JP2007192811A - 薄板型多孔質ガラス担体及びその作成方法並びに薄板型多孔質ガラス集積体 - Google Patents
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Abstract
【課題】安定的に薄板型成形体多孔質ガラスを作成する方法の確立及び該方法を用いる薄板型成形体多孔質ガラスを反応検出チップ担体として用いた薄板型多孔質ガラス集積体の提供。
【解決手段】
上記課題を解決するために、薄板型多孔質ガラスを、（１）ホウケイ酸ガラスから構成される分相性基礎ガラスを薄板型に成形した後、分相工程を行い、これを小片に切断分離した後、化学的エッチングにより作成すること、又は（２）（１）と同様の分相性基礎ガラスをあらかじめ円柱若しくは棒状に成形した後、分相工程を行い、集合させたものを薄く切断した後、化学的エッチングにより作成すること。
【選択図】なし
【解決手段】
上記課題を解決するために、薄板型多孔質ガラスを、（１）ホウケイ酸ガラスから構成される分相性基礎ガラスを薄板型に成形した後、分相工程を行い、これを小片に切断分離した後、化学的エッチングにより作成すること、又は（２）（１）と同様の分相性基礎ガラスをあらかじめ円柱若しくは棒状に成形した後、分相工程を行い、集合させたものを薄く切断した後、化学的エッチングにより作成すること。
【選択図】なし
Description
本発明は、遺伝子診断及び生理機能診断等に使用される多数の機能分子の認識を可能にする検出チップ用薄板型多孔質ガラス担体及びその作成方法に関する。
遺伝子の変異、特に一塩基の変異を含む多型の検出は、突然変異等に起因する疾患、例えばガンの診断等に有効なだけでなく、薬剤への応答性や副作用の指針に必要であり、多因子疾患の病因関連遺伝子の解析や予測医療にも貢献する。この検出にいわゆるDNAチップの使用が有効であることが知られている。従来利用されてきた、短いDNA鎖を固定化したDNAチップ、Affymetrix社のいわゆるGeneChipは、通常約１cm角のシリコンもしくはガラス基板上にフォトリソグラフィー技術を用いて１万以上のオリゴDNA断片（DNAプローブ）を作り込んだものである。このDNAチップ上に、例えば蛍光標識したDNA試料を流すと、上記DNAチップ上のプローブと相補的な配列を有するDNA断片はプローブと結合し、その部分だけが蛍光により識別でき、DNA試料中のDNA断片の特定配列を認識・定量することができる。この方法により、既に、ガン遺伝子の突然変異の検出や、遺伝子多型の検出が可能であることが示されている。
また、cDNAをスライドガラス上に配列したマイクロアレイも用いられているが、分子が固定化されていなこともあり、再現性や解析精度に問題があった。また、各種の生理機能診断に利用される酵素、抗原、DNA断片、抗体、エピトープ又はタンパク質は、積極的に検出チップとして利用されていなかった。
一方、分相法多孔質ガラスは、（１）母材ホウケイ酸ガラスの熔解、（２）成型、（３）分相、（４）化学的エッチングにより作成される（非特許文献１）。このような方法で作成された分相法多孔質ガラスは、例えばHPLC用充填剤等として使用されてきた（非特許文献２）。本発明者らは、この多孔質ガラスを微粉末として新しいタイプのDNAチップを開発した（非特許文献３）。
加えて、プローブ分子を内面に固定したキャピラリーを用いたアフィニティー検出分析チップ（特許文献１）、多孔質ガラスビーズ又はシリコン結晶上にガラス層を形成したものを担体としたアフィニティー反応プローブビーズ（特許文献２）もある。
また、多孔質ガラス粉末を担体とした反応検出チップがある（特許文献３−５）。しかし、該多孔質ガラス粉末を用いた反応検出チップは、スポット間に多孔質ガラス粉末量のムラがあった。よって、多孔質ガラス粉末量のムラにより、各スポット中に含まれるプローブ量にムラができ、検出対象の定量測定は困難であった（図１１）。
さらに、多孔質ガラスなどの反応性表面を持つ小さなタイル状の担体を用いた反応プローブチップが記載された特許文献がある（特許文献６）。しかしながら、タイル状多孔質ガラス担体の作成方法の開示はなく、安定的な薄板型成形体多孔質ガラスの作成方法が確立されていないのが現状である。
H.Tanaka, T.Yazawa, K.Eguchi, H.Nagasawa, N.Matuda and T.Einishi,: Precipitation of colloidal silica and pore size distribution in high silica porous glass. Journal of Non-Crystalline Solids 65, 301-309,(1984) Hiroshi Nagasawa, Yonezo Matumoto, Naobumi Oi, Sigeru Yokoyama, Tetsuo Yazawa, Hiroshi Tanaka and Kiyoshi Eguchi : Effects of pore size on the retention time of octadescyl silanaized porous glass in high performance liquid chromatography. Analytical Science 7 Supplement, 181-182(1991) Toshifumi Tsukahara, Hiroshi Nagasawa : Probe-on-carriers for oligonucleotide microarrays (DNA chips). Science and Technology of Advanced Materials 5, 359-362 (2004) 特開2002-202305
特開2003-139773
特開2001-281251
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特開2002-98697
加えて、プローブ分子を内面に固定したキャピラリーを用いたアフィニティー検出分析チップ（特許文献１）、多孔質ガラスビーズ又はシリコン結晶上にガラス層を形成したものを担体としたアフィニティー反応プローブビーズ（特許文献２）もある。
また、多孔質ガラス粉末を担体とした反応検出チップがある（特許文献３−５）。しかし、該多孔質ガラス粉末を用いた反応検出チップは、スポット間に多孔質ガラス粉末量のムラがあった。よって、多孔質ガラス粉末量のムラにより、各スポット中に含まれるプローブ量にムラができ、検出対象の定量測定は困難であった（図１１）。
さらに、多孔質ガラスなどの反応性表面を持つ小さなタイル状の担体を用いた反応プローブチップが記載された特許文献がある（特許文献６）。しかしながら、タイル状多孔質ガラス担体の作成方法の開示はなく、安定的な薄板型成形体多孔質ガラスの作成方法が確立されていないのが現状である。
H.Tanaka, T.Yazawa, K.Eguchi, H.Nagasawa, N.Matuda and T.Einishi,: Precipitation of colloidal silica and pore size distribution in high silica porous glass. Journal of Non-Crystalline Solids 65, 301-309,(1984) Hiroshi Nagasawa, Yonezo Matumoto, Naobumi Oi, Sigeru Yokoyama, Tetsuo Yazawa, Hiroshi Tanaka and Kiyoshi Eguchi : Effects of pore size on the retention time of octadescyl silanaized porous glass in high performance liquid chromatography. Analytical Science 7 Supplement, 181-182(1991) Toshifumi Tsukahara, Hiroshi Nagasawa : Probe-on-carriers for oligonucleotide microarrays (DNA chips). Science and Technology of Advanced Materials 5, 359-362 (2004)
上記多孔質ガラス粉末を担体とした反応検出チップでは、スポットの蛍光特性において使用する多孔質ガラス粉末の形態等により定量性に困難が生じる。
そこで、本発明者らは、鋭意研究したところ、あらかじめ定形の薄板型に形成した多孔質ガラスの小片を反応検出チップ担体として利用することが好ましいことを見いだした。しかしながら、安定的な薄板型成形体多孔質ガラスの作成方法が確立されていなかった。よって、本発明者らの、創意工夫により、安定的に薄板型成形体多孔質ガラスを作成する方法を確立し、これにより、薄板型成形体多孔質ガラスを反応検出チップ担体として用いた安定的なスポット情報が得られる薄板型多孔質ガラス集積体を完成し、本発明に至った。
そこで、本発明者らは、鋭意研究したところ、あらかじめ定形の薄板型に形成した多孔質ガラスの小片を反応検出チップ担体として利用することが好ましいことを見いだした。しかしながら、安定的な薄板型成形体多孔質ガラスの作成方法が確立されていなかった。よって、本発明者らの、創意工夫により、安定的に薄板型成形体多孔質ガラスを作成する方法を確立し、これにより、薄板型成形体多孔質ガラスを反応検出チップ担体として用いた安定的なスポット情報が得られる薄板型多孔質ガラス集積体を完成し、本発明に至った。
本発明は、目的に適した安定なスポット情報が得られる検出チップとして、薄板型多孔質ガラス担体を多数配列した薄板型多孔質ガラス集積体を作ることにより解決した。詳しくは、薄板型多孔質ガラスを、（１）分相性基礎ガラスを薄板型に成形した後、分相工程を行い、これを小片に切断分離した後、化学的エッチングにより作成すること、又は（２）（１）と同様の分相性基礎ガラスをあらかじめ円柱若しくは棒状に成形した後、分相工程を行い、集合させたものを薄く切断した後、化学的エッチングにより作成すること。続いて、薄板型多孔質ガラスを、有機官能基を持ったカップリン剤と反応させ、その後に各種検出対象と結合可能な反応性物質を固定した後、基板上に集積・固定することにより実現する。
すなわち本発明は以下からなる。
「１．２つの実質的に平行な面を持つ薄板型の多孔質ガラス担体であって、多孔質内部表面に検出対象と結合可能な反応性物質を固定した検出チップ用薄板型多孔質ガラス担体。
２．多孔質内部表面に反応性物質と結合可能な官能基を有する前項１の薄板型多孔質ガラス担体。
３．前項１又は２に記載の薄板型多孔質ガラス担体を基板上に２個以上集積・固定した薄板型多孔質ガラス集積体。
４．各薄板型多孔質ガラス担体にそれぞれ異なる反応性物質が固定されている前項３に記載の薄板型多孔質ガラス集積体。
５．分相性基礎ガラス材を薄板型に成形し、分相工程を経て、小片に切断分離し、化学的エッチングすることを特徴とする担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
６．分相性基礎ガラス材を複数の円柱又は棒状に成形し、分相工程を経て、一つに固めて切断分離し、化学的エッチングすることを特徴とする担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
７．化学的エッチングの後に、カップリング処理により、多孔質内部表面に反応性物質と結合可能な官能基を導入する前項５又は６に記載の担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
８．分相工程の加熱条件が、加熱温度５８０℃〜７２５℃及び加熱時間１０５時間以上であるあることを特徴とする前項５―７のいずれか１に記載の担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
９．前項５―８のいずれか１に記載の担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法で得られた薄板型多孔質ガラス担体。
１０．前項９に記載の薄板型多孔質ガラス担体を基板上に２個以上集積・固定した薄板型多孔質ガラス集積体。」
「１．２つの実質的に平行な面を持つ薄板型の多孔質ガラス担体であって、多孔質内部表面に検出対象と結合可能な反応性物質を固定した検出チップ用薄板型多孔質ガラス担体。
２．多孔質内部表面に反応性物質と結合可能な官能基を有する前項１の薄板型多孔質ガラス担体。
３．前項１又は２に記載の薄板型多孔質ガラス担体を基板上に２個以上集積・固定した薄板型多孔質ガラス集積体。
４．各薄板型多孔質ガラス担体にそれぞれ異なる反応性物質が固定されている前項３に記載の薄板型多孔質ガラス集積体。
５．分相性基礎ガラス材を薄板型に成形し、分相工程を経て、小片に切断分離し、化学的エッチングすることを特徴とする担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
６．分相性基礎ガラス材を複数の円柱又は棒状に成形し、分相工程を経て、一つに固めて切断分離し、化学的エッチングすることを特徴とする担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
７．化学的エッチングの後に、カップリング処理により、多孔質内部表面に反応性物質と結合可能な官能基を導入する前項５又は６に記載の担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
８．分相工程の加熱条件が、加熱温度５８０℃〜７２５℃及び加熱時間１０５時間以上であるあることを特徴とする前項５―７のいずれか１に記載の担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
９．前項５―８のいずれか１に記載の担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法で得られた薄板型多孔質ガラス担体。
１０．前項９に記載の薄板型多孔質ガラス担体を基板上に２個以上集積・固定した薄板型多孔質ガラス集積体。」
本発明によれば、フォトリソグラフィー設備等の特別な設備を要することなく、任意のタンパク質又は塩基配列を持ったオリゴヌクレオチドなどの反応性物質を、薄板型多孔質ガラス担体に集積した薄板型多孔質ガラス集積体により定量性の高い検出チップを容易に提供することができる。
また、既存のGeneChipより、高い集積度を有する検出チップを提供すること及びチップを再利用することも可能である。また、各種反応性物質を固定した薄板型多孔質ガラス担体を準備しておけば、必要な時に必要な組み合わせの反応性物質を固定した薄板型多孔質ガラス集積体を簡単に作成できる。本発明はさらに、低コストかつ安定性の高い反応性検出チップを提供することができる。従って、各個人の必要に対応したDNAなどの反応性検出チップの作成が可能となり、オーダーメイドの医療に貢献できる。
また、既存のGeneChipより、高い集積度を有する検出チップを提供すること及びチップを再利用することも可能である。また、各種反応性物質を固定した薄板型多孔質ガラス担体を準備しておけば、必要な時に必要な組み合わせの反応性物質を固定した薄板型多孔質ガラス集積体を簡単に作成できる。本発明はさらに、低コストかつ安定性の高い反応性検出チップを提供することができる。従って、各個人の必要に対応したDNAなどの反応性検出チップの作成が可能となり、オーダーメイドの医療に貢献できる。
本発明の「ガラス材」は、分相法により多孔質ガラスを成形できる組成である分相性基礎ガラスであれば特に限定されるものではない。例えば、ホウケイ酸ガラスから構成されるガラス、又は重量比（％）が、SiO2：60-80%、B2O3：15-25％、NaO：3-10％、Al2O3：1-5％であり、好適には、SiO2：70%、B2O3：21％、NaO：6％、Al2O3：3％のガラス等である。
本発明の「反応性物質」の「反応性」とは、化学反応により、イオン結合や共有結合による化学構造等が変化する場合のみではなく、ファンデルワールス力、水素結合、配位結合、化学吸着、物理吸着等のその他の様式により、他の物質と結合した状況を作り得る性質を意味する。
そのような反応性物質としては、任意の構成を持つタンパク質又は任意の塩基配列を持つオリゴヌクレオチドなどを担持する材料であるが、当然のことながらこれらに限定されない。
そのような反応性物質としては、任意の構成を持つタンパク質又は任意の塩基配列を持つオリゴヌクレオチドなどを担持する材料であるが、当然のことながらこれらに限定されない。
本発明の「検出対象」とは、上記の「反応性物質」に特異的に認識される物質である。例としては、「反応性物質」がオリゴヌクレオチドの場合には、該オリゴヌクレオチドと相補配列のオリゴヌクレオチドであり、「反応性物質」が抗体の場合には、抗原であるが、当然のことながらこれらに限定されない。
本発明の「基板」は、検出システムに対して変化しない安定な素材であれば特に限定されないが、多孔質ガラス薄板を固定するのに適した表面特性を持つことが必要であり、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、シリコンウェハーなどの無機基板が好ましいが、薄板型多孔質ガラスとの結合方法を工夫することによりポリエステルフィルム・ポリエチレンフィルムなどの有機基板を用いることもでき、場合によっては紙類を用いることができる。
次に、薄板型多孔質ガラス及び薄板型多孔質ガラス担体の作成方法を説明する。
多孔質ガラス材を熔解し、（１）薄板型に成形した後（第１工程）、分相工程を行い（第２工程）、これを小片に切断分離した後（第３工程）、化学的エッチング（第４工程）により作成すること、又は（２）円柱若しくは棒状に成形した後（第１工程）、分相工程を行い（第２工程）、集合させたものを薄く切断した後（第３工程）、化学的エッチング（第４工程）により作成すること。続いて、薄板型多孔質ガラスを、有機官能基を持ったカップリング剤と反応させ（第５工程）、その後に各種検出対象と結合可能な反応性物質を固定する（第６工程）。これにより、薄板型多孔質ガラス担体を作成することができる。
多孔質ガラス材を熔解し、（１）薄板型に成形した後（第１工程）、分相工程を行い（第２工程）、これを小片に切断分離した後（第３工程）、化学的エッチング（第４工程）により作成すること、又は（２）円柱若しくは棒状に成形した後（第１工程）、分相工程を行い（第２工程）、集合させたものを薄く切断した後（第３工程）、化学的エッチング（第４工程）により作成すること。続いて、薄板型多孔質ガラスを、有機官能基を持ったカップリング剤と反応させ（第５工程）、その後に各種検出対象と結合可能な反応性物質を固定する（第６工程）。これにより、薄板型多孔質ガラス担体を作成することができる。
図１を用いて、上記（１）を説明する。
ガラス材を熔解し、成形する際に、薄板型に成形して母材ガラスを作成する。この母材ガラスに熱処理を行う。これにより、母材ガラスは分相といわれる現象を起こす。分相後のガラスを、同じ大きさの小片に切断する。この状態では、まだ多孔質にはなっていない。続いて、各小片のガラス材を、酸溶液中に浸け込み、酸処理を行う。得られた酸処理後の各小片の多孔質ガラス薄板を回収し、アルカリ処理により、細孔中の堆積シリカゲルを除去する（参照図２）。
ガラス材を熔解し、成形する際に、薄板型に成形して母材ガラスを作成する。この母材ガラスに熱処理を行う。これにより、母材ガラスは分相といわれる現象を起こす。分相後のガラスを、同じ大きさの小片に切断する。この状態では、まだ多孔質にはなっていない。続いて、各小片のガラス材を、酸溶液中に浸け込み、酸処理を行う。得られた酸処理後の各小片の多孔質ガラス薄板を回収し、アルカリ処理により、細孔中の堆積シリカゲルを除去する（参照図２）。
図３を用いて、上記（２）を説明する。
ガラス材を熔解し、成形する際に、円柱状に成形する。該材を軟化させ、延伸することにより、一定厚の棒又は糸状の母材ガラスを作成する。この母材ガラスを一定の長さに切断後、熱処理を行う。これにより、母材ガラスは分相といわれる現象を起こす。分相後のガラスを、２本以上並べて固める。固めた後、これを薄い板状に切り出す。この状態で母材ガラスは、固められた樹脂シートの中で円盤状の薄板に成形されているが、まだ多孔質にはなっていない。続いて、シートごと、酸溶液中に浸け込み、酸処理を行う。酸処理後、固めた樹脂シートは、ガラス材から剥離する。得られた酸処理後の多孔質ガラス薄板を回収し、アルカリ処理により、細孔中の堆積シリカゲルを除去する（参照図４）。
ガラス材を熔解し、成形する際に、円柱状に成形する。該材を軟化させ、延伸することにより、一定厚の棒又は糸状の母材ガラスを作成する。この母材ガラスを一定の長さに切断後、熱処理を行う。これにより、母材ガラスは分相といわれる現象を起こす。分相後のガラスを、２本以上並べて固める。固めた後、これを薄い板状に切り出す。この状態で母材ガラスは、固められた樹脂シートの中で円盤状の薄板に成形されているが、まだ多孔質にはなっていない。続いて、シートごと、酸溶液中に浸け込み、酸処理を行う。酸処理後、固めた樹脂シートは、ガラス材から剥離する。得られた酸処理後の多孔質ガラス薄板を回収し、アルカリ処理により、細孔中の堆積シリカゲルを除去する（参照図４）。
第１工程では、各ガラス材を加熱しながら成形体を作成する。加熱温度は特に限定されないが、通常７００℃〜１２５０℃程度、好ましくは８００〜１０００℃程度とすれば良い。
第２工程では、ガラス成形体を熱処理する。熱処理温度は、ガラス材組成等により適宜変更できるが、通常は酸化性雰囲気５８０〜７２５℃程度、好ましくは６００〜７２０℃程度とすれば良い。熱処理時間は熱処理温度等によって異なるが、通常は１０５時間以上、より好ましくは２００時間以上とすれば良い。主にこの熱処理によって、分相ガラスとなる。
また、本発明において、第２工程である熱処理における加熱条件は重要である。すなわち、本発明の第２工程の加熱条件の範囲では、図５に示されるように、適正なスポンジ状の多孔質ガラス体となり、均一な表面を形成できる。
一方、本発明の第２工程の加熱条件以外の範囲では、図６（加熱温度７３０℃、加熱時間２４時間）に示されるように表面が泡状となり、図７（加熱温度７３０℃、加熱時間２４時間）に示されるように表面が泡状と針状が混在する状態となり、図８（加熱温度７００℃、加熱時間１００時間）に示されるように表面が不定形の棒状の集合体になる。図から明らかなように、均一な表面を形成できない。
また、本発明において、第２工程である熱処理における加熱条件は重要である。すなわち、本発明の第２工程の加熱条件の範囲では、図５に示されるように、適正なスポンジ状の多孔質ガラス体となり、均一な表面を形成できる。
一方、本発明の第２工程の加熱条件以外の範囲では、図６（加熱温度７３０℃、加熱時間２４時間）に示されるように表面が泡状となり、図７（加熱温度７３０℃、加熱時間２４時間）に示されるように表面が泡状と針状が混在する状態となり、図８（加熱温度７００℃、加熱時間１００時間）に示されるように表面が不定形の棒状の集合体になる。図から明らかなように、均一な表面を形成できない。
第３工程では、上記ガラス母材を集積して固め、同時に多数の薄板を作成すること、及び分相後に、切断することにある。すなわち、薄板を一本のガラス棒から切り出すのであれば、一切断により一個の薄板しか取れないが、複数のガラス棒をまとめて切断分離あるいは圧迫剥離することにより、多数の薄板が同時且つ同じ形態・厚さで作成できることにある。これにより、２つの実質的に平行な面を持つ薄板型多孔質ガラスを作成できる。ここで、２つの実質的に平行な面を持つとは、厳密に平行な面を持つと解するのではなく、各薄板型多孔質ガラスの厚さがほぼ均一であり、各薄板型多孔質ガラス担体の蛍光スポット毎に蛍光強度の変動を生じさせないことを可能とする薄板型多孔質ガラスの状態を意味する。
また、分相後に切断することにより、切断面の品位が良好に保たれていることも特徴である。これは、熱処理時に起こる母材ガラスからのホウ酸、ナトリウムの表面揮発効果を避けるために重要である。なお、切断後、薄板型多孔質ガラスの厚み調整と表面状態改善のために、研磨して表面を剥離させる事が望ましい。
また、分相後に切断することにより、切断面の品位が良好に保たれていることも特徴である。これは、熱処理時に起こる母材ガラスからのホウ酸、ナトリウムの表面揮発効果を避けるために重要である。なお、切断後、薄板型多孔質ガラスの厚み調整と表面状態改善のために、研磨して表面を剥離させる事が望ましい。
第４工程（化学的エッチング）では、ガラス成形体を酸性溶液と接触させることにより当該成形体中の酸可溶成分を溶出除去する。この処理により多孔質となる。酸性溶液と接触させる方法は限定的ではないが、通常はガラス成形体を酸性溶液に浸漬すれば良い。酸性溶液の種類は特に限定されず、上記ガラス成分を溶出除去できる限り、いずれの酸も使用することができる。例えば、塩酸、硝酸等の鉱酸を好適に用いることができる。この場合、必要に応じて酸性溶液を加熱して用いることもできる。
さらに、好適には、上記後に、ガラス成形体をアルカリ性溶液と接触させることにより当該成形体中のアルカリ可溶成分を溶出除去する。酸処理と同様にアルカリ性溶液の種類は特に限定されず、ガラス成分を溶出除去できる限り、いずれのアルカリも使用することができる。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を好適に用いることができる。
さらに、好適には、上記後に、ガラス成形体をアルカリ性溶液と接触させることにより当該成形体中のアルカリ可溶成分を溶出除去する。酸処理と同様にアルカリ性溶液の種類は特に限定されず、ガラス成分を溶出除去できる限り、いずれのアルカリも使用することができる。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を好適に用いることができる。
第５工程（カップリング処理）では、有機官能基を持ったシラン、ボランチタネート、アルミネートの少なくとも１種類以上のカップリン剤と反応させる。反応条件は、公知の条件で行うことができる。
本発明では、上記の薄板型多孔質ガラスの作成方法により、直径５０μm−５mm、厚さ１０μm−５００μmの複数の薄板型多孔質ガラスを均一に作成できる。
薄板型多孔質ガラスの大きさは任意に選べるが、基板上に多数の異なる種類の反応性物質を固定した薄板型多孔質ガラス担体を固定することを考慮すると、直径５００μm以下で、厚さ１００μm以下であることが好ましい。これは、反応性物質を固定する過程の作業性の観点からは、薄板が大きめの方が好適であるが、反応性物質を固定した後の薄板型多孔質ガラス担体を、基板に固定する際には、小さい方が好ましからである。
薄板型多孔質ガラスの大きさは任意に選べるが、基板上に多数の異なる種類の反応性物質を固定した薄板型多孔質ガラス担体を固定することを考慮すると、直径５００μm以下で、厚さ１００μm以下であることが好ましい。これは、反応性物質を固定する過程の作業性の観点からは、薄板が大きめの方が好適であるが、反応性物質を固定した後の薄板型多孔質ガラス担体を、基板に固定する際には、小さい方が好ましからである。
第６工程の反応性物質を多孔質ガラスの多孔質内部表面に固定する方法としては、以下が例示される。しかしながら、反応性物質が、多孔質内部表面に固定されるもであればいかなる方法でもよい。
薄板型多孔質ガラス上にいわゆる固相法を用いて任意の塩基配列を持ったオリゴヌクレオチド又は任意の構成を持つタンパク質等を合成し、反応性物質を作り込む方法がある。また、他方の方法は、各種の動植物細胞から抽出精製されたもの、若しくは合成された反応性物質を、薄板型多孔質ガラス表面にアミノシランを反応させてアミノ基を結合させる。このアミノ基にグルタルアルデヒドを用いて各種酵素、ポリペプチドを結合する方法を用いることができる。以上により、薄板型多孔質ガラス担体が作成できる。
薄板型多孔質ガラス上にいわゆる固相法を用いて任意の塩基配列を持ったオリゴヌクレオチド又は任意の構成を持つタンパク質等を合成し、反応性物質を作り込む方法がある。また、他方の方法は、各種の動植物細胞から抽出精製されたもの、若しくは合成された反応性物質を、薄板型多孔質ガラス表面にアミノシランを反応させてアミノ基を結合させる。このアミノ基にグルタルアルデヒドを用いて各種酵素、ポリペプチドを結合する方法を用いることができる。以上により、薄板型多孔質ガラス担体が作成できる。
また、薄板型多孔質ガラスに固定する反応性物質は、反応検出チップの用途に応じて、同種類又は異種の物質とすることができる。また、作業効率の観点からは、複数の反応性物質を一度に固定させることが好ましく、より好ましくは、全ての反応性物質を一度に固定させる。反応性物質固定薄板型多孔質ガラス担体は、それぞれ別途調製し、保存することができ、必要に応じて、必要な組み合わせで、基板上に固定することができる。特に、オリゴヌクレオチドを合成した薄板型多孔質ガラス担体の場合、通常の合成プロセスが利用できるので、きわめて実用性が高い。
本発明の薄板型多孔質ガラス集積体の作成方法を説明する。まず、薄板型多孔質ガラス集積体の基板となるスライドガラス上の薄板型多孔質ガラスを設置する領域に接着剤を塗布する。次いで、予め作成しておいた反応性物質を固定した薄板型多孔質ガラス担体をスライドガラス上に移動させ、所定位置に固定する。続いて、同一又は別種の反応性物質を固定した薄板型多孔質ガラス担体を所定位置に固定し、この作業を順次繰り返すことにより、同一又は異なった種類の反応性物質を固定した薄板型多孔質ガラス担体を配列していく。これにより、スライドガラス上の所定位置に同一又は異なった種類の反応性物質を固定した薄板型多孔質ガラス担体が配列された薄板型多孔質ガラス集積体を得ることができる。
そして、上記薄板型多孔質ガラス集積体を反応検出チップとして反応セルにいれ、蛍光標識した検出対象のcDNAをセルに流し込み、反応させる。反応・洗浄の後、セルより集積体を取り出して集積体上の蛍光発光しているスポットの位置を蛍光検出器により解析する。
そして、上記薄板型多孔質ガラス集積体を反応検出チップとして反応セルにいれ、蛍光標識した検出対象のcDNAをセルに流し込み、反応させる。反応・洗浄の後、セルより集積体を取り出して集積体上の蛍光発光しているスポットの位置を蛍光検出器により解析する。
以下に実施例を示し、本発明の特徴をより詳細に説明する。但し、本発明の範囲は、これら実施例に限定されるものではない。
タイル状薄板型多孔質ガラスの作成
組成（SiO2：70%、B2O3：21％、NaO：6％、Al2O3：3％）になるように調合し、約1000℃で溶融し、ガラス材を調製した。続いて、該ガラス材を900℃で軟化させ、薄板型に成形した（10 X 20 cm）。
次いで、上記薄板型ガラス材を電気炉により、約 620 ℃で約 100 時間熱処理した。次に、熱処理後のガラス材を、縦 1 mm 横 1 mmの小片に切断分離した。その後、0.5mol/Lの塩酸水溶液に９５℃以上で、約５時間浸漬した。次に、0.2Nの水酸化ナトリウム溶液に約1時間浸漬後、水洗・乾燥することにより、目的とするタイル状薄板型多孔質ガラスを得た。
該タイル状薄板型多孔質ガラスの特性は、細孔径は100 nm〜250 nmで、細孔径分布範囲は±5%、気孔率が0.8 ml/g±5%であった（図９）。
また、適正なスポンジ状の多孔質ガラス体となり、均一な表面を形成していた。
組成（SiO2：70%、B2O3：21％、NaO：6％、Al2O3：3％）になるように調合し、約1000℃で溶融し、ガラス材を調製した。続いて、該ガラス材を900℃で軟化させ、薄板型に成形した（10 X 20 cm）。
次いで、上記薄板型ガラス材を電気炉により、約 620 ℃で約 100 時間熱処理した。次に、熱処理後のガラス材を、縦 1 mm 横 1 mmの小片に切断分離した。その後、0.5mol/Lの塩酸水溶液に９５℃以上で、約５時間浸漬した。次に、0.2Nの水酸化ナトリウム溶液に約1時間浸漬後、水洗・乾燥することにより、目的とするタイル状薄板型多孔質ガラスを得た。
該タイル状薄板型多孔質ガラスの特性は、細孔径は100 nm〜250 nmで、細孔径分布範囲は±5%、気孔率が0.8 ml/g±5%であった（図９）。
また、適正なスポンジ状の多孔質ガラス体となり、均一な表面を形成していた。
円盤状薄板型多孔質ガラスの作成
組成（SiO2：70%、B2O3：21％、NaO：6％、Al2O3：3％）になるように調合し、約1000℃で溶融し、ガラス材を調製した。続いて、該ガラス材を900℃で軟化させ、延伸することにより50ミクロンから1ミリ程度の太さの棒状（又は糸状）に成形した（1 mm× 30 cm）。
次いで、上記棒状ガラス材を電気炉により、約 620 ℃で約 100 時間熱処理した。次に、二本以上の熱処理後のガラス材を並べ、エポキシ樹脂（又は石膏）を用いて固めた。固化後、精密切断機を用いて、直径（ 上記棒状ガラスの直径と同じ ）厚さ（ 0.5 mm ）の円盤状薄板型に切断分離した。その後、0.5mol/Lの塩酸水溶液に約５時間浸漬した。次に、0.2Nの水酸化ナトリウム溶液に約1時間浸漬後、水洗・乾燥することにより、目的とする円盤状薄板型多孔質ガラスを得た。
円盤状薄板型多孔質ガラスの特性は、実施例１のタイル状薄板型多孔質ガラスの特性と同様であった。また、適正なスポンジ状の多孔質ガラス体となり、均一な表面を形成していた。
組成（SiO2：70%、B2O3：21％、NaO：6％、Al2O3：3％）になるように調合し、約1000℃で溶融し、ガラス材を調製した。続いて、該ガラス材を900℃で軟化させ、延伸することにより50ミクロンから1ミリ程度の太さの棒状（又は糸状）に成形した（1 mm× 30 cm）。
次いで、上記棒状ガラス材を電気炉により、約 620 ℃で約 100 時間熱処理した。次に、二本以上の熱処理後のガラス材を並べ、エポキシ樹脂（又は石膏）を用いて固めた。固化後、精密切断機を用いて、直径（ 上記棒状ガラスの直径と同じ ）厚さ（ 0.5 mm ）の円盤状薄板型に切断分離した。その後、0.5mol/Lの塩酸水溶液に約５時間浸漬した。次に、0.2Nの水酸化ナトリウム溶液に約1時間浸漬後、水洗・乾燥することにより、目的とする円盤状薄板型多孔質ガラスを得た。
円盤状薄板型多孔質ガラスの特性は、実施例１のタイル状薄板型多孔質ガラスの特性と同様であった。また、適正なスポンジ状の多孔質ガラス体となり、均一な表面を形成していた。
反応性物質であるオリゴヌクレオチドを固定した薄板型多孔質ガラス担体の作成
実施例１のタイル状薄板型多孔質ガラス又は実施例２の円盤状薄板型多孔質ガラスを、カラムに詰めて、定法により各種のオリゴヌクレオチドを合成した。
実施例１のタイル状薄板型多孔質ガラス又は実施例２の円盤状薄板型多孔質ガラスを、カラムに詰めて、定法により各種のオリゴヌクレオチドを合成した。
複数種類の反応性物質を固定した薄板型多孔質ガラス集積体の作成
スライドガラス上の薄板型多孔質ガラスを設置する領域に接着剤を塗布する。次いで、実施例３のオリゴヌクレオチドを固定した薄板型多孔質ガラス担体を、スライドガラス上に移動させ、所定位置に固定する。続いて、同一又は別種のオリゴヌクレオチド配列を固定した薄板型多孔質ガラス担体を所定位置に固定し、この作業を順次繰り返すことにより、同一又は異なった種類のオリゴヌクレオチドを固定した薄板型多孔質ガラス担体を配列していく。これにより、スライドガラス上の所定位置に同一又は異なった種類のオリゴヌクレオチドを固定した薄板型多孔質ガラス担体が配列された薄板型多孔質ガラス集積体を得た（図１０参照）。
スライドガラス上の薄板型多孔質ガラスを設置する領域に接着剤を塗布する。次いで、実施例３のオリゴヌクレオチドを固定した薄板型多孔質ガラス担体を、スライドガラス上に移動させ、所定位置に固定する。続いて、同一又は別種のオリゴヌクレオチド配列を固定した薄板型多孔質ガラス担体を所定位置に固定し、この作業を順次繰り返すことにより、同一又は異なった種類のオリゴヌクレオチドを固定した薄板型多孔質ガラス担体を配列していく。これにより、スライドガラス上の所定位置に同一又は異なった種類のオリゴヌクレオチドを固定した薄板型多孔質ガラス担体が配列された薄板型多孔質ガラス集積体を得た（図１０参照）。
Claims (10)
- ２つの実質的に平行な面を持つ薄板型の多孔質ガラス担体であって、多孔質内部表面に検出対象と結合可能な反応性物質を固定した検出チップ用薄板型多孔質ガラス担体。
- 多孔質内部表面に反応性物質と結合可能な官能基を有する請求項１の薄板型多孔質ガラス担体。
- 請求項１又は２に記載の薄板型多孔質ガラス担体を基板上に２個以上集積・固定した薄板型多孔質ガラス集積体。
- 各薄板型多孔質ガラス担体にそれぞれ異なる反応性物質が固定されている請求項３に記載の薄板型多孔質ガラス集積体。
- 分相性基礎ガラス材を薄板型に成形し、分相工程を経て、小片に切断分離し、化学的エッチングすることを特徴とする担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
- 分相性基礎ガラス材を複数の円柱又は棒状に成形し、分相工程を経て、一つに固めて切断分離し、化学的エッチングすることを特徴とする担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
- 化学的エッチングの後に、カップリング処理により、多孔質内部表面に反応性物質と結合可能な官能基を導入する請求項５又は６に記載の担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
- 分相工程の加熱条件が、加熱温度５８０℃〜７２５℃及び加熱時間１０５時間以上であるあることを特徴とする請求項５―７のいずれか１に記載の担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法。
- 請求項５―８のいずれか１に記載の担体用薄板型多孔質ガラスの作成方法で得られた薄板型多孔質ガラス担体。
- 請求項９に記載の薄板型多孔質ガラス担体を基板上に２個以上集積・固定した薄板型多孔質ガラス集積体。
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| JP2006341969A JP2007192811A (ja) | 2005-12-22 | 2006-12-19 | 薄板型多孔質ガラス担体及びその作成方法並びに薄板型多孔質ガラス集積体 |
Applications Claiming Priority (2)
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| JP2006341969A Pending JP2007192811A (ja) | 2005-12-22 | 2006-12-19 | 薄板型多孔質ガラス担体及びその作成方法並びに薄板型多孔質ガラス集積体 |
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| Country | Link |
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Cited By (3)
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| DE102009026869A1 (de) | 2009-06-09 | 2011-02-03 | Schott Ag | Membran aus porösem Glas, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung derselben |
| JP2011251872A (ja) * | 2010-06-01 | 2011-12-15 | Canon Inc | 多孔質ガラスの製造方法 |
| JP2014019639A (ja) * | 2012-07-18 | 2014-02-03 | Spg Technology Co Ltd | 高規格寸法精度の分相性ガラスの製造方法とその多孔質ガラス |
-
2006
- 2006-12-19 JP JP2006341969A patent/JP2007192811A/ja active Pending
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