JPS6250657A - バイオセンサ−およびその製造方法 - Google Patents

バイオセンサ−およびその製造方法

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JPS6250657A
JPS6250657A JP60190776A JP19077685A JPS6250657A JP S6250657 A JPS6250657 A JP S6250657A JP 60190776 A JP60190776 A JP 60190776A JP 19077685 A JP19077685 A JP 19077685A JP S6250657 A JPS6250657 A JP S6250657A
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biosensor
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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】 産業上の利用分野 本発明は、バイオセンサーおよびその製造方法に関する
ものである。
さらに詳しくは、電界効果トランジスターのゲート電極
に任意のタンパク質と酵素を固定した生体物質に特異的
に感応するバイオセンサーに関するものであシ、生体物
質の計測に利用するものである。
従来の技術 これまで、バイオセンサーは、ガラス電極表面にタンパ
クや酵素を固定した方式のものや、電界効果型トランジ
スタ（ＦＴＬＴ）のゲート電極上にタンパクや酵素を固
定した方式のものが知られているが、従来の方法では酵
素やタンノζりの固定法に問題があり、あまり高感度の
ものが得られていなかった。
すなわち、従来のタンパクや酵素の固定法は、ＦＥＴの
電極やガラス電極に直接酵素や夕ｙノくりを塗布したり
樹脂にタンパクや酵素を混入して塗布したり、樹脂粒子
に固定したものを塗布したりあるいは、有機膜を介して
タンノ（り質や酵素を固定する方法が用いられていた。
発明が解決しようとする問題点 ところが、直接塗布する方法では、測定中にタンパクや
酵素が脱離したりして、耐久性に問題があったし、樹脂
中にタンパクを混入して塗布したり樹脂粒子に固定した
ものを塗布する方法では活性が低かったり、有機膜を介
してタンパク質を固定する方法でもやはり耐久性に問題
があった。
問題点を解決するだめの手段 以上述べてきた従来法の欠点に鑑み、本発明はＦＥＴゲ
ート電極上に反応性単分子膜を介してタンパクや酵素を
反応固定する方法を提供するものである。すなわち、一
端に反応性基（例えば、０Ｈ２＝　ＣＨ＋、　ＯＨミＣ
−基等）を有し他端にゲート電極上の酸化膜と反応し吸
着される活性基（例えば、−ＪｉＯＬ、等）を有する有
機分子を用いた化学吸着法や、あるいは、一端て反応性
基を有し、他端に親水基（例えば−〇〇〇Ｈ等）を有す
る有機分子を用いたラングシェアー・ブロジェット法（
以下ＬＢ法という）により、反応性単分子膜を形成した
後、前記反応性基を化学処理して一〇Ｈ基を付加し、さ
らに、シアノブロマイド法やアルデヒド法を用いて単分
子膜表面をタンパク質や酵素のアミノ基（−Ｎｌ２）と
反応する基に変換する工程を経てタンパクやアミノ基を
反応固定する方法を提供するものである。
作用 本発明を用いることにより、タンパク質や酵素は、分子
中に多量に存在するアミン基と単分子膜との反応により
ゲート電極上に固定されるため、活性が高くしかも強固
に固定されることになる。
また、ゲート電極とタンパクや酵素は、単分子膜を挾ん
だのみで固定されるのできわめて電界効果のロスが少い
ものとなる。
従って、耐久性が高く高感度のバイオセンサーを提供で
きることになる。
実施例 以下に本発明の一実施例について図面とともて説明する
。第１図に示すように、あらかじめＦＥＴ１の形成され
た基板２上には、レジスト３をコートしてゲート電極４
上のみを露光現像して開口する（第１図）。
次に、化学吸着法により前記開口部にシラン界面活性剤
、例えば、ａｎ２＝　ＯＨ−（ａＨ２）ｎ−ＳｉＣ４３
（ｎは整数で１０〜２ｏが良い、またＯＨ２：　ＣＨ−
は、ＣＨ＝Ｃ−でも良い）を化学吸着させる（第２図）
。
このとき、ゲート電極表面では選択的に金属表面の酸素
と一ＳｉＣｔ３　　が反応して、５が形成される。例え
ば、２．ＯＸ　１０　〜５、ＯＸ　１０−２　Ｍｏ　ｌ
／ｌ　の濃度で８ｏＣＸｎ−ヘキサン、１２％四塩化炭
素、８％クロロホルム溶ｉＫ溶かした活性剤溶液中ＶＣ
２〜３分浸漬すると、金しかもこのとき、シラン界面活
性剤のビニル基７ば、電極４表面に並んで単分子膜５が
成膜される（第３図）。
次に、第２図に示したレジストパターン３／を除去した
後、室温でジボラン１ｄｏｌ／ｌのＴＨＦ溶液を用い、
単分子膜６の形成された基板を浸漬し、さらにＮａＯＨ
Ｏ，Ｉ　Ｍｏ（１／ｌ！　　３０％Ｈ２ｏ２水溶液に浸
漬することによシ、単分子膜５の表面のビニル基又は、
アセチレン基に水酸基（−０Ｈ）８を付加させる（第４
図）。
続いて、過沃素酸水溶液て浸漬し、次式（１）に従って
表面のＯＨ基をアルデヒド基９に酸化する（第５図）。
ｌ０４ Ｒ、−０Ｈ２０Ｈ−一→Ｒ１−Ｃｌ０　　・・・囮・・
（１）さらに１特定の活性を持つタンパク質や酵素を’
Ｒ−Ｃ＝Ｎ　−１２ 従って、タンパク質や酵素１ｏは、選択時にゲート電極
４上に単分子膜５を介して化学反応によりタンパク質又
は酵素薄膜１１として強固に固定される（第６，７図）
。
最後に、基板をダイシングして電極の接続等の組立を行
うとバイオセンサが完成する。
なお、以上の実施例では、アルデヒド法を示したが、次
式（３）のようなシアノブロマイド法を用いたタンパク
質や酵素の固定も同じように行なえる。
ＮＢ２ （３）　−−−−・−・・−・・−Ｒ，−０−０−４Ｒ
２１１。
ＮＢ２ また、単分子膜の形成に化学吸着法を用いた例を示した
が、ａＨ２＝＝ｃｕ−（０Ｍ２）ｎ　Ｃ０ＯＨや０Ｈ−
＝Ｃ−（ＯＨ，、）ｎ　　Ｃｏｏｌ等を用い、ラングシ
ェアー・ブロジェット（ＬＢ）法にてもゲート電極上に
単分子膜を形成できることが確認された。
さらにまだ、上記例では、レジストを用いて選択的にゲ
ート電極上にのみ単分子膜を形成しだが、ビニル基やア
セチレン基は、エネルギー線で感応してポリマーを形成
するので、全面に単分子膜を形成した後、ゲート電極上
のみを後して、エネルギー線１２で露光し、ビニル基や
アセチレンｍを部分的に死活１３させてから、残ったビ
ニル基１４（またはアセチレン基）の部分に一〇Ｈ基を
付加させることも可能である（第８図）。
なお、本発明の方法、すなわち、ＬＢ膜へのタンパク質
の自己整合機構を応用し、分子素子の構築が可能なこと
も明らかであろう。
発明の効果 以上のように本発明によれば、タンパク質や酵素は単分
子膜を介して選択的に、しかも′強固に活性を失うこと
なく固定される。従って、高感度でしかも信頼性の高い
バイオセンサーが提供できる。
さらにまた、製造工程も簡単なため、コストを大幅て低
減できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第８図は本発明の一実施例におけるバイオセン
サとその製造工程を説明するだめの工程図であり、特に
第３．４，５，６．８図は第２図のＡ部の分子オーダー
での拡大図である。 １・・・・・・ＦＩＣＴ、２・・・・・・基板、４・・
・・・・ゲート電極、５・・・・・・単分子膜、１１・
・・・・・タンパク質または酵素膜。 第１図 第４図 第６図 第７図 へｑ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）電界効果トランジスタのゲート電極上に反応性単
    分子膜を介してタンパク質と酵素のうちの１つを固定し
    てなるバイオセンサー。
  2. （２）反応性単分子膜にＳｉを含む特許請求の範囲第１
    項記載のバイオセンサー。
  3. （３）電界効果トランジスタのゲート電極上に感応基を
    有する単分子膜をパター状に形成する工程と、前記感応
    基を化学処理する工程と、前記化学処理部にタンパク質
    と酵素のうちの１つを反応固定する工程を含むバイオセ
    ンサーの製造方法。
  4. （４）単分子膜を形成する工程において化学吸着法を用
    いる特許請求の範囲第３項記載のバイオセンサーの製造
    方法。
  5. （５）単分子膜の原料として、一端化ビニル基またはア
    セチレン基を有し他端にクロルシラン基を有する直鎖状
    ハイドロカーボン分子を用いる特許請求の範囲第４項記
    載のバイオセンサーの製造方法。
  6. （６）単分子膜を形成する工程においてラングシェアー
    ・ブロジェット法を用いる特許請求の範囲第３項記載の
    バイオセンサーの製造方法。
  7. （７）化学処理する工程において、単分子膜表面がビニ
    ル基またはアセチレン基になるような膜を用い、一度水
    酸基を付加させた後、シアノブロマイド法またはアルデ
    ヒド法によりタンパク質を固定させる特許請求の範囲第
    ３項記載のバイオセンサーの製造方法。
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