(57)【要約】【解決手段】重合体物質を、直接にか又はリンカー分子を介して基材に接着させる方法を開示する。構造、例えば、微構造で、微穴及び微穴の配列が包含されるものを、これらの方法を用いて容易に形成することができる。いくつかの具体例において、重合体物質から完全に形成される微構造を提供し、これが微構造の化学的及び物理的特性の調整を可能にされる。例えば、極性重合体物質を含む底部及び非極性重合体物質を含む穴側部／頂部を有する微穴を提供する。生化学的試薬をかかる“スマート穴”に簡単に搬送することができる。その理由は、試薬にとっての穴底部の固有の誘引力及び穴側部／頂部間の固有の反発力が組み合わされ試薬を穴に向かわせるからである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上の重合体構造を製造する方法であって：
第１重合体物質をアジド−官能化された基材の表面に適用すること；
第１重合体物質を予め定めるパターンにおいて反応エネルギー源に暴露して第１重合体物質の層を予め定めるパターンにおいて基材に共有結合的に結合させること；
第２重合体物質が第１重合体物質によって占められていない基材の表面の少なくとも１部分を占めるように第２重合体物質をアジド−官能化された基材の表面に適用すること；及び
第２重合体物質を反応エネルギー源に暴露して第２重合体物質の層を基材に共有結合的に結合させ、第１及び第２重合体物質が第１及び第２重合体物質によって画成される微構造を形成させること
を含むことを特徴とする重合体構造の製造方法。
【請求項２】
第１及び第２重合体物質が同じ単量体を含有するが異なる平均分子量を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
第１及び第２重合体物質が異なる厚さを有する層を形成することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
第１及び第２重合体物質が異なることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
第１及び第２重合体物質が穴を画成することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
穴が第１重合体物質を含む底部を有し、及び壁が第２重合体物質を含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
第１重合体物質が親水性重合体物質を含み及び第２重合体物質が疎水性重合体物質を含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
第１重合体物質が疎水性重合体物質を含み及び第２重合体物質が親水性重合体物質を含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】
第１重合体物質がポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）を含み及び第２重合体物質がポリスチレンを含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１０】
第１重合体物質がポリスチレンを含み及び第２重合体物質がポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）を含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１１】
アジド−官能化された基材が、シラン−官能化されたペルフルオロフェニルアジドを用いて官能化されたケイ酸質の金の基材であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
アジド−官能化された基材が、金属及び半導体からなる群より選ばれ及びチオール−官能化されたペルフルオロフェニルアジドを用いて官能化されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
金属が金であることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
暴露が、約２００ｎｍ及び約３５０ｎｍの間の波長の光子を用いる発光を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
適用がスピン−被覆を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１６】
重合体物質をケイ酸質か又は金の基材に接着させる方法であって：
重合体物質を基材に適用すること；及び
重合体物質が基材に接着するのに十分な時間重合体物質を反応エネルギー源に暴露すること
を含むことを特徴とする接着方法。
【請求項１７】
重合体物質が、塩化ビニル、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）、それらの混合物、及びそれらの組合せからなる群より選ばれることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
重合体物質がビニル重合体物質であることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
反応エネルギー源が電磁照射を含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
電磁照射が約１９０ｎｍから約４００ｎｍまでの波長でのＵＶ光線であることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
波長が約１９０ｎｍから約２８０ｎｍまでであることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
反応エネルギー源が予め定めたパターンにおいて適用されることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の方法であって、
基材から予め定めるパターンの外側の重合体物質の少なくとも１部分を除去すること；
第２重合体物質を適用すること；及び
第２重合体物質を、重合体が基材の少なくとも１部分に接着するのに十分な時間反応エネルギー源に暴露すること
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
第２重合体物質の反応エネルギー源への暴露が、予め定めるパターンにおける暴露を含むことを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
重合体微構造であって、請求項１〜２１のいずれか一項記載の方法により製造されたことを特徴とする重合体微構造。
【請求項２６】
重合体構造であって：
実質的に平坦な基材に官能化されたアジドによって共有結合的に付着している穴−底部を画成する第１重合体部分；及び
基材に共有結合的に付着している穴壁を画成する第２重合体部分を含み、第１及び第２重合体物質が微穴を集合的に画成していることを特徴とする重合体構造。
【請求項２７】
微穴の配列を含むことを特徴とする請求項２６記載の重合体構造。
【請求項２８】
請求項２６記載の微穴であって、第１及び第２重合体部分が同じ重合体物質であることを特徴とする微穴。
【請求項２９】
請求項２６記載の微穴であって、第１及び第２重合体部分が異なる重合体物質であることを特徴とする微穴。
【請求項３０】
重合体微穴の配列であって、請求項２６記載の微穴の配列であることを特徴とする微穴配列。
【請求項３１】
重合体微構造であって、幾何学的パターンにおいて実質的に平坦な基材に官能化されたアジドを介して共有結合的に結合している少なくとも２種の重合体物質を含むことを特徴とする重合体微構造。
【請求項３２】
少なくとも２種の重合体物質の厚さが重合体物質の分子量によって定まることを特徴とする請求項３１記載の微構造。
【請求項３３】
少なくとも２種の重合体物質が１つ又はそれより多い穴を画成することを特徴とする請求項３１記載の微構造。
【請求項３４】
少なくとも２種の重合体物質が、親水性底部及び疎水性側部を有する１つ又はそれより多い穴を画成することを特徴とする請求項３３記載の微構造。
【請求項３５】
穴の底部に、共有結合的にか又は非共有結合的に接着する試薬分子が更に含まれることを特徴とする請求項３４記載の微構造。
【請求項３６】
試薬分子がＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、又は薬分子であることを特徴とする請求項３５記載の微構造。
【請求項３７】
基材がケイ素又は金のいずれかであることを特徴とする請求項３１記載の微構造。
【請求項３８】
穴底部がタンパク質を吸着することで知られる重合体を含み及び穴側部及び頂部がタンパク質に耐えることで知られる重合体を含むことを特徴とする請求項３３記載の微構造。
【請求項３９】
少なくとも２種の重合体物質が、疎水性底部及び親水性側部を有する１つ又はそれより多い穴を画成することを特徴とする請求項３３記載の微構造。
【請求項４０】
重合体微構造であって、幾何学的パターンにおいて実質的に平坦な基材に約１９０ｎｍ及び約４００ｎｍの間の波長を有するＵＶ光子への暴露によって直接に接着する少なくとも２種の重合体物質を含むことを特徴とする重合体微構造。
【請求項４１】
少なくとも２種の重合体物質の厚さが重合体物質の分子量によって定まることを特徴とする請求項４０記載の微構造。
【請求項４２】
少なくとも２種の重合体物質が１つ又はそれより多い穴を画成することを特徴とする請求項４０記載の微構造。
【請求項４３】
少なくとも２種の重合体物質が、親水性底部及び疎水性側部を有する１つ又はそれより多い穴を画成することを特徴とする請求項４２記載の微構造。
【請求項４４】
穴の底部に、共有結合的にか又は非共有結合的に接着する試薬分子が更に含まれることを特徴とする請求項４３記載の微構造。
【請求項４５】
試薬分子がＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、又は薬分子であることを特徴とする請求項４４記載の微構造。
【請求項４６】
基材がケイ素又は金のいずれかであることを特徴とする請求項４０記載の微構造。
【請求項４７】
穴底部がタンパク質を吸着することで知られる重合体を含み及び穴側部及び頂部がタンパク質に耐えることで知られる重合体を含むことを特徴とする請求項４２記載の微構造。
【請求項４８】
少なくとも２種の重合体物質が、疎水性底部及び親水性側部及び頂部を有する１つ又はそれより多い穴を画成することを特徴とする請求項４２記載の微構造。
【請求項４９】
方法であって：
第１ビニル重合体物質を実質的に平坦なケイ酸質か又は金の基材に適用すること；
第１ビニル重合体物質を予め定めるパターンにおいて反応エネルギー源に暴露して第１重合体物質を予め定めるパターンにおいて基材に接着させること；
第２ビニル重合体物質が第１ビニル重合体物質によって占められていない基材の表面の少なくとも１部分を占めるように第２ビニル重合体物質を基材に適用すること；及び
第２ビニル重合体物質を反応エネルギー源に暴露して第２ビニル重合体物質を基材に接着させ、第１及び第２ビニル重合体物質が穴を画成すること
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５０】
第１及び第２重合体物質が同じであることを特徴とする請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
第１及び第２ビニル重合体物質が異なることを特徴とする請求項４９記載の方法。
【請求項５２】
第１及び第２重合体物質が微穴の配列を画成することを特徴とする請求項４９記載の方法。
【請求項５３】
クロマトグラフの支持体であって、請求項３１〜４８のいずれか一項記載の微構造を含むことを特徴とするクロマトグラフ支持体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
分野
本発明の開示は、重合体（重合体群）を含む構造、特に微構造、及びかかる構造を、所望のパターンにおいて、多様な基材上に、繋ぎ合せを誘導するUV照射の使用によるか、又はリンカー分子、例えば、ニトレノゲニック化合物の使用によって重合体膜を基材に接着させるかのいずれかによるような重合体物質の基材への直接的な繋ぎ合せによって調製するための方法の具体例に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
マイクロメータ及びナノメータ規模の構造〔まとめて“微構造(microstructure)” 〕は、マイクロセンサ、マイクロ作動装置、マイクロ機器、マイクロ光学、マイクロ流体の装置、及びマイクロ反応装置を作成するために有用である。かかる構造を作成するための以前の方法は、固体基材内での、例えば、フォトレジスト及び化学的エッチング技術の使用を介するそれらの生産に焦点が合わされていた。微構造を製造するのに用いることができる固体基材の数が限られているので、かかる構造によって表わされる化学的及び物理的特性の範囲も限られている。
【０００３】
微構造の表面の化学的及び物理的性質を改めることへの１種のアプローチは、基材中にエッチングされる微構造の表面に重合体物質の薄膜を適用することである。例えば、Yan（ヤン）等（米国特許第5,830,539号明細書）は、シリコンウェファにおいてエッチングされる微穴(microwell)の内部を重合体物質で被覆することを記載する。
【０００４】
もう１種のアプローチは微構造を重合体物質から完全に構成することである。Husemann（フセマン）等（J. Am. Chem. Soc., 122: 1844-45, 2000）は、最近、表面開始される重合及び重合体鎖の光酸(photoacid)−系化学的変換の組合せを用いる、重合体配列のブラシの生成を報告している。しかし、この技術は第３−ブチルアクリレート重合体に基づいているので、化学的及び物理的性性質の範囲は限られている。
【０００５】
チップを基とする微穴の配列によって、分析的及び生化学的な反応及びアッセイを行う能力が非常に高められた。これらのマイクロチップは、多数の反応を、通常の分析よりも大いに速い速度及びより一層高い効率で、同時に遂行されるようにする。微穴の小さい容量は、必要な試薬の量を劇的に減らし、無駄の減少及びより一層低い費用をもたらす。微穴のほとんどはシリカ系であり、これらは、写真平版及びエッチングによるマイクロ加工技術を用いてシリコンウェファ又はスライドガラスにおいて作製される〔例えば、Mensinger（メンシンガー）等のin Micro Total Analysis System（マイクロトータル分析システム）;Van den Berg（ヴァン・デン・ベルグ）及びBergveld（ベルグベルド）編、ロンドン所在のKluwer Academic Publishers（クルーバーアカデミック出版社）;p. 237(1995);Kricka（クリッカ）及びWilding（ワイルディング）の“Micromechanics and Nanotechnology” in Handbook of Clinical Automation, Robotics, and Optimization（臨床のオートメーション、ロボット工学、及び最適化のハンドブックにおける“マイクロ加工及びナノ技術”）、Kost（コスタ）及びWelsh（ウェールズ）編、John Wiley and Sons（ジョンワイリーアンドサンズ）：ニューヨーク州、p 45 (1996)；及びKovacs（コヴァックス）等の、“Silicon Micromachining: Sensors to Systems（ケイ素マイクロ加工：システムへのセンサ”、Aanal. Chem.、68: 407A(1996)参照）。この処理は比較的高価で、設備はほとんどの化学者にとって日常的に入手し易くない。さらに、マイクロ作製(microfabricate)された穴について、表面−対−容量の比率が通常の反応管に比べて劇的に増加するので、装置がそれらの中で起こる反応と化学的に適合することが重要である。しかしながら、ケイ素のチップ系装置は生化学的なアッセイ又は反応に適合しないことがある。例えば、天然ケイ素はポリメラーゼ連鎖反応(PCR)及び増幅の抑制材で
ある。したがって、ケイ素チップ系ナノ穴中で行うPCR反応は不十分な再現性を示す。
【０００６】
したがって、最近の研究は重合体系微穴に焦点が合わされている。例えば、微穴は、整えられた配列において光学繊維の束を用いるエッチングによって生成されている〔Pantano（パンタノ）及びWalt（ウォルト）の、“Ordered Nanowell Arrays（整えられた微穴配列）”、Chem. Mater.、8: 2832、1996〕。Ewing（ユーイング）及び共働者は、写真平版パターン化技術を用いることによって形成した構造を使用する浮彫り技術により、ポリスチレンにおいてピコリッターのマイクロバイアルを作製した〔Clark（クラーク）等の、“Electrochemical Analysis in Picoliter Microvials（ピコリッターマイクロバイアルにおける電気化学的分析”Anal. Chem. 69: 259(1997)）。Whitesides（ホワイトサイズ）及びChilkoti（チルコティ）による最近の仕事は、ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）における微穴の大きな配列を示した〔Jackman（ジャックマン）等の、“Fabricating Large Arrays of Nanowells with Arbitrary Dimensions and Filling Them Using Discontinuous Dewetting（任意の寸法を有するナノ穴の大きな配列の作製及び不連続な脱湿潤を用いるそれらの充填）”、Anal. Chem., 70: 2280(1998)〕。これらの微穴配列は、通常の写真平版によって調製された原型に対してPDMSエラストマを注型することによって作製された。
【０００７】
分析的及び生化学的な適用のための微穴配列を首尾よく履行するのに等しく重要なのは、試薬の穴への正確な配置を制御する送達系である。配列の形式において試薬を送達するシステムには、試薬を機械的に負荷するピン用具、液体の微視的な滴を活性な表面上に発送するインクジェット印刷、及び配列部位の電気的な分極が含まれる。魅力的代替手段は、試薬が穴中に表面−誘導される配置を行うことができる機能的な微穴を作り出すことである。極めて最近の報告では、Whitesides等は、穴底部において気泡を最初に捕捉させ、及び次いで１種のタンパク質で穴−頂部を被覆することによって、PDMSから作成される微穴中にタンパク質を選択的に堆積させた〔Ostuni（オツニ）等の、“Selective Deposition of Proteins and Cells in Arrays of Nanowells（ナノ穴の配列におけるタンパク質及び細胞の選択的堆積）”、Langmuir 17: 2828(2001)〕。次いで、気泡は除去され及び第２タンパク質が穴中に送達された。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
概要
重合体物質から微構造を調製するための多目的な方法を提供する。 この適応性のある方法は、様々な形及び様々な化学的及び物理的特性の微構造の生産を可能にする。開示する方法は、また、平坦な基材上の微構造の作製を可能にし、及び他のマイクロ加工の技術と簡単に統合することができる。
【０００９】
重合体物質で完全に構成される微穴及びマイクロタワーを含む、微構造を開示する。１具体例では、穴中に試薬が選択的に吸着する“スマート穴”を備える。穴底部は試薬分子を引き付ける重合体物質から形成することができる。例えば、穴底部はPCRの鋳型及びプライマを引き付ける極性の重合体物質から形成することができる。さらに、穴頂部の物質を、それが試薬分子に反発し及び穴に閉じ込めるように選ぶことができる。例えば、PCRの鋳型及びプライマを穴の方に反発させるのに非極性の重合体物質を用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
詳しい記述
Ｉ．略語
次の略語を参照して、開示する具体例が最もよく理解される：
PHPA−ペルハロフェニルアジド
PFPA−ペルフルオロフェニルアジド
PS−ポリスチレン
PEOX−ポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）
PVP−ポリビニルピロリドン
PVC−ポリ塩化ビニル
AFM−原子間力顕微鏡検査
UV−紫外線
【００１１】
ＩＩ．定義
本明細書において、次の用語を用い、読む者を助けるが、定義された用語が当技術分野の通常の技術を有する者によって理解されるより狭い範囲に限るようには意図していない：
“アジド官能化された(functionalized)基材”は、１種か又はそれより多いニトレノゲニック基が、共有結合的にか又はそうでないもので接着する基材である。
“ビス−アジド”は、少なくとも２つのニトレノゲニック基を含む官能化(functionalizing)試薬である。
“官能基”は、特定の化学的及び/又は物理的特性を持つように組織的に互いに結合した１種か又はそれより多い原子の基である。
用語“官能化された重合体”は、官能化された重合体基材又は官能化された重合体分子のいずれかに関連することができる。官能化された重合体分子は、重合体分子に共有結合的に結合した１つか又はそれより多い官能基を含む。
“官能化反応”は、基材表面がその基材表面に自然に存在する官能基以外の官能基で官能化される反応である。例えば、表面はニトレノゲニック基を用いて官能化され、アジド−官能化された基材を提供することができる。官能化反応は１種か又はそれより多い段階から成ることができる。少なくとも１段階には、官能化試薬の官能基と基材の表面原子との反応が含まれる。
【００１２】
“官能化試薬”は、基材を官能化するために適合する試薬である。官能化試薬の分子は、少なくとも１個のニトレノゲニック基（第１官能基として）を有し、直接的にか又は間接的に、少なくとも第２の官能基に繋ぎ合わせられる。所定の開示する具体例において、ニトレノゲニック基は、第２官能基に直接的に繋ぎ合わせないが、好ましくはニトレノゲニック基及び第２官能基の間の官能化−試薬の分子構造によって束縛される。官能化試薬の第２官能基は、また、ニトレノゲニック基でよいが、基材に官能化試薬を接着させるよう働く。基材に官能化試薬を接着させるのに用いることができる他の官能基には、チオール、アミン、及びシランが含まれる。追加の官能基が、官能化試薬上に存在していてもよく、及び官能化基材の特性を改めるか又は基材への追加の分子の付着を可能にするように働くことができる。任意の次の官能基が、ニトレン部分を生成させた後、また官能化試薬上に存在することができるが、ニトレン部分との反応から構造的に束縛される：
【００１３】
（ａ）カルボキシル基、及び（しかし、必ずしも限られないが）Ｎ−ヒドロキシサクシン酸イミドエステル；Ｎ−ヒドロキシベンゾトリアゾールエステル；カルボキシル基に対応する酸ハロゲン化物；アシルイミダゾール；チオエステル；ｐ−ニトロフェニルエステル；アルキル、アルケニル、アルキニル及び芳香族エステルのような：それらの種々の誘導体であり、コレステロール及びグルコースのような生物学的に活性な（及び光学的に活性な）アルコールのエステル；アンモニア、一級、及び二級アミンから導かれるアミドのような種々のアミド誘導体が含まれ、及びエピネフリン、ドーパ、酵素、抗体、及び蛍光分子のような生物学的に活性な(及び光学的に活性な)アミンが含まれる；
（ｂ）アルコール基、遊離か、又は例えば、脂肪酸、ステロイド酸、又はナプロシン(naprosin)又はアスピリンのような薬であることができる適切なカルボン酸にエステル化されるもののいずれか；
（ｃ）ハロアルキル基で、ハロゲン化物がカルボン酸塩陰イオン、チオール陰イオン、カルボアニオン、又はアルコキシドイオンのような求核基と後に置換することができ、それにより、ハロゲン原子の部位で新しい基の共有結合的な付着を招くもの；
（ｄ）マレイミド基、又は基が、例えば、エルゴステロールのような１，３−ジエン含有分子とのディールス・アルダーの付加環化反応において求ジエン体として働くことができるような他の求ジエン体基；
（ｅ）アルデヒド、又はそれに続く誘導体化が、ヒドラゾン、セミカルバゾン、又はオキシムのようなよく知られたカルボニル誘導体の形成を介してか、又はグリニャール付加又はアルキルリチウム付加のようなかかる機構を介して可能であるようなケトン基；及び
（ｆ）アミンとのそれに続く反応、例えば、スルホンアミドの形成のためのスルホニルハロゲン化物基。
【００１４】
官能化試薬は、概して、官能化されたアリールアジド、アルキルアジド、アルケニルアジド、アルキニルアジド、アシルアジド、及びアジドアセチル誘導体からなる群より選ぶことができる。かかる試薬はすべて、多様な官能性置換基を運ぶことができ、これら置換基は、官能化試薬を基材に接着し、追加の分子を官能化試薬に繋ぎ合わせるか、又はそうでなく、官能化される基材の化学的及び／又は物理的特性を改めることができる部位を提供するように働く。ハロゲン原子は、官能化試薬分子上のアジド基に隣接する位置において可能な最大広さに存在することができる。優れた結果は、フッ素及び／又は塩素原子がハロゲン原子である場合に達成される。
【００１５】
重合体基材を官能化するのに有用なニトレネオゲニックアジド及び官能化試薬の例は、Keana（ケアナ）等への米国特許第5,580,697号、Yan等への米国特許第5,830,539号、及び発明者としてのYan等の名義のPCT国際公開WO98/22541号パンフレットに見出すことができ、これらのすべてを参考として本明細書に組み入れる。
【００１６】
特に有効な官能化試薬は、ペルハロフェニルアジド(PHPAs)から、特に、4-アジド-2,3,5,6-テトラフルオロ安息香酸から導くことができる。例えば、以下の図式１、２、３、及び４は、4-アジド-2,3,5,6-テトラフルオロ安息香酸に基づく多様な官能化試薬への合成経路を例示する。この技術の熟練者は、示された特定の反応がアジドからの官能化試薬へのより一層一般的な経路の例示に過ぎないことを認識する。
【００１７】
【化１】
2005520173.tif 000002
【化２】
2005520173.tif 000003
【化３】
2005520173.tif 000004
【化４】
2005520173.tif 000005
【００１８】
“ニトレン基”(また、概して“ニトレン”又は“ニトレン中間体”と称される)は、カルベンの窒素類似物として当業者によって見なされる窒素基の特定の形である。カルベンのように、ニトレンは、概して、より一層高い反応性で、通常の条件下で分離できることがない中間体と見なされる。重要なニトレンの反応には（しかし限られないが）、C-H、N-H、O-H、及びC-C結合(単結合及び二重結合)への付加又は挿入が含まれる。
【００１９】
“ニトレノゲニック基”は、反応エネルギー源に暴露される際、ニトレン基になる化学的部分である。アジド基はニトレノゲニック基の１例である。
“重合体分子”は、“単量体”と称されるより一層小さい分子を共有結合的に連結することによって形成される分子である。重合体分子中に存在する単量体は、同じか又は異なっていてもよい。単量体が異なっている場合、重合体はまた共重合体と呼ぶことができる。重合体分子は、（限られないが）セルロース、澱粉、タンパク質、及び核酸のような自然のものであるか；又は、（限られないが）ナイロン及びポリ脂肪族物質、特に、ポリアルキレン物質で、その例には、ポリエチレン及びポリプロピレンが含まれるもののような合成のものでよい。重合体物質では、重合体分子は、任意のいくつかの方法において、非共有結合的なもの（熱可塑性として）を含むか又は共有結合的に架橋結合された網状体（熱硬化性として）によって互いに関連することができる。
【００２０】
重合体物質には、実際上、-CH基、及び/又は-NH基、及び/又は-OH基、及び/又はC=O基、及び/又はC=N基、及び/又は炭素−炭素単結合、及び/又は炭素−炭素二重結合、及び/又は炭素−炭素三重結合を所有している重合体分子を含む任意の重合体物質が含まれる。かかる重合体物質には、限られないが:
(a)ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、及びそれらの共重合体によって例証されるような飽和ポリオレフィン;
(b)アクリル酸、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（ヘキシルメタクリレート）、のようなメタクリル酸、及びアクリロニトリルの重合体及び共重合体のようなアクリル樹脂;
(c)ポリ（ｐ−クロロスチレン）及びポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）のようなポリスチレン及びその類似物;
(d)ポリ（イソプレン）及びポリ（ブタジエン）のような不飽和ポリオレフィン;
(e)ポリイミド(ベンゾフェノンテトラカリボキシルジ無水物／テトラエチルメチレンジアニリン)のようなポリイミド;
(f)ポリ(トリメチレンアジペート)、ポリ(エチレンテレフタレート)、及びポリ（ヘキシメチレンセバケート）のようなポリエステル;
(g)ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリ（３−アルキルピロール）、及びポリアニリンのような共役の及び誘導性重合体;
(h)ポリ（アリールオキシホスファゼン）、ポリ＞ビス（トリフルオロエトキシ）ホスファゼン、ポリシラン、及びポリカルボシラン、シロキサン重合体、及び他のケイ素−含有重合体のような無機重合体;
(i) Chemical and Engineering News〔化学及び工学ニュース(1992年8月31日)〕で記載されているようなポリクロコネイン(polycroconaines)及びポリスクアレイン(polysquaraines)のような有機金属(すなわち、金属特性を有する有機重合体);
(j)パラジウムポリ−イネ(yne)及びフェロセン−含有ポリアミドのような有機金属重合体;
(k)セルロース繊維、キチン、及び澱粉のような多糖類;
(1)Ｎ−イソプロピルアクリルアミド(PNIPA)、及びPNIPAとポリ(アクリル酸)又はポリアクリルアミドとの共重合体のような熱的に反応性の重合体。
(m)ポリ−リジンのようなポリペプチド。
(n)ポリ(2−エチル−２−オキサゾリン)(PEOX)及びポリ（エチリミン）のような環状アミンの重合体が含まれる。
【００２１】
“重合体物質又は基材”は、重合体分子又は重合体分子の網状構造を含む物質又は基材である。
“反応エネルギー源”は、例えば、官能化試薬の分子上のニトレノゲニック基をニトレン基に変え、次いで、例えば、重合体物質と反応させることによるか、又は基材に重合体物質を直接接着させることによって、重合体物質の基材への接着を促進するエネルギー源である。適切な反応エネルギー源には(限られないが)：光子〔紫外線（UV）光子、深紫外線光子、レーザ光線、Ｘ線、及び赤外線放射又は伝導加温の形式における熱〕、エネルギーを与えられた電子(電子線のような)、及びエネルギーを与えられたイオン(イオンビームのような)が含まれる。これらの反応エネルギー源は、石版印刷、走査顕微鏡のような課題のために通常使用され、及びUV及び可視的な光子の場合には、蛍光分子の光化学反応及び励起をもたらす。UV光線を含む反応エネルギー源は、例えば、水銀又はキセノンのランプを用いて供給することができる。中圧水銀ランプは、約360nmで最大強度を有する約220nmと約1,000nmとの間の光子の供給源である。フォトマスクを用いて、光子が試料の所定の部分に達するのを防ぐ一方で光子が他の部分に達するようにすることができる。これにより、所望のパターンを形成するための処理の１例が提供される。
【００２２】
電子を含む反応エネルギー源は、次の代表的な方法によって反応に供給することができる:約１ｋＶから約40ｋＶまでの範囲の内で選ばれるエネルギーを有する電子又は粒子ビームによって試料を真空下に照射する。（代表的な電子ビーム源は電子ビーム石版印刷のために改変されるJEOL840Aの電子顕微鏡である）。このビームは、処置された基材の表面を横切って、所定の領域及びその他を暴露することができる。各工程での滞留時間を調節して暴露を変化させることができる。
【００２３】
“基材”は、本発明に従い官能化することができる表面に提供される非流体物質である。基材は、重合体分子(例えば、熱可塑性重合体分子)、熱硬化性分子の網状構造(例えば、架橋された重合体分子)、金属原子、半導体物質、ケイ素、シリカ、又は所定のガラス及び結晶において見出されるような他の原子又は分子の集合を含むことができる。最初の物質が最初の基材に接着して第２の基材を提供することができ、それに付加的な物質を接着等させられることを理解すべきである。基材は、物質の多数の層で構成される装置、例えば、マイクロ電子装置でよい。
【００２４】
基材は化学によって官能化され、それによって、官能化試薬分子上の官能基が基材又は基材表面と相互作用し官能化試薬が基材に接着する。基材は、化学によって官能化されることができ、それによって、官能化試薬分子上の官能基は、基材表面に引き付けられるか(例えば、双極子−双極子の相互作用によって)又は結合するか(例えば、水素結合、イオン結合、又は共有結合を介して)のいずれかである。
【００２５】
基材に付着することができる分子又は物質の例には、限定を伴わずに、タンパク質、核酸、糖質、有機金属触媒、重合体、ペプチド、及び金属が含まれる。
【００２６】
III．適用
１つの局面では、官能化されたニトレノゲニック分子を用いる固体基材上の重合体薄膜の固定への有効なアプローチを提供する。１具体例では、官能化されたニトレノゲニック分子は官能化アジド、例えば、官能化されたペルフルオロフェニルアジド(PFPA)のような官能化されたペルハロフェニルアジド(PHPA)である。官能化されたニトレノゲニック分子は、固体基材の表面に官能化されたニトロゲニック分子を接着させるのに働く官能基、及びアジド基のような、概して重合体物質との挿入又は付加反応を介して重合体物質と反応するニトレン部分に変わることができるニトレノゲニック基を含む。
【００２７】
特定の具体例では、重合体物質を、官能化されたPFPA(アジド−官能化された基材の１例)を用いて誘導された表面に適用し〔例えば、スピン被覆、溶液からの吸着、又はLangmuir-Blodgett（ラングミュア−ブロドゲット）フィルムの運搬によって〕、次いで、反応エネルギー源で処置する。反応エネルギー源は、アジド基を高い反応性のニトレンに変え、ニトレンは、重合体物質との付加又は挿入反応のような反応を促進する。結果として、重合体物質が基材の表面に、概して共有結合的に接着する。反応エネルギーの空間的な制御は予め定めたパターンにおいて基材に接着する重合体膜を提供する。
【００２８】
官能化されたニトレノゲニック分子を用いる基材の表面改変及び重合体薄膜の接着を用い、ケイ素、シリカ、ガラス、雲母、石英、グラファイト(及びフラーレン、炭素電極、及び炭素ナノチューブのような炭素の他の形)、金属(銅、金、アルミニウム、白金、パラジウム、及び銀のような)、重合体及び半導体(ガリウムヒ素、窒化ケイ素、二酸化チタン、及び硫化カドミウムのような)を含む多種多様な固体基材に重合体薄膜を付着させることができる。官能化されたニトレノゲニック分子の官能基を選定し、特定の様式において基材に相互作用させるか又は結合させることができる。例えば、基材がケイ酸質(siliceous、例えば、ケイ素、シリカ、ガラス、雲母、又は石英)である場合、シランがケイ質物質とよく反応するので官能基はシランでよい。基材が金属(例えば、銅、金、アルミニウム、白金、パラジウム、又は銀)、合金、又は半導体(例えば、硫化カドミウム又はガリウムヒ素)である場合、官能基は、基材との結合を形成することができる窒素含有基、例えば、アミン基のようなチオール又は他の基でよい。基材がグラファイト又は重合体である場合、官能基はアジドでよい。
【００２９】
また、基材への重合体の直接接着のための方法を提供する。この方法では、重合体（例えば、PS、PVP、PVC、PS-アクリロニトリル共重合体、又はエチレン酢酸ビニル共重合体のようなビニル重合体）を、反応エネルギー源（例えば、約190nm及び約400nmの間の波長を有する光子又は約190nmから約280nmまでの波長を有する光子のようなUVの照射を含む電子ビーム又は電磁放射）への直接的な暴露によって、基質（例えば、ケイ素、シリカ、ガラス、又は石英のようなケイ質の基材）に接着させる。１具体例では、PSをケイ素基材に適用し(例えば、スピン被覆、溶液からの吸着、又はLangmuir-Blodgett膜の運搬によって)、及びUV発光(illumination)のような反応エネルギー源を用いて接着させる。他の具体例では、PVC又はPVPをケイ素基材に適用し、及び反応エネルギー源を用いて接着させる。これらの薄膜は、反応エネルギー源に暴露されない薄膜が除去される条件下でさえ、それらが結合する基材からの除去に対して意外にも抵抗力がある。例えば、溶媒中での浸漬及び/又は高周波処理(sonication)はかかる紫外線接着させた膜を完全に除去しない。UV発光を空間的に制御し、予め定めたパターンにおいて下にある基材に接着する重合体膜を提供することは可能である。
【００３０】
基材に重合体物質を接着させるのに用いる条件の改変は、厚さを制御することが１つの方法である。例えば、約1.5nmから約3.3nmまでの厚さを有するPEOXの薄膜を、UV光子への暴露の強度及び時間を変化させることによって調製することができる。膜厚はまた接着の後の処置によって変化させることができる。例えば、２nm及び85nmの間の膜厚は、UV暴露に続く溶媒及び／又は高周波処理を用いて接着した膜を処置することによって調製することができる(例えば、図９〜12参照)。薄膜(例えば、約3nmから約15nmまでの)は、共有結合から生じさせることができる。より一層厚い膜(例えば、約15nm及び約100nmから)は物理的な接着から生じさせることができる。重合体物質の分子量を調節により、また、膜の厚さを制御することができ、より一層大きな平均分子量を有する重合体からより一層厚い膜が典型的に得られる。
【００３１】
反応エネルギー源(例えば、UV光線又は電子ビーム)を用いる適用された重合体物質の空間的に選択的な処置を用いて、予め定めたパターンにおいて基材に付着した重合体物質を提供することができる。この方法の開示した具体例は、アジド−媒介及び/又は反応エネルギー源誘導の固定化学と石版印刷とを組合せ、独特な表面の形状を有するパターン化された重合体膜及び混成の配列を発生させる。これらの具体例は、開示した具体例を重合体の化学修飾に先立って非常に多目的にすることのない、重合体配列の固定化及び形成を可能にする。反応エネルギー源の回折限界と同様に小さい構造はこの様式において作製することができる。例えば、反応エネルギー源として電子ビームを用いて約50nmと同様の小さな構造を提供することができる。UV光線処置は約100nmから約200nmまで(0.1μmから0.2μm)と同様の小さな構造を提供することができる。
【００３２】
数インチと同様の大きな構造は、開示した技術を用いて作成することができる一方、これらの技術の利点の１種は、それらが重合体物質で構成される微構造を提供することができることである。１具体例では、重合体物質を含む微穴は平坦な基材上で形成される。かかる微穴は、例えば、微反応装置として用いることができるか、又は化学センサとして用いることができる。
【００３３】
開示した具体例はまた、独特な重合体系微穴及びナノ穴を含んでおり、穴の基部及び穴の頂部は特定の適用のために調整される。開示した微穴及びナノ穴の独特な表面特性は、穴中に試薬の表面−誘導される送達を可能にする。例えば、穴底部が特定の物質(例えば、特定の分子、生物学的分子、又は細胞)を吸着可能か又は吸着する重合体から形成され、及び穴頂部の重合体が同じ物質について親和性を有しない場合、その際、穴に隣接して配置される物質は穴に移動しがちになる。したがって、この物質を含有する溶液の少量がかかる穴を有する基材の表面上に配置される場合、穏やかに基材を揺することで物質が穴中に動かされる。この方法は、試薬の送達系にとっての必要性を排除し、チップ系アッセイを行うのをより一層安く及びより一層容易にする。
【００３４】
特定の具体例では、穴基部は、親水性、生物学的適合性(biocompatible)重合体(例えばPEOX)であり、及び穴頂部は、疎水性重合体(例えばPS)である。この構成はナノ穴中へのDNAの選択的な堆積のために用いることができる。例えば、PCR反応を遂行するための部位を提供するのに、かかるナノ穴の堆積を用いることができる。代わりに、DNAの選択的なセンサを構築するのにナノ穴を用いることができる。親水性の基部及び疎水性の頂部を有するナノ穴は、穴中のDNA分子の手軽で選択的な堆積を可能にすることができる。DNAは穴基部の親水性領域に引き付けられるのに対し、穴頂部の疎水性表面はDNA分子を反発する傾向があり、それらの付着にとって障壁として機能する。したがって、DNA溶液がかかるナノ穴を身に付ける基材の表面上に配置される場合、DNA分子は穴中に移動し、穴底部におけるPEOXに対する誘引力及び穴頂部上のPSに対する反発力によって駆動される。DNA分子を共有結合的に固定することもまた可能であり、DNA分子は、重合体と生物学的分子との間で、二官能架橋試薬とのような共有結合を形成するための任意の既知の技術によって穴に移動する〔例えば、Polsky-Cynkin（ポルスキ−シンキン）等の、“Use of DNA Immobilized on Plastic and Agarose Supports to Detect DNA by Sandwich Hybridization （DNA を検出するためのサンドイッチハイブリダイゼーションによるプラスチック及びアガロース支持体上に固定化されたDNAの使用）”、Clin. Chem. 31(9):1428-1443(1985)〕及びGhosh（ゴーシュ）等の、“Covalent attachment of oligonucleotides to solid supports（固体支持体へのオリゴヌクレオチドの共有結合的付着）”、Nuc. Acid Res.、15(13):5353-5373(1987)参照〕。核酸(DNA及びRNAを含む)に加え、かかる配列はタンパク質及び薬分子を含む他の分子の固定化及び局在化のために有用であり得る。１つの特定の具体例では、センサを開示した方法に従ってケイ素のウェファ上で構築されるナノ穴においてタンパク質
分子を固定することによって構築する。次いで他の分子を、ナノ穴においてタンパク質分子に対するそれらの付着についてスクリーニングすることができ、それによって、タンパク質を標的とする薬としてそれらの能力が示される。
【００３５】
タンパク質を吸着するか又はタンパク質の吸着に耐えることで知られる重合体を、それぞれ、穴底部及び穴頂部の物質として用いることができる。表１には、重合体のわずかな例しか一覧にしないが、これらは、イオンの相互作用〔例えばポリ(スチレンスルフォン酸)、ポリリジン、及びポリ（アリルアミン）(中性pHで)〕を介して及び疎水性相互作用(例えばポリスチレン)を介してタンパク質を結合する。
【００３６】
【表１】
2005520173.tif 000006
【００３７】
開示した方法を用いて発生することができる独特な表面を、分子のクロマトグラフ及び電気泳動の分離において静止した相として用いることができる。例えば、疎水性の基部及び親水性の頂部を有する微穴を持っている表面は、薄層クロマトグラフィの支持体として用いることができる。表面に適用される極性溶媒は表面を濡れさせ及び横切って動く傾向があり、それに対し溶媒中で運ばれる極性の少ない分子は穴中に捕捉されることで、その進展を遅らせる。したがって、溶媒中の分子はそれらの相対的な疎水性に基づいて分離する。親水性の基部及び疎水性の頂部を有する微穴を持っている表面は、非極性の溶媒と共に用いて分子の相対的な疎水性に基づいて分子を分離することができる。
【００３８】
パターン化された重合体の配列のもう１つの適用は、微流体装置において有用な流体流のためのチャネルを提供することである。
【００３９】
Keana等への米国特許第5,580,697号、Yan等への米国特許第5,830,539号、及び発明者としてのYan等の名義のPCT国際公開WO98/22541号パンフレットにおいて開示されるもののような技術であって、それらのすべてを参考として本明細書に組み込れるものを用いて、付加的な分子を重合体の微構造に接着させることができる。
【００４０】
別の具体例では、重合体物質を基材にパターン化して接着させることによって微穴を形成し、下にある露出させた基材を残すことができる。例えば、アジド官能化された基材への重合体材料の適用、次いで、下にある基材の露出された部分を残すパターンにおいて重合体物質の空間的に選択的な接着を用いて、底部で未反応のアジド基を有する穴を提供することができる。かかる未反応アジド基は穴の底部に、生物学的分子のような他の分子を付着させるのに用いることができる。
【００４１】
IV．例
次の例を提供し更に上述の所定の特徴を説明するが、本発明は開示した特定の具体化に限られることを意味しない。
例１
官能化したアジドの合成、アジド官能化された基材の調製及び基材上でのポリスチレン薄膜の形成
材料及び方法：
メチルペンタフルオロベンゾエート、アジ化ナトリウム(99%)、N-ヒドロキシスクシンイミド(97%)、ジシクロヘキシルカルボイミド(DCC、99%)、ポリスチレン〔平均MW(分子量)280,000〕、及びシリカゲル(200メッシュ)をAldrich(アルドリッチ社、ウィスコンシン州ミルウォーキ所在)から購入し、及び認められるように用いた。115,700;393,400;1,015,000;及び1,815,000のMWの単分散のポリスチレンをScientific Polymer Products, Inc.（サイエンティフィク・ポリマー・プロダクツ社）から得た。3-アミノプロピルトリメトキシシラン〔United Chemical Technologies（ユナイテッド・ケミカル・テクノロジーズ社）〕を分留によって蒸留し、及び窒素の下で貯えた。用いる水は少なくとも18MΩの抵抗率を有するMillipore（ミリポア社）のMilli-Qシステムから得た。CH2Cl2をP2O5から蒸留した。シリコンウェファをダイヤモンドのペンで切断し、及びピラニア溶液(7/3v/vの濃H2SO4/H2O2の35重量%)中、80〜90℃で１時間浄化し、水で十分に洗浄し(100℃、１時間)、及び窒素の流れの下で乾燥させた。
【００４２】
P6204スピン−コータ〔Specialty-Coating Systems（スペシャルティ−コーティング・システム社）、インディアナ州インディアナポリス所在〕を用いてスピン被覆を行った。光化学反応を中圧Hgランプ〔450W、Hanovia（ハノビア）〕で実行した。接触角をH2Oの2μLで定め、Contact Angle Viewer Model（コンタクト・アングル・ビューア・モデル）D1060〔3A、Kayeness, Inc.（カイネス社）、ペンシルベニア州Honeybrook（ハニーブルック）所在〕を用いて測定した(開始の接触後の〜1.5分)。Gaertner（ガエルトナ）モデルL116Aの偏光解析機を用い、膜厚を70°の入射角で決定した。1H NMRスペクトルをGE500多核性FT-NMR上に記録した。赤外線スペクトルをPerkin Elmer（パーキン・エルマ）シリーズ2000 FT-IRを用いて得た。Bausch & Lomb（ボシュロム社）Abbe 3L の屈折計を用い２の屈折率を定めた。UV-可視分析をBeckman（ベックマン）DU530のLife Science（ライフ・サイエンス）UV-可視分光光度計で行った。
【００４３】
N-(3-トリメトキシシリルプロピル)-4-アジド-2,3,5,6-テトラフルオロベンズアミドの合成：
反応工程のすべてを、アジド基の敏感な性質のために光から保護して遂行した。まず、NaN3(300mg、4.6ミリモル)及びアセトン(8mL)中のメチルペンタフルオロベンゾエート(0.972g、4.3ミリモル)及び水(3mL)の混合物を、８時間還流させた。混合物を冷却し、10mLの水で希釈し、及び次いでジエチルエーテルを用い抽出した(３×10mL)。抽出物を乾燥し(無水Na2SO4)、及び蒸発させてメチル4-アジド-2,3,5,6テトラフルオロベンゾエート（1.01g、94%）をオフホワイトの薄片、mp53.6〜54.3℃として与えた。
【００４４】
4mLの10%NaOH(10ミリモル)中のメチル4-アジド-2,3,5,6-テトラフルオロベンゾエートの1.009g(4.0ミリモル)の溶液、及び20mLのメタノールを12時間室温でかき混ぜた。この溶液をおよそ10mLの1.2MのHClを用いて氷浴において注意深くpH<2まで酸性化した。酸性化した溶液をクロロホルム(３×10mL)を用いて抽出し、無水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、及び蒸発させて白い薄片、mp141.6〜142.8℃としての4-アジドテトラフルオロ安息香酸(0.9181g、96%)を産出させた。
【００４５】
N-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)(0.450g、3.9ミリモル)及びジシクロロヘキシルカルボジイミド(DCC)の0.8339g(4.0ミリモル)を、4mLの再蒸留CH2Cl2中の4-アジドテトラフルオロ安息香酸の0.9181g(3.9ミリモル)の溶液に添加し、及び12時間室温でかき混ぜた。混合物をろ過し、及びろ液を蒸発させ粗生産物を残した。固体をクロロホルム/ヘキサンでの再結晶化によって精製し、白い結晶の薄片、mp107〜108.4℃としてのN-スクシニミジル-4-アジドテトラフルオロベンゾエート(1)(1.2455g、95%)をもたらした。
【００４６】
N-スクシニミジル4-アジドテトラフルオロベンゾエート(1)からのN-(3-トリメトキシシリルプロピル)-4-アジド-2,3,5,6-テトラフルオロベンズアミド(2)の形成を、次の反応式１で図式的に例示する。
【化５】
2005520173.tif 000007
【００４７】
NHSの活性なエステルとアミノ基との間のアミド形成は室温で数時間の内に容易に起こった。生産物を4℃で貯え、及び数週間後に用いる際に、安定で及び光活性のままであった。
【００４８】
特に、N-スクシニミジル4-アジドテトラフルオロベンゾエート(1)(0.1028g、3.1ミリモル)、3-アミノプロピルトリメトキシシラン(aminopropyltimethoxysilane)(65μL、3.7ミリモル)、及びCH2Cl2(4mL)の溶液をアルゴン中で覆い、25℃で5時間かき混ぜた。混合物を蒸発させ、シリカゲルのおよそ0.3gを乾燥させた残余に加えた。この試料を、溶離液として2%のメタノールを用いる1:3v/vのCHCl3/ヘキサンを用いるシリカゲル上のカラム・クロマトグラフィによって精製し、清澄な粘性液体(0.0995g、88%)としてのN-(3-トリメトキシシリルプロピル)-4-アジド-2,3,5,6-テトラフルオロベンズアミド(2)を与えた。FT-IR〔生の(neat)、NaClのプレート〕3287、3088、2946、2844、2126、1661、1566、1489、1271、1087、998、823、779cm-1。1H NMR(CDCl3)δ3.56(s、9H)、3.47(q、J=12Hz、2H)、1.76(m、J=15Hz、2H)、1.61(s、1H)、0.72(t、J=16Hz、2H)。屈折率nD23 1.503。UV-vis(メタノール中):256及び205nmでの最大を有する連続的で広いピーク。C13H16N4F4O4SiのためのAnal. Calcd（分析計算）;C、39.39;H、4.07;N、14.13。知見:C、39.34;H、4.16;N、13.81。
【００４９】
基材表面の官能化(Funtionalization):
シリコンウェファをダイヤモンドのペンで切断し、及びピラニア溶液(7/3v/v濃H2SO4/H2O2の35重量%)中、80〜90℃で１時間浄化し、水(100℃、１時間)で十分に洗浄し、及び窒素の流れの下で乾燥した。清浄なウェファを24時間トルエン(90mg/9mL)中のPFPA-シラン２の溶液中に浸し、エタノールの穏やかな流れ中で洗浄し、及び圧縮された窒素の下で乾燥した。これらのウェファを次いで少なくとも24時間室温で硬化させた。
【００５０】
薄膜の調製及び特徴付け:
N-(3-トリメトキシシリルプロピル)-4-アジド-2,3,5,6-テトラフルオロベンズアミドを用いるシリコンウェファ上のPS薄膜の共有結合的固定化の全体的な処理を次の図式５において例示する。
【化６】
2005520173.tif 000008
【００５１】
ウェファへの２の共有結合的付着はシラン処理を介して達成した。トリメトキシシリル基の加水分解に次いでウェファ表面上でのシラノール基との凝縮によりペルフルオロフェニルアジドの共有結合的付着を起こさせた(A)。次いでポリスチレン膜を、トルエン中のPSの溶液をスピン被覆することによって官能化されたウェファ表面に導入した(B)。膜の光分解により、隣接したPS分子に対して高い反応性のペルフルオロフェニルのニトレン中間体のC-H挿入反応を介したウェファ表面へのPS鎖の共有結合的付着を誘発させた(C)。
【００５２】
アジド−官能化させたシリコンウェファ上のポリスチレン(PS)薄膜のような重合体薄膜を固定化するための代表的な手順は、次の通りである。PFPA-シラン官能化されたウェファを、トルエン中の10mg/mLのPS溶液を用い2,000rpmで60秒間スピン被覆した。次いで、膜を280nmのガラスフィルタによって覆い、及びUV光線を用い、16.6mW/cm2の強度で5分間照射した。(照射時間は十分な出力に達するようにUVランプのための1.75〜2分のウォーミングアップを含む)。未結合重合体をトルエンによって24〜48時間抽出し、トルエンで洗浄し、及び窒素の流れの下で乾燥させた。膜厚を偏光解析法によって定めた(±3%の誤差)。
【００５３】
また、処理を、水を用いた接触角の測定によって監視した(表２)。新たにきれいにされたシリコンウェファは、他によって報告された結果に一致して17°の接触角を有した。表面上のペルフルオロフェニルアジド基の単層の導入は、42°の接触角を招いた。著しく、固定化されたPSは、スピン被覆されたPS膜に優待の接触角を有し、薄膜がかなり均一であったことを示唆する。
【００５４】
【表２】
2005520173.tif 000009
【００５５】
PS膜の厚さを、重合体膜が1.592 の屈折率を持つと仮定して照射の前後に偏光解析法によって定めた。10mg/mLのトルエン溶液からの2,000rpmでスピン被覆されたPS膜は〜45nm の厚さを有した。光化学固定の後、未結合の膜を、トルエン中での広域の浸漬(断続的な振動)によって除去した。共有結合的に付着したPS層は、約6nmの平均厚さを有することが見出された。
【００５６】
反応が完了に行くことを確実にするために、照射時間を調節した。図１では、照射時間における変動は、膜厚における変動が３分よりも長い時間について発生しないことを明らかにし、アジドとPSとの間の共有結合の形成が迅速であることを示した。
【００５７】
重合体の分子量へのPS膜厚の依存を、280,000から1,815,000までに及ぶ分子量の単分散PSについて決定した。膜厚は、約３nmから約15nmまで分子量の増加に従って直線的に増加した(図２参照)。最も高い分子量(1,815,000)を有するPSは最も厚いPS層(15nm)をもたらした。
【００５８】
PS薄膜を、シリコンウェファの表面上で、シラン−官能化された、ペルフルオロフェニルアジドのUV-誘導反応を介して固定化した。約３nmから約15nmまでに及ぶ膜を手続き上の条件の変動を介して作製した。実用的な具体例では、最も薄い膜は、PSの濃度が5mg/mLに調節された場合に得られるが、最も厚い膜は高分子量PS(1,815,000)を用いて生産された。この方法は、ニトレンの化学反応性のために多目的であり、ニトレンは様々な分子及び物質と共有結合することができる。例えば、機能性重合体及び生物学的分子の付着及びパターン化、並びに固体基材上の重合体配列の構築を、新しい化学センサ及びセンサ配列の構築に適用することができる。
【００５９】
例２
ケイ質基材上へのPEOXの固定化
包括的な研究を、重合体物質としてポリ(2-エチル-2-オキサゾリン)(PEOX)、MW200,000を用いて行った。例１で説明したようなアジド官能化したシリコンウェファ基材を調製し、及び上記図式１に描写された方法で固定化されたPEOXを用いて被覆した。PEOX膜の厚さを偏光解析法によって試験し、重合体膜が1.520の屈折率を持つと仮定する。10mg/mLのクロロホルム溶液から60秒間の2,000rpmでスピン被覆されたPEOX膜はおよそ90nmの厚さを有し、及びかなり均一であると期待された。次いで、膜を280nmのガラスフィルタによって覆い、及び16.6mW/cm2の強度のUV光線を用いて５分間照射した(十分な出力に達するよう、照射時間には、UVランプのための1.75〜２分間のウォームアップが含まれた)。未結合の重合体を24〜48時間、CHCl3中で浸すことによって除去し、CHCl3で洗浄し、及び窒素の流れの下で乾燥した。５分間の光分解及び未結合膜の除去の後、共有結合的に付着したPEOX層が3.2nmの平均厚さを有することがに見出された。
【００６０】
照射時間における変動は、アジドとPEOXを繋ぎ合わすのに必要な最小時間が約３分であることをを明らかにした(ランプが十分な出力に達するように、約1.75〜２分間のウォームアップ時間を含む)(図３参照)。重合体膜厚における変化がより一層長い照射時間(20分まで)で観察されなかったので、５分を用いた。
【００６１】
種々の厚さのスピン被覆されたPEOX膜を重合体溶液濃度(１〜20mg/mL)を調節することによって得た。図４は、最終的に固定化された膜厚が、すべての濃度のスピン被覆された重合体にとって3.1〜3.2nmの間であったことを示す。この結果は図式１において提案した機構に一致していた。C-H挿入反応がニトレン中間体及び隣接する重合体鎖の間の界面で起こったので、より一層厚い重合体膜が最終的に固定化された重合体膜の厚さに影響を及ぼさない。基材の均一な被覆率を確保するため、10mg/mLの重合体溶液濃度を用いた。
【００６２】
ニトレン及び隣接する重合体鎖の間の界面で起こる光化学固定化が、より一層長い重合体鎖、より一層厚い固定化された重合体膜を示唆する。これを確認するために、種々の分子量のPEOXを利用し、及び生じる膜厚を測定した。期待されるように、膜厚はPEOXの分子量と共に増加した(図５参照)。したがって、より一層厚い膜(約6.0nm)はより一層大きな分子量のPEOX(500,000)を用いて生成するが、より一層低い分子量のPEOX(50,000)は約2.8nmの厚さの膜を生産した。
【００６３】
固定化学の光化学的性質は、空間的に定義されたやり方において重合体構造の作製を可能にする。薄膜のパターン化における使用のためにこの方法を評価するには、PEOXを用いてスピン被覆されたウェファを、UV照射にかけている間に石英フォトマスクを用いて直接接触させて配置した。CHCl3中での高周波処理の後、PEOX膜はUV光線の通過を可能とする円領域でしか観察されなかった。図6Aは、接着させたPEOX膜及び未付着の重合体鎖が除去された誘導体化ウェファの表面を対比する原子間力顕微鏡検査(AFM)の画像を示す。図6Bで示される断面プロファイルは、約3.0nmの膜厚を示し、偏光解析法の結果(約3.1nmから約3.2nmまで)に一致した。
【００６４】
例３
パターン化されたPS及びPEOXの配列
重合体配列の作製は、未付着のPEOX膜が、例２で記載したパターン化されPEOX-被覆されたウェファの未露光領域から除去された後に可能であり、第２重合体膜への挿入のために利用できるウェファ上に未反応のアジド基を残す。これは、PEOXパターン化されたウェファの表面上に第２重合体(トルエン中の10mg/mLのPS)をスピン被覆することによって、次いで未付着の重合体のUV照射及び溶媒抽出によって成し遂げられた。PEOX/PS重合体配列の形成はAFM画像において確認された(図7A)。PEOX膜(3.0nm)は円の領域に存在するが、PS膜(6.4nm)はPEOX膜上にそびえ、PSの穴壁及びPEOXの穴基部を有する表面を生成させる。この画像の横断面プロファイル(図7B)は、直径5.5μｍのPEOX膜がPS膜の付着の後に維持されることを確認し、重合体膜の付着のポイントがPFPA-シラン誘導体化ウェファの表面であることを示す。
【００６５】
第２配列構造は、円のPS膜(6nm)がパターン化された後、アジド−官能化されたシリコンウェファ上にPEOXを固定化することによって作成され、及び非−固定化PSが除去された。穴の代わりに、PSの固定化後のPEOX膜(3.1〜3.2nm)の付加は、２種の重合体にとっての膜厚の相違によって、親水性のPEOXの“海”の上の疎水性の“タワー”を提供する。配列のAFM画像を図8Aに示す。図8Bで示すAFM画像及び断面プロファイルは、鋭いPEOX及びPS界面を例示し、各重合体膜の境界を画成する。これらの結果は、空間的に画成された重合体混成配列だけでなく、より一層重要なことに、独特な表面形状を有する表面を招く高さの相違する重合体の配列を作り出す、この固定化方法の能力を示す。
【００６６】
この方法はニトレンの化学的反応性のため多目的であり、ニトレンは無数の分子及び材料に共有結合することができる。PFPA上の官能基はまた、多様な基材への付着のために調整することができ、特定の化学組成及び／又は形態を有する表面の生成を可能にする。これらの薄膜の配列は、細胞増殖の制御及び新しい化学センサ及びセンサ配列の構築に適用することができ、例えば、Keana等への米国特許第5,580,697号、Yan等への米国特許第5,830,539号、及び発明者としてYan等の名義のPCT国際公開WO98/22541号パンフレットに見出せるもののような方法、そのすべてを参考として本明細書に組み込むものを用いて重合体配列に生物学的分子をその後に付着させることができる。
【００６７】
例４
重合体薄膜の紫外線固定化
この例は、UV照射だけ(すなわち、先立つ基材の官能化なしで)を用いる基材上への重合体薄膜の固定化を例示する。意外にも、薄い重合体膜は先立つ官能化なしで基材に接着する。基材の官能化がない場合でも、薄膜は溶媒抽出及び／又は高周波処理による除去に対して抵抗力がある。
【００６８】
シリコン基材上のUV接着させたポリスチレン薄膜:
シリコンウェファをダイヤモンドのペンで切断し、及び10分間イソプロピルアルコール中で高周波処理し、ピラニア溶液(7/3v/vの濃H2SO4/H2O2の35重量%)中、80〜90℃で１時間浄化し、水で十分に洗浄し(100℃、１時間)、及び窒素の流れの下で乾燥し、清浄なシリコンウェファ表面を提供した。
【００６９】
トルエン中のポリスチレンの溶液(10mg/mL)を清浄なウェファ表面に60秒間、2,000rpmでスピン被覆した。薄膜の光分解(中圧Hgランプ、390W、Hanovia)を５分間行った。未結合の重合体を24〜48時間トルエンによって抽出した。ポリスチレン接着の強さを試験するために、ウェファを10分間トルエン中で高周波処理した。膜厚の測定を、70°の入射角でGaertnerモデルL116Aの偏光解析機を用いる方法の次の段階を採用した(±3%の誤差)：ポリスチレンの適用後及びUV照射前、UV照射後、浸漬の24〜48時間後、及び高周波処理後。図９は、スピン被覆されたPS薄膜がUV発光によりわずかに縮まることを示す。トルエン中での浸漬は厚さを約28nmにまで減らし、及び高周波処理は意外にも膜を完全に除去できず、約7nmの厚さを有するPS膜を残す。
【００７０】
UV照射時間の関数としてUV固定化ポリスチレン薄膜の厚さを図10に示す。トルエン中のポリスチレン溶液(10mg/mL)を、いくつかの清浄なウェファ上に、60秒間、2,000rpmでスピン被覆した。薄膜の光分解(中圧Hgランプ、390W、Hanovia)を種々の長さの時間行った。試料をトルエン中24〜48時間浸漬させた。ポリスチレン接着の強さを試験するために、ウェファを10分間トルエン中で高周波処理した。膜厚の偏光解析法による測定はこの方法の次の段階を採用した:ポリスチレンの適用後及びUV照射(約45nm)前、UV照射(約35nm及び約45nmの間で、照射時間に依存する)後、浸漬(約24nm及び約28nmの間で、照射時間に依存する)の24〜48時間後、及び高周波処理(約2nm及び約27nmの間で、照射時間に依存する)の後。同様な結果がアルゴンブランケットの下で照射されたPS薄膜について得られた。
【００７１】
金基材上のUV接着されたポリスチレン薄膜:
ポリスチレン薄膜を金の基材上に固定化し、基材はシリコンウェファ上に金の薄膜を蒸着させることによって調製した。ウェファをピラニア溶液(7/3v/vの濃H2SO4/H2O2の35重量%)中、80〜90℃で10秒間浄化し、水で十分に洗浄し(100℃、１時間)、及び窒素の流れの下で乾燥して、清浄な金の表面を提供した。
【００７２】
1,815,000の分子量を有するポリスチレンのトルエン中の溶液(10mg/mL)を60秒間2,000rpmで清浄な金表面にスピン被覆した。薄膜の光分解(中圧Hgランプ、390W、Hanovia)を５分間行った。未結合の重合体を24時間トルエンによって抽出した。膜厚の偏光解析法による測定は、この方法の次の段階を採用した:ポリスチレンの適用後及びUV照射前、及びUV照射後及び浸漬の24時間後。未照射薄膜はおよそ130nmと測定され、及び照射及び溶媒抽出後、約80nmに減少した。
【００７３】
UV接着させたポリ(ビニルピロリドン)薄膜:
クロロホルム中のポリ（ビニルピロリドン）の溶液(10mg/mL)を清浄なシリコンウェファの表面上に60秒間2,000rpmでスピン被覆した。薄膜の光分解(中圧Hgランプ、390W、Hanovia)を５分間行った。未結合の重合体を24〜48時間クロロホルムによって抽出した。膜厚の偏光解析法による測定はこの方法の次の段階を採用した:ポリ(ビニルピロリドン)の適用後及びUV照射前、UV照射後、及び浸漬の24〜48時間後。これらの処置のそれぞれの後の膜厚を図11に示す。PVP層はUV発光によりほんの少しだけ縮まるようで(約85nmから約84nmまで)、約45nmの層が浸漬後に基材上に残る。
【００７４】
UV接着させたポリ(塩化ビニル)薄膜:
THF中のポリ(塩化ビニル)の溶液(10mg/mL)を清浄なシリコンウェファ表面上に60秒間2,000rpmでスピン被覆した。薄膜の光分解(中圧Hgランプ、390W、Hanovia)を５分間行った。未結合の重合体を24〜48時間THFによって抽出した。膜厚の偏光解析法による測定はこの方法の次の段階を採用した:ポリ(塩化ビニル)の適用後及びUV照射前、UV照射後、及び浸漬の24〜48時間後。各処置後の膜厚を図12に示す。PVC層はUV発光によりほんの少しだけ縮み(約45nmから約43nmまで)、及び約28nmの膜が浸漬後に基材上に残る。
【００７５】
例５
UV接着させたパターン化薄膜
この例は、上記例４で論議されるUV固定化方法を用いて、パターン化された配列の形成を例示する。
【００７６】
シリコン基材上のポリスチレンUV接着された構造：
トルエン中の280,000の分子量を有するポリスチレンの溶液(l0mg/mL)を清浄なウェファ上に60秒間2,000rpmでスピン被覆した。およそ5.5μｍの直径を有する円を含む石英マスクを、真空を介してウェファ上で所定の位置に保持させた。薄膜の光分解(中圧Hgランプ、390W、Hanovia)を15分間行った。未結合の重合体を24〜48時間トルエンによって抽出した。図19A及び図19Bは、それぞれ、試料の１部分の３次元AFM画像及び断面プロファイルを示す。この画像及び断面プロファイルは、PSが接着する高くなった部分(“タワー”)を示す。
【００７７】
金基材上のポリスチレンのUV接着された構造:
トルエン中の1,815,000の分子量を有するポリスチレンの溶液(l0mg/mL)を清浄な金表面上に60秒間2,000rpmでスピン被覆した。およそ5.5μｍの直径を有する円を含む石英マスクを、真空を介してウェファ上で所定の位置に保持させた。薄膜の光分解(中圧Hgランプ、390W、Hanovia)を10分間行った。未結合の重合体を24〜48時間トルエンによって抽出した。図20A及び図20Bは、それぞれ、試料の１部分の３次元AFM画像及び断面プロファイルを示す。この画像及び断面プロファイルは、PSが接着する高くなった部分(“タワー”)を示す。
【００７８】
PS/PSのUV接着された配列:
トルエン中の1,815,000の分子量を有するポリスチレンの溶液(l0mg/mL)を清浄なウェファ上に60秒間2,000rpmでスピン被覆した。およそ5.5μｍの直径を有する円を含む石英マスクを、真空を介してウェファ上で所定の位置に保持させた。薄膜の光分解(中圧Hgランプ、390W、Hanovia)を15分間行った。未結合の重合体を24〜48時間トルエンによって抽出した。次いで、その試料をトルエン中の280,000の分子量を有するポリスチレンの溶液(l0mg/mL)を用い60秒間2,000rpmでスピン被覆し、及び15分間照射した。未結合の重合体を24〜48時間トルエンによって抽出した。図13A及び図13Bは、それぞれ、試料の１部分の３次元AFM画像及び断面プロファイルを示す。この画像及び断面プロファイルは、より一層高いMWのPSが最初に接着し、より一層低いMWのPSによって囲まれる高くなった部分(“タワー”)を示し、これらのタワーは２種の重合体物質の間の界面によって画成される。
【００７９】
異なる分子量を有するPSの別のパターン化配列を次のように調製した。トルエン中の280,000の分子量を有するポリスチレンの溶液(l0mg/mL)を清浄なウェファ上に60秒間2,000rpmでスピン被覆した。およそ5.5μｍの直径を有する円を含む石英マスクを、真空を介してウェファ上で所定の位置に保持させた。薄膜の光分解(中圧Hgランプ、390W、Hanovia)を10分間行った。未結合の重合体を24〜48時間トルエンによって抽出した。次いで、その試料を、トルエン中の1,815,000の分子量を有するポリスチレンの溶液(l0mg/mL)を用い60秒間2,000rpmでスピン被覆し、及び10分間照射した。未結合の重合体を24〜48時間トルエンによって抽出した。図14は、試料の１部分の３次元画像及び断面プロファイルを示す。３次元画像中のスパイクは試料の汚染によって引き起こされる人工物であると信じられる。この画像及び断面プロファイルは、より一層低いMWのPSで構成される一方、より一層高いMWのPSがそれらを囲む底部を有する小さな穴を明らかにし、これらの穴は２種の重合体物質の間の界面によって画成される。
【００８０】
PVP/PSのUV接着された配列:
UV固定化されたポリ(ビニルピロリドン)/ポリスチレン配列を次のように調製した。クロロホルム中の1,300,000の分子量を有するポリ（ビニルピロリドン）の溶液(l0mg/mL)を清浄なウェファ上に60秒間2,000rpmでスピン被覆した。およそ5.5μｍの直径を有する円を含む石英マスクを、真空を介してウェファ上で所定の位置に保持させた。薄膜の光分解(中圧Hgランプ、390W、Hanovia)を15分間行った。未結合の重合体を24〜48時間クロロホルムによって抽出した。次いで、その試料をトルエン中の280,000の分子量を有するポリスチレンの溶液(l0mg/mL)を用い60秒間2,000rpmでスピン被覆し、及び15分間照射した。未結合の重合体を24〜48時間トルエンによって抽出した。図15A及び図15Bは、それぞれ、試料の１部分の３次元画像及び断面プロファイルを示す。この画像及び断面プロファイルは、PSによって囲まれるPVPの“タワー”を示し、これらのタワーは２種の重合体物質の間の界面によって画成される。
【００８１】
PS/PVPのUV接着された配列:
上述のようなタワーの代わりの穴を生産するために、ポリスチレン及びポリ（ビニルピロリドン）を逆の順に固定化した（以下に記述されるものの逆であるマスクが用いられれば上記で用いられる順で同じ種類の配列を生産することができる）。トルエン中の280,000の分子量を有するポリスチレンの溶液(l0mg/mL)を清浄なウェファ上に60秒間2,000rpmでスピン被覆した。およそ5.5μｍの直径を有する円を含む石英マスクを、真空を介してウェファ上で所定の位置に保持させた。薄膜の光分解(中圧Hgランプ、390W、Hanovia)を10分間行った。未結合の重合体を24〜48時間トルエンによって抽出した。次いで、その試料を、クロロホルム中の1,300,000の分子量を有するポリ（ビニルピロリドン）の溶液(l0mg/mL)を用い60秒間2,000rpmでスピン被覆し、及び10分間照射した。未結合の重合体を24〜48時間クロロホルムによって抽出した。図16A及び図16Bは、それぞれ、試料の１部分の３次元AFM画像及び断面プロファイルを示す。この画像及び断面プロファイルは、PVPによって囲まれるPSの底部を有する穴を明らかにし、これらの穴は２種の重合体物質の間の界面によって画成される。
【００８２】
例６
PSの表面形態に及ぼすUV照射の効果
照射の前後のPS薄膜の間の表面形態における相違を研究した。清浄なウェファに、60秒間2,000rpmで、トルエン中の280,000の分子量のポリスチレンの溶液(10mg/mL)をスピン被覆した。薄膜の光分解(中圧Hgランプ、390W、Hanovia)を５分間行った。未結合の重合体を24〜48時間トルエン中で抽出した。図17A及び17Bは、それぞれ、UV照射に先立つPS薄膜の３次元AFM画像及び断面プロファイルを示す。図18A及び18Bは、それぞれ、UV照射及びトルエンでの溶媒抽出に続くPS薄膜の３次元AFM画像及び断面プロファイルを示す。これらの画像及び断面プロファイルは、これらの処置後の薄膜が図18A及び18Bのスピン被覆された表面より幾分荒いことを明らかにする。
【００８３】
これらの開示した実施形態は、特定の具体例を参照して説明したもので、本発明の範囲を例証する。この技術分野の通常の技術を有する者にとって、本発明がこの記載された特定の具体例に限られず、及び代わりに、開示した具体例の範囲は次の請求の範囲に関連して決定されるべきであることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】シラン−官能化され、PFPA−固定化されたPS膜〔PS MWavg(平均分子量)=280,000〕の厚さのUV照射時間に対するグラフである。
【図２】シラン官能化され、PFPA固定化されたPS膜厚のPS分子量の関数としてのグラフである。
【図３】シラン官能化され、PFPA固定化されたPEOX膜厚のUV照射時間に対するグラフである。
【図４】Ａは、スピン−被覆及びシラン官能化の双方を施され、PFPA固定化された薄膜についてのクロロホルム中でのPEOX膜厚対PEOX(MW200,000)の最初の濃度のグラフであり、Ｂは、また、固定化されたPEOX薄膜厚の最初のPEOX濃度の関数としてのグラフである。
【図５】シラン官能化され、PFPA固定化されたPEOX膜厚のPEOX分子量の関数としてのグラフである。
【図６】Ａ及びＢは、それぞれ、パターン化されたPEOX膜(MW200,000)のAFM画像及びＡのAFM画像で示されている特徴の断面プロファイルである。
【図７】Ａ及びＢは、それぞれ、PEOX/PS重合体配列(それぞれ、MW200,000及び280,000)のAFM画像及びＡのAFM画像で示されている特徴の横断面プロファイルである。
【図８】Ａ及びＢは、それぞれ、PS/PEOX重合体配列(それぞれ、MW280,000及び200,000)のAFM画像及びＡのAFM画像で示されている特徴の横断面プロファイルである。
【図９】種々の処置後のUV-固定化されたPS薄膜厚を例示する棒−グラフである。
【図１０】UV固定化されたPS薄膜厚をUV照射時間の関数として例示するグラフである。
【図１１】種々の処置後のUV固定化されたPVP薄膜厚を例示する棒グラフである。
【図１２】種々の処置後のUV固定化されたPVC薄膜厚を例示する棒グラフである。
【図１３】Ａ及びＢは、それぞれ、MW=1.8MDaを有するPSのUV固定化次いでMW=280kDaを有するPSのUV固定化によって調製されたパターン化配列の３次元のAFM画像、及び横断面プロファイルである。
【図１４】Ａ及びＢは、それぞれ、MW=280ｋDaを有するPSのUV固定化次いでMW=1.8MDaを有するPSのUV固定化によって調製されたパターン化配列の３次元AFM画像及び横断面プロファイルである。
【図１５】Ａ及びＢは、それぞれ、PVPのUV固定化次いでPSのUV固定化によって調製されたパターン化配列の３次元AFM画像及び横断面プロファイルである。
【図１６】Ａ及びＢは、それぞれ、PSのUV固定化次いでPVPのUV固定化によって調製されたパターン化配列の３次元AFM画像及び横断面プロファイルである。
【図１７】Ａ及びＢは、それぞれ、UV発光前にスピン被覆されたPS膜の３次元AFM画像及び横断面プロファイルである。
【図１８】Ａ及びＢは、それぞれ、UV発光及びトルエンを用いる抽出後のPS膜の３次元AFM画像及び横断面プロファイルである。
【図１９】Ａ及びＢは、それぞれ、ケイ素基材上のポリスチレンのUV-接着した構造の１部分の３次元AFM画像及び横断面プロファイルを示す図である。
【図２０】Ａ及びＢは、それぞれ、金の基材上のポリスチレンのUV接着した構造の３次元AFM画像及び横断面プロファイルを示す図である。
【図１】
2005520173.tif 000010
【図２】
2005520173.tif 000011
【図３】
2005520173.tif 000012
【図４】
2005520173.tif 000013
【図５】
2005520173.tif 000014
【図６Ａ】
2005520173.tif 000015
【図６Ｂ】
2005520173.tif 000016
【図７Ａ】
2005520173.tif 000017
【図７Ｂ】
2005520173.tif 000018
【図８Ａ】
2005520173.tif 000019
【図８Ｂ】
2005520173.tif 000020
【図９】
2005520173.tif 000021
【図１０】
2005520173.tif 000022
【図１１】
2005520173.tif 000023
【図１２】
2005520173.tif 000024
【図１３Ａ】
2005520173.tif 000025
【図１３Ｂ】
2005520173.tif 000026
【図１４Ａ】
2005520173.tif 000027
【図１４Ｂ】
2005520173.tif 000028
【図１５Ａ】
2005520173.tif 000029
【図１５Ｂ】
2005520173.tif 000030
【図１６Ａ】
2005520173.tif 000031
【図１６Ｂ】
2005520173.tif 000032
【図１７Ａ】
2005520173.tif 000033
【図１７Ｂ】
2005520173.tif 000034
【図１８Ａ】
2005520173.tif 000035
【図１８Ｂ】
2005520173.tif 000036
【図１９Ａ】
2005520173.tif 000037
【図１９Ｂ】
2005520173.tif 000038
【図２０Ａ】
2005520173.tif 000039
【図２０Ｂ】
2005520173.tif 000040