JP2008249434A - Biosensor chip - Google Patents
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Abstract
【課題】 表面積が大きく、SPRセンサーなどに適用して感度向上を図ることができるバイオセンサーチップ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
基板11と、この表面に設けられた金属膜12と、この金属膜12上にチオール系シランカップリング剤14を介して固定され且つ表面に親水性の官能基を有する微細多孔質高分子膜13とを具備する。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biosensor chip having a large surface area and capable of improving sensitivity by being applied to an SPR sensor or the like, and a manufacturing method thereof.
[Solution]
A substrate 11, a metal film 12 provided on the surface, a fine porous polymer film 13 fixed on the metal film 12 via a thiol-based silane coupling agent 14 and having a hydrophilic functional group on the surface It comprises.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、表面プラズモン共鳴バイオセンサーなどのバイオセンサーに適用できるバイオセンサーチップ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a biosensor chip applicable to a biosensor such as a surface plasmon resonance biosensor and a method for manufacturing the same.
バイオセンサーは、生体起源の分子認識機構を利用した化学センサーの総称であり、例えば、表面プラズモン共鳴センサー(以下、SPRセンサーという)、水晶発振子マイクロバランスセンサー(以下、QCMセンサーという)などを挙げることができる。SPRセンサーは、チップの金属膜に接する有機機能膜の表面近傍に起こる吸着及び脱着などの質量変化を屈折率変化としてとらえ、反射光波長のピークシフト又は一定波長における反射光量の変化として検知する方法である。QCMセンサーは、水晶発振子の金電極(デバイス)上の物質の吸脱着による発振子の振動数変化から、ngレベルで吸脱着質量を検出できるものである。 A biosensor is a general term for chemical sensors that use a molecular recognition mechanism of biological origin, and includes, for example, a surface plasmon resonance sensor (hereinafter referred to as an SPR sensor), a crystal oscillator microbalance sensor (hereinafter referred to as a QCM sensor), and the like. be able to. SPR sensor is a method of detecting mass change such as adsorption and desorption occurring near the surface of the organic functional film in contact with the metal film of the chip as a refractive index change and detecting it as a peak shift of reflected light wavelength or a change in reflected light quantity at a constant wavelength It is. The QCM sensor can detect the adsorption / desorption mass at the ng level from the change in the oscillation frequency of the oscillator due to the adsorption / desorption of a substance on the gold electrode (device) of the crystal oscillator.
このようなバイオセンサーの構造を、表面プラズモン共鳴(SPR)を例に挙げて説明する。一般に使用される測定チップは、ガラスなどの透明基板と、この上に蒸着された金属膜と、この金属膜上に設けられた生理活性物質を固定化できる機能性膜とを有し、機能性膜の表面にその官能基を介して生理活性物質を固定化する構造を有する。そして、生理活性物質と検体物質間の特異的な結合反応を測定することによって、生体分子間の相互作用を分析するようになっている。 The structure of such a biosensor will be described using surface plasmon resonance (SPR) as an example. A commonly used measuring chip has a transparent substrate such as glass, a metal film deposited thereon, and a functional film that can immobilize a physiologically active substance provided on the metal film. It has a structure in which a physiologically active substance is immobilized on the surface of the membrane via its functional group. The interaction between biomolecules is analyzed by measuring a specific binding reaction between the physiologically active substance and the sample substance.
このような機能性膜としては、金属と結合する官能基、鎖長の原子数が10以上のリンカー、及び生理活性物質と結合できる官能基を有する化合物を用いて、生理活性物質を固定化した測定チップが報告されており(特許文献1参照)、一般的には、アルカンチオールの単分子膜が使用されている。かかるアルカンチオールは、チオール基を介して金属膜と結合すると共に生理活性物質と結合する官能基と付加する試薬と反応するカルボキシル基を有するものである。 As such a functional membrane, a physiologically active substance is immobilized using a functional group that binds to a metal, a linker having a chain length of 10 or more, and a compound that has a functional group that can bind to a physiologically active substance. A measuring chip has been reported (see Patent Document 1), and generally an alkanethiol monomolecular film is used. Such alkanethiol has a carboxyl group that reacts with a reagent to be added to a functional group that binds to a physiologically active substance while binding to a metal film via a thiol group.
このようなバイオセンサーにおいては、感度をできるだけ向上させたいという要望がある。このためには測定チップの検査表面が大きく且つ生理活性物質に対して濡れ性が高い必要があるが、実現されたものはない。 In such a biosensor, there is a demand for improving the sensitivity as much as possible. For this purpose, the test surface of the measuring chip needs to be large and highly wettable with respect to the physiologically active substance, but none has been realized.
本発明は、表面積が大きく、SPRセンサーなどに適用して感度向上を図ることができるバイオセンサーチップ及びその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a biosensor chip that has a large surface area and can be applied to an SPR sensor or the like to improve sensitivity and a method for manufacturing the same.
前記目的を達成する本発明の第1の態様は、基板と、この表面に設けられた金属膜と、この金属膜上にチオール系シランカップリング剤を介して固定され且つ表面に親水性の官能基を有する微細多孔質高分子膜とを具備することを特徴とするバイオセンサーチップにある。 A first aspect of the present invention that achieves the above object is to provide a substrate, a metal film provided on the surface, a thiol-based silane coupling agent on the metal film, and a hydrophilic functional group on the surface. A biosensor chip comprising a microporous polymer film having a group.
かかる第1の態様では、表面に親水性の官能基を有する微細多孔質高分子膜が金属膜の表面に固定されているので、親水性の官能基を介して化学修飾することにより生理活性物質を固定化できる機能性などを容易に付与することができ、且つ表面積が大きいので、単位面積あたりの感度の高いバイオセンサーチップを実現できる。 In the first aspect, since the microporous polymer film having a hydrophilic functional group on the surface is fixed to the surface of the metal film, the physiologically active substance is chemically modified through the hydrophilic functional group. Functionality that can be immobilized can be easily provided, and since the surface area is large, a biosensor chip with high sensitivity per unit area can be realized.
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載のバイオセンサーチップにおいて、前記微細多孔質高分子膜が、両親媒性高分子を含む疎水性有機溶媒溶液を相対湿度50〜95%の高湿度条件下でキャスティングすることにより形成された膜であることを特徴とするバイオセンサーチップにある。 According to a second aspect of the present invention, in the biosensor chip according to the first aspect, the microporous polymer membrane is a hydrophobic organic solvent solution containing an amphiphilic polymer at a relative humidity of 50 to 95%. The biosensor chip is a film formed by casting under high-humidity conditions.
かかる第2の態様では、両親媒性高分子を溶解した疎水性有機溶媒溶液を高湿度下でキャスティングすることにより、膜形成途中で水滴がキャスティング膜上に自己組織化によって配列し、水滴を気化した後に微細気孔が表面に形成された微細多孔質高分子膜が形成される。 In the second aspect, a hydrophobic organic solvent solution in which an amphiphilic polymer is dissolved is cast under high humidity, so that water droplets are arranged on the casting film by self-assembly during the film formation, and the water droplets are vaporized. After that, a fine porous polymer film having fine pores formed on the surface is formed.
本発明の第3の態様は、第2の態様に記載のバイオセンサーチップにおいて、前記疎水性有機溶媒溶液が疎水性高分子を含むことを特徴とするバイオセンサーチップにある。 According to a third aspect of the present invention, in the biosensor chip according to the second aspect, the hydrophobic organic solvent solution contains a hydrophobic polymer.
かかる第3の態様では、疎水性有機溶媒溶液が疎水性高分子を含むことにより、機械的強度の高い微細多孔質高分子膜が形成される。 In the third aspect, the hydrophobic organic solvent solution contains a hydrophobic polymer, whereby a microporous polymer film having high mechanical strength is formed.
本発明の第4の態様は、第3の態様に記載のバイオセンサーチップにおいて、前記疎水性有機溶媒溶液が、疎水性高分子と両親媒性高分子とを質量比50:50〜99:1の割合で含むものであることを特徴とするバイオセンサーチップにある。 According to a fourth aspect of the present invention, in the biosensor chip according to the third aspect, the hydrophobic organic solvent solution contains a hydrophobic polymer and an amphiphilic polymer in a mass ratio of 50:50 to 99: 1. The biosensor chip is characterized by comprising at a ratio of
かかる第4の態様では、キャスティングする疎水性有機溶媒溶液中の高分子の組成を所定の範囲とすることにより、機械的強度の高い微細多孔質高分子膜が比較的容易に形成される。 In the fourth aspect, by setting the composition of the polymer in the hydrophobic organic solvent solution to be cast within a predetermined range, a microporous polymer film having high mechanical strength can be formed relatively easily.
本発明の第5の態様は、第2〜4の何れかの態様に記載のバイオセンサーチップにおいて、前記親水性の官能基が、前記両親媒性高分子の親水性部位に起因するものを含むことを特徴とするバイオセンサーチップにある。 According to a fifth aspect of the present invention, in the biosensor chip according to any one of the second to fourth aspects, the hydrophilic functional group is derived from a hydrophilic portion of the amphiphilic polymer. The biosensor chip is characterized by the above.
かかる第5の態様では、微細多孔質高分子膜の表面の微細気孔の内面には親水性部位が偏在することになり、親水性の官能基が微細気孔中に偏って存在する。 In the fifth aspect, hydrophilic portions are unevenly distributed on the inner surface of the fine pores on the surface of the fine porous polymer film, and hydrophilic functional groups are unevenly present in the fine pores.
本発明の第6の態様は、第1〜5の何れかの態様に記載のバイオセンサーチップにおいて、前記微細多孔質高分子膜は、プラズマ酸化処理又はオゾン酸化処理による表面処理が施されたものであることを特徴とするバイオセンサーチップにある。 According to a sixth aspect of the present invention, in the biosensor chip according to any one of the first to fifth aspects, the microporous polymer film is subjected to a surface treatment by plasma oxidation treatment or ozone oxidation treatment. It is in the biosensor chip characterized by being.
かかる第6の態様では、プラズマ酸化処理又はオゾン酸化処理により微細多孔質高分子膜の表面に親水性が付与される。 In the sixth aspect, hydrophilicity is imparted to the surface of the microporous polymer film by plasma oxidation treatment or ozone oxidation treatment.
本発明の第7の態様は、第6の態様に記載のバイオセンサーチップにおいて、前記親水性の官能基が、前記表面処理により形成されたものを含むことを特徴とするバイオセンサーチップにある。 According to a seventh aspect of the present invention, in the biosensor chip according to the sixth aspect, the hydrophilic functional group includes those formed by the surface treatment.
かかる第7の態様では、表面処理により形成された親水性の官能基が微細多孔質高分子膜の表面に数多く存在することになる。 In the seventh aspect, many hydrophilic functional groups formed by the surface treatment exist on the surface of the microporous polymer membrane.
本発明の第8の態様は、第1〜7の何れかの態様に記載のバイオセンサーチップにおいて、前記親水性の官能基がカルボキシル基であることを特徴とするバイオセンサーチップにある。 According to an eighth aspect of the present invention, in the biosensor chip according to any one of the first to seventh aspects, the hydrophilic functional group is a carboxyl group.
かかる第8の態様では、カルボキシル基を用いて化学修飾することにより、膜表面に容易に機能性を付与することができる。 In the eighth aspect, functionality can be easily imparted to the film surface by chemical modification using a carboxyl group.
本発明の第9の態様は、第1〜8の何れかの態様に記載のバイオセンサーチップにおいて、表面プラズモン共鳴バイオセンサーに使用されるものであることを特徴とするバイオセンサーチップにある。 According to a ninth aspect of the present invention, in the biosensor chip according to any one of the first to eighth aspects, the biosensor chip is used for a surface plasmon resonance biosensor.
かかる第9の態様では、表面プラズモン共鳴バイオセンサー用のとして有用である。 The ninth aspect is useful as a surface plasmon resonance biosensor.
本発明の第10の態様は、第1〜9の何れかの態様に記載のバイオセンサーチップにおいて、前記微細多孔質高分子膜の表面が化学修飾されていることを特徴とするバイオセンサーチップにある。 According to a tenth aspect of the present invention, in the biosensor chip according to any one of the first to ninth aspects, the surface of the microporous polymer film is chemically modified. is there.
かかる第10の態様では、バイオセンサーチップの表面が化学修飾されていることにより、生理活性物質を固定化できる機能を有するものとなる。 In the tenth aspect, the surface of the biosensor chip is chemically modified to have a function capable of immobilizing a physiologically active substance.
本発明の第11の態様は、基板の表面に金属膜を設ける工程と、この金属膜の表面をチオール系シランカップリング剤で処理する工程と、両親媒性高分子を含む疎水性有機溶媒溶液を前記金属膜上に相対湿度50〜95%の高湿度条件下でキャスティングすることにより微細多孔質高分子膜を形成する工程とを具備することを特徴とするバイオセンサーチップの製造方法にある。 An eleventh aspect of the present invention includes a step of providing a metal film on the surface of a substrate, a step of treating the surface of the metal film with a thiol-based silane coupling agent, and a hydrophobic organic solvent solution containing an amphiphilic polymer Forming a fine porous polymer film by casting the metal film on the metal film under a high humidity condition of 50 to 95% relative humidity.
かかる第11の態様では、両親媒性高分子を溶解した疎水性有機溶媒溶液を高湿度下でキャスティングすることにより、膜形成途中で水滴がキャスティング膜上に自己組織化によって配列し、水滴が気化した後に金属膜表面にチオール系シランカップリング剤を介して強固に固定し且つ表面積の大きな微細多孔質高分子膜が比較的容易に形成できる。 In the eleventh aspect, by casting a hydrophobic organic solvent solution in which the amphiphilic polymer is dissolved under high humidity, water droplets are arranged on the casting film by self-assembly during the film formation, and the water droplets are vaporized. After that, a fine porous polymer film having a large surface area that is firmly fixed to the metal film surface via a thiol-based silane coupling agent can be formed relatively easily.
本発明の第12の態様は、第11の態様に記載のバイオセンサーチップの製造方法において、前記疎水性有機溶媒溶液が疎水性高分子を含むことを特徴とするバイオセンサーチップの製造方法にある。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided the method for producing a biosensor chip according to the eleventh aspect, wherein the hydrophobic organic solvent solution contains a hydrophobic polymer. .
かかる第12の態様では、疎水性有機溶媒溶液が疎水性高分子を含むことにより、機械的強度の高い微細多孔質高分子膜を得ることができる。 In the twelfth aspect, the hydrophobic organic solvent solution contains a hydrophobic polymer, whereby a microporous polymer film having high mechanical strength can be obtained.
本発明の第13の態様は、第12の態様に記載のバイオセンサーチップの製造方法において、前記疎水性有機溶媒溶液が、疎水性高分子と両親媒性高分子とを質量比50:50〜99:1の割合で含むものであることを特徴とするバイオセンサーチップの製造方法にある。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method for producing a biosensor chip according to the twelfth aspect, the hydrophobic organic solvent solution comprises a hydrophobic polymer and an amphiphilic polymer in a mass ratio of 50:50 to 50:50. The biosensor chip manufacturing method is characterized by comprising 99: 1.
かかる第13の態様では、疎水性有機溶媒溶液に含有される高分子を所定の組成とすることにより、機械的強度の高い微細多孔質高分子膜を比較的容易に得ることができる。 In the thirteenth aspect, a fine porous polymer film having high mechanical strength can be obtained relatively easily by setting the polymer contained in the hydrophobic organic solvent solution to a predetermined composition.
本発明の第14の態様は、第11〜13の何れかの態様に記載のバイオセンサーチップの製造方法において、前記微細多孔質高分子膜の表面に、プラズマ酸化処理又はオゾン酸化処理による表面処理を施すことを特徴とするバイオセンサーチップの製造方法にある。 A fourteenth aspect of the present invention is the biosensor chip manufacturing method according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the surface of the microporous polymer film is subjected to a surface treatment by plasma oxidation treatment or ozone oxidation treatment. In a method of manufacturing a biosensor chip, the method includes:
かかる第14の態様では、微細多孔質高分子膜の表面にプラズマ酸化処理又はオゾン酸化処理を施すことにより、表面の親水性をさらに向上させることができきる。 In the fourteenth aspect, the surface hydrophilicity can be further improved by subjecting the surface of the microporous polymer film to plasma oxidation treatment or ozone oxidation treatment.
本発明によれば、自己組織化による微細多孔質高分子膜を適用することにより、表面に親水性の官能基を有し且つ微細気孔により表面積が大きな機能性膜とすることができ、SPRセンサーなどに適用可能なバイオセンサーチップ及びその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, by applying a microporous polymer film by self-organization, a functional film having a hydrophilic functional group on the surface and a large surface area due to micropores can be obtained. A biosensor chip applicable to the above and a manufacturing method thereof can be provided.
本発明のバイオセンサーチップの一例を図1に模式的に示す。図1に示すように、バイオセンサーチップは、基板11の表面に設けられた金属膜12上に、表面に親水性の官能基を有すると共に細孔13aを備えた微細多孔質高分子膜13を設けたものである。また、微細多孔質高分子膜13が設けられる金属膜12の表面は、微細多孔質高分子膜13との固着性を高めるために、チオール系シランカップリング剤による表面処理層14が設けられたものである。
An example of the biosensor chip of the present invention is schematically shown in FIG. As shown in FIG. 1, the biosensor chip has a
ここで、基板11は、特に限定されず、使用されるバイオセンサーに応じて選定すればよいが、表面プラズモン共鳴バイオセンサー用のバイオセンサーチップとする場合には、透明基板を用いる。透明基板としては、一般的にはBK7等の光学ガラス、あるいは合成樹脂、具体的にはポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマーなどのレーザー光に対して透明な材料からなるものが使用できる。このような基板は、好ましくは、偏光に対して異方性を示さずかつ加工性の優れた材料が望ましい。
Here, the
一方、金属膜12は、例えば、表面プラズモン共鳴バイオセンサー用を考えた場合、表面プラズモン共鳴が生じ得るようなものであれば特に限定されない。好ましくは金、銀、銅、アルミニウム、白金等の自由電子金属が挙げられ、特に金が好ましい。それらの金属は単独又は組み合わせて使用することができる。また、上記基板11への付着性を考慮して、基板11と金属膜12の間にクロム等からなる介在層を設けてもよい。
On the other hand, the
金属膜12の膜厚は任意であるが、例えば、表面プラズモン共鳴バイオセンサー用を考えた場合、0.1nm以上500nm以下であるのが好ましく、0.5nm以上500nm以下がさらに好ましく、特に1nm以上200nm以下であるのが好ましい。500nmを超えると、媒質の表面プラズモン現象を十分検出することができない。また、クロム等からなる介在層を設ける場合、その介在層の厚さは、0.1nm以上10nm以下であるのが好ましい。
Although the thickness of the
金属膜12の形成は常法によって行えばよく、例えば、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、電気めっき法、無電解めっき法等によって行うことができる。
The
また、このような金属膜12の表面にはチオール系シランカップリング剤による表面処理層14を設ける。ここで、チオール系シランカップリング剤は、金などの金属膜12と化学結合するチオール系の官能基を有するシランカップリング剤であり、金属膜12と微細多孔質高分子膜13との固着を強固に行うものである。
Further, a
本発明の微細多孔質高分子膜13とは、表面に微細気孔を多数有する高分子膜であり、いわゆる自己組織化による多孔質膜であり、ハニカム構造膜ともいう。ここで、「自己組織化」とは、外部から構造に関する情報を与えなくても、系が自ら秩序構造を形成することを意味し、微細気孔が自ら秩序構造を形成される状態を表している。
The fine
すなわち、両親媒性高分子を含む疎水性有機溶媒溶液を高湿度の条件下でキャスティングすると、溶媒が蒸発する過程で表面に微細な水滴が付着し、さらにその水滴が蒸発することで、自己組織化により配列した微細気孔を有する微細多孔質高分子膜が得られる。 In other words, when a hydrophobic organic solvent solution containing an amphiphilic polymer is cast under high humidity conditions, fine water droplets adhere to the surface in the process of evaporation of the solvent, and the water droplets evaporate. A fine porous polymer film having fine pores arranged by the formation is obtained.
具体的には、両親媒性高分子を疎水性有機溶媒に溶解した溶液を基板上に塗布し、前記基板上に塗布された前記溶液の表面に所定の相対湿度を有する気体を実質的に一定の流速で吹き付け、前記有機溶媒を蒸発させると共に、前記溶液の表面に水蒸気を凝結させ、生じた水滴を蒸発させることにより、多数の空孔が実質的に連続かつ規則的に配列された微細多孔質高分子膜(ハニカム構造膜)が形成される。 Specifically, a solution in which an amphiphilic polymer is dissolved in a hydrophobic organic solvent is applied on a substrate, and a gas having a predetermined relative humidity is substantially constant on the surface of the solution applied on the substrate. The organic solvent is evaporated and the water vapor is condensed on the surface of the solution, and the generated water droplets are evaporated, so that a large number of pores are arranged substantially continuously and regularly. A porous polymer film (honeycomb structure film) is formed.
微細多孔質高分子膜の形成メカニズムは、例えば、以下のように推定されるが、いかなる限定を意図するものではない。まず、溶媒が蒸発する際の潜熱によって気体中の水蒸気が凝結して水滴となり、基板上に塗布された溶液の表面に付着する。この際、両親媒性高分子が水滴と疎水性有機溶媒との間の表面張力を減少させ、水滴が融合して大きな塊になるのを防止する。溶液内に生じた溶媒の対流や横毛管力により、水滴が溶液の境界部に輸送されて最密充填で配列すると共に、溶媒蒸発に伴う溶液面の後退により、水滴が基板上に固定される。最終的に、水滴が蒸発することにより、水滴の配列を鋳型として多数の空孔が実質的に連続かつ規則的に配列された微細多孔質高分子膜が形成される。 The formation mechanism of the microporous polymer film is estimated, for example, as follows, but is not intended to be any limitation. First, the water vapor in the gas is condensed by the latent heat when the solvent evaporates to form water droplets, which adhere to the surface of the solution applied on the substrate. At this time, the amphiphilic polymer reduces the surface tension between the water droplet and the hydrophobic organic solvent, thereby preventing the water droplet from fusing into a large mass. Water droplets are transported to the boundary of the solution by the convection and transverse capillary force generated in the solution and arranged in the closest packing, and the water droplet is fixed on the substrate by the receding of the solution surface as the solvent evaporates. . Finally, the water droplets evaporate to form a microporous polymer film in which a large number of pores are substantially continuously and regularly arranged using the water droplet array as a template.
本発明の微細多孔質高分子膜の主たる構成成分としては、両親媒性高分子が用いられる。ここで、「両親媒性高分子」とは、主鎖骨格に疎水性部分および/または疎水性側鎖(両者を疎水性部位という)と親水性部分および/または親水性側鎖(両者を親水性部位という)を有するポリマーを意味する。なお、本発明にかかる両親媒性高分子は、水に溶解しないものを用いる。前述のように、両親媒性高分子は、基板上に塗布されたポリマー溶液に付着した水滴が互いに融合することを防止するために添加されるものであるためである。使用可能な両親媒性高分子としては、主鎖骨格に疎水性部分および/または疎水性側鎖と親水性部分および/または親水性側鎖とを有するポリマーである限り、特に限定されるものではないが、例えば、ポリアクリルアミドを主鎖骨格とし、疎水性側鎖として、例えば、炭素数5以上、20以下の直鎖状炭化水素基、フェニレン基などの非極性直鎖状基を有し、かつ、親水性側鎖として、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミノ基、カルボニル基、スルホ基などの親水基を有する両親媒性ポリマー、例えば、下記式(化1)で示される(N−ドデシルアクリルアミド)n−(N−5−カルボキシペンチルアクリルアミド)m−ブロック共重合体(n:m=1:4)や、下記式(化2)で示される(スチレン)p−(アクリル酸)q−ブロック共重合体や、疎水性部分と親水性部分とを有するポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとのブロック共重合体、あるいは、ジクロルジフェニルスルホンとビスフェノールAのナトリウム塩との重縮合により得られ、主鎖骨格中に疎水性部分であるジフェニレンジメチルメチレン基と親水性部分であるジフェニレンスルホン基とを有するポリスルホンなどが挙げられる。これらの両親媒性高分子は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。 An amphiphilic polymer is used as the main component of the microporous polymer membrane of the present invention. Here, the “amphiphilic polymer” means that the main chain skeleton has a hydrophobic portion and / or a hydrophobic side chain (both are referred to as hydrophobic sites), a hydrophilic portion and / or a hydrophilic side chain (both are hydrophilic). A polymer having a sex site). In addition, what does not melt | dissolve in water is used for the amphiphilic polymer concerning this invention. This is because the amphiphilic polymer is added to prevent water droplets attached to the polymer solution applied on the substrate from fusing together as described above. The amphiphilic polymer that can be used is not particularly limited as long as it is a polymer having a hydrophobic part and / or a hydrophobic side chain and a hydrophilic part and / or a hydrophilic side chain in the main chain skeleton. However, for example, polyacrylamide as a main chain skeleton, and as a hydrophobic side chain, for example, a linear hydrocarbon group having 5 to 20 carbon atoms, a nonpolar linear group such as a phenylene group, In addition, an amphiphilic polymer having a hydrophilic group such as a hydroxy group, a carboxyl group, an amino group, a carbonyl group, or a sulfo group as the hydrophilic side chain, such as the following formula (Chemical Formula 1) (N-dodecylacrylamide) n- (N-5-carboxypentylacrylamide) m-block copolymer (n: m = 1: 4) and (styrene) p- (acrylic acid) q-block represented by the following formula (Chemical Formula 2) Obtained by polycondensation of a polymer, a block copolymer of polyethylene glycol and polypropylene glycol having a hydrophobic part and a hydrophilic part, or dichlorodiphenyl sulfone and a sodium salt of bisphenol A, And polysulfone having a diphenylenedimethylmethylene group which is a hydrophobic portion and a diphenylenesulfone group which is a hydrophilic portion. These amphiphilic polymers may be used alone or in combination of two or more.
主たる構成成分である両親媒性高分子に加えて、疎水性高分子を用いてもよい。ここで、「疎水性高分子」とは、水に対して貧溶媒性を示すポリマーを意味する。使用可能な疎水性ポリマーは、水に対して貧溶媒性を示すものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリメチルビニルエーテルなどのビニルポリマー;ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレートなどのアクリルポリマー;ポリカプロラクトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシルジメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレートなどのポリエステル;ビスフェノールAとホスゲンとの界面重縮合やビスフェノールAとジフェニルカーボネートとのエステル交換により得られるポリカーボネート;ビスフェノールAと芳香族ジカルボン酸との重縮合により得られるポリアリレート;ピロメリト酸無水物と芳香族ジアミンとの重縮合により得られるポリイミド、トリメリト酸と芳香族ジアミンとの重縮合により得られるポリアミドイミド、4,4’−[イソプロピリデンビス(p−フェニレンオキシ)]ジフタル酸二無水物と芳香族ジアミンとの重縮合により得られるポリエーテルイミドなどのポリイミド;ジクロロジフェニルスルホンとビスフェノールAとの重縮合により得られるポリスルホン、ジクロロジフェニルスルホンとジヒドロキシジフェニルスルホンとの重縮合により得られるポリエーテルスルホン、2,6−ジメチルフェノールの酸化重合により得られるポリフェニレンエーテル、ジハロゲノベンゾフェノンとヒドロキノンとの重縮合により得られるポリエーテルエーテルケトンなどのポリエーテル;ポリジメチルシロキサン、ポリジプロピルシロキサン、ポリジフェニルシロキサンなどのポリシロキサン;などが挙げられる。ここで、「ポリマー」とは、特に断らない限り、単独ポリマーだけでなく、50mol%以下の共重合可能な他のモノマーを共重合させた交互共重合体、ランダム共重合体、ブロック共重合体およびグラフト共重合体を含むものとする。これらのポリマーは、単独で用いても2種以上を併用してもよい。上述したような疎水性高分子を用いることで、機械的強度の高い微細多孔質高分子膜が形成できる。 In addition to the amphiphilic polymer, which is the main component, a hydrophobic polymer may be used. Here, the “hydrophobic polymer” means a polymer exhibiting poor solvent resistance to water. The hydrophobic polymer that can be used is not particularly limited as long as it shows poor solvent resistance to water. For example, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, poly-N-vinylcarbazole, Vinyl polymers such as polyvinyl acetate, polyacrylonitrile, polymethacrylonitrile, polymethyl vinyl ether; acrylic polymers such as polymethyl acrylate, polyethyl acrylate, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate; polycaprolactone, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, Polyesters such as polycyclohexyldimethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate; interfacial polycondensation of bisphenol A and phosgene, bisphenol A and di Polycarbonate obtained by transesterification with phenyl carbonate; polyarylate obtained by polycondensation of bisphenol A and aromatic dicarboxylic acid; polyimide obtained by polycondensation of pyromellitic anhydride and aromatic diamine, trimellitic acid and aromatic Polyamideimide obtained by polycondensation with diamine, polyimide such as polyetherimide obtained by polycondensation of 4,4 ′-[isopropylidenebis (p-phenyleneoxy)] diphthalic dianhydride and aromatic diamine; Polysulfone obtained by polycondensation of dichlorodiphenylsulfone and bisphenol A, polyethersulfone obtained by polycondensation of dichlorodiphenylsulfone and dihydroxydiphenylsulfone, obtained by oxidative polymerization of 2,6-dimethylphenol Polyphenylene ethers, polyether, such as polyether ether ketone obtained by polycondensation of a dihalogeno benzophenone and hydroquinone; polydimethylsiloxanes, polydiene propyl siloxane, polysiloxanes, such as polydiphenylsiloxane; and the like. Here, unless otherwise specified, the “polymer” is not only a single polymer, but also an alternating copolymer, a random copolymer, or a block copolymer obtained by copolymerizing 50 mol% or less of another copolymerizable monomer. And a graft copolymer. These polymers may be used alone or in combination of two or more. By using the hydrophobic polymer as described above, a fine porous polymer film having high mechanical strength can be formed.
両親媒性高分子及び疎水性高分子の分子量は、いずれも後述する疎水性有機溶媒に溶解する限り、特に限定されるものではないが、例えば、質量平均分子量(Mw)または数平均分子量(Mn)で、その下限が好ましくは1,000、より好ましくは5,000、さらに好ましくは10,000であり、また、その上限が好ましくは1,000,000、より好ましくは500,000、さらに好ましくは100,000である。 The molecular weights of the amphiphilic polymer and the hydrophobic polymer are not particularly limited as long as they are dissolved in the hydrophobic organic solvent described later. For example, the weight average molecular weight (Mw) or the number average molecular weight (Mn ), The lower limit is preferably 1,000, more preferably 5,000, still more preferably 10,000, and the upper limit is preferably 1,000,000, more preferably 500,000, still more preferably Is 100,000.
高分子溶液を調製するための溶媒は、ポリマー溶液上に水滴を形成させる必要があるので、疎水性有機溶媒を用いる。使用可能な疎水性有機溶媒としては、前述した両親媒性高分子と疎水性高分子とを溶解する限り、特に限定されるものではないが、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素類;酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類;メチルイソブチルケトンなどの疎水性ケトン類;ジエチルエーテルなどのエーテル類;二硫化炭素;などが挙げられる。これらの疎水性有機溶媒は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。 Since the solvent for preparing the polymer solution needs to form water droplets on the polymer solution, a hydrophobic organic solvent is used. The usable hydrophobic organic solvent is not particularly limited as long as it dissolves the above-mentioned amphiphilic polymer and hydrophobic polymer. For example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, etc. Halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride and methylene chloride; esters such as ethyl acetate and butyl acetate; hydrophobic ketones such as methyl isobutyl ketone; ethers such as diethyl ether; carbon disulfide And so on. These hydrophobic organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
高分子溶液中における両親媒性高分子と疎水性高分子とを合計した高分子濃度(高分子溶液の質量に対する高分子の合計質量(%))は、微細多孔質高分子膜の厚さ、孔径、空孔率などに応じて適宜調節すればよく、特に限定されるものではないが、例えば、その下限が好ましくは0.001質量%、より好ましくは0.005質量%、さらに好ましくは0.01質量%であり、また、その上限が好ましくは10質量%、より好ましくは5質量%、さらに好ましくは1質量%である。高分子濃度が0.001質量%未満であると、微細多孔質高分子膜の強度が低下することや、孔径や配列が不規則になることがある。逆に、高分子濃度が10質量%を超えると、空孔が充分に形成されないことがある。 The polymer concentration of the amphiphilic polymer and the hydrophobic polymer in the polymer solution (the total polymer mass (%) with respect to the polymer solution mass) is the thickness of the microporous polymer membrane, It may be appropriately adjusted according to the pore diameter, porosity, etc., and is not particularly limited. For example, the lower limit is preferably 0.001% by mass, more preferably 0.005% by mass, and still more preferably 0. The upper limit is preferably 10% by mass, more preferably 5% by mass, and still more preferably 1% by mass. When the polymer concentration is less than 0.001% by mass, the strength of the microporous polymer film may be reduced, and the pore size and arrangement may be irregular. On the other hand, when the polymer concentration exceeds 10% by mass, vacancies may not be sufficiently formed.
特に機械的強度の高い微細多孔質高分子膜とする場合には、疎水性高分子の使用量は、両親媒性高分子と疎水性高分子との合計質量に対して、50質量%以上とするのが好ましく、その上限は好ましくは99質量%である。50質量%以上とすることで、機械的強度の高い微細多孔質高分子膜が比較的容易に形成することができる。疎水性高分子の使用量が99%より多い、すなわち、両親媒性高分子の使用量が1質量%未満であると、高分子溶液の表面における水滴の成長や輸送が困難になり、孔径や配列が不規則になることがある。なお、疎水性高分子を使用することなく微細多孔質高分子膜を形成することもできる。 In particular, in the case of a microporous polymer membrane having high mechanical strength, the amount of the hydrophobic polymer used is 50% by mass or more based on the total mass of the amphiphilic polymer and the hydrophobic polymer. The upper limit is preferably 99% by mass. By setting the content to 50% by mass or more, a fine porous polymer film having high mechanical strength can be formed relatively easily. If the amount of the hydrophobic polymer used is more than 99%, that is, if the amount of the amphiphilic polymer used is less than 1% by mass, it is difficult to grow and transport water droplets on the surface of the polymer solution. The array may become irregular. A fine porous polymer film can also be formed without using a hydrophobic polymer.
高分子溶液を基板上(実際には金属膜上であるが、このように表記する。以下同様)に塗布するには、通常のコーティング技術を用いて行えばよい。ポリマー溶液の塗布量は、膜の大きさや厚さに応じて適宜調節すればよく、特に限定されるものではないが、例えば、1mL以上、50mL以下の範囲内である。 In order to apply the polymer solution on the substrate (actually on the metal film, it is expressed in this way, the same applies hereinafter), a normal coating technique may be used. The application amount of the polymer solution may be appropriately adjusted according to the size and thickness of the film, and is not particularly limited, but is, for example, in the range of 1 mL or more and 50 mL or less.
基板上に塗布したポリマー溶液の表面に吹き付ける気体としては、微細多孔質膜の形成を阻害しない限り、特に限定されるものではないが、例えば、空気、酸素、二酸化炭素、窒素、アルゴンなどが挙げられる。なお、塵埃が多数存在すると、製膜に影響を及ぼすことがあるので、気体をフィルターに通過させて除塵し、製膜はクリーンルーム内で行うことが好ましい。 The gas sprayed onto the surface of the polymer solution applied on the substrate is not particularly limited as long as it does not inhibit the formation of the microporous film, and examples thereof include air, oxygen, carbon dioxide, nitrogen, and argon. It is done. If a large amount of dust is present, film formation may be affected. Therefore, it is preferable to remove the dust by passing a gas through a filter, and the film formation is preferably performed in a clean room.
自己組織化による微細多孔質高分子膜を調製する際には、基板上に塗布したポリマー溶液の表面に、相対湿度50%以上、95%以下の気体を実質的に一定の流速で吹き付けることが重要である。相対湿度が50%未満であると、高分子溶液の表面に充分な水蒸気が凝結せず、所望の孔径や空孔率が得られないことがある。逆に、相対湿度が95%を超えると、高分子溶液の表面に必要以上の水蒸気が凝結してしまい、空孔が充分に形成されないことがある。気体の流速は、形成する微細多孔質高分子膜の厚さ、孔径、空孔率などに応じて適宜調節すればよく、特に限定されるものではないが、例えば、その下限が好ましくは0.01m/s、より好ましくは0.05m/s、さらに好ましくは0.1m/sであり、また、その上限が好ましくは1m/s、より好ましくは0.8m/s、さらに好ましくは0.7m/sである。流速が0.01m/s未満であると、製膜に時間がかかり、生産性が低下することがある。逆に、流速が1m/sを超えると、高分子溶液の表面に乱れが生じ、微細多孔質高分子膜の厚さが不均一になることがある。 When preparing a microporous polymer film by self-assembly, a gas having a relative humidity of 50% or more and 95% or less may be sprayed at a substantially constant flow rate onto the surface of the polymer solution coated on the substrate. is important. If the relative humidity is less than 50%, sufficient water vapor does not condense on the surface of the polymer solution, and the desired pore size and porosity may not be obtained. On the other hand, if the relative humidity exceeds 95%, excessive water vapor condenses on the surface of the polymer solution, and vacancies may not be sufficiently formed. The gas flow rate may be appropriately adjusted according to the thickness, pore diameter, porosity and the like of the microporous polymer film to be formed, and is not particularly limited. 01 m / s, more preferably 0.05 m / s, still more preferably 0.1 m / s, and the upper limit is preferably 1 m / s, more preferably 0.8 m / s, still more preferably 0.7 m. / S. When the flow rate is less than 0.01 m / s, it takes time to form a film, and the productivity may decrease. On the other hand, when the flow rate exceeds 1 m / s, the surface of the polymer solution is disturbed, and the thickness of the microporous polymer film may become non-uniform.
基板上に塗布された高分子溶液の表面に気体を吹き付ける方向は、基板に対して垂直な方向から水平な方向まで、いかなる方向であってもよいが、孔径や配列の均一性を高めるには、基板に対して垂直な方向に対して30度以上、60度以下の範囲内であることが好ましい。実際には、高分子溶液を塗布した基板の上方に、基板全体を覆うような大きさの漏斗を、所定の間隔を置いて、伏せた状態で保持し、漏斗の細管から気体を供給して吹き付けるようにすればよい。この場合、基板と漏斗との間隔は、気体の流速に応じて適宜調節すればよく、特に限定されるものではないが、例えば、2cm以上、10cm以下の範囲内である。 The direction in which the gas is blown onto the surface of the polymer solution coated on the substrate may be any direction from a direction perpendicular to the substrate to a horizontal direction. The angle is preferably within the range of 30 degrees or more and 60 degrees or less with respect to the direction perpendicular to the substrate. In practice, a funnel sized to cover the entire substrate is held in a down position above the substrate on which the polymer solution has been applied, and the gas is supplied from the capillary tube of the funnel. Just spray it. In this case, the distance between the substrate and the funnel may be adjusted as appropriate according to the flow rate of the gas, and is not particularly limited, but is, for example, in the range of 2 cm to 10 cm.
自己組織化による微細多孔質高分子膜の空孔率は、その下限が好ましくは30%、より好ましくは35%、さらに好ましくは40%であり、また、その上限が好ましくは80%、より好ましくは75%、さらに好ましくは70%である。ここで、「空孔率」とは、微細多孔質高分子膜の所定領域内に存在する空孔の全開口面積の割合を意味する。なお、空孔率は、微細多孔質高分子膜を光学顕微鏡で観察し、周縁部を除いた実使用領域から無作為に抽出した所定の面積を有する領域について求めた値である。空孔率が30%未満であると、表示装置に用いた場合に、非表示部分が多くなり、表示品質が低下することがある。逆に、空孔率が80%を超えると、膜の強度が低下することがある。 The lower limit of the porosity of the microporous polymer membrane by self-assembly is preferably 30%, more preferably 35%, still more preferably 40%, and the upper limit is preferably 80%, more preferably. Is 75%, more preferably 70%. Here, the “porosity” means the ratio of the total opening area of the pores existing in a predetermined region of the microporous polymer membrane. The porosity is a value obtained by observing the microporous polymer film with an optical microscope and obtaining a region having a predetermined area randomly extracted from the actual use region excluding the peripheral portion. When the porosity is less than 30%, when used in a display device, the non-display portion increases, and the display quality may deteriorate. On the contrary, when the porosity exceeds 80%, the strength of the film may be lowered.
また、自己組織化による微細多孔質高分子膜の孔径は、10nm〜100μmの範囲であり、特に限定されず、用途に応じて設定すればよい。 Moreover, the pore diameter of the microporous polymer film by self-organization is in the range of 10 nm to 100 μm, and is not particularly limited, and may be set according to the application.
一般に、孔径を小さくするには、例えば、疎水性有機溶媒として沸点が低い有機溶媒を用いたり、基板の温度を上昇させたり、基板上に塗布する高分子溶液の量を少なくすればよい。 In general, in order to reduce the pore size, for example, an organic solvent having a low boiling point may be used as the hydrophobic organic solvent, the temperature of the substrate may be increased, or the amount of the polymer solution applied on the substrate may be reduced.
微細多孔質高分子膜の厚さは、孔径に応じて変化するので、特に限定されるものではないが、例えば、その下限が好ましくは10μm、より好ましくは15μm、さらに好ましくは20μmであり、また、その上限が好ましくは200μm、より好ましくは180μm、さらに好ましくは150μmである。 The thickness of the microporous polymer membrane varies depending on the pore size and is not particularly limited. For example, the lower limit is preferably 10 μm, more preferably 15 μm, still more preferably 20 μm, The upper limit is preferably 200 μm, more preferably 180 μm, and even more preferably 150 μm.
このような微細多孔質高分子膜の製膜過程を図2に示す。高分子溶液を高湿度下でキャスティングすると、キャスティングされた溶液の表面に水が供給されて、水滴が結露し、次いで、水滴が成長し、その後、溶媒が蒸発する過程で毛細管力により水滴が凝集し、最後に水滴が蒸発して水滴が存在していた場所に細孔13aが形成される。
The film forming process of such a microporous polymer film is shown in FIG. When a polymer solution is cast under high humidity, water is supplied to the surface of the cast solution, the water droplets are condensed, then the water droplets grow, and then the water droplets aggregate due to capillary force in the process of evaporation of the solvent. Finally, the water droplets evaporate and
このように製膜された微細多孔質高分子膜13の細孔13aの内壁には、水滴の作用により両親媒性高分子の親水性部位が配列すると推測され、これにより親水性の官能基が存在することになる。一方、細孔13aの間の表面は疎水性部位による疎水性が強くなると推測される。
It is presumed that hydrophilic portions of the amphiphilic polymer are arranged on the inner wall of the
このように本発明の微細多孔質高分子膜の表面には、特に細孔内に親水性の官能基が存在する。ここで、親水性の官能基としては、用途に応じて化学修飾が適用できるものであればよく、特に限定されないが、例えば、カルボキシル基、アミノ基、水酸基などを挙げることができ、特に、カルボキシル基が好ましい。 Thus, hydrophilic functional groups exist in the pores on the surface of the microporous polymer membrane of the present invention. Here, the hydrophilic functional group is not particularly limited as long as it can be chemically modified according to the use, and examples thereof include a carboxyl group, an amino group, and a hydroxyl group. Groups are preferred.
また、本発明のバイオセンサーチップは、このような微細多孔質高分子膜を表面に有するものであればよいが、親水性の官能基が不足している場合、あるいは、細孔の間の隔壁にも親水性の官能基を設けてさらに感度を向上させるためには、プラズマ酸化処理またはオゾン酸化処理などの表面処理を施せばよい。このような表面処理により、有機物が酸化され、カルボキシル基が形成され、親水性の官能基を増大することができる。 In addition, the biosensor chip of the present invention may be any as long as it has such a fine porous polymer film on its surface. However, when the hydrophilic functional group is insufficient, or the partition walls between the pores In order to further improve the sensitivity by providing a hydrophilic functional group, surface treatment such as plasma oxidation treatment or ozone oxidation treatment may be performed. By such surface treatment, the organic substance is oxidized, a carboxyl group is formed, and the hydrophilic functional group can be increased.
さらに、このような親水性の官能基を有する微細多孔質高分子膜は、化学修飾することで、生理活性物質を固定する機能性部位を表面に設けることができる。化学修飾としては、例えば、マレイミド修飾が挙げられる。 Furthermore, the fine porous polymer film having such a hydrophilic functional group can be chemically modified to provide a functional site for fixing a physiologically active substance on the surface. Examples of the chemical modification include maleimide modification.
(実施例)
まず、基板として16mm×16mmのカバーグラスを用い、この上に厚さが45nmの金薄膜を設けた。そして、このように金薄膜を有する基板を、濃度が1.0%となる3−メルカプト−プロピル−トリメトキシシランの1%酢酸水溶液に60分間浸漬し、金薄膜をカップリング処理した。
(Example)
First, a cover glass of 16 mm × 16 mm was used as a substrate, and a gold thin film having a thickness of 45 nm was provided thereon. The substrate having the gold thin film was immersed in a 1% aqueous acetic acid solution of 3-mercapto-propyl-trimethoxysilane having a concentration of 1.0% for 60 minutes to couple the gold thin film.
次に、自己組織化による微細多孔質高分子膜をコーティングするために、カバーグラスの金薄膜上に、濃度が0.5mg/mLとなる高分子化合物としてポリスチレン−ポリアクリル酸共重合体のクロロホルム溶液をキャストし、90%の湿度の空気を上部より5mL/minの流量で吹き付けるとクロロホルムが蒸発し水滴が鋳型となって、金薄膜上に自己組織化された微細多孔質高分子膜が形成された。 Next, in order to coat a microporous polymer film by self-assembly, a polystyrene-polyacrylic acid copolymer chloroform as a polymer compound having a concentration of 0.5 mg / mL on a gold thin film of a cover glass. When the solution is cast and 90% humidity air is blown from the top at a flow rate of 5 mL / min, the chloroform evaporates and the water droplets form a mold, forming a self-assembled microporous polymer film on the gold thin film It was done.
さらに、プラズマ装置を用いてカバーグラス上の金薄膜上に設けられた微細多孔質高分子膜をプラズマ酸化処理した。この条件は、高周波発信器周波数が13.56MHz、出力が100W、酸素ガス流量が50mL/min、真空度が1.0〜1.2Torr、処理時間が60秒である。 Furthermore, the microporous polymer film provided on the gold thin film on the cover glass was subjected to plasma oxidation using a plasma apparatus. This condition is that the high frequency oscillator frequency is 13.56 MHz, the output is 100 W, the oxygen gas flow rate is 50 mL / min, the degree of vacuum is 1.0 to 1.2 Torr, and the processing time is 60 seconds.
処理前の水接触角は150degであったのに対して、プラズマ酸化処理を行うと68degとなり、親水性が向上したことが確認された。 The water contact angle before the treatment was 150 deg. However, when the plasma oxidation treatment was performed, it became 68 deg, and it was confirmed that the hydrophilicity was improved.
また、膜表面をフーリエ変換赤外分光分析(FT−IR)で測定すると、カルボキシル基(COOH基)の増大が確認された。 Further, when the film surface was measured by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), an increase in carboxyl groups (COOH groups) was confirmed.
(比較例)
実施例と同様に、厚さが45nmの金薄膜を有する、16mm×16mmのカバーグラスを、濃度1mmol/Lとなる10−カルボキシ−1−デカンチオールのエタノール溶液に24時間浸漬し、その後エタノールで洗浄して、アルカンチオールの単分子層を作製した。
(Comparative example)
Similar to the examples, a 16 mm × 16 mm cover glass having a gold thin film with a thickness of 45 nm was immersed in an ethanol solution of 10-carboxy-1-decanethiol having a concentration of 1 mmol / L for 24 hours, and then with ethanol. The monolayer of alkanethiol was prepared by washing.
(試験例)
以上のように作製した実施例、比較例のバイオセンサーチップをSPR測定装置のプリズム上に固定して、専用の測定マウントをセットしてフロー式で次の操作を行った。
(Test example)
The biosensor chips of Examples and Comparative Examples produced as described above were fixed on the prism of the SPR measurement device, a dedicated measurement mount was set, and the following operation was performed using a flow method.
まず、抗原抗体反応による抗体タンパク質を結合させるための化学修飾としてマレイミド修飾処理を以下の要領で行った。すなわち、400mmol/Lの1−Ethyl−3−(3−dimethylaminopropyl)carbodiimide)水溶液および100mmol/LのN− Hydroxysulfosuccinimide水溶液の混合液を、20μL/minの流量で7分間、合計140μLをセンサー上に流すことによって処理した。 First, maleimide modification treatment was performed in the following manner as chemical modification for binding antibody protein by antigen-antibody reaction. That is, a mixture of 400 mmol / L 1-Ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide) and 100 mmol / L N-Hydrosulfosuccimide aqueous solution was flowed over the sensor for 7 minutes at a flow rate of 20 μL / min. Was processed by.
さらに、抗体を固定するためにMP BIOMEDICALS社のヒトIgG抗体の20μg/mLの濃度に調製したリン酸緩衝液を20μL/minの流量で7分間、合計140μLをセンサー上に流した。 Furthermore, in order to immobilize the antibody, a phosphate buffer prepared at a concentration of 20 μg / mL of human IgG antibody of MP BIOMEDICALS was flowed over the sensor for 7 minutes at a flow rate of 20 μL / min over the sensor.
このような処理により、実施例のバイオセンサーチップはSPRセンサー用のバイオセンサーチップとして使用できるようになった。 By such treatment, the biosensor chip of the example can be used as a biosensor chip for an SPR sensor.
次に、SPRセンサーでの感度を調べるために、抗原としてMP BIOMEDICALS社の免疫グロブリンG(ヒトIgG)の1×10-8mol/Lの濃度に調整したリン酸緩衝液を流し、続いて濃度1×10-7mol/Lのリン酸緩衝液を流し、表面プラズモン共鳴シグナルの変化を測定した。 Next, in order to examine the sensitivity with the SPR sensor, a phosphate buffer adjusted to a concentration of 1 × 10 −8 mol / L of immunoglobulin G (human IgG) of MP BIOMEDICALS was flowed as an antigen, and subsequently the concentration A phosphate buffer solution of 1 × 10 −7 mol / L was allowed to flow, and changes in the surface plasmon resonance signal were measured.
この結果を表1及び図3(実施例のみ)に示す。
この結果、実施例の微細多孔質高分子膜を設けたバイオセンサーチップを用いたSPRセンサーの出力としての共鳴角度の変化は、従来技術にかかる比較例のアルカンチオールを用いたバイオセンサーチップ基材のものに比べて優れていることがわかった。
The results are shown in Table 1 and FIG. 3 (Examples only).
As a result, the change in the resonance angle as the output of the SPR sensor using the biosensor chip provided with the microporous polymer film of the example is the biosensor chip base material using the alkanethiol of the comparative example according to the prior art It turned out to be superior to the one.
本発明のバイオセンサーチップは、SPRセンサーの他、種々のバイオセンサーに適用できる。 The biosensor chip of the present invention can be applied to various biosensors in addition to the SPR sensor.
11 基板
12 金属膜
13 微細多孔質高分子膜
11
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