JP2003286342A - 過分枝シラン官能性ポリアミドウレタン、その使用、これで表面コーテイングされた装置及びこの装置の使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シラン基を含有するポリマー、その使用及び
これでコーテイングされた装置及びその使用。 【解決手段】 シラン基を含有するポリマーは、Ａ）少
なくとも２個のアミノ基及び１個のカルボキシル基を有
するアミノ酸１種以上及び／又はそれらのラクタム４０
〜１００質量部、Ｂ）１個のアミノ基及び１個のカルボ
キシル基を有するアミノ酸１種以上及び／又はそれらの
ラクタム０〜６０質量部及びＣ）式：Ｈ_２Ｎ−Ｒ−ＮＨ
_２（Ｉ）のジアミン０〜６０質量部の溶融縮合及び引き
続くこの溶融縮合生成物と式：Ｏ＝Ｃ＝Ｎ-ＣＨ_２-ＣＨ
_２-ＣＨ_２-Ｓｉ）ＯＲ４）_３(III)のイソシアナトシラ
ン１〜２０質量％（溶融縮合生成物に対して）との反応
により得ることのできる、過分枝シラン官能性ポリアミ
ドウレタンである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シラン基を有する
ポリマー及びその使用並びにこれでコーテイングされた
装置及びその使用に関する。

【０００２】

【従来の技術】バイオ-又はケモ-センサーは、例えば、
識別要素（recognition element)及び電気又は光信号ト
ランスジューサーからなっている。バイオ-又はケモセ
ンサーを用いて、分析質の存在を定性的又は定量的に検
査することが可能である。このセンサーの機能原理は、
認識要素と検査すべき分析質との間の認識反応に基づい
ている。認識反応の例は、錯体へのリガンドの結合、イ
オンの封鎖、（生物学的）レセプター、膜レセプター又
はイオンチャンネルへのリガンドの結合、抗体への抗原
又はハプテンの結合、酵素への基質の結合、特定の蛋白
質へのＤＮＡ又はＲＮＡの結合、その標的へのアプタマ
ー(aptamers)又は”スピーゲルマー(spiegelmers)”の
結合、ＤＮＡ/ＲＮＡ/ＰＮＡ又は他の核酸類縁体のハイ
ブリダイゼーシヨン又は酵素による基質の処理である。
認識要素は、例えば信号トランスジューサーの表面上で
共有的に又は非共有的に固定される。分析質の例は、Ｄ
ＮＡ、ＲＮＡ、ＰＮＡ、核酸類縁体、酵素基質、ペプチ
ド、蛋白質、潜在的作用物質、医薬品、細胞、ウイルス
である。認識要素の例は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＰＮＡ、核
酸類縁体、アプタマー、シュピーゲルマー、ペプチド、
蛋白質、金属/金属イオンの封鎖剤、シクロデキストリ
ン、クラウンエーテル、抗体又はそのフラグメント、ア
ンチカリン（anticalines)、酵素、レセプター、膜レセ
プター、イオンチャンネル、細胞付着蛋白質、ガングリ
オシド（gangliosides)、単糖類又は少糖類である。

【０００３】バイオ-又はケモセンサーは、環境分析、
食品工業、ヒト診断学又は獣医診断学、作物保護及び生
化学的研究において、分析質を定性的及び／又は定量的
に測定するために使用することができる。種々のデテク
タ要素（detector elements)が空間的に相互に分離され
て、信号トランスジューサーの表面に結合されると、研
究されるべき試料との多くの認識反応を同時に分析する
ことができる。これは、例えば、いわゆるＤＮＡアレー
中で実現され、ここでは、種々のＤＮＡ配列(例えばオ
リゴヌクレオチド又はｃＤＮＡｓ)が固体基材（例えば
ガラス）上に固定される。このようなＤＮＡアレーは、
光学的又は電気的方法で読みとることができ、これは、
ウイルス又は細菌核酸の実験プロファイリング、シーケ
ンシング、検出で、遺伝子型分析法等で使用される。

【０００４】バイオ-又はケモセンサーの認識反応は、
例えば、光学的、電気的、機械的及び／又は磁気的検査
法を用いて検査することができ、ここでは、生物学的認
識分子が誘電表面（dielectric surface)上に固定され
る。

【０００５】光学的検査法は、例えば誘電表面上の蛍光
でラベルされた生体分子の検出に基づいている。この場
合には、蛍光を、平らな光導波路 （Duveneck et. al.,
US5959292(1999) ）、界面での全反射（Katerkamp DE
19628002 ）又は光ファイバーの表面上での全反射(Hirs
chfeld US 4447546)を用いて励起させることができる。
導波路上に固定されているデテクタ分子への標的分子の
結合は、ラベリングなしでも光屈折率の変化を用いて検
出することができる：格子カップラー：Tiefenthaler e
t. al., US 4815843, Kunz, US 5442169 、干渉計：St
amm et al.,Sens. & Act. B 11,177(1993), Schipper e
t al., Anal. Chem. 70( 6), 1192(1993) 、共鳴ミラ
ー：Crush et al., Biosensors & Bioelectronics 8, 3
47 (1993)、多層格子共鳴：Yang et al., Realtime mon
itoring of small molecule -protein interaction by
a Multilayered Grating Resonance (MGR) Biosensor,B
iosensors 2000, San Diego (2000)を用いて検査するこ
とができる。誘電膜上の干渉が用いられる検査もラベリ
ングなしで実施される：反射光測定干渉スペクトル分
析：Gauglitz et al., Sens & Act. B 11, 21( 1993)又
は偏光解析法：Striebel et al., Biosens. & Bioelect
r. 9, 139( 1994)。選択的な１方法は、偏光解析法で評
価される酵素誘導膜形成：Jonison, Clin. Chem. 47,18
94( 2001)である。

【０００６】新規群の電気的バイオセンサーは、金属粒
子、例えばナノ粒子によりラベルされている分析質の検
査に基づいている。検査のために、これらの粒子を自己
金属組織学的沈殿によりそれらがマイクロ構造回路を短
絡するまで拡大させる。これは、単純な直流抵抗測定に
より開示される。これに関する基本特許は、Molecular
Circuitry Inc. (MIC) ,King of Prussia ,PA. USA (US
4794089; US 5137829; US 5284748 )により得られてい
る。直流抵抗測定による核酸の検査は、最近開示された
（Moeller et al., Langmuir 2001) 。この場合には、
アルキルシランを用いてデテクタＤＮＡが固定された。
現在までのところ、直流抵抗測定による、その配列中の
１個のみの塩基で異なっているＤＮＡ配列の区別に関す
る報告は存在しない。しかしながら、光学的手段を用い
て金-ラベルされたＤＮＡデテクタ試料による、その配
列中の１個のみの塩基で異なっているＤＮＡ配列の区別
が、最近報告された（Taton et al., Science 2000, 28
9,1757-1760) 。

【０００７】電子的トランスジューサーとして電界効果
型トランジスターを、例えば酵素反応のために使用する
ことができる（Zayats et al., Biosens. & Bioelectro
n. 15, 671 (2000) )。

【０００８】機械的トランスジューサーとして、共鳴振
動数が質量ビルドアップ（mass buildup)により変えら
れる振動クオーツが記載されている（Steinem et al.,
Biosens & Bioelectronics 12, 787 (1997)。選択的機
械トランスジューサー（alternative mechanical trans
ducer)中で、標的吸着により変性される表面波は内部デ
イジタル構造内で励起される：Howe et al., Biosens.
& Bioelecton. 15, 641(2000)。

【０００９】標的分子（target molecule)が磁気ビーズ
でラベルされると、認識反応は、相応する抵抗器のジャ
イアント磁気共鳴（ＧＭＲ）上へのビーズの磁気効果に
より検出することができる：Baselt et al., Biosens.
& Bioelecton. 13, 731 (1998)。

【００１０】デテクタ要素（detector elements)は、信
号トランスジューサーの表面に共有的又は非共有的に結
合されうる。センサー表面上での認識要素、例えばＤＮ
Ａの共有結合固定は、非共有結合に比べて結合の安定
性、再現性及び特異性に関して決定的な利点を有する。
ＤＮＡ-コーテイングされた表面を製造するための方法
の概要は、S. L. Beaucage, Curr. Med. 2001, 8, 1213
-1244に挙げられている。

【００１１】非共有結合の例は、その上にポリリシンが
予め吸着されているガラス表面上でのｃＤＮＡのスポッ
テイングである。この方法は、ＤＮＡマイクロアレーの
製造において非常に汎用されている。シラン、例えばア
ミノアルキルシランを用いる表面の官能化の際に、アミ
ノ基の単層をこのセンサー表面へ共有的に施与すること
ができる。このアミノ基を、二官能性リンカーにより活
性化することができ、次いで、これに例えばアミノ修飾
されたＤＮＡが共有結合されうる。このＤＮＡを適当に
活性化することもでき、引き続き、アミノアルキル基で
官能化されている表面に結合させることができる。この
方法は、例えばB. Joos, H. Kuster, R.Core, Anal. Bi
ochem. 1997, 247, 96-101 に記載されている。しかし
ながら、このような方法の欠点は、達成可能な最大ＤＮ
Ａ密度が利用可能な単層によって限定される事実であ
る。単層で可能であるよりも著しく高い単位面積当たり
のデテクタ要素の数を固定化することを可能にするよう
な表面の官能化法が必要になっている。デテクタ要素の
高密度により、センサーの信号/ノイズ-比並びに動的範
囲が改善される。記載の問題の可能な１解決法は、複数
工程よりなる合成時のデンドリマー類似構造の形成であ
る。この方法は、例えば M. Beier, J. Hoheisel, Nuc
l. Acids Res. 1999, 27, 1970-1977に記載されてい
る。他の提案解決法は、例えばチオール-カルボン酸で
の金表面のコーテイングであり、これは引き続き活性化
され、かつ水溶液中でポリ-Ｌ-リシンと共有結合される
（Frey, B. L., Corn, R. M. Anal. Chem. 1996, 68, 3
187)。ガラス表面を、ポリアクリルアミドゲルの１層で
コーテイングすることができる。このポリマーの遊離ア
ミド基を、ヒドラジン（これは、生じる酸ヒドラジド基
上へのアミノ修飾された生体分子の固定を可能とする）
と反応させることができる。この方法は、例えば Khrap
ko K. R. et al., FEBS Lett. 1989, 256, 118 及び Kh
rapko K. R. et al.,DNASequence 1991, 1, 375 に記載
されている。バイオチップ表面上でのポリアクリルアミ
ドゲルの製造の前に、アクリルアミド基をこの表面に適
当な官能性シランを介して結合させることができる。ア
クリルアミド-シラン化ガラス基材上でのＮ,Ｎ-メチレ
ン-ビス-アクリルアミド及び過硫酸アンモニウムの存在
下におけるＮ,Ｎ−ジメチルアクリルアミド及びＮ-
（５,６-ジ-Ｏ-イソプロピリデン）ヘキシルアクリルア
ミドの共重合は、保護基の除去の後にアルデヒド-官能
化されたゲルをもたらし、これは、アミノ官能化デテク
タ要素と反応することができる（Timofeev, E. N., Koc
hetskova, S. V., Mirzabekov, A. D., Florentiev, V.
L., Nucl. Acids Res. 1996, 24, 3142) 。１反応工程
で生体官能化のために好適なポリマーを用いてセンサー
表面を共有的にコーテイングすることを可能とする簡単
な方法は未だに記載されていない。

【００１２】Hoffmann-La Roche 社の特許出願ＥＰ ０
５９６４２１ Ａ１は、一般式（Ｒ１Ｒ２Ｒ３）Ｓｉ-
Ｘ-Ｙのシラン及び光学的バイオセンサーを製造するた
めのその使用を記載している。請求項３は、オリゴビニ
ルアルコール、オリゴアクリル酸、オリゴアクリル酸誘
導体、オリゴエチレングリコール又は多糖類の群からの
ポリマーとしてのＹを記載している。シリル化されたポ
リアミン、例えばポリリシン及び電気的バイオセンサー
を製造するためのその使用に関しては言及されていな
い。ＥＰ ０５９６４２１出願は取り下げられた。後に
Hoffmann-La Roche社は、後に、欧州特許出願ＥＰ ０
６５３４２９ Ａ１を出願し、ここでは、もはやポリマ
ーは言及されていない。

【００１３】過分枝（hyperbranched)コポリアミドは、
例えばＬ-リシン及びε-カプロラクタムの反応により製
造されている（ＷＯ ００/６８２９８）。このような
分枝コポリアミドは、熱可塑性物質の特性を改善するた
めに使用されている。このポリマーの引き続くシリル化
は実施されていない。

【００１４】Ｌ-リシンのシリル化は、Beauregard, G.
P. et al., J. Appl. Polym. Sci.2001, 79, 2264−227
1に記載されている。このシリル化は、ビス（トリメチ
ルシリル）アセタミドを用いて実施されており、これ
は、有機溶剤中のポリマーの溶解性を改善させた。トリ
メチルシリル基は、酸化物表面での共有的コーテイング
を可能とするためには好適ではない。ｐＨ-敏感な薬剤
放出系の開発との関連において、ＷＯ ００/７５１６
４は、３-アミノプロピルトリエトキシシランを用いる
ポリリシンのシリル化を記載している。このシリル化の
際に、ポリリシンのε-アミノ基へのシランの直接結合
が起こり、シラザンが形成されるので、この方法で製造
されたポリマーを、表面の共有結合コーテイングのため
に使用することはできない。

【００１５】

【特許文献１】ＵＳ ５９５９２９２

【特許文献２】DE １９６２８００２

【特許文献３】ＵＳ ４４４７５４６

【特許文献４】ＵＳ ４８１５８４３

【特許文献５】ＵＳ ５４４２１６９

【特許文献６】ＵＳ ４７９４０８９

【特許文献７】ＵＳ ５１３７８２７

【特許文献８】ＵＳ ５２８４７４８

【特許文献９】ＥＰ ０５９６４２１

【特許文献１０】ＥＰ ０６５３４２９ Ａ１

【特許文献１１】ＷＯ ００/６８２９８

【特許文献１２】ＷＯ ００/７５１６４

【非特許文献１】Stamm et al., Sens. & Act. B 11,17
7(1993)

【非特許文献２】Schipper et al., Anal. Chem. 70(
6), 1192( 1993)

【非特許文献３】Crush et al., Biosensors & Bioelec
tronics 8, 347 (1993)

【非特許文献４】Yang et al., Realtime monitoring o
f small molecule-protein interactionby a Multilaye
red Grating Resonance (MGR) Biosensor, Biosensors
2000, San Diego (2000)

【非特許文献５】Gauglitz et al., Sens & Act. B 11,
21( 1993)

【非特許文献６】Striebel et al., Biosens. & Bioele
ctr. 9, 139( 1994)

【非特許文献７】Jonison, Clin. Chem. 47,1894( 200
1)

【非特許文献８】Moeller et al., Langmuir （2001)

【非特許文献９】Taton et al., Science 2000, 289,17
57-1760

【非特許文献１０】Zayats et al., Biosens. & Bioele
ctron. 15, 671(2000)

【非特許文献１１】Steinem et al., Biosens & Bioele
ctronics 12, 787(1997)

【非特許文献１２】Howe et al., Biosens. & Bioelect
on. 15, 641 (2000)

【非特許文献１３】Baselt et al., Biosens. & Bioele
cton. 13, 731 (1998)

【非特許文献１４】S. L. Beaucage, Curr. Med. 2001,
8, 1213-1244

【非特許文献１５】B. Joos, H. Kuster, R. Core, Ana
l. Biochem. 1997, 247, 96-101

【非特許文献１６】M.Beier ,J. Hoheisel, Nucl. Acid
s Res. 1999, 27, 1970-1977

【非特許文献１７】Frey, B. L., Corn, R. M. Anal. C
hem. 1996, 68, 3187

【非特許文献１８】Khrapko K. R. et al., FEBS Lett.
1989, 256, 118

【非特許文献１９】Khrapko K. R. et al.,DNA Sequenc
e 1991, 1, 375

【非特許文献２０】Timofeev, E. N., Kochetskova, S.
V., Mirzabekov, A. D., Florentiev, V.L., Nucl. Ac
ids Res. 1996, 24, 3142

【非特許文献２１】Beauregard, G. P. et al., J. App
l. Polym. Sci. 2001, 79, 2264−2271

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の１つの課題
は、デテクタ要素、例えば核酸の結合を許容するように
バイオセンサーの表面を修飾する（コーテイングする）
ことである。例えばガラス又は二酸化珪素より成る平ら
な表面上への核酸の特異的な共有結合を可能にする方法
が提供されるべきである。このデテクタ要素は、特に構
造化されていない又は後に構造化される表面上の核酸標
的の電気的検出を可能にする様に結合されているべきで
ある。特に、デテクタ核酸の特異的結合に基づいている
核酸標的の電気的検出は、その配列中の１個のみの塩基
で異なっている核酸標的配列の区別を可能にする様に選
択的に行われるべきである。更に、センサー表面のコー
テイングのために提供されるべき物質は、次の厳しい要
件を満足すべきである：・ このコーテイング法はでき
るだけ簡単であるべき、即ちできるだけ少ない工程より
成るべきである。理想的な場合は、このコーテイング法
は、１工程のみより成っているべきである、 ・ 認識要素の固定化は、認識反応の条件下に安定であ
るべきである、 ・ 認識要素の機能性は固定化の後にもなお存在すべき
である、 ・ 特異的認識反応のみが信号トランスジューサーによ
り検出されるために、信号トランスジューサー表面への
非特異的な種類の結合は抑制されるべきである、 ・ 認識反応の高い信号/ノイズ-比及び高い選択性を達
成するために、従来技術水準により、単層よりも大きい
結合認識要素の表面密度を達成することが必要である。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、有利に１６０
〜２６０℃の温度で、燐含有触媒の存在又は不存在下
に、有利に亜リン酸トリフェニル０.１〜１質量部の存
在下に、 Ａ）少なくとも２個のアミノ基及び１個のカルボキシル
基を有するアミノ酸１種以上及び／又はそれらのラクタ
ム、例えばＬ-リシン、Ｄ-リシン、Ｌ-アミノ-ε-カプ
ロラクタム、α−Ｄ-アミノ-ε-カプロラクタム、３,５
-ジアミノ安息香酸、２,４-ジアミノ安息香酸又はこれ
らモノマーの混合物、有利にＬ-リシン ４０〜１００
質量部、有利に６０〜９０質量部 Ｂ）１個のアミノ基及び１個のカルボキシル基を有する
アミノ酸１種以上及び／又はそれらのラクタム、例えば
ε-カプロラクタム、ラウリンラクタム、６-アミノカプ
ロン酸、１１-アミノウンデカン酸又はこれらの混合
物、有利にε-カプロラクタム ０〜６０質量部、有利
に５〜２０質量部 及び Ｃ）式（Ｉ）： Ｈ_２Ｎ-Ｒ-ＮＨ_２ （Ｉ） ［式中、ＲはＣ_２〜Ｃ_３６-アルキレン又はシクロアル
キレン基、Ｃ_８〜Ｃ_２０-アルキレンアリーレン基又は
式（ＩＩ）： -Ｒ１（-Ｘ-ＣＨ_２-Ｃ（Ｒ２）Ｈ-）_ｎ-Ｘ-Ｒ１- （ＩＩ） （ここで、Ｒ１はエチレン、プロピレン又はブチレン基
であり、Ｒ２はメチル基又は水素原子、有利に水素原子
であり、Ｘは酸素原子又はＮＨ基であり、ｎは１〜１０
０の整数である）の基を表す］のジアミン、特に有利に
１,６-ジアミノヘキサン、ＩＰＤＡ又はビス（４-アミ
ノシクロヘキシル）メタン ０〜６０質量部、有利に５
〜２０質量部の溶融縮合及び引き続くこのＡ及び場合に
よりＢ及び／又はＣからの溶融縮合生成物と、有利に０
〜１００℃の温度で、式（ＩＩ）： Ｏ＝Ｃ＝Ｎ-ＣＨ_２-ＣＨ_２-ＣＨ_２-Ｓｉ（ＯＲ４）_３ （ＩＩＩ） ［式中、Ｒ４はＣ_１〜Ｃ_４-アルキル基又はメトキシエ
チル基を表す］のイソシアナトシラン １〜２０質量
％、有利に５〜１５質量％（溶融縮合生成物に対して）
との反応（ここで、溶融縮合生成物及び／又はイソシア
ナトシランは双極性-中性溶剤、例えばＤＭＦ、ＤＭ
Ａ、ＮＭＰ又はＤＭＳＯ中に予め溶解されていてよい）
により得ることのできる、過分枝シラン官能性ポリアミ
ドウレタンに関する。

【００１８】本発明による過分枝シラン官能性ポリアミ
ドウレタンは、表面、殊に電気又は光信号トランスジュ
ーサー用のセンサー表面として使用されるような酸化物
表面のコーテイングのために好適である。ポリマーでの
センサー表面のこのコーテイングは、１反応工程で実施
される。

【００１９】本発明は、本発明によるポリアミドウレタ
ンでコーテイングされた表面少なくとも１個を有する装
置、信号トランスジューサー、特に例えばこのポリマー
のコーテイングを有する電気、光、磁気及び／又は機械
信号トランスジューサーにも関する。このポリマーでコ
ーテイングされた表面に、生物学的、化学的又は生化学
的認識要素、例えばＤＮＡ、ＲＮＡ、アプタマー、レセ
プター等が結合される。（生体）官能化表面は、センサ
ー技術で使用され、これらはバイオ-又はケモセンサ
ー、例えば電気的又は工学的方法の使用により読みとる
ことのできるバイオチップとしての主要構成部分であ
る。このポリマーでコーテイングされた酸化物表面は、
特にデテクタ核酸をこの表面上に共有的に固定するため
に好適である。このようにして固定されたいわゆるデテ
クタ核酸は、特にその配列中の１個のみの塩基で異なっ
ているような標的核酸の間の電気的検査による区別のた
めに好適である。

【００２０】成分Ａの２個のアミノ酸基の１個又は双方
をこの溶融縮合の間にアミン形成下に反応させることが
でき、結果として過分枝ポリアミドが生じ、その過剰の
アミノ基のいくつかはイソシアナトシランと反応して尿
素基を形成する。式（ＩＶ）は、例えば本発明によるシ
ラン官能性ポリアミドウレタンの可能な単位の一つを示
している（＊はポリマーの連続を表す）：

【００２１】

【化１】

【００２２】このポリマーのアミノ基は、このポリマー
上へ認識要素を、直接又は架橋剤の援助下に共有的に、
配位結合で又は他の化学結合を介して結合するために好
適である。この認識要素の直接結合は、センサー表面が
ポリマーでコーテイングされる前又は後に実施すること
ができる。架橋剤としては、先行文献により公知の全て
のホモ-又はヘテロ二官能性アミノ基反応性化合物、例
えばビス-イソチオシアネート、ビス-イソシアネート、
ビス-Ｎ-ヒドロキシスクシンイミドエステル、ビス-ス
ルホ-Ｎ-ヒドロキシスクシンイミドエステル、ビス-イ
ミド酸エステル等を使用することができる。

【００２３】本発明による過分枝シラン官能性ポリアミ
ドウレタンは、センサー表面のコーテイングのための先
行文献に公知の化合物に比べて優れた次の利点を有す
る： ・ シラン官能性ポリアミドウレタンでのセンサー表面
のコーテイングは、単一の反応工程で実施される。

【００２４】・ センサー表面のシラン官能性ポリアミ
ドウレタンでのコーテイング及び引き続くデテクタ要
素、例えば核酸の結合により、デテクタ要素の特に高い
密度が達成される。

【００２５】・ センサー表面のシラン官能性ポリアミ
ドウレタンでのコーテイング及び引き続く核酸の共有結
合により達成されるデテクタ要素の高い密度は、直流抵
抗測定により、その配列に関して１個のみの塩基で異な
っているような核酸標的を区別することを可能にする。

【００２６】・ α−アミノ酸のみを含有する純粋なポ
リリシンとは対照的に、過分枝ポリアミドは有機溶剤中
に可溶であり、従って、例えばイソシアナトシランを用
いるこの誘導体形成がはじめて可能になる。

【００２７】・ シラン官能性ポリアミドウレタンは、
有機溶剤から適用することができ、これは、取り扱いを
容易にする。特定のシラン官能基、例えばトリアルコキ
シシラン官能基は、有機溶剤中でのみ安定であるので、
この溶解特性も利点である。これとは対照的に、ポリ-
Ｌ-リシンは塩の形でのみ水溶性であり、これがイソシ
アナトシランでの誘導体形成を不可能にする。従って、
これは、表面に静電気的に係留することができるだけで
ある。

【００２８】・ シラン官能性の過分枝ポリアミドウレ
タンは、デンドリマーとは対照的に、１ポット反応で２
工程で、重縮合及び引き続くイソシアナトシランとの反
応により製造することができる。この構造単位は、工業
的に容易に利用可能である。生体高分子とは対照的に、
適当な構造単位選択により、その特性を簡単に変えるこ
とができる。

【００２９】・ 多糖類と比べて、ポリアミドは、多く
の１級アミノ基が引き続く化学のための反応性結合点と
して利用される利点を有する。容易に利用可能な特有の
アミノ官能性多糖類であるキトサンは、有機溶剤中に殆
ど溶けないので、ポリ-Ｌ-リシンの場合と類似の欠点が
生じる。シラン官能性過分枝ポリアミドウレタンを用い
ると、構造単位選択により、アミノ基の密度をコントロ
ールされた方法で調節することができる。多糖類は、Ｏ
Ｈ基に関して過官能化されており、この際、これらＯＨ
基は、シラン化の後にゆっくりエステル化してトリアル
コキシ基を形成することができ、これにより、不所望の
架橋が起こりうる。引き続く化学のために、ＯＨ基はア
ミノ基よりも好適性が低い。シランの場合には、Ｓｉ-
Ｏ-結合がＳｉ-Ｎ-結合よりも安定であるので、過剰の
アミノ基を有するシラン化されたポリアミドウレタン
は、比較的貯蔵安定である。更に、このアミド基は、酸
化物表面への付着を、特別安定な水素架橋結合により援
助し、このことは多糖類よりも優れた利点である。

【００３０】・ ポリマーそれ自体は、単一分子シラン
化試薬よりも、多官能性の利点を有し、これにより下地
面への付着並びに更なる生体分子の結合も、エントロピ
イの理由で直接的に優れている。

【００３１】

【実施例】次に添付図面及び実施例につき本発明を詳述
する。

【００３２】図１：直流抵抗測定部を備えたバイオセン
サーの構造を示す図。

【００３３】例１：シラン官能性ポリアミドウレタンの
製造 Ｌ-リシン２００ｇ、ε-カプロラクタム５０ｇ、１,６-
ジアミノヘキサン５０ｇ及びＴＰＰ ０.５ｇを、２４
０℃で反応させ、この際、水を留去した。生じるポリア
ミドを、ＮＭＰで８：１の割合で希釈した。ポリマー９
ｇを、シラン化のためにＮ_２雰囲気中、ＲＴ（室温＝約
２０℃）で、トリエトキシシリルプロピルイソシアネー
ト０.１ｇと２時間反応させた；この際、シランはウレ
タン基を介してポリアミドのアミノ基と反応した。

【００３４】例２：シラン官能性ポリアミドウレタンで
の表面のコーテイング ガラス又は酸化された珪素の構造化された又は構造化さ
れていないチップを、アルゴン-誘導プラズマで標準圧
下に３０分間処理し、引き続き、８０℃で５分間加熱し
た。アセトン/ＤＭＦ/水の混合物（量比７.５：２：０.
５ｖ/ｖ/ｖ）中のシラン官能性ポリアミドウレタンの１
％濃度溶液をＲＴで精製チップと共に１５分間インキュ
ベートした。この官能化の後に、表面をアセトンで洗浄
し、かつ引き続き１１０℃で４５分間乾燥させた。

【００３５】例３：官能化された表面へのデテクタ核酸
の結合 デテクタＤＮＡ Ａ（５’-アミノ-ＴＴＴ ＴＴＴ Ｔ
ＴＴ ＣＣＡ ＴＴＡＧＡＣ ＡＴＡ ＡＣＣ）及びデ
テクタＤＮＡ Ｇ（５’-アミノ-ＴＴＴ ＴＴＴ ＴＴ
Ｔ ＣＣＡ ＴＴＧ ＧＡＣ ＡＴＡ ＡＣＣ）をリン
酸塩緩衝液（ｐＨ７.２）中に溶解させ、それぞれビス-
スルホ-スクシンイミジルスベラート（ＢＳ３）０.１Ｍ
と共にＲＴで１０分間インキュベートした。リン酸塩緩
衝液での希釈によりこの反応を停止させた。デテクタＤ
ＮＡ類をＮＡＰ-１０カラム（Pharmacia)上でのクロマ
トグラフィにより精製した。この精製されたデテクタＤ
ＮＡ類を例えば２５μｌの量でシラン化された表面上に
施与し、かつＲＴで一晩インキュベートした。生じたＤ
ＮＡチップを１％濃度の水酸化ナトリウムで、かつ水で
洗浄し、引き続きＲＴで乾燥させた。０.１Ｍリン酸塩
緩衝液（ｐＨ７.２）中のＢＳ３の０.４ｍｇ/ｍｌと一
緒のインキュベートにより、チップ表面上の未反応のア
ミノ基をブロックした。

【００３６】例４：ＤＮＡハイブリダイゼーシヨン反応
及び金-ラベリングの実施 次いで、ポリマー及びデテクタＤＮＡでコーテイングさ
れ、構造化された又は構造化されていない表面上でハイ
ブリダイゼーシヨン反応を実施し；この際、全ての可能
な４組み合わせを調査した：デテクタＤＮＡ Ａ＋標的
ＤＮＡ Ｔ（５’-ビオチン-ＡＴＴ ＣＣＣ ＧＧＴ
ＴＡＴ ＧＴＣ ＴＡＡ ＴＧＧ ＧＴＧ ＣＡＴ）、
デテクタＤＮＡ Ａ＋標的ＤＮＡ Ｃ（５’-ビオチン-
ＡＴＴＣＣＣ ＧＧＴ ＴＡＴ ＧＴＣ ＣＡＡ ＴＧ
Ｇ ＧＴＧ ＣＡＴ）、デテクタＤＮＡ Ｇ＋標的ＤＮ
Ａ Ｃ及びデテクタＧ＋標的ＤＮＡ Ｔ（ＡＴ／ＡＣ/
ＧＣ/ＧＴと略記する）。この最後にトリス緩衝液（ｐ
Ｈ７.２）中の相応する標的ＤＮＡの１０〜７Ｍ溶液を
このチップと共に４２℃で３時間インキュベートした。
次いで、トリス緩衝液で洗浄を行った。このハイブリダ
イズされた標的ＤＮＡ類を、ＲＴでストレプトアビジン
-金（金粒子の直径２５ｎｍ、Aurion社、オランダ）の
溶液と共にＲＴで１時間インキュベートした。チップを
水で洗浄し、引き続きＲＴで乾燥させた。金-ラベルさ
れた核酸を、Ｂｉｏｃｅｌｌ社からのエンハンサー溶液
（Biocell L 15) で１５分間３回処理し、引き続き乾燥
させた。

【００３７】例５：金ラベルされた核酸標的の直流抵抗
測定 エンハンサー処理されたチップ表面の直流抵抗測定を、
外部適用金電極の間又は蒸着コーテイングされた金電極
（構造化された表面）の間で実施することができる。外
部適用された電極の間の直流抵抗測定は、マッチング組
み合わせＧＣとＡＴの場合には、８０μｍの間隔で抵抗
＜１５０ｋΩが測定され、組み合わせＧＴとＡＣでは、
１０μｍの間隔で抵抗＞１００ＭΩすら示した。蒸着コ
ーテイングされた電極の間の直流抵抗測定では、２０μ
ｍの電極間隔で、ＧＣとＡＴとの組み合わせの場合には
＜５ｋΩの抵抗が測定されたが、ACとＧＴの組み合わせ
の場合には、電極間隔１０μｍに低下させても＞１００
ＭΩの抵抗が測定された。

【図面の簡単な説明】

【図１】直流抵抗測定部を備えたバイオセンサーの構造
を示す図。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 33/53 Ｇ０１Ｎ 37/00 １０２ 37/00 １０２ Ｃ１２Ｎ 15/00 Ｆ (72)発明者 エドガー ディーセル ドイツ連邦共和国 ケルン ヴォルフスカ ウル ３ (72)発明者 イングマー ドルン ドイツ連邦共和国 ケルン ノルトシュト ラーセ 49 (72)発明者 ブルクハルト ケーラー ドイツ連邦共和国 レーフエルクーゼン ヴィースドルファー プラッツ 10 Ｆターム(参考） 4B024 AA11 CA01 CA09 CA11 HA12 4B029 AA07 BB20 FA12 4J001 DA01 DB04 EB25 EC05 EC06 EC07 EC08 EC09 EC10 EC13 EC25 GE02 GE07 JA17 4J038 DG061 DG081 DG181 DG291

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ａ）少なくとも２個のアミノ基及び１個の
   カルボキシル基を有するアミノ酸１種以上及び／又はそ
   れらのラクタム ４０〜１００質量部 Ｂ）１個のアミノ基及び１個のカルボキシル基を有する
   アミノ酸１種以上及び／又はそれらのラクタム ０〜
   ６０質量部 及び Ｃ）式（Ｉ）： Ｈ_２Ｎ-Ｒ-ＮＨ_２ （Ｉ） ［式中、ＲはＣ_２〜Ｃ_３６-アルキレン又はシクロアル
   キレン基、Ｃ_８〜Ｃ_２０-アルキレンアリーレン基又は
   式（ＩＩ）： -Ｒ１（-Ｘ-ＣＨ_２-Ｃ（Ｒ２）Ｈ-）_ｎ-Ｘ-Ｒ１- （ＩＩ） （ここで、Ｒ１はエチレン、プロピレン又はブチレン基
   であり、Ｒ２はメチル基又は水素原子であり、Ｘは酸素
   原子又はＮＨ基であり、ｎは１〜１００の整数である）
   の基を表す］のジアミン ０〜６０質量部の溶融縮合
   及び引き続くこの溶融縮合生成物と式（ＩＩＩ）： Ｏ＝Ｃ＝Ｎ-ＣＨ_２-ＣＨ_２-ＣＨ_２-Ｓｉ（ＯＲ４）_３ （ＩＩＩ） ［式中、Ｒ４はＣ_１〜Ｃ_４-アルキル基又はメトキシエ
   チル基を表す］のイソシアナトシラン １〜２０質量％
   （溶融縮合生成物に対して）との反応により得られる、
   過分枝シラン官能性ポリアミドウレタン。
2. 【請求項２】 表面のコーテイングのための、請求項１
   に記載のポリアミドウレタンの使用。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のポリアミドウレタンで
   コーテイングされた表面少なくとも１つを有する装置。
4. 【請求項４】 装置は、信号トランスジューサー、特に
   光、電気、機械及び／又は磁気信号トランスジューサー
   である、請求項３に記載の装置。
5. 【請求項５】 １種以上のデテクタ核酸及び／又は１種
   以上の抗体がこのポリアミドウレタンに共有結合されて
   いることを特徴とする、請求項３又は４に記載の装置。
6. 【請求項６】 １種以上のデテクタ核酸がポリアミドウ
   レタンに結合されている、請求項５に記載の装置。
7. 【請求項７】 装置は、アレー、殊にＤＮＡアレー又は
   蛋白質アレーである、請求項３に記載の装置。
8. 【請求項８】 その配列中の１個の塩基のみで異なって
   いる核酸の区別のための、請求項６に記載の装置の使
   用。
9. 【請求項９】 核酸の区別を直流抵抗測定により実施す
   る、請求項８に記載の使用。