に結合している構造
    を有するオリゴヌクレオチド単分子膜。
  2. 【請求項２】 下記一般式[I] で表されるオリゴヌクレ
    オチドから誘導される請求項１に記載のオリゴヌクレオ
    チド単分子膜。 【化１】
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