JPH07506561A - ポリマー合成に対する組合わせの戦略 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリマー合成に対する組合わせの戦略 発明の背景 本願は米国特許願’７１４７９６．２４３号（１９９１年１１月２２日付は出願 ）および米国特許願第８７４．８４９号（１９９２年４月２４日付は出願）に関 連する出願であり、そしてこの両出願はすべての目的のために本願に援用するも のである。

本発明はポリマーの合成とスクリーニングの技術分野に関する。

さらに具体的に述べると、本発明は一つの実施態様において、多様なポリマー配 列のアレー（ａｒｒａｙ）の改良合成法と改良合成装置を提供するものである。

本発明の特別の態様によって、ペプチドまたはオリゴヌクレオチドのような多様 なポリマー配列の合成方法が提供される。この多様ポリマー配列は、例えば結合 アフィニティーを決定するためのスクリーニング試験に用いることができる。

ペプチド配列のような所望のポリマー配列の合成方法は当該技術分野では公知で ある。オリゴヌクレオチドの合成方法は例えば０１ｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ 　５ｙｎｔｈｅｓｉｓ：　Ａ　Ｐｒａｃｔｉｃａｌ　Ａｐｐｒｏｃｈ、　Ｇａｔ ｅ編集、ＩＲＬ　Ｐｒｅｓｓｓ社０ｘｆｏｒｄ　１９Ｂ４年に見られる。なおこ の文献はすべての目的のために全体を本願に援用するものである。いわゆる“メ リフィールド”の固相ペプチド合成法は何年もの間普通に利用されており、Ｍｅ ｒｒｉｆｉｅｌｄ、　Ｊ、Ａｍ、Ｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、、　８５巻、２１４９〜２ １５４頁、１９６３年に報告されている。なおこの文献はすべての目的のため本 願に援用するものである。固相合成法はいくつかのペプチド配列を例えば多数の ”ピン”上に合成するのに提供されている（例えばｃｅｙｓｅｎら、Ｊ。

Ｉｍｍｕｎ、Ｍｅｔｈ、、　１０２巻、２５９〜２７４頁、１９８７年参照。な おこの文献はすべての目的のため本願に援用するものである）。他の固相法とし ては、例えばカラム内に支持された異なるセルロースディスク上に各種のペプチ ド配列を合成する方法がある（ＦｒａｎｋおよびＤｏｒｉｎｇ。

Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ、４４巻、６０３１〜６０４０頁、１９８８年参照。こ の文献はすべての目的のため本願に援用する）。さらに他の固相法はＨａｍｉｌ ｌノ米国特許第４．７２８．５０２号および国際特許願公開第ＷＯ９０１００６ ２６号（Ｂｅａｔｔｉｅ、発明者）に記載されている。

上記の各方法は、ポリマーの比較的低密度のアレーしか産生じない。例えばＧｅ ｙｓｅｎらの上記文献に記載されている方法は、標準の微量滴定用プレートの寸 法で間隔を置いたビン上に９６種のポリマーを産生ずるのに限定されている。

ペプチド、オリゴヌクレオチドなどのポリマー配列の大きなアレーを短時間に製 造する改良法が考案されている。特に注目すべきなのはＰｉｒｒｕｎｇらの米国 特許第５．１４３．８５４号（またＰＣＴ特許願公開第Ｗ０９０／１５０７０号 参照）およびＦｏｄｏｒら、ＰＣＴ特許願公開第ＷＯ９２／１００９２号であり （これらの文献はすべて本願に援用する）、例えば光による合成法を用いてペプ チドなどのポリマー配列の巨大なアレーを形成する方法が開示されている（Ｆｏ ｄｅｒら、５ｃｉｅｎｃｅ、　２５１巻、７６７〜７７７頁、１９９１年も参照 。この文献もすべての目的ために本願に援用するものである）。

ポリマーアレーの合成を自動化するある種の研究が行われている。

例えば５ｏｕｔｈｅｒｎ、ｐｃ’ｒ特許願公開第ＷＯ３９／１０９７７号には、 通常のペンプロッタ（ｐｅｎ　ｐｌｏｔｔｅｒ）を使って３種のモノマーを、基 板上の１２の別個の場所に堆積させることが記載されている。これらのモノマー は次に反応して、各々１２個のモノマーの長さの３種のポリマーを生成した。ま た上記５ｏｕｔｈｅｒｎの出願には、基板上に七ツマ−を堆積させるのにインク ジェットプリンタを使用する可能性も記載されている。さらに先に引用したＦｏ ｄｏｒらのＰＣＴ特許願には、ＶＬＳＩＰＳ　（登録商標）の方法を行うのにコ ンピュータ制御システムを使用する優れた方法が記載されている。この方法を用 いると、ポリマーの一つの非相同アレーが、多数の反応部位における同時のカッ プリングによって、異なる非相同のアレーに変換される。この方法は一般に“組 合わせの（ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ）″合成法と呼ばれている。

ＶＬＳ　ＩＦ５法はかなり成功した。しかし場合によっては、光を活性化因子と して使用しないかまたは光だけを使用するのではない別の／追加のポリマー配列 形成法が要望されている。

発明の要約 本発明は多様ペプチドおよび多様オリゴヌクレオチドのような多様ポリマー配列 の高密度アレーを合成する方法と装置を提供するものである。さらに、本発明は 化合物の利用可能なライブラリーを基板の特定の位置に送り込む（および場合に よっては固定化する）方法と装置を提供するものである。好ましい実施態様では 、各種の七ツマ−などの反応物を単一の基板上の多数の反応部位に送り込み、そ こでこれら反応物を平行して反応させる。

本発明の好ましい実施態様によれば、一連のチャネル、溝またはスポットが基板 上または基板に隣接して形成される。試薬は、チャネル、溝またはスポットを通 じて選択的に流されるかまたはこれらチャネルなどの中に堆積され、異なる化合 物を含有するアレーを形成し、そしていくつかの実施態様では基板上の選択され た場所にいくつかのクラスの化合物を含有するアレーを形成する。

本発明の第一の特別の態様では、その表面に溝のような一連のチャネルを有する ブロックが利用される。そのブロックは誘導体化されたガラスなどの基板と接触 させて配置される。第一ステップではピペッタなどの送り込み装置を用いて、選 択された試薬をチ゛ヤネルに接続された一連の開口の一つ以上に流入させるかま たは試薬をチャネル内に直接入れ、チャネルを第一試薬で満たして基板をストラ イブしく５ｔｒｉｐｅ）　、第一群のモノマーをそれにカップリングさせる。

第一群のモノマーは同種である必要はない。例えば七ツマ−Ａは第一群のチャネ ル内に入れてもよく、モノマーＢは第二群のチャネル内に入れてもよくおよび七 ツマ−Ｃは第三群のチャネル内に入れてもよい。これらのチャネルには、その後 いくつかの実施態様では追加の試薬を加え、追加の七ツマ−を第一群の七ツマ− にカップリングさせる。次にブロックは平行移動させるかまたは回転させて再び 基板上に置き、この工程を第二の試薬に繰返し、第二群の七ツマ−を基板の異な る領域にカップリングさせる。この工程を、所望の配列と長さのポリマーの多様 な組合わせが基板の上に形成されるまで繰返す。この工程によって、ペプチドま たはオリゴヌクレオチドのような多様なモノマー配列を有する多数のポリマーが 基板上の既知の場所に形成される。

本発明の第二の態様では、一連の微小チャネルまたは微小溝が基板上、微小バル ブの適切なアレーにそって形成される。これらのチャネルとバルブは誘導体化さ れた表面上に選択された試薬を流動させるのに使用される。微小バルブは、特定 のカップリングステップに対してどのチャネルを開くかを決定するのに使用する 。

したがって、本発明は、一つの実施態様として、単一の基板すなわち表面に複数 の選択された領域を有する基板に多様なポリマー配列を形成する方法を提供する ものである。この方法は次のようなステップで構成されている。すなわち、前記 表面に隣接して複数のチャネルを形成し、そしてこれらのチャネルは少なくとも 部分的に、前記の選択された領域の一部で形成された壁を有し−次いでチャネル 中に選択された試薬を入れて、選択された領域の部分でポリマー配列を合成し、 そしてその選択された領域の部分は、少なくとも一つの他の選択された領域内の ポリマーとは異なるモノマーの配列を有するポリマーを合成しているステップで 構成されている。別の実施態様では、チャネルまたは流路自体が選択された反応 領域を形成している。例えばその基板は一連の隣接する平行なチャネルであり、 各々がその中に反応部位をもっている。

本発明は、第三の態様として、不活性領域によって互いに分離された不連続反応 領域のアレーを有する基板を提供するものである。

一つの実施態様では、第一モノマーの溶液を、適切に誘導体化された基板の第一 組の反応領域上にスポットｃｓｐｏｔ）させる。次に、第二モノマーの溶液を第 二組の領域上にスポットさせ、次いで第三モノマーの溶液を第三組の領域にスポ ットさせ、これを順に行って多数の領域各々に一つの種のモノマーを配置する。

これらのモノマーを基板表面と反応させ、次にその基板を洗浄して、新しいセッ トのモノマーとの反応に備える。反応領域とモノマー溶液の各種のグループ分け を行い上記のステップを繰返すことによって、長さとモノマーの配列を制御され たこ量体、三皿体および大ポリマーが製造される。別の実施態様では、アレーの ポリマーなどの化合物が完全な種として領域内に送り込まれ、そのため上記のポ リマー合成のステップは不要である。

好ましい実施態様では、基板の表面上の複数の反応領域は、隣接する反応領域間 で反応物が転移するのを防止する非湿潤領域のような閉じこめ領域で囲まれてい る。したがって一つの領域内の反応物は、他の領域に流入することはできず、そ の他の領域の反応を汚染することはない。ある好ましい実施態様では、アレーの 領域は、光反応性の疎水性保護基を含有する基板表面に選択的に光を照射するこ とによって形成される。表面に光が照射された領域の疎水性保護基は除去され、 反応領域が形成される。水溶液などの極性反応物の溶液を反応領域内に堆積させ ると、その溶液は、基板面に対して比較的大きなぬれ角を有するので、堆積させ る量を調節することによって、隣接領域へ流入しないよう保証することができる 。

本発明の特性と利点は、本明細書の後述の部分と添付図面を参照することによっ て一層よく理解できるであろう。

図面の簡単な説明 図１は本発明を示す一般線図である； 図２は各種ポリマーのアレーを合成する際に行われる処理ステップを示す流れ図 である； 図３は得られたポリマーのアレーのマツピングである：図４ａ〜４ｃは２０種の アミノ酸の基本組合わせから６４００万のへキサペプチドを合成するのに用いる 六つのプロセスステップにおける３チヤネルのブロック型板の配置を示す；図５ ａはポリマー配列のアレーを合成するのに用いる装置の第一実施態様の平面図で あり、図５ｂは同実施態様の断面図である；図６はチャネルブロックに当接させ て基板を支持するのに用いる圧力チャンバーを備えた実施態様の断面図である； 図７ａと７ｂは二つの異なる“扇形アレー（ｆａｎｎｅｄ　ａｒｒａｙ）”のチ ャネルブロックの２種の平面図である；図８は本発明の一つの実施態様によるチ ャネルブロックおよび付属流動口の詳細断面図である； 図９はチャネルブロックの流動口の詳細断面図である；図１０はカップリング化 合物と試薬をフローセルに送り込むのに用いる流動システムの線図である； 図１１ａとｌｌｂは一つのチャネルブロックからもう一つのチャネルブロックに 基板を移すのに用いる装置を示す。

図１２は多チャネルの固相合成器の線図である：図１３ａと１３ｂはチャネルブ ロック内の溝の別の配置を示す：図１４は本発明のいくつかの疎水性基を製造す るのに用いる反応経路を示す図式である； 図１５ａと１５ｂは微小バルブ装置を示す；図１６ａと１６ｂは本発明の別の実 施態様を示す；図１７は蛍光染料に選択的に暴露された基板について予想される 蛍光強度のマツピングである。

好ましい実施態様の説明 目　次 １、用語の説明 ■、一般事項 ■、試薬の機械的送り込み法 ■、流動チャネルの実施態様 ■、スポツティングの実施態様 ■、別の実施態様 ■、実施例 Ａ、漏洩試験 Ｂ、　ＹＧＧＦＬの形成 Ｃ，１００ミクロンのチャネルブロックＤ、チャネルマトリックスのハイブリッ ド形成検定■、結論 １、用語の説明 下記の用語は、本願で用いられる場合以下の一般的な意味をもっているものとす る。

１、リガンド：リガンドは受容体によって認識される分子である。

本発明によって試験することができるリガンドの例としては、限定されないが、 細胞膜受容体に対するアゴニストとアンタゴニスト、毒素と毒液、ウィルスのエ ピトープ、ホルモン、オピエート、ステロイド、ペプチド、酵素の基質、補因子 、薬剤、レクチン、糖、オリゴヌクレオチド、核酸、オリゴ糖およびタンパク質 がある。

２、モノマー：モノマーは小分子のセットのメンバーであり、その小分子は共に 連結しているがまたは連結可能で二つ以上のメンバーで構成されたポリマーまた は化合物を生成する。モノマーのセットとしては、限定されないが、例えば通常 のＬ〜ルアミノのセット、Ｄ−アミノ酸のセット、合成および／または天然のア ミノ酸のセット、ヌクレオチドのセットおよびペントースとヘキソースのセット がある。ポリマー内のモノマーの特定の定序（ｏｒｄｅｒｉｎｇ）は本願ではポ リマーの“配列”と呼ぶ。本願で用いる場合、モノマーという用語はポリマーの 合成に用いる基本セットのメンバーを意味する。

例えば、２０個の天然産のし一アミノ酸の二員体はポリペプチドを合成するのに 用いる４００個のモノマーの基本セットを形成する。異なる基本セットのモノマ ーが、ポリマー合成のその後に続くステップで使用できる。さらにこれらのセッ トは各々、保護されたメンバーを含有し、このメンバーは合成後修飾される。本 発明は、本願では主として、アミノ酸のようなモノマーの配列を有する分子の製 造について説明されるが、他のポリマーを製造する場合にも容易に適用すること ができる。このようなポリマーとしては例えば、核酸、多糖、リン脂質、ならび にα−アミノ酸、β−アミノ酸もしくはω−アミノ酸を含有するペプチドの直鎖 および環式のポリマー；上記のもののいずれかに公知の薬剤が共有結合している ヘテロポリマー；ポリヌクレオチド；ポリウレタン；ポリエステル；ポリカーボ ネート；ポリ尿素；ポリアミド；ポリエチレンイミン；ポリアリーレンスルフィ ド；ポリシロキサン；ポリイミド；ポリアセテートなどのポリマーがあるが、本 願の開示を見れば明らかになるであろう。上記のポリマーは、異なるモノマー配 列を有するポリマーが基板の予め形成された異なる領域に形成されると、′多様 ”ポリマーになる。

ポリマーの環化法およびポリマーのポリマー逆転法は、ＰＯＬＹＭＥＲＲＥＶＥ Ｒ５ＡＬ　ＯＮ　５ＯＬＩＤ　５ＵＲＦＡＣＥＳ”とイウ名称テ１９９１年１１ 月２２日付ケチ出願された同時係属出願の米国特許願第７９６．７２７４に開示 されている。なおこの文献はすべての目的のために本願に援用するものである。

３、ペプチド：ペプチドは、七ツマ−がα−アミノ酸でありそしてアミド結合で 連結されているポリマーであり、ポリペプチドとも呼ばれる。アミノ酸はＬ−光 学異性体またはＤ−光学異性体でもよい。

ペプチドは２個以上のアミノ成上ツマ−の長さであり、２０個を越えるアミノ成 上ツマ−の長さの場合が多い。アミノ酸については標準の略語が使用される（例 えばプロリンに対してはＰを用いる）。これらの略語は５ｔｒｙｅｒ、　Ｂｉｏ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第３版、１９８８年に記載されている。なおこの文献はす べての目的のために本願に援用するものである。

４、受容体：リガンドに対してアフィニティーにもっている分子である。受容体 は天然産または人造の分子である。これらの分子は、その未変化の状態または他 の種との凝集体として利用することができる。受容体は、結合メンバーに、直接 にまたは特定の結合物質によって、共有結合または非共有結合によって結合する ことができる。

本発明で利用できる受容体の例としては、限定されないが、抗体、細胞膜受容体 、特定の抗原決定基と反応性のモノクローナル抗体と抗血清、ウィルス、細胞、 薬剤、ポリヌクレオチド、核酸、ペプチド、補因子、レクチン、糖、多糖、細胞 膜および細胞小器官がある。

受容体は、当該技術分野では抗リガンドと呼ばれることがある。受容体という用 語は本願で用いる場合、意味の差は全くない。′リガンド・受容体の対（Ｌｉｇ ａｎｄ　Ｒｅｃｅｐｔｏｒ　Ｐａ１ｒ）”は二つの分子が分子の認識によって結 合して複合体を形成する場合に形成される。

本発明によって試験することができる受容体の具体例としては以下のものがある 。

ａ）微生物の受容体：微生物の生存に必須の特定の輸送タンパク質もしくは酵素 のような微生物受容体に結合するリガンドを確認することは、新しいクラスの抗 生物質を発見するのに有用な手段であろう。侍に価値があるのは、現在使用中の 抗生物質に対して耐性で日和見性の真菌、原虫および細菌に対する抗生物質であ る。

ｂ）酵素：例えば受容体は神経伝達物質の分解に関与する酵素のような酵素の結 合部位をもっている場合がある。この種の受容体に対するリガンドが神経伝達物 質を分解する酵素の作用を調節するのを確認することは神経刺激伝達の障害の治 療に使用できる薬剤を開発するのに有用である。

Ｃ）抗体：例えば本発明は、問題の抗原のエピトープと結合するりガント結合部 位を有する、抗体分子の受容体を試験するのに有用である。抗原エピトープに類 似している配列が決定されると、免疫原が一つ以上のかような配列に基づいてい るワクチンが開発されるようになるか、または例えば自己免疫症に対する関連診 断剤または治療に有用な化合物（例えば“自己”抗体の結合を遮断することによ る）が開発されるようになる。

号に記載されており、これらの文献はすべての目的のため本願に授受容体に対す るリガンドを確認すると、血圧を制御する薬剤力（開発るが、いくつかの実施態 様では、基板は、例えばウニ）し、浮き出たが合成領域の全体または一部を形成 している。他の実施態様では、小ビーズが基板の表面上に提供され、ビーズ上に 合成された化合物は合成が完了した後に放出させる。

６、チャネルブロック：その表面に複数の溝またはくぼんだ領域を有する材料で ある。その溝またはくぼんだ領域は各種の幾何学的形態をもっていてもよく、限 定されないが線形、環形、蛇行形、流路形などがある。チャネルブロックは種々 の方法で製造することができ、シリコンブロックのエツチング、ポリマーの成形 もしくは圧縮などの方法がある。

７、保護基；モノマー単位に結合され、次に七ツマ一単位から選択的に除去され 、例えば具体例のアミノ酸の場合のアミン基のような活性部位を暴露する物質で ある。感光性保護基の具体例は、Ｆｏｄｏｒら、ＰＣＴ特許願公開第Ｗ０９２／ １００９２号（すでに本願に援用されている）および１９９２年１１月２日付け で出願された米国特許願第　号（代理人摘要番号１１５０９−６８、すべての目 的のため本願に援用するものである）で考察されている。

８、予め形成された領域（ｐｒｅｄｅｆｉｎｅｄ　ｒｅｇｉｏｎ）　：予め形成 された領域は基板上の局部的な領域であり、選択されたポリマーを形成するのに 用いられるか、用いられたかまたは用いるのを目的とする領域である。そしであ るいは本願では“反応”領域、“選択された”領域または単に“領域”と呼ばれ る。この予め形成された領域は便利な形態を有し、例えば円形、長方形、楕円形 、くさび形などがある。

いくつかの実施態様ではそれ故に各別個のポリマー配列が合成される領域は約１ ｃｒｔより小さく、好ましくは１ｍｍ”より小さく、さらに好ましくは０．５ｍ ｍ”より小さい。最も好ましい実施態様では、これらの領域は面積が約ｉｏ、　 ｏｏｏμＩＩ＋２より小さくまたはより好ましくは１００μｍ２より小さい。こ れらの領域の中で、本発明で合成されるポリマーは実質的に純品の形態で合成す ることが好ましい。

９．実質的に純品：ポリマーは、他の予め形成された領域から区別する特性を示 す場合、基板の予め形成された領域内で“実質的に純品”であると考えられる。

一般に純度は、均一な配列の結果として、生物学的な活性もしくは機能によって 測定される。かような特性は一般に選択されたりガントまたは受容体と結合させ る方法で測定される。その領域は、予め形成された領域内で優勢な種が望ましい 配列であるように充分に純品であることが好ましい。本発明の好ましい態様によ れば、ポリマーは純度が少なくとも５％、好ましくは１０％を越えて２０％まで 、さらに好ましくは８０％を越えて９０％まで、最も好ましくは９５％を越える 。そしてこの目的のための純度は、予め形成された領域内で形成された所望の配 列を有するリガンド分子の数、予め形成された領域内で形成された分子の合計数 に対する比率を意味する。

■、一般事項 本発明は各種の用途に使用することができる。例えば、本発明は、合成の手段（ 例えばペプチド合成の手段）として、スクリーニング手段（例えば薬剤の活性に ついて化合物のライブラリーをスクリーニングする場合の手段）として、または 監視／診断の手段（例えば医学もしくは環境の試験の手段）として使用すること ができる。一つの特定の実施態様で、本発明は核酸ベースの診断に用いられる。

合成の手段として本発明は、多数の異なるポリマー配列のアレーを形成する。好 ましい実施態様では、本発明は、基板の選択された領域内に異なるペプチドまた はオリゴヌクレオチドのアレーを合成する。多様な配列をその上に形成されたか ような基板は、例えば、その多様な配列および抗体と核酸のような受容体の相互 作用を評価するためのスクリーニング試験で使用することができる。例えば、好 ましい実施態様で、本発明は、ペプチドをスクリーニングして、もしあれば、ペ プチドの多様なセットのどれが受容体に対して強い結合アフィニティーをもって いるかを確認し、および最も好ましい実施態様では、問題の受容体に対する各種 のペプチドの相対的な結合アフィニティーを確認する。

上記の多様なポリマー配列は単一の基板上で合成することが好ましい。多様なポ リマー配列を単一基板上に合成することによって、相対結合アフィニティーのよ うな特性を評価するための配列の処理が一層容易に行われる。例えばペプチド配 列のアレー（または他の化合物のライブラリー）を評価して、受容体に対するペ プチドの相対結合アフィニティーを確認する場合は、基板全体と、したがってポ リマー配列の全部もしくは一層は適切に標識をつけた受容体に対して暴露され同 時に評価される。

いくつかの実施態様で、本発明は、合成化学化合物または天然産物の押出物の莫 大な収集物を局在化させ、場合によっては固定化するのに利用できる。かような 方法では化合物は基板の予め形成された領域に堆積される。上記の固定化された 単一の化合物（または複数の化合物）と、化学ライブラリーまたは生物学的押出 物のメンバーのような各種の試験組成物との反応を、上記ライブラリーもしくは 押出物の各メンバーの小部分を、異なる領域に対して用いて試験する。所望の活 性を同定するのに、競合検定法などの公知の方法を使用することができる。例え ばヒｊ・受容体の大きな収集物を、各領域内に一つづつ基板上に堆積させてアレ ーを形成させる。次いで植物／動物の押出物は、アレーの各種受容体に対する結 合性についてスクリーニングされる。

本発明は、先に本願に援用した米国特許第５．１４３．８５４号に記載されてい る“光依存式（ｌｉｇｈｔ　ｄｅｒｅｃｔｅｄ）″方法と共通の特徴をもってい る。上記米国特許第５．１．４３．８５４号で考察されているこの光依存式方法 は、基板の予め形成された領域を活性化し次にその基板を予め選択されたモノマ ー溶液と接触させることからなる方法である。予め形成された領域は、マスクを 通して示される光源によって活性化することができる（集積回路の製造に用いら れる写真平版法の方法による）。基板の他の領域は、マスクによって光の照射が 遮断されなるセットの予め形成された領域を繰返し活性化し、異なるモノマー溶 液を基板に接触させると、ポリマーの多様なアレーが基板上に形成される。勿論 、未反応のモノマーの溶液を基板から洗浄するような他のステップを必要な場合 使用してもよい。

本発明では、機械的装置または物理的構造によって１．与えられたモノマーと反 応さぜるのに利用できる領域が形成される。いくつかの実施態様では、与えられ たモノマー溶液が、基板の選択された少数の領域以外のいずれの領域にも接触し ないよう遮断するため壁などのバリヤーが用いられる。他の実施態様では、堆積 されたモノマー（または他のものの）の量と基板の組成が、基板上の異なるモノ マー溶液を分離する作用を行う。このことによって、異なるモノマーを同時に（ またはは＼゛同時）異なる領域に送り込んでカップリングさせることができ、か っポリマーのアレーを形成するのに必要な別個の洗浄などの反応ステップの数を 減少させることができる。

さらに異なる活性化領域における反応条件は独立して制御することができる。し たがって、反応物の濃度などのパラメータは、反応部位から反応部位へと独立し て変えてその方法を最適化することができる。

本発明の別の好ましい実施態様では、光または他のアクチベータを、物理的構造 とともに用いて反応領域を形成させる。例えば光源が、同時に基板の各種の領域 を活性化し、次に機械的システムが平行して異なる領域にモノマー溶液を導入す る。

■、試薬を機械的に送り込む方法 本発明の好ましい実施態様では、試薬は（１）予め形成された領域に形成された チャネル内に流入させるかまたは（２）予め形成された領域に２スポツテイング （ｓｐｏｔ　ｔ　ｉｎｇ）を行う”ことによって基板に送り込まれる。しかし、 他の方法を、スポツティングと流入を組合わせて利用してもよい。各々の場合、 基板の所定の活性化領域は、モノマー溶液が各種の反応部位に送り込まれる場合 、他の領域から機械的に分離されている。

本発明の代表的な“フローチャネル（ｆｌｏｗ　ｃｈａｎｎｅｌ）”法は一般に 次のように記述することができる。多様なポリマー配列は、基板の表面にフロー チャネルを形成し、該チャネルを通じて適切な試薬を流動させるかまたは該チャ ネル内に適切な試薬を入れることによって、基板の選択された領域で合成される 。例えばモノマー“Ａ”を第一グループの選択された領域で基板に結合させねば ならないと仮定する。選択された領域のすべてまたは一部の中の基板の表面のす べてまたは一部は、例えば適切な試薬をチャネルのすべてまたはいくつかを通じ て流動させるかまたは基板全体を適切な試薬で洗浄することによって、結合を行 うために活性化させる。基板の表面にチャネルブロックを置いた後、モノマーＡ を含有する試薬を、すべてのもしくはいくつかのチャネルを通じて流動させるが 、またはすべてのもしくはいくつかのチャネル内に入れる。これらのチャネルに よって第一選択領域は液体接触を行い、その結果モノマーＡが、第一選択領域に おいて、基板に直接もしくは間接的に（リンカ−を通じて）結合される。

次にモノマーＢを第二の選択領域にカップリングさせる。そしてこの領域のいく つかは第−選択領域中に含まれている場合がある。

第二選択領域は、基板表面上のチャネルブロックの平行移動、回転もしくは置換 ；選択されたバルブの開閉；またはホトレジスト層の沈積によって、第二のフロ ーチャネルで液体接触をしている。必要な場合、少なくとも第二領域を活性化す るステップを実施する。その後、七ツマ−Ｂを第二フローチャネルを通じて流動 させるかまたは第二フローチャネル中に入れ、モノマーＢを第二の選択された場 所で結合させる。この特定の実施例では、処理のこの段階で基板に結合して生成 した配列は例えばＡ、ＢおよびＡＢである。この工程を繰返して、基板上の既知 の場所に所望の長さの配列の真人なアレーを形成する。

基板を活性化した後、モノマーＡはいくつかのチャネルを通じて流入させること ができ、モノマーＢは他のチャネルを通じて流入させることができ、モノマーＣ はさらに他のチャネルを通じて流入させることができる。この方法では、チャネ ルブロックを移動させねばならなくなるかまたは基板を洗浄および／または再活 性化しなければならなくなるまで、多くのまたはすべての反応領域をモノマーと 反応させる。利用可能な反応領域の多くまたはすべてを同時に使用することによ って、洗浄と活性化のステップの回数を最少にすることができる。

本発明は種々の実施態様で、チャネルを形成する別の方法または基板表面の一部 を保護する別の方法を提供するものである。例えば、いくつかの実施態様では、 親水性もしくは疎水性のコーティング（溶媒の性質による）のような保護コーテ ィングを、時には、他の領域の反応物溶液による濡れを容易にする物質を混合し て、基板の保護すべき部分を覆って利用する。この方式では、流入溶液はさらに 、その指定流路以外を流れるのを防止される。

本発明の“スポツティングの実施態様はフローチャネルの実施態様とは＼゛同じ 方法で実施することができる。例えばモノマーＡは、予め適正に活性化された第 一グループの反応領域に送り込んでカップリングさせることができる。その後モ ノマーＢを第ニゲループの活性化反応領域に送り込んで反応させることができる 。上記のフローチャネルの実施態様と異なり、反応物は、比較的少量の反応物を 選択された領域に（流入されるのではなく）直接堆積させることによって送り込 まれる。いくつかのステップでは、勿論、基板表面の全体に溶液をスプレーする か別の方法でコートすることができる。

好ましい実施態様では、ディスペンサーが領域から領域へと移動し、停止するご とにモノマーを必要量だけ堆積させる。代表的なディスペンサーは、モノマー溶 液を基板に送り込むマイクロピペットおよびマイクロピペットの位置を基板に対 して制御するロボット装置を反応領域に同時に送り込むことができる。

■、フローチャネルの実施態様 図１は本発明の一実施例を示す。この特定の実施例では、モノマーグループＡ、 Ｂ、　ＣおよびＤのモノマーと二量体が基板の選択された領域で捕捉される。こ の基板としては、生物学的、非生物学的、有機、無機またはこれらのいずれかの 組合わせの基板であり、粒子、ストランド、沈澱、ゲル、シート、管状物、球状 物、容器、毛細管、パッド、スライス、フィルム、プレートスライドなどとして 存在している。基板は便利ないずれの形態でもよく、例えば、ディスク形、四角 形、球形、円形などがある。基板は平坦な形態が好ましいが表面が各種の別の表 面形態であってもよい。例えば基板は合成が起こる滓出した領域またはへこんだ 領域をもっていてもよい。

基板とその表面は、本願に記載の反応を実施するための支持体を形成している。

これらの七ツマ−は、第一方向に基板上にもしくは基板に隣接して形成もしくは 配置されている第一フローチャネル流路Ｘ＋　＋　Ｘａ＋　Ｘ３およびＸ＋、な らびに第二方向に基板上にもしくは基板に隣接して形成もしくは配置されている 第二フローチャネル流路）’ｌ、Ｙｚ、ｙ２およびｙ、を用いて捕捉される。第 二フローチャネル流路は第一フローチャネル流路の少なくとも一部と交差する。

これらのフローチャネルは、本願の他の部分で詳細に述べられている方法によっ て製造される。

最初、基板には、例えば洗浄およびその表面に“リンカ−”分子を任意に配置す るなどのような一種以上の予備処理を行う。また基板は、各種の活性基、ポリマ ーの一部を形成する共通のモノマー配列などを備えていてもよい。

その後、第一カッブリングステップで、一つ以上のフローチャネルに第一モノマ ーＡが供給され、そのモノマーは、フローチャネルが基板と接触している場所で 、共有結合または他の方法で基板に（直接もしくは間接に）結合する。図１に示 す特定の実施例では、フローチャネルＸ、とｘ２を用い、これらのチャネルに隣 接する基板の全長にそって、基板にモノマーＡを結合させる。各カップリングス テップは、いくつかの実施態様では、種々のサブステップで構成されている。例 えば各カップリングステップには、洗浄、化学的活性化などを行う一つ以上のサ ブステップが含まれている。

その後または同時に、図２に示すように、第二モノマーＢが選択されたフローチ ャネルに供給され、モノマーＢは、第二フローチャネルが接触している場所で基 板に結合する。図２に示す特定の実施例ではモノマーＢはチャネルＸ、とＸ、に そって捕捉される。モノマーＡとＢがそれらのそれぞれのフローチャネルを同時 に流れると、二つのカップリングステップを同時に行うのに単一のプロセスステ ップ（ｐｒｏｃｅｓｓ　５ｔｅｐ）　Ｌか必要でない。“プロセスステップ”と いう用語は本願で用いる場合、一つ以上のチャネルに一つ以上の試薬を注入する ことを意味する。“カップリングステップ（ｃｏｕｐｌ　ｉｎｇｓｔｅｐ）″と いう用語はモノマーのポリマーへの付加を意味する。

その後プロセシングは、図２の流れ図に示す方式でモノマーＣとＤについて同様 に続き、七ツマ−Ｃはフローチャネルｙ１とｙ、内で捕捉され、Ｄはフローチャ ネルｙ、とｙ、内で捕捉される。七ツマ−ＣとＤはフローチャネルｙ、〜ｙ１を 通じて同時に導入され、その結果二つのカップリングステップを単一のプロセス ステップで実施することが好ましい。図１の白い領域は生成した流路の交差部分 を示す。

図３は上記のステップを用いて形成された配列のマツピングを示す。図３に示す ように、配列Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、　ＡＤ、　ＢＤ、　ＡＣおよびＢＣがわずか２回 のプロセスステップを用いて形成された。したがって、このプロセスは比較的少 ないプロセスステップしか使用せずに、ポリマー配列の真人なアレーの合成を行 うことが分かる。別の実施例によれば、４個のモノマーの基本セットの合計４” ＝１６個の三量体を形成させるのに二つのプロセスステップしか使用する必要が ない。

別の実施例によれば、４個のモノマーの基本セットの合計４ａ個の六量体を形成 させるのに、“Ｘ”方向に配向させた２５６個のフローチャネルと、“ｙ”方向 に配向させた２５６個のフローチャネルを設けて合計８回のカップリングステッ プしか必要としない。

この方法の威力はさらに、２０個のアミノ酸の基本セットから６種の六量体ペプ チドの完全なアレーを合成することによって示される。

このアレーは、６４．０００．０００の異なるペプチドを形成する２０６すなわ ち６４．０００．０００個の領域を有し、わずか６回のプロセスステップで作る ことができる。さらにこの方法は異なる型板をわずか３回しか必要としない。第 一の型板は２０本の平行なチャネルを有し、第二の型板は幅が各々第一型板のチ ャネルのｌ／２０の４００本のチャネルを有し、そして第三の型板は幅が各々第 二型板のチャネルの１／２０の８０００本のチャネルをもっている。各型板は、 二回のプロセスステップで、図４に示すように、各々他方に対して９０°の方向 で使用する。

第一の型板によって、基板は活性化され次いで２０種のアミノ酸の基本セット（ または他の２０種のメンバーの基本セット）の各々の溶液を流入させ、第一方向 の、異なる予め形成されたス］・ライブ上で反応させる。これは第一のプロセス ステップであり、２０のカップリングすなわち結合のステップを含み、同時に実 施することができる。

次に基板全体を再び活性化し、第一型板を、第一方向に対して直角の第二方向に 配置する（図４ａ）。次いで２０種のアミノ酸の溶液を２０個の新しい予め形成 されたストライブにそって流入させる（このストライブは各々元のセットのスト ライブに対して直角である）。

これらの二つの各プロセスステップにおいて、２０個の予め形成された領域（フ ローチャネルにそったストライブ）はまず活性化され、次いで個々のモノマーを 接触させると、合計２０個のストライブは、次の活性化ステップが必要になるま で反応する。換言すれば、２０のカップリングステップが平行に実施され、活性 化ステップの必要回数が大きく減少する。

残りの四つのカップリングステップは第二と第三の型板を使用する。第三と第四 のプロセスステップ（図４１））では２０本のチャネルが各モノマーに充当され １、第五と第六のプロセスステップ（図４ｃ）では４００本のチャネルが各七ツ マ−に充当される。最初の二つのステップの場合と同様に　基板全体が単一のプ ロセスステップ中に反応を受ける。したがって、６４．０００．０００個のペプ チド六量体の全ライブラリーを製造するのにわずか６回のプロセスステップ（合 計約２４時間を要する）しか必要でない。異なる実施態様では、送り込みを制御 する８０００本のチャネルを有する単一の型板（例えば第１ラウンドでの２０種 の各アミノ酸に対する４００チヤネル）がわずか−回の回転ステップで六量体の 全ライブラリーを製造することができる。したがって本発明は多様なポリマーア レーを極めて迅速に製造する方法を提供するものである。

図５ａと５ｂは上記の合成ステップを実施するのに使用される装置の第一実施態 様の詳細を示す。詳しく述べると図５ａは装置を平面図で示ｊ５、一方図５ｂは 装置を断面側面図で示す。図５に示す特定の実施態様では、装置は基板４０１上 でポリマー配列を合成するのに使用される。基板４０１は回転ステージ４０３に 取付けられ、かつクランプ４０５によってチャネルブロック４０７に対して保持 されている。

チャネルブロック４０７には、その中に、複数のチャネル４０９がストライブの 形態でエツチングされている。各チャネルは流入口４１１と流出口４１３を備え ている。減圧源４１５が一つ以上の流出口４１３に適用され、一方、ピペッタ４ １７が摺動可能にアーム４１９に取付けられ、貯槽４２１から選択された流入口 　４１１に選択された試薬を送り込む。

第二の好ましい実施態様の詳細は図６〜１１に示す。図６は、圧力チャンバー１ ０１内で、基板ｉｌｌに対して均一に分布する圧力によって、基板１．１１を、 チャネルブロック１０９に当接させて適正な位置に保持する装置を示す。加圧ガ スをガス圧入口１０３から入れて、クランピング圧を与えて、基板を固定し、− 力流体は流体流入口１１５からチャネル１２３を通して流入させ次いで流体出口 １１７から流出させる。圧力チャンバーハウジングの上方部分１０５と下方部分 １２５はナツト　１２】とボルト　１０４によってともに保持されている。圧力 チャンバーハウジングの部分をともに保持するのに、クランプのような他の手段 も勿論使用できる。

図７は本発明のチャネルブロックの好ましい流路の構成を示す。

図７８に示すように、流体送り込み部位１２７．１２９．１３１．１３３．１３ ５および！３７は反応領域１４１に至るチャネルに接続されている。類似の装置 を図７ｂに比較するために示すが、図７ｂでは、反応領域におけるフローチャネ ルの方向が長方形のチャネルブロック上で９０″シフトしている。外部減圧ライ ンへの減圧口１４５と１４６が設ζノられその結果、基板の位置は流体が流動中 、維持される。

図７ａと７ｂに示すチャネルは、集積回路に用いられるリード線のパターンに類 似の方式で、チャネルブロック１３９上に“扇形チャネルアレー”を形成してい る。このことによって、反応領域におけるチャネルの密度が高いのに比べて、流 体送り込み点間の距離が著しく増大している。２インチ×３インチの基板におい て、一般に空間の距離が、扇形の配置によって、少なくとも約４：１の比率で増 大している。したがって反応領域におけるチャネルが２００ミクロン離れている 場合、送り込み口は０．８ｍｍ離れさせることができる。

その間隔距離は、送り込み口１２７．１２９および１３１について示すように送 り込み口をずらすことによってさらに増大させることができる。このようにする ことによって、少なくとも約３＝１の比率でチャネルの距離をさらに増大するこ とができる。したがって、　２００ミクロンの距離で反応領域のチャネルが離れ ている場合、扇形アレーをずらすことによって、送り込み口開の距離は２．４ｍ ｍになる。したがって流体は、反応領域のチャネルの高密度アレーに、標準の１ ．６ｍ１１１のテフロン（登録商標）のチュービングから送り込むことができる 。追加の間隔が必要な場合には、基板の大きさを大きくし一方反応領域の大きさ は維持する。

図８に示すように、流体送り込み口は、チャネルブロック上の位置決めプレー１ −　（ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ　ｐｌａｔｅ）　１０８の裏面の通孔から形成さ れている。この位置決めプレートは、溶融パイレックスで製造することが好まし いが、圧力チャンバー内でクランプしている間、チャネルブロックに対して構造 の一体性を与える。またこの位置決めプレートはチャネルブロックの流入口を形 成し、送り込み口開またはチャネル間の漏洩を減らす手段も提供する。好ましい 実施態様では、チャネルブロックのチャネル１２３は一般に被削性かまたは鋳造 された材料であるウェーハ１０６で形成され、好ましくはエツチングされたシリ コンかまたは微細に切削されたセラミックである。他の実施態様では、チャネル ブロックは適切なポリマー材料から圧力成形または射出成形によって製造される 。チャネルブロック装置全体は剛性のチャネルブロックのサブプレート１１０上 に取付けられ、このサブプレー１・には真空ライン１１２、流体送り込みライン １１５の流入口、流体流出ライン１１７の出口、およびプラグ末端１５１と１５ ３のくぼんだ部分が設けられている。この装置によって、基板はチャネルブロッ クの上面に対してクランプすることができ（図６の実施態様に示すように減圧ま たは加圧のガスによる）、−力流体は下から入り下から流出する。サブプレート は、ステンレス鋼またはアノード酸化アルミニウム（アルマイト）のような硬質 材料で製造することが好ましい。

個々の微細配管の接続部は各チャネルについて、図９に示すように製造すること ができる。プラグ末端１５１には、円錐形の上面が設けられ、その上面はパイレ ックス製の位置決めプレート１０８の円錐形凹部１】８と係合している。またプ ラグ末端１５１は円筒形の下面を有し、この下面はサブプレート１１０の円錐形 凹部１１６と係合している。このサブプレートと位置決めプレートは、ボルト１ １４とねじ付き挿入部分１１２、または他の適切な係合手段によってともに保持 されている。

図１Ｏは本発明の好ましい装置の流体流れ図を示す。圧力はポイン）２５（ＰＩ ）とポイント２１（Ｐ２）において制御されて、圧力降下（ＰＩ−Ｐ２）が装置 の両端間で維持される。活性化されたモノマーのようなカップリングする化合物 は貯槽３１．３２および３３から供給される。追加の試薬類は貯槽１５．１７お よび１９から供給される。勿論、図１Ｏに示すモノマーとカップリング試薬の貯 槽は、可能性がある一層大きなシリーズの貯槽の代表例である。該試薬とカップ リング化合物はノード（ｎｏｄｅ）　２７．２８および２９で混合され次いでチ ャネルブロック１３９に導入される。適切な試薬とカップリング化合物の混合は ノードのバルブによって制御され、またこれらのバルブは電子制御器２３によっ て順に制御される。基板の両端にわたって誘導された排出液はライン３５によっ て放出される。

図１Ｏに示す装置は、ごく少数の変数を調節することによって全チャネルを平行 に制御することができる。例えば、ＰＩとＰ２を固定することによって、全チャ ネルの両端間の圧力勾配が同時に一定に維持される。したがって、全チャネルの 流量は、フローチャネルの断面積と流体のレオロジー特性によってきまる。チャ ネルは断面積が均一でありかつカップリング化合物は一般に単一溶媒による希薄 溶液として供給されるので、均一な流量が全チャネルにわたって得られる。この 装置の場合、全チャネルでのカップリング時間は、この装置の両端間の圧力勾配 を単に調節することによって同時に変えることができる。この装置のバルブは、 制御器２３からの単一の電子出力によって制御することが好ましい。

図７に示す扇形チャネルアレー構造は、化学合成中に続けて実施するプロセスス テップに用いる二つの別個のチャネルブロックを示す。一方のブロックは固体基 板上の水平アレーを形成し、他方のブロックは垂直アレーを形成する。化学化合 物の交差する横列と縦列のマトリックスを作製するために、固体基板は連続する プロセスステップ中に、一つのブロックから他方のブロックへと移転させる。

多くの実験は、一連のプロセスステップ中、一つのブロックから他のブロックへ の一回の移転しか必要でないが、図１１ａとｌｌｂに示す扇形チャネルアレーの トランスファブロック７５は、移転を繰返す間、固体基板７１のチャネルブロッ ク７９に対する正確な見当合わせを維持する装置を提供する。いくつかの実施態 様では、単一のチャネルブロックを、必要なとき単に９０°回転するだけで、水 平と垂直方向のアレー用に用いることができる。

このトランスファブロック（ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｂｌｏｃｋ）は、固体基板の寸 法特性が心合せに用いられないように、チャネルブロックに対して位置決めが行 われる。トランスファブロック７５はチャネルブロックに対して運動学的マウン ト８１（ｋｉｎｅｍａｔｉｃ　ｍｏｕｎｔ）によって心合わせがなされ、一方減 圧は、チャネルブロックの減圧ライン８３からトランスファブロック上の減圧ラ イン７７に切換えられる（定常作動中、減圧によって基板はチャネルブロックに 対して当接保持される）。

この基板とトランスファブロックは次いで移動させて、第二のチャネルブロック に対して再び位置合わせを行う。減圧を第二チャネルブロックに切換えて、基板 を適正なアラインメントに保持する。このようにして、個々の基板の寸法が変わ っても、プロセスステップ間の正確な見当合わせが保証される。またトランスフ ァブロック装置は、機械および光によるプロセスステップの両方を利用する実験 で、フローセルに対する出し入れの移転中マトリックス領域のアラインメントを 保持する。

いくつかの実施態様ではチャネルブロックは利用する必要がない。

あるいは、いくつかの実施態様では、小“ストリップ（ｓｔｒｉｐ）″の試薬を 、例えばピペッタでその基板またはチャネルにストライブをつけることによって 塗布する。この実施態様は本発明のスポツティングによる実施態様にいくらか類 似している。別の態様によればチャネルは、半導体産業に広く用いられているよ うなホトレジストを堆積させることによって形成される。このような材料として は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）とその誘導体およびポリオレフィン スルホン類のような電子ビームレジストなどがある（Ｇｈａｎｄｉ。

“ＶＬＳＩ　Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ　Ｐｒ１ｎｃｉｐｌｅｓ、”　Ｗｉｌｅｙ 社（１９８３年）、１０章に一層詳しく記載されている。なおこの文献を、すべ ての目的のため全体を本願に援用するものである）。これらの実施態様では、レ ジストを堆積させ、選択的に暴露し、エツチングを行い、基板の暴露された部分 を残してカップリングを行う。レジストを堆積させ、選択してレジストを除き、 次いでモノマーをカップリングさせるこれらのステップを繰返して、所望の配列 のポリマーを所望の場所に形成させる。

いくつかの実施態様では、基板の所定の領域を活性化するのにレジストを利用で きる。例えば、酸生成ポリマーのようなある種のレジスト材料は光を照射される とプロトンを放出する。これらの実施態様によれば、このような材料で被覆され た基板は、マスクを通じて照射されるかまたは他の方法で選択的に照射されると 、基板の照射された領域は酸性状態に暴露される。基板上の酸で変化する保護基 または基板上のオリゴマーが除去され、活性化された領域が残る。

この時点でそのレジストのすべてまたは一部を除去することができる。好ましい 実施態様では、レジストは活性化された領域のみが除去され、その結果、チャネ ルが活性化された領域で形成される。あるいはレジストは基板全体から除去され ることがある。この場合、別のチャネルブロックを基板に接触させてフローチャ ネルを形成させるか、または通常のＶＬＳＩＰＳ法を使用してもよい。

好ましい実施態様において、基板は通常のガラス、パイレックス、石英、各種の ポリマー物質のいずれか一つなどがある。勿論、基板はシリコン、ポリスチレン 、ポリカーボネートなどのような各種の物質のいずれか一つで製造することがで きる。

好ましい実施態様では、チャネルブロックは、シリコン、または３Ｍ社が製造し 商品名ＫｅｌＦ　（登録商標）８０で知られている物質のようなポリクロロトリ フルオロエチレンで製造されているが、ポリスチレン、ポリカーボネート、ガラ ス、［１ｕｐｏｎｔ社が製造しているＫａｌｒｅｚのようなエラストマー、各種 のセラミック、ステンレス鋼などのような広範囲の物質も利用できる。

チャネルブロックのチャネルは、問題の材料によって、機械加工、圧縮成形、射 出成形、平版印刷、レーザー切削などによって製造するのが好ましい。より大き なチャネルブロックを利用するいくつかの実施態様では、チャネルブロックのチ ャネルの滓出した部分はラッピングフィルム（０，３μｍグリッド）を重ねるこ とによって処理される。このような滑らかな表面によって、シーラントを使用せ ずに基板に対して優れた封止が行われ、それ故チャネルブロックを回転する場合 、基板上にシーラント物質が残ることはない。操作はすべてはＶ常温、常圧で行 うことが好ましい。

特に好ましいチャネルブロックは磨きシリコンウェーハを化学的エツチング法で 処理することによって製造される。化学的エツチング法は集積回路を製造するの に広く使用されている方法である。この方法によれば磨きシリコンウェーハの１ ２．８ｍｍの領域上に６０本以上の１００ミクロンのチャネルを容易に形成する ことができる。エツチングを行った後でも、ウェーハの上面（未エツチング）領 域は、未エツチングウェーハの極めて平坦な形態を保持している。したがってフ ローセル操作中、基板との密着が確実に行われる。

操作中、基板の表面は、例えば有機溶媒の塩化メチレン、ＤＭＦまたはエチルア ルコールなどで洗浄することによって適切に処理される。基板は、任意にその表 面に適切なリンカ−分子を付与してもよい。そのリンカ−分子は、例えばアリー ルアセチレン、２〜１ｆＡＪもしくはそれ以上のモノマーを含有するエチレング リコールのオリゴマー類、ジアミン類、二酸類、アミノ酸類またはその混合物で もよい。その後、その表面には、ＴＢＯＣもしくはＦＭＯＣで保護されたアミノ 酸のような保護された表面活性基が付与される。このような方法は当該技術分野 の当業者にとって公知である。

次いでチャネルブロックと基板は接触させて、チャネルブロック中の溝および基 板で囲まれだ液密チャネルを形成させる。チャネルブロックと基板が接触してい るとき、保護基除去剤と、最初に選択された一本のチャネルもしくはチャネル群 の流入口にピペッタを置きおよび任意に減圧源をチャネルの出口に配置すること によって、選択されたチャネルを通じて導入する。例えばＴＢＯＣで保護された アミノ酸の場合、この保護基除去剤と（２，では例えばトリフルオロ酢酸（ＴＦ Ａ）がある。なおこのステップに続いて任意に、例えばジクロロメタン（ＤＣＩ Ｊ）で洗浄して過剰のＴＦＡを除去するステップを実施してもよい。

次に、最初のアミノ酸もしくは他のモノマーＡを最初に選択したフローチャネル を通じて導入する。この最初アミノ酸もＴｌｌ０Ｃ，ＦＭＯＣｌまたはＮＶＯＣ などのような適切な保護基を付与されている方が好ましい。またこのステップの 場合も続いて適切な洗浄ステップが実施される。第一群のチャネルで利用される 脱保護／カップリングのステップは、追加の群のチャネルで同時に行われるかま たはその後に繰返して行われる。好ましい実施態様では、モノマーＡが第一群の チャネルを通じて導入され、モノマーＢが第二群のフローチャネルを通じて導入 されるなどして、その結果各種の異なる七ツマ−が基板の平行のチャネルにカッ プリングされる。

次いで、基板とチャネルブロックを分離し、次いで任意に、基板全体を適切な物 質で洗浄して、チャネルが基板と接触する部分から不要な物質を除去する。

基板および／またはブロックは次に、任意に洗浄し、次いでステージとともに平 行移動および／または回転させる。好ましい実施態様では、基板はその元の位置 から９０＠回転させるが、いくつかの実施態様では例えば００〜１８０６の範囲 のより小さいかもしくは大きい回転を行わせる。図７に示す装置について考察し たような他の実施態様では、二つ以上の異なるチャネルブロックを用いて、基板 を横ぎって異なるフローパターンが作製される。チャネルブロックは、回転させ るとき、同時に基板に対して平行移動させることができる。

“平行移動させる”とい・う用語は、基板および／またはチャネルブロックの相 対的な運動を意味し、一方“回転”という用語は、基板および／またはチャネル ブロックが、それらに垂直な軸線のまわりを回転することを意味する。いくつか の実施態様では、その相対的回転は、合成の異なる段階に対して異なる角度で行 われる。

脱保護およびアミノ酸などのモノマーのカップリングのステップを繰返して、基 板の表面にポリマーのアレーが形成されるに至る。

例えば、モノマーＢを選択されたフローチャネルを通じて導入して、最初の位置 のチャネルブロックによって形成されたチャネルと、そのチャネルブロックを９ ０’回転させて形成されたチャネルとの交差部分にポリマーＡＢから得られる。

チャネルブロックの回転は本発明の好ましい実施態様によって行われるがこのよ うな回転は必要でない。例えば、単に異なる試薬をチャネルを通して流入させる ことによって、異なるモノマー配列を有するポリマーを形成させることができる 。単に一つの具体例では、第一カッブリングステップで複数のチャネルの一部に モノマー″Ａ”が充填され、一部にモノマー“Ｂ”が充填される。次いで上記の 第一チャネルの全部もしくは一部にモノマー“Ｃ″を充填し、および第二チャネ ルの全部もしくは一部にモノマー“Ｄ”を充填して、配列ＡＢとＣＤが形成され る。このようなステップを用いて、１０個のモノマーの基本セットと１００個の 溝を有するチャネルブロックを使用して１．００個の配列を形成させることがで きるであろう。

他の実施態様で、本発明は図１２に示すマルチチャネル固相合成器を提供するも のである。この実施態様では、チューブのマニホルドまたは収集体１０００のよ うな送り込みラインの収集体が活性化された試薬を合成支持体マトリックスｌ０ ０２に送り込む。チューブ収集体１０００は硬質の合成ブロックマニホルドの形 態を有し、このマニホルドは合成支持体マトリックスｌ００２と正確に心合わせ を行うことができる。この支持体マトリックスは、化合物を固定化または合成す ることができる複数の反応領域を備えている。好ましい実施態様では、これらの 反応領域は、合成フリット、パッドまたは樹脂などを含有している。

支持体マトリックスの個々の反応領域に送り込まれた溶液は、反応領域を通過し て、廃棄物処理領域、再循環タンク、分離器などに流入する。いくつかの実施態 様では、反応溶液は、単に重力の作用で反応領域を通過し、一方他の実施態様で は、反応溶液は、減圧もしくは圧力によって反応領域を通じて引出されるか押出 される。

支持体マトリックスの個々の反応領域１００４は壁またはガスケット１００１に よって互いに分離されている。これらの壁またはガスケットは、一つの反応領域 中の反応物溶液が隣接している反応領域中に移動し、て汚染するのを防止する。

一つの実施態様では、その反応領域は、樹脂または反応混合物が充填されている チューブが形成されている。このガスケツティングによって、支持体マトリック ス１００２と“マスク″（図示せず）を密着させることができる。このマスクは 、第一群の反応物溶液を、予め決められたライン（チューブ）を通じて第一セッ トの反応領域へ送り込むのを制御する働きをする。送り込みチューブ１０００、 マスク、および支持体マトリックス１００２を確実に密着させることによって、 反応溶液が偶然まちがった反応領域に新しいセットの反応領域に送り込まれる。

この方式において、組合わせ戦略を用いて、ポリマーなとの化合物の大きなアレ ーを作ることができる。他の実施態様では、マスク以外の機構を利用して個々の 送り込みチューブを遮断することができる。例えば、チューブ内の制御バルブの アレーはいくつかの実施態様に適している。

合成支持体マトリックスの厚みを調節することによって、反応領域内に固定化さ れる物質の量を制御することができる。例えば比較的薄い支持体合成マトリック スを使って、分析用の、表面に捕捉された少量のオリゴマーを製造することがで き、一方比較的厚い支持体合成マトリックスを使って、その後使用するために支 持体から開裂させることができる比較的大魚のオリゴマーを合成することができ る。後者の実施態様では、個々の合成支持体に整合した寸法を有するコレクタを 用いて、反応マトリックスから最終的に遊離させたオリゴマ〜を収集することが できる。

多数のポリマーを合成するこの装置の性能を示すと、各辺の長さが１０ｃｍの正 方形で、５ｍｍ幅のガスケットで分離された５ｍｍ大きさの反応領域を有する合 成マトリックスは１００個の個々の合成部位（反応領域）を提供する。反応領域 の大きさを各辺について２．５ｍｍに変化させると４００個の反応領域を利用で きるようになる。

本願では、本発明の好ましい態様に直線状溝を示しているが、本発明の他の実施 態様では、円形リングのような円形リングなどの形態が提供され、その選択され たリング間に半径方向の溝が走行している。いくつかの実施態様によれば、異な った幾何学的形態のチャネルブロックを一つのステップから次のステップへと使 用する。例えば第一のステップで円形リングを使い次のステップで直線ストライ プを使用する。図１３ａは、チャネル４０９がチャネルブロック４０７中に蛇行 した配置で配置されている、可能性がある配列の一つを示す。チャネルブロック の適切な平行移動および／または回転によって、所望のモノマー配列のポリマー は、例えば位置５０１でポリマーを連続的に添加している間にチャネルの交差部 に形成される。なお以前のまたは以後のセットのチャネルの交差部は破線で示す 。図１３ｂは他の装置を示し、その装置では、チャネルは（この場合流路４１３ はない）直線状の配置になっており、５０３と５０５の群が基板の隣接領域内に 配置され、かつ基板の長さの一部にのみ延びている。

本発明のいくつかの実施態様では、例えば各種のモノマーを含有する各種の試薬 は開口４１３を通じて送る場合、ポンプでは送らない。

代わりに、試薬を図１３ｂに示す溝４０９のような溝の一つの中に入れその溝を 満たす。次にこの基板をチャネルブロックの上面の上に置いて、基板の暴露され た部分を溝の中の物質と反応させる。好ましい実施態様では、チャネルの幅は、 チャネル間の浮き出した領域の幅と同じである。これらの実施態様によれば、次 に基板を一つのチャネルの幅だけまたは一つのチャネルの幅の整数倍、横方向に 移動させて、前のカップリングステップにおけるチャネル間の領域とモノマーの 反応および該領域上へのモノマーの配置を行うことができる。その後、基板もし くはチャネルブロックは、次のシリーズのカップリングステップを行うため回転 させる。

好ましい実施態様では、このプロセスを繰返して基板の表面に１０種類を越える 異なるポリマー配列が得られる。さらに好ましい実施態様では、このプロセスを 繰返して、１０”、　１０”、　１０’、　１０’、　１０’またはこれらを越 える数の種類のポリマー配列が単一の基板上に得られる。いくつかの実施態様で は、このプロセスを繰返して２個はどの少数のモノマーを有するポリマーが得ら れるが、このプロセスは、３、　４．　５．　６．１０．１５．２０．３０．４ ０．５０．７５．１００またはこれらを越える数のモノマーを有するポリマーを 生成するよう容易に適応させるーことができる。

好ましい実施態様によれば、ポリマー配列のアレーは、一つ以上の各種のスクリ ーニング法に利用される。そのスクリーニング法の一つは、１９９１年１１月２ ２日付けで出願された同時係属出願中の米国特許願第７９６．９４７号に記載さ れている。なおこの文献はすべての目的のために本願に援用するものである。例 えば一つの実施態様によれば、その基板を、酵素もしくは抗体のような問題の受 容体に暴露させる。好ましい実施態様では、受容体が結合する場所を容易に検出 するように受容体にはフルオレセインで標識を付けるかまたは他の方法で標識を つける。いくつかの実施態様によれば、チャネルブロックを用いて、受容体を含 有する溶液を、ポリマーの合成されたアレー上に導入する。例えばいくつかの実 施態様によれば、チャネルブロックを用いて、受容体の濃度が異なる受容体の溶 液を基板の領域の上に導入する。

最も好ましい実施態様では、フルオレセインによる標識付けで得られたシグナル の増幅を、基板を問題の抗体に暴露し、次いで問題の抗体に対して相補的でかつ 好ましくは、問題の抗体の多数の場所に結合する標識付き物質に基板を暴露する ことによって行う。例えば一つの特定の実施態様では、マウスの抗体を試験する 場合、標識をつけた第二抗体を、例えばヤギ抗マウスの基板に暴露する。このよ うな方法は、すでに本願に援用したＰＣＴ特許願公開第ＷＯ９２／１００９２号 に記載されている。

■、スポツティングの実施態様 いくつかの実施態様では、七ツマ−（または他の反応物）をディスペンサーから 液滴で堆積させて予め形成された領域を満たす。例えば単一のカップリングステ ップで、ディスペンサーは、選択された各領域がモノマーを受け終るまで、第− 領域上を移動して液滴を分配し、次いで第二領域に移動して液滴を分配するなど 行うことによって、一連の予め形成された領域に第一モノマーを堆積させる。

次にディスペンサーはは１′同じ寸法で第ニジリーズの予め形成された領域に第 二モノマーを堆積させる。いくつかの実施態様では、２台以上のディスペンサー を用いるので２種以上のモノマーを同時に堆積させる。これらのモノマーは反応 領域と接触して直ちに反応するか、または触媒添加のような別の活性化ステップ を必要とする場合がある。いくつかの数のモノマーを、基板全体にわたって予め 形成された領域に堆積させて反応させた後、未反応のモノマー溶液は基板から除 去する。このようにして第一プロセスステップを完了する。

この実施態様を行うのに、基板の個々の反応領域間の間隔は好ましくは約３ｍｍ より小さく、より好ましくは約５〜１００μｍである。

さらにこれら領域間の角度は、−貫して１″以内が好ましく、０．１０以内がさ らに好ましい。基板は好ましくは少なくとも約１００個の反応領域を有し、より 好ましくは少なくとも約１０００個の反応領域を有し、そして最も好ましくは少 なくとも約１０．０００個の反応領域を有する。勿論、基板上の反応領域の密度 は変化させる。好ましい実施態様では基板の１ｃｎｒ当り、少なくとも約ｔｏｏ ｏ個の反応領域があり、そしてより好ましくはＩＣ！１１当り少なくとも約１０ ．０００個の反応領域がある。

反応物の液滴を正確に指定された領域に一貫して堆積させるために、送り込み装 置と基板に共通の基準の枠組み（ｆｒａｍｅ　ｏｆ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）が必 要である。換言すれば、送り込み装置の基準座標を、基板の基準座標に正確にマ ツピングしておかなければならない。ポリマー領域のアレーを完全にマツピング するのに、基板上の基準点が二つしか必要でないのが理想的である。ディスペン サー装置はこれらの基準点の位置を見つけ出し次いでその内部基準座標を修正し て必要なマツピングを行う。その後、ディスペンサーを特定の方向に特定の距離 だけ移動させ、既知の位置に直接配置することができる。勿論、このディスペン サー装置は正確に繰返すことができる移動を行えなければならない。さらに、ア レーの個々の領域は、基板に基準マークが形成された後は、このマークに対して 移動させてはいけない。

基板を製造し使用している間に通常遭遇する加圧などの機械的操作によって、あ いにく、基板が曲がり、基準マークと反応領域間の対応が変化することがある。

したがって、好ましい実施態様では、“全体的な”基準マークと“局部的な”基 準マークを有する基板を使用する。好ましい実施態様では、二つの全体的基準マ ークを基板上に配置して基準の最初の枠組みを定義するのが便利である。これら の点が見つけられると、ディスペンサー装置はその中に、基板と予め形成された 領域の近似地図をもっている。これらの領域の正確な位置を見つけるのを助ける ために基板は基準の局部の枠組みにさらに分割される。したがつて初期の“コー ス”修止時には、ディスペンサーは、一つの基準の局部枠組み内に配置される。

局部領域に配置されるとディスペンサー装置は、局部の基準マー・りを探してさ らに基準の局部枠組みを決定する。これらのことから、ディスペンサーは、モノ マーが堆積される反応領域に正確に移動する。この方式では、曲がりなどの変形 の作用は最小にすることができる。局部の基準マークの数は、基板に予想される 変形の程度によって決定される。基板が充分に剛性であるため変形がほとんど起 こらないか全く起こらない場合、ごく少数の局部基準マークしか必要でない。し かしかなりの変形が予想される場合は、さらに多数の局部基準マークが必要であ る。

適切な基準点を最初にみつけて、ディスペンサーをその基準点に心を合わせるた め、視覚または非視覚（ｂｌｉｎｄ）による装置が利用される。視覚による装置 では、カメラがディスペンサーのノズルにしっかりと取付けられている。カメラ が基準点を見出したとき、ディスペンサーは基準点から一定の距離と方向にある ことが分かり基準の枠組みが樹立される。本発明の非視覚装置は、例えばキャパ シタンス、抵抗または光による方法によって基準点を見つけだす。光による方法 の一例ではレーザービームを基板に透過させるかまたは基板から反射させる。そ のレーザービームが基準マークに遭遇すると、光強度の変化がセンサによって検 出される。キャパシタンスや抵抗による方法も同様に利用される。センサは、基 準点に遭遇したとききのキャパシタンスまたは抵抗の変化を自動記録する。

単一の基準点で開始して、ディスペンサーは、基板の一つの反応領域から他の領 域へ、正しい距離で正しい方向に平行移動する〔これは“推測位置（ｄｅａｄ　 ｒｅｃｋｏｎｉｎｇ）″走行（ｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｌ）法である）。

停止するごとに、ディスペンサーは、正しく計量された量の七ツマ−を堆積させ る。類似の装置は超小形の電子装置の製造および試験の技術分野で広く利用され ているが、１秒当り３〜ｌＯ回の停止までの速度で移動することができる。この よ・うな装置の平行移動（Ｘ−Ｙ）の精度は１μｍ以内で充分である。

ディスペンサーを移動させる平行移動機構は、閉ループ位置フィードバック機構 （符号器）を備えかつバックラッシとヒステリシスが少ないことが好ましい。好 ましい実施態様では、この平行移動機構は高分解能を有し、すなわち符号器の１ カウント当りＩモータティック（ｍｏｔｏｒ　ｔｔｃｋ）より優れている。さら にその電気機械機構は、反応領域の直径走行距離に対して高い繰返し性（一般に ±１μｍまたはこれより優れている）をもっていることが好ましい。

基板上にモノマー溶液の一滴を正確に堆積させるために、ディスペンサーのノズ ルは基板表面上方に正しい距離をおいて配置しなければならない。一つの実施態 様では、ディスペンサーの先端は、５ナノリツトルの一滴を放出する場合、基板 表面の上方約５〜５０μｍに位置させるのが好ましい。またその−滴は基板表面 の上方約ｌＯμｍで放出することが一層好ましい。このような精度を達成するの に必要な制御度は、上記のタイプの繰返し可能な高分解能の平行移動機構で達成 される。一つの実施態様において、基板の上方の高さは、ディスペンサーを小イ ンクリメンＩ・で基板に向かって、その先端が基板に接触するまで移動させるこ とによって測定される。この時に、ディスペンサーは、特定の距離に対応する一 定数のインクリメントだけ表面から移動して離れる。その位置から、−滴が下方 のセルに放出される。ディスペンサーが移動するインクリメントは約５μｍ未満 が好ましく、約２μｍ未満が一層好ましい。

別の実施態様では、ディスペンサーのノズルは、ディスペンサーの先端より一定 距離だけ固定して延びているシースで囲まれている。

この延びている距離は、溶液の一滴が選択された反応領域に送り込まれるときに 落下する距離に一致することが好ましい。したがって、このシースが基板表面に 接触すると、ディスペンサーの移動が停止し、−滴が放出される。この実施態様 では、接触が行われた後、ディスペンサーを後退させて基板から離れさせる必要 はない。基板表面と接触した時は、ディスペンサー（またはシース）の先端およ び下方の基板間のキャパシタンスまたは抵抗を監視するような各種の方法で確認 することができる。基板表面と接触した時には、これらの特性のいずれかが急速 に変化することが観察される。

この点について、スポツティング装置は平行移動についてしか報告されていない 。しかし他の装置も利用できる。一つの実施態様では、ディスペンサーは、磁気 または光による記憶媒体の分野で利用されているのと類似の装置によって、問題 の領域に対して心合わせが行われる。例えばモノマーを堆積させるべき領域はデ ィスク上のトラック付きセクタの位置によって特定される。次いでディスペンサ ーは適切なトラックに移動させ、一方ディスク基板は回転する。

適切なセルがディスペンサーの下方に位置すると（トラック上の適切なセクタに よって参照されるとき）、モノマー溶液の一滴が放出される。

一滴の大きさの制御は種々の方法で達成することができる。例えば、一つの実施 態様では、通常の微量ピペッティング装置が５ナノリツトル以下の一滴を毛細管 から放出するよう構成されている。このような液滴は、本発明の非湿潤マスクを 使用する場合、直径が３００μｍ以下の領域に適合している。

他の実施態様では、ディスペンサーが圧電ポンプであり、このポンプは、通常の インクジェットプリンタと類似の方式で荷電液滴を生成しそれを電界によって反 応領域に案内する。実際にいくつかのインクジェットプリンタは、わずかに修正 し、単にインクの代わりにモノマー含有溶液を用いることによって使用すること ができる。

例えばＷｏｎｇらのヨーロッパ特許願事２６０９６５号（すべての目的のために 本願に援用する）には、抗体を固体マトリックスに塗布するのに市販のプリンタ を使用することが記載されている。このプロセスでは、抗体を含有する溶液は、 溶液を別個の液滴に細分する方式で、振動している小口径のノズルを通じて押出 される。次にその液滴は電界を通過することによって荷電され、次いでマトリッ クス材料上に向ける。

通常のインクドロッププリンタはインクを加圧下で保持する貯槽を備えている。

このインク貯槽はノズルに接続されているパイプにインクを供給する。ノズルを ある適切な高周波数で振動させるために電気機械式変換器を用いる。ノズルの実 際の構造としては多数の異なる構造のものがあり、外部変換器によって振動させ る引抜きガラス管、または外部変換器（例えば圧電結晶）で振動させる金属管、 または磁気ひずみて振動させる磁気ひずみ金属管が挙げられる。したがってイン クはノズルから一つの流れで射出され、その流れはすは米国特許第３．２８１． ８６０号および同第４．１２１．２２２号に記載されている。なおこれらの文献 はすべての目的のために本願に援用する。

異なる好ましい実施態様では、反応物の溶液が電気泳動ポンプで貯槽から基板に 送り込まれる。この装置では、毛細管によって、反応物の貯槽とディスペンサー のノズルが接続されている。この毛細管の両端には電極が設置され電位差が与え られている。当該技術分野では公知のことであるか、化学種が電気泳動媒体の電 位勾配中を走行する速度は、輸送される化学種の電荷密度、大きさおよび形態を 含む各種の物理特性、ならびに輸送媒体自身の物理特性と化学特性に支配される 。電位勾配、毛細管の寸法、および輸送媒体のレオロジーの適切な条件下で、流 体力学的流れが毛細管中に生成する。

したがって本発明の電気泳動ポンプで、問題の反応物を含有する多量の流体が貯 槽から基板にポンプ輸送される。電気泳動ポンプノズルに対する基板の適正な位 置を調節することによって、反応物の溶液は、予め形成された反応領域に正確に 送り込まれる。

特に有用な一つの用途で、本発明の電気泳動ポンプが、未知の反応物溶液の各種 の画分を含有するアレーを製造するのに使用される。

例えば、植物の葉または細胞培養物のような生物物質由来の押出物は、受容体、 リガンド、アルカロイド、核酸および生物細胞さえも含めて各種の未知の物質を 含有し、そのうちのいくつかは所望の活性をもっている場合がある。このような 押出物を貯槽がら電気泳動によってポンプ輸送すると、含有されている各種の種 が異なる速度で毛細管を通じて移動する。ポンプ輸送されるこれらの各種の成分 は勿論、分離できるようにいくらかの電荷をもっていなければならない。基板が ディスペンサーに対して移動し、一方押出物の成分が電気泳動て分離されると、 各種の別個の種を含有するアレーが形成される。次いでこのアレーは結合検定法 などの適正な試験法で活性について試験される。有望な活性を示すそのアレーの 成分は、その後の研究で他の起源からその後に単離される押出物の両分と関連が ある。いくつかの実施態様では、押出物溶液中の成分に例えば蛍光の標識を付け る。したがって、該溶液を電気泳動ポンプで送り込んでいる間に、蛍光検出器に よって、標識を付けた種がいつ基板上に堆積されるか確認される。いくつかの実 施態様では、その標識が、押出物中のある種の化合物と選択的に結合して、その 化合物に電荷を与える。

他の適切な送り込み手段としては、浸透ポンプとセルソーター（生物ソーター） がある。浸透ポンプは、比較的長期間にわたって定常流の溶液を送り込む。この ようなポンプの構造は当該技術分野では公知であり、一般に、問題の押出物の溶 液を溶媒透過性のバッグ内に入れている。バッグを透過して拡散する溶媒分子に よって、浸透圧が押出物溶液に加えられ、濃度差が等しくなる。このようにして 押出物を、一定の速度でノズルからバッグ中に押出す。セルソーターも当該技術 分野で公知であり、単一の生物細胞を基板上の別個の位置に加えることが望まし い用途に用いることができる。

上記の実施態様は、液滴を用いる装置に関連しているものであるが、各試験物質 の微少部分を微細ペレットとしてセルに送りこむこともできる。かようなペレッ トは、問題の化合物（例えばアフィニティー検定法に用いるリガンド）および１ 種以上の不活性の結合物質で製造することができる。このような結合剤の組成と 該ペレットの製造方法は当該技術分野の当業者にとって明らかなことである。

このような“ミニペレット”は、広範囲の試験物質と相溶性であり、長期間にわ たって安定で、容易に貯蔵容器から取出して分配するのに適しており（すなわち 、非粘着性で好ましくは生理的緩衝液のような液体中に懸濁させることができる ）、および受容体の結合活性に対して不活性である。

好ましい実施態様では、予め形成された各領域内の反応物溶液は、適切なバリヤ ーまたは閉じ込め領域によって近接領域に移動するのを防止される。例えば、モ ノマー水溶液を閉じこめるために、親水性物質を用いて反応領域をコートし、一 方、好ましい実施態様では、疎水性物質を用いて個々の反応領域を囲む領域をコ ートする。勿論、非水性または非極性の溶媒を用いる場合、異なる表面コーティ ングが一般に好ましい。適切な材料（基板、疎水性コーティングおよび反応物の 溶媒）を選択することによって、液滴と基板の接触角は有利に制御される。反応 物液滴と基板との接触角は大きい方が望ましい。というのはその場合溶液は比較 的小さな反応領域を浅い接触角で濡らし、一方液滴はより大きな面積を濡らすか らである。極端な場合、液滴は広がって全表面を覆う。

接触角は、ヤングの式として知られている下記式でめられる。

ｃｏｓθ＝（σ３．−σ、Ｉ）／σ！。

ここでθは湿潤角てあり、σ、、は固体−空気の界面張力であり、σｓｌは固体 −液体の界面張力であり、およびσ１．は液体−空気の界面張力である。これら の界面張力の値は、液体と固体基板の化学成分を含む熱力学的事項によって支配 される。各種の化学薬剤の液体−空気の界面張力は、Ａｄａｍｓｏｎ、　Ｐｈｙ ｓｔｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ｏｆ　５ｕｒｆａｃｅｓ。

Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　ａｎｄ　５ｏｎｓ社、第５版、１９９０年（この文献は すべての目的のため本願に援用する）に記載されているような各種の方法で容易 に測定される。固体−液体および固体−空気の界面張力の差は与えられた系につ いて、ジスマン（Ｚｉｓｍａｎ）のプロットから経験的にめることができる。こ の方法では、接触角は、所定の固体表面上の同族系液体について測定される。同 族系のある種の液体については“臨界接触角（ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｃｏｎｔａｃ ｔ　ａｎｇｌｅ）″がみとめられ、この角度を越えると、低界面張力の液体は表 面を濡らす。この臨界接触角における液体の液体−空気の界面張力は固体の界面 張力であると考えられる。この方法は、テフロン、ポリエチレン、炭水化物など のような低エネルギー固体に対して極めて妥当な結果を与えることが見出されて いる。このような研究から得られた情報は、アレー中の所定の反応物溶液につい ての湿潤角を増大するため、基板の組成を最適化するのに用いられる。

基板表面の化学組成を制御する方法、したがって基、板表面の局部表面自由エネ ルギーの制御方法には各種の方法があるがいずれも当該技術分野の当業者にとっ て明らかな方法である。集積回路の製造に用いられる化学蒸着法などの方法は、 表面の選択された領域に極めて均一な層を堆積させるのに利用できる。具体例を 示すと、シリコンウェーハの表面の湿潤性は、自己集合単層堆積法（ｓｅｌｆ− ａｓｓｅｍ−ｂｌｅｄ　ｍｏｎｏ−１ａｙｅｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）と微細 機械加工法を組合わせたマイクロメーターの尺度で調節されているＣＡｂｂｏｔ ｔら、Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅ　Ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　 ５ｕｒｆａｃｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　０．１〜Ｉ　Ｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ　Ｓｃａ ｌｅＴｈｒｏｕｇｈ　Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍｏ１ｅｃｕｌ ａｒ　ＳｅｌｉＡｓｓｅｍｂｌｙ″５ｃｉｅｎｃｅ。

２５７（１９９２年９月４日）参照。なおこの文献はすべての目的のため本願に 援用するものである）。

好ましい実施態様では、個々の領域の境界線が、基板表面から疎水性保護基を選 択的に７除去することによって形成された親水性基板上に形成されている。例え ば疎水性保護基の単層は、例えば基板表面に結合されたリンカ−分子にカップリ ングすることができる。

次に基板表面にマスクを通して選択的に光が照射された（または例えば酸によっ て別の方法で活性化される）、反応領域を配置すべき領域を暴露する。この処理 によって、保護基は基板表面から外され、反応領域は周囲の領域より疎水性が小 さくなる。この工程によって、基板表面上に高密度の反応領域が生成する。疎水 性物質は水よりも表面自由エネルギー（界面張力）が低いので、セル中の溶液液 滴は広がるよりもビーズ形になる。

いくつかの好ましい実施態様では、基板は、まず所望の反応性官能基（例えばア ミン、ヒドロキシル、カルボキシル、チオなど）の単相を共有結合させ、そして その官能基は疎水性の光分解性保護部分で保護することによって製造される。基 板がガラス面を提供する場合、上記単相は以下に示すシラン化（ｓｉｌａｎａｔ ｉｏｎ）反応によって堆積される。

上記構造中、Ｙはポリメチレン連鎖のようなスペーサー基であり、ＸはＮ）ｌ、 　Ｃ（０）Ｏ，Ｏ，Ｓなどのような保護され−Ｃ（Ｘる反応性基であり、および Ｐｒは疎水性の光分解性保護基である。

以下に示す別の好ましい実施態様では、基板表面を、まず、ｆｌｊえばアミン層 を提供するのに適切なシラン化反応１こよって誘導体イヒする。次に、スペーサ ー、反応性基、および光分解性基を含有する分子を表面にカップリングさせるＯ 上記光分解性保護基は、基板表面が実質的（こ非湿潤性（こなるよう充分に疎水 性でなければならない。適切なマスクを通して光（こ暴露することによって特定 の領域の保護基を除去すると、反応性官ａ基が遊離する。これらの基は適度に親 水性である力＼−；、暴露された領域の基板は湿潤可能になる。

ニトロベンジル保護基のクラスは、ニトロベラト１ノ）し基力＜イ曳表的なもの であるが、このクラスのものを結合させたガラス表面（こ著し好ましい実施態様 では、親水性の反応領域は、アスペクト比が１い疎水性を与える。塩基性ニトロ ベンジル保護基の疎水性は、基に連鎖の炭化水素置換基を付加することによって 強化される。代表的な疎水性連鎖としては、Ｃ１□Ｈ２，（ラウリル）またはＣ ，、Ｈｌ、　（ステアリル）置換基がある。適切に活性化された形態（プロミド 、クロロメチルエーテルおよびオキシカルポニルクロリド）の代表的な保護基の 合成を図１４に図式で示す。

スペーサー基”Ｙ”は表面の真の疎水性または親水性に寄与する。

例えば、−（ＣＨ２）ｎ−のような炭化水素連鎖で主として構成されているこれ らのスペーサーは湿潤性を低下させる傾向がある。ポリオキシエチレン（−（Ｃ ＨＩＣ）Ｉ！０）、−）またはポリアミド（−（ＣＨｆｆｉＣＯＮ）１）、−） の連鎖を含むスペーサーは、表面を一層親水性にする傾向がある。

さらに大きな効果は、保護された官能基に加えて、いくつかの“マスクされた” 親水性部分を有するスペーサー基を用いることによって達成される。このことを 下図に示す。

的オリゴヌクレオチドの溶液（例えば酢酸アンモニウムまた塩化マに近い（すな わち長さが幅よりも実質的に大きくも小さくもなシ））二次元の円形なとの形態 である。しかし他の実施態様では、親水性領域は、上記の方式で流動する反応物 を導入するのに使用される長いチャネルの形態をしている。

ソビングのような塩を含有する溶液）を、固定化プローブオリゴヌクレオチドが 入っている反応領域に送り込む。揮発性塩溶液が反応液滴から蒸発すると（イン クジェットプリンタによって沈着されたインク液滴から溶媒が蒸発するのと同じ 方式で）、標的オリゴヌク付勢してバルブを開閉するのに用いる電極のアレーに よって運転される。

図１５はこのような構造体を示し、図１５ａはその装置を断面端面図で示し、そ して図１５ｂはその装置を平面図で示す。こ＼に示す構造体は、明快にするため 二つの合成チャンバーしか備えていないが、大部分の実施態様でははるかに多く の数のチャンバーが設けられている。マイクロバルブは、例えばＺｄｅｂｌ　ｉ ｃｋの米国特許第４．９６６、６４６号およびＫｎｕｔｔＬ　“Ａｄｖａｎｃｅ ｄ　５ｉｌｉｃｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ″、　ＡＳＩＣＴＣｏｎ ｆｅｒｅｎｃｅ　１９８９年に詳細に考察されている。なおこの両文献はすべて の目的のために本願に援用する。

図１５に示すように基板６０２は、写真平版法または他の関連する法を用いて形 成した複数のチャネル６０４を備えている。これらのチャネルは合成チャンバー ６０６にまで到達している。各チャネルの末端にバルブ構造体６０８がある。図 １５に示すように、チャネルは合成チャンバーまで到達しているが、バルブによ って該チャンバーから隔離することができる。多数のバルブを各チャンバーに設 置してもよい。図１５に示す特定の構造では、左側のチャンバーの右側のバルブ と右側のチャンバーの左側のバルブは開いているが、その外のバルブは閉じてい る。したがって試薬は、基板の上面に送り込まれると、開いたチャネルを通じて 左側のチャンバーに流入して通過するが右側のチャンバーを通過しない。したが ってカップリングステップは、上記の方法を用いて、選択されたチャンバーに導 入された選択された試薬によってチャンバー上で行われる。

いくつかの実施態様では、一つのバルブがチャンバー６０６の一方の側に設けら れ、その対向する側のバルブは半透膜で代替されている。これらの実施態様では 、選択された試薬をチャンバー６０６に流入させ、その後もう一つの選択された 試薬を、半透膜に隣接するフローチャネルを通じて流入させることが可能になる 。この半透膜は、一方の側または他方の側の物質の一部を膜を通して通過させる ことができる。このような実施態様は例えばセルの研究に有用である。

スクリーニングは、例えば装置の二つの半割り部分を分離または切断し、例えば フルオレセインで標識を付けた抗体などと接触させてスクリーニングができるよ うにし、次いで光で検出することによって実施される。

図１６ａａ１６ｂは、本願で開示した機械的ポリマー合成法および光依存式合成 法を組合わせた本発明の別の実施態様を示す。これらの実施態様では、基板４０ １は図１６ａにストライブとして示す選択された領域に光が照射される。基板の 表面には、例えばペプチド合成の具体例のアミン基にＰＣＴ特許願公開第ＷＯ９ ２／　１００９２号（すでに本願に援用した）にしたがって結合された光排除性 基（ｐｈｏｔｏｒｅｍｏｖａｂｌｅｇｒｏｕｐ）が付与されている。このステッ プの間に、基板の領域７０１゜７０２および７０３は特に脱保護され、基板の残 りの領域は、ニトロベラトリルオキシカルボニル（“ＮＶＯＣ″）のような光排 除性基で保護されたま＼で残っている。本発明の具体的実施態様では、基板の光 を照射された領域の幅は、保護された領域の幅に等しい。

次いで、図１６ｂに示すように、基板にチャネルブロック４０７を接触させる。

図１６ｂに示す特定の実施態様では、チャネル７０４．７０５および７０７はそ れぞれ、基板４０１上の領域７０１．７０２および７０３と一列に並んでいる。

明らかなように、本発明の具体例では、ストライブの形態の光照射領域と、チャ ネルがあり、このステップで両者が一列に並べられる。しかし他の実施態様では 、他の形態の光照射領域とチャネルおよび他の相対的方向の光照射領域とチャネ ルが提供される。チャネルブロックと基板は、例えば基板とチャネルブロックの 両者につけられた心出しマークによって一列に並べられる。基板は、例えば減圧 チップ（Ｖａｃｕｕｍ　ｔｉｐ）によってチャネルブロック上に配置される。

その後、選択された試薬をチャネルブロック中のチャネルを通じて流入させるか または該チャネル中に入れて、すでに光に暴露した領域にカップリングさぜる。

先に述べたフローチャネルの実施態様と同様に、チャネルブロックの基板に対す る圧縮およびポンプ輸送中のデッドスポットを避けるため、いくつかの実施態様 では、基板は、予め充填されたチャネルブロックと接触させる。本発明の好まし い態様では、例えばモノマーＡ、ＢおよびＣを含有する試薬のような異なる試薬 が各チャネル７０１．７０２および７０３を流動する。次いでこの工程では任意 に、基板を例えば一つのチャネルの幅だり平行移動させて、元のチャネルの間の 領域にモノマーをカップリングさせる第二のカップリングステップが行われる。

次いで光を照射し次いでチャネルブロックでカップリングを行う工程をまだ暴露 されていない領域で繰返す。次いでこの行程を、マスクのストライブと例えば９ ０°回転させたチャネルブロックで再度繰返すのが好ましい。このカップリング ステップにおいて、マスクと基板を適切に平行移動しかつ適切なマスクを選択す ることによって、基板の選択された領域に多様なモノマー配列を有するポリマー が生成する。本願に開示された光依存法と機械的フローチャネル法を組合わせる ことによって、多様な配列を形成する際に一層大きな効率が達成される。という のは、単一の光照射／カップリングステップで多数のモノマーがカップリングさ れるからである。

光依存法では、マスクを通して見える光が、マスクの暗領域の端縁のまわりで種 々の程度に回折される。したがって“暗”領域の端縁において感光性保護基の望 ましくない除去がいくらが起こる。この作用は、マスクの平行移動とこれに続く 暴露を繰返すことにょって悪化し、結局、予め形成された領域の端縁に不均一な 合成部位をもたらすことになる。この作用は勿論、ガラス基板の厚みおよび光が 回折される角度に左右される。マスクが基板の“裏側”に配置されている場合、 回折角２．５６および基板の厚み０．７ｍｍの場合、各端縁の側部に接して幅６ ０μｍの光の帯（多様な強度を有する）を生成する。０．１ｍｍの基板の場合、 光の帯の幅は約５μｍになる。

回折によるこのような“ブリードオーバー”作用（ｂｌｅｅｄ−ｏｖｅｒ”ｅｆ ｆｅｃｔ）を減らすために、基板の反応領域を活性化および／または形成するの にピンホールマスクを利用する。すなわち、例えばピンホールマスクを通して見 える光を光排除性疎水性基を含有する基板にあてる。次いでこの光を照射された 領域の基は除去され、親水性の反応領域が形成される。一つの具体例では、ピン ホールマスクが印連の円形の通孔を有し、その通孔は直径と間隔が規定され、例 えば直径が２０μｍで間隔が５０μｍである。いくつかの好ましい実施態様では 、定置ピンホールマスクが、基板およびＰＣＴ特許願公開第Ｗ０９２／１００９ ２に記載されているタイプの平行移動マスクの間にサンドイッチされている。こ の方法によれば、基板の選択された領域はブリードオーバーなしで活性化されて ポリマー合成を行うことができる。上記の平行移動マスクは定置ピンホールマス クの選択された通孔に光を当てるために用いられ、そしてその端縁は平行移動マ スクの通孔の間隔距離を分断しくｄｉｓｓｅｃｔ）その結果、近くの部位を光保 護基が回折によって除去されることがない。ブリードオーバー入射光は無視でき る程度であるから、端縁にそって並んでいる部位における不均一な合成はなくな る。得られた円形部位には、勿論、ピンホールマスクの端縁における回折によっ て種々の配列密度が含まれているが、予め形成された各領域における配列は均一 である。それに加えて、各合成領域は、基板が標識化標的でプローブされている 場合、′暗”領域で囲まれている。したがって、ブリードオーバーなしの蛍光シ グナルが、近くの部位に結合することによって導入される。

直径が２０μｍで間隔が５０μｍの円形通孔を有するピンホールマスクは、オリ ゴヌクレオチドの完全セットを得るのに必要な全合成面積は１．７８ｃｎ！に過 ぎない。所定のピンホールマスクに対して、薄い基板を使うと、間隔を大きくし たより小さな反応部位が得られる。しか腰小さい部位を用いると、信頼性の高い データを得ることができる面積は減少する。反応部位の密度は結局、回折角、お よびピンホールマスクと反応領域の距離（一般に基板の厚み）によって決定され る。

これまでの考察は円形ピンホールに集中していたが長穴形、四角形、三日月形な どの他の形態でも、選択された送り込み法に対して適切であれば利用できる。し たがっていくつかのフローチャネルの実施態様に対しては直線状またＳ字形線状 の長穴が望ましい。

別の好ましい実施態様において、ピンホールマスクは基板上にコートされた層の 形を有している。このようにすることによって、ドツトパターンを生成させるの に別の定置マスクを用いる必要がなくなる。さらに、この表面層は、上記のスポ ツティングの実施態様にしたがって反応物を体積させる際の、明確な合成領域を 提供する。

さらに、表面ピンホールマスクは、モノマー溶液を上記のように適正な領域に送 り込むため用いられる走行装置で使用される局部基準座標で便利にエンボス加工 される。好ましいピンホールマスクはクロムのような不透明または反射性材料で 製造される。

最初の実験は、溶液を基板の選択された場所に送り込み他の領域に接触（、ない よう保証するフローチャネル装置を用いて実施した。

さらにその実験は試薬を同じ方式で送り込めることを示すのに利用した。

したがって、約４２ｍｍＸ　４２ｍ＋ｎの寸法の通常のガラスの平板をアミノプ ロピルトリエトキシシランで誘導体化した。全スライド（ｅｎｔｉｒｅｓｌｉｄ ｅ）を通常の方法を用いて脱保護を行って洗浄した。深さが１ｍｍで幅カ月ｍｍ の１０本のチャネルを備えたＫｅｌＦ８１製ブロックを基板に接触させたときに 形成されたフローチャネルに、ＦＩＴＣのフルオレセインマーカーを注入した。

フルオレセインマーカーはＤＭＦ溶液であり、手動ピペットで溝に注入すること によってチャネルを通じて流入させた。

同様にフルオレセイン染料を、ブロックの他のすべてのチャネルに注入し、ブロ ックを回転し次いでこの処理を繰返した。蛍光強度：位置の得られると予想され るプロットを図１７に図式で示す。暗領域は垂直方向と水平方向のストライブの 交差部に見られ、一方薄いグレ一部分はストライブの交差していない部分に見ら れる。その暗グレー領域は高染料濃度の予想領域を示し、−力落グレー領域は低 染料濃度の予想領域である。

マツピングは、ＰＣＴ特許願公開第ＷＯ９２／　１００９２号（すでに本願に援 用した）の方法によって、収集した強度データを用い、実際のスライド（ａｃｔ ｕａｌ　５ｌｔｄｅ）の部分の蛍光強度で行った。結果は予想した結果とよく一 致し、チャネルの交差部分は高い蛍光強度を示しくストライブの交差していない 部分より約５０％高い）、かつチャネルの他の領域は低い蛍光強度を示した。蛍 光染料に暴露されなかった領域は活性をほとんど示さず、良好なＳ／Ｎ比を示し ている。交差部はバックグランドの約９倍もの高い蛍光強度を有している。また チャネル内の領域は蛍光強度の変動が少なく、このことはチャネル内のこの領域 が均一に処理されていることを示している。

Ｂ、　ＹＧＧＦＬの形成 上記装置を使用し、以下の４種の異なるペプチドを合成した。すなわちＹＧＧＦ Ｌ（ＳＥＱ、　ＩＤ　Ｎｏ、　１　）　、　ＹｐＧＦＬ（ＳＥＱ、　ＩＤ　Ｎｏ 、　２　）　、　ｐＧＧＦＬ（ＳＥｏ。

１０　Ｎｏ、　３）　、およびｐｐＧＦＬである（なおこれらの略語はさきに本 願に援用した５ｔｒｙｅｒ、　Ｂｉｏｃｈｅｍｔｓｔｒｙ、第３版、　１９８８ 年に記載されている。小文字はＤ−光学異性体を示し大文字はＬ−光学異性体を 示す）。

全ガラス基板を、ＴＢＯＣで保護されたアミノプロピルトリエトキシシランで誘 導体化し、ＴＦＡで脱保護を行い、ＦＭＯＣで保護されたカプロン酸（リンカ− ）でコートし、ピペリジンで脱保護を行い、次いでＦＭＯＣで保護されたグリシ ンーフェニルアラニンーロイシン（ＧＦＬ）でコートした。

このＦＭＯＣ−ＧＦＬでコートしたスライドをチャネルブロックに密着させ（ｓ ｅａｌ）　、次いで１０本の溝すべてを、ＤＭＦ中のピペリジンで脱保護を行っ た。溝を洗浄した後、ＦＭＯＣグリシン（Ｇ）を奇数番号の溝に注入し、ＦＭＯ Ｃｄ−プロリン（Ｐ）を偶数番号の溝に注入した。

標準のカップリング化学反応を用いて２時間カップリングを行った後、すべての 溝をＤＭＦで洗浄した。これらの溝を減圧乾燥し、ブロックを外して９０６回転 させた。再び密着させた後、すべての溝をＤＭＦ中ピ中ソペリジン保護し次いで 洗浄した。ＦＭＯＣチロシン（Ｙ）を奇数番号の溝に注入し、次いでＦＭＯＣＰ を偶数番号の溝に注入した。カップリングを行った後、これらの溝を洗浄し、減 圧乾燥した。したがって各化合物ＹＧＧＦＬ、　ＹｐＧＦＬ、　ｐＧＧＦＬおよ びｐｐＧＦＬの２５の領域が基板上に合成された。この基板を外し、ＦＩＴＣの 標識をつけた抗体（Ｈｅｒｚ抗体３Ｅ７）でスティン（ｓｔａｉｎ）　Ｌ、た。

得られたスライドは強い蛍光の明るい領域を示した。白い四角部分はＹＧＧＦＬ の領域内にある。最も暗い領域はｐＧＧＦＬとｐｐＧＦＬである。

ＹＧＧＦＬの部位は最も強度が高く、ＹｐＧＦＬ部位がこれに続いている。

ｐＧＧＦＬとｐｐＧＦＬの強度はバックグランドのレベルに近く、Ｈｅｒｚ抗体 に対する予想結果と一致している。

試験結果を定量分析したところ、ＹＧＧＦＬ：　ＹｐＧＦＬ：　ｐＧＧＦＬ：ｐ ｐＧＦＬの全強度比が１．７：　１．５：　１．１＋　１．０であることを示し ている。しかしＹＧＧＦＬとＹｐＧＦＬについては標準偏差が大きいので、すべ ての部位を互いに比較しても、実際のコントラストを正確には示さない。

同じ“ストライブ内の部位の強度を比較すると大きなコントラストが得られるが 、そのコントラストは２：１のオーダーのま＼である。

Ｃ，１００ミクロンのチャネルブロック基板にカップリングさせたイソチオシア ン酸フルオレセインのグリッドパターンを本発明のフローセルを用いて作製した 。２インチ×３インチのＮＶＯＣ誘導体化基板をマスクを通して光分解を行い、 一つの軸線上に４００ミクロンの活性化されたバンドを生成させた。１００ミク ロンの壁で分離された６４本の平行の１００ミクロンチャネルを有する、エツチ ングされたシリコンチャネルブロックを、他の軸線上で（すなわち４００ミクロ ンの活性化バンドの軸線に直角に）基板にクランプした。アルミニウム製の上部 と下部のクランププレートからなるクランピング装置を使用した。圧力は、２本 のボルトをトルクレンチで締付けることによって４００ｐｓ　ｉまで加えた。７ ｍＭのイソチオシアン酸フルオレセイン領域を、暴露されたチャネルの末端に直 接ピペットで入れることによってチャネルを通じて流入させた。

基板の画像（ｉｍａｇｅ）は、フルオレセインが基板に結合したことを示す強い 蛍光の領域を示した。フルオレセインの結合を示す白色の領域が、　１００ミク ロンの垂直流路内の光分解領域上の４００ミクロン水性ストライブとして認めら れた。チャネルおよびチャネル間の部分のコントラスト比は８：ｌであった。こ のことは４００ｐｓｉのクランピング圧下で、１００ミクロンチャネルを通過す る流体かはＶ完全に物理的に分離されていることを示している。

Ｄ、　ｆヤネルマトリックスのハイブリッド形成検定２インチ×３インチのスラ イドの中央領域をビス（２−ヒドロキシエチル）アミノプロピルトリエトキシシ ランで誘導体化した。次に６種のヌクレオシドを、加えられる各七ツマ−に対し て、脱保護、カップリング、および酸化のステップからなる合成工程を用い、全 反応領域にカップリングさせた。これらの最初の６種のヌクレオシドは、２イン チ×３インチのスライドにクランプされたアルミニウム型板の直径０．８４イン チの円形ウェルで形成された反応領域にカップリングさせた。

７番目と８番目のモノマーは、モノマー溶液を、エツチングしたシリコンチャネ ルブロック（上記実施例Ｃで使用した）の１００ミクロンチャネルを通じて流入 させて基板に塗布した。７番目の塩基は、２インチ×３インチのスライドの長軸 （垂直）にそってカップリングさせ、次いで８番目の塩基を、７番目の塩基に対 して直角にスライドの短軸（水平）にそってカップリングさせた。このようにし て、１ｃｎｆ当り２５００個の反応領域の密度を有する１、　２８ｃｍＸ　１． ２８ｃ＋ｎの活性マトリックス領域を形成した。

チャネルブロックを反応領域上の中央に置いて、機械加工がなされたアルミニウ ムプレートからなるクランピング装置を用いて基板にクランプした。このように して、２インチ×３インチの基板をチャネルブロックに対して所望の方向に配置 した。７番目と８番目のカップリングステップの間で、上記クランププレートと チャネルブロックを、下部クランププレートと基板に対して回転させて、交差す る横列と縦列のマトリックスを得た。

上部クランププレートにおいて、流体送り込みウェルを、チャネルブロックの背 面から個々のチャネルに入るレーザーであけた孔に接続した。これらの送り込み ウェルは、チャネルブロックが基板にクランプされている間に、カップリング試 薬をチャネルにピペットで分注するのに用いた。対応する流体回収ウェルをチャ ネルブロックの下流で減圧源に接続し、流体をチャネルを通じて引出し排液容器 に入れた。したがって、カップリングステップ中は、チャネル領域の基板上には 連続して流体が流動している。

７番目と８番目のカップリングステップによって形成されたチャネル交差部にお いて合成された完全な六量体は下記の配列をもっている。

基板−（３’　）ＣＧＣＡＧＣＣＧ（５’　）　（ＳＢＱ、　ＩＤ　Ｎｏ、　４ 　）合成工程を完了した後、反応領域を濃水酸化アンモニウム溶液中に浸漬する ことによって、環外アミンの開裂を行った。次にその反応領域を、相補的な塩基 配列：　５　’　−ＧＣＧＴＣＧＧＣ−Ｆ（ＳＥＱ、　１０　Ｎｏ、　５　）（ 配列中、“Ｆ″′はオリゴヌクレオチドの３′末端にカップリングされたフルオ レセイン分子である）のｌｏｎＭ溶液中で、１５℃にて１時間インキュベートし た。次にやはり１５℃にて、標的連鎖の溶液を反応領域からフラッシュし、純粋 の６ＸＳＳＰＥ緩衝液で置換した。最後に、上記緩衝溶液中に浸漬しながら、反 応領域を、レーザー蛍光検出装置を用いて走査した。

得られた画像中量も明るい領域は、完全な六量体が基板表面上に合成されたチャ ネル交差部に相当している。画像の垂直列は、７番目の塩基がカップリングした チャネル領域を示し、−力水平列は８番目の塩基がカップリングされたチャネル 領域を示す。チャネル交差領域の明るさが、フルオレセインで標識を付けた標的 連鎖と、これらの領域内で合成されその基板に捕捉された相補的連鎖とのハイブ リッドが生成したことを示した。画像の垂直方向のストライプは、交差領域にお ける明るさが著しく高い領域と一致する明るさを示した。水平方向のストライプ は垂直方向のストライプの一貫した明るさをもっていなかったが垂直方向のスト ライプとの交差部では明るい領域を示した。７番目の七ツマ−の軸線（垂直方向 ）に沿った一貫した明るさは、八つの相補的塩基のうちの七つが基板表面にカッ プリングした領域において標的連鎖が部分的にハイブリッドを形成することを示 した。８番目のモノマーの軸線（水平方向）にそって明るさが欠如していること は、基板表面に捕捉された６個のマツチング塩基（ｍａｔｃｈｉｎｇ　ｂａｓｅ ）の連鎖は溶液中の六量体と有効にハイブリッドを形成しない（６個のマツチン グ塩基を有し７位にミスマツチを有する七員体）という予想と一致している。一 層暗いバックグランドは、全反応領域にカップリングされた最初の６個のモノマ ーからなる六量体で構成されている。

■、結論 上記の説明は本発明を例示して説明しているが本発明を限定するものではない。

本発明の多くの変形は本発明の開示を見れば当該技術分野の当業者にとって明ら かになるであろう。例えば、基板、受容体、リガンドなどの物質については各種 のものを、本発明の適用範囲から逸脱することなく使用することができる。それ 故、本発明の適用範囲は、上記説明によって決定されるべきではなく、本願の特 許請求の範囲とその均等物によって決定されるべきである。

配列表 （１）一般情報： （ｉ）出願人：ウインクラー、ジェイムズ　エル。

フォーダー、ステエフアン　ピー、ニー。

バクコ、クリストファー　ジェイ。

アルドウィン、ロイス モドリン、ダグラス （Ｕ）発明の名称：ポリマー合成に対する組合わせの戦略（迅）配列の数：５ （ｉｖ　）通信の宛先： （Ａ）受信人：バーノン　エイ、ノルビール（Ｂ）ストリート：スィート２００ ０．　スチュアート・タワー。

ワン　マーケット　プラザ （Ｃ）市：サンフランシスコ （Ｄ）州：カルフォルニア （Ｅ）国：米国 （Ｆ）　２ＩＰ　：　９４１０５ （ｖ）コンピュータが読取ることができる形態；（Ａ）媒体の種類：フロッピー ディスク（Ｂ）コンピュータ：　ＩＢＭ　ＰＣＣｏｍｐａｔｉｂｌｅ（Ｃ）オペ レーティングシステム：　ＰＣ−００５／ＭＳ−ＤＯ３（Ｄ）ソフトウェア：　 Ｐａｔｅｎｔ　Ｉｎ　Ｒｅ１ｅａｓｅ　＃ｔ、Ｏ。

Ｖｅｒｓｉｏｎ　１１．２５ （ｖｉ）本出願のデータ： （Ａ）出願番号：　ＰＣＴ （Ｂ）出願口： （Ｃ）分類： （ｖｉ）原出願のデータ： （Ａ）出願番号：　ＵＳ　０７／７９６，２４３ＣＢ）出願日＋　１９９１年１ １月２２日（Ｃ）分類； （ｖｉ）弁護士／弁理士の情報。

（Ａ）姓名：ウィーバー、ジエフリー　ケイ。

（Ｂ）登録番号：３１，３１４ （Ｃ）参照／名簿番号：　１１５０９−３９−１（ｉｘ）電気通信の情報； （Ａ）電話＋　４１５−３２６−２６００（Ｂ）テレファックス＋　４１５−３ ２６−２４２２（２）配列番号：ｌの情報： （ｉ）配列の特徴二 （Ａ）長さ、５個のアミノ酸 （Ｂ）種類二アミノ酸 （Ｃ）鎖の数（ＳＴＲＡＮＤＥＤＮＥＳＳ）　ニ一本鎖（Ｄ）トポロジー：線状 （ｉｌ）分子の種類、ペプチド （ｘｉ）配列の表示、配列番号：１： （２）配列番号＝２の情報： （ｉ）配列の特徴・ （Ａ）長さ　４個のアミノ酸 （Ｂ）種類二アミノ酸 （Ｃ）鎖の数ニー重鎖 （Ｄ）！−ポロジー：線状 （Ｃ）鎖の数、−重鎖 （ｉｉ）分子の種類：ペプチド （ｘｉ）配列の表示：配列番号：２： （２）配列番号：３の情報： （ｉ）配列の特徴： （Ａ）長さ２４個のアミノ酸 （Ｂ）種類二アミノ酸 （Ｃ）鎖の数ニー重鎖 （Ｄ）トポロジー二線状 （ｉｉ）分子の種類：ペプチド （ｘｉ）配列の表示：配列番号：３： （２）配列番号＝４の情報。

（ｉ）配列の特徴： （Ａ）長さ１８個の塩基対 （Ｂ）種類：核酸 （Ｃ）鎖の数ニー重鎖 （Ｄ）トポロジー：線状 （ｉｉ）分子の種類：　ＤＮＡ（プライマー）（ｘｉ）配列の表示：配列番号： ４・ ＧＣＣＧＡＣＧＣ８ （２）配列番号：５の情報： ぐｉ）配列の特徴： （Ａ）長さ二８個の塩基対 （Ｂ）種類：核酸 ＡＡ　ＢＢ ＡＤ　Ｄ　ＡＤ　Ｄ　ＢＤ　Ｄ　ＢＤ ＡＢＢ ＡＤ　Ｄ　ＡＤ　Ｄ　ＢＤ　Ｄ　ＢＤ ＡＢＢ ＡＣＣＡＣＣＢＣＣＢＣ ＡＣＣＡＣＣＢＣＣＢＣ ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、　４Ａ ＦＩＧ、　４８ ＦＩＧ、　４Ｃ ＦＩＧ、　５Ａ ＦＩＧ、　５Ｂ ＦＩＧ、　６ ＦＩＧ、　１１Ａ ＦＩＧ、　１３Ａ ＦＩＧ、　１３Ｂ ＦＩＧ、　７４ ＦＩＧ、　１５Ａ ＦＩＧ、　１６Ａ フロントページの続き （５１）　Ｉｎｔ、　Ｃ１，’　識別記号　庁内整理番号Ｃ０７Ｋ　１４／７０ ５ （８１）指定回　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、ＡＵ 、ＣＡ、ＪＰ、ＵＳ（７２）発明者　バチコー、クリストファー　ジェイ。

アメリカ合衆国、ミシガン　４８１０５．アンアーバー、ファラー　ロード　２ ２２２゜＃４０５ニー Ｉ （７２）発明者　ロス、デブラ　ニー。

アメリカ合衆国、カリフォルニア　９４５３６゜フレモント、ブリッジウッド　 テラス ３４１９、　＃３０２ （７２）発明者　アルドウィン、ロイスアメリカ合衆国、カリフォルニア　９４ ４０２゜サン　、マテオ、レイクショア　ドライブ（７２）発明者　モトリン、 ダグラス　エヌ。

アメリカ合衆国、カリフォルニア　９４３０６゜パロ　アルド、スクリップス　 アベニュ

Claims (47)

【特許請求の範囲】
1. １．複数の選択された領域を有する表面からなる単一の基板上に、多様なモノマ ー配列を有するポリマーを形成する方法であって；下記ステップ；すなわち （ａ）前記表面に隣接して複数のチャネルを形成し、そのチャネルは少なくとも 部分的に、前記の選択された領域の部分によって形成された壁を有し； （ｂ）選択されたモノマーを前記チャネルに入れ、前記の選択された領域の前記 部分においてポリマーを合成し、前記の選択された領域の前記部分は前記の選択 された領域中の少なくとも一つの他の領域内のポリマーと異なるモノマーの配列 を有するポリマーを含有し；次いで （ｃ）前記の選択された領域の第二の部分にそって形成された前記チャネルにつ いてステップ（ａ）と（ｂ）を繰返す；ステップからなる方法。
2. ２．複数のチャネルを形成する前記ステップが、前記表面に隣接してチャネルブ ロックを配置するステップからなり、前記チャネルブロックが、複数の溝、前記 溝の壁および前記フローチャネルを少なくとも部分的に形成する前記表面を備え ている請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．選択された試薬を前記チャネル中に入れるステップが、下記のステップ：す なわち 少なくとも第１チャネルの活性部位から保護基を除き；第一モノマーを、前記の 少なくとも第一チャネルを通じて、流入させ、前記第一モノマーが保護基を有し 、前記第一モノマーを前記第一チャネルの前記活性部位に結合させ；少なくとも 第二チャネルの前記活性化部位から保護基を除去し、前記第二チャネルの少なく とも部分が、前記第一チャネルが接触している前記基板の部分に重なり；次いで 第二モノマーを前記の少なくとも第二チャネルを通じて流入させ、前記第二モノ マーを前記第二チャネルの前記活性部位に結合させる；ステップからなる請求の 範囲第１項記載の方法。
4. ４．前記ポリマーを、受容体との結合アフィニティーについてスクリーニングす るステップをさらに有する請求の範囲第１項記載の方法。
5. ５．少なくとも１０種の異なるポリマーを前記表面上に生成させる請求の範囲第 １項記載の方法。
6. ６．少なくとも１，０００種の異なるポリマーを前記表面上に生成させる請求の 範囲第１項記載の方法。
7. ７．少なくとも１０，０００種の異なるポリマーを前記表面上に生成させる請求 の範囲第１項記載の方法。
8. ８．前記ポリマーがオリゴヌクレオチドおよびペプチドからなる群から選択され る請求の範囲第１項記載の方法。
9. ９．前記の選択された領域が各々約１０，０００ミクロン２未満の面積を有する 請求の範囲第１項記載の方法。
10. １０．除去および流入のステップがさらに、チャネルブロックを、第一方向に、 前記表面と接触させて配置し、次いで第一モノマーを含有する物質を、前記チャ ネルブロックの少なくとも二つのチャネルを通じて入れ；前記チャネルブロック および前記基板のうちの一方を、残りの他方に対して回転し；次いで チャネルブロックを、第二方向に、前記表面と接触させて配置し、次いで第二モ ノマーを含有する物質を、前記チャネルブロックの少なくとも一つのチャネルを 通じて入れる；ステップを含んでいる請求の範囲第３項記載の方法。
11. １１．選択された試薬を前記チャネルに入れる前記ステップが、前記チャネルと 流体で連通させてピペットを配置し；および前記選択された試薬を前記チャネル を通じて注入する；ことからなる請求の範囲第１項記載の方法。
12. １２．ピペットを前記チャネルと流体で連通させて配置する前記ステップが、前 記ピペットを、前記基板の前記表面に対して反対側の面上のオリフィスと接触さ せて配置するステップである請求の範囲第１１項記載の方法。
13. １３．ピペットを前記チャネルと流体で連通させて配置する前記ステップが、複 数のピペットを、複数の前記チャネルと連通させて配置し、次いで異なる試薬を 少なくとも二つの前記チャネルを通じて流入させるステップである請求の範囲第 １１項記載の方法。
14. １４．前記表面のパルプのアレーを形成して流体が前記表面の所望の場所に導入 可能になり、次いで前記バルブを選択的に作動させ次に前記の選択された試薬を 形成されたチャネルを通じて流入させるステップが先行している請求の範囲第１ 項記載の方法。
15. １５．前記基板の部分に光を照射して、光排除性基が前記基板上の活性基から除 去されるステップが先行している請求の範囲第１項記載の方法。
16. １６．前記の選択された光照射部分がストライプの形態であり、かつチャネルを 形成する前記ステップが前記チャネルを前記ストライプの経路にそって形成るこ とを含み、異なる試薬が前記チャネルの少なくとも一部の中に入れられる請求の 範囲第１５項記載の方法。
17. １７．単一の基板の表面上に複数のピペットの配列を形成する方法であって；下 記のステップすなわち ａ）前記基板を、第一方向に、複数のチャネルを有するチャネルブロックと接触 させて配列し； ｂ）少なくとも第一アミノ酸を、少なくとも一つの前記チャネルを通じて流入さ せ、前記第一アミノ酸を前記表面の部分にカップリングさせ； ｃ）少なくとも第二アミノ酸を、少なくとも一つの前記チャネルを通じて流入さ せ、前記第二アミノ酸を前記表面の部分にカップリングさせ； ｄ）前記チャネルブロックを前記基板に対して回転させ、次いで前記基板を再び 前記チャネルブロックと接触させて配置し；ｅ）第三アミノ酸を少なくとも一つ の前記チャネルを通じて流入させて前記表面上に少なくとも第一と第二のペプチ ド配列を形成し；次いで ｆ）第四アミノ酸を少なくとも一つの前記チャネルを通じて流入させて前記表面 上に少なくとも第三と第四のペプチド配列を形成する； ステップからなる方法。
18. １８．基板； 複数の溝を備えたチャネルブロック； 前記チャネルブロックを前記基板と係合させて保持する手段；前記チャネルブロ ックおよび前記基板のうちの一方を、残りの他方に対して平行移動させる手段； および選択された試薬を前記溝に注入する手段；からなる多様なポリマー配列を 形成するのに用いるキット。
19. １９．前記基板が活性部位の保護基を有する請求の範囲第１８項記載のキット。
20. ２０．さらに、前記保護基を除去するのに用いる脱保護物質を有する請求の範囲 第１９項記載のキット。
21. ２１．前記溝が前記チャネルブロックの孔に接続され、前記孔が前記基板の背面 を通って延びている請求の範囲第１８項記載のキット。
22. ２２．さらに、前記基板の選択された部分に光を照射して前記基板上の保護基を 除去する手段を有し、前記保護基は光に暴露されると前記基板上の活性部位から 除去される請求の範囲第１８項記載のキット。
23. ２３．光を照射する前記手段が光源と光マスクを有し、前記光マスクが前記光を 透過しない領域および前記光を透過する領域を有する請求の範囲第２２項記載の キット。
24. ２４．前記注入手段がピペッタからなる請求の範囲第１８項記載のキット。
25. ２５．前記ピペッタが複数のピペットからなり、各ピペットが前記溝の異なる一 つに取付けられている請求の範囲第２４項記載のキット。
26. ２６．単一の基板上で複数の反応を行う装置であって；単一の基板上に存在し、 各々別個の反応を行うことができる少なくとも約１００個の反応領域； 一つ以上の反応物を一つ以上の反応領域に送り込む手段；および少なくともいく つかの反応物が少なくともいくつかの反応領域と接触するのを防止する手段； を有する装置。
27. ２７．基板が複数の流路を有し、反応が前記流路内に保持されている請求の範囲 第２６項記載の装置。
28. ２８．一つ以上の反応物を送り込む手段が基板に隣接しているチャネルブロック のフローチャネルであり、および少なくともいくつかの反応物を閉じこめている 手段がフローチャネルの壁である請求の範囲第２６項記載の装置。
29. ２９．少なくともいくつかの反応物を閉じこめている手段が基板の表面上の疎水 性層である請求の範囲第２６項記載の装置。
30. ３０．内部に異なる化合物を有する約１００個より多い反応領域；および 反応領域を囲みかつ疎水性が反応領域より高い閉じこめ領域；を有する基板。
31. ３１．閉じこめ領域が疎水性保護基を有する請求の範囲第３０項記載の基板。
32. ３２．保護基が光分解性である請求の範囲第３１項記載の基板。
33. ３３．反応領域がチャネルを形成する請求の範囲第３０項記載の基板。
34. ３４．基板が約１０００個より多い反応領域を有する請求の範囲第３０項記載の 基板。
35. ３５．閉じこめ領域に囲まれ、この領域より一つ以上のモノマー溶液によって漏 れ易い複数の反応領域を有する基板上に、多様なモノマー配列を有する複数のポ リマーを形成する方法であって；一つ以上のモノマー溶液を順に第一反応領域に 入れて第一モノマー配列を有する第一ポリマーを形成し、そのモノマー溶液は閉 じこめ領域によって第一反応領域に閉じこめられ；次いで一つ以上のモノマー溶 液を順に第二反応領域に入れて第二モノマー配列を有する第二ポリマーを形成し 、そのモノマー溶液は閉じこめ領域によって第一反応領域に閉じこめられている ；ことからなる方法。
36. ３６．モノマー溶液を第一反応領域に入れるステップが、ピペットを基板に対し て移動し次いで少なくとも一つのモノマー溶液を第一反応領域に堆積させること からなる請求の範囲第３５項記載の方法。
37. ３７．さらに、選択されたモノマーを第一ポリマーと第二ポリマーにカップリン グさせた後、モノマー溶液を、第一反応領域と第二反応領域から定期的に除去す るステップを有する請求の範囲第３５項記載の方法。
38. ３８．第一モノマーを第一反応領域にカップリングさせ次いで第二モノマーを第 二反応領域にカップリングさせ、その後追加のモノマーを、第一反応領域および 第二反応領域に入れてカップリングさせる請求の範囲第３５項記載の方法。
39. ３９．モノマー溶液を、電気泳動ポンプ、ピペットおよび荷電波滴ディスペンサ ーからなる群から選択されるディスペンサーによって第一反応領域と第二反応領 域に入れる請求の範囲第３５項記載の方法。
40. ４０．単一基板上の、複数の反応領域を有する化合物の非相同アレーを変換する 方法であって；下記のステップすなわち第一群の反応領域と第二群の反応領域を 活性化し；第一反応物を第一群の反応領域に送りこむが第二群の反応領域には送 りこまず； 第一反応物を第一群の反応領域で反応させて第一非相同アレーを第二非相同アレ ーに変換し、その非相同アレーが約１００個を越える別個の反応領域を有する； ステップからなる方法。
41. ４１．さらに、第一群の反応領域を第二群の反応領域から隔離するステップを有 する請求の範囲第４０項記載の方法。
42. ４２．第一群の反応領域を、チャネルブロックを基板に当接させて配置すること によって隔離する請求の範囲第４１項記載の方法。
43. ４３．第一群の反応領域を、基板上の壁によって第二群の反応領域から隔離する 請求の範囲第４０項記載の方法。
44. ４４．基板が、壁によって互いに隔離された反応領域を通過する一連の流れを有 する請求の範囲第４３項記載の方法。
45. ４５．第一群の反応領域を、基板上の一つ以上の非湿潤領域によって第二群の反 応領域から隔離する請求の範囲第４０項記載の方法。
46. ４６．非相同アレーが約１０００個を越える別個の反応領域を有する請求の範囲 第４０項記載の方法。
47. ４７．さらに、下記のステップ：すなわち第二反応物を第二群の反応領域に送り こむが第一群の反応領域には送りこまず； 第二反応物を第二群の反応領域で反応させ；第三群の反応領域を活性化させ、そ の第三群は第一群の反応領域と共通のいくつかの反応領域を有し； 反応物を第三群の反応領域に送りこむが第二群の反応領域には送りこまず；そし て 反応を第三群の反応領域で起こさせる；ステップを有する、請求の範囲第４０項 記載の方法。