KR102613057B1 - 분자 부착을 위한 기판에 대한 개선 - Google Patents

Abstract

기판은 마스킹재의 코팅, 및 하나 이상의 결합제들이 부착되도록 의도된 복수의 개별 반응 구역들을 포함하고, 상기 구역들은 기판 상의 코팅되지 않은 영역들이다.

Description

분자 부착을 위한 기판에 대한 개선

본 발명은 결합제들의 부착을 위한 기판들에 대한 개선에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 개선된 마이크로어레이 기판에 관한 것이다. 다른 양태에서, 결합제들의 부착을 위한 기판을 코팅하는데 사용하기 위한, 특히 마이크로어레이용 기판을 코팅하는데 사용하기 위한 개선된 조성물이 제공된다. 본 발명의 추가의 양태에서, 마이크로어레이를 분석하기 위한 개선된 방법이 제공된다.

분석물질들의 검출 및 특성화에서 제조된 분자들의 어레이들의 사용은 잘 알려져 있다. 예를 들어, 폴리뉴클레오티드들의 제조된 어레이들은 DNA 염기서열분석 절차들 및 환자의 유전적 변이의 검출을 위한 혼성화 연구에 광범위하게 사용된다. 면역 분석법들은 또한 항원들 또는 항체들로서의 그들의 특성들을 통해 특이 단백질들 또는 다른 결합제들과 같은 분석물질들을 검출하기 위해 잘 알려져 있다.

마이크로어레이 기판들은 일반적으로 기판 상의 공간적으로 별개의 영역들에 위치된 복수의 반응 구역들을 포함하는 지지 물질을 포함한다. 다중 반응 구역들의 제공은 시료에서 다중 분석물질들 또는 바이오마커들의 동시 테스트를 가능하게 한다. 마이크로어레이들은 환자의 상태의 보다 포괄적인 분석을 가능하게 할 뿐만 아니라 실험실 테스트들과 관련된 시간 및 비용을 절약할 수 있는 중요한 실험실 도구이다. 일반적으로, 마이크로어레이들은 반응 구역들의 어레이를 형성하기 위해 기판 상으로 분자들 또는 분자 단편들을 증착 또는 "스폿팅"함으로써 제조된다. 허용가능한 데이터 품질을 얻기 위해, 스폿팅이 균일해야 스폿들이 동일한 크기 및 형상일 수 있다. 그러나, 현재 이용가능한 마이크로어레이들로부터 얻어진 데이터는 여전히 연구 및 임상 환경 모두에서 보다 효율적이도록 개선된 정확성 및 정밀성을 위한 범위를 갖는다. 이 문제를 해결하기 위해 수행된 것은 비교적 거의 없다.

따라서 고품질의 데이터를 제공하는 기판을 제공하는 것이 유리할 것이다.

본 발명의 양태에 따르면, 마스킹재의 코팅, 및 하나 이상의 결합제들이 공유적으로 결합되도록 의도된 복수의 개별 반응 구역들을 포함하는 기판이 제공되며, 상기 구역들은 기판 상에 코팅되지 않은 영역들이다.

놀랍게도, 본 발명의 코팅된 기판은 특히 디지털 센서들을 사용할 때 개선된 검출 감도 및 이미지 품질을 제공한다는 것을 알게 되었다. 기판의 코팅된 영역들은 비특이적 결합 및 스폿들의 가교를 감소시키며, 그래서 배경 잡음이 감소되어 향상된 신호 대 잡음비를 야기할 수 있다. 이는 얻어진 신호가 기판 상에 시료와 표적들 사이에 발생해온 "실제(true)" 결합의 정도에 비례한다는 것을 의미한다. 증가된 공간 해상도가 또한 달성된다.

또한, 본 발명에 따른 코팅된 기판의 사용은 결합제들의 증착의 개선된 정확성을 가능하게 한다. 내부 교정 마크들은 기판 상에 제조될 수 있어, 구역들 내의 정확한 생체분자 증착을 위해 개별 반응 구역들의 정확한 식별을 가능하게 할 수 있다.

도 1은 9 ㎜ × 9 ㎜ 필드 상에 저밀도 내지 고밀도의 어레이 포맷을 갖는 마이크로어레이들의 개략도들을 도시한다. 도 1의 각 마이크로어레이는 기판(1), 마스킹재(2)의 코팅, 및 코팅되지 않은 개별 반응 구역들(3a, 3b, 3c)을 포함한다.
도 2는 7×7 어레이 포맷의 기준 스폿들의 이미지들을 도시한다. 도 2a는 미리 정의된 개별 반응 구역들이 없는 기판(1)의 이미지를 도시한다. 도 2b는 미리 정의된 비실리콘 개별 반응 구역들을 갖는, 마스킹재(2)의 코팅을 포함하는 기판(1)의 이미지를 도시한다.
도 3은 기준 스폿들을 함유하는 갑상선 프리 어레이, FT4(free Thyroxine), FT3(triiodothyronine) 및 TSH(Thyroid Stimulating Hormone) 포획 항체의 이미지를 도시한다. 여기서 FT4 및 FT3은 경쟁 분석법이고 TSH는 샌드위치 분석법이다. 도 3a는 미리 정의된 개별 반응 구역들이 없는 기판(1)의 이미지를 도시한다. 도 3b는 마스킹재(2)의 코팅을 포함하고, 미리 정의된 개별 반응 구역들을 갖는 기판(1)을 사용하는 이미지를 도시한다.
도 2 및 도 3은 낮은 배경 잡음 신호 및 안티 블루밍 특성들을 갖는 본 발명에 따른 마이크로어레이들을 도시한다.
도 4는 대조군과 비교하여 본 발명에 따른 마이크로어레이의 검출 감도의 향상을 도시한다. 이 이미지는 더 낮은 레벨의 감도의 측정을 위한 TSH(Thyroid Stimulating Hormone) 분석을 보여준다. 제1열은 예측 감도를 나타내고, 제2열은 및 제5열은 코팅되지 않은 및 코팅된 기판 상에서 측정된 감도를 각각 나타낸다. 제3 및 제6열은 디지털 센서에 의해 얻어진 일반적인 3D 픽셀 플롯을 나타낸다. 제4 및 제7열은 신호 대 잡음비의 개선을 나타낸다.

본 발명은 마스킹재의 코팅, 및 하나 이상의 결합제들이 부착되도록 의도된 복수의 개별 반응 구역들을 포함하는 기판을 제공하며, 상기 구역들은 기판 상의 코팅되지 않은 영역들이다.

기판은 바람직하게는 5x5, 7x7, 10x10, 20x20 또는 30x30 마이크로어레이 기판이다. 용어 마이크로어레이는 임의의 특정 분자의 검출에 제한되는 것으로 의도되지 않으며, RNA, DNA, 단백질 어레이들, 및 생체분자들 또는 생체분자 단편들의 검출을 위한 임의의 다른 어레이들을 포함하는 모든 타입의 어레이를 포함한다. 바람직하게는, 마이크로어레이에 부착될 결합제들은 단백질들이다. 보다 바람직하게는, 마이크로어레이에 부착될 결합제는 항체들이다. 가장 바람직하게는, 기판은 단백질 마이크로어레이 기판이다.

기판 자체는 통상의 기술자에게 공지된 임의의 적합한 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는 기판은 실리콘, 금속 산화물, 세라믹, 유리 또는 플라스틱을 포함한다. 보다 바람직하게는, 기판은 세라믹 기판이다. 보다 바람직하게는, 세라믹은 산화 알루미늄계이다. 가장 바람직하게는 기판은 백색 세라믹 기판이다. 이는 기판과, 기판에 도포되는 마스킹재의 코팅 사이에 가장 큰 대비를 제공한다.

세라믹 기판은 다양한 입자 크기들(1 내지 30 ㎛)를 제공하도록 제조될 수 있다. 본 발명에 사용되는 세라믹 기판의 바람직한 입자 크기는 20 ㎛ 미만, 바람직하게는 10 ㎛ 미만이다. 감소된 입자 크기는 훨씬 개선된 표면 균일성을 부여하며, 이는 순차적으로 생물학적 분석의 향상된 성능을 제공한다.

바람직한 세라믹 재료는 4-8 μm 범위의 입자 크기를 갖는 약 96%의 알루미나(Al₂O₃)로 이루어진다. 이 재료는 진공 기밀이며, 그라운드일 때 0.6 내지 0.8 μm의 표면 지형을 갖는다. 표면 균일성은 연마 공정에 의해 개선될 수 있어, 0.4-0.5 μm의 변화를 갖는 표면을 생성할 수 있다. 추가 개선은 랩핑 및 연마에 의해 달성되어, 0.05-0.1㎛의 가변성을 갖는 표면을 생성할 수 있다.

바람직하게는 코팅은 비실리콘 함유 코팅이고, 바람직하게는 원소 실리콘 또는 실리콘을 포함하는 화합물이 결여되어 있다. 실리콘-함유 코팅은 종래 기술, 예를 들어 실리콘에서 공지되어 있다. 그러나, 본 발명자들은 이러한 코팅들을 사용할 때, 실리콘이 개별 반응 구역들을 오염시킬 수 있으며, 이는 결합제의 부착에 악영향을 갖는다는 것을 알게 되었다.

임의의 적합한 비실리콘 마스킹 또는 코팅이 사용될 수 있다. 바람직하게는 코팅은 아크릴, 알키드, 에폭시드, 탄화수소, 페놀 또는PTFE(polytetrafluoroethylene)과 같은 플루오로폴리머들의 목록으로부터 선택된 하나 이상의 수지들을 포함한다. 코팅은 또한 임의의 적합한 잉크 용매들 및/또는 잉크 첨가제들을 함유할 수 있다. 특히 바람직한 잉크 용매들은 시클로헥사논, 부 톡시에탄올 및 방향족 증류물들을 포함한다. 특히 바람직한 잉크 첨가제들은 카본 블랙(흑색 안료), 광유(습윤제), 석유 증류물, 프탈산 디부틸(가소제), 코발트 염들, 망간 또는 지르코늄(건조제), 알루미늄 및 티타늄 킬레이터(킬레이팅제), 항산화제들, 계면활성제들 및 소포제들을 포함한다.

바람직하게는 코팅(마스킹재)은 에폭시 및 아크릴 수지, 안료 및 구조화제를 포함한다. 하나의 안료가 존재할 수 있거나 다수의 안료들이 사용될 수 있다. 에폭시 및 아크릴 수지는 잉크 점도, 유동학적 특성들, 및 기판에 대한 접착성을 증가시키는데 사용된다. 안료는 어두운 색, 바람직하게는 흑색을 부여하고, 따라서 잉크에 광학적 불투명도를 부여한다. 구조화제는 기판의 표면에 친수성/소수성 특성들을 제공하며, 또한 기판에 대한 접착을 돕는다.

바람직하게는, 안료는 마스킹 조성물(마스킹재)의 1 내지 15% w/w의 양으로 존재하고; 에폭시 수지는 10 내지 60% w/w의 양으로 존재하며, 아크릴 수지는 1 내지 20% w/w의 양으로 존재하며, 구조화제는 10 내지 60% w/w의 양으로 존재한다.

보다 바람직하게는, 안료, 바람직하게는 흑색 안료는 마스킹 조성물의 1 내지 8 % w/w의 양으로 존재하고; 에폭시 수지는 마스킹 조성물의 15 내지 50% w/w의 양으로 존재하며, 아크릴 수지는 마스킹 조성물의 2 내지 15% w/w의 양으로 존재하고, 구조화제는 마스킹 조성물의 15 내지 50% w/w의 양으로 존재한다.

가장 바람직하게는, 안료, 바람직하게는 흑색 안료는 마스킹 조성물의 5% w/w의 양으로 존재하며; 에폭시 수지는 마스킹 조성물의 30% w/w의 양으로 존재하며, 아크릴 수지는 마스킹 조성물의 10% w/w의 양으로 존재하고, 구조화제는 마스킹 조성물의 20% w/w의 양으로 존재한다.

바람직한 실시예에서, 카본 블랙 안료는 마스킹재, 바람직하게는 Elftex 285에 사용된다. 바람직하게는 아크릴 수지는 B-67이다. 바람직하게는 구조화제는 CERAFLOUR® 965와 같은 PTFE 왁스이다. 바람직하게는, 마스킹재는 에폭시 수지, 바람직하게는 Epikote 1004를 포함한다.

가장 바람직하게는, 안료는 Elftex 285이고, 아크릴 수지는 B-67이며, 에폭시 수지는 Epikote 1004이고, 구조화제는 CERAFLOUR® 965이다.

코팅(마스킹재)은 에탄올, 프로판올, 크실렌, 디글리콜, 부틸 에테르와 같은 용매들의 목록으로부터 선택된 하나 이상의 제제들; 분산제들; 안료 습윤제들; 레벨링제들; 안료 습윤제들 및/또는 가교제들을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 코팅은 20-175°, 보다 바람직하게는 20-170°, 보다 바람직하게는 90-120°, 보다 더 바람직하게는 약 110°의 접촉각을 갖는다. 측정은 다음의 프로토콜을 사용하여 얻어진다: 접촉각은 스테퍼 모터, LED 소스, 및 CCD 카메라를 사용하여 제어되는 자동 디스펜서가 장착된 KSV CAM200 접촉각 측정기를 사용하여 측정된다. 접촉각 측정기는 디스펜스 제어기, 이미지 그래빙 및 이미지 분석을 위한 소프트웨어 도구에 연결된다. 3.5 ㎕의 탈이온수의 액적은 미리 정의된 위치에서 기판 상에 디스펜싱되고, 이미지는 CCD 카메라를 사용하여 캡쳐된다. 이미지 분석은 수적의 접촉각을 추정하기 위해 소프트웨어를 사용하여 수행된다.

바람직하게는, 기판에 도포된 코팅의 두께는 1 내지 100 ㎛의 두께, 바람직하게는 2 내지 50 ㎛의 두께이다. 이는 1 내지 100 ㎛, 바람직하게는 2 내지 50 ㎛의 깊이를 각각 갖는 웰인 개별 반응 구역을 생성한다. 가장 바람직하게는, 코팅의 두께는 3 내지 20 ㎛ 두께이고, 웰의 최종 깊이는 3 내지 20 ㎛의 깊이이다.

개별 반응 구역들의 벽들, 또는 웰들은 주변 코팅에 의해 형성된다. 항체 또는 다른 생체분자를 함유하는 완충 용액이 개별 반응 구역들 상으로 스폿팅될 때, 항체 또는 생체분자는 활성화된 표면 상에 고정화된다. 각각의 개별 반응 구역의 벽들은 산란광을 흡수하여 향상된 데이터 판독을 야기할 수 있다.

바람직하게는, 기판은 소수성 마스크 코팅, 및 하나 이상의 결합제들이 부착되도록 의도된 복수의 개별 반응 구역들을 포함하며, 상기 구역들은 기판 상의 코팅되지 않은 영역들이다.

바람직하게는, 코팅은 기판보다 더 어둡다. 이는 개별 반응 구역들과 주변의 코팅된 영역 사이의 대비를 제공할 것이다. 보다 바람직하게는, 기판은 백색이고 코팅은 범위가 오프화이트(off-white)에서 흑색에 이르는 임의의 색이다. 백색이 아닌 임의의 색상은 개별 반응 구역들과 주변의 코팅된 구역 사이의 대비를 제공할 것이다. 개별 반응 구역들과 코팅된 기판의 주변 영역 사이의 대비는 양호한 공간 해상도를 제공하고, 고밀도의 개별 반응 구역들에서도 정확한 데이터를 허용한다. 여기서, 용어 "마스킹" 재료는 바람직하게는 기판보다 어두운 색을 갖는 기판을 코팅하는데 사용되는 임의의 재료를 의미한다. 바람직하게는 마스킹재는 범위가 오프화이트에서 흑색에 이르는 색을 갖는다. 더 바람직하게는, 마스킹 재료는 무광 마감부를 갖는다.

코팅(마스킹재)은 통상의 기술자에게 공지된 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 이 공정의 개략도가 도 5에 제공된다.

본 발명은 어레이된 분자들을 정확하게 이미지화하는 종래의 장치를 사용한다. 바람직하게는, 코팅은 통상의 기술자에게 공지된 스크린 인쇄 기술을 사용하여 도포된다. 기판들은 기판 상에 코팅되지 않은 영역들인 개별 반응 구역들을 제공하도록 스크린 인쇄된다.

바람직하게는 코팅되지 않은 기판의 유일한 영역들은 개별 반응 구역들이다. 이는 로봇 소프트웨어가 원형 요소들을 물리적으로 위치시키고, 특정 위치에 결합제들을 정확하게 증착시키는 것을 가능하게 한다. 이는 개별 반응 구역들의 증가하는 밀도에 의해 특별하게 중요하며, 이는 반응 구역들의 x 및 y 좌표들에 기초하여 바이오칩의 전체 거부 위험성을 증가시킬 수 있다.

여기에 사용된 용어 마이크로어레이는 고밀도의 개별 반응 구역들을 갖는 기판을 말한다. 9 mm x 9 mm 면적의 기판당 최대 대략 1000개의 개별 반응 구역들을 사용하여 정확한 데이터가 얻어질 수 있다. 개별 반응 구역들의 고밀도에서도 잘 정의된 경계들을 갖는 고품질 스팟들이 생성된다. 데이터의 개선된 정확성과 같은 이점들은 기판의 81 mm² 면적당 4개의 개별 반응 구역들을 갖는 기판들과 같이, 더 낮은 밀도에서 또한 보여진다.

기판은 큰 마이크로어레이 기판, 예를 들어 대략 100 mm x 99 mm 크기일 수 있으며, 기판은, 예를 들어, 대략 9 mm x 9 mm 크기의 정사각형 서브섹션들을 포함하고, 각 정사각형 서브섹션은 개별 그리드 반응 구역들을 포함한다. 각각의 정사각형 서브섹션 내의 개별 반응 구역들의 수는 2x2 내지 30x30의 범위이고, 바람직하게는 각각의 정사각형 섹션은 5x5, 10x10, 20x20 또는 30x30의 개별 그리드 반응 구역들을 포함한다. 바람직하게는, 각각의 개별 반응 구역은 대략 0.1 내지 1 mm의 직경이다.

바람직한 실시예에서, 마스킹재의 코팅은 100mm x 99 mm 기판의 에지로부터 생략되어 코팅되지 않은 경계를 생성할 수 있다. 정사각형 또는 타원형 패턴들과 같은 독립 마커들은 바람직하게는 코팅되지 않은 에지 영역에서 제조된다. 이는, 나노-디스펜서의 교정이, 반응 구역들 내의 정확한 결합제들 증착을 위해 개별 반응 구역들의 정확한 식별을 가능하게 하는 것을 허용한다.

바람직하게는, 마이크로어레이는 0.08 내지 15 구역들/mm², 보다 바람직하게는 0.2 내지 13 구역들/mm², 보다 더 바람직하게는 0.25 내지 13 구역들/mm² 범위의 개별 반응 구역들의 밀도를 갖는다. 고품질의 데이터는 이들 고밀도에서도 얻어질 수 있다.

바람직하게는, 기판은 범위가 0.5에서 5mm에 이르는, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3mm, 가장 바람직하게는 0.5 내지 1.5 mm의 두께를 가지며, 훨씬 더 바람직하게는 기판은 약 0.5 mm의 두께를 갖는다.

본 발명에 따른 특히 바람직한 마이크로어레이들은 다음의 치수를 갖는다:

바람직하게는, 정사각형 서브섹션들은 서로 파쇄가능하다. 본 발명의 기판들을 제조할 때, 예를 들어, 유리, 세라믹, 플라스틱 또는 실리콘으로 제조된 출발 기판은 바람직하게는 용이한 파쇄를 가능하게 하기 위해 기판의 두께의 절반까지, 레이저 스크라이빙된다.

바람직한 실시예에서, 기판은 표면 상에 고정화된, 바람직하게는 개별 반응 구역들에 고정화된 하나 이상의 결합제들을 포함한다.

기판에 고정화된 분자들은 분석물질 분석법에 사용하기에 적합한 임의의 것일 수 있다. 예를 들어, 어레이된 분자들은 폴리뉴클레오티드들, 예를 들어, DNA, RNA, 또는 그의 기능적 유사체일 수 있다. 대안적으로, 단백질들 및 펩타이드들, 예를 들어 효소들, 항체들, 수용체들 또는 호르몬들이 사용될 수 있다. 분자들은 또한 바이러스들 또는 유기 화합물일 수 있다. 기판의 표면 상에 고정화된 결합제들은 관심 있는 분석물질들, 예를 들어, 생체분자들, 특히 항체들, 앱타머들, 파지들, 및 올리고뉴클레오티드들, 및 분자 임프린팅된 폴리머들과 같은 비생체분자에 결합할 수 있는 임의의 제제일 수 있다. 바람직하게는 기판의 표면 상에 고정화된 결합제들은 단백질들이다. 더 바람직하게는, 결합제들은 항체들이다. 용어 "항체들"은 면역글로불린 VHS 및 VLS(variable domains of the heavy and light chains), 보다 구체적으로는 CDRs(complementarity-determining regions)의 결합 특징들에 의해 결정된 바와 같이, 타겟 상에 에피토프를 특이적으로 인식하는 면역글로불린들을 말한다. 많은 잠재적인 항체 형태들이 본 분야에 공지되어 있으며, 이는 완전한 단일 클론 항체들, 항체 단편들(예를 들어, Fab, Fab', 및 Fv 단편들, 선형 항체들 단일 사슬 항체들, 및 항체 단편들을 포함하는 다중 특이적 항체들), scFvs(single-chain variable framgents), 다중 특이적 항체들, 키메릭 항체들, 인간화 항체들, 및 타겟 상에 주어진 에피토프의 인식에 필요한 도메인들을 포함하는 융합 단백질들을 포함하는, 복수의 완전한 단일 클론 항체들 또는 다클론 혼합물들을 포함할 수 있지만, 이제 제한되는 것은 아니다.

통상의 기술자는 본 발명에 따른 코팅된 기판을 제조하는데 사용될 수 있는 종래의 제조 단계들을 이해할 것이다. 예를 들어, 개별 반응 구역들은 화학적으로 활성화될 수 있어 결합제의 고정화를 허용할 수 있다. 바람직하게는 반응성 관능기들을 갖는 화학 물질이 개별 반응 구역들의 표면에 첨가된다. 결합제는 링커를 통해 기판에 결합될 수 있다. 특히, 표면은 결합제와의 반응 전에 유기 실란 또는 폴리머 코팅을 사용하여 활성화되는 것이 바람직하다. 본 발명의 기판은 예를 들어, GB-A-2324866(EP0874242)에 개시된 방법에 따라 제조될 수 있으며, 그 내용은 전체가 여기에 포함된다. 물론 분자들은 고정화 과정 후에 최대 활성을 유지하는 것이 바람직하다. 분자들의 공유 결합 고정화는 종래의 기술을 사용하여, 일반적으로 화학 반응성 링커 분자를 사용하여 수행될 수 있으며, 이는 정의된 조건들 하에서 활성화될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명은 플라즈마 중합, 스핀 코팅, CVD, 습식 코팅 및 다른 코팅 방법들에 기초한 표면 개질 기술을 사용한다. 보다 바람직하게는, 제조 방법은 결합제들의 고정화를 위해 실란화를 사용한다. 화학적 변경은 미리 정의된 개별 반응 구역들의 제조 전에 또는 후에 수행될 수 있다. 바람직하게는, 기판은 기판의 활성화 또는 기능화 전에 표면 오염물 제거를 받는다.

본 발명의 기판들은 하기 예들에서 설명된다. 이들 예들은 단지 예로서 제공되며 본 발명을 제한하는 것으로서 해석되어서는 안된다.

실시예 1

에폭시 수지 25% w/w 기판계 잉크, 예를 들어, Epon8111, Epon8021, Epikote 1004;

5% w/w의 카본 블랙 안료, 예를 들어, Elftex 285, Elftex 415, Elftex 435, Elftex 460;

0.05% w/w의 분산제, 예를 들어, Disperbyk 190, Disperbyk 192, Disperbyk 168;

5% w/w의 아크릴 수지, 예를 들어 B-67, B-99N, DM-55,

0.2% w/w의 습윤제, 예를 들어, SURFYNOL® 104BC, SURFYNOL® 104, SURFYNOL® 104DPM;

25% w/w의 구조화제, 예를 들어, POLYWAX™ 3000; POLYWAX™ 400; CERAFLOUR® 965;

1 % w/w의 소포제, 예를 들어, BYK051, 055, 053;

3.75% w/w의 레벨링제, 예를 들어, BYK-358N; BYK-355; BYK-356;

5% w/w의 가교제, 예를 들어, Silquest A-2120; Silquest A-1110;

30% w/w의 용매 매질, 예를 들어, 에탄올, 프로판올, 크실렌, 디글리콜, 부틸 에테르

실시예 2

에폭시 수지 22 % w/w계 잉크, 예를 들어, Epon8021;

4 % w/w의 카본 블랙 안료, 예를 들어, Elftex 460;

0.05% w/w의 분산제, 예를 들어, Disperbyk 168;

8% w/w의 아크릴 수지, 예를 들어, DM-55;

0.2% w/w의 습윤제, 예를 들어, SURFYNOL® 104BC;

20% w/w의 구조화제, 예를 들어, POLYWAX™ 3000;

0.85% w/w의 소포제, 예를 들어, BYK051;

3.9% w/w의 레벨링제, 예를 들어, BYK-358N;

가교제 6% w/w, 예를 들어, Silquest A-1110;

35% w/w의 용매 매질, 예를 들어, 디글리콜

실시예 3

에폭시 수지 30% w/w계 잉크, 예를 들어, Epikote 1004;

5% w/w의 카본 블랙 안료, 예를 들어, Elftex 285;

0.05% w/w의 분산제, 예를 들어, Disperbyk 190;

10% w/w의 아크릴 수지, 예를 들어, B-67;

0.2 % w/w의 습윤제, 예를 들어, SURFYNOL® 104BC

20% w/w의 구조화제, 예를 들어, CERAFLOUR® 965;

1% w/w의 소포제, 예를 들어, BYK055;

1% w/w의 레벨링제, 예를 들어, BYK-355;

2.75% w/w의 가교제, 예를 들어, Silquest A-1110;

30% w/w의 용매 매질, 예를 들어, 부틸 에테르

실시예 4

연마된 탑면과 연마되지 않은 바닥면을 함유하는 산화 알루미늄계 원료 세라믹 시트는 바이오칩 조립 동안 용이한 파쇄를 가능하게 하기 위해, 바닥면 상에서 세라믹 시트의 두께의 절반까지 레이버 스크라이빙되었다. 이 세라믹 시트는 계면활성제 물 혼합물을 이용하여 표면 오염물 제거 및 10분 동안 Ar 및 O₂의 1:1 혼합물을 사용하여 마이크로파 플라즈마 처리를 받았다. 표면은 습식 실란화 코팅 기술에 의해 화학적으로 활성화되었고, 이후 2시간 동안 140℃에서 열경화되었다.

화학적으로 기능화된 표면은 스크린 인쇄기 상으로 로딩되었다. 원하는 마이크로어레이 패턴을 함유하는 에멀젼 스크린은 상기 실시예들 1 내지 3에서 선택된 잉크로 프린터 상에 로딩되었다. 디자인 패턴은 스퀴지를 사용하여 시트로 이송되었다.

기판의 연속적인 스크린 인쇄는, 스크린 상에 잉크를 다시 확산시키는 플러드 블레이드 및 스퀴즈의 반복적인 동작을 통해 달성되었다. 프레쉬하게(freshly) 인쇄된 시트들은 20분 동안 140℃에서 열경화되어 10-20 ㎛의 건조 인쇄 두께를 달성했다.

이후, 스크린 인쇄된 세라믹 시트들은 생체분자 증착에 사용되는 나노-디스펜서에 로딩되었다. 화학적으로 활성화된 개별 반응 구역들의 정확한 확인은 세라믹 시트 상에 존재하는 내부 교정 마크에 의해 달성되었다. 나노-디스펜서는 선택된 인쇄 디자인에 기초하여 5x5, 최대 30x30의 어레이들을 생성하는데 사용되었다.

다음의 원형 직경 범위 및 디자인들이 만들어졌다:

마이크로어레이들은 실온에서 2시간 동안 건조되었고, 이후 블로킹 및 안정화되었다. 마이크로어레이들은 Randox 분석기들에서 진단 테스트들을 수행하기 위해 캐리어 웰들에서 절단 및 조립되었다. 개선된 데이터는 화학 발광 기술을 사용하여 디지털 센서를 통해 시각화된다. 도 2, 3, 및 4는 이 예들에서 수집된 이미지들과 데이터를 나타낸다. 도 2는 본 발명에 따른 기준 스폿의 7 × 7 어레이를 도시한다. 도 3은 본 발명에 따른 5 × 5 어레이(갑상선 프리)를 도시하고, 도 4는 본 발명에 따른 5 × 5 어레이(갑상선 프리)를 도시한다.

Claims (31)

1. 마스킹재의 코팅, 및 하나 이상의 결합제들이 부착되도록 의도된 복수의 개별 반응 구역들을 포함하는 기판으로서,
   상기 구역들은 기판 상에 코팅되지 않은 영역들이고, 상기 마스킹재는 60-120°의 접촉각을 가지며, 안료, 아크릴 수지 및 구조화제를 포함하고, 상기 구조화제는 PTFE 왁스인, 기판.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기판은 100 mm × 99 mm 크기이고, 상기 기판은 9 mm × 9 mm 크기의 정사각형 서브섹션들을 포함하며, 각각의 정사각형 서브섹션은 개별 그리드 반응 구역들을 포함하고,
   각각의 정사각형 섹션은 5x5, 10x10, 20x20 또는 30x30의 개별 반응 구역들로부터의 그리드를 포함하는, 기판.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 개별 반응 구역들의 밀도는 0.08 내지 15 구역/mm²의 범위에 있는, 기판.
4. 제3항에 있어서,
   상기 개별 반응 구역들의 밀도는 0.2 내지 13 구역/mm²의 범위에 있는, 기판.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   각각의 개별 반응 구역은 범위가 0.1 mm에서 1 mm의 직경에 이르는 직경을 갖는, 기판.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 개별 반응 구역들 상에 고정화된 하나 이상의 결합제들을 포함하는, 기판.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 기판은 실리콘, 금속 산화물, 세라믹, 유리 또는 플라스틱을 포함하는, 기판.
8. 제7항에 있어서,
   상기 기판은 세라믹, 유리 또는 플라스틱인, 기판.
9. 제8항에 있어서,
   상기 기판은 백색 세라믹 기판인, 기판.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접촉각은 90˚ 내지 120˚인, 기판.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판에 도포된 코팅의 두께는 2 내지 50 ㎛(마이크론)의 두께인, 기판.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 마스킹재의 코팅은 범위가 오프화이트에서 흑색에 이르는 색인, 기판.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개별 반응 구역들은 화학적으로 활성화되어 결합제의 고정화를 가능하게 할 수 있는, 기판.
14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 마스킹재는 카본 블랙 안료를 포함하는, 기판.
15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 마스킹재는 에폭시 수지를 포함하는, 기판.
16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 결합제들은 항체들인, 기판.
17. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 마스킹재는 실리콘을 함유하지 않는, 기판.
    
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