JPWO2006070841A1 - 自己組織化材料または微粒子を基板上に固定化する方法、および当該方法を用いて作製した基板 - Google Patents
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Abstract
Description
該基板表面に水酸基を導入し得る酸溶液を該基板上に提供する工程;および
該酸溶液を除去した基板上に該自己組織化材料を含む溶液を提供する工程
を包含することを特徴としている。
該基板上に酸溶液を提供する工程;
該微粒子を含む溶液を、該自己組織化材料を含む溶液と混合して混合溶液を得る工程;
該酸溶液を除去した基板上に該混合溶液を提供する工程;および
該基板上に提供された混合溶液を乾燥させる工程
を包含することを特徴としている。
自己組織化材料と結合し得る物質を該基板上に固定化する工程;
所望の凹凸が形成されたモールドを用いてインプリントすることによって、該物質を所望の形状にパターニングする工程;
該微粒子を含む溶液を、該自己組織化材料を含む溶液と混合して混合溶液を得る工程;
パターニングした該物質上に該混合溶液を提供する工程;および
提供された混合溶液を乾燥させる工程
を包含することを特徴としている。
該微粒子を含む溶液を、該自己組織化材料を含む溶液と混合して混合溶液を得る工程;
基板上に該混合溶液を提供する工程;および
該基板上に提供された混合溶液を乾燥させる工程
を包含することを特徴としている。
〔実施例1〕
本研究において使用したAl2O3基板を以下のように処理した。基板を沸騰リン酸溶液中で5分間加熱した後、超純水でリンスした。次いで、原子レベルで平坦な表面を得るために、この基板を大気中にて1200〜1300℃で2時間アニーリングした。アニーリング処理後のAl2O3の表面は、原子レベルで平坦なステップ構造を示す。
DNA固定化および伸長のために、λDNA溶液(Takara corp.)を、親水性処理後の基板上に滴下し、5分後に乾燥窒素ガスによって表面をブローアップして乾燥させた。ガス圧を、約0.1MPaに制御し、表面に対して約45°の角度でブローアップを行った。DNA溶液を使用前に一晩透析した。比較のために、酸処理ありまたは酸処理なしの基板を使用した。図2は、種々のDNA濃度で表面に固定化されたDNAのAFM画像を示す。aおよびbは、酸処理した表面を使用した結果を、cは、アニーリング処理のまま使用した結果を示す。低濃度の溶液(3μg/ml)では、単離したDNA分子は、表面上で個別に伸長しそして固定化した(図2a)。さらに、高濃度条件下(400μg/ml)では、ネットワーク構造を形成したDNAが観察された(図2b)。対照的に、酸処理なしの基板を用いた場合、図2bと同じ高濃度条件下でさえ、わずかに伸長したDNA分子が存在した(図2c)。
DNA固定化および伸長に対する酸処理の効果をより詳細に調べるために、3種類の溶媒を用いて赤外線分析を行った。図3は、酸処理前後での赤外線の差異を示す。3500cm−1での吸収極大を測定した結果、表面上に結合する水酸基の増加を示した。
equationに従って算出した:
DNA溶液に蛍光色素を添加して蛍光顕微鏡での観察を行った。酸処理の効果を確認するために、APSコートされたガラス基板(Matsunami glass corp.)をコントロールとして使用した。APS処理は、基板表面上にDNA分子を固定化するために広範に使用されている。APSコートされたガラスは正電荷のアミノ基で覆われているので、二重らせんの周囲に負電荷のホスフェート基を有するDNAは、静電力で基板表面に吸着する。
Al2O3基板上にDNA溶液と金ナノ粒子溶液とを別々に供し、基板への吸着を観察した(図5)。図5aは、Poly(dA)−Poly(dT)DNA溶液を基板上に供した後、スピンコーターによって基板上から除去した。ここで、DNA濃度は、250μg/ml、スピンコーターの速度は800rpmである。以上のことより、DNA構造がランダムなネットワーク構造としてAl2O3基板上に形成されることがわかる。図5bは、金ナノ粒子溶液を基板上に供した後、スピンコーターによって基板上から除去した。ここで、金粒子濃度は、1015個/ml、スピンコーターの速度は500rpmである。以上のことより、金粒子はランダムにAl2O3基板上に分布することがわかる。
Al2O3基板表面上にDNA溶液と金微粒子溶液との混合溶液を展開することによって、金微粒子の一次元配列を得ることができる。試料の作製は以下のとおりである:250μg/ml DNA溶液(Poly(dA)−Poly(dT))を、直径5nmの金微粒子を約6×1013個/ml含む溶液と4:1で混合して混合溶液を得た。この混合溶液を、基板表面上に滴下した後、スピンコーターを用いて基板表面上の溶液を除去する。この基板表面を観察した結果を図6に示す。
本発明に係る基板上に微粒子を所望の形状で配列させる方法に適用するに好ましいパターニング工程について、その手順を図9に示した。基板としては、予めスライドガラス基板上にポリ−L−リジン膜が施されたガラス基板(松浪硝子工業株式会社製、例えば品番;SD10011、品名;Poly−Lysineコートタイプ)を利用した。
1250ng/μlのPoly(dA)−Poly(dT)溶液を10μlと、Au微粒子の溶液15μlを混合し、Poly(dA)−Poly(dT)濃度が500ng/μlでありかつ5nm金微粒子濃度が1×1014個/mlである混合溶液を作製した。この溶液を4℃で一晩放置した。この溶液を酸で処理したAl2O3基板上に滴下し、500rpmで1分間基板をスピンコーターにて回転させ、余分な溶液を除去した。この基板表面を観察した結果を図13aに示す。この条件下では、金微粒子はステップ端に選択的吸着をせず、基板上にランダムに吸着することが確認された。
Claims (33)
- 金属酸化物からなる基板上に自己組織化材料を固定化する方法であって、
該基板表面に水酸基を導入し得る酸溶液を該基板上に提供する工程;および
該酸溶液を除去した基板上に該自己組織化材料を含む溶液を提供する工程
を包含する、方法。 - 前記自己組織化材料が、核酸、タンパク質、アミノ酸、脂質、または糖である、請求の範囲1に記載の方法。
- 前記金属酸化物が、Al2O3、ZnO、TiO2、SiO2、ZrO2、SrTiO2、LaAlO3、Y2O3、MgO、GGG、YIG、LiTaO、LiNbO、KTaO3、KNbO3またはNdGaO3である、請求の範囲1に記載の方法。
- 前記基板上に提供された前記自己組織化材料を含む溶液を乾燥させる工程をさらに包含する、請求の範囲1に記載の方法。
- 前記乾燥させる工程を、乾燥した不活性ガスまたは空気を吹き付けることによって行う、あるいはスピンコートによって行う、請求の範囲4に記載の方法。
- 金属酸化物からなる基板上に微粒子を配列させる方法であって、
該基板上に酸溶液を提供する工程;
該微粒子を含む溶液を、該自己組織化材料を含む溶液と混合して混合溶液を得る工程;
該酸溶液を除去した基板上に該混合溶液を提供する工程;および
該基板上に提供された混合溶液を乾燥させる工程
を包含する、方法。 - 前記自己組織化材料が、核酸、タンパク質、アミノ酸、脂質、または糖である、請求の範囲6に記載の方法。
- 前記金属酸化物が、Al2O3、ZnO、TiO2、SiO2、ZrO2、SrTiO2、LaAlO3、Y2O3、MgO、GGG、YIG、LiTaO、LiNbO、KTaO3、KNbO3またはNdGaO3である、請求の範囲6に記載の方法。
- 前記微粒子が、金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、ニッケル、コバルト、インジウム、銅、TiO2、またはBaTiO3からなる、請求の範囲6に記載の方法。
- 前記微粒子の粒経が、1nm〜100nmの範囲内である、請求の範囲6に記載の方法。
- 前記乾燥させる工程を、乾燥した不活性ガスまたは空気を吹き付けることによって行う、請求の範囲6に記載の方法。
- 基板上に微粒子を所望の形状で配列させる方法であって、
自己組織化材料と結合し得る物質を該基板上に固定化する工程;
所望の凹凸が形成されたモールドを用いてインプリントすることによって、該物質を所望の形状にパターニングする工程;
該微粒子を含む溶液を、該自己組織化材料を含む溶液と混合して混合溶液を得る工程;
パターニングした該物質上に該混合溶液を提供する工程;および
提供された混合溶液を乾燥させる工程
を包含する、方法。 - 前記微粒子が、金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、ニッケル、コバルト、インジウム、銅、TiO2、またはBaTiO3からなる、請求の範囲12に記載の方法。
- 前記微粒子の粒経が、1nm〜100nmの範囲内である、請求の範囲12に記載の方法。
- 前記自己組織化材料が、核酸、タンパク質、アミノ酸、脂質、または糖である、請求の範囲12に記載の方法。
- 前記物質が、ポリ−L−リジンまたはアミノシランである、請求の範囲12に記載の方法。
- 前記乾燥させる工程を、乾燥した不活性ガスまたは空気を吹き付けることによって行う、請求の範囲12に記載の方法。
- 自己組織化材料が固定化された基板であって、該自己組織化材料が、基板上に施された酸処理によって基板表面に形成された水酸基と結合している、基板。
- 前記自己組織化材料が、核酸、タンパク質、アミノ酸、脂質、または糖である、請求の範囲18に記載の基板。
- 前記基板が、Al2O3、ZnO、TiO2、SiO2、ZrO2、SrTiO2、LaAlO3、Y2O3、MgO、GGG、YIG、LiTaO、LiNbO、KTaO3、KNbO3またはNdGaO3からなる金属酸化物である、請求の範囲18に記載の基板。
- 前記自己組織化材料が微粒子を担持している、請求の範囲18に記載の基板。
- 前記微粒子が、金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、ニッケル、コバルト、インジウム、銅、TiO2、またはBaTiO3からなる、請求の範囲21に記載の基板。
- 前記微粒子の粒経が、1nm〜100nmの範囲内である、請求の範囲21に記載の基板。
- 所望の形状で微粒子を担持する基板であって、ここで、該基板は、自己組織化材料と結合し得る物質が固定化されており、該物質は、所望の形状にパターニングされかつ該微粒子を担持している、基板。
- 前記微粒子が、金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、ニッケル、コバルト、インジウム、銅、TiO2、またはBaTiO3からなる、請求の範囲24に記載の基板。
- 前記微粒子の粒経が、1nm〜100nmの範囲内である、請求の範囲24に記載の基板。
- 前記自己組織化材料が、核酸、タンパク質、アミノ酸、脂質、または糖である、請求の範囲24に記載の基板。
- 前記物質が、ポリ−L−リジンまたはアミノシランである、請求の範囲24に記載の基板。
- 微粒子を自己組織化材料と結合させる方法であって、
該微粒子を含む溶液を、該自己組織化材料を含む溶液と混合して混合溶液を得る工程;
基板上に該混合溶液を提供する工程;および
該基板上に提供された混合溶液を乾燥させる工程
を包含する、方法。 - 前記自己組織化材料が、核酸、タンパク質、アミノ酸、脂質、または糖である、請求の範囲29に記載の方法。
- 前記微粒子が、金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、ニッケル、コバルト、インジウム、銅、TiO2、またはBaTiO3からなる、請求の範囲29に記載の方法。
- 前記微粒子の粒経が、1nm〜100nmの範囲内である、請求の範囲29に記載の方法。
- 前記乾燥させる工程を、乾燥した不活性ガスまたは空気を吹き付けることによって行う、請求の範囲29に記載の方法。
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