高橋 唯仁 (〒46 神奈川県横浜市鶴見区小野町75番地1 株式会社ナノビオテック内 Kanagawa, 2300046, JP)
ARIKUNI, Nao (75-1, Onocho, Tsurumi-ku, Yokohama-sh, Kanagawa 46, 2300046, JP)
有國 尚 (〒46 神奈川県横浜市鶴見区小野町75番地1 株式会社ナノビオテック内 Kanagawa, 2300046, JP)
OKI, Toshiya (75-1, Onocho, Tsurumi-ku, Yokohama-sh, Kanagawa 46, 2300046, JP)
大木 利哉 (〒46 神奈川県横浜市鶴見区小野町75番地1 株式会社ナノビオテック内 Kanagawa, 2300046, JP)
株式会社ナノビオテック (〒46 神奈川県横浜市鶴見区小野町75番地1 Kanagawa, 2300046, JP)
Starlite Co., Ltd. (23-7, Omiya 4-chome Asahi-ku, Osaka-sh, Osaka 02, 5350002, JP)
スターライト工業株式会社 (〒02 大阪府大阪市旭区大宮4丁目23番7号 Osaka, 5350002, JP)
TAKAHASHI, Tadahito (75-1, Onocho, Tsurumi-ku, Yokohama-sh, Kanagawa 46, 2300046, JP)
高橋 唯仁 (〒46 神奈川県横浜市鶴見区小野町75番地1 株式会社ナノビオテック内 Kanagawa, 2300046, JP)
ARIKUNI, Nao (75-1, Onocho, Tsurumi-ku, Yokohama-sh, Kanagawa 46, 2300046, JP)
有國 尚 (〒46 神奈川県横浜市鶴見区小野町75番地1 株式会社ナノビオテック内 Kanagawa, 2300046, JP)
| 疎水性固体表面を有する基板であって、該基板は、基板本体を備え、該基板本体の表面の少なくとも一部は、疎水性固体表面を有し、該疎水性固体表面は、含酸素官能基と、該含酸素官能基と結合された有機物質の固着を低減する物質を有する、 基板。 |
| 前記結合は、共有結合である、請求項1に記載の基板。 |
| 前記基板本体がプラスチック製である請求項1記載の基板。 |
| 前記プラスチックが、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリペンテン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、飽和環状ポリオレフィン、ポリアクリレート、及びそれらの共重合体よりなる群より選択された少なくとも1種以上である請求項3記載の基板。 |
| 前記プラスチックが、ポリスチレンおよびその共重合体よりなる群より選択された少なくとも1種以上である請求項3記載の基板。 |
| 前記含酸素官能基が、前記表面に対する、プラズマ処理、コロナ放電処理、フレーム処理および紫外線照射処理よりなる群から選ばれる少なくとも一つ以上の処理を含む酸化処理により配置される請求項1記載の基板。 |
| 前記含酸素官能基が、含酸素気体雰囲気下でのプラズマ処理により配置されたものである、請求項1記載の基板。 |
| 前記含酸素官能基が、空気下、酸素雰囲気下または二酸化炭素雰囲気下でのプラズマ処理により配置されたものである、請求項1記載の基板。 |
| 前記プラズマ処理において、少なくとも100Wのエネルギー量で処理時間が5秒以上120秒未満であることを特徴とする請求項8記載の基板。 |
| 前記プラズマ処理において、さらに、活性化試薬による処理が行われる、請求項8記載の基板。 |
| 前記活性化試薬が、酸塩化物、酸無水物およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項10記載の基板。 |
| 前記活性化試薬が、カルボジイミド類、スクシンイミド類、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項10記載の基板。 |
| 前記活性化試薬が、N-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)、N-ヒドロキシスルホスクシンイミド(S-NHS)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt)、1-ヒドロキシ-7-アザベンゾトリアゾール(HOAt)、2-(1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)-1,1,3,3-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート(HBTU)、O-(ベンゾトリアゾル-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロリン酸塩(HATU)、O-(ベンゾトリアゾール-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムテトラフルオロボレート(TBTU)、1-エチル-3-[3-ジメチルアミノプロピル]カルボジイミド(EDC)、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項10記載の基板。 |
| 前記プラズマ処理において、さらに、活性化試薬による処理が行われる、請求項9記載の基板。 |
| 前記活性化試薬が、酸塩化物、酸無水物およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項14記載の基板。 |
| 前記活性化試薬が、カルボジイミド類、スクシンイミド類、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項14記載の基板。 |
| 前記活性化試薬が、N-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)、N-ヒドロキシスルホスクシンイミド(S-NHS)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt)、1-ヒドロキシ-7-アザベンゾトリアゾール(HOAt)、2-(1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)-1,1,3,3-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート(HBTU)、O-(ベンゾトリアゾル-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロリン酸塩(HATU)、O-(ベンゾトリアゾール-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムテトラフルオロボレート(TBTU)、1-エチル-3-[3-ジメチルアミノプロピル]カルボジイミド(EDC)、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項14記載の基板。 |
| 前記含酸素官能基が、カルボニル基を含むものである請求項1記載の基板。 |
| カルボニル基がカルボキシル基である請求項18に記載の基板。 |
| 前記有機物質の固着を低減する物質は、 [化1] R 1 -L 1 -(RO) n -L 2 -X-R 2 (式中、R 1 、R 2 は、水素原子、官能基、保護された官能基、またはリガンドを表し、Rは、炭素数1以上の直鎖状または分岐アルキル基、L 1 、L 2 は、相互に独立した連結基または原子価結合を表し、Xは、疎水性固相表面と結合し得るドメインを表す。) である、請求項1に記載の基板。 |
| 前記有機物質の固着を低減する物質は、アミノ基を少なくとも1残基以上含む物質である、請求項1に記載の基板。 |
| 前記有機物質の固着を低減する物質は、オリゴアミンを含む物質である、請求項1に記載の基板。 |
| 前記有機物質の固着を低減する物質が、ポリアルキレンエーテルを分子内に有する高分子およびポリペプチドを有する高分子より選択される少なくとも1種類以上を含む物質物である請求項1に記載の基板。 |
| 前記有機物質の固着を低減する物質が、1級アミノ基を分子内に少なくとも1個以上有するポリエチレングリコール誘導体を含む物質である、請求項1に記載の基板。 |
| 前記有機物質の固着を低減する物質は、オリゴアミンを含むポリエチレングリコール誘導体である、請求項1に記載の基板。 |
| 前記有機物質が、タンパク質、核酸、脂質、糖類、糖タンパク、または生物細胞であることを特徴とする請求項1記載の基板。 |
| 基板を生産する方法であって、該方法は: A)基板本体の少なくとも一方の表面のうちの少なくとも一部を酸化処理して、含酸素官能基を導入する工程; B)該含酸素官能基に対し、有機物質の固着を低減する物質を該基板本体に固定する工程、 を包含する、方法。 |
| 前記固定は、共有結合を形成することによって達成される、請求項27に記載の方法。 |
| 前記基板本体がプラスチック製である請求項27に記載の方法。 |
| 前記プラスチックが、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリペンテン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、飽和環状ポリオレフィン、ポリアクリレート、及びそれらの共重合体よりなる群より選択された少なくとも1種以上である請求項29に記載の方法。 |
| 前記プラスチックが、ポリスチレンおよびその共重合体よりなる群より選択された少なくとも1種以上である請求項29に記載の方法。 |
| 前記酸化処理が、該表面に対する、プラズマ処理、コロナ放電処理、フレーム処理、及び紫外線照射処理よりなる群から選ばれる少なくとも一つ以上の処理を含むものである請求項27に記載の方法。 |
| 前記酸化処理が、含酸素気体雰囲気下でのプラズマ処理を含むものである請求項27に記載の方法。 |
| 前記酸化処理が、空気下、酸素雰囲気下、または二酸化炭素雰囲気下でのプラズマ処理を含むものである請求項27に記載の方法。 |
| 前記プラズマ処理において、少なくとも100Wのエネルギー量で処理時間が5秒以上120秒未満であることを特徴とする請求項33に記載の方法。 |
| 前記プラズマ処理において、さらに、活性化試薬による処理が行われる、請求項34に記載の方法。 |
| 前記活性化試薬が、酸塩化物、酸無水物およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項36に記載の方法。 |
| 前記活性化試薬が、カルボジイミド類、スクシンイミド類、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項36に記載の方法。 |
| 前記活性化試薬が、N-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)、N-ヒドロキシスルホスクシンイミド(S-NHS)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt)、1-ヒドロキシ-7-アザベンゾトリアゾール(HOAt)、2-(1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)-1,1,3,3-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート(HBTU)、O-(ベンゾトリアゾル-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロリン酸塩(HATU)、O-(ベンゾトリアゾール-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムテトラフルオロボレート(TBTU)、1-エチル-3-[3-ジメチルアミノプロピル]カルボジイミド(EDC)、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項36に記載の方法。 |
| 前記プラズマ処理において、さらに、活性化試薬による処理が行われる、請求項34に記載の方法。 |
| 前記活性化試薬が、酸塩化物、酸無水物およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項40に記載の方法。 |
| 前記活性化試薬が、カルボジイミド類、スクシンイミド類、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項40に記載の方法。 |
| 前記活性化試薬が、N-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)、N-ヒドロキシスルホスクシンイミド(S-NHS)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt)、1-ヒドロキシ-7-アザベンゾトリアゾール(HOAt)、2-(1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)-1,1,3,3-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート(HBTU)、O-(ベンゾトリアゾル-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロリン酸塩(HATU)、O-(ベンゾトリアゾール-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムテトラフルオロボレート(TBTU)、1-エチル-3-[3-ジメチルアミノプロピル]カルボジイミド(EDC)、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項34に記載の方法。 |
| 前記含酸素官能基が、カルボニル基を含むものである請求項27に記載の方法。 |
| カルボニル基がカルボキシル基である請求項44に記載の方法。 |
| 前記工程B)は、前記カルボキシル基を活性化試薬により活性化し、前記カルボキシル基を介して有機物質の固着を低減する物質を化学結合させることを包含する、請求項45に記載の方法。 |
| 前記活性化試薬が、酸塩化物、酸無水物およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項46に記載の方法。 |
| 前記活性化試薬が、カルボジイミド類、スクシンイミド類またはその組み合わせである、請求項46に記載の方法。 |
| 前記活性化試薬が、N-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)、N-ヒドロキシスルホスクシンイミド(S-NHS)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt)、1-ヒドロキシ-7-アザベンゾトリアゾール(HOAt)、2-(1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)-1,1,3,3-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート(HBTU)、O-(ベンゾトリアゾル-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロリン酸塩(HATU)、O-(ベンゾトリアゾール-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムテトラフルオロボレート(TBTU)、1-エチル-3-[3-ジメチルアミノプロピル]カルボジイミド(EDC)、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項46に記載の方法。 |
| 前記工程B)は、前記活性化した表面に対して、前記有機物質の固着を低減する物質としてアミノ基を少なくとも1残基以上含む物質を1種類以上、共有結合によりカップリングさせることを包含する、請求項27に記載の方法。 |
| 前記有機物質の固着を低減する物質は、オリゴアミンを含む物質である、請求項27に記載の方法。 |
| 前記有機物質の固着を低減する物質が、ポリアルキレンエーテルを分子内に有する高分子およびポリペプチドを有する高分子より選択される少なくとも1種類以上を含む物質である、請求項27に記載の方法。 |
| 前記有機物質の固着を低減する物質が、1級アミノ基を分子内に少なくとも1個以上有するポリエチレングリコール誘導体を含む、請求項27に記載の方法。 |
| 前記有機物質の固着を低減する物質は、オリゴアミンを含むポリエチレングリコール誘導体である、請求項27に記載の方法。 |
| 前記有機物質の固着を低減する物質は、 [化2] R 1 -L 1 -(RO) n -L 2 -X-R 2 (式中、R 1 、R 2 は、水素原子、官能基、保護された官能基、またはリガンドを表し、Rは、炭素数1以上の直鎖状または分岐アルキル基、L 1 、L 2 は、相互に独立した連結基または原子価結合を表し、Xは、疎水性固相表面と結合し得るドメインを表す。) である、請求項27に記載の方法。 |
| 前記有機物質が、タンパク質、核酸、脂質、糖類、糖タンパクまたは生物細胞である、請求項27に記載の方法。 |
| 請求項27~56のいずれか1項に記載の方法によって生産された、基板。 |
| 請求項1~26および57のいずれか1項に記載の基板を備える、製品。 |
| 前記製品は、生化学デバイス、マイクロ化学デバイス、および容器からなる群より選択される、請求項58に記載の製品。 |
本発明は、疎水性固相表面への有機物質( 例えばペプチド、タンパク質、核酸、及び細 胞)の結合を低減した低結合性固相表面の方 に関する。本発明はまた、前記処理表面を する製品(例えば実験器具)に関する。
生体試料の保存、希釈、運搬、分析、構 解析、機能解析、相互作用解析などあらゆ 用途において、プラスチックをはじめとす 疎水性固相が汎用されている。
生体試料を取り扱う場合、これらの素材 対して、共存する有機物、特にタンパク質 強い吸着作用を有するため、試薬、検査液 保存、運搬、希釈、分析等の操作中に、検 中のタンパク質が固相表面に吸着して、容 への付着に起因する測定誤差、感度の低下 臨床検査における擬陽性、保存用容器への ンパク質の付着による内容物の減少および 量サンプルの消失、および流路系における 路壁面への付着による加圧ならびに詰まり の、様々な問題が生じている。
このような背景から、タンパク質及びそ 他の有機化合物の疎水性表面への結合を低 するための方法を提供することが求められ いる。
従来技術では、固相表面に、物質の吸着 低減させる物質(ブロッキング剤)の薄層皮 を表面に形成させ、タンパク質の吸着を低 させてきた。例えば、特異的相互作用、酵 反応等に関与しないタンパク質(ウシ血清ア ブミン等)を予め表面に物理吸着、または化 学結合させることにより、非特異的なタンパ ク質の吸着を低減させてきた。しかしながら 、タンパク性ブロッキング剤による表面処理 では、抗体の交差反応、抗体のマスキング、 および共存タンパク質のブロッキング剤に対 する非特異的吸着が無視できないため、好ま しい形態とは言えない。そこで、生理機能を 有しない化学合成品で固相表面を処理する方 法が求められてきた。
上記非タンパク性の表面処理剤について いくつかの方法が提案されている。プラス ックで形成された疎水表面を例に取れば、 常、最もよく用いられる方法として、疎水 相互作用に基づく、固相への物理吸着を利 した、例えば、疎水性の高い非イオン性界 活性剤を吸着させる方法(特許文献1)、ある は、合成の疎水性ポリマーを使用する方法( 特許文献2)が挙げられる。
しかしながら、従来法によるブロッキン 操作を施しても、洗浄中、あるいは実験操 中に脱離するなどの理由により、完全に固 表面への非特異的な有機物の吸着を防ぐこ は難しく、その効果は必ずしも十分とは言 なかった。
また、ポリスチレン等のプラスチックは 表面が化学反応に対して不活性であり、有 物質の吸着を低減すべき処理を行うために 、表面を何らかの方法で活性化し、結合を 固にして、洗浄等への抵抗性を付与する必 がある。
また、生体分子の非特異的結合および細 の付着に対する抵抗性がつくようにポリマ 表面を処理するための方法を提供するため 、固相表面に電荷を付与し、物質の吸着を 減する物質で処理し、表面を低吸着性にす 試みが行われている(特許文献3)。
しかしながら、合計4ステップの工程を用 いて複数の物質で表面皮膜を形成しているた め、あまり効率的な方法とは言えない。
特許文献4は、被分析物を検出するための 物質または被分析物が固定された基材表面で あって、基材表面に該物質または被分析物と 同時にか、または該表面に該物質または被分 析物が固定された後に、ポリエチレングリコ ール鎖セグメントをベースにする非架橋ポリ マー含有液で処理して形成された基材表面を 開示している。測定された試料中に共存する 夾雑タンパク質等の非特異吸着が有意に抑制 されると記載されている。しかし、この方法 でできた固相は、ブロッキング作用に乏しい 。
特許文献5は、(a)固定された形態で、被検体 特異的固相反応物と、ポリ(C 2 -C 3 )-アルキレンオキシドに結合された被検体非 異的生体分子とを含む固相を製造し、(b)サ プルを前記固相及び試験試薬とインキュベ トし、(c)サンプル中の被検体の存在及び/又 は量を検出する段階を含む、サンプル中の被 検体を検出する方法を記載する。しかし、こ の方法でできた固相は、ブロッキング作用に 乏しい。
特許文献6は、側鎖にポリエチレングリコ ール鎖を有する水溶性共重合体からなる免疫 反応に使用する固相の表面保護剤を開示する 。ここでは、分子内にポリエチレングリコー ル鎖を持つビニルモノマーと該モノマーと共 重合可能な水不溶性モノマーとの共重合体で あって、分子量が1,000~1,000,000の範囲にある水 溶性共重合体からなる。この技術は、固相化 した抗原あるいは抗体の蛋白質を変性あるい は脱離してしまうため、使用量が限定され完 全に固相表面を保護するまでの量を使用でき ない。したがって、固相表面に良く吸着し、 免疫反応を妨害することなく固相表面を保護 する材料を開発するために見出された。しか し、固相表面を保護する材料ではあるが免疫 反応の妨害は完全に抑えられていない。
特許文献7は、ポリエチレングリコール(PE G)セグメントを有するブロック共重合体をブ ッキング剤として用いることを特徴とする 従来品より感度の優れたイムノアッセイ方 およびブロッキング剤を開示する。しかし 固相表面を保護する材料ではあるが免疫反 の妨害は完全に抑えられていない。
特許文献8は、低い非特異的結合を示す機 能性薄膜または機能性表面コーティングを製 造する上での組成物と、この薄膜または表面 コーティングの製造法を記載する。この薄膜 は、特殊化された官能基と非特異的結合をは ねつける成分を含有している。この薄膜は、 種々の固体支持体に共有結合しているか、ま たは共有結合していない状態で吸着されてい る。特殊化された官能基が、薄膜により変性 された固体表面に対して特殊な作用をもたら し、また非特異的結合反発成分が、薄膜によ り変性された固体表面への非特異的結合を大 幅に減少させる。非特異的結合反発成分は、 薄膜中において、特殊化された官能基の作用 に影響を及ぼさない。これらの方法において は、特殊化された官能基が、スペーサーを介 して固体支持体に繋ぎとめられる。非特異的 タンパク質結合特性と、特異的結合作用のた めの官能基とを併せ持った表面コーティング も説明されており、これによって標的タンパ ク質を特異的に認識するが、非特異的なタン パク質結合を制限するような表面コーティン グが得られることが記載されている。しかし 、固相表面を保護する材料ではあるが免疫反 応の妨害は完全に抑えられていない。
特許文献9は、表面吸着ポリマーを用いて表
面を処理する方法、処理したデバイスまたは
容器の表面上への有機物質の吸着を低減する
方法、表面の処理を含む流体操作を実施する
方法、および処理した表面を含む装置および
システムを開示する。この文献では、マイク
ロ流体チャンネルの表面を処理する方法が記
載される。記載されている方法では、マイク
ロ流体チャンネル表面を不活性化するために
コーティングし、このコーティングは容易に
再生することができる。この文献は、プラス
チックデバイスの表面を処理する方法もまた
提供している。本発明の表面吸着ポリマーは
、特に温度サイクルまたはポリヌクレオチド
もしくはポリペプチドの重合を伴う用途にお
いて、生化学反応に必要とされる温度および
条件で特に安定であるという記載がある。し
かし、固相表面を保護する材料ではあるが免
疫反応の妨害は完全に抑えられていない。
本発明は、有機物質、特にタンパク質や 胞の付着を低減した低吸着性表面を提供す 。タンパク質含む生体試料を用いる実験に 用する器具類を構成する素材表面に対する 有機物の非特異的吸着防止方法を提供する と。
この方法は、プラスチック表面を物理的 処理(例えば、酸素プラズマ処理)により含 素官能基を導入するステップと、処理表面 活性化し、物質の吸着を低減させる物質を 有結合させるステップからなり、非特異的 ンパク質結合および細胞付着に対する抵抗 を有するものであって、従来技術に比べ、 幅に省力化し、しかも、処理効果の高い表 を提供するものである。
本発明の方法は、固相表面を酸化処理し 、含酸素官能基を導入する工程と、処理表 を化学的に活性化し、表面を反応性にした 、該表面と反応し得るポリアルキレングリ ール誘導体、またはポリペプチドにより処 する工程を含む方法により、表面を低結合 にするという表面処理方法を提供する。
したがって、本発明は、以下を提供する。
(1) 疎水性固体表面を有する基板であって、
記基板は、基板本体を備え、上記基板本体
表面の少なくとも一部は、疎水性固体表面
有し、上記疎水性固体表面は、含酸素官能
と、上記含酸素官能基と結合された有機物
の固着を低減する物質を有する、
基板。
(2)上記結合は、共有結合である、項目1に記
の基板。
(3) 上記基板本体がプラスチック製である項
1~2のいずれかに記載の基板。
(4) 上記プラスチックが、ポリスチレン、ポ
カーボネート、ポリエチレン、ポリプロピ
ン、ポリペンテン、ポリアミド、ポリエチ
ンテレフタレート、飽和環状ポリオレフィ
、ポリアクリレート、及びそれらの共重合
よりなる群より選択された少なくとも1種以
上である項目3記載の基板。
(5) 上記プラスチックが、ポリスチレンおよ
その共重合体よりなる群より選択された少
くとも1種以上である項目3記載の基板。
(6) 上記含酸素官能基が、上記表面に対する
プラズマ処理、コロナ放電処理、フレーム
理および紫外線照射処理よりなる群から選
れる少なくとも一つ以上の処理を含む酸化
理により配置される項目1~5のいずれかに記
の基板。
(7) 上記含酸素官能基が、含酸素気体雰囲気
でのプラズマ処理により配置されたもので
る、項目1~6のいずれかに記載の基板。
(8) 上記含酸素官能基が、空気下、酸素雰囲
下または二酸化炭素雰囲気下でのプラズマ
理により配置されたものである、項目1~7の
ずれかに記載の基板。
(9) 上記プラズマ処理において、少なくとも1
00Wのエネルギー量で処理時間が5秒以上120秒
満であることを特徴とする項目8記載の基板
(10) 上記プラズマ処理において、さらに、活
性化試薬による処理が行われる、項目8~9のい
ずれかに記載の基板。
(11) 上記活性化試薬が、酸塩化物、酸無水物
およびそれらの組み合わせからなる群より選
択される、項目10記載の基板。
(12) 上記活性化試薬が、カルボジイミド類、
スクシンイミド類、およびそれらの組み合わ
せからなる群より選択される、項目10記載の
板。
(13) 上記活性化試薬が、N-ヒドロキシスクシ
イミド(NHS)、N-ヒドロキシスルホスクシンイ
ミド(S-NHS)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール
(HOBt)、1-ヒドロキシ-7-アザベンゾトリアゾー
(HOAt)、2-(1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)-1,1,3
,3-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホ
スフェート(HBTU)、O-(ベンゾトリアゾル-1-イル
)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサ
ルオロリン酸塩(HATU)、O-(ベンゾトリアゾー
-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウム
トラフルオロボレート(TBTU)、1-エチル-3-[3-
メチルアミノプロピル]カルボジイミド(EDC)
ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)および
それらの組み合わせからなる群より選択され
る、項目10記載の基板。
(14) 上記プラズマ処理において、さらに、活
性化試薬による処理が行われる、項目9記載
基板。
(15) 上記活性化試薬が、酸塩化物、酸無水物
およびそれらの組み合わせからなる群より選
択される、項目14記載の基板。
(16) 上記活性化試薬が、カルボジイミド類、
スクシンイミド類、およびそれらの組み合わ
せからなる群より選択される、項目14記載の
板。
(17) 上記活性化試薬が、N-ヒドロキシスクシ
イミド(NHS)、N-ヒドロキシスルホスクシンイ
ミド(S-NHS)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール
(HOBt)、1-ヒドロキシ-7-アザベンゾトリアゾー
(HOAt)、2-(1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)-1,1,3
,3-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホ
スフェート(HBTU)、O-(ベンゾトリアゾル-1-イル
)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサ
ルオロリン酸塩(HATU)、O-(ベンゾトリアゾー
-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウム
トラフルオロボレート(TBTU)、1-エチル-3-[3-
メチルアミノプロピル]カルボジイミド(EDC)
ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)および
それらの組み合わせからなる群より選択され
る、項目14記載の基板。
(18) 上記含酸素官能基が、カルボニル基を含
むものである項目1~17のいずれかに記載の基
。
(19) カルボニル基がカルボキシル基である項
目18に記載の基板。
(20) 上記有機物質の固着を低減する物質は、
[化101]
R 1
-L 1
-(RO) n
-L 2
-X-R 2
(式中、R 1
、R 2
は、水素原子、官能基、保護された官能基、
またはリガンドを表し、Rは、炭素数1以上の
鎖状または分岐アルキル基、L 1
、L 2
は、相互に独立した連結基または原子価結合
を表し、Xは、疎水性固相表面と結合し得る
メインを表す。)
である、項目1~19のいずれかに記載の基板。
(21) 上記有機物質の固着を低減する物質は、
アミノ基を少なくとも1残基以上含む
物質である、項目1~19のいずれかに記載の基
。
(22) 上記有機物質の固着を低減する物質は、
オリゴアミンを含む物質である、項目1~19の
ずれかに記載の基板。
(23) 上記有機物質の固着を低減する物質が、
ポリアルキレンエーテルを分子内に有する高
分子およびポリペプチドを有する高分子より
選択される少なくとも1種類以上を含む物質
である項目1~19のいずれかに記載の基板。
(24) 上記有機物質の固着を低減する物質が、
1級アミノ基を分子内に少なくとも1
個以上有するポリエチレングリコール誘導体
を含む物質である、項目1~19のいずれかに記
の基板。
(25) 上記有機物質の固着を低減する物質は、
オリゴアミンを含むポリエチレングリコール
誘導体である、項目1~19のいずれかに記載の
板。
(26) 上記有機物質が、タンパク質、核酸、脂
質、糖類、糖タンパク、または生物細胞であ
ることを特徴とする項目1~25のいずれかに記
の基板。
(27) 基板を生産する方法であって、上記方法
は:
A)基板本体の少なくとも一方の表面のうち
少なくとも一部を酸化処理して、含酸素官
基を導入する工程;
B)上記含酸素官能基に対し、有機物質の固
を低減する物質を上記基板本体に固定する
程、
を包含する、方法。
(28)上記固定は、共有結合を形成することに
って達成される、項目27に記載の方法。
(29) 上記基板本体がプラスチック製である項
目27~28のいずれかに記載の方法。
(30) 上記プラスチックが、ポリスチレン、ポ
リカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリペンテン、ポリアミド、ポリエチ
レンテレフタレート、飽和環状ポリオレフィ
ン、ポリアクリレート、及びそれらの共重合
体よりなる群より選択された少なくとも1種
上である項目29に記載の方法。
(31) 上記プラスチックが、ポリスチレンおよ
びその共重合体よりなる群より選択された少
なくとも1種以上である項目29に記載の方法。
(32)上記酸化処理が、上記表面に対する、プ
ズマ処理、コロナ放電処理、フレーム処理
及び紫外線照射処理よりなる群から選ばれ
少なくとも一つ以上の処理を含むものであ
項目27~31のいずれかに記載の方法。
(33)上記酸化処理が、含酸素気体雰囲気下で
プラズマ処理を含むものである項目27~32のい
ずれかに記載の方法。
(34)上記酸化処理が、空気下、酸素雰囲気下
または二酸化炭素雰囲気下でのプラズマ処
を含むものである項目27~33のいずれかに記載
の方法。
(35)上記プラズマ処理において、少なくとも10
0Wのエネルギー量で処理時間が5秒以上120秒未
満であることを特徴とする項目32~34のいずれ
に記載の方法。
(36) 上記プラズマ処理において、さらに、活
性化試薬による処理が行われる、項目32~35の
ずれかに記載の方法。
(37) 上記活性化試薬が、酸塩化物、酸無水物
およびそれらの組み合わせからなる群より選
択される、項目36に記載の方法。
(38) 上記活性化試薬が、カルボジイミド類、
スクシンイミド類、およびそれらの組み合わ
せからなる群より選択される、項目36に記載
方法。
(39) 上記活性化試薬が、N-ヒドロキシスクシ
イミド(NHS)、N-ヒドロキシスルホスクシンイ
ミド(S-NHS)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール
(HOBt)、1-ヒドロキシ-7-アザベンゾトリアゾー
(HOAt)、2-(1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)-1,1,3
,3-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホ
スフェート(HBTU)、O-(ベンゾトリアゾル-1-イル
)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサ
ルオロリン酸塩(HATU)、O-(ベンゾトリアゾー
-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウム
トラフルオロボレート(TBTU)、1-エチル-3-[3-
メチルアミノプロピル]カルボジイミド(EDC)
ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)および
それらの組み合わせからなる群より選択され
る、項目36に記載の方法。
(40) 上記プラズマ処理において、さらに、活
性化試薬による処理が行われる、項目34~35に
載の方法。
(41) 上記活性化試薬が、酸塩化物、酸無水物
およびそれらの組み合わせからなる群より選
択される、項目40に記載の方法。
(42) 上記活性化試薬が、カルボジイミド類、
スクシンイミド類、およびそれらの組み合わ
せからなる群より選択される、項目40に記載
方法。
(43) 上記活性化試薬が、N-ヒドロキシスクシ
イミド(NHS)、N-ヒドロキシスルホスクシンイ
ミド(S-NHS)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール
(HOBt)、1-ヒドロキシ-7-アザベンゾトリアゾー
(HOAt)、2-(1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)-1,1,3
,3-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホ
スフェート(HBTU)、O-(ベンゾトリアゾル-1-イル
)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサ
ルオロリン酸塩(HATU)、O-(ベンゾトリアゾー
-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウム
トラフルオロボレート(TBTU)、1-エチル-3-[3-
メチルアミノプロピル]カルボジイミド(EDC)
ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)および
それらの組み合わせからなる群より選択され
る、項目40に記載の方法。
(44) 上記含酸素官能基が、カルボニル基を含
むものである項目27~43のいずれかに記載の方
。
(45) カルボニル基がカルボキシル基である項
目44に記載の方法。
(46) 上記工程B)は、上記カルボキシル基を活
化試薬により活性化し、上記カルボキシル
を介して有機物質の固着を低減する物質を
学結合させることを包含する、項目45に記
の方法。
(47) 上記活性化試薬が、酸塩化物、酸無水物
およびそれらの組み合わせからなる群より選
択される、項目46に記載の方法。
(48) 上記活性化試薬が、カルボジイミド類、
スクシンイミド類またはその組み合わせであ
る、項目46に記載の方法。
(49) 上記活性化試薬が、N-ヒドロキシスクシ
イミド(NHS)、N-ヒドロキシスルホスクシンイ
ミド(S-NHS)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール
(HOBt)、1-ヒドロキシ-7-アザベンゾトリアゾー
(HOAt)、2-(1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)-1,1,3
,3-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホ
スフェート(HBTU)、O-(ベンゾトリアゾル-1-イル
)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサ
ルオロリン酸塩(HATU)、O-(ベンゾトリアゾー
-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウム
トラフルオロボレート(TBTU)、1-エチル-3-[3-
メチルアミノプロピル]カルボジイミド(EDC)
ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)および
それらの組み合わせからなる群より選択され
る、項目46に記載の方法。
(50) 上記工程B)は、上記活性化した表面に対
て、上記有機物質の固着を低減する物質と
てアミノ基を少なくとも1残基以上含む物質
を1種類以上、共有結合によりカップリング
せることを包含する、項目27~49のいずれかに
記載の方法。
(51) 上記有機物質の固着を低減する物質は、
オリゴアミンを含む物質である、項目27~50の
ずれかに記載の方法。
(52) 上記有機物質の固着を低減する物質が、
ポリアルキレンエーテルを分子内に有する高
分子およびポリペプチドを有する高分子より
選択される少なくとも1種類以上を含む物質
ある、項目27~50のいずれかに記載の方法。
(53) 上記有機物質の固着を低減する物質が、
1級アミノ基を分子内に少なくとも1
個以上有するポリエチレングリコール誘導体
を含む、項目27~50のいずれかに記載の方法。
(54) 上記有機物質の固着を低減する物質は、
オリゴアミンを含むポリエチレングリ
コール誘導体である、項目27~50のいずれかに
載の方法。
(55) 上記有機物質の固着を低減する物質は、
[化102]
R 1
-L 1
-(RO) n
-L 2
-X-R 2
(式中、R 1
、R 2
は、水素原子、官能基、保護された官能基、
またはリガンドを表し、Rは、炭素数1以上の
鎖状または分岐アルキル基、L 1
、L 2
は、相互に独立した連結基または原子価結合
を表し、Xは、疎水性固相表面と結合し得る
メインを表す。)
である、項目27~50のいずれかに記載の方法。
(56) 上記有機物質が、タンパク質、核酸、脂
質、糖類、糖タンパクまたは生物細胞である
、項目27~55のいずれかに記載の方法。
(57) 項目27~56のいずれか1項に記載の方法によ
って生産された、基板。
(58) 項目1~26および57のいずれか1項に記載の
板を備える、製品。
(59) 上記製品は、生化学デバイス、マイクロ
化学デバイス、および容器からなる群より選
択される、項目58に記載の製品。
本発明により、タンパク質を含む生体試料
扱う研究開発、臨床検査等に使用する機器
を構成する基材表面に検体中の有機物質が
着する現象を、極めて効率良く抑制する。
処理ポリスチレン(反発)<酸素プラズマ(静
電相互作用)<炭酸ガスプラズマ+NHS
処理(共有結合)ということが明らかになった
以下に本発明を詳細に説明する。本明細 の全体にわたり、単数形の表現(例えば、英 語の場合は「a」、「an」、「the」など)は、 に言及しない限り、その複数形の概念(例え 、~類)をも含むことが理解されるべきであ 。また、本明細書において使用される用語 、特に言及しない限り、当該分野で通常用 られる意味で用いられることが理解される きである。矛盾する場合、本明細書(定義を めて)が優先する。
(用語の定義)
以下に本明細書において特に使用される用
の定義を列挙する。
本明細書において「疎水性固体表面」ま は「疎水性固相表面」は、交換可能に用い れ、とは、固体または固相の表面であって その表面が疎水性の物質で少なくとも一部 成されているものをいう。疎水性であるか うかは、当該分野において周知の方法によ て決定することができる。疎水性固相表面 、本発明の目的に沿うものであれば、特に 限はなく、当該技術分野で通常用いられる 例えば、ポリスチレン、ポリプロピレンな のプラスチック製マイクロプレート、プラ チック容器、プラスチックチップ、プラス ック製流路に対して用いるのが好ましい例 して挙げられる。
本明細書では、疎水性であるかどうかの 準としては、JISR3257に準拠し、固体または 相の表面に水滴(1~4μl)を滴下し、その水滴の 接触角を測定するいう方法を用いて、その方 法によって得られた測定値である水滴接触角 が約60度以上のものをいう。たとえば、各種 リマーの水滴接触角の例として、ポリスチ ン約90度、アクリル樹脂約65度、ポリカーボ ネート約80度であり、これらは本発明の疎水 の材料として用いることができる。である きに疎水性であると判断されるものを使う
本明細書において「基板」とは、その上 薄膜等を形成する材料をいい、任意の材料 よって構成することができる。基板の材料 しては、たとえば、プラスチック類(たとえ ば、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ エチレン、ポリプロピレン、ポリペンテン、 ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、 飽和環状ポリオレフィン、ポリアクリレート 、及びそれらの共重合体)を挙げることがで る。好ましいプラスチック材料としては、 リスチレンまたはその共重合体を挙げるこ ができる。
本明細書において「基板本体」とは、基 のうち、表面等に結合された薄膜、保護基 どを除いた実体部分をいう。
本明細書において「含酸素官能基」とは、 素を含む任意の官能基をいう。このような 能基は、本発明の目的を考慮して、任意に 定することができることが理解される。具 的には、含酸素官能基としては、たとえば -OH(水酸基)、>C=O(カルボニル基)、-COOH(カ ボキシル基)、-SO 3 H(スルホ基)が挙げられるがこれらに限定され ない。
本明細書において「有機物質の固着を低 する物質」とは、有機物質が固相に固着す ことを低減する任意の物質をさす。このよ な物質は、本発明の目的を考慮して、任意 決定することができることが理解される。 体的には、免疫反応、あるいは特異的相互 用に関与する構造を有しない、タンパク質 ペプチド類、ポリビニルピロリドン、ポリ ニルアルコール、ポリエチレングリコール の水溶性高分子、リン脂質、リン脂質類似 リマー、非イオン性界面活性剤他、抗原抗 反応等の特異的相互作用を含む、様々な分 間相互作用を阻害する物質が用いられる。
本明細書において「プラスチック」とは 熱、圧力あるいはその両者によって塑性変 させて成形することができる高分子化合物 総称である。たとえば、ポリスチレン、ポ カーボネート、ポリエチレン、ポリプロピ ン、ポリペンテン、ポリアミド、ポリエチ ンテレフタレート、飽和環状ポリオレフィ 、ポリアクリレート、及びそれらの共重合 などを挙げることができる。
本明細書において「ポリスチレンおよびそ 共重合体」とは、スチレンの重合体または 重合体であり、-(-CH 2 -CH(C 6 H 5 )-) n という式で表すことができる。ポリスチレン は、スチロール樹脂ともいう。ブタジエンと 共重合させ、またはゴムを配合すると耐衝撃 性がよくなるといわれている。また、発泡ポ リスチレンとしても広い用途をもつ。イオン 重合、とくにチーグラー‐ナッタ触媒などを 用いてスチレンを重合すると、結晶性のアイ ソタクチックポリマーが得られる。
本明細書において「酸化処理」とは、対 物が酸化される任意の処理をいう。たとえ 、当該分野において周知のように、酸化と 、広く電子を奪われる変化またはそれに伴 化学反応をいう。酸化処理は、化学的に行 こともできるが、物理的な処理(たとえば、 プラズマ処理、コロナ放電処理、フレーム処 理および紫外線照射処理などをもって行うこ ともできる。
本明細書において「プラズマ処理」とは プラズマ放電による分子解離の結果発生す 励起分子、ラジカル、イオンなどを利用し エッチングや膜形成を行なう処理をいう。 成した励起種と材料との反応によって生成 れる揮発性化合物の蒸発により進行する。 は基板表面上およびその近傍での反応生成 が表面に堆積して形成される。熱ではなく 電による解離を利用するため低温で膜形成 きる特徴がある。プラズマ処理の具体例と ては、実施例に記載されるもののほか、有 膜を除去することによる固体表面の洗など を挙げることができるがこれに限定されな 。
本明細書において「含酸素気体雰囲気下 とは、酸化処理により含酸素官能基が結合 るに十分な酸素原子を含む気体を雰囲気と ることをいう。
本明細書において「酸素雰囲気下」とは 酸素を雰囲気とすることをいう。
本明細書において「二酸化炭素雰囲気下 とは、二酸化炭素を雰囲気とすることをい 。
本明細書において「プラズマ処理」の「 ネルギー量」とは、本発明において使用さ るプラズマ処理のエネルギーをいい、これ 、ヤマトマテリアル(株)製のプラズマ装置(P DC-210)による高周波出力をプラズマ処理のエ ルギー量として測定し、そして算出するこ ができる。
本明細書において「活性化試薬」とは、 発明の固相において、含酸素官能基と有機 質の固着を低減する物質との結合を活性化 ることができる任意の試薬をいう。本発明 おいては、「活性化」されたかどうかは、 準方法によって判定することができる。標 方法としては、23℃の雰囲気下で個相表面 ヘモグロビンを滴下し、約60分後に水洗する 方法が挙げられ、この方法において、ヘモグ ロビンが個相表面から除去されなければ活性 化されていると考えられる。
本明細書において「酸塩化物」とは、塩 アシル(acyl chloride)ともいい、カルボン酸の カルボキシ基中にあるヒドロキシ基を塩素で 置換した有機化合物RCOClの総称である。カル ン酸またはそのナトリウム塩に三塩化リン 五塩化リン、オキシ塩化リン、または塩化 オニルを作用させてつくる。低級の鎖式化 物は、刺激臭をもち、空気中で発煙する無 の液体である。これには塩化アセチル、塩 オキサリル、塩化ベンゾイル、塩化フタロ ルなどがある。またクロロギ酸(そのエステ ルが知られている)は炭酸の酸塩化物にあた 。酸塩化物は水と反応して酸を生ずる。
本明細書において「酸無水物」とは、カ ボン酸の無水酸をいい、酸化アシルに相当 る。たとえば無水酢酸、無水フタル酸、無 安息香酸などを挙げることができる。1塩基 酸では2分子から酸無水物1分子を生じ、また2 塩基酸では分子内で酸無水物となるものが多 い。低級のものは刺激臭のある液体、高級の ものは無臭の固体である。水と作用すると酸 となり、アンモニアの作用では酸アミドを生 じ、アルコールとはエステルをつくる。アシ ル化剤として用いられる。フルギドも酸無水 物に属する。
本明細書において「カルボジイミド類」 は、カルボジイミドであるHN=C=NHおよびその 誘導体RN=C=NR(Rは炭化水素基)を包含する。シ ナミドの互変異性体で、炭酸のジイミドに たる。カルボジイミドの誘導体は一般式RN=C= NR(Rは炭化水素基)で表わされ、通常ジシクロ キシルカルボジイミドおよびジ‐p‐トルオ イルカルボジイミドがエステルおよびペプチ ドなどの合成に脱水縮合剤として利用される 。すなわち、カルボジイミド誘導体は容易に カルボン酸と付加体を生成し、これはさらに アルコール、アミン、酸などと尿素誘導体を 放って縮合し、それぞれ相当するエステル、 アミド、酸無水物を生成する。
本明細書において「スクシンイミド類」と 、C 4 H 5 NO 2 で表されるスクシンイミドおよびその誘導体 をいう。スクシンイミドはコハク酸イミドと もいう。融点125~126℃、沸点287~288℃(一部分解 )。水溶液から結晶化すると一水和物が得ら る。無水コハク酸とアンモニアとの作用、 たはスクシンアミド(エステルとアンモニア 作用で得る)を200℃に熱してつくられる。イ ミド基=NHの水素は金属で置換され、スクシン イミド銀にハロゲン化アルキルを作用させれ ばアルキル誘導体(N‐エチルスクシンイミド ど)が生成する。スクシンイミドは亜鉛末と ともに蒸留すればピロールとなり、アルコー ルに溶かしてナトリウムと加熱すればピロリ ジンになる。
本明細書において「カルボニル基」とは 2価の基C=Oで表される。このうちケトンRCOR (RおよびR’は炭化水素基)またはその誘導体 含まれるものはケト官能基(keto group、置換 名はオキソ)とよばれる。アルデヒドRCHOに まれる場合は‐CH(=O)を1つの基とみてアルデ ド官能基(aldehyde group、置換基名はホルミル )といい、ふつう‐CHOと表わす。本明細書で 、いずれも使用され得ることが理解される
本明細書において「官能基」とは、当該 野において周知の用語であり、通常の意味 用いられ、有機化合物の分子構造の中で、1 つの同族列の各同族体に共通に含まれ、その 同族列に共通な反応性の原因となる原子団ま たは結合様式をいう。本明細書で用いられる 場合は、官能基は、ヒドロキシル、アミノ、 カルボキシル、エステル、アミド、イミド、 アルデヒド、チオール、チオエステル等をさ す。
本明細書において「保護された官能基」 は、官能基の反応性を妨害するように修飾 された基をいう。本明細書で用いられる場 は、保護された官能基は、メトキシ、エト シ、t-ブトキシ等のアルキルオキシ基、ア キルオキシカルボニル基、ベンジル基、ベ ジルオキシカルボニル基、アセタール基、 ルミル基、アセチル基、ベンゾイル基、ピ ロイル基、シリルエーテル、マレイミド基 パラトルエンスルホニル基等が挙げられる 末端水酸基の反応性がブロックされたもの あれば、特に限定されるものではない。
本明細書において「リガンド」とは、蛋 質に特異的に結合する低分子物質をいう。 えば、酵素分子と特定の結合をする基質、 酵素、調節因子のほか、細胞膜上に存在す 種々の受容体蛋白質分子と特異的に結合す レクチン、抗原、抗体、ホルモン、神経伝 物質などをさす。本明細書で用いられる場 は、リガンドは、疾患マーカー特異的抗体 ビオチン、アビジン、ストレプトアビジン プロテインA、プロテインG等特定の物質に 異的親和性のある物質の総称であり、疾患 ーカーの検出、環境測定、物質の分離精製 薬物スクリーニング等において、タンパク 相互作用に関与する物質であれば特に限定 れるものではない。
本明細書において「連結基」とは、2つの 化学基を連結する任意の基をいう。本明細書 で用いられる場合は、連結基は、アルキル、 エーテル、アミド(ペプチド)、エステル、ジ ルフィド、カルボキシ、スルホキシ、イミ 、ニトリロ、ウレタン等、高分子化合物の 成に関与するあらゆる結合様式をさす。
本明細書において「原子価結合」とは、2 個以上の原子のそれぞれの原子価電子間に形 成される結合をいう。本明細書で用いられる 場合は、原子価結合は、通常の共有結合、配 位結合をさす。
本明細書において「ドメイン」とは、1つ の分子の中で機能や構造の上で1つのまとま をもつ領域のことをいう。タンパク質の立 構造と機能の研究から、タンパク質はいく かの独立した部分から構成されていると考 られるようになった。これらの独立した構 単位をいう。ドメインは構造的、機能的に ンパク質の基本構成単位で、それぞれ独立 役割をはたしている。例えば、デヒドロゲ ーゼでは、基質が結合するドメインと補酵 が結合するドメインが明らかに区別され、 素反応は両ドメインの接触部分で行なわれ 。本明細書で用いられる場合は、ドメイン 、例えば、疎水性表面と疎水性相互作用し る疎水性ドメイン、電荷を有する表面に対 てその反対荷電を有し、静電的相互作用し るイオン性ドメイン、反応性官能基を有す 表面に対して、共有結合を形成しうる反応 ドメイン等である。
本明細書において「疎水性固相表面と結 し得るドメイン」とは、1つの分子の中で機 能や構造の上で1つのまとまりをもつ領域疎 性固相表面と結合し得る任意の固体中の領 をいう。疎水性固相表面は、本発明の目的 沿うものであれば、特に制限はなく、当該 術分野で通常用いられる、例えば、ポリス レン、ポリプロピレンなどのプラスチック マイクロプレート、プラスチック容器、プ スチックチップ、プラスチック製流路に対 て用いるのが好ましい例として挙げられる 本明細書で用いられる場合は、疎水性固相 面と結合し得るドメインは、プラズマ照射 理によって生ずる官能基と結合しうるドメ ンであり、具体的には、カルボニル基、カ ボキシル基、および活性化されたカルボキ ル基と共有結合、または静電的相互作用に って疎水性表面に固定化しうるドメインを う。
本明細書において「オリゴアミン」とは 複数のアミンを有する任意の化合物を指す たとえば、本明細書で用いられる場合は、 水性固相表面と結合し得るドメインとして 、活性化カルボキシル基と共有結合しうる 端の1級アミノ基、または、イオン化したカ ルボキシル基と静電的相互作用しうる1級ま は2級アミノ基を含むドメインを使用するこ ができる。
本明細書において「製品」とは、本発明 疎水性固体表面を有する基板を有する、工 から出荷可能な任意の生成物をいい、特に 生化学的試験に使用される物品などをさす たとえば、本明細書で用いられる場合は、 品は、6穴タイタープレート、数百μm~数十m 凹部(ウェル)を数個~数万個集積したマイク アレイプレート、数百μm~数十μmの微細な流 路を一本~数十本形成したプレートを使用す ことができるがこれらに限定されない。
本明細書において「生化学デバイス」と 、本発明の疎水性固体表面を有する基板を する、生化学的目的で使用される任意のデ イスをさす。たとえば、本明細書で用いら る場合は、生化学デバイスは、蛋白質結晶 プレート、プロテインチップ、DNAチップ、 鎖チップ、細胞チップを使用することがで るがこれらに限定されない。
本明細書において「マイクロ化学デバイ 」とは、本発明の疎水性固体表面を有する 板を有する、マイクロ化学目的で使用され 任意のデバイスをさす。たとえば、本明細 で用いられる場合は、マイクロ化学デバイ は、抗原・抗体反応を利用して解析・測定 るプレート、BSE、インフルエンザなどに代 されるようなウィルス検出プレート、環境 染・土壌改質検出プレート、病原体、疾患 ーカーを検出する診断用チップを使用する とができるがこれらに限定されない。
本明細書において「容器」とは、対象物 加工、処理、貯蔵が行なわれる入れものあ いは包みをいう。たとえば、本明細書で用 られる場合は、容器は、蛋白質溶液保存容 、細胞保存容器、検体採取および保存容器 として汎用されるプラスチック容器を使用 ることができるがこれらに限定されない。
(好ましい実施形態の説明)
以下に本発明の好ましい実施形態を説明す
。以下に提供される実施形態は、本発明の
りよい理解のために提供されるものであり
本発明の範囲は以下の記載に限定されるべ
でない。従って、当業者は、本明細書中の
載を参酌して、本発明の範囲内で適宜改変
行うことができることは明らかである。
(基板)
1つの局面において、本発明は、疎水性固体
表面を有する基板を提供する。この基板は、
基板本体を備える。この基板本体の表面の少
なくとも一部は、疎水性固体表面を有する。
この疎水性固体表面は、含酸素官能基と、該
含酸素官能基と結合された有機物質の固着を
低減する物質を有する。このような基板は、
生化学デバイス、マイクロ化学デバイス、お
よび容器などとして有用である。この基板を
用いることによって、検体中のタンパク質が
固相表面に吸着して、容器への付着に起因す
る測定誤差、感度の低下、臨床検査における
擬陽性、保存用容器へのタンパク質の付着に
よる内容物の減少および微量サンプルの消失
、および流路系における流路壁面への付着に
よる加圧ならびに詰まり等の、様々な問題が
解決された。そして、タンパク性ブロッキン
グ剤による表面処理では、抗体の交差反応、
抗体のマスキング、および共存タンパク質の
ブロッキング剤に対する非特異的吸着がない
基板が提供された。従来法によるブロッキン
グ操作を施しても、洗浄中、あるいは実験操
作中に脱離するなどの理由により、完全に固
相表面への非特異的な有機物の吸着を防ぐこ
とがより改善された。そして、好ましい形態
では、H 2
Oによる洗浄においても共有結合なので脱離
ないことが確認され、アッセイにおける効
が格段に上昇した。未処理ポリスチレンプ
ートには全くブロッキング作用がないこと
ら、ブロッキング作用が付与されること自
、驚くべき効果であるとも言える。
従来磁性粒子、金表面などの金属表面の ロッキングに関する技術は存在した。しか 、プラスチックに関して応用する技術はこ まで知られていなかった。
好ましい実施形態では、酸素プラズマな びに炭酸ガスプラズマ処理などにおいて、 酸素官能基が露出するので、固相に結合す 場合は、オリゴアミンが非常に都合が良い いうことができる。
また、理論に束縛されることを望まない 、オリゴアミン‐PEG単独では疎水性が弱く 未処理のポリスチレンプレート に対する ロッキング効果は全くない。さらに好まし 実施形態を調査するために、そのための手 として、プラズマ処理ならびにNHS処理を検 したところ、よりブロッキング効果が促進 れたことが判明した。したがって、ひとつ 好ましい実施形態では、プラズマ処理とNHS 理とを組み合わせることが有利であるがこ に限定されない。未処理プレートに対して 全く効果がないということも本発明では示 れており。本発明の処理の顕著性が理解さ る。
特開2006-226982に記載されるポリラクチド 比べて、本発明は、格別の効果を奏する。 論に束縛されることを望まないが、なぜな 、ポリラクチドは、疎水性が高く水への溶 性が低いため、表面工程において、有機溶 を使用する必要があり、本発明で使用する ラスチック素材をいためる可能性がある。 た、ポリラクチドには反応性の高い官能基 なく、ポリスチレン表面に対しては、疎水 相互作用により吸着するため、洗浄操作や 流路系に使用する場合は機械的強度が十分 ないからである。
1つの実施形態では、含酸素官能基と、有 機物質の固着を低減する物質とは共有結合に て結合される。理論に束縛されることを望ま ないが、共有結合により結合することにより 、有機物質の固着を低減する物質のブロッキ ング効果が強化される。
1つの実施形態では、本発明において使用 される基板本体がプラスチック製である。理 論に束縛されることを望まないが、プラスチ ック製のほうが形状の自由度が高く、射出成 形法を用いれば、一旦金型を作ることにより 数μm~数百nmの形状再現性で基板を製作するこ とができるからである。
具体的な実施形態では、本発明の基板本 において用いられるプラスチックは、ポリ チレン、ポリカーボネート、ポリエチレン ポリプロピレン、ポリペンテン、ポリアミ 、ポリエチレンテレフタレート、飽和環状 リオレフィン、ポリアクリレート、または れらの共重合体から構成されえる。一種ま は二種以上の材料から構成されていてもよ 。理論に束縛されることを望まないが、こ らの材料は、空気、酸素、二酸化炭素雰囲 下でのプラズマ処理によって含酸素官能基 基板に導入されれば、どのような材質のプ スチックを用いてもよいが、使用時の耐熱 、耐薬品性、滅菌性、透明性などから考慮 て、アルコール殺菌が可能であるという理 からポリスチレンまたはそれに類似する材 が好ましい。
好ましくは、本発明の基板本体において いられるプラスチックは、ポリスチレンま はその共重合体のうち一種または二種以上 材料から構成されることができる。理論に 縛されることを望まないが、ポリスチレン たはその共重合体は、プラズマ処理で比較 容易に含酸素官能基を導入することができ かつ使用時にアルコール殺菌が可能なこと ら、好ましくは、ポリスチレン、あるいは リスチレン共重合体を用いることができる
具体的な実施形態では、本発明において いられる含酸素官能基は、プラスチック表 に対する、プラズマ処理、コロナ放電処理 フレーム処理および紫外線照射処理よりな 群から選ばれる少なくとも一つ以上の処理 含む酸化処理により配置されるが、これら 限定されず、これらのほかの酸化処理であ ても、含酸素官能基が結合される限り、ど ような処理を用いてもよいことが理解され 。理論に束縛されることを望まないが、こ らは、通常のプラスチック処理によく用い れている方法であり、装置等も確立され、 価に購入できる利点があるからである。
好ましい実施形態では、本発明において いられる含酸素官能基は、含酸素気体雰囲 下でのプラズマ処理により配置される。含 素気体雰囲気下でプラズマ処理を行うこと より、含酸素官能基を容易に基板に結合さ ることができるからである。そして、理論 束縛されることを望まないが、さらに有利 点としては、たとえば、他の処理方法に比 てプラズマ処理ではより均一に含酸素官能 を基板に導入でき、かつ基板へのダメージ 少ないことがその理由として挙げられる。
別の具体的な実施形態では、本発明にお て用いられる含酸素官能基は、空気下、酸 雰囲気下または二酸化炭素雰囲気下でのプ ズマ処理により配置される。理論に束縛さ ることを望まないが、空気下、酸素雰囲気 または二酸化炭素雰囲気下でのプラズマ処 が好ましいのは、特殊な環境を用意しなく もよい点、含酸素官能基を基板に導入でき 点などを挙げることができる。
別の具体的な実施形態では、本発明にお て使用されるプラズマ処理において、その 理は、少なくとも100Wのエネルギー量で処理 時間が5秒以上120秒未満で行われる。少なく も100Wのエネルギー量が好ましいのは、含酸 官能基の導入割合が高く、基板表面にその 酸素官能基を均一に処理できるという理由 どを挙げることができる。処理時間が5秒以 上120秒未満が好ましいのは、基板材料に依存 するが、5秒未満では基板表面に含酸素官能 を均一に導入できず、120秒以上になると基 材料の劣化がより促進されるという理由か である。
別の具体的な実施形態によれば、使用さ るエネルギー量としては、少なくとも100Wに は限定されず、たとえば、少なくとも150W、 なくとも200W、少なくとも250W、少なくとも300 W、少なくとも350W、少なくとも400W、少なくと も400W、少なくとも500Wなどであってもよく、 限としては、たとえば、1000W、900W、800W、700 W、600W、500Wなどを挙げることができる。上限 を決定するのは、固相の抵抗性などの要因が あり、したがって、これらのパラメータによ って変動することが理解される。また、下限 としては、100W未満であってもよく、少なく も10W、少なくとも20W、少なくとも30W、少な とも40W、少なくとも50W、少なくとも60W、少 くとも70W、少なくとも80W、少なくとも90Wな であってもよい。下限にも特定はなく、た 、処理時間が延びるという点で実用的でな なるという点を考慮するに過ぎない。した って、これらの時間、エネルギー量は任意 あるといえ、当業者は、本明細書に基づい 、また、所望の結果に応じて適切な時間お びエネルギー量を決定することができるこ が理解される。
好ましい実施形態では、プラズマ処理は より高いエネルギー量で行うほうが好まし 。たとえば、二酸化炭素プラズマでは、300W で行ったときと500Wで行ったときと比べて、 ルボキシル基の導入率が、エネルギー量に 例する以上に改善された。したがって、エ ルギー量はより多いほうが好ましいといえ 。
1つの有利な実施形態では、カルボキシル 基を多く基板に導入するには、酸素プラズマ より二酸化炭素プラズマの方が好ましい。
1つの好ましい実施形態では、本発明にお いて用いられるプラズマ処理では、活性化試 薬による処理が追加で行われる。理論に束縛 されることを望まないが、この処理の追加に よって、疎水性固体表面における、含酸素官 能基と、有機物質の固着を低減する物質との 結合がより強固になることが理解される。本 明細書において任意の活性化試薬が使用され る。そのような活性化試薬は、含酸素官能基 と、有機物質の固着を低減する物質との結合 を促進するものであれば、どのようなもので あっても利用することができる。
1つの好ましい実施形態では、本発明にお いて用いられる活性化試薬が、酸塩化物、酸 無水物およびそれらの組み合わせなどであっ てもよい。理論に束縛されることを望まない が、これらの活性化試薬を用いることが好ま しい理由としては、反応性が高いこと、プラ ズマ処理における反応促進性が強いことなど が挙げられる。また、含酸素官能基として、 最も生じる頻度の高い水酸基を利用する固定 化法では、上記の反応試薬を用いるのが有利 であるからである。
1つの好ましい実施形態では、本発明にお いて用いられる活性化試薬は、カルボジイミ ド類、スクシンイミド類、およびそれらの組 み合わせなどであり得る。理論に束縛される ことを望まないが、これらの活性化試薬を用 いることが好ましい理由としては、反応性が 高いこと、プラズマ処理によって生じる官能 基(主にカルボキシル基)における反応促進性 強いことなどが挙げられる。また、これら カルボジイミド類、スクシンイミド類は、 プチド合成、タンパク質の化学修飾等で汎 される試薬であり、本発明におけるカルボ シル基とアミノ基の反応に至適化されたも である。
具体的な実施形態では、本発明において 用される活性化試薬は、N-ヒドロキシスク ンイミド(NHS)、N-ヒドロキシスルホスクシン ミド(S-NHS)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾー (HOBt)、1-ヒドロキシ-7-アザベンゾトリアゾ ル(HOAt)、2-(1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)-1,1 ,3,3-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロ スフェート(HBTU)、O-(ベンゾトリアゾル-1-イ )-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサ フルオロリン酸塩(HATU)、O-(ベンゾトリアゾー ル-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウ テトラフルオロボレート(TBTU)、1-エチル-3-[3- ジメチルアミノプロピル]カルボジイミド(EDC) 、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)およ それらの組み合わせであり得る。理論に束 されることを望まないが、これらの活性化 薬を用いることが好ましい理由としては、 応性が高いこと、プラズマ処理によって生 る官能基(主にカルボキシル基)における反 促進性が強いことなどが挙げられるにおけ 反応促進性が強いことなどが挙げられる。 た、これらのカルボジイミド類、スクシン ミド類は、ペプチド合成、タンパク質の化 修飾等で汎用される試薬であり、本発明に けるカルボキシル基とアミノ基の反応に至 化されたものであるからである。
1つの具体的な実施形態では、本発明にお けるプラズマ処理は、少なくとも100Wのエネ ギー量で処理時間が5秒以上120秒未満であり かつ、その上さらに、活性化試薬による処 が行われる。本明細書において任意の活性 試薬が使用されるが、少なくとも100Wのエネ ルギー量で処理時間が5秒以上120秒未満でプ ズマ処理が行われると、基板材料に依存す が、5秒未満では基板表面に含酸素官能基を 一に導入できず、120秒以上になると、活性 試薬を用いた場合にも、基板材料の劣化が り促進されるという点で有利である。その うな活性化試薬は、含酸素官能基と、有機 質の固着を低減する物質との結合を促進す ものであれば、どのようなものであっても 用することができ、少なくとも100Wのエネル ギー量で処理時間が5秒以上120秒未満でプラ マ処理が行われることで、上記利点が達成 れる。
1つの好ましい実施形態では、少なくとも 100Wのエネルギー量で処理時間が5秒以上120秒 満でプラズマ処理が行われる実施態様にお て、本発明において用いられる活性化試薬 、酸塩化物、酸無水物およびそれらの組み わせであり得る。理論に束縛されることを まないが、これらの活性化試薬を用いるこ が好ましい理由としては、反応性が高さが なくとも100Wのエネルギー量で処理時間が5 以上120秒未満でプラズマ処理で最適化され こと、プラズマ処理における反応促進性が の少なくとも100Wのエネルギー量で処理時間 5秒以上120秒未満でプラズマ処理で最適化さ れることなどが挙げられる。基板材料に依存 するが、5秒未満では基板表面に含酸素官能 を均一に導入できず、120秒以上になると、 れらの活性化試薬を用いる場合にも基板材 の劣化がより促進されるからである。
1つの好ましい実施形態では、少なくとも 100Wのエネルギー量で処理時間が5秒以上120秒 満でプラズマ処理が行われる実施態様にお て、本発明において用いられる活性化試薬 、カルボジイミド類、スクシンイミド類、 よびそれらの組み合わせでありえる。理論 束縛されることを望まないが、これらの活 化試薬を用いることが好ましい理由として 、反応性が高さが少なくとも100Wのエネルギ ー量で処理時間が5秒以上120秒未満でプラズ 処理で最適化されること、プラズマ処理に ける反応促進性がこの少なくとも100Wのエネ ギー量で処理時間が5秒以上120秒未満でプラ ズマ処理で最適化されることなどが挙げられ る。基板材料に依存するが、5秒未満では基 表面に含酸素官能基を均一に導入できず、12 0秒以上になると、これらの活性化試薬を用 る場合にも基板材料の劣化がより促進され からである。
1つの好ましい実施形態では、少なくとも 100Wのエネルギー量で処理時間が5秒以上120秒 満でプラズマ処理が行われる実施態様にお て、本発明において用いられる活性化試薬 、N-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)、N-ヒド キシスルホスクシンイミド(S-NHS)、1-ヒドロ シベンゾトリアゾール(HOBt)、1-ヒドロキシ-7 -アザベンゾトリアゾール(HOAt)、2-(1H-ベンゾ リアゾール-1-イル)-1,1,3,3-テトラメチルウロ ウムヘキサフルオロホスフェート(HBTU)、O-( ンゾトリアゾル-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメ チルウロニウムヘキサフルオロリン酸塩(HATU) 、O-(ベンゾトリアゾール-1-イル)-N,N,N’,N’- トラメチルウロニウムテトラフルオロボレ ト(TBTU)、1-エチル-3-[3-ジメチルアミノプロピ ル]カルボジイミド(EDC)、ジシクロヘキシルカ ルボジイミド(DCC)およびそれらの組み合わせ あり得る。理論に束縛されることを望まな が、これらの活性化試薬を用いることが好 しい理由としては、反応性が高さが少なく も100Wのエネルギー量で処理時間が5秒以上12 0秒未満でプラズマ処理で最適化されること プラズマ処理における反応促進性がこの少 くとも100Wのエネルギー量で処理時間が5秒以 上120秒未満でのプラズマ処理で最適かされる ことなどが挙げられる。基板材料に依存する が、5秒未満では基板表面に含酸素官能基を 一に導入できず、120秒以上になると、これ の活性化試薬を用いる場合にも基板材料の 化がより促進されるからである。また、こ らの具体的な活性化試薬は、ここに列挙さ るものであれば、どのようなものであって 少なくとも100Wのエネルギー量で処理時間が5 秒以上120秒未満でのプラズマ処理において用 いることができることが理解される。理論に 束縛されることを望まないが、基板材料に依 存するが、5秒未満では基板表面に含酸素官 基を均一に導入できず、120秒以上になると 板材料の劣化がより促進されることがその 由として挙げられる。
1つの実施形態では、本発明において用いら れる含酸素官能基は、カルボニル基を含むも のである。理論に束縛されることを望まない が、カルボニル基は、たいていの有機物質の 固着を低減する物質と反応性であり、結合が スムーズにいくことが予測されるからである 。すなわち、以下の反応:R-NH 2 +R’-COOH→R-NHCO-R’が進行することが予測され る(ここで、RおよびR’は、任意の置換された または置換されていない炭化水素基である) らである。
1つの実施形態では、本発明において用い られる含酸素官能基は、カルボキシル基であ る。理論に束縛されることを望まないが、カ ルボキシル基は、たいていの有機物質の固着 を低減する物質と反応性であり、特に、アミ ノ基と反応してペプチド結合を形成するなど 、結合(水酸基とのエステル結合を形成する) スムーズにいくことが予測されるからであ 。
具体的な実施形態では、本発明において いられる有機物質の固着を低減する物質は
[化11]
R 1
-L 1
-(RO) n
-L 2
-X-R 2
(式中、R 1
、R 2
は、水素原子、官能基、保護された官能基、
またはリガンドを表し、Rは、炭素数1以上の
鎖状または分岐アルキル基、L 1
、L 2
は、相互に独立した連結基または原子価結合
を表し、Xは、疎水性固相表面と結合し得る
メインを表す。)である。
ある実施形態では、使用される官能基と ては、アミノ基を有するものが望ましい。
ある実施形態では、使用される保護され 官能基としては、メトキシ、エトキシ、t- トキシ等のアルキルオキシ基、アルキルオ シカルボニル基、ベンジル基、ベンジルオ シカルボニル基、アセタール基、ホルミル 、アセチル基、ベンゾイル基、ピバロイル 、シリルエーテル、マレイミド基、パラト エンスルホニル基等が挙げられる。末端水 基の反応性がブロックされたものであれば 特に限定されるものではない。
ある実施形態では、使用されるリガンド しては、疾患マーカー特異的抗体、ビオチ 、アビジン、ストレプトアビジン、プロテ ンA、プロテインG等特定の物質に特異的親 性のある物質の総称であり、疾患マーカー 検出、環境測定、物質の分離精製、薬物ス リーニング等において、タンパク質相互作 に関与する物質であれば特に限定されるも ではない。
ある実施形態では、使用される炭素数1以上 の直鎖状または分岐アルキル基としては、C1~ C2アルキル、C1~C3アルキル、C1~C4アルキル、C1~ C5アルキル、C1~C6アルキル、C1~C7アルキル、C1~ C8アルキル、C1~C9アルキル、C1~C10アルキル、C1 ~C11アルキルまたはC1~C12アルキル、C1~C2置換さ れたアルキル、C1~C3置換されたアルキル、C1~C 4置換されたアルキル、C1~C5置換されたアルキ ル、C1~C6置換されたアルキル、C1~C7置換され アルキル、C1~C8置換されたアルキル、C1~C9置 されたアルキル、C1~C10置換されたアルキル C1~C11置換されたアルキルまたはC1~C12置換さ たアルキルであり得る。アルカンについて 、これらの具体例は、C1~C2アルカン、C1~C3ア ルカン、C1~C4アルカン、C1~C5アルカン、C1~C6ア ルカン、C1~C7アルカン、C1~C8アルカン、C1~C9ア ルカン、C1~C10アルカン、C1~C11アルカンまたは C1~C12アルカン、C1~C2置換されたアルカン、C1~C 3置換されたアルカン、C1~C4置換されたアルカ ン、C1~C5置換されたアルカン、C1~C6置換され アルカン、C1~C7置換されたアルカン、C1~C8置 されたアルカン、C1~C9置換されたアルカン C1~C10置換されたアルカン、C1~C11置換された ルカンまたはC1~C12置換されたアルカンであ 得る。ここで、例えばC1~C10アルキルとは、 素原子を1~10個有する直鎖または分枝状のア キルを意味し、メチル(CH 3 -)、エチル(C 2 H 5 -)、n-プロピル(CH 3 CH 2 CH 2 -)、イソプロピル((CH 3 ) 2 CH-)、n-ブチル(CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 -)、n-ペンチル(CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -)、n-ヘキシル(CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -)、n-ヘプチル(CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -)、n-オクチル(CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -)、n-ノニル(CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -)、n-デシル(CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -)、-C(CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH(CH 3 ) 2 、-CH 2 CH(CH 3 ) 2 など(ここで置換基Rによって置換されている 合、そのような置換基Rは、単数または複数 存在し、それぞれ独立して、水素、アルキル 、シクロアルキル、アルケニル、シクロアル ケニル、アルキニル、アルコキシ、炭素環基 、ヘテロ環基、ハロゲン、ヒドロキシ、チオ -ル、シアノ、ニトロ、アミノ、カルボキシ アシル、チオカルボキシ、アミド、置換さ たアミド、置換されたカルボニル、置換さ たチオカルボニル、置換されたスルホニル よび置換されたスルフィニルからなる群よ 選択される)。実用的に用いられるのは、ポ ヘキサメチレングリコール程度の長さまで あり、その構造、水溶性に鑑み、ポリエチ ングリコールが好適に用いられる。
ある実施形態では、使用される連結基と ては、ポリエチレングリコール末端と官能 、疎水性固相表面と結合し得るドメイン、 ガンド等との結合に関与しうるものであれ 、特に限定されるものではないが、結合す 官能基の種類に適した、直鎖アルキル基、 ルキレンエーテル基、アミド(ペプチド)、 ミド、チオエーテル等が好適に用いられる
ある実施形態では、使用される原子価結 としては、通常の共有結合、または配位結 が挙げられる。
ここで、使用される疎水性固相表面と結 し得るドメインとしては、プラズマ照射処 によって生ずる官能基と結合しうるドメイ であり、具体的には、カルボニル基、カル キシル基、および活性化されたカルボキシ 基と共有結合、または静電的相互作用によ て疎水性表面に固定化しうるドメインをい 。
1つの好ましい実施形態では、本発明にお いて使用される有機物質の固着を低減する物 質は、ポリアルキレンエーテルを分子内に有 する高分子である。ポリアルキレンエーテル を分子内に有する高分子を用いることによっ て、ブロッキング効果の高い化学基を疎水性 固体表面に密に配置することができるからで ある。特に、ポリエチレングリコールは、非 イオン性で親水性が高く好適に用いられる。
より好ましい実施形態では、有機物質の 着を低減する物質は、アミノ基を少なくと 1残基以上含む物質である。理論に束縛され ることを望まないが、アミノ基を少なくとも 1残基以上含む物質を用いることによって、 酸素官能基とスムーズな結合が実現され、 ロッキング効果を奏する結合を疎水性固体 面に配置することができるからである。そ ような物質としては、たとえば、有機物質 固着を低減する物質は、疎水性固体表面に 合する官能基またはドメインを有するポリ チレングリコール誘導体であれば特に限定 れるものではない。
さらに好ましくは、有機物質の固着を低 する物質は、オリゴアミンを含む物質であ 。理論に束縛されることを望まないが、オ ゴアミンを用いることによって、含酸素官 基とスムーズな結合に加え、ポリアルキレ イミンとカルボキシル基に由来する静電的 互作用が強固に実現され、ブロッキング効 を奏する結合を疎水性固体表面に密に配置 ることができるからである。そのような物 としては、たとえば、有機物質の固着を低 する物質は、ペンタエチレンヘキサミン‐ リエチレングリコール、あるいはポリペプ ドを有するポリエチレングリコール共重合 であり得る。
より好ましい実施形態では、本発明にお て用いる組成物は、ポリアルキレンエーテ 、特にポリエチレングリコール(PEG)セグメ トを有するものが望ましく、さらにそのPEG グメントの分子量は、20,000以下の低分子量 ものがよく、さらに好ましくは、分子量200~5 ,000である。理論の束縛されることを望まな が、ポリエチレングリコールは、単結合周 の回転運動が容易であり、分子の熱運動に り溶液中できわめて高い運動性を有するた 、分子量の高いものでは、分子が屈曲しタ パク質吸着抑制効果が減少する。分子量が10 ,000を超えない範囲では、分子鎖が屈曲する となく、ブラシ状に配置されるため、親水 、非イオン化の効果が高く、タンパク質の 着が好適に抑制される。低分子量のPEG誘導 を用いることにより、タンパク性ブロッキ グ剤により生ずる間隙を埋めることが出来 より効率よく非特異吸着を抑制することが 来るため、両者を混合して使用することも きる。
別の好ましい実施形態では、本発明にお て使用される有機物質の固着を低減する物 は、1級アミノ基を分子内に少なくとも1個 上有するポリエチレングリコール誘導体を む物質である。理論に束縛されることを望 ないが、1級アミノ基を分子内に少なくとも1 個以上有するポリエチレングリコール誘導体 を用いることによって、ブロッキング効果の 高い化学基を疎水性固体表面に密に配置する ことができ、アミノ基を少なくとも1残基以 含む物質を用いることによって、含酸素官 基とスムーズな結合が実現され、ブロッキ グ効果を奏する結合を疎水性固体表面に配 することができるからである。そのような 質としては、たとえば、有機物質の固着を 減する物質は、構造的に限定されるもので ないが、好ましくは、固体表面に共有結合 固定化できる1級アミノ基を有する分子量2000 ~5000のポリエチレングリコール誘導体であり る。
好ましい実施形態では、含酸素官能基を 現させた固相表面に対して活性化した表面 対しては、アミノ基または、水酸基を用い アミド化、またはエステル化が好ましく、 に、末端がアミノ化されたPEG誘導体が好ま い。そのような物質としては、たとえば、 端に反応性アミノ基を有するPEG誘導体であ ば、特に限定されない。
別の好ましい実施形態では、本発明に いて使用される有機物質の固着を低減する 質は、オリゴアミンを含むポリエチレング コール誘導体である。理論に束縛されるこ を望まないが、1級アミノ基を分子内に少な とも1個以上有するポリエチレングリコール 誘導体を用いることによって、ブロッキング 効果のたかい化学基を疎水性固体表面に密に 配置することができ、オリゴアミンを用いる ことによって、含酸素官能基とスムーズな結 合が強固に実現され、ブロッキング効果を奏 する結合を疎水性固体表面に密に配置するこ とができるからである。そのような物質とし ては、たとえば、ペンタエチレンヘキサミン ‐ポリエチレングリコール、あるいは塩基性 ポリペプチドを有するポリエチレングリコー ル共重合体であり得る。
1つの実施形態では、本発明が対象とする 有機物質は、タンパク質、核酸、脂質、糖類 、糖タンパク、または生物細胞である。した がって、上記有機物質の固着を低減する物質 は、上記具体例に束縛されず、タンパク質、 核酸、脂質、糖類、糖タンパク、または生物 細胞の固着を低減するものであれば、どのよ うなものであってもよいことが理解される。 そして、当業者は、タンパク質、核酸、脂質 、糖類、糖タンパク、または生物細胞の固着 を低減するものを容易に想定することができ 、たとえば、免疫反応、あるいは特異的相互 作用に関与する構造を有しない、タンパク質 、ペプチド類、ポリビニルピロリドン、ポリ ビニルアルコール、ポリエチレングリコール 等の水溶性高分子、リン脂質、リン脂質類似 ポリマー、非イオン性界面活性剤他、抗原抗 体反応等の特異的相互作用を含む、様々な分 子間相互作用を阻害する物質が用いられる。
(基板生産方法)
別の局面において、本発明は、基板を生産
る方法を提供する。本発明の方法は:A)基板
体の少なくとも一方の表面のうちの少なく
も一部を酸化処理して、含酸素官能基を導
する工程;B)該含酸素官能基に対し、有機物
の固着を低減する物質を該基板本体に固定
る工程、を包含する。この方法によって製
された基板は、生化学デバイス、マイクロ
学デバイス、および容器などとして有用で
る。この基板を用いることによって、検体
のタンパク質が固相表面に吸着して、容器
の付着に起因する測定誤差、感度の低下、
床検査における擬陽性、保存用容器へのタ
パク質の付着による内容物の減少および微
サンプルの消失、および流路系における流
壁面への付着による加圧ならびに詰まり等
、様々な問題が解決された。そして、タン
ク性ブロッキング剤による表面処理では、
体の交差反応、抗体のマスキング、および
存タンパク質のブロッキング剤に対する非
異的吸着がない基板が提供された。従来法
よるブロッキング操作を施しても、洗浄中
あるいは実験操作中に脱離するなどの理由
より、完全に固相表面への非特異的な有機
の吸着を防ぐことがより改善された。そし
、好ましい形態では、H 2
Oによる洗浄においても共有結合なので脱離
ないことが確認され、アッセイにおける効
が格段に上昇した。未処理ポリスチレンプ
ートには全くブロッキング作用がないこと
ら、ブロッキング作用が付与されること自
、驚くべき効果であるとも言える。そして
本発明の基板生産方法では、従来あまり着
されていなかったプラズマ処理などの酸化
理を活用することによって、効率よく、ブ
ッキング処理を行うことができるようにな
た点で注目すべきである。
1つの実施形態において、A)基板本体の少 くとも一方の表面のうちの少なくとも一部 酸化処理して、含酸素官能基を導入する工 は、酸化処理を基板の本体に施す任意の手 を採用して実施することができる。そのよ な手段としては、たとえば、プラズマ処理 コロナ放電処理、フレーム処理および紫外 照射処理よりなる群から選ばれる少なくと 一つ以上の処理を含む酸化処理などを挙げ ことができ、このほか、本明細書のこのほ の場所(たとえば、(基板)の項目)において列 挙される手法および当該分野において公知の 酸化処理を用いることができることが理解さ れる。
この方法は、代表的には、固相表面をプ ズマ処理し、含酸素官能基を露出させる工 と、露出した官能基を活性化し、共有結合 よって付着を低減する物質の皮膜を形成す 工程とを含み、非特異的タンパク質結合お び細胞付着に対する抵抗性を有する表面処 方法として表現することもできる。
あるいは、本発明の方法を用いて、固相 面を処理するには、例えば、予め、プラズ 処理、ならびに活性エステル化処理を施し 後、直ちにブロッキング剤を溶媒に溶解し 溶液に、容器を浸漬し、乾燥させる方法、 たは、容器の内表面に前記溶液を塗布し、 燥させる方法等によって、容易に、容器の 面に皮膜を形成することができる。
前記処理は、共有結合的にブロッキング を表面固定化するために、分析が終了であ ても、適当な洗浄操作を行うことにより、 のまま繰り返し使用することができる。
そして、本発明は、本発明の基板生産方 によって生産された基板を包含することは 然に理解される。
1つの実施形態において、B)該含酸素官能 に対し、有機物質の固着を低減する物質を 基板本体に固定する工程は、任意の固定化 程を用いて行うことができる。たとえば、 性化試薬を用いて、含酸素官能基と有機物 の固着を低減する物質とを結合することが きることが理解される。
本発明の基板生産方法において採用され 実施形態は、本明細書において(基板)にお て記載される任意の好ましい実施形態の手 を採用することができることが理解される
例示的な実施形態では、本発明の製造方 の工程B)は、カルボキシル基を活性化試薬( とえば、N-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)) より活性化し、カルボキシル基を介して有 物質の固着を低減する物質を化学結合させ ことを包含する。
具体的な実施形態では、本発明の工程B) 、活性化した表面に対して、有機物質の固 を低減する物質としてアミノ基を少なくと 1残基以上含む物質を1種類以上、共有結合に よりカップリングさせることを包含する。こ のような手法により、カルボキシル基などの 含酸素官能基と有機物質の固着を低減する物 質としてアミノ基を少なくとも1残基以上含 物質とをスムーズに結合させることができ 。このようなカップリングの条件は、当業 が、おのおののカルボキシル基などの含酸 官能基と有機物質の固着を低減する物質と てアミノ基を少なくとも1残基以上含む物質 の組み合わせに応じて適宜選択して決定す ことができる。そして、そのような選択、 定においては、たとえば、泉屋信夫、加藤 夫、青柳東彦、脇道典、「ペプチド合成の 礎と実験」、丸善、1985.日本生化学会編、 生化学実験講座1「タンパク質IV」、東京化 同人、1992などの参考文献を参照することが きる。
(製品)
本発明は、本発明の基板を備える製品を提
する。そのような製品としては、たとえば
生化学デバイス、マイクロ化学デバイス、
よび容器などを挙げることができる。
本明細書では、本発明において分析の対 となる、被分析物(analyte)を検出するための 質または被分析物には、バイオ特異的結合 、例えば、抗原もしくはハプテンと抗体、 リゴ核酸とそれにストリンジェントな条件 でハイブリダイズする核酸、酵素とその基 糖とレクチン、ホルモンとその受容体タン ク質、アビジン(ストレプトアビジンを包含 する)とビオチン(テスチオビオチン、イミノ オチン、アミノビオチンを包含する)が挙げ られる。したがって、特異的結合対の一員は 、上記の結合対を形成するいずれか一方など の反応を行うものであり得る。
かような物質(これ自体が被分析物であっ てもよい)が固定化された基材表面は、固相 形態にあり、これらの物質を検出するため バイオアッセイチップ、バイオセンサー等 表面であり、それらの表面の素材は、本発 の目的に沿うものであれば、いかなるもの あってもよい。しかし、基材表面は、当該 術分野で通常用いられている電気化学セン ー表面、表面プラズモン(SPR)センサー表面、 水晶発振センサー表面、固相化酵素免疫アッ セイ(ELISA)用マイクロプレート表面(例えば、 リスチレン、ポリプロピレン、ポリテトラ ルオロエチレン製)、タンパク質ブロットも しくは核酸ブロット用プラスチック表面(例 ば、ニトロセルロース等のセルロース誘導 、ポリフッ化ビニリデン、ナイロン製)、核 のハイブリダイゼーション用マイクロアレ 表面(例えば、ガラス、プラスチック製)表 などが好ましい。また、基材および基材表 が一体となるような例としては、プラスチ ク製の多孔質粒子表面、およびこれらの粒 のいずれか一種を含むラテックス粒子表面 が好ましい例として挙げられる。そして、 述のようなバイオセンサー表面の処理だけ なく、キャピラリー電気泳動用カラム表面 その他のマイクロ流路表面を処理するため 材料としても有用である。このような表面 試料溶液の流れに対して安定であり、また 例えば生体試料中のタンパク質等の吸着を 制して、目づまり等を防止できる。
本明細書において引用された、科学文献 特許、特許出願などの参考文献は、その全 が、各々具体的に記載されたのと同じ程度 本明細書において参考として援用される。
以下、実施例により、本発明の構成をよ 詳細に説明するが、本発明はこれに限定さ るものではない。以下において使用した試 類は、特に言及した場合を除いて、市販さ ているものを使用した。
以下に本発明の実施例について説明する 、これに限定されるものではない。
〔実施例1〕
(ポリスチレン表面の改質1:酸素プラズマ処理
)
表面加工が施されていないポリスチレン製
ムノアッセイ用96穴マイクロタイタープレ
ト(以下、PSプレートと略記)を、ヤマトマテ
アル(株)製真空プラズマ装置PDC-210のチャン
ー内に入れ、真空度が10 Paに到達した後、
素ガス100ccをチャンバー内に注入した。そ
後チャンバー内の酸素ガス雰囲気、ならび
試料表面の酸素ガス環境を均一に保つため
プラズマを照射させるまでに、30~120秒の待
時間を設けた。その後、高周波出力300Wで、
ラズマを5~120秒間照射した。
〔実施例2〕
(ポリスチレン表面の改質2:二酸化炭素プラズ
マ処理)
表面加工が施されていないPSプレートを、
空プラズマ装置のチャンバー内に入れ、真
度10 Paに達した後、二酸化炭素ガス100ccをチ
ャンバー内に注入し、プラズマを照射させる
までの待機時間を30秒とした。その後、高周
出力300W、または500Wで、プラズマを5~60秒間
射した。
〔実施例3〕
(プラズマ処理プレートの表面分析)
X線光電子分光法(以下、XPS)によりプラズマ
理表面の分析を行った。表面官能基を精密
分析できる手法として、気相化学修飾法を
いた。この手法によるXPS測定で、ポリスチ
ンに酸素プラズマを照射したプレート、及
二酸化炭素プラズマを照射したプレート表
のカルボキシル基の割合を分析した。カル
キシル基の定量は、トリフルオロエタノー
を用いた気相化学修飾法により行い、下式
従い、カルボキシル基の存在割合を算出し
。
[数1]
R COOH
={ [F 1s
]/(3[C 1s
] - 2[F1s])r}×100
ここに、
R COOH
:XPS測定材質中のカルボキシル基存在割合(%)
[F 1s
]:XPS測定結果中のフッ素存在割合(原子比)
[C 1s
]:炭素存在割合
r:カルボキシル基含有材料のXPS実測値と理論
の比率
である。
結果の一例を表1に示す。表に示す通り、酸
素、または二酸化炭素プラズマ照射により、
ポリスチレン表面にカルボキシル基が導入さ
れた。
(表1 各処理プレートのカルボキシル基導 入率[%])
〔実施例4〕
(ポリスチレン表面の改質3:プラズマ処理プレ
ート表面の無吸着化)
プラズマ処理によって表面に露出したカル
キシル基を利用して、表面に本発明の表面
理剤により、表面を無吸着化した。0.1M 2-
ルホリノエタンスルホン酸ナトリウム(MES)緩
衝液(pH6.0)+0.5M NaCl溶液を調製し、この中に2mM
のN-ヒドロキシサクシンイミド(NHS)と5mMの1-エ
チル-3-[3-ジメチルアミノプロピル]カルボジ
ミド(EDC)を添加して作製した水溶液中に、PS
レートを15分間浸漬し、表面を活性エステ
化した。その後、所定濃度のオリゴアミン
有するポリエチレングリコール誘導体を含
0.1M重炭酸ナトリウム緩衝液(pH8.3)を350μlずつ
各ウェル内に添加し、室温で15分間振とうし
ブロッキングし、表面を無吸着化した。
〔実施例5〕
(酸素プラズマ処理プレートを無吸着化した
面に対するイムノグロブリンの吸着評価)
本発明の酸素プラズマ法により作製した無
着性96穴タイタープレート(待機時間30秒、
ラズマ照射時間30秒)に対するイムノグロブ
ンG(IgG)の吸着量を、未処理ポリスチレン表
、ならびにタンパク性ブロッキング剤(スキ
ミルク)と比較した。西洋わさびペルオキシ
ダーゼ(HRP)標識IgGを4000倍希釈したものを100μl
ずつ加え、3,3’,5,5’-テトラメチルベンジジ
(TMB)を発色基質として用い、450nmの吸光度に
より、吸着量を評価した。その結果を図1に
す。酸素プラズマ照射を含む本発明の工程
使用することにより、タンパク質吸着量が
著に減少した。
〔実施例6〕
(同じくアビジンの吸着評価)
本発明の方法により作製した無吸着性96穴
イタープレート(待機時間30秒、プラズマ照
時間30秒)に対するアビジンの吸着量を、未
理ポリスチレン表面と比較した。アルカリ
スファターゼ(AP)標識アビジンを10000倍希釈
たものを100μlずつ加え、蛍光基質4-メチルウ
ンベリフェリルリン酸(4-MUP)を用いて、355nm励
起、460nmの蛍光強度により、その吸着量を評
した。未処理表面を100とした比率を指標と
て、その結果を図2に示す。本発明の方法を
用いることにより、アビジンの非特異吸着量
が未処理表面に比べて約1/20になると同時に
従来法のスキムミルクを用いる方法に比べ
も、顕著に吸着量が減少した。
〔実施例7〕
(二酸化炭素プラズマ処理プレートを無吸着
した表面に対するイムノグロブリンの吸着
価)
二種類の二酸化炭素プラズマ処理プレート(
出力500W、プラズマ照射時間60秒、および出力
300W、プラズマ照射時間60秒)に対して実施例4
同様の方法で作製した、無吸着性96穴タイ
ープレートに対するイムノグロブリンG(IgG)
非特異吸着量を実施例5の方法に従って評価
た。また、洗浄に対する耐性も同時に評価
た。ブロッキング溶液を除去して、超純水
たは重炭酸ナトリウム緩衝液で洗浄した後
プレートをペーパータオル上で数回叩いて
分を除去した。HRP標識IgGを5000倍希釈したも
のを各ウェルに50μLずつ加え、室温にて、1時
間振とうした。350μLのTBSTで3回洗浄した後、T
MBを50μL加え、室温30分振とう後、1規定硫酸
50μL加えて反応を停止し、450nm-650nmの吸光度
測定した。
その結果を図3(出力500W)、図4(出力300W)に れぞれ示す。二酸化炭素プラズマ処理を行 ことにより、酸素プラズマ処理に比べ、カ ボキシル基密度が増大するため、本発明の 程を用いる場合、より効果的である。また PEGが表面に対して共有結合する割合が増え ため、洗浄してもほとんど溶出することが く、吸着抑制効果が維持される。
(比較例)
本発明の効果を確認するために、未処理の
リスチレンプレートの吸着を確認した。実
としては、上記実施例において、使用した
レートを変更した以外は同じ条件を用いた
結果を図5に示す。
以上のように、本発明の好ましい実施形 を用いて本発明を例示してきたが、本発明 、この実施形態に限定して解釈されるべき のではない。本発明は、特許請求の範囲に ってのみその範囲が解釈されるべきである とが理解される。当業者は、本発明の具体 な好ましい実施形態の記載から、本発明の 載および技術常識に基づいて等価な範囲を 施することができることが理解される。本 細書において引用した特許、特許出願およ 文献は、その内容自体が具体的に本明細書 記載されているのと同様にその内容が本明 書に対する参考として援用されるべきであ ことが理解される。
本発明は、種々の試験装置・器具を構成す
材料として用いることができる疎水性固相
面への有機物質(例えばペプチド、タンパク
質、核酸、及び細胞)の結合を低減した低結
性固相表面を提供する。したがって、処理
面を有する製品(例えば実験器具)を利用する
すべての産業において利用可能性を見出す。
