(57)【要約】  マイクロ流体デバイスは、ナノリットル量の試薬を利用して異なる反応を平行して行うことを可能ならしめる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体デバイスであって、
複数の流体入力マイクロチャネルと選択的に流体接続される複数の流体源と、
前記複数の流体入力マイクロチャネルと流体接続される混合部と、
前記混合部と各々選択的に流体接続される、複数のマイクロベセルと、を含み、
前記混合部が、前記複数の流体入力マイクロチャネルから複数の流体の組み合わせを受け取り、対応する複数の混合流体を前記複数のマイクロベセルの各々に動作中に出力することで、前記マイクロ流体デバイスは平行して複数の化学反応を起こす、マイクロ流体デバイス。
【請求項２】
各流体入力マイクロチャネルは定量ポンプを含む、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
各定量ポンプは上流ポンプバルブ、中流ポンプバルブ、および下流ポンプバルブを含む、請求項２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
前記複数の流体入力マイクロチャネルは、少なくとも三つの流体入力マイクロチャネルを含む、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
前記混合部は回転混合器を含む、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
前記回転混合器は、回転混合ポンプを含む、請求項５に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７】
前記回転混合ポンプは、少なくとも三つのポンプバルブを含む、請求項６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
前記回転混合器は、約５ｎＬ〜約１２５００ｎＬの範囲にある容積を有する、請求項５に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９】
前記回転混合器は、約２５ｎＬ〜約２５００ｎＬの範囲にある容積を有する、請求項５に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１０】
前記回転混合器は、約２５０ｎＬの容積を有する、請求項５に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１１】
前記混合部は、カオス混合器を含む、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１２】
前記カオス混合器は、突起を有する流体チャネルを含む、請求項１１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１３】
前記混合部と流体接続され、前記複数のマイクロベセルと流体接続されるマイクロ流体マルチプレクサをさらに含み、
前記マイクロ流体マルチプレクサは、各マイクロベセルの前記混合部に対する前記選択的流体接続を提供する、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１４】
平行して複数の化学反応を行う方法であって、
少なくとも二つの試薬の量を独立して選択することと、
テスト混合物を形成すべく前記試薬を混合することと、
マイクロベセルを選択することと、
前記選択されたマイクロベセルに前記テスト混合物を搬送することと、
前記少なくとも二つの試薬の量を独立して選択することと、前記試薬を混合することと、前記マイクロベセルを選択することと、前記テスト混合物を搬送することとを、所定の数のマイクロベセルが選択されるまで繰り返すことと、を含む、方法。
【請求項１５】
前記テスト混合物は、約０．１μＬ〜約８０μＬの容積を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記テスト混合物は、約１μＬ〜約１６μＬの容積を有する、請求項１４に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１７】
前記テスト混合物は、約４μＬの容積を有する、請求項１４に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１８】
各選択されたマイクロベセル内の各テスト混合物を所定の期間反応させることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
選択されたマイクロベセルからテスト混合物を抽出することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
抽出された前記テスト混合物を分析することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも三つの試薬の量を独立して選択することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記テスト混合物を形成すべく前記試薬を混合することは、
回転混合器中のバルブを所定の順序で開閉して、入力された前記試薬を蠕動運動により時計回りあるいは反時計回りに駆動することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
前記テスト混合物を形成すべく前記試薬を混合することは、
前記試薬をカオス混合器を介して搬送することを含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００６年３月２日提出の米国仮出願番号第６０／７７８，４３０の優先権を主張しており、その内容の全体を参照としてここに組み込む。
【０００２】
本発明は、マイクロ流体デバイスおよび方法、より具体的には、平行反応用のマイクロ流体デバイスおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
マイクロ流体デバイスは、マクロリアクタに比して、試薬消費の削減、高い表面積対容積率、および質量および熱伝導について制御が向上する、などの様々な利点を提供しうる。これについては、Ｋ．Ｊａｈｎｉｓｃｈ，Ｖ．Ｈｅｓｓｅｌ，Ｈ．Ｌｏｗｅ，Ｍ．Ｂａｅｒｎｓ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ． ２００４，１１６，４１０‐４５１，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．２００４，４３，４０６‐４４６，Ｐ．Ｗａｔｔｓ，Ｓ．Ｊ．Ｈａｓｗｅｌｌ，Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．２００５，３４，２３５‐２４６，およびＧ．Ｊａｓ，Ａ．Ｋｉｒｓｃｈｎｉｎｇ，Ｃｈｅｍ．−Ｅｕｒ．Ｊ．２００３，９，５７０８−５７２３を参照のこと。高反応性中間体に関する有機反応は、マイクロリアクタなどのマイクロ流体デバイスで起こる反応に、従来のマクロ合成法より多くの選択性および特異性を与える。これについては、Ｔ．Ｋａｗａｇｕｃｈｉ，Ｈ．Ｍｉｙａｔａ，Ｋ．Ａｔａｋａ，Ｋ．Ｍａｅ，Ｊ．Ｙｏｓｈｉｄａ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．２００５，１１７，２４６５‐２４６８，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．２００５，４４，２４１３‐２４１６，およびＤ．Ｍ．Ｒａｔｎｅｒ，Ｅ．Ｒ．Ｍｕｒｐｈｙ，Ｍ．Ｊｈｕｎｊｈｕｎｗａｌａ，Ｄ．Ａ．Ｓｎｙｄｅｒ，Ｋ．Ｆ．Ｊｅｎｓｅｎ，Ｐ．Ｈ．Ｓｅｅｂｅｒｇｅｒ，Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．２００５，５７８‐５８０を参照のこと。マイクロ流体デバイスをコンピュータ制御システムと統合すると複雑な化学および生物学プロセスを自動で行うことができるようになる。
【０００４】
しかし、過去のマイクロ流体デバイスは、多段階合成を実行する能力に限界があるものが多かった。多段階合成の個々の段階には、溶媒、試薬、および条件の変更が要求されうる。
【０００５】
さらには、過去のマイクロ流体デバイスでは、平行合成ができない場合が多かった。平行合成においては、異なる試薬の組み合わせを利用して類似した種類の反応を行いうる。例えば、生物学あるいは生物化学研究において、研究者は、多くの異なる反応を同時に行う必要がある場合がある。例えば、反応の総数のうちの、望ましいプロダクトを生じるあるいは肯定的な結果を示す割合は低いかもしれないので、多くの数の反応を行う必要がある。このような研究には、例えば、薬効のために多くの化合物をスクリーニングすることが含まれる。多くのスクリーニング数を連続してこなすと、例えば、研究者あるいは技術者費用が非常に高価になってしまう。さらには、培養あるいは反応時間が長い場合、研究が長時間にわたる場合もある。多くの反応を平行して従来のマクロ研究所の機器を利用して行うと、必要な装置、全体コスト、あるいは必要な試薬の量などにおいて非常に高価になってしまう。
【０００６】
マイクロ流体デバイスに特有の小さな長さスケールは幾らもの利点を提供するが、小さな長さスケールは操作によっては課題を生じる。例えば、過去のマイクロ流体デバイスの操作に特有の小さな長さスケールおよび関連する低流体速度により、デバイスを流れる流体速度のレイノルズ数が低くなる。つまり、流体の流れがしばしば層流型（laminar regime）であった。乱流を起こせないので、混合が不良に終わり、流体が不均一になるので、好ましくない結果に終わったり、データ解釈を複雑にしたりしていた。
【０００７】
従って、多段階合成を平行して行うことができ、個々の段階を別々に行うことができ、流体の組み合わせにおいても試薬がきちんと混合されるマイクロ流体デバイスの必要性が叫ばれている。
【発明の開示】
【０００８】
明細書、図面、および例を考慮することで、さらなる目的および利点が明らかになる。
【０００９】
本発明の一実施形態によるマイクロ流体デバイスは、複数の流体入力マイクロチャネルと選択的に流体接続される複数の流体源と、複数の流体入力マイクロチャネルと流体接続される混合部と、混合部と各々選択的に流体接続される、複数のマイクロベセルと、を含む。混合部が、複数の流体入力マイクロチャネルから複数の流体の組み合わせを受け取り、対応する複数の混合流体を複数のマイクロベセルの各々に動作中に出力することで、マイクロ流体デバイスは平行して複数の化学反応を起こす。
【００１０】
本発明の一実施形態による、平行して複数の化学反応を行う方法は、少なくとも二つの試薬の量を独立して選択することと、テスト混合物を形成すべく試薬を混合することと、マイクロベセルを選択することと、選択されたマイクロベセルにテスト混合物を搬送することと、少なくとも二つの試薬の量を独立して選択することと、試薬を混合することと、マイクロベセルを選択することと、テスト混合物を搬送することとを、所定の数のマイクロベセルが選択されるまで繰り返すことと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態によるマイクロ流体デバイスの概略図である。
【００１２】
【図２Ａ】本発明の一実施形態によるインサイチュークリック化学ライブラリの平行スクリーニングに利用されるマイクロ流体デバイスの概略図である。
【００１３】
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による実際のデバイスの光学画像である。
【００１４】
【図３Ａ−３Ｄ】本発明の一実施形態によるマイクロ流体デバイスに個々のインサイチュークリック化学混合物を用意する四つの連続的段階を示す概略図である。
【００１５】
【図４】本発明の一実施形態によるマクロ流体デバイスおよび（カッコ内）９６ウェルのマイクロタイタープレートを利用して、アセチレン１およびアジド２‐２１のインサイチュークリック化学スクリーニング結果の概要である。
【００１６】
【図５】アセチレン１およびアジド２のインサイチュークリック化学反応のＬＣ／ＭＳ分析の結果を示す。ａ）Ｃｕ触媒反応により得られたトリアゾールプロダクト、ｂ）ｂＣＡＩＩ（ウシカルボニックアンヒドラーゼＩＩ）が存在する際に行われるマイクロチップに基づく反応、ｃ）ｂＣＡＩＩおよび阻害剤２２両方が存在する際に行われるマイクロチップに基づく反応、およびｄ）ｂＣＡＩＩが不在の際に行われるマイクロチップに基づく反応、ｅ）ｂＣＡＩＩが存在する際に９６ウェルのマイクロタイタープレートに行われる反応。
【００１７】
【図６】アセチレン１およびアジド３のインサイチュークリック化学反応のＬＣ／ＭＳ分析の結果を示す。ａ）トリアゾールプロダクト、ｂ）ｂＣＡＩＩが存在する際に行われるマイクロチップに基づく反応、ｃ）ｂＣＡＩＩおよび阻害剤２２両方が存在する際に行われるマイクロチップに基づく反応、およびｄ）ｂＣＡＩＩが不在の際に行われるマイクロチップに基づく反応。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の幾らかの実施形態を以下に詳述する。実施形態詳述にあたり、明確化のために特定の用語を利用する。しかし、選択された特定の用語に本発明を限定する意図はない。当業者であれば、本発明の精神および範囲を逸脱せずに他の均等物の利用、および他の方法の展開が可能であることを理解するであろう。ここで引用する全ての文献は、各々を個々に組み込むように参照として組み込まれる。
【００１９】
図１は、本発明によるマイクロ流体デバイスの一実施形態の概略を示す。デバイスは、ソフトリソグラフィ技法により実施しうる。例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）層を表面に適用することが可能である。この層をレジストで覆い、光パターンに曝して、エッチングを行うことで、所定のパターンの流体チャネルを作製しうる。覆うこと、曝すこと、およびエッチングという段階を連続して行うことで、幾らかの多層上に流体チャネルを形成することができる。例えば、流体チャネルの第一段は、所望の化合物の合成を意図する試薬の流れを誘導するよう設計される。流体チャネルの第二段は、第一段で流れる試薬を搬送および制御するのに利用されるポンプおよび／またはバルブを起動するのに利用される制御ラインに圧力をかけるように設計される。第一段および第二段は、ＰＤＭＳの薄膜で分離されうる。分離層は、第一段の試薬を第二段の制御ラインの流体から隔離する機能を有する。さらには、ＰＤＭＳの分離層は、ポンプおよびバルブといったマイクロスケールデバイスの部材として機能しうる。例えば、第二段の制御ラインにかけられる圧力は、第一段の流体チャネル上の分離層を歪ませ、流体チャネルの試薬の流れをブロックすることがある、つまり分離層がバルブとして機能することがある。
【００２０】
一実施形態においては、図１に示すマイクロ流体デバイス１００は二以上の流体源（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）を含む。各流体源（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）は、異なる化学試薬を含みうる。マイクロ流体デバイス１００は二以上の流体入力マイクロチャネル（１０２ａ、１０２ｂ）を含む。マイクロ流体デバイス１００は二つの入力マイクロチャネル（１０２ａ、１０２ｂ）のみに限定されない。例えば、三以上の流体入力マイクロチャネルを含みうる。バルブ（１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄ）は、流体源（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）から流体入力マイクロチャネル（１０２ａ、１０２ｂ）への流体の流れを制御する。
【００２１】
一実施形態においては、流体入力マイクロチャネル（１０２ａ、１０２ｂ）は、定量ポンプ１８１を含む。定量ポンプ１８１は上流ポンプバルブ（１８０ａ、１８０ｂ）、中流ポンプバルブ（１８２ａ、１８２ｂ）、および下流ポンプバルブ（１８４ａ、１８４ｂ）を含む。流体入力マイクロチャネル１０２ａに関連付けられる上流ポンプバルブ１８０ａは、上流制御ライン１８６により他の流体入力マイクロチャネル１０２ｂに関連付けられる他の上流ポンプバルブ１８０ｂに接続され、中流ポンプバルブ１８２ａは、中流制御ライン１８８により他の中流ポンプバルブ１８２ｂに接続され、下流ポンプバルブ１８４ａは、下流制御ライン１９０により他の下流ポンプバルブ１８４ｂに接続される。
【００２２】
マイクロ流体デバイス１００は、二以上の流体入力マイクロチャネル（１０２ａ、１０２ｂ）に流体的に接続された混合部１９１を含みうる。
【００２３】
一実施形態においては、混合部１９１は回転混合器１０６を含む。回転混合器１０６は流体入力マイクロチャネル（１０２ａ、１０２ｂ）に流体的に接続される。回転混合器１０６は、回転混合ポンプを含む。本実施形態の回転混合ポンプは少なくとも三つのポンプバルブを含む。回転混合ポンプは、第一のポンプバルブ１９２、第二のポンプバルブ１９４、および第三のポンプバルブ１９６を含む。回転混合器１０６は回転混合出力マイクロチャネル１０９に流体的に接続される。回転混合出力マイクロチャネル１０９は回転混合出力バルブ１０８およびパージ入口バルブ１１０を含みうる。
【００２４】
回転混合器１０６は、約５ｎＬ（ナノリットル）〜約１２５００ｎＬの範囲の容積を持ち得、約２５ｎＬ〜約２５００ｎＬの範囲の容積を持ち得、約２５０ｎＬの容積を持ちうる。
【００２５】
一実施形態においては、混合部は、カオス混合器１１２を含む。カオス混合器１１２は、カオス的移流を起こしてチャネル内を流れる流体を混合する少なくとも一つの突起を有する流体チャネル１１３を含む。カオス混合器１１２は、カオス混合出力マイクロチャネル１１５に流体的に接続される。カオス混合出力マイクロチャネル１１５は、カオス混合出力バルブ１１６およびパージ出口バルブ１１４を含む。
【００２６】
一実施形態においては、回転混合出力マイクロチャネル１０９はカオス混合器１１２に流体的に接続される。
【００２７】
マイクロ流体デバイス１００は、例えばマイクロべセル（microvessel）１２４ｘなどの複数のマイクロべセル１２４を含み得、各マイクロべセル１２４は混合部１９１と選択的に流体接続される。
【００２８】
一実施形態においては、マイクロ流体デバイス１００は、マイクロ流体マルチプレクサ１２２を含む。マイクロ流体マルチプレクサ１２２は混合部１９１に流体的に接続され、複数のマイクロベセル１２４に流体的に接続される。マイクロ流体マルチプレクサ１２２は各マイクロべセル１２４を混合部１９１と選択的に流体接続する役目を果たす。
【００２９】
一実施形態においては、マイクロ流体マルチプレクサ１２２は、例えばマルチプレクサマイクロチャネル１１８ｘなどの、二以上のマルチプレクサマイクロチャネル１１８を含む。各マルチプレクサマイクロチャネル１１８は一つのマイクロべセル１２４と流体的に接続し、各マルチプレクサマイクロチャネル１１８は、例えばマルチプレクサバルブ１３２ｘなどの、少なくとも一つのマルチプレクサバルブ（１３２、１３４、１３６、１５２、１５４、１５６）を含む。マイクロ流体マルチプレクサ１２２は、マルチプレクサバルブ（１３２、１３４、１３６、１５２、１５４、１５６）に関連して複数のマルチプレクサ制御ライン（１３８、１４０、１４２、１５８、１６０、１６２）を含む。マルチプレクサマイクロチャネル１１８の数は、マルチプレクサ制御ライン（１３８、１４０、１４２、１５８、１６０、１６２）の数に２を加えた数以上である。
【００３０】
一実施形態においては、マイクロ流体マルチプレクサ１２２内の制御ライン（１３８、１４０、１４２、１５８、１６０、１６２）の数（ＮＣＬ）は、偶数であって６以上である。マルチプレクサマイクロチャネル１１８の数は２ＮＣＬ／２以下である。
【００３１】
一実施形態においては、各マルチプレクサマイクロチャネル１１８はＮＣＬ／２個のマルチプレクサバルブ（１３２、１３４、１３６、１５２、１５４、１５６）を含み、各マルチプレクサバルブ（１３２、１３４、１３６、１５２、１５４、１５６）は、マルチプレクサ制御ライン（１３８、１４０、１４２、１５８、１６０、１６２）のいずれかに接続される。各制御ラインは２（ＮＣＬ／２−１）個のマルチプレクサバルブ（１３２、１３４、１３６、１５２、１５４、１５６）に接続され、ここで各マルチプレクサバルブ（１３２、１３４、１３６、１５２、１５４、１５６）は別個のマルチプレクサマイクロチャネル１１８上にある。あるマルチプレクサマイクロチャネル１１８上のマルチプレクサバルブ（１３２、１３４、１３６、１５２、１５４、１５６）が接続されるマルチプレクサ制御ライン（１３８、１４０、１４２、１５８、１６０、１６２）一式は、別のマイクロチャネル１１８上のマルチプレクサバルブ（１３２、１３４、１３６、１５２、１５４、１５６）が接続されるマルチプレクサ制御ライン（１３８、１４０、１４２、１５８、１６０、１６２）一式とは同じではない。
【００３２】
マイクロ流体マルチプレクサ１２２のマルチプレクサ制御ライン（１３８、１４０、１４２、１５８、１６０、１６２）は、圧力を有する流体を含みうる。圧力を流体にかけることで、マルチプレクサ制御ライン（１３８、１４０、１４２、１５８、１６０、１６２）が接続されるマルチプレクサバルブ（１３２、１３４、１３６、１５２、１５４、１５６）の状態が変化しうる。例えば、圧力をかけることで、マルチプレクサバルブ（１３２、１３４、１３６、１５２、１５４、１５６）の状態は開から閉へと変化して、流体がマイクロチャネル１１８内を通らないようにしうる。別の例としては、圧力を解除すると、マルチプレクサバルブ（１３２、１３４、１３６、１５２、１５４、１５６）の状態が閉から開へと変化して、流体がマイクロチャネル１１８内を通るようにしうる。マイクロ流体マルチプレクサ１２２のマルチプレクサ制御ライン（１３８、１４０、１４２、１５８、１６０、１６２）は、流体として液体を含み得、制御ラインは、液体制御ライン（hydraulic control line）と称されうる。マイクロ流体マルチプレクサの制御ラインは流体として気体を含み得、制御ラインは気体制御ライン（pneumatic control line）と称されうる。
【００３３】
本発明による方法の一実施形態は以下を含む。ユーザ（あるいはコンピュータなどの制御デバイス）は、二以上の試薬の量を独立して選択しうる。ユーザは、三以上の試薬の量を独立して選択しうる。マイクロ流体デバイス１００の混合部は、選択された試薬を混合してテスト混合物を形成する。その後、ユーザ（あるいはコンピュータなどの制御部）は、テスト混合物が移されるマイクロベセル１２４を選択する。マイクロ流体デバイス１００は選択されたマイクロベセル１２４へテスト混合物を搬送する。独立して少なくとも二つの試薬の量を選択する段階、試薬を混合する段階、マイクロベセル１２４を選択する段階、およびテスト混合物を搬送する段階は、所定の数のマイクロベセル１２４が選択されるまで繰り返してよい。
【００３４】
テスト混合物は、約０．１μＬから約８０μＬの容積を持ち得、約１μＬから約１６μＬの容積を持ち得、約４μＬの容積を持ち得る。
【００３５】
ユーザは各選択されたマイクロベセル１２４内のテスト混合物を所定の時間の間反応させる。ユーザは選択されたマイクロベセル１２４からテスト混合物を抽出して、抽出されたテスト混合物を分析することができる。
【００３６】
一実施形態においては、選択されたマイクロベセル１２４にテスト混合物を搬送することは以下を含む。ユーザ（あるいはコンピュータなどの制御部）は、選択されたマイクロベセルと流体接続されたマイクロチャネル１１８を識別する。ユーザは、識別されたマイクロチャネルに関連付けられたマルチプレクサバルブ（１３２、１３４、１３６、１５２、１５４、１５６）を識別する。ユーザは、識別されたマルチプレクサバルブと関連付けられたマルチプレクサ制御ライン（１３８、１４０、１４２、１５８、１６０、１６２）を識別する。ユーザはその後、識別されたマルチプレクサ制御ラインの状態を設定する。例えば、ユーザは、識別されたマルチプレクサ制御ラインの行動を止め、全ての識別されたマルチプレクサバルブを開状態にしてよい。識別されたマルチプレクサ制御ラインの行動を止めることは、識別されたマルチプレクサ制御ライン内の流体に加えられる圧力を解除することを含みうる。ユーザは、その後、他の、識別されていないマルチプレクサ制御ラインの状態を設定することもできる。例えば、ユーザは、他の、識別されていないマルチプレクサ制御ラインを起動することで全ての識別されていないマルチプレクサバルブを閉状態にしてもよい。識別されていないマルチプレクサ制御ラインを起動することは、識別されていないマルチプレクサ制御ライン内の流体に圧力を加える、または圧力を維持することを含みうる。
【００３７】
一実施形態においては、ユーザ（あるいはコンピュータなどの制御部）は、識別されたマルチプレクサ制御ラインの行動を止め、識別されていないマルチプレクサ制御ラインを起動することで、開状態にある識別されていないマイクロチャネルと関連付けられる全てのマルチプレクサバルブを、いずれの識別されていないマイクロチャネルもが有することのないようにする。
【００３８】
一実施形態においては、選択されたマイクロベセル１２４にテスト混合物を搬送することは、テスト混合物に圧力をかけることを含みうる。選択されたマイクロベセル１２４にテスト混合物を搬送することは、テスト混合物と接触する流体に圧力をかけることを含みうる。
【００３９】
一実施形態においては、入力試薬を混合してテスト混合物を形成することは、回転混合器１０６のバルブを所定の順序で開閉して、蠕動運動により入力試薬を時計回りあるいは反時計回りに駆動することを含みうる。例えば、ユーザ（あるいはコンピュータなどの制御部）は、（ａ）回転混合器１０６の第一のバルブ１９２を閉状態にして、第二のバルブ１９４および第三のバルブ１９６を開状態にして、（ｂ）回転混合器１０６の第二のバルブ１９４を閉状態にして第一のバルブ１９２から流体を離し、（ｃ）回転混合器１０６の第三のバルブ１９６を閉状態にして、第一のバルブ１９２および第二のバルブ１９４を開状態にしてよい。ユーザ（あるいはコンピュータなどの制御部）は、所望である間、例えば、テスト混合物が所定の均一な長さスケールを有するまで、段階（ａ）（ｂ）（ｃ）を繰り返すことができる。
【００４０】
所定の均一な長さスケールは、二つの流体キューブ（two cubes of fluid）を考慮することで生まれる。流体の容積の各キューブの位置に関わらず、角の長さの減少によりこの所定のパーセンテージにわたる平均濃度の変化の増加を生じるであろう、一キューブ内の各試薬の平均濃度が他のキューブ内の試薬の平均濃度と所定のパーセンテージ（例えば１０％）以内で異なるキューブの角の長さは、流体の均一な長さスケールである。
【００４１】
パージ入口バルブ１１０を開き、圧力をかけてバルク流体をパージ入口バルブ１１０を経由させカオス混合器１１２に向けて駆動することで、テスト混合物はカオス混合器１１２を経由してマイクロ流体マルチプレクサ１２２に搬送される。バルク流体はテスト混合物に圧力をかけ、カオス混合器を介してテスト混合物を駆動することができる。バルク流体はテスト混合物に圧力をかけ、テスト混合物をへ、および、マイクロ流体マルチプレクサ１２２を通るよう駆動することができる。
【００４２】
上述の実施形態は、液体および／または気体バルブを有するが、本発明の幅広いコンセプトはそのような構造に限られない。さらには、本発明によるマイクロ流体デバイスは、上述の実施形態に記載されたＰＤＭＳ構造に限られない。
【００４３】
上述の実施形態に示したようなマイクロ流体デバイスは、分析機器と統合することもできる。例えば、マイクロ流体デバイスからの反応生成物はＬＣ／ＭＳ（liquid chromatography/mass spectrometry）機器などの分析機器に向けることができる。例えば、Ｗ．Ｇ．Ｌｅｗｉｓ，Ｌ．Ｇ．Ｇｒｅｅｎ，Ｆ．Ｇｒｙｎｓｚｐａｎ，Ｚ．Ｒａｄｉｃ，Ｐ．Ｒ．Ｃａｒｌｉｅｒ，Ｐ．Ｔａｙｌｏｒ，Ｍ．Ｇ．Ｆｉｎｎ，Ｋ．Ｂ．Ｓｈａｒｐｌｅｓｓ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．２００２，１１４，１０９５−１０９９，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．２００２，４１，１０５３−１０５７，Ｖ．Ｄ．Ｂｏｃｋ，Ｈ．Ｈｉｅｍｓｔｒａ，Ｊ．Ｈ．ｖａｎ  Ｍａａｒｓｅｖｅｅｎ，Ｅｕｒ．Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．２００５，５１‐６８，およびＶ．Ｐ．Ｍｏｃｈａｒｌａ，Ｂ．Ｃｏｌａｓｓｏｎ，Ｌ．Ｖ．Ｌｅｅ，Ｓ．Ｒｏｐｅｒ，Ｋ．Ｂ．Ｓｈａｒｐｌｅｓｓ，Ｃ．Ｈ．Ｗｏｎｇ，Ｈ．Ｃ．Ｋｏｌｂ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．２００５，１１７，１１８‐１２２，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．２００５，４４，１１６‐１２０参照のこと。統合されたマイクロ流体工学は、平行化および自動化を可能とするので、薬効のある化合物の識別などの化合物のスクリーニング用などに、優れた実験的プラットフォームを提供することができる。統合されたマイクロ流体工学に関する小型化により、標的たんぱく質および高価な化合物などの試薬の節約利用が可能となる。
例
【００４４】
本発明のマイクロ流体デバイスの概略図を図２Ａに示す。このマイクロ流体デバイスの写真を図２Ｂに示す。このマイクロ流体デバイスにより、３２個の異なる試薬混合物が同時に、つまり平行して反応することができる。
【００４５】
本例のマイクロ流体デバイスは、約４μＬの容積を有するテスト混合物を生成することができる。例えば、インサイチュークリック化学反応を、このようなテスト混合物とともに調査することができる。例えば、Ｖ．Ｐ．Ｍｏｃｈａｒｌａ，Ｂ．Ｃｏｌａｓｓｏｎ，Ｌ．Ｖ．Ｌｅｅ，Ｓ．Ｒｏｐｅｒ，Ｋ．Ｂ．Ｓｈａｒｐｌｅｓｓ，Ｃ．Ｈ．Ｗｏｎｇ，Ｈ．Ｃ．Ｋｏｌｂ，  Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．２００５，１１７，１１８‐１２２，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．２００５，４４，１１６‐１２０参照のこと。たとえば、４μＬの容積のテスト混合物は１９μｇの酵素、２．４ｎｍｏｌのアセチレン化合物、および３．６ｎｍｏｌのアジド化合物を含みうる。
【００４６】
これに比して、従来の方法によると、インサイチュークリック化学反応物は１００μＬの容積を持ち、９４μｇの酵素、６ｎｍｏｌのアセチレン、および４０ｎｍｏｌのアジドを含む。これは、本発明によるマイクロ流体デバイスが、従来の方法よりも少ない試薬量でよいことを示す。マイクロ流体デバイスが試薬を保護できることは、例えば、試薬が高価である場合や製造が難しい場合に、利点である。
【００４７】
本発明の一実施形態によるマイクロ流体デバイス２００（図２Ａ、図２Ｂ）は以下を含む。全容積が約２５０ｎＬであるナノリットル（ｎＬ）レベルの回転混合器２０６を図２Ａに示す。関連する流体入力マイクロチャネル２０２、ポンプバルブ（２８０、２８２、２８４）、バルブ２７０、および流体源２０１とともに、円形のループが、ナノリットルの量の試薬を、選択的にサンプル、正確には計測および混合することができる。これについては、Ｍ．Ａ．Ｕｎｇｅｒ，Ｈ．Ｐ．Ｃｈｏｕ，Ｔ．Ｔｈｏｒｓｅｎ，Ａ．Ｓｈｅｒｅｒ，Ｓ．Ｒ．Ｑｕａｋｅ，Ｓｃｉｅｎｃｅ２０００，２８８，１１３‐１１６を参照のこと。例えば、行われるインサイチュークリック化学実験においては、８０ｎＬのアセチレン化合物（アセチレン１）、１２０ｎＬのアジド化合物（アジド１‐１１、１２‐２１）、および４０ｎＬまでの阻害剤（阻害剤２２）を各テスト混合物に混合した。
【００４８】
回転混合器２０６からのナノリットル量の混合試薬を、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ，ｐＨ７．４）のμＬ量のｂＣＡＩＩ（ウシカルボニックアンヒドラーゼＩＩ）溶液に混ぜるための、マイクロリットル（μＬ）レベルのカオス混合器２１２を図２Ａに示す。Ａ．Ｄ．Ｓｔｒｏｏｃｋ，Ｓ．Ｋ．Ｗ．Ｄｅｒｔｉｎｇｅｒ，Ａ．Ａｊｄａｒｉ，Ｉ．Ｍｅｚｉｃ，Ｈ．Ａ．Ｓｔｏｎｅ，Ｇ．Ｍ．Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ，Ｓｃｉｅｎｃｅ２００２，２９５，６４７‐６５１参照のこと。カオス的移流を起こし比較的短いマイクロチャネル内で混合を促した埋め込みマイクロパターンを有する、つまり、突起を有する３７．８ｍｍの長さのマイクロチャネル２１３内に、均一な反応混合物がカオス混合により生成された。Ａ．Ｄ．Ｓｔｒｏｏｃｋ，Ｓ．Ｋ．Ｗ．Ｄｅｒｔｉｎｇｅｒ，Ａ．Ａｊｄａｒｉ，Ｉ．Ｍｅｚｉｃ，Ｈ．Ａ．Ｓｔｏｎｅ，Ｇ．Ｍ．Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ，Ｓｃｉｅｎｃｅ２００２，２９５，６４７‐６５１参照のこと。マイクロパターンは、効率的な混合を保証すべく理論が要求するものよりも２０％長かった。２００μｍの幅のマイクロチャネルで効率的に混合するには３１．５ｍｍの長さのマイクロパターンが要求される。この長さは、Ａ．Ｄ．Ｓｔｒｏｏｃｋ，Ｓ．Ｋ．Ｗ．Ｄｅｒｔｉｎｇｅｒ，Ａ．Ａｊｄａｒｉ，Ｉ．Ｍｅｚｉｃ，Ｈ．Ａ．Ｓｔｏｎｅ，Ｇ．Ｍ．Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ，Ｓｃｉｅｎｃｅ２００２，２９５，６４７‐６５１に記載の理論モデルにより得られた。
【００４９】
マイクロ流体マルチプレクサ２２２は、各テスト混合物を、３２個のテスト混合物保存用の個々にアドレス可能なマイクロベセルのいずれかに誘導する働きをする。Ｔ．Ｔｈｏｒｓｅｎ，Ｓ．Ｊ．Ｍａｅｒｋｌ，Ｓ．Ｒ．Ｑｕａｋｅ，Ｓｃｉｅｎｃｅ２００２，２９８，５８０‐５８４参照のこと。マイクロベセルは、直径１．３ｍｍおよび深さ６ｍｍの（故に約８μＬの容積の）円筒ウェルの形状を有するていた。
【００５０】
コンピュータ制御インタフェースを利用して、操作サイクルの多段階をプログラムして各テスト混合物を準備する。三十二のこのような操作サイクルは順々にコンパイルされ、３２個のテスト混合物（各マイクロベセルにつき一つ）を作動中のマイクロ流体デバイス内に生成する。
操作サイクル
【００５１】
各テスト混合物をマイクロ流体デバイス３００内に生成する方法を図３Ａ〜図３Ｄに示す。図３Ａは、定量ポンプ３８０、３８２、３８４を利用してアジド２、アセチレン１、および阻害剤２２を、約１０ｎＬ／秒の流量で回転混合器３０６に順に導入することを示す。バルブ３７０の適切な構成を示す（閉バルブがＸとして示される）。その後、定量ポンプ３８０、３８２、３８４を利用して、ＰＢＳ溶液を導入して、回転混合器３０６の円形のループを完全に充たす。
【００５２】
図３Ｂは、混合ポンプを利用してｎＬスケール回転混合器３０６（循環率がｃａ１８サイクル／分）に、試薬溶液を１５秒間混入することを示す。混合ポンプは、上述のように、回転して開閉するバルブ３９２、３９４、３９６からなり、回転混合器３０６のループの周りに試薬溶液の蠕動ポンプ運動を引き起こした。
【００５３】
図３Ｃは、次に、ＰＢＳ溶液を回転混合器３０６に約２５ｎＬ／秒の流量で導入することで、回転混合器３０６内の試薬溶液が、回転混合器３０６からカオス混合器３１２へと追い出されたことを示す。同時に、全３．８μＬのｂＣＡＩＩ溶液が約４００ｎＬ／秒の流量でカオス混合器３１２に導入された。テスト混合物は故に、カオス混合器３１２内を流れ、その後マイクロ流体マルチプレクサ３２２へと流れた。マルチプレクサ制御ライン３３８、３４０、３４２、３４４、および３４６は、行動を止められ、マイクロチャネル３１８ｘに関する全てのマルチプレクサバルブが開状態になり、テスト混合物がマイクロチャネル３１８ｘを介してマイクロチャネル３１８ｘ（不図示）の端部に流体的に接続されたマイクロベセルへと流れるようにされた。他のマルチプレクサ制御ライン３５８、３６０、３６２、３６４、および３６６は全て起動されてマルチプレクサバルブを閉じ、関連するマルチプレクサバルブが全て開いているマイクロチャネルが他に一つもないようにして、テスト混合物が他のマイクロベセル内に流れないようにする。
【００５４】
図３Ｄは、テスト混合物が図３Ａ〜図３Ｃに示され上述された段階で経る、回転混合器３０６、カオス混合器３１２、およびマイクロ流体マルチプレクサ３２２のチャネルが、その後２μＬのＰＢＳ溶液を導入して気流パージを導入することで洗浄されたことを示す。これは、操作サイクルと後続の操作サイクルの間の二次汚染を防ぐ。
【００５５】
図３Ａ〜図３Ｄに示され上述された操作サイクルは繰り返されたが、それは、異なるマイクロベセルを計３２回選択すべく、順に異なるマルチプレクサ制御ライン３３８、３４０、３４２、３４４、３４６、３５８、３６０、３６２、３６４、および３６６の設定で行われた。各マイクロベセルを異なるテスト混合物で充たすべく３２の操作サイクルを完了するには、約３０分（約５７秒／サイクル）かかる。３２マイクロベセル各々が充たされた後、マイクロ流体デバイス３００が湿度制御されたインキュベータに摂氏３７度で４０時間配置され、マイクロベセル内のテスト混合物の反応を完成させた。故に、３２の異なる反応を同時に、しかも３２の反応を互いに順番に行ったのと比べてずっと短い時間で行うことができた。
【００５６】
インキュベーションの後、反応したテスト混合物はマイクロベセルから収集された。各マイクロベセルはＭｅＯＨ（５μＬ×３）で洗浄され、マイクロベセル用の洗浄液がマイクロベセル内で元の反応したテスト混合物と混合された。ＬＣ／ＭＳ分析が各テスト混合物に対して行われた。
化学
【００５７】
本発明によりマイクロ流体デバイスとともに調べたインサイチュークリック化学は、標的の結合ポケット内の相補アジドおよびアセチレン構成要素を１，３−双極性環状付加によりアセンブルすることで、高親和性たんぱく質リガンドを発見する標的誘導合成法（target-guided synthesis method）である。これについては以下を参照のこと。Ｄ．Ｒｉｄｅｏｕｔ，Ｓｃｉｅｎｃｅ１９８６，２３３，５６１−５６３，Ｉ．Ｈｕｃ，Ｊ．Ｍ．Ｌｅｈｎ，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．Ｕ．Ｓ．Ａ．１９９７，９４，２１０６‐２１１０，Ｊ．Ｍ．Ｌｅｈｎ，Ａ．Ｖ．Ｅｌｉｓｅｅｖ，Ｓｃｉｅｎｃｅ２００１，２９１，２３３１‐２３３２，Ｏ．Ｒａｍｓｔｒｏｍ，Ｊ．Ｍ．Ｌｅｈｎ，Ｎａｔ．Ｒｅｖ．Ｄｒｕｇ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ２００２，１，２６‐３６，Ｄ．Ａ．Ｅｒｌａｎｓｏｎ，Ａ．Ｃ．Ｂｒａｉｓｔｅｄ，Ｄ．Ｒ．Ｒａｐｈａｅｌ，Ｍ．Ｒａｎｄａｌ，Ｒ．Ｍ．Ｓｔｒｏｕｄ，Ｅ．Ｍ．Ｇｏｒｄｏｎ，Ｊ．Ａ．Ｗｅｌｌｓ，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．Ｕ．Ｓ．Ａ．２０００，９７，９３６７−９３７２，Ｋ．Ｃ．Ｎｉｃｏｌａｏｕ，Ｒ．Ｈｕｇｈｅｓ，Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏ，Ｎ．Ｗｉｓｓｉｎｇｅｒ，Ｃ．Ｓｍｅｔｈｕｒｓｔ，Ｈ．Ｌａｂｉｓｃｈｉｎｓｋｉ，Ｒ．Ｅｎｄｅｒｍａｎｎ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．２０００，１１２，３９８１−３９８６，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．２０００，３９，３８２３‐３８２８，Ｗ．Ｇ．Ｌｅｗｉｓ，Ｌ．Ｇ．Ｇｒｅｅｎ，Ｆ．Ｇｒｙｎｓｚｐａｎ，Ｚ．Ｒａｄｉｃ，Ｐ．Ｒ．Ｃａｒｌｉｅｒ，Ｐ．Ｔａｙｌｏｒ，Ｍ．Ｇ．Ｆｉｎｎ，Ｋ．Ｂ．Ｓｈａｒｐｌｅｓｓ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．２００２，１１４，１０９５−１０９９，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．２００２，４１，１０５３−１０５７，Ｖ．Ｄ．Ｂｏｃｋ，Ｈ．Ｈｉｅｍｓｔｒａ，Ｊ．Ｈ．ｖａｎ  Ｍａａｒｓｅｖｅｅｎ，Ｅｕｒ．Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．２００５，５１‐６８，Ｖ．Ｐ．Ｍｏｃｈａｒｌａ，Ｂ．Ｃｏｌａｓｓｏｎ，Ｌ．Ｖ．Ｌｅｅ，Ｓ．Ｒｏｐｅｒ，Ｋ．Ｂ．Ｓｈａｒｐｌｅｓｓ，Ｃ．Ｈ．Ｗｏｎｇ，Ｈ．Ｃ．Ｋｏｌｂ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．２００５，１１７，１１８‐１２２，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．２００５，４４，１１６‐１２０，およびＡ．Ｋｒａｓｉｎｓｋｉ，Ｚ．Ｒａｄｉｃ，Ｒ．Ｍａｎｅｔｓｃｈ，Ｊ．Ｒａｕｓｈｅｌ，Ｐ．Ｔａｙｌｏｒ，Ｋ．Ｂ．Ｓｈａｒｐｌｅｓｓ，Ｈ．Ｃ．Ｋｏｌｂ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００５，１２７，６６８６−６６９２。
【００５８】
結果生じるリガンドは、個々のフラグメントよりも標的に対する高い結合親和性を示し、ヒットした識別は、ＬＳ／ＭＳなどの分析機器を利用してプロダクト形成を検知するのと同じくらい単純である。これについては、Ｗ．Ｇ．Ｌｅｗｉｓ，Ｌ．Ｇ．Ｇｒｅｅｎ，Ｆ．Ｇｒｙｎｓｚｐａｎ，Ｚ．Ｒａｄｉｃ，Ｐ．Ｒ．Ｃａｒｌｉｅｒ，Ｐ．Ｔａｙｌｏｒ，Ｍ．Ｇ．Ｆｉｎｎ，Ｋ．Ｂ．Ｓｈａｒｐｌｅｓｓ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．２００２，１１４，１０９５−１０９９，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．２００２，４１，１０５３−１０５７，および、Ｖ．Ｐ．Ｍｏｃｈａｒｌａ，Ｂ．Ｃｏｌａｓｓｏｎ，Ｌ．Ｖ．Ｌｅｅ、Ｓ．Ｒｏｐｅｒ，Ｋ．Ｂ．Ｓｈａｒｐｌｅｓｓ，Ｃ．Ｈ．Ｗｏｎｇ，Ｈ．Ｃ．Ｋｏｌｂ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．２００５、１１７、１１８−１２２、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．２００５、４４、１１６−１２０を参照のこと。ｂＣＡＩＩクリック化学システムを実験において利用した。これについては、Ｖ．Ｐ．Ｍｏｃｈａｒｌａ，Ｂ．Ｃｏｌａｓｓｏｎ，Ｌ．Ｖ．Ｌｅｅ、Ｓ．Ｒｏｐｅｒ，Ｋ．Ｂ．Ｓｈａｒｐｌｅｓｓ，Ｃ．Ｈ．Ｗｏｎｇ，Ｈ．Ｃ．Ｋｏｌｂ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．２００５、１１７、１１８−１２２、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．２００５、４４、１１６−１２０を参照のこと。アセチレンのベンゼンスルホンアミド（１）（Ｋｄ＝３７±６ｎＭ）を反応足場（reactive scaffold）（アンカー分子（anchor molecule））として利用して２０の相補アジド（complementary azides）２−２１のライブラリをスクリーニングするのに利用した。制御実験においては、活性部位阻害剤である、イソクサゾールアミド（ethoxazolamide）（２２）（Ｋｄ＝０．１５±０．０３ｎＭ）を利用してインサイチュークリック化学反応を抑制した。
【００５９】
このマイクロ流体工学に基づくインサイチュークリック化学スクリーニングのための適切な反応条件を決定すべく、アセチレン１およびアジド２の間のクリック反応を異なる反応条件下で行い、酵素および試薬の最小利用かつ、ヒットした識別用に信頼性かつ再生可能なＬＣ／ＭＳ信号の生成を保証した。これについては、Ｖ．Ｐ．Ｍｏｃｈａｒｌａ，Ｂ．Ｃｏｌａｓｓｏｎ，Ｌ．Ｖ．Ｌｅｅ、Ｓ．Ｒｏｐｅｒ，Ｋ．Ｂ．Ｓｈａｒｐｌｅｓｓ，Ｃ．Ｈ．Ｗｏｎｇ，Ｈ．Ｃ．Ｋｏｌｂ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．２００５、１１７、１１８−１２２、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．２００５、４４、１１６−１２０を参照のこと。この論文に記載のマイクロ流体スクリーニングプラットフォームは、各反応について、１９μｇの酵素、２．４ｎｍｏｌのアセチレン、および３．６ｎｍｏｌのアジドに相当する約４μＬの反応容積を、従来の方法で利用される１００μＬの反応混合物（９４μｇの酵素、６ｎｍｏｌのアセチレン、および４０ｎｍｏｌのアジドを含む）の代替として利用する。概して、２倍から１２倍のサンプルエコノミーが達成された。
【００６０】
以下の種類の３２個の個々の反応混合物を用意して１０個の異なる二成分のアジド／アセチレンの組み合わせのインサイチュークリック化学スクリーニングを平行して行った：（ｉ）ｂＣＡＩＩが存在する際に１０個のインサイチュークリック化学反応をアセチレン１および１０のアジドの間で行う、（ｉｉ）インサイチュークリック化学反応の活性部位特異性を確かめるために阻害剤２２が存在する際に（ｉ）同様に行われる１０個の制御反応、（ｉｉｉ）酵素―独立反応（enzyme-independent reactions）を監視すべくｂＣＡＩＩの不在時に（ｉ）同様に行われる１０個の熱クリック化学反応、および（ｉｖ）ｂＣＡＩＩのみを含むブランクのＰＢＳ溶液とチャネル洗浄に利用されるＰＢＳ溶液。これらの条件下においては、２０個のアジド２−２１全体のライブラリが二つのバッチでスクリーニングされる、つまり、まずアジド２−１１で、そして１２−２１で、である。ＰＤＭＳに基づくマイクロチャネルを傷つけたり埋め込みバルブおよびポンプの性能に影響したりしないので、ＤＭＳＯ／ＥｔＯＨ混合物（ＶＤＭＳＯ／ＶＥｔＯＨ＝１：４）を全ての試薬の溶剤として利用した。これについては、Ｊ．Ｎ．Ｌｅｅ，Ｃ．Ｐａｒｋ，Ｇ．Ｍ．Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ，Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．２００３，７５，６５４４−６５５４を参照のこと。各インサイチュークリック化学反応は、アセチレン１（３０ｍＭ、２．４ｎｍｏｌ）の８０ｎＬの溶液、アジド２−２１（３０ｍＭ、３．６ｎｍｏｌ）の１２０ｎＬ溶液、およびｂＣＡＩＩ（５ｍｇ／ｍＬｍ、１９μｇ）の３．８μＬのＰＢＳ溶液を利用した。制御反応のためには、これに阻害剤２２（１００ｍＭ、４ｎｍｏｌ）の４０ｎＬ溶液を追加した。熱反応においては、ｂＣＡＩＩ溶液がブランクのＰＢＳに置き換えられた。
結果
【００６１】
参照目的で、１，４二置換（反）トリアゾールを、対応するＣｕＩ触媒反応とは別途に用意した。これについては、Ｖ．Ｐ．Ｍｏｃｈａｒｌａ，Ｂ．Ｃｏｌａｓｓｏｎ，Ｌ．Ｖ．Ｌｅｅ，Ｓ．Ｒｏｐｅｒ，Ｋ．Ｂ．Ｓｈａｒｐｌｅｓｓ，Ｃ．Ｈ．Ｗｏｎｇ，Ｈ．Ｃ．Ｋｏｌｂ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．２００５，１１７，１１８−１２２，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．２００５，４４，１１６-１２０を参照のこと。ＬＣ／ＭＳ分析は、２０反応の組み合わせのうち１０が、ｂＣＡＩＩが存在する際にトリアゾールプロダクトを生じたことを示した。これに比べて、２０個のインサイチュークリック化学反応を９６個のウェルマイクロタイタープレートにおいて行った。図４は、新たなマイクロ流体工学形式および従来のシステムにおいてアセチレン１および二十個のアジド（２−２１）のインサイチュークリック化学スクリーニングを行った結果を示しており、これは、とてもよく似た結果を示している（９６個のウェルマイクロタイタープレートで行われた反応結果は括弧で示す）。これについては、Ｖ．Ｐ．Ｍｏｃｈａｒｌａ，Ｂ．Ｃｏｌａｓｓｏｎ，Ｌ．Ｖ．Ｌｅｅ、Ｓ．Ｒｏｐｅｒ，Ｋ．Ｂ．Ｓｈａｒｐｌｅｓｓ，Ｃ．Ｈ．Ｗｏｎｇ，Ｈ．Ｃ．Ｋｏｌｂ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．２００５，１１７，１１８−１２２，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．２００５，４４，１１６−１２０を参照のこと。図５は、アセチレン１およびアジド２およびその制御研究におけるスクリーニング反応について得られた肯定的にヒットした識別のＬＣ／ＭＳ分析を示し、図６は、アセチレン１およびアジド３における否定的にヒットした識別について得られたものを示す。
【００６２】
ここで引用する全ての文献は、各々を個々に組み込むように参照として組み込まれる。本明細書で図示および説明された実施形態は、当業者に対して発明者が知っている範囲内で発明をなす、および利用する最良の方法を教示することを意図している。図面は原寸に比例していない。発明の実施形態を記載する際に、特定の用語を用いて明瞭化に努めた。しかし、発明はこれら選択された特定の用語に限定されることを意図しない。明細書にあるいかなるものも、本発明の範囲を限定するものとして捉えられるべきではない。提示された全ての例は表示目的であって限定的ではない。本発明の上述の実施形態には、上述の教示に鑑みれば、本発明を逸脱しない範囲の変形例あるいは変更例が考えられることが、当業者には明らかである。従って、請求項およびその均等物の範囲内で、発明は具体的に記載された以外の方法でも実施されうる。
【図１】
2009528163.tif 000003
【図２Ａ】
2009528163.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2009528163.tif 000007
【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【国際調査報告】
2009528163.tif 000020