WO2004088319A1 - 物質固定化剤、それを用いた物質固定化方法及びそれを用いた物質固定化基体 - Google Patents

物質固定化剤、それを用いた物質固定化方法及びそれを用いた物質固定化基体 Download PDF

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WO2004088319A1
WO2004088319A1 PCT/JP2004/004510 JP2004004510W WO2004088319A1 WO 2004088319 A1 WO2004088319 A1 WO 2004088319A1 JP 2004004510 W JP2004004510 W JP 2004004510W WO 2004088319 A1 WO2004088319 A1 WO 2004088319A1
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WO
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substance
group
substrate
immobilized
polymer
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PCT/JP2004/004510
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English (en)
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Inventor
Yoshihiro Ito
Hirokazu Hasuda
Tomohiro Konno
Kazuhiko Ishihara
Tetsuya Yamauchi
Original Assignee
Kanagawa Academy Of Science And Technology
Taiko-Denki Co., Ltd.
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54393Improving reaction conditions or stability, e.g. by coating or irradiation of surface, by reduction of non-specific binding, by promotion of specific binding

Definitions

  • the present invention relates to a substance immobilizing agent, a method for immobilizing a substance using the same, and a substrate for immobilizing a substance using the same.
  • the present invention relates to a substance immobilizing agent for immobilizing a desired substance such as a polypeptide, a nucleic acid, and a lipid on a substrate, a substance immobilizing method using the same, and a substance immobilizing base using the same.
  • immunoplates for immunoassay in which antibodies or antigens are immobilized on plates
  • DNA chips in which nucleic acids are immobilized on chips
  • physical adsorption has been widely used as one of the methods for immobilizing proteins and nucleic acids on a substrate. That is, a protein or nucleic acid is immobilized on a substrate by physical adsorption by leaving a hydrophobic substrate such as polystyrene and an aqueous solution of a protein or nucleic acid to be immobilized on the substrate in contact with each other and leaving the solution to stand.
  • the method using physical adsorption has a problem that the bond between the substrate and the immobilized substance is weak, and the stability of the substrate on which the substance is immobilized is insufficient.
  • ⁇ proteins such as serum albumin (BSA), casein, skim milk (when immobilizing proteins), salmon sperm, etc. Blocking with DNA such as DNA (when immobilizing DNA) is performed, but the effect of blocking to prevent non-specific adsorption is not always satisfactory.
  • a protein or nucleic acid is immobilized on a substrate by covalently bonding a functional group on the substrate and a functional group of a protein or nucleic acid to be immobilized.
  • the functional group used is in or near the active site of the substance, the activity of the substance is lost by immobilization.
  • immobilization cannot be performed by this method.
  • non-specific adsorption is prevented by blocking, but the prevention effect is not always satisfactory.
  • an object of the present invention is to provide a substance immobilizing agent which can immobilize various substances to be immobilized on a substrate by covalent bonds, and which has an excellent effect of preventing non-specific adsorption, and a substance using the same.
  • An immobilization method and a substance-immobilized substrate using the same can be provided.
  • the present inventors have conducted intensive studies and found that nonspecific adsorption can be effectively prevented by using a water-soluble polymer that is electrically neutral as a whole molecule as a substance immobilizing agent.
  • the present invention has been completed.
  • the present invention relates to a water-soluble polymer used for immobilizing a desired substance on a substrate, wherein the water-soluble polymer has at least two photoreactive groups in one molecule, and Provides a substance immobilizing agent comprising an electrically neutral polymer as a whole molecule.
  • the present invention provides a substance on a substrate, which comprises applying an aqueous solution or a suspension containing the substance to be immobilized on the substrate and the substance-fixing agent of the present invention to the substrate, and irradiating the substrate with light. To provide a method for immobilization. Further, the present invention provides a substrate on which the substance is immobilized by the method of the present invention.
  • a substance to be immobilized on a substrate can be immobilized by a covalent bond, and a substance immobilizing agent excellent in the effect of preventing non-specific adsorption, and substance immobilization using the same And a substance-immobilized substrate using the same.
  • a substance to be immobilized can be immobilized by a covalent bond regardless of its type, and a stable immobilized substrate can be obtained.
  • 4004510 using the substance fixing agent of the present invention, 4004510
  • Immobilization of the quality effectively prevents non-specific adsorption. Furthermore, when the substance is immobilized using the substance immobilizing agent of the present invention, the patterning of the immobilized substance is possible by performing selective exposure, so that the substance can be easily immobilized in an arbitrary pattern such as a microarray. can do.
  • the substance immobilizing agent of the present invention has at least two photoreactive groups in one molecule, and is composed of an electrically neutral polymer as a whole of the premolecule.
  • electrically neutral as a whole molecule means that the compound does not have a group that becomes an ion when ionized in an aqueous solution having a pH around neutrality (pH 6 to 8), or even if it does, it is positive. It has an ion and an anion, meaning that the sum of the charges is substantially zero.
  • substantially means that the sum of the electric charges becomes zero, or even if it does not become zero, it is so small that the effect of the present invention is not adversely affected.
  • the substance immobilizing agent of the present invention is water-soluble, and the solubility in water (the number of grams dissolved in 100 g of water) is preferably 5 or more.
  • Preferred examples of the water-soluble polymer include a polymer having a unit having a structure represented by the following general formula [I] and a polymer having a unit having a structure represented by the following general formula [II].
  • X and Y each independently represent a polymerizable atomic group in a polymerized state;
  • R 1 represents an atomic group having a photoreactive group;
  • the units represented by the formulas [I] and [II] are each two or more, and the number of the units represented by the general formula [I] is the same as that of the unit represented by the general formula [II]. It is bigger than the number).
  • unit [ ⁇ ] The unit having the structure represented by the above general formula [I] is hereinafter referred to as “unit [ ⁇ ] for convenience. Sometimes. Further, the unit having the structure represented by the general formula [II] may be referred to as “unit [11]” hereinafter for convenience. )
  • the unit [I] is a unit containing a phosphorylcholine group, and X represents a polymerizable atomic group in a polymerized state. X is preferably a vinyl monomer residue.
  • X ′ represents a methacryloxy group, a methacrylamide group, an acryloxy group, an acrylamide group, a styryloxy group or a styrylamide group in which a vinyl moiety is in an addition polymerization
  • R 1 is a single bond or Represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms (however, it may be substituted with one or two hydroxyl groups)
  • Preferred specific examples of such a unit include 2-methacryloyloxetylphosphorylcholine, 2-acryloyloxetylphosphorylcholine, N- (2-methacrylamide) ethylphosphorylcholine, 4-methacryloyloxybutyl Derived from phosphorylcholine, 6-methacryloyloxyhexylphosphorylcholine, 10-methacryloyloxydecylsylphosphorylcholine, ⁇ -methacryloyldioxyethylenephosphorylcholine or 4-styryloxybutylphosphorylcholine (that is, these units were polymerized). ) Units can be mentioned. Among these, a unit derived from 2-methacryloyloxetyl phosphorylcholine is particularly preferred. 2004/004510
  • preferred examples of the photoreactive group in the unit [II] include, but are not limited to, an azide group (-M 3 ). Further, as Y in the general formula [II], a vinyl monomer residue is preferable. Preferred examples of the unit [II] include the following general formula [V
  • Y ′ represents a methacryloxy group, a methacrylamide group, an acryloxy group, an acrylamide group, a styryloxy group or a styrylamide group in a state where the vinyl moiety is addition-polymerized
  • R 2 represents a single bond
  • An alkylene group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with one or two hydroxyl groups
  • a phenylene group (however, substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydroxyl group) It may be.)
  • the number of units [I] is larger than the number of units [II], and the ratio is not particularly limited, but is preferably about 100: 2 to 100: 50, particularly preferably about 100: 5 to 100: 20. .
  • the polymer is mainly composed of the unit [I] having a phosphorylcholine group, and thus non-specific adsorption is effectively prevented.
  • the molecular weight of the water-soluble polymer is not particularly limited, but is usually about 1,000 to 1,000,000, preferably about 5,000 to 100,000.
  • the above-mentioned water-soluble polymer is preferably composed only of the unit [I] and the unit [11], but may contain a unit derived from another polymerizable monomer as long as the effect of the present invention is not adversely affected.
  • the proportion of such other units is not particularly limited as long as it does not adversely affect the effects of the present invention.
  • the proportion is usually 30 mol% or less, preferably 10 mol% or less of all units in the polymer. Mol% or less.
  • water-soluble polymer examples include those represented by the following general formula [11]. 0
  • n and m are each independently an integer of 2 or more, and n is larger than m, and X ' The unit containing and the unit containing Y 'are connected in random order.
  • n ' is an integer of 50 to 200
  • m' is an integer of 5 to 40
  • the units having a phosphorylcholine and the units having an azidophenyl group are bonded in a random order.
  • the water-soluble polymer can be produced by simply polymerizing the units [I] and [II].
  • a main chain polymer containing no side chain (phosphorylcholine group-containing group and photoreactive group-containing group) may be synthesized first, and the side chain may be bonded later.
  • a unit having a phorphorylcholine group-containing group [and a unit [II] having no photoreactive group may be first polymerized, and the photoreactive group-containing group may be bonded later.
  • the following embodiment employs this method.
  • the polymerization of the monomers and the bonding of the side chains can be easily carried out according to the common general technical knowledge of those skilled in the art, and examples thereof are specifically described in the following Examples. 2004/004510
  • a nonionic water-soluble polymer having at least two photoreactive groups in one molecule can be given.
  • the nonionic water-soluble polymer has the same nonspecific adsorption-preventing effect as the phosphorylcholine-containing polymer described above, and has the advantage that it can be produced or obtained at a lower cost than the phosphorylcholine-containing polymer.
  • nonionic means that there is substantially no group that becomes ionized by ionization in an aqueous solution at a pH around neutrality (pH 6 to 8). Means that such a group is not contained at all, or is contained in a very small amount so as not to adversely affect the effect of the present invention (for example, the number of such groups is 1% or less of carbon number). Means that.
  • the molecular weight of the nonionic water-soluble polymer is not particularly limited, but is usually about 350 to 500,000, preferably about 500 to several hundred thousand.
  • nonionic water-soluble polymers include polyalkylene glycols such as polyethylene glycol (PEG) and polypropylene glycol; vinyl alcohol, methyl vinyl ether, vinylpyrrolidone, vinyloxazolidone, and vinylmethyloxa.
  • PEG polyethylene glycol
  • Ppropylene glycol vinyl alcohol, methyl vinyl ether, vinylpyrrolidone, vinyloxazolidone, and vinylmethyloxa.
  • polyethylene glycol particularly preferred are polyethylene glycol, poly (meth) acrylamide (in the present specification and claims, “(meth) acryl” means “methacryl” or “acryl”) and poly (meth) acryl. (Glycidyl (meth) acrylate), of which polyethylene glycol is particularly preferred.
  • the nonionic water-soluble polymer described above has at least two photoreactive groups per molecule.
  • the number of photoreactive groups per nonionic water-soluble polymer is not particularly limited as long as it is 2 or more, but if it is too large, nonspecific adsorption may increase.
  • the number of carbon atoms (not including side chain carbon atoms) constituting the polymer is preferably 1 ⁇ / ⁇ or less, more preferably 5 ⁇ 1 ⁇ 2 or less.
  • Preferred examples of the photoreactive group include, but are not limited to, an azide group (-N 3 ).
  • Specific examples of the photoreactive group include a phenylazide group, an acetyl group, and a benzoyl group, and a phenylazide group is particularly preferred.
  • a photoreactive group such as an azide group may be directly bonded to a nonionic water-soluble polymer, or may be bonded to a nonionic water-soluble polymer via an arbitrary spacer structure. Often, the latter is preferred because it is easier to manufacture. In the latter case, the spacer structure is not limited at all, and may be, for example, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms (however, it may be substituted with one or two hydroxy groups), phenylene Groups (but may be substituted with 1 to 3 alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms or a hydroxyl group).
  • the introduction of the photoreactive group into the nonionic water-soluble polymer can be easily carried out by a conventional method.
  • a nonionic water-soluble polymer having a functional group can be reacted with an azide compound having a functional group that reacts with the functional group to bond the azide group to the nonionic water-soluble polymer.
  • an azide compound having a functional group that reacts with the functional group to bond the azide group to the nonionic water-soluble polymer.
  • polyethylene glycol which is a preferred nonionic water-soluble polymer
  • polyethylene glycol having amino groups ⁇ carboxyl groups at both ends is commercially available.
  • An azide group can be bonded to polyethylene glycol by reacting an azide group-containing compound. The following examples also specifically describe a plurality of such methods.
  • the nonionic water-soluble polymer is formed by polymerization of monomers, such as a water-soluble vinyl polymer, a vinyl monomer which is a main structural unit of the water-soluble vinyl polymer is used.
  • a nonionic water-soluble polymer having a photoreactive group can also be produced by copolymerizing the polymer with a photoreactive vinyl monomer.
  • Preferred examples of the photoreactive water-soluble vinyl polymer obtained by this method include poly ((meth) acrylamide photoreactive (meth) acrylamide) copolymer and poly (glycidyl (meth) acrylic ester).
  • Photoreactive (meth) acrylic acid amide) copolymer poly (ethylene glycol mono (meth) acrylate-photoreactive acrylic acid amide) copolymer, and the like. This is specifically described in the following examples.
  • the substance immobilized using the substance immobilizing agent of the present invention is not particularly limited, but includes polypeptides (including glycoproteins and lipoproteins), nucleic acids, lipids, and cells (animal cells, plant cells, microbial cells, etc.). ) And its components (including organelles such as nuclei and mitochondria, and membranes such as cell membranes and unit membranes).
  • the azide group used as a photoreactive group in the substance immobilizing agent of the present invention when irradiated with light, releases nitrogen molecules and generates nitrogen radicals.
  • the nitrogen radicals are functional groups such as amino groups and carboxyl groups. Since it is possible to bond not only to a group but also to a carbon atom constituting an organic compound, almost all organic substances can be immobilized.
  • the substrate at least the surface is made of a substance that can bind to the photoreactive group.
  • the material is not particularly limited as long as it is formed, and examples thereof include materials made of organic materials such as polyethylene terephthalate, polycarbonate, and polypropylene, in addition to polystyrene widely used in microplates and the like.
  • a glass plate coated with a silane coupling agent can also be used.
  • the shape of the substrate is not limited at all, and a plate-like substrate such as a substrate for a microarray, a bead-like substrate, a fibrous substrate, or the like can be used. Further, holes and grooves provided in the plate, for example, microwells of a microplate can also be used.
  • the substance-immobilizing agent of the present invention is particularly suitable for microarrays.
  • Immobilization of a desired substance on a substrate using the substance immobilizing agent of the present invention can be performed as follows. First, an aqueous solution or aqueous suspension containing the substance to be immobilized on the substrate and the substance fixing agent of the present invention is applied to the substrate.
  • the concentration (by weight) of the substance immobilizing agent in the aqueous solution is not particularly limited, but is usually about 0.005% to 10%, preferably about 0.04 to 1%.
  • the concentration (by weight) of the substance to be immobilized is usually about 10 to 200 times, preferably about 20 to 100 times the amount of the substance immobilizing agent used.
  • the applied liquid is preferably dried and then irradiated with light.
  • Light is light by which the photoreactive group used can generate radicals.
  • an azide group is used as the photoreactive group, ultraviolet light is preferable.
  • the dose of the irradiated light beam is not particularly limited, but is usually about 1 mW to 100 mW per 1 cm 2 .
  • the photoreactive groups in the polymer Upon irradiation with light, the photoreactive groups in the polymer generate radicals and the polymer is covalently bonded to both the substrate and the substance to be immobilized. As a result, the substance to be immobilized is immobilized on the substrate via the polymer.
  • the azide group used as a photoreactive group emits nitrogen molecules upon irradiation with light and generates nitrogen radicals. These nitrogen radicals are not only functional groups such as amino groups and carboxyl groups but also organic compounds. Most organic substances can be immobilized because they can also bond to the carbon atoms that make up the substance.
  • the binding is performed not at a specific site of the substance to be immobilized but at a random site. Therefore, the active site is available for binding. Although it is considered that some molecules may lose their activity due to the occurrence of such a molecule, some molecules may bind at a site that does not affect the active site. Can be immobilized on a substrate by covalent bonding without losing activity as a whole, even if it is difficult to immobilize by covalent bonding because of the presence of or near the active site .
  • Washing removes both the polymer and the substance since the photoreactive groups do not bind to the substrate and the substance in the areas not irradiated with light. Therefore, by performing selective exposure through a photomask or the like, a substance can be immobilized in an arbitrary pattern. Therefore, the substance can be immobilized in any of various shapes such as a microarray by selective exposure, which is very advantageous.
  • a mixture of the substance immobilizing agent of the present invention and the substance to be immobilized may be microspotted on a substrate, and the entire surface of the substrate may be irradiated with light.
  • Microspotting is a method of applying a liquid to a very narrow area on a substrate, and is commonly used in the production of DNA chips and the like.Equipment for this is also commercially available. It can be done easily.
  • the substance-immobilizing agent of the present invention may be coated on the entire surface of the substrate, microspotted on the substance to be immobilized thereon, and then the entire surface of the substrate may be irradiated with light.
  • spots of the substance to be immobilized are formed on the layer of the substance immobilizing agent, and the percentage of the substance immobilized by covalent bonding to the substrate via the substance immobilizing agent increases.
  • the substance-immobilizing agent of the present invention may be microspotted on a substrate, the substance to be immobilized may be microspotted thereon, and then the entire surface of the substrate may be irradiated with light.
  • spots of the substance to be immobilized are formed on the layer of the substance immobilizing agent (separate spots), and the percentage of the substance immobilized covalently to the substrate via the substance immobilizing agent is increased. Get higher.
  • the method of the present invention can be suitably used for preparing an immunoassay plate on which an antibody or an antigen-binding fragment thereof or an antigen is immobilized, a nucleic acid chip or a microarray having DNA or RNA immobilized on a substrate.
  • the present invention is not limited to these, and can be applied to, for example, immobilization of whole cells or components thereof.
  • the present invention will be described more specifically based on examples.
  • the present invention The present invention is not limited to the embodiment.
  • PC photoreactive methacryloyloxetyl phosphorylcholine
  • the non-specific adsorption of the photoreactive MPC polymer produced in Example 1 was investigated by contacting the photoreactive MPC polymer with a FITC-modified protein or cells as follows.
  • the photoreactive MPG polymer produced in Example 1 was dissolved in pure water at a concentration of 10 mg / ml. Then, 25 I was coated on a polystyrene substrate (diameter 2 cm) and air-dried. Next, ultraviolet rays (wavelength 260 nm) were selectively irradiated through a photomask having a stripe pattern having a width of 10 Om (irradiation amount 16 mW / cm 2 ). Next, the substrate was washed with water, and a photoreactive MPG polymer was immobilized on a polystyrene substrate in a stripe shape.
  • FITC-BSA (commercially available from Sigma) aqueous solution (concentration 10 mg / ml), FITG-lgG (commercially available from Sigma) aqueous solution (concentration 2 mg / ml) or TC-fibrinogen solution (concentration 3.7 mg / 370 ⁇ I ) was placed on the substrate on which the above pattern was formed at 50 I, and reacted at 37 ° C. for 10 minutes. After washing with PBS, it was dried and observed with a fluorescence microscope.
  • the FG-fibrinogen used in the above test was prepared as follows. C That is, 0.1 mg of FG-1 was added to 2 mg of 2 mg of fibrinogen, and 50 mM sodium carbonate buffer (PH 8.5) was added. It was dissolved in 7 ml, reacted at 4 ° C overnight, and concentrated by centrifugation through a filter having an excluded molecular weight of 3000. Centrifuged three times with MilliQ water (trade name) for desalination. Then, it was freeze-dried to obtain 3.7 mg of FITG-fibrinogen.
  • the photoreactive MPC polymer prepared in Example 1 was immobilized on a polystyrene substrate with a pattern as described above, washed with water, sterilized with 70% ethanol, and washed with sterile water. The obtained substrate is left as it is, or 1% BSA / PBS solution or 1% fibrinogen / PBS solution 250 I is placed on the substrate and reacted at 3 ° C for 10 minutes.After washing with water, cell adsorption test Was served.
  • the cells used were Cos 7 cells (commercially available from RIKEN Cell Bank) and Raw 246 cells (commercially available from RIKEN Cell Bank). The cells were seeded on a substrate, and observed with a microscope after 1 hour and 4 hours.
  • an immunoassay for detecting collagen was performed by the method described below.
  • (V) Add 10 ⁇ l of anti-collagen antibody (commercially available from Monosan) (5 g / ml) or anti-human GD3 antibody (commercially available from Pharmingen) (5 ig / ml) on the spot as the next antibody, Incubate at room temperature for 4 hours.
  • anti-collagen antibody commercially available from Monosan
  • anti-human GD3 antibody commercially available from Pharmingen
  • FITG-labeled secondary antibody (anti-rabbit IgG or mouse IgG antibody) (commercially available from Amersham) was added (diluted 5000-fold), 100, and incubated for 1 hour at room temperature.
  • MPG polymer 0 After immunostaining with anti-collagen antibody, MPG polymer 0
  • PEG-G00H poly (ethylene glycol) bis (carboxymethyl) ether
  • 4 -Azido arin and 127 mg of water-soluble carpoimide were dissolved in 10 ml of pure water and stirred at pH 6 at 4 ° C for 24 hours.
  • the pH was adjusted to 12 with sodium hydroxide, and unreacted substances were precipitated.
  • the precipitate was sedimented by centrifugation, the supernatant was recovered, and desalted with a separatory funnel using a black hole form (repeated until the pH became neutral).
  • the photoreactive PEG-C00H was obtained by freeze-drying (G00H group is consumed for binding to the azide compound and no longer exists, but for convenience, it is described in this manner. 4004510).
  • the photoreactive polyacrylic acid was prepared as follows. Dissolve 720 mg of polyacrylic acid (commercially available from Wako Pure Chemical Industries, average molecular weight of 1,000,000), 170,6 mg of 4-azidoaniline and 1.917 g of water-soluble carbodiimide in 100 ml of pure water, and add p H7.0, stirred at 4 ° C for 24 hours. After the reaction was completed, dialysis was performed until the UV absorption of azido dilin from the external solution disappeared. Finally, it was freeze-dried to obtain a photoreactive polyacrylic acid polymer.
  • a photoreactive polyacrylamine was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that polyacrylic acid was replaced by polyacrylamine.
  • a substrate polystyrene dish on which collagen was immobilized using the substance immobilizing agent prepared in Example 3 to 6, or Example 1, Comparative Example 1 or Comparative Example 2, was prepared. Using this, immunoassay for anti-collagen antibody was performed.
  • Photoreactive PEG-NH 2 (Example 3), photoreactive PEG-G00H (Example 4), and photoreactive poly (acrylamide N-azidophenylacrylic acid amide) Polymer (Example 5) or photoreactive poly (glycidyl methacrylate-N-azidophenylacrylamide) copolymer (Example 6) (0.125wt%) and collagen (0.25t%) Mixed with.
  • V Anti-collagen antibody (commercially available from Monosan) 10-fold diluted solution (1% BSA / PBS) or mouse IgG antibody (commercially available from Santa cruz biotechnology) 40-fold diluted solution (1% BSA / PBS) as the next antibody Add 100 I as spots and incubate for 3 hours at room temperature.
  • FITG-labeled secondary antibody pile rabbit IgG antibody or mouse IgG antibody (commercially available from Amersham) 20-fold diluted solution
  • a photoreactive polyacrylic acid collagen spot having only a negative charge (Comparative Example 1) has no fluorescence
  • a photoreactive polyallylamine collagen having only a positive charge (Comparative Example 2) has a different type of antibody.
  • Nonspecific staining occurred regardless.
  • the photoreactive polyethylene glycol can immobilize proteins as well as the MPG polymer and suppresses non-specific adsorption.
  • a poly (acrylamide N-azidophenyl acrylate) copolymer (Example 5) and a poly (glycidyl methacrylate-1-azidophenyl acrylate) copolymer (Example 5) In 6), the amount of protein immobilized is lower than that of polyethylene glycol (Examples 3 and 4), but immobilization is possible and nonspecific adsorption can be suppressed.
  • N-azidophenylacrylic acid amide 49.90 mg , PEG (Polymerization degree n 8) Dissolve 222.2 mg of monomethacrylate in 43 ml of ethyl acetate, add 6.31 mg of azobisisobutyronitrile (AI BN), fill with nitrogen, stopper tightly, and seal in a water bath at 60 ° C, stirred for 6 hours. After stopping the heating and evaporating the solvent to some extent, the mixture was transferred to getyl ether and sonicated for 30 minutes. The solid was recovered and dried under reduced pressure for 2 hours. As a result, a photoreactive poly (ethylene glycol monomethacrylate-N-azidophenylacrylamide) copolymer was obtained.
  • Sugi and mite allergen (commercially available from Seikagaku Corporation) were adjusted to 0.25 wt% with pure water, and the photoreactive polymer (0.125 wt%) produced in Example 1 or Example 8 was mixed with 1 : 125 wt%. Mix at 1 (V / V). The mixed allergen polymer solution was spotted on a polystyrene substrate at 0.5 ⁇ I and air-dried. Next, the allergen was immobilized on the polystyrene substrate by irradiating ultraviolet rays (wavelength 260 nm, irradiation amount 15 mWZcm 2 ).
  • the plate was washed with PBS (0.1% tween 20), and allergen antibody (commercially available from Seikagaku Corporation) adjusted to 100 g / ml with human serum as primary antibody was added to the spot at 10 I. Then, the mixture was reacted at room temperature for 2 hours. Next, the plate was washed with PBS (0.1% tween 20), and a HRP-labeled secondary antibody (available from Amersham Biosciences) diluted 100-fold with 10% BSA / PBS was added to the spot at 10 iI. The reaction was performed at room temperature for 1 hour.
  • a chemiluminescent reagent EGL advance (commercially available from Amersham Bioscience) was added, and an image exposed for 30 seconds with a gel photographing device was obtained. The obtained image was digitized by an analysis software.
  • PEG and the copolymer of Example 8 showed the highest emission intensity at an antibody concentration of 100 ng / ml. Also, the luminescence intensity when the antibody concentration was 0 was low with the copolymer of Example 8, and it was found that the non-specific adsorption was the least.
  • the present invention provides a substance immobilizing agent which can immobilize a substance to be immobilized on a substrate by a covalent bond and has an excellent effect of preventing non-specific adsorption, and a substance immobilizing agent using the same.
  • the present invention relates to a method and a substance-immobilized substrate using the same. According to the present invention, a substance to be immobilized can be immobilized by a covalent bond regardless of its type, and a stable immobilized substrate can be obtained. When a substance is immobilized using the substance immobilizing agent of the present invention, non-specific adsorption is effectively prevented.
  • the present invention is useful for producing various microarrays and the like.

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Abstract

基体上に種々の固定化すべき物質を共有結合により固定化することができ、かつ、非特異吸着の防止効果に優れた、物質固定化剤が開示されている。一分子内に、ホスホリルコリン基と、光反応性基を複数含むポリマーを用いることにより、該ポリマーは、光反応性基を介して基体及び固定化すべき物質に結合し、これによって、固定化すべき物質は該ポリマーを介して基体上に共有結合され、さらに、ホスホリルコリン基により非特異吸着が有効に防止される。また、基体上に所望の物質を固定化するために用いられる物質固定化剤であって、1分子中に少なくとも2個の光反応性基を有するノニオン性水溶性高分子から成る物質固定化剤も提供された。

Description

明細書
物質固定化剤、 それを用いた物質固定化方法及びそれを用いた物質固定化基体 技術分野
本発明は、 ポリペプチド、 核酸、 脂質等の所望の物質を基体上に固定化するた めの物質固定化剤、 それを用いた物質固定化方法及びそれを用いた物質固定化基 体に関する。
背景技術
従来より、 抗体又は抗原をプレー卜上に固定化した、 免疫測定のためのィムノ プレー卜や、 核酸をチップ上に固定化した D N Aチップ等が広く用いられている。 従来、 基体上にタンパク質や核酸を固定化する方法の 1つとして、 物理吸着が広 く用いられている。 すなわち、 例えばポリスチレンのような疎水性の基体と、 基 体上に固定化すべきタンパク質や核酸の水溶液とを接触させて放置することによ リ、 物理吸着によってタンパク質や核酸が基体上に固定化される。
しかしな力 ら、 物理吸着を用いる方法では、 基体と固定化物質との結合が弱く、 物質を固定化した基体の安定性が不十分であるという問題がある。 また、 目的の タンパク質や核酸で被覆されなかった領域への非特異吸着を防止するために、 ゥ シ血清アルブミン(BSA)、 カゼイン、 スキムミルク等のタンパク質 (タンパク質 を固定化する場合) や、 サケ精子 D N A等の D N A ( D N Aを固定化する場合) でブロッキングすることが行われているが、 ブロッキングによる非特異吸着の防 止効果も必ずしも満足できるものではない。
また、 基体上の官能基と、 固定化すべきタンパク質や核酸の官能基とを共有結 合させることによリ基体上にタンパク質や核酸を固定化することも行われている。 しかしながら、 この方法では、 用いる官能基が物質の活性部位の中又はその近傍 にある場合には、 固定化により物質の活性が失われてしまう。 また、 適当な官能 基が存在しない場合には、 この方法により固定化することができない。 また、 物 理吸着の場合と同様、 ブロッキングにより非特異吸着が防止されているが、 その 防止効果は必ずしも満足できるものではない。
以上の従来技術を記載した文献として次のものを挙げることができる。 特開平 1 1—337551号公報
特開 2001— 337089号公報
一方、 光反応性基を利用して物質を基板に固定化することも知られている (Y. Ito and M. Nogawa, "Preparation of a protein micro-array using a photo - reactive polymer for a eel I adhesion assay, Biomater ials, 24、 3021-3026 (2003))。 しかしながら、 この方法では、 非特異吸着を防止するための配慮は特 にされてはいない。
発明の開示
従って、 本発明の目的は、 基体上に種々の固定化すべき物質を共有結合により 固定化することができ、 かつ、 非特異吸着の防止効果に優れた、 物質固定化剤、 それを用いた物質固定化方法及びそれを用いた物質固定化基体を提供することで める。
本願発明者らは、 鋭意研究の結果、 分子全体として電気的に中性な水溶性のポ リマ一を物質固定化剤に利用することにより、 非特異吸着を有効に防止できるこ とを見出し、 本発明を完成した。
すなわち、 本発明は、 基体上に所望の物質を固定化するために用いられる水溶 性のポリマーであって、 1分子中に少なくとも 2個の光反応性基を有し、 かつ、 前記水溶性ポリマーが分子全体として電気的に中性なポリマーから成る、 物質固 定化剤を提供する。
また、 本発明は、 基体に固定化すべき物質と、 上記本発明の物質固定化剤とを 含む水溶液又は水懸濁液を前記基体に塗布し、 光照射することを含む、 基体上へ の物質の固定化方法を提供する。 さらに、 本発明は、 上記本発明の方法により前 記物質が固定化された基体を提供する。
本願発明によリ、 基体上に固定化すべき物質を共有結合によリ固定化すること ができ、 かつ、 非特異吸着の防止効果に優れた、 物質固定化剤、 それを用いた物 質固定化方法及びそれを用いた物質固定化基体が提供された。 本発明によれば、 固定化すべき物質を、 その種類に関係なく共有結合によリ固定化することができ、 安定な固定化基板を得ることができる。 また、 本発明の物質固定化剤を用いて物 4004510
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質を固定化すると、 非特異吸着が効果的に防止される。 さらに、 本発明の物質固 定化剤を用いて物質を固定化する場合、 選択露光を行うことにより、 固定化物質 のパターニングも可能であり、 容易にマイクロアレイ等の任意のパターンに物質 を固定化することができる。
発明を実施するための最良の形態
上記の通り、 本発明の物質固定化剤は、 1分子中に少なくとも 2個の光反応性 基を有し、 かつ、 前分子全体として電気的に中性なポリマーから成る。 ここで、 「分子全体として電気的に中性」 とは、 中性付近の pH (pH6~8)の水溶液中で電 離してイオンになる基を有さないか、 又は有していても陽イオンになるものと陰 イオンになるものを有していて、 その電荷の合計が実質的に 0になることを意味 する。 ここで 「実質的に」 とは、 電荷の合計が 0になるか、 又は 0にはならない としても本発明の効果に悪影響を与えない程度に小さいことを意味する。
本発明の物質固定化剤は、 水溶性であり、 水に対する溶解度 (水 1 OO gに溶 解するグラム数) は、 好ましくは 5以上である。
水溶性ポリマーの好ましい例として、 下記一般式 [I]で表される構造を有する 単位と、 下記一般式 [II]で示される構造を有する単位を含むポリマーを挙げるこ とができる。
Figure imgf000004_0001
—— Y [Π]
R1
(ただし、 一般式 [I]及び [II]中、 X及び Yは、 互いに独立して、 重合した状態 の重合性原子団を表し、 R1は光反応性基を有する原子団を表し、 一般式 [I]及 び [II]で表される単位は、 それぞれ 2個以上であり、 かつ、 一般式 [I]で表され る単位の数は、 一般式 [I I]で表される単位の数よリも大きい)。
(上記一般式 [I]で表される構造を有する単位を以下、 便宜的に 「単位 [ι]」と言 うことがある。 また、 上記一般式 [ I I ]で示される構造を有する単位を、 以下、 便 宜的に 「単位 [ 1 1 ]」と言うことがある。 )
を挙げることができる。
上記ホスホリルコリン含有ポリマーは、 生体膜が種々の物質と接触するにもか かわらず、 非特異吸着がほとんど起きないことに着目し、 生体膜の構成成分であ るホスホリルコリンを含む高分子を利用して、 所望の物質を基体に固定化するこ とにより非特異吸着を有効に防止できるのではないかという着想に基づいて発明 されたものである。
単位 [ I ]は、 ホスホリルコリン基を含む単位であり、 Xは重合した状態の重合 性原子団を表す。 Xとしては、 ビニル系モノマー残基が好ましい。 単位 [ I ]とし ては、 下記一般式 [V]に示されるものが好ましい。 [V]
Figure imgf000005_0001
(ただし、 式中、 X ' は、 ビニル部分が付加重合している状態のメタクリルォキ シ基、 メタクリルアミド基、 アクリルォキシ基、 アクリルアミド基、 スチリルォ キシ基又はスチリルアミド基を表し、 R 1は単結合又は炭素数 1 〜 1 0のアルキ レン基 (ただし 1個叉は 2個のヒドロキシル基で置換されていてもよい) を表す
)。
このような単位の好ましい具体例として、 2—メタクリロイルォキシェチルホ スホリルコリン、 2—ァクリロイルォキシェチルホスホリルコリン、 N— ( 2— メタクリルアミ ド) ェチルホスホリルコリン、 4ーメタクリロイルォキシブチル ホスホリルコリン、 6—メタクリロイルォキシへキシルホスホリルコリン、 10- メタクリロイルォキシデシルシルホスホリルコリン、 ω—メタクリロイルジォキ シエチレンホスホリルコリン又は 4—スチリルォキシブチルホスホリルコリンに 由来する (すなわち、 これらの単位を重合させた) 単位を挙げることができる。 これらの中でも 2—メタクリロイルォキシェチルホスホリルコリンに由来する単 位が特に好ましい。 2004/004510
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一方、 単位 [I I]中の光反応性基の好ましい例としてアジド基 (- M3)を挙げるこ とができるがこれに限定されるものではない。 また、 一般式 [II]の Yとしては、 ビニル系モノマー残基が好ましい。 単位 [II]の好ましい例として、 下記一般式 [V
I]で示されるものを挙げることができる。
一 Y-一
R2 [VI]
I
3
(ただし、 Y' は、 ビニル部分が付加重合している状態のメタクリルォキシ基、 メタクリルアミ ド基、 アクリルォキシ基、 アクリルアミ ド基、 スチリルォキシ基 又はスチリルアミ ド基を表し、 R2は単結合、 炭素数 1〜10のアルキレン基 ( ただし 1個又は 2個のヒドロキシル基で置換されていてもよい) 、 フヱニレン基 (ただし、 1〜3個の炭素数 1〜4のアルキル基又はヒドロキシル基で置換され ていてもよい。 )
単位 [I]の数は単位 [II]の数よりも大きく、 その比率は、 特に限定されないが、 100 : 2〜 1 00 : 50程度が好ましく、 特に 100 : 5〜 1 00 : 20程度 が好ましい。 このように、 ポリマーは、 ホスホリルコリン基を有する単位 [I]力、 ら主として成ることにより、 非特異吸着が効果的に防止される。 また、 水溶性ポ リマーの分子量は、 特に限定されないが、 通常、 1,000〜 1,000, 000程度であり、 好ましくは、 5,000〜100,000程度である。
上記水溶性ポリマーは、 単位 [ I〗と単位 [ 11 ]のみから成るものが好ましいが、 本発明の効果に悪影響を与えない範囲で他の重合性モノマー由来の単位を含んで いてもよい。 このような他の単位の割合は、 本発明の効果に悪影響を与えない範 囲であれば特に限定されないが、 通常、 通常、 ポリマ一中の全単位中の 30モル %以下、 好ましくは 1 0モル%以下である。
上記水溶性ポリマーの好ましい例として、 下記一般式 [ 11 で表すものを挙げ ることができる。 0
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Figure imgf000007_0001
(ただし、 式中、 X' 、 Υ' 、 R R2は上記定義と同じ意味を表し、 n及び mは、 互いに独立して 2以上の整数であり、 かつ、 nは mよりも大きく、 X' を 含む単位と Y' を含む単位はランダムな順序で結合している。 )
上記一般式 [III]で示される化合物の中でも、 特に下記式 [IV]で示されるポリ マーが好ましい。
Figure imgf000007_0002
(ただし、 n'は 50ないし 200の整数、 m'は 5ないし 40の整数を表し、 ホス ホリルコリン含有単位と、 アジドフエニル基含有単位はランダムな順序で結合し ている) 。
上記水溶性ポリマーは、 上記した単位 [I]及び単位 [II]を単に重合させること により製造することができる。 あるいは、 側鎖 (ホスホリルコリン基含有基及び 光反応性基含有基)を含まない主鎖のポリマーを先に合成し、 後から側鎖を結合 してもよい。 また、 ホルホリルコリン基含有基を有する単位 [ と、 光反応性基 を有さない単位 [II]とを先ず重合し、 後から光反応性基含有基を結合させてもよ し、。 下記の実施例ではこの方法を採用している。 なお、 モノマーの重合や、 側鎖 の結合は、 当業者の技術常識に従って容易に実施することができるし、 下記の実 施例にもその一例が具体的に記載されている。 2004/004510 フ
また、 本発明に用いられる水溶性ポリマーとしては、 1分子中に少なくとも 2 個の光反応性基を有するノニオン性水溶性高分子 (ポリマー) を好ましい例とし て挙げることができる。 ノニオン性水溶性高分子は、 上記したホスホリルコリン 含有ポリマーと同等の非特異吸着防止効果を有し、 それでいてホスホリルコリン 含有ポリマーよりも安価に製造又は入手可能であるという利点を有する。
ここで、 Γノニオン性」 とは、 中性付近の pH (pH6〜8〉の水溶液中で電離して イオンになる基を実質的に有さないことを意味する。 ここで 「実質的に」 とは、 このような基を全く含まないか、 又は含んでいるとしても本発明の効果に悪影響 を与えない程度に微量 (例えば、 このような基の数が炭素数の 1 %以下) である ことを意味する。
ノニオン性水溶性高分子の分子量は、 特に限定されないが、 通常、 3 5 0〜5 0 0万程度であり、 好ましくは、 5 0 0〜数 1 0万程度である。
このようなノ二オン性水溶性高分子の好ましい例として、 ポリエチレングリコ —ル(PEG)やポリプロピレングリコールのようなポリアルキレングリコール; ビ ニルアルコール、 メチルビニルエーテル、 ビニルピロリ ドン、 ビニルォキサゾリ ドン、 ビニルメチルォキサゾリ ドン、 2-ビニルピリジン、 4-ビニルピリジン、 N- ビニルサクシンイミド、 N-ビニルホルムアミド、 N-ビニル -N-メチルホルムアミ ド、 N-ビニルァセ卜アミド、 N-ビニル メチルァセトアミド、 2—ヒドロキシェ チルメタクリレート、 ァクリルアミド、 メタクリルアミ ド、 -ジメチルァクリ ルアミド、 N—i so-プロピルアクリルアミド、 ジアセトンアクリルアミ ド、 メチロ —ルアクリルアミ ド、 ァクリロイルモルホリン、 ァクリロイルピロリジン、 ァク リロイルビペリジン、 スチレン、 クロロメチルスチレン、 ブロモメチルスチレン、 酢酸ビニル、 メチルメタクリレート、 ブチルァク.リレー卜、 メチルシアノアクリ レート、 ェチルシアノアクリレー卜、 n -プロピルシアノアクリレー卜、 i so -プロ ピルシアノアクリレー卜、 n-プチルシアノアクリレート、 i so -ブチルシアノアク リレー卜、 tert -プチルシアノアクリレート、 グリシジルメタクリレー卜、 ェチ ルビ二ルェ一テル、 n-プロピルビニルエーテル、 i so-プロピルビニルエーテル、 n -プチルビ二ルェ一テル、 i so-ブチルビニルエーテル、 tert -ブチルビ二ルェ一 亍ルなどのモノマー単位を単独か混合物を構成成分とするノニオン性のビニル系 高分子;ゼラチン、 カゼイン、 コラーゲン、 アラビアガム、 キサンタンガム、 ト ラガントガム、 グァーガム、 プルラン、 ぺクチン、 アルギン酸ナトリウム、 ヒア ルロン酸、 キトサン、 キチン誘導体、 カラギーナン、 澱粉類 (カルボキシメチル デンプン、 アルデヒドデンプン) 、 デキストリン、 サイクロデキストリン等の天 然高分子、 メチルセルロース、 ビスコース、 ヒドロキシェチルセルロース、 ヒド ロキシェチルメチルセルロース、 カルボキシメチルセルロース、 ヒドロキシプロ ピルセルロースのような水溶性セル口一ス誘導体等の天然高分子を挙げることが できるがこれらに限定されるものではない。 これらのうち、 特に好ましいものは ポリエチレングリコール、 ポリ (メタ) アクリルアミ ド (本明細書及び特許請求 の範囲において、 「 (メタ) アクリル」 は、 「メタクリル」 又は 「アクリル」 を 意味する) 及びポリ (グリシジル (メタ) ァクリレート) であり、 これらの中で 特に好ましくは、 ポリェチレングリコールである。
上記したノ二オン性水溶性高分子は、 1分子当り少なくとも 2個の光反応性基 を有する。 ノニオン性水溶性高分子 1分子当りの光反応性基の数は、 2個以上で あれば、 特に限定されるものではないが、 あまりに多すぎると、 非特異吸着が増 大する恐れがあるので、 高分子を構成する炭素数 (側鎖の炭素を含まない) の 1 θ ο/ο以下が好ましく、 さらに好ましくは 5 <½以下である。 光反応性基の好ましい 例としてアジド基 (-N3)を挙げることができるがこれに限定されるものではない。 光反応性基の具体例としてフ Iニルアジド基、 ァセチル基、 ベンゾィル基が挙げ られるが、 特に好ましくはフエニルアジド基である。 アジド基等の光反応性基は、 ノ二オン性水溶性高分子に直接結合していてもよいが、 任意のスぺーサ一構造を 介してノニオン性水溶性高分子に結合されていてもよく、 通常、 後者の方が製造 が容易であり好ましい。 後者の場合、 スぺーサー構造は、 何ら限定されるもので はなく、 例えば炭素数 1〜 1 0のアルキレン基 (ただし 1個又は 2個のヒドロキ シル基で置換されていてもよい) 、 フヱニレン基 (ただし、 1〜3個の炭素数1 〜 4のアルキル基又はヒドロキシル基で置換されていてもよい) 等を挙げること ができる。 ノ二オン性水溶性高分子への光反応性基の導入は、 常法に基づき容易に行うこ とができる。 例えば、 官能基を有するノニオン性水溶性高分子と、 該官能基と反 応する官能基を有するアジド化合物を反応させて、 ノ二オン性水溶性高分子にァ ジド基を結合させることができる。 好ましいノニオン性水溶性高分子であるポリ エチレングリコールを用いる場合、 両末端にアミノ基ゃカルボキシル基を有する ポリエチレングリコールが市販されているので、 このような市販の官能基含有ポ リエチレングリコールの官能基に、 アジド基含有化合物を反応させてポリエチレ ングリコールにアジド基を結合させることができる。 下記実施例にも、 複数のこ のような方法が具体的に記載されている。 あるいは、 ノニオン性水溶性高分子が 水溶性ビニル系高分子のように、 モノマーの重合により形成されるものである場 合には、 水溶性ビニル系高分子の主な構成単位となるビニル系モノマーと、 光反 応性ビニル系モノマーとを共重合させることによリ光反応性基を有するノニオン 性水溶性高分子を製造することもできる。 この方法により得られる光反応性水溶 性ビニル系高分子の好ましい例として、 ポリ ( (メタ) アクリルアミ ドー光反応 性 (メタ) アクリル酸アミド) 共重合体及びポリ (グリシジル (メタ) ァクリレ 一トー光反応性 (メタ) アクリル酸アミ ド) 共重合体、 ポリ (エチレングリコー ルモノ (メタ) ァクリレート一光反応性アクリル酸アミ ド) 共重合体等を挙げる ことができ、 これらを製造する方法は、 下記実施例に具体的に記載されている。 本発明の物質固定化剤を用いて固定化される物質は、 特に限定されないが、 ポ リペプチド (糖タンパク質及びリポタンパク質を包含する) 、 核酸、 脂質並びに 細胞 (動物細胞、 植物細胞、 微生物細胞等)及びその構成要素 (核、 ミ トコンド リア等の細胞内小器官、 細胞膜や単位膜等の膜等を包含する) を例示することが できる。 本発明の物質固定化剤に光反応性基として用いられるアジド基は、 光を 照射することにより窒素分子が離脱すると共に窒素ラジカルが生じ、 この窒素ラ ジカルは、 アミノ基ゃカルボキシル基等の官能基のみならず、 有機化合物を構成 する炭素原子とも結合することが可能であるので、 ほとんどの有機物を固定化す ることが可能である。
基体としては、 少なくともその表面が、 上記光反応性基と結合し得る物質から 成るものであれば特に限定されず、 マイクロプレー卜等で広く用いられているポ リスチレンをはじめ、 ポリエチレンテレフタレート、 ポリカーボネートやポリプ ロピレン等の有機物から成るものを例示することができる。 ガラス板にシラン力 ップリング剤をコ一ティングしたもの等も用いることができる。 また、 基体の形 態は何ら限定されるものではなく、 マイクロアレイ用基板のような板状のものや、 ビーズ状、 繊維状のもの等を用いることができる。 さらに、 板に設けられた穴や 溝、 例えば、 マイクロプレートのゥエル等も用いることができる。 本発明の物質 固定化剤は、 これらのうち、 特にマイクロアレイ用に適している。
本発明の物質固定化剤を用いて、 基体上に所望の物質を固定化することは、 次 のようにして行うことができる。 先ず、 基体に固定化すべき物質と、 本発明の物 質固定化剤とを含む水溶液又は水懸濁液を前記基体に塗布する。 この場合、 水溶 液中の物質固定化剤の濃度 (重量基準) は、 特に限定されないが、 通常、 0. 005 %〜10%程度であり、 好ましくは 0. 04〜1 %程度である。 また、 固定化すべき物質 の濃度 (重量基準) は、 通常、 用いる物質固定化剤の 1 0倍ないし 2 0 0倍程度 であり、 好ましくは 2 0倍ないし 1 0 0倍程度である。
次に、 塗布した液を好ましくは乾燥した後、 光を照射する。 光は、 用いる光反 応性基がラジカルを生じさせることができる光であり、 光反応性基としてアジド 基を用いる場合には、 紫外線が好ましい。 照射する光線の線量は、 特に限定され ないが、 通常、 1 cm2当たり 1 mW~ 100mW程度である。
光を照射することにより、 ポリマー中の光反応性基がラジカルを生じ、 ポリマ 一が基体及び固定化すべき物質の双方と共有結合する。 その結果、 固定化すべき 物質がポリマ一を介して基体に固定化される。 光反応性基として用いられるアジ ド基は、 光を照射することにより窒素分子が離脱すると共に窒素ラジカルが生じ、 この窒素ラジカルは、 アミノ基ゃカルボキシル基等の官能基のみならず、 有機化 合物を構成する炭素原子とも結合することが可能であるので、 ほとんどの有機物 を固定化することが可能である。 なお、 本発明の方法では、 光反応性基により生 じるラジカルを利用して結合反応を行うので、 固定化すべき物質の特定の部位と 結合するのではなく、 ランダムな部位と結合する。 従って、 活性部位が結合に供 されて活性を喪失する分子も当然出てくると考えられるが、 活性部位に影響を与 えない部位で結合する分子も当然存在するので、 本発明の方法によれば、 従来、 適当な置換基が活性部位又はその近傍にあるために、 共有結合で固定化すること が困難であった物質であっても、 全体として活性を喪失させることなく、 共有結 合により基体に固定化することができる。
光が照射されなかった部分では、 光反応性基が基体及び物質に結合しないので、 洗浄すればポリマーも物質も除去される。 従って、 フォトマスク等を介して選択 露光を行うことにより、 任意のパターンで物質を固定化することができる。 従つ て、 選択露光により、 マイクロアレイ等の任意の種々の形状に物質を固定化する ことができるので、 非常に有利である。
あるいは、 本発明の物質固定化剤と、 固定化すべき物質の混合物を基体上にマ イクロスポッティングし、 基体の全面を光照射してもよい。 マイクロスポッティ ングは、 液を基体上に非常に狭い領域に塗布する手法であり、 DNAチップ等の作 製に常用されており、 そのための装置も市販されているので、 市販の装置を用い て容易に行うことができる。 あるいは、 先ず、 基体上に本発明の物質固定化剤を 全面にコ一ティングし、 その上に固定化すべき物質をマイクロスポッティングし、 次いで基体の全面に光照射してもよい。 この場合、 固定化すべき物質のスポット が、 物質固定化剤の層の上に形成され、 物質固定化剤を介して基体に共有結合で 固定化される物質の割合が高くなる。 さらに、 基体上に本発明の物質固定化剤を マイクロスポッティングし、 その上に固定化すべき物質をマイクロスポッティン グし、 次いで基体の全面に光照射してもよい。 この場合にも固定化すべき物質の スポットが、 物質固定化剤の層 (それぞれ分離したスポット) の上に形成され、 物質固定化剤を介して基体に共有結合で固定化される物質の割合が高くなる。 本発明の方法は、 抗体若しくはその抗原結合性断片又は抗原を固定化した免疫 測定用プレー卜の作製、 D N Aや R N Aを基板上に固定化した核酸チップ、 マイ クロアレイ等の作製に好適に用いることができるがこれらに限定されるものでは なく、 例えば、 細胞全体やその構成要素の固定化等にも適用することができる。 以下、 本発明を実施例に基づきより具体的に説明する。 もっとも、 本発明は下 記実施例に限定されるものではない。
実施例 1 物質固定化剤の製造 (その 1 )
下記の合成スキームにより光反応性メタクリロイルォキシェチルホスホリルコ リン ( PC)ポリマーを合成した。
Figure imgf000013_0001
2mLの PMAG水溶液(5vrt%=50mg/mL) (PMAcは 2—メタクリロイルォキシェチルホ スホリルコリン(90%)とメタクリル酸 (10%)のランダム共重合体で上記反応式中の 化合物 1 )に 1 2. 44mgの 4一アジドア二リンと、 1 7. 47m の水溶性カルボジィミ ド (WSG)を混合し, 最終的に純水で 1 00mLにメスアップした。 pH7で 24時間撹拌 (冷蔵庫中 4 °C) し、 反応終了後, 透析カセット(P I ERCE社製) で、 外液からァ ジドアニリンの UV吸収がなくなるまで透析。 最後に凍結乾燥し光反応性 MPGポ リマーを得た。
試験例 1 光反応性 M P Cポリマーの非特異吸着性
実施例 1で製造した光反応性 M P Cポリマ一の非特異吸着性を、 以下のように F I TC化タンパク質又は細胞と接触させることにより調査した。
(1 ) MPGポリマーの基板上への結合
実施例 1で製造した光反応性 MPGポリマ一を、 純水に 10 mg/m lの濃度で溶解 し、 ポリスチレン基板 (直径 2cm)上に 25 I塗布して風乾した。 次に、 幅 1 0 O mのス卜ライプパターンを有するフォ卜マスクを介して紫外線 (波長 2 60n m) を選択照射した (照射量 16mW/cm2)。 次いで、 水洗し、 ポリスチレン基 板上に光反応性 MPGポリマーをストライプ状に固定化した。
(2) F G (フルォレツセインイソチオシァネート) 化タンパク質の吸着
FITC-BSA (シグマ社より市販) 水溶液 (濃度 10 mg/ml), FITG-lgG (シグマ社 より市販) 水溶液 (濃度 2 mg/ml)又は TC-フイブリノ一ゲン水溶液 (濃度 3.7 mg/370^ I )を、 上記パターンが形成された基板上に 50 I載せ、 37°Cで 1 0分間反応させた。 P BSで洗浄後、 乾燥させ、 蛍光顕微鏡で観察した。
その結果、 光反応性 MPCポリマーが固定化されていない領域にのみ蛍光が見ら れ、 極めて明瞭なストライプパターンが観察された。 これにより、 MPCポリマー がタンパク質を非特異吸着しないことが確認された。
なお、 上記試験に用いた F G -フイブリノ一ゲンは、 次のようにして調製した c すなわち、 フイブリノ一ゲン 2 Omgに F G- 1 0.1 mgを加えて 50 mM炭酸ナ トリウム緩衝液(PH 8.5) 7 mlに溶解し、 4 °Cで一夜反応させ、 排除分子量 30 00のフィルタ一で遠心濃縮した。 脱塩のため、 MilliQ水 (商品名) で 3回遠 心分離した。 その後、 凍結乾燥して 3.7 mgの FITG-フイブリノ一ゲンを得た。
(3) 細胞の吸着
実施例 1で調製した光反応性 MPCポリマ一を、 上記と同様にポリスチレン基板 上にパターンをつけて固定化し、 水洗後、 70%エタノールを用いて滅菌し、 滅 菌水で洗浄した。 得られた基板をそのままで、 又は 1% BSA/PBS溶液若しくは 1% フイブリノ一ゲン/ PBS溶液 250 I を基板に載せて 3フ °Cで 1 0分間反応さ せ、 水洗後、 細胞の吸着試験に供した。 用いた細胞は、 Cos 7細胞 (理化学研究 所 細胞バンクより市販) 及び Raw 246細胞 (理化学研究所 細胞バンク社より 市販) であった。 細胞を基板上に播き、 1時間後及び 4時間後に顕微鏡で観察し た。
その結果、 光反応性 MPGポリマーを固定化した領域には、 細胞がほとんど吸着 されず、 細胞がストライプ状に吸着された。 とりわけ、 光反応性 MPGポリマー単 独の場合及び光反応性 MPGポリマーにフィプリノ一ゲンを塗布した基板で明瞭な ス卜ライプパターンが観察された。
実施例 2 免疫測定
以下に記載する方法により、 本発明の方法により作製した、 コラーゲン固定化 基板を用いて、 コラーゲンを検出する免疫測定を行った。
方法
(ί) 0.1%光反応性 MP Cポリマ一 (実施例 1で製造したもの)水溶液と 0.5%コラ 一ゲン水溶液を 1 :10で混合。
(i i) 35圆ポリスチレンディッシュに 3 1の MPG /コラーゲン水溶液をスポット: (i i i) 乾燥後、 UV照射 (波長 260nm、 照射量 16mW/Gm2、 10秒間)により固定 化。
(iv) PBSで 3回洗浄。
(V) —次抗体として抗コラーゲン抗体 (モノサン社より市販) (5 g/ml) 又は 抗ヒト GD3抗体 (ファーミンジェン社より市販) (5 ig/ml) をスポット上に 10 Ομ I添加、 室温で 4時間ィンキュベ一シヨン。
(vi) PBSで 3回洗浄後、 FITG標識二次抗体 (抗ラビット IgG あるいはマウ ス IgG抗体) (アマ一シャム社より市販) (5000倍希釈) 100 1添加、 室温 で 1時間インキュベーション。
(vii) PBSで 3回洗浄後、 蛍光顕微鏡にて観察。
(viii) コントロールとして MPGポリマーのみをスポットしたもの、 またタカラ 社製 Hubbleスライドガラスにポリマ一無しでコラーゲン溶液のみをスポッ卜し たもので同様の操作を行つお。 さらに、 コントロールとして、 負電荷のみを有す るアジドフエニル基導入ポリアクリル酸 (PAAc) とコラーゲンの水溶液、 又は 正電荷のみを有するアジドフエ二ル基導入ポリアリルアミン (PAAm) とコラ一 ゲンの水溶液を同様にポリスチレン基板上にスポッ卜したものを用いて同様の操 作を行った。
結果と考察
抗コラーゲン抗体による免疫染色後、 蛍光顕微鏡により MPGポリマー コラー 0
1 5
ゲンスポットに蛍光が観察され、 抗 GD3抗体では染色されず、 コラーゲンが特異 的に染色されることが確認された。 コントロールとして行った MPGポリマーのみ のスポットではほとんど蛍光は無く、 負電荷のみを有するアジドフエ二ル基導入 ポリアクリル酸 (PAA c ) とコラーゲンでも、 蛍光はなかった。 正電荷のみを有 するアジドフ: cニル基導入ポリアリルアミン (PAAm) では、 抗体の種類によら ず非特異的な染色が起こった。 以上のことから、 MPGポリマーの非特異的吸着が 少ない特性を実証することが出来た。 コントロールとしてタカラ社製の Hubb l e スライドガラスへコラーゲンの固定化を行ったが、 スポット上に蛍光は観察され なず、 この場合にはコラーゲンは固定化できなかったと考えられる。 以上より M PCポリマ一を用いてタンパク質の共有固定化が可能となリ、 非特異的吸着を抑 制し、 有効であることが明らかになった。 なお、 結果を下記表 1にまとめて示す。 表 1
抗コラーゲン抗体 ~~抗 GD3抗体 ~
MPCポリマ一 コラ一ゲン 蛍光有
MPGポリマ一 4B 4m-
PAAc コラ一ゲン
PAAmノコラ一ゲン 有 有 実施例 3 物質固定化剤の製造 (その 2 )
(1 ) M- (4-アジドベンゾイロキシ) スクシンイミ ドの合成
Figure imgf000016_0001
4 -アジド安息香酸 (東京化成 (株)より市販) 600mgと N-ヒドロキシスクシンィ ミ ド (和光純薬 (株)より市販) 420mgを 1 , 4-ジォキサン 40m lに溶解し、 N, N' - ジシクロへキシルカルポジイミド (和光純薬 (株)より市販) 760mgを加えて室温 で攪拌しながら反応を開始した。 24時間後、 副生成物をろ紙でろ去し、 ろ液は 減圧下で溶媒を留去した。 得られた生成物は、 1 , 4-ジォキサンとジェチルェ一テ ルを用いて 2回再結晶して精製した。 その結果、 675mgの N- (4 -アジドベンゾィ 口キシ) スクシンイミ ドを得た(収率 70· 6%)。
(2) ポリエチレングリコールへのアジド基の導入
Figure imgf000017_0001
100mgのポリ (エチレングリコール) ビス (3 -ァミノプロピル)末端 (A l dr i ch 社より市販、 平均分子量 1500、 以下、 便宜的に 「PEG - NH2」 と言うことがある) と 68. 6mgの(1 )で製造した N- (4-アジドベンジロキシ)スクシンィミドをジメチ ルホルムアミド (和光純薬 (株) より市販) 10m lに溶解し、 pH6で 4°Cで 24時 間攪拌した。 反応終了後、 エバポレータにより減圧下で DMFを留去し、 純水を入 れ、 未反応物を沈殿させた。 沈殿物を遠心分離により、 沈降させ上清を回収し、 凍結乾燥により光反応性 PEG-NH2 (NH2基は、 アジド化合物との結合に消費され てもはや存在しないが便宜的にこのように記載する) を得た。
実施例 4 物質固定化剤の製造 (その 3 )
Figure imgf000017_0002
100mgのポリ (エチレングリコール) ビス (カルボキシメチル) エーテル (A I dr i ch社より市販、 平均分子量 600、 以下、 便宜的に 「PEG - G00H」 と言うことが ある) ) と 1 13. 3mgの 4-アジドア二リンと 127mgの水溶性カルポジィミ ドを純 水 10m lに溶解し、 pH6で 4°Cで 24時間攪拌した。 反応終了後、 水酸化ナトリウ ムにより pH1 2 にし、 未反応物を沈殿させた。 沈殿物を遠心分離により沈降させ、 上清を回収し、 分液ロートにてクロ口ホルムで脱塩した (pHが中性になるまで 繰り返した) 。 そして凍結乾燥により光反応性 PEG - C00Hを得た (G00H基は、 ァ ジド化合物との結合に消費されてもはや存在しないが便宜的にこのように記載す 4004510 る) 。
実施例 5 物質固定化剤の製造 (その 4)
(1) N-アジドフエ二ルアクリル酸アミ ドの合成
Figure imgf000018_0001
4-アジドア二リン (Aldrich社より市販) 341.2 mgと N -ァクリロキシスクシ ンイミ ド (Aldn'Gh社より市販) 169. Imgを DMFIOmlに溶解し、 4°Cで攪拌しなが ら反応を開始した。 24時間後、 再結晶により精製した。 その結果、 N-アジドフ ェニルァクリル酸アミドを得た。
(2) 光反応性ポリ (ァクリルアミ ドー N-アジドフヱ二ルァクリル酸アミ ド) 共重合体の合成
Figure imgf000018_0002
639.7mgのアクリルアミド (和光純薬市販) と 160mgの N-アジドフエ二ルァク リル酸アミ ドをエタノール 30ml に溶解し、 重合開始剤として 2,2' -ァゾビスィ ソブリロ二トリル (和光純薬より市販) を 82.1mg添加し、 攪拌しながら 60°C で反応を開始した。 5時間後、 アセトンへの再沈殿により重合物を精製し、 減圧 乾燥によリ光反応性ポリ (ァクリルアミ ド一 N-アジドフエ二ルァクリル酸アミド ) 共重合体を得た。
実施例 6 物質固定化剤の製造 (その 5)
光反応性ポリ (グリシジルメタクリレー卜一M -アジドフエ二ルァクリル酸アミ ド) 共重合体の合成
Figure imgf000019_0001
1 . 28gのグリシジルメタクリレート (A l dr i ch社より市販) と 160mgの N-アジ ドフエ二ルアクリル酸アミ ドをメタノール 30m lに溶解し、 重合開始剤として 2, 2' -ァゾビスイソプリロニ卜リルを〗 6. 42m g添加し、 攪拌しながら 60°Cで反応 を開始した。 5時間後、 ジェチルエーテルへの再沈殿により重合物を精製し、 減 圧乾燥によリ光反応性ポリ (ダリシジルメタクリレート一 N-アジドフエ二ルァク リル酸アミ ド) 共重合体を得た。 水酸化ナトリウム (PH12) による処理によリエ ポキシ基をグリセロール化させ、 水溶性とした。
比較例 1 光反応性ポリアクリル酸の製造
光反応性ポリアクリル酸は、 次のように調整した。 720mgのポリアクリル酸 ( 和光純薬社より市販、 平均分子量 1 , 000, 000) と 1 70. 6mgの 4-アジドア二リンと 1 . 917gの水溶性カルボジィミドを純水 100m Iに溶解し、 p H7. 0、 4°Cで 24時間 攪拌した。 反応終了後、 外液からアジドア二リンの UV吸収がなくなるまで透析 を行った。 最後に凍結乾燥し光反応性ポリアクリル酸ポリマ一を得た。
比較例 2 光反応性ポリァリルァミンの製造
比較例 1の方法において、 ポリアクリル酸をポリアクリルァミンに代えた同様 な方法により光反応性ポリァクリルァミンを製造した。
実施例 7 免疫測定 (1) コラーゲン固定化基体め作製及びそれを用いた抗コラーゲン抗体の免疫測 定
以下の手順によリ、 実施例 3ないし 6、 又は実施例 1、 比較例 1若しくは比較 例 2で製造した物質固定化剤を用い、 コラーゲンを固定化した基体 (ポリスチレ ンディッシュ) を作製し、 これを用いて抗コラーゲン抗体の免疫測定を行った。
(i) 上記作成した光反応性 PEG-NH2 (実施例 3) 、 光反応性 PEG- G00H (実施例 4) 、 光反応性ポリ (アクリルアミ ドー N-アジドフエニルアクリル酸アミ ド) 共 重合体 (実施例 5) 又は光反応性ポリ (グリシジルメタクリレートー N -アジドフ ェニルアクリル酸アミド) 共重合体 (実施例 6) (0.125wt%) とコラーゲン (0. 25 t%) を〗 : 1で混合。
(i i) 35睡ポリスチレンディッシュに 0.5 Iのポリマ一/コラーゲン水溶液をス ポッ卜。
(i i i) 乾燥後、 UV照射 (波長 260nm、 照射量 40mW/cm 2、 10秒間) により固定化。
( i v) PBS (0, 1 %tween20)で 3回洗浄。
(V) —次抗体として抗コラーゲン抗体 (モノサン社より市販) 10倍希釈溶液 (1 %BSA/PBS) 又はマウス IgG抗体 (Santa cruz biotechnology社より市販) 40倍 希釈溶液 (1%BSA/PBS) をスポット状に 100 I添加、 室温で 3時間インキュベー シヨン。
(vi) PBS(0.1%Tween20 (商品名) )で 3回洗浄後、 FITG標識二次抗体 (杭ラビッ ト IgG抗体あるいはマウス IgG抗体) (アマシャム社より市販) 20倍希釈溶液
(1%BSA/PBS) を 100 I添加、 室温で 1時間ィンキュベーシヨン。
(vi i) PBS(0.1%Tween20(商品名) )で 3回洗浄後、 蛍光顕微鏡にて観察。
(vi i i)光反応性 MPGポリマー (実施例 1 ) 、 比較として光反応性ポリアクリル酸 (比較例 1 ) 、 光反応性ポリァリルァミン (比較例 2 ) およびコントロールとし て各例において物質固定化剤のみをスポッ卜したもので同様の操作を行った。
(2) 結果
下記表 2に示すように、 抗コラーゲン抗体による免疫染色後、 PEG- NH2 (実施 例 3) ノコラーゲンスポット及び PEG- G00H (実施例 4) Zコラーゲンスポット、 ポリ(アクリルアミドー N-アジドフ ニルアクリル酸アミ ド)共重合体 (実施例 5 ) Zコラーゲンスポット、 ポリ (グリシジルメタクリレートー N -アジドフエ二ル アクリル酸アミ ド) 共重合体 (実施例 6 ) コラーゲンスポッ卜で蛍光が観察さ れ、 抗 I gG抗体スポットでは蛍光は観察されなかった。 これによリコラーゲンが 特異的に染色されたことが確認できた。 PEG- NH2 (実施例 3 ) 、 PEG-G00H (実施 例 4 ) では蛍光強度も WIPGポリマー Zコラーゲンスポット (実施例 1 ) を抗コラ —ゲン抗体で染色した場合とほぼ同等であり、 ポリ(アクリルアミ ド一 N-アジド フエニルアクリル酸アミド)共重合体 (実施例 5 ) 、 ポリ (グリシジルメタクリ レート一 N -アジドフエニルアクリル酸アミ ド) 共重合体 (実施例 6 ) では約 1 /2 の蛍光強度を示した。 それに対して、 負電荷のみを有する光反応性ポリアクリル 酸 コラーゲンスポット (比較例 1 ) では、 蛍光は無く、 正電荷のみを有する光 反応性ポリアリルアミン コラーゲン (比較例 2 ) では、 抗体の種類によらず非 特異的な染色が起こった。 以上よリ光反応性ポリエチレングリコ一ルは MPGポリ マーと同等にタンパク質を固定化することができ、 また非特異的吸着を抑制する ことが明らかとなった。 また、 ポリ(アクリルアミ ドー N-アジドフエニルァクリ ル酸アミ ド)共重合体 (実施例 5 ) 、 ポリ (グリシジルメタクリレー卜一 -アジ ドフエニルアクリル酸アミ ド) 共重合体 (実施例 6 ) においてもポリエチレング リコール (実施例 3、 4 ) よりはタンパク質の固定化量は低いが、 固定化は可能 であり、 非特異的吸着も抑制することができる。
表 2
Figure imgf000021_0001
2004/004510
2
Figure imgf000022_0003
実施例 8 物質固定化剤の製造 (その 6)
1. N-アジドフエ二ルアクリル酸アミ ドの合成
(反応式)
Figure imgf000022_0001
4-ァジドアニリン塩酸塩 (Aldr ich社より市販) 300.02 mgを 97mlの純水に溶 解し、 その溶液に 2mol/lの NaOH水溶液を 3ml加えた。 次にァクリル酸ク口リ ド (東京化成工業より市販) 200mgをジクロロメタンで希釈し、 13mlにしたものを ゆつく りと攪拌しながら滴下し、 滴下終了後、 密栓し 1時間強攪拌した。 析出し た固体をろ過により回収、 ジクロロメタン相はクロ口ホルム 80ml を加えて分液 した。 分液した有機層を乾燥させ、 固体を回収した。 その結果、 N -アジドフエ二 ルァクリル酸アミ ドを得た。
2. 光反応性ポリ (エチレングリコールモノメタクリレ一トー N-アジドフエ二 ルアクリル酸アミド) 共重合体の合成
(反応式)
Figure imgf000022_0002
300m Iナス型フラスコに N-アジドフエ二ルァクリル酸アミド 49.90m g、 PEG (重合度 n=8)モノメタクリレート 2225. 2m gを 43m Iの酢酸ェチルに溶解させ ァゾビスイソプチロニトリル (A I BN)を 6. 31 m g入れて窒素で満たし密栓し、 湯 浴で 60°C、 6時間攪拌した。 加熱を止めてある程度溶媒を留去させた後ジェチル エーテルに移しソニケ一ターを 30分かけた。 固体を回収し、 減圧乾燥を 2時間 行った。 その結果、 光反応性ポリ (エチレングリコールモノメタクリレート一 N- アジドフエニルアクリル酸アミド) 共重合体を得た。
実施例 9 アレルゲン固定化基体の作製及びそれを用いたアレルゲン抗体の免 疫測定
スギ及びダニアレルゲン (生化学工業 (株)より市販) を純水で 0. 25wt%に調整 し、 実施例 1又は実施例 8で製造した光反応性ポリマ一 (0. 125wt%) と 1 : 1 (V /V) で混合した。 混合したアレルゲン ポリマー溶液をポリスチレン基板上に 0. 5 μ Iスポッ卜して風乾した。 次に紫外線 (波長 260nm、 照射量 15mWZcm 2) を照 射してポリスチレン基板上にァレルゲンを固定化した。
次いで PBS (0. 1 %tween20)で洗浄し、 一次抗体としてァレルゲン抗体 (生化学 工業 (株)より市販) をヒ卜血清で l OO z g/m lに調整したものをスポッ卜上に 10 I添加し、 室温で 2時間反応させた。 次に PBS (0. 1 %tween20)で洗浄し、 HRP標 識二次抗体 (アマシャムバイオサイエンス社より市販) を 10%BSA/PBSで 100倍 に希釈したものをスポット上に 10 i I添加し、 室温で 1時間反応させた。 PBS (0. 1 %tween20)で洗浄後、 化学発光試薬 EGL advance (アマシャムバイオサイエンス 社より市販) を 添加し、 ゲル撮影装置により 30秒間露光した画像を得た。 得られた画像を解析ソフ卜により数値化した。
以下の表 3に数値化した発光強度を纏めて示す。
抗体濃度 100ng/m lで最も高い発光強度を示したのは、 PEGと、 実施例 8の共 重合体であった。 また、 抗体濃度が 0の時の発光強度が低いのも実施例 8の共重 合体であり、 非特異的吸着が最も少ないことがわかった。
以上の結果より、 アレルゲン固定化量が多く、 非特異的吸着の少ない実施例 8 の共重合体がァレルゲンァレイに使用するマ卜リックスに最も適していることが わかった。 表 3
Figure imgf000024_0001
産業上の利用可能性
本願発明は、 基体上に固定化すべき物質を共有結合によリ固定化することがで き、 かつ、 非特異吸着の防止効果に優れた、 物質固定化剤、 それを用いた物質固 定化方法及びそれを用いた物質固定化基体に係る。 本発明によれば、 固定化すべ き物質を、 その種類に関係なく共有結合により固定化することができ、 安定な固 定化基板を得ることができる。 また、 本発明の物質固定化剤を用いて物質を固定 化すると、 非特異吸着が効果的に防止される。 さらに、 本発明の物質固定化剤を 用いて物質を固定化する場合、 選択露光を行うことにより、 固定化物質のパター ニングも可能であり、 容易にマイクロアレイ等の任意のパターンに物質を固定化 することができる。 従って、 本願発明は、 各種マイクロアレイの作製等に有用で

Claims

請求の範囲
1 . 基体上に所望の物質を固定化するために用いられる水溶性のポリマーであ つて、 1分子中に少なくとも 2個の光反応性基を有し、 かつ、 前記水溶性ポリマ
—が分子全体として電気的に中性なポリマ一から成る、 物質固定化剤。
2 . 下記一般式 [I]で表される構造を有する単位と、 下記一般式 [I I]で示され る構造を有する単位を含む、 請求項 1記載の物質固定化剤。
Figure imgf000025_0001
Figure imgf000025_0002
(ただし、 一般式 [I]及び [II]中、 X及び Yは、 互いに独立して、 重合した状態 の重合性原子団を表し、 R 1は光反応性基を有する原子団を表し、 一般式 [I]及 び [II]で表される単位は、 それぞれ 2個以上であり、 かつ、 一般式 [I]で表され る単位の数は、 一般式 [Π]で表される単位の数よりも大きい)。
3 . 前記光反応性基がアジド基である請求項 1又は 2記載の物質固定化剤。
4 . 一般式 [I]で表される単位の数と一般式 [Π]で表される単位の数の比が 1 0 0 : 2〜 1 0 0 : 5 0である請求項 2又は 3記載の物質固定化剤。
5 . 前記ポリマーの分子量が、 1 , 000〜1 , 000, 000である請求項 1ないし 4の いずれか 1項に記載の物質固定化剤。
6 . X及び Yがビニル系モノマー由来である請求項 2ないし 5のいずれか 1項 に記載の物質固定化剤。
7 . 前記物質固定化剤が、 下記一般式 [I I I]で表される請求項 3ないし 6のい ずれか 1項に記載の物質固定化剤。
Figure imgf000026_0001
(ただし、 式中、 X ' 及び Y ' は、 互いに独立して、 ビニル部分が付加重合して いる状態のメタクリルォキシ基、 メタクリルアミド基、 アクリルォキシ基、 ァク リルアミド基、 スチリルォキシ基又はスチリルアミ ド基を表し、 R 1は単結合又 は炭素数 1 〜 1 0のアルキレン基 (ただし 1個又は 2個のヒドロキシル基で置換 されていてもよい) を表し、 R 2は単結合、 炭素数 1〜 1 0のアルキレン基 (た だし 1個又は 2個のヒドロキシル基で置換されていてもよい) 、 フエ二レン基 ( ただし、 1 〜 3個の炭素数 1〜 4のアルキル基又はヒドロキシル基で置換されて いてもよい) 、 η及び mは、 互いに独立して 2以上の整数であり、 かつ、 ηは m よりも大きく、 X ' を含む単位と Y ' を含む単位はランダムな順序で結合してい る) を表す請求項 5記載の物質固定化剤。
8 . X ' を含む単位が、 2—メタクリロイルォキシェチルホスホリルコリン、 2—ァクリロイルォキシェチルホスホリルコリン、 N— ( 2—メタクリルアミ ド
) ェチルホスホリルコリン、 4—メタクリロイルォキシブチルホスホリルコリン、 6—メタクリロイル才キシへキシルホスホリルコリン、 10-メタクリロイルォキ シデシルシルホスホリルコリン、 ω—メタクリロイルジォキシエチレンホスホリ ルコリン又は 4—スチリルォキシブチルホスホリルコリンに由来する請求項 7記 載の物質固定化剤。
9 . 前記一般式 [ I ]で示される単位が、 2—メタクリロイルォキシェチルホス ホリルコリンに由来する請求項 8記載の物質固定化剤。
1 0 . 下記式 [ I V]で表される請求項 9記載の物質固定化剤。
Figure imgf000027_0001
(ただし、 η'は 5 0ないし 2 0 0の整数、 m 'は 5ないし 4 0の整数を表し、 ホス ホリルコリン含有単位と、 アジドフエニル基含有単位はランダムな順序で結合し ている)
1 1 . 基体に固定化する物質が、 ポリペプチド、 核酸、 脂質並びに細胞及びそ の構成要素から成る群から選ばれる請求項 1ないし 1 0のいずれか 1項に記載の 物質固定化剤。
1 2 . 基体に固定化すべき物質と、 請求項 1ないし 1 1のいずれか 1項に記載 の物質固定化剤とを含む水溶液又は水懸濁液を前記基体に塗布し、 光照射するこ とを含む、 基体上への物質の固定化方法。
1 3 . 基体に固定化する物質が、 ポリペプチド、 核酸、 脂質並びに細胞及びそ の構成要素から成る群から選ばれる請求項 1 2記載の方法。
1 4 . 前記光を選択照射することにより、 物質を固定化する領域をパターニン グすることを含む請求項 1 2又は 1 3記載の方法。
1 5 . 請求項 1 2ないし 1 4のいずれか 1項に記載の方法により前記物質が固 定化された基体。
1 6 . 前記水溶性ポリマーが、 1分子中に少なくとも 2個の光反応性基を有す るノニオン性水溶性高分子から成る請求項 1記載の物質固定化剤。
1 フ. 前記ノニオン性水溶性高分子が、 ポリアルキレングリコール、 ポリビニ ル系高分子又は天然高分子である請求項 1 6記載の物質固定化剤。
1 8 . 前記ポリアルキレングリコ一ルがポリエチレングリコ一ルであり、 ポリ ビニル系高分子がポリ ( (メタ) アクリルアミ ドー光反応性 (メタ) アクリル酸 アミド) 共重合体又はポリ (グリシジル (メタ) ァクリレートー光反応性 (メタ ) アクリル酸アミ ド) 共重合体である請求項 1 7記載の物質固定化剤。
1 9 . 前記ノニオン性水溶性高分子が、 ポリエチレングリコール、 ポリアクリ ルアミド一光反応性アクリル酸アミ ド) 共重合体又はポリ (グリシジルメタクリ レート一光反応性アクリル酸アミド) 共重合体である請求項 1 8記載の物質固定 化剤。
2 0 . 前記光反応性基がフ: Lニルアジド基である請求項 1 6ないし 1 9のいず れか 1項に記載の物質固定化剤。
2 1 . 前記ノ二オン性水溶性高分子の分子量が 5 0 0ないし 5 0 0万である請 求項 1 6ないし 2 0のいずれか 1項に記載の物質固定化剤。
2 2 . 基体に固定化する物質が、 ポリペプチド、 多糖類、 核酸、 脂質並びに細 胞及びその構成要素から成る群から選ばれる請求項 1 6ないし 2 1のいずれか 1 項に記載の物質固定化剤。
2 3 . 基体に固定化すべき物質と、 請求項 1 6ないし 2 2のいずれか 1項に記 載の物質固定化剤とを含む水溶液又は水懸濁液を前記基体に塗布し、 光照射する ことを含む、 基体上への物質の固定化方法。
2 4 . 基体に固定化する物質が、 ポリペプチド、 多糖類、 核酸、 脂質並びに細 胞及ぴその構成要素から成る群から選ばれる請求項 2 3記載の方法。
2 5 . 請求項 1 6ないし 2 4のいずれか 1項に記載の方法により前記物質が固 定化された基体。
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