(57)【要約】  求核試薬含有材料を固定化する際に使用するための物品およびこのような物品の使用方法を記述する。一態様において、本発明は、第１の表面および第２の表面を有する基材；および、該基材の第１の表面に付加されたホスホニトリル繋留基であって、該基材の第１の表面上の相補的官能基とホスホニトリル繋留化合物との反応生成物を含むホスホニトリル繋留基；を含む、物品を提供する。求核試薬含有材料を基材に固定化する方法であって、ホスホニトリル繋留化合物を提供すること；ホスホニトリル繋留化合物と反応できる相補的官能基を有する基材を提供すること；該ホスホニトリル繋留化合物を、該基材上の相補的官能基と反応させて、イオン結合、共有結合、またはそれらの組み合わせを生じさせることにより、基材に付いたホスホニトリル繋留基を調製すること；および、該基材に付いたホスホニトリル繋留基を、求核試薬含有材料と反応させて該求核試薬含有材料に固定化させること；を含む方法も記述する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面および第２の表面を有する基材；および
前記基材の前記第１の表面に付着されたホスホニトリル繋留基（ｔｅｔｈｅｒｉｎｇ  ｇｒｏｕｐ）であって、前記基材の前記第１の表面上の官能基とホスホニトリル繋留化合物（ｔｅｔｈｅｒｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）との反応生成物を含むホスホニトリル繋留基；
を含む、物品。
【請求項２】
前記基材の前記第１の表面は、ダイアモンド様ガラスを含む、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記ダイアモンド様ガラスは、少なくとも３０重量％の炭素、少なくとも２５重量％のケイ素、および４５重量％までの酸素を含む、請求項２に記載の物品。
【請求項４】
前記基材は、第１層および第２層を含む多層構造であって、前記第１層はポリマーを含み、前記第２層はダイアモンド様ガラスを含む、請求項１に記載の物品。
【請求項５】
前記ポリマーは、約８０ｎｍ〜約０．５μｍの範囲内の孔径を有する孔を含む、微孔構造を含む、請求項４に記載の物品。
【請求項６】
前記ポリマーは、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン−ビニルアルコールコポリマーおよび前述の２つ以上の組み合わせからなる基より選択される材料を含む熱誘導性相分離膜を含む、請求項４に記載の物品。
【請求項７】
前記熱誘導性相分離膜は、約０．５μｍ〜０．０２２９ｍｍの孔径を有する複数の孔を含む高密度ポリエチレンを含む、請求項６に記載の物品。
【請求項８】
前記ダイアモンド様ガラスは、前記熱誘導性相分離膜上に被覆され、前記ダイアモンド様ガラスは、前記熱誘導性相分離膜の前記孔内に伸びる、請求項７に記載の物品。
【請求項９】
前記基材は、第１層、第２層および第３層を含む多層構造であって、前記第１層はポリマーを含み、前記第２層はダイアモンド様炭素を含み、前記第３層は前記ダイアモンド様炭素に付加されたダイアモンド様ガラスを含む、請求項１に記載の物品。
【請求項１０】
前記ポリマーはポリイミドである、請求項９に記載の物品。
【請求項１１】
前記基材は、第１層および第２層を含む多層構造であって、前記第１層はガラスを含み、前記第２層は前記ガラスに付加されたダイアモンド様ガラスを含む、請求項１に記載の物品。
【請求項１２】
前記基材は、金属または金属酸化物を含む、請求項１に記載の物品。
【請求項１３】
前記基材は、金、銀、チタン、白金、パラジウム、アルミニウム、銅、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ステンレススチール、インジウムスズ酸化物、およびこれらの２つ以上の組み合わせからなる群より選択される金属または金属酸化物を含む、請求項１に記載の物品。
【請求項１４】
前記基材は、前記金属を支持する支持層をさらに含む、請求項１２に記載の物品。
【請求項１５】
前記支持層は、ポリマーを含む、請求項１４に記載の物品。
【請求項１６】
前記ホスホニトリル繋留化合物は、下記式Ｉ：
【化１】
2007517222.tif 000010
（式中、各Ｘは、同じであっても異なってもよく、また求核試薬含有材料と結合するために、求核攻撃を受けやすい反応基を含む）
で表わされる構造を含む、請求項１に記載の物品。
【請求項１７】
前記基材の前記第１の表面は、式ＩのＸ基と反応できる相補的官能基を有するダイアモンド様ガラスを含む、請求項１６に記載の物品。
【請求項１８】
前記相補的官能基は、前記式−Ｓｉ（ＯＲ1）3-n［（Ｒ2）ＮＨ2］n（式中、ｎは０〜２の整数であり、Ｒ1は５未満の炭素鎖長を有するアルキルであり、Ｒ2は、少なくとも２の炭素鎖長を有する別のアルキル基である）のアミノシランである、請求項１７に記載の物品。
【請求項１９】
前記相補的官能基は、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノトリメトキシシラン、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されるアミノシランである、請求項１７に記載の物品。
【請求項２０】
各Ｘは塩素である、請求項１６に記載の物品。
【請求項２１】
前記ホスホニトリル繋留基に付加された一官能性部分、二官能性部分、または多官能性部分をさらに含む、請求項１に記載の物品。
【請求項２２】
求核試薬含有材料を基材に固定化する方法であって、
ホスホニトリル繋留化合物を提供すること；
前記ホスホニトリル繋留化合物と反応できる官能基を有する基材を提供すること；
前記ホスホニトリル繋留化合物を、前記基材上の前記官能基と反応させて、イオン結合、共有結合、またはそれらの組み合わせを生じさせることにより、基材に付いたホスホニトリル繋留基を調製すること；および
前記基材に付いたホスホニトリル繋留基を、求核試薬含有材料と反応させて前記求核試薬含有材料を固定化すること；
を含む、前記方法。
【請求項２３】
前記ホスホニトリル繋留化合物を提供することは、下記式Ｉ：
【化２】
2007517222.tif 000011
（式中、各Ｘは同じであっても異なってもよく、また求核試薬含有材料と結合するために求核攻撃を受けやすい反応基を含む）
で表わされる化合物を提供することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記各Ｘは塩素である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ホスホニトリル繋留化合物と反応できる官能基を有する基材を提供することは、第１の表面および第２の表面を有する基材を提供することを含み、前記第１の表面はダイアモンド様ガラスからなる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記ダイアモンド様ガラスは、少なくとも３０重量％の炭素、少なくとも２５重量％のケイ素、４５重量％までの酸素を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記基材は、第１層および第２層を含む多層構造であって、前記第１層はポリマーを含み、前記第２層は前記ポリマーに付加されたダイアモンド様ガラスを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記ポリマーは、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン−ビニルアルコールコポリマーおよびこれらの２つ以上の組み合わせからなる群より選択される材料を含む熱誘導性相分離膜を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記熱誘導性相分離膜は、複数の孔を中に有する高密度ポリエチレンを含み、前記孔径は約０．５μｍ〜０．０２２９ｍｍである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記基材は、第１層、第２層および第３層を含む多層構造であって、前記第１層はポリマーを含み、前記第２層はダイアモンド様炭素を含み、前記第３層はダイアモンド様ガラスを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
前記ポリマーはポリイミドである、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記基材は、第１層および第２層を含む多層構造であって、前記第１層はガラスを含み、前記第２層は前記ガラスに付加されたダイアモンド様ガラスを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３３】
前記ホスホニトリル繋留化合物と反応できる相補的官能基を有する基材を提供することは、第１の表面および第２の表面を有する基材を提供することを含み、前記第１の表面は金属または金属酸化物を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３４】
前記基材は、金、銀、チタン、白金、パラジウム、アルミニウム、銅、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ステンレススチール、インジウムスズ酸化物、およびこれらの２つ以上の組み合わせからなる群より選択される金属または金属酸化物を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３５】
前記基材は、前記金属を支持する支持層をさらに含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記支持層はポリマーを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記基材に付いたホスホニトリル繋留基と求核試薬含有材料とを反応させて前記求核試薬含有材料を固定化することは、前記ホスホニトリル繋留基を、アミン含有分析物、アミノ酸、ペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、酵素、細胞小器官、免疫グロブリン、および断片ならびにこれらの２つ以上の組み合わせから選択される求核試薬含有材料に反応させることを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３８】
前記基材に付いたホスホニトリル繋留基を求核試薬含有材料と反応させて、前記求核試薬含有材料に固定化することは、前記ホスホニトリル繋留基をアミン含有材料に反応させることを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３９】
前記アミン含有材料は抗原であり、前記抗原は、抗体にさらに結合される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記アミン含有材料は免疫グロブリンである、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記アミン含有材料は、細菌にさらに結合される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記細菌は黄色ブドウ球菌である、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記基材に付いたホスホニトリル繋留基は、前記ホスホニトリル繋留基に付加された一官能性部分、二官能性部分、または多官能性部分をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項４４】
前記基材に付いたホスホニトリル繋留基は、前記基材に付加された第１のホスホニトリル、前記第１のホスホニトリル基に付加された二官能性または多官能基、および前記二官能性または多官能基に付加された第２のホスホニトリル基をさらに含み、前記二官能性または多官能基は前記第１のホスホニトリル基と第２のホスホニトリル基の間に連結基を形成する、請求項２２に記載の方法。
【請求項４５】
前記基材に付いたホスホニトリル繋留基を、求核試薬含有材料と反応させて前記求核試薬含有材料を固定化することは、前記第２のホスホニトリル基を前記求核試薬含有材料に反応させることを含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記求核試薬含有材料は、アミン含有分析物、アミノ酸、ペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、酵素、細胞小器官、免疫グロブリン、および断片ならびに前述の２つ以上の組み合わせから選択される、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記基材に付いたホスホニトリル繋留基を、求核試薬含有材料と反応させて前記求核試薬含有材料を固定化することは、前記ホスホニトリル繋留基をアミン含有材料に反応させることを含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記アミン含有材料は抗原であり、および前記抗原は、抗体にさらに結合される、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記アミン含有材料は、免疫グロブリンである、請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記アミン含有材料は、細菌にさらに結合される、請求項４７に記載の方法。
【請求項５１】
前記細菌は黄色ブドウ球菌である、請求項４９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、繋留基（ｔｅｔｈｅｒｉｎｇ  ｇｒｏｕｐ）が付加された基材を含む物品および求核試薬含有材料を該基材に固定化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
生物学的活性分子の基材表面への共有結合は、診断装置、アフィニティ分離、ハイスループットＤＮＡ配列決定アプリケーション、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）の精製等々の、様々な用途で有用な可能性がある。たとえば、固定化された生物学的アミン類は、疾患または遺伝的欠陥の医学的診断、または様々な生体分子の検出に使用できる。
【０００３】
様々なリガンドのいずれかを固定化するための反応性官能基を導入することによる固体支持体（たとえば粒状クロマトグラフィー用支持体）の修飾が知られている。求核試薬（たとえば、ＮＨ2、ＳＨ、ＯＨ等々）の、基材への付着は、繋留化合物を用いて達成することができる。繋留化合物は、連結基で隔てられた少なくとも２つの反応性官能基を有する。該官能基の１つは、該基材表面上の相補的官能基と反応させることにより、繋留化合物を、基材または支持体に固定するための手段を提供する。第２の反応性官能基は、求核試薬含有材料と反応するように選択することができる。酵素、抗原、および抗体を付着させるために、ヒドロキシル基を含有する支持体（たとえばセルロース、架橋デキストラン類、ウール、およびポリビニルアルコール）を、塩化シアヌル（トリクロロトリアジン）と反応させてもよい。セファロース（Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ）等のヒドロキシル含有支持体を、トリクロロトリアジン（ＴＣＴ）と反応させてもよく、これは次に、１つまたは複数の求核試薬と結合することが可能である。塩化シアヌルで誘導体化した固体のナイロンビーズが、オリゴヌクレオチドに基づくハイブリダイゼーションアッセイに使用されてきた。ＴＣＴで被覆された紙膜およびナイロン膜もまた、ＤＮＡ、ＲＮＡ、およびタンパク質のトランスファーハイブリダイゼーション実験での有用性を示した。
【０００４】
既知の繋留化合物は、一般的に、生物学的材料を含む求核試薬含有材料と極めて反応しやすい。しかし、求核試薬との反応が水溶液で実行されるとき、求核試薬含有材料に対する繋留化合物の反応は、該繋留化合物の加水分解等の、他の反応と競合する可能性がある。加水分解は、該求核試薬含有材料を基材上に不完全または不十分に固定化する結果となる可能性がある。
【発明の開示】
【０００５】
発明の概要
このような基材と適合する改良された固定化基材および繋留化合物が必要である。したがって、様々な用途のいずれでも、リガンド固定化に有用な支持体および繋留化合物を提供することが望ましい。
【０００６】
本発明は、アミン含有分析物、アミノ酸、ペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、酵素、細胞小器官、免疫グロブリン、および断片ならびにこれらの２つ以上の組み合わせ等の、求核試薬含有材料の固定化における、物品およびこのような物品の使用方法を提供する。該求核試薬含有材料は、たとえば、抗原（抗体に結合した抗原を含む）、免疫グロブリン等々の、アミン含有材料を含んでもよい。幾つかの実施形態では、該アミン含有材料はさらに、黄色ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ａｕｒｅｕｓ）等の細菌に結合させることが可能である。
【０００７】
一態様において、本発明は、
第１の表面および第２の表面を有する基材；および
該基材の第１の表面に付着されたホスホニトリル繋留基であって、該基材の第１の表面上の官能基とホスホニトリル繋留化合物との反応生成物を含むホスホニトリル繋留基；
を含む物品を提供する。
【０００８】
幾つかの実施形態では、該ホスホニトリル繋留化合物は、下記式Ｉ：
【０００９】
【化１】
2007517222.tif 000002
【００１０】
（式中、各Ｘは同じであっても異なってもよく、また、求核試薬含有材料と結合するために、求核攻撃を受けやすい反応基を含む）
で表わされる構造を含む。
【００１１】
別の態様において、本発明は、求核試薬含有材料を基材に固定化する方法であって、
ホスホニトリル繋留化合物を提供すること；
該ホスホニトリル繋留化合物と反応できる官能基を有する基材を提供すること；
該ホスホニトリル繋留化合物を該基材上の官能基と反応させて、イオン結合、共有結合、またはそれらの組み合わせを生じさせることにより、基材に付いたホスホニトリル繋留基を調製すること；および
該基材に付いたホスホニトリル繋留基を、求核試薬含有材料と反応させて該求核試薬含有材料を固定化すること；
を含む方法を提供する。
【００１２】
本発明の説明で使用される用語は、以下の意味を有すると理解される：
本明細書で使用される用語「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、「少なくとも１つの」と同義的に使用され、説明される要素の１つまたは複数を意味する。
【００１３】
本明細書で使用される用語「アシル」は、式−（ＣＯ）Ｒ（式中、Ｒはアルキル基である）の一価基を指し、またここで使用される（ＣＯ）は、炭素が二重結合で酸素に付いていることを示す。
【００１４】
本明細書で使用される用語「アシルオキシ」は、式−Ｏ（ＣＯ）Ｒ（式中、Ｒはアルキル基である）の一価基を指す。
【００１５】
本明細書で使用される用語「アシリオキシシリル」は、Ｓｉに付いたアシルオキシ基（すなわち、Ｓｉ−Ｏ（ＣＯ）Ｒ（式中、Ｒはアルキルである））を有する一価基を指す。たとえば、アシリオキシシリルは、式−Ｓｉ［Ｏ（ＣＯ）Ｒ］3-nＬn（式中、ｎは、０〜２の整数であり、Ｌは、ハロゲンまたはアルコキシである）を有することができる。具体例としては、−Ｓｉ［Ｏ（ＣＯ）ＣＨ3］3、−Ｓｉ［Ｏ（ＣＯ）ＣＨ3］2Ｃｌ、または−Ｓｉ［Ｏ（ＣＯ）ＣＨ3］Ｃｌ2などが挙げられる。
【００１６】
本明細書で使用される用語「アルコキシ」は、式−ＯＲ（式中、Ｒは、アルキル基である）の一価基を指す。
【００１７】
本明細書で使用される用語「アルコキシカルボニル」は、式−（ＣＯ）ＯＲ（式中、Ｒはアルキル基である）の一価基を指す。
【００１８】
本明細書で使用される用語「アルコキシシリル」は、Ｓｉに付いたアルコキシ基（すなわち、Ｓｉ−ＯＲ（式中、Ｒはアルキルである））を有する基を指す。たとえば、アルコキシシリルは、式−Ｓｉ（ＯＲ）3-n（Ｌa）n（式中、ｎは０〜２の整数であり、Ｌaはハロゲンまたはアシルオキシである）を有することができる。具体例としては、−Ｓｉ（ＯＣＨ3）3、−Ｓｉ（ＯＣＨ3）2Ｃｌ、または−Ｓｉ（ＯＣＨ3）Ｃｌ2などが挙げられる。
【００１９】
本明細書で使用される用語「アルキル」は、アルカンの一価基を指し、直鎖、分枝鎖、環状またはそれらの組み合わせである基を含む。該アルキル基は一般に、１〜３０個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態では、該アルキル基は、１〜２０個の炭素原子、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、または１〜４個の炭素原子を含む。アルキル基の例としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、シクロヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、およびエチルヘキシルなどが挙げられるがその限りではない。
【００２０】
本明細書で使用される用語「アルキルジスルフィド」は、式−ＳＳＲ（式中、Ｒはアルキル基である）の一価基を指す。
【００２１】
本明細書で使用される用語「アルキレン」は、アルカンの二価基を指す。該アルキレンは、直鎖、分枝鎖、環状、またはそれらの組み合わせであってもよい。該アルキレンは一般に、１〜２００個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態では、該アルキレンは、１〜１００個、１〜８０個、１〜５０個、１〜３０個、１〜２０個、１〜１０個、または１〜４個の炭素原子を含む。該アルキレンの基中心は、同一炭素原子上（すなわち、アルキリデン）であっても、異なる炭素原子上であってもよい。
【００２２】
本明細書で使用される「アミノシラン」は、Ｓｉに付いたアミン基を有する基を指す。たとえば、アミノシランは、式−Ｓｉ（ＯＲ1）3-n［（Ｒ2）ＮＨ2］n（式中、ｎは０〜２の整数であり、Ｒ1は、５未満の炭素鎖長を有するアルキルであり、Ｒ2は、少なくとも２の炭素鎖長を有する別のアルキル基である）を有することができる。具体例としては、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノトリメトキシシランなどが挙げられる。
【００２３】
本明細書で使用される用語「アラルキル」化合物Ｒ−Ａｒ（式中、Ａｒは芳香族炭素環基であり、Ｒはアルキル基である）の一価基を指す。
【００２４】
本明細書で使用される用語「アラルキレン」は、式−Ｒ−Ａｒ−（式中、Ａｒはアリーレン基であり、Ｒはアルキレン基である）の二価基を指す。
【００２５】
本明細書で使用される用語「アリール」は、一価の芳香族炭素環基を指す。該アリールは、１個の芳香族環を有してもよく、該芳香族環に結合または縮合している５個までの炭素環構造を含んでもよい。他の環構造は、芳香族、非芳香族、またはそれらの組み合わせであってもよい。アリール基の例としては、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、アントリル、ナフチル、アセナフチル、アントラキノリル、フェナントリル、アントラセニル、ピレニル、ペリレニル、およびフルオレニルなどが挙げられるが、その限りではない。
【００２６】
本明細書で使用される用語「アリーレン」は、結合している、縮合している、またはそれらの組み合わせの、１〜５個の環を有する芳香族炭素環化合物の二価基を指す。幾つかの実施形態では、該アリーレン基は、５個までの環、４個までの環、３個までの環、２個までの環、または１個の芳香族環を有する。たとえば、該アリーレン基は、フェニレン基であってもよい。
【００２７】
本明細書で使用される用語「アジド」は、式−Ｎ3の基を指す。
【００２８】
本明細書で使用される用語「アジリジニル」は、下記式：
【００２９】
【化２】
2007517222.tif 000003
【００３０】
（式中、Ｒdは、水素またはアルキルである。）
を有するアジリジンの環状一価基を指す。
【００３１】
本明細書で使用される用語「ベンゾトリアゾリル」は、トリアゾリル基に縮合したベンゼン基を有する一価基を指す。ベンゾトリアゾリル基の式は、Ｃ6Ｈ4Ｎ3−である。
【００３２】
本明細書で使用される用語「カルボニル」は、式−（ＣＯ）−の二価基を指す。
【００３３】
本明細書で使用される用語「カルボニルイミノ」は、式−（ＣＯ）ＮＲ4−（式中、Ｒ4は水素、アルキル、またはアリールである）の二価基を指す。
【００３４】
本明細書で使用される用語「カルボニルオキシ」は、式−（ＣＯ）Ｏ−の二価基を指す。
【００３５】
本明細書で使用される用語「カルボニルオキシカルボニル」は、式−（ＣＯ）Ｏ（ＣＯ）−の二価基を指す。このような基は、無水化合物の一部である。
【００３６】
本明細書で使用される用語「カルボニルチオ」は、式−（ＣＯ）Ｓ−の二価基を指す。
【００３７】
本明細書で使用される用語「カルボキシ」は、式−（ＣＯ）ＯＨの一価基を指す。
【００３８】
本明細書で使用される用語「クロロアルキル」は、少なくとも１個の水素原子が塩素原子で置換されたアルキルを指す。
【００３９】
本明細書で使用される用語「シアノ」は、式−ＣＮの基を指す。
【００４０】
本明細書で使用される用語「ジスルフィド」は、式−Ｓ−Ｓ−の二価基を指す。
【００４１】
本明細書で使用される用語「エチレン性不飽和」は、式−ＣＹ＝ＣＨ2（式中、Ｙは水素、アルキル、またはアリールである）の炭素−炭素二重結合を有する一価基を指す。
【００４２】
本明細書で使用される用語「フルオロアルキル」は、少なくとも１個の水素原子がフッ素原子で置換されたアルキルを指す。
【００４３】
本明細書で使用される用語「ハロアルキル」は、少なくとも１個の水素原子が、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩから選択されるハロゲンで置換されたアルキルを指す。ペルフルオロアルキル基は、ハロアルキル基の下位集合である。
【００４４】
本明細書で使用される用語「ハロカルボニルオキシ」は、式−Ｏ（ＣＯ）Ｘ（式中、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩから選択されるハロゲン原子である）の一価基を指す。
【００４５】
本明細書で使用される用語「ハロカルボニル」は、式−（ＣＯ）Ｘ（式中、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩから選択されるハロゲン原子である）の一価基を指す。
【００４６】
本明細書で使用される用語「ハロシリル」は、ハロゲンに付いたＳｉ（すなわち、Ｓｉ−Ｘ（式中、Ｘはハロゲンである））を有する基を指す。たとえば、該ハロシリル基は、式−ＳｉＸ3-n（Ｌb）n（式中、ｎは０〜２の整数であり、Ｌbは、アルコキシ、またはアシルオキシから選択される）を有するものであってもよい。幾つかの具体例としては、基−ＳｉＣｌ3、−ＳｉＣｌ2ＯＣＨ3、および−ＳｉＣｌ（ＯＣＨ3）2などが挙げられる。
【００４７】
本明細書で使用される用語「ヘテロアルキレン」は、１つまたは複数の炭素原子がイオウ、酸素、またはＮＲd（式中、Ｒdは水素またはアルキルである）で置換された二価のアルキレンを指す。該ヘテロアルキレンは、直鎖、分枝鎖、環状、またはそれらの組み合わせであってもよく、また４００個までの炭素原子および３０個までのヘテロ原子を含むことができる。幾つかの実施形態では、該ヘテロアルキレンは、３００個までの炭素原子、２００個までの炭素原子、１００個までの炭素原子、５０個までの炭素原子、３０個までの炭素原子、２０個までの炭素原子、または１０個までの炭素原子を含む。
【００４８】
本明細書で使用される用語「ヒドロキシ」は、式−ＯＨの基を指す。
【００４９】
本明細書で使用される用語「イソシアナト」は、式−ＮＣＯの基を指す。
【００５０】
本明細書で使用される用語「メルカプト」は、式−ＳＨの基を指す。
【００５１】
本明細書で使用される「求核試薬」または「求核試薬含有材料」は、反応性酸素、イオウおよび／または窒素含有基たとえば置換されたアミノ基を含む部分を指す。求核試薬含有材料の例としては、アミノ基、アルキルまたはアリール置換アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、オキシアルキル基、オキシアリール基、チオアルキル基、およびチオアリール基等の部分を有するもの、アミノ基を含有する染料、たとえばニトロ染料、チアゾール染料を含むアゾ染料、アクリジン染料、オキサジン染料、チアジン染料およびアジン染料、インジゴイド類、アミノアントラキノン類、芳香族ジアミン類、アミノフェノール類、アミノナフトール類ならびにＮおよびＯ−アシジルまたはアルキル、これらのアラルキル誘導体またはアリール誘導体、ニトラミン類、チオフェノール類、またはアミノメルカプタン類の残基などが挙げられる。典型的な求核試薬含有材料は、以下の部分を含む：ＯＣＨ2ＣＯＯＨ；ＮＨＣＨ2ＣＯＯＨ；ＳＣＨ2ＣＯＯＨ；ＮＨＣ2Ｈ4ＳＯ3Ｈ；ＯＣ4Ｈ8Ｎ（Ｃ2Ｈ5）3；ＮＨＣ6Ｈ4ＳＯ3Ｈ；ＯＣ6Ｈ4ＣＯＯＨ；ＳＣ6Ｈ4ＣＯＯＨ；ＮＨＣ2Ｈ4ＯＨ；ＯＣ2Ｈ4ＯＨ；およびＮＨＣ3Ｈ6ＮＨ（Ｃ2Ｈ4ＯＨ）2。
【００５２】
本明細書で使用される用語「オキシ」は、式−Ｏ−の二価基を指す。
【００５３】
本明細書で使用される用語「ペルフルオロアルキル」は、水素原子の全てがフッ素原子で置換されているアルキル基を指す。ペルフルオロアルキル基は、フルオロアルキル基の部分集合である。
【００５４】
本明細書で使用される用語「ホスファト」は、式−ＯＰＯ3Ｈ2の一価基を指す。
【００５５】
本明細書で使用される「ホスホニトリル部分」または「ホスホニトリル基」は、下記一般式：
【００５６】
【化３】
2007517222.tif 000004
【００５７】
の構造を指す。
【００５８】
本明細書で使用される「ホスホニトリル繋留化合物」または「ホスホニトリル繋留基」は、少なくとも１つのホスホニトリル部分または基を有する繋留化合物または繋留基を指す。
【００５９】
本明細書で使用される用語「ホスホノ」は、式−ＰＯ3Ｈ2の一価基を指す。
【００６０】
本明細書で使用される用語「ホスホラミド」は、式−ＮＨＰＯ3Ｈ2の一価基を指す。
【００６１】
本明細書で使用される用語「一級芳香族アミノ」は、式−ＡｒＮＨ2（式中、Ａｒはアリール基である）の一価基を指す。
【００６２】
本明細書で使用される用語「二級芳香族アミノ」は、式−ＡｒＮＲhＨ（式中、Ａｒはアリール基であり、Ｒhはアルキルまたはアリールである）の一価基を指す。
【００６３】
本明細書で使用される用語「三級アミノ」は、式−ＮＲ2（式中、Ｒはアルキルである）の基を指す。
【００６４】
本明細書で使用される用語「繋留化合物」は、少なくとも２つの反応基を有する化合物を指す。該反応基の１つ（すなわち、基材反応性官能基）は、基材表面上の相補的官能基と反応して、繋留基を形成することができる。もう１つの反応基は、求核試薬含有材料か、あるいは別の繋留化合物（またはその誘導体またはオリゴマー）または求核試薬含有材料と結合することができる別の部分のいずれかと、反応することができる。該繋留化合物の２つの反応基が反応した結果、基材と、該基材上に固定化されるアミン含有材料等の求核試薬含有材料との間に、結合基が形成される。
【００６５】
本明細書で使用される用語「繋留基」は、繋留化合物と、繋留化合物を有する基材表面上の相補的官能基との反応により生じる、基材に付着した基を指す。
【００６６】
前述の概要は、本発明の全ての可能な実施形態を包める意図はない。当業者は、好ましい実施形態の詳細な説明、様々な実施例および添付の特許請求の範囲を含む、開示内容の残りを考えるとき、本発明の特徴および利点をより十分に理解するであろう。
【００６７】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は、求核試薬含有材料を基材に固定化するための物品および方法を提供する。基材と少なくとも１つの求核試薬含有材料との間の繋留化合物用の、反応性官能基を有するホスホニトリル化合物を開示する。本発明で有用な繋留化合物は、求核攻撃を受けやすい反応基を含む。繋留化合物上の反応性官能基の少なくとも１つは、該繋留化合物を基材の表面に付ける手段を提供する。残りの官能基は、求核試薬含有材料、たとえばアミン官能タンパク質、酵素、他の生体分子等々と、それぞれ反応することができる。加えて、該官能基は、求核試薬含有基と反応することができるか、あるいは他の部分、たとえば他の類似した繋留化合物か、または構造が単純であっても複雑であってもよく（たとえば、分岐鎖、直鎖等）、またやはり求核試薬含有材料と結合することができるさらなる反応基を一般に含む他の反応性部分に、さらに連結することができる。
【００６８】
本発明の実施形態では、生物学的分子を、該基材表面に結合するための繋留化合物は、ホスホニトリル基を含み、下記式Ｉ：
【００６９】
【化４】
2007517222.tif 000005
【００７０】
の一般組成のものであってもよい。
ここで、
各Ｘは、同じであっても異なってもよく、また求核試薬含有材料と結合するために、求核攻撃を受けやすい反応基を含む。一般的に、Ｘはハロゲンを含み、最も一般的には、Ｘは塩素である。
【００７１】
本発明で有用なホスホニトリル繋留化合物は、式Ｉにおける各Ｘが塩素である塩化ホスホニトリル三量体（「ＰＮＣ」）を含む。ＰＮＣを基材に繋留する際に、該塩素の少なくとも１つを基材表面の部分と反応させて、ＰＮＣ部分を該基材に結合する。該ＰＮＣが該基材に結合されるとき、該ホスホニトリル繋留化合物は、それぞれ、求核試薬含有材料、たとえば生物学的に活性な材料と反応して、ホスホニトリル部分を介して該生物学的に活性な材料を該基材に連結することができる、さらなる反応基を含む。
【００７２】
本発明の幾つかの実施形態では、該ホスホニトリル繋留基は、もっぱらＰＮＣ分子に由来してもよい。幾つかの実施形態では、該ホスホニトリル繋留基は、ＰＮＣのオリゴマーまたは誘導体であると考えられる化合物に由来してもよい。式Ｉを参照すると、もっぱらＰＮＣに由来する繋留基は、各Ｘが塩素である式Ｉの化合物である。
【００７３】
本発明での使用に適するホスホニトリル三量体のオリゴマーは、該Ｘ基の少なくとも１つが塩素である式Ｉの化合物を含む。
【００７４】
本発明のホスホニトリル繋留基に含めるのに適当なＰＮＣ誘導体は、該官能基が一般的に求核試薬である一官能基、二官能基または他の多官能基を含んでもよい部分で少なくとも１つのＸが置換されている式Ｉの化合物を含む。このような官能基は、全体または一部として、脂肪族（直鎖または分枝鎖）であっても芳香族であってもよい、有機部分であってもよい。幾つかの実施形態では、該ホスホニトリル部分を該基材に付ける前に、一官能性、二官能性および／または多官能性部分をホスホニトリル部分に結合してもよい。幾つかの実施形態では、該ホスホニトリル部分が基材に既に付けられた（たとえば、結合された）後で、一官能性、二官能性および／または多官能性部分をホスホニトリル部分に結合してもよい。
【００７５】
該ホスホニトリル部分がＰＮＣに由来する実施形態では、塩素（式ＩのＸは全て塩素である）の反応は一般的に逐次的であり、各塩素の反応性は、ＰＮＣ上に残存する塩素の数、ＰＮＣと反応させる部分の性質（たとえば、求核性、立体障害）および反応条件（温度、水の存在、化学量論または反応物質等）によって異なる。たとえば、式Ｉの基Ｘの１つを該基材表面の部分と反応させて、該ホスホニトリル部分を該基材に結合する場合、残りの未反応のＸ基は、依然として、一官能性、二官能性および／または多官能性部分を含む求核試薬含有材料と反応できる。
【００７６】
一官能基は、式Ｉの化合物のＸ基の１つと反応できる反応基（たとえば、求核試薬）を有する部分を含むが、概して、さらなる反応基を含まない。幾つかの実施形態では、一官能基は、本発明の基材または繋留基で必要なまたは望ましい、１つまたは複数の所望の特性を有する基を含んでもよい。適当な一官能基は、反応生成物を親水性または疎水性にさせる基、ある種の溶媒における溶解度を高める基、分子間相互作用を増強する基、等々を含む。例としては、一官能性有機アルコール、アミン類およびメルカプタン類などが挙げられる。
【００７７】
二官能基は、ホスホニトリル部分と反応できる第１の反応基および該ホスホニトリル部分とやはり反応できる第２の反応基を含むか、またはそれが、たとえばＰＮＣ等の、式Ｉの第２の化合物を含む別の化合物または部分と反応できる点で、連結基であってもよい。幾つかの実施形態では、二官能基は、ホスホニトリル部分を互いに連結して、二官能性連結基を介して互いに連結される少なくとも２つのホスホニトリル部分からなる繋留基を形成することができる連結基を含む。このような構造において、該ホスホニトリル部分は、たとえば、他の求核試薬含有材料とこのような生物学的活性分子を結合することができる未反応基（たとえば、式Ｉによる未反応のＸ基）を含む。幾つかの実施形態では、該未反応基は、１つまたは複数の二官能性連結基を介して一緒に繋留または連結された１つ、２つ、またはそれより多い、ホスホニトリル部分に塩素を含んでもよい。幾つかの実施形態では、該二官能基は、同一ホスホニトリル部分の２つの反応基（式Ｉの２つのＸ基）と反応することができる。
【００７８】
適当な二官能性部分は、２つの反応基、たとえば２つの求核基を有する化合物を含む。具体的な二官能性部分としては、たとえば、４，７，１０−トリオキサ−１，１３−トリデカンジアミン、１，６−ヘキサンジアミン、メチル−オキシラン、ｐ−フェニレンジアミン、２−アミノエタノール、４，４−チオビスベンゼンチオール、ジメチル−１，６−ヘキサンジアミン等がある。他の二官能性部分は、当業者に周知であり、また本発明は、あらゆる観点で、前述の特定の部分に限定されない。
【００７９】
多官能性部分はまた、基材に結合した第１のホスホニトリル部分と結合できる第１の反応基、および同一ホスホニトリル部分あるいは式Ｉの他のホスホニトリル部分または化合物（たとえば、ＴＣＴ）を含む他の化合物または部分と反応することができる第２、第３および可能な他のさらなる反応基を含む点で、連結基も含んでもよい。幾つかの実施形態では、多官能基は、２つ以上のホスホニトリル部分を互いに連結して、多官能性連結基を介して一緒に連結された２つ以上のホスホニトリル部分からなる分枝した繋留基を形成することができる連結基を含む。このような構造では、該ホスホニトリル部分は、他の求核試薬含有材料、たとえば１つまたは複数の生物学的活性分子と結合することができる未反応基（たとえば、式Ｉによる未反応のＸ基）を含む。幾つかの実施形態では、該未反応基は、１つまたは複数の多官能性連結基を介して一緒に繋留または連結された１つ、２つまたはそれより多いホスホニトリル部分に塩素を含んでもよい。幾つかの実施形態では、該多官能性連結基は、第１のホスホニトリル基の複数の反応基と反応し、次いで他のホスホニトリル基または他の基の他の反応基と反応することが可能である。
【００８０】
適当な多官能性部分は、２つより多い反応基（たとえば、求核基）を有する化合物を含む。幾つかの実施形態では、該多官能性部分は、オリゴマー部分またはポリマー部分であってもよい。具体的な多官能性部分としては、たとえば、加水分解した２−エチル−４，５−ジヒドロ−オキサゾールホモポリマー、ポリエチレンイミン（線状構造および分枝構造を含む）、ならびに当業者に周知の他の部分などがある。
【００８１】
当然のことながら、前述の説明は、本明細書に記載の特定の一官能基、二官能基または他の多官能基に限定されると解釈してはならない。本発明は、少なくとも１つのホスホニトリル部分を含む繋留化合物および繋留基を含むことを意図する。
【００８２】
本発明は、本明細書に記載されているような、基材に付けられたホスホニトリル繋留基を含む物品を提供する。該基材に付いた繋留基は、基材表面の相補的官能基「Ｇ」と、式Ｉの化合物のＸ基の少なくとも１つとの反応生成物である。該基材に付いた繋留基は、別の分子または材料（たとえば、求核試薬含有材料）と反応して該材料を捕捉し、それを該基材に繋留することができる少なくとも１つ、一般的には２つ以上の反応基を有する。
【００８３】
該基材は、該ホスホニトリル繋留化合物を付着させることができる固相材料である。該基材は、式Ｉの化合物を、該基材表面に付着させるときに使用される可能性がある溶液または溶剤に溶解しない。一般的に、ホスホニトリル繋留化合物は、該基材の外側部のみに付着され、該基材の残りの部分は、ホスホニトリル繋留基を該基材に付着させる工程で修飾されない。該基材が、該基材にくまなく分布している基「Ｇ」を有するのであれば、一般的に、外側部（たとえば、表面上または表面付近）の基のみが、式Ｉによる化合物のＸ基と、通常、反応できる。
【００８４】
該基材は、薄膜、シート、膜、フィルター、不織繊維、織った繊維、中空または中実のビーズ、ビン、平板、チューブ、ロッド、パイプ、またはウエハーを含むがその限りではない、有用な形態を有することができる。該基材は、多孔性であっても無孔性であってもよく、剛性であっても柔軟であっても、透明であっても不透明であっても、透き通っていても有色でもよく、また反射質であっても非反射質であってもよい。適当な基材材料としては、たとえば、ポリマー材料、ガラス、セラミック、金属、金属酸化物、水和金属酸化物、またはそれらの組み合わせなどがある。
【００８５】
該基材は、単層または単一材料であってもよく、１つまたは複数の材料の多層を有してもよい。たとえば、該基材は、該基材の外層が式Ｉの化合物におけるＸ基と反応できる相補的官能基を含む最外層を支持する、１つまたは複数の内層または第１層を有することができる。幾つかの実施形態では、外層表面を化学的に修飾するかまたは別の材料で被覆して、式Ｉによる基を含むホスホニトリル基と反応できる相補的官能基を含む外層を提供することが可能である。
【００８６】
基材または基材の一部としての使用に適当なポリマー材料としては、ポリオレフィン類、ポリスチレン類、ポリアクリレート類、ポリメタクリレート類、ポリアクリロニトリル類、ポリ酢酸ビニル類、ポリビニルアルコール類、ポリ塩化ビニル類、ポリオキシメチレン類、ポリカーボネート類、ポリアミド類、ポリイミド類、ポリウレタン類、フェノール類、ポリアミン類、アミノ−エポキシ樹脂、ポリエステル類、シリコーン類、セルロース系ポリマー、多糖類、またはそれらの組み合わせなどがあるが、その限りではない。幾つかの実施形態では、該ポリマー材料は、式Ｉによる化合物における基Ｘを含むホスホニトリル基と反応できる相補的官能基を有するコモノマーを使用して調製されるコポリマーである。たとえば、該コモノマーは、カルボキシ基、メルカプト基、ヒドロキシ基、アミノ基、またはアルコキシシリル基を含むことができる。
【００８７】
幾つかの実施形態では、適当なポリマーポリマー材料は、最初に均質なポリマー溶液を流延し、冷却器インターフェース（たとえば、水浴または冷却した流延ホイール）に暴露して、温度を下げることにより溶液塗膜で相分離を誘導する、位相反転法である熱誘導性相分離（「ＴＩＰＳ」）によって生じるものを含む。適当なＴＩＰＳフィルムまたは膜は、幅広い物理的フィルム特性および顕微鏡的孔径を有することが可能である。これらは、様々なポリマーのいずれかで調製された、比較的剛性の基材であっても非剛性の基材であってもよい。米国特許第４，５３９，２５６号明細書、米国特許第５，１２０，５９４号明細書、および米国特許第５，２３８，６２３号明細書の教示に従って製造されたＴＩＰＳ膜は、全て本発明での使用に適する。該ＴＩＰＳ膜は、たとえば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレン−ビニルアルコールコポリマー（たとえば、テキサス州ハウストンのエバル・カンパニー・オブ・アメリカ（ＥＶＡＬＣＡ）からＥＶＡＬ  Ｆ１０１Ａの商用名で販売されている）を含んでもよい。該膜は、親水性ポリマー（たとえば、ポリエチレン−ビニルアルコールコポリマーまたはＥＶＡＬ）で被覆されたＴＩＰＳ  ＨＤＰＥ膜またはポリプロピレン膜、あるいはポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドまたは四級化ジメチルアミノエチルアクリレートを組み込んだポリマー等の、親水性の強塩基性の、プラスに帯電したコーティングで被覆されたＴＩＰＳポリプロピレン支持体等の、材料の組み合わせを含んでもよい。本発明での使用に適するＴＩＰＳ膜のもう１つの例は、ミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から販売されているＨＤＰＥ膜である。このような膜の特徴としては、約０．０９ｕｍの孔径と約０．９ミル（０．０２３ｍｍ）の厚さなどがある。概して、ＴＩＰＳ技術は、約８０ｎｍ〜約０．５μｍの範囲内の孔径を含むもの等の、精密濾過および限外濾過範囲の孔径を有する幅広い物理的フィルム特性を提供することができる。
【００８８】
材料の組み合わせを固体支持体メンバーとして使用することが可能であり、また前述の説明は、前述の材料単独および他の材料との組み合わせを含むと理解されたい。
【００８９】
本発明の幾つかの実施形態は、ＴＩＰＳ膜に塗布されたまたは別のポリマー基材上に塗布されたダイアモンド様ガラス（ＤＬＧ）コーティングを有する多層基材を使用してもよい。該ＤＬＧコーティングは、ＥＰ  １  ２６６  ０４５  Ｂ１（デイビッド（Ｄａｖｉｄ）ら）に記載されている方法に従って、プラズマ蒸着法による等の、公知の技術を使用して、塗布することが可能である。ＴＩＰＳ基材を用いる実施形態では一般に、ＤＬＧがＴＩＰＳ膜の孔内に及ぶように、該ＴＩＰＳ膜の全表面にＤＬＧコーティングを塗布する。前述の通り、ＴＩＰＳ膜の製造に、他の材料を使用してもよく、また本発明での使用に適する基材を提供するために、ＤＬＧコーティングを、このような他の材料に同様に塗布してもよい。
【００９０】
適当なガラスおよびセラミック基材材料は、たとえば、ナトリウム、ケイ素、アルミニウム、鉛、ホウ素、リン、ジルコン、マグネシウム、カルシウム、ヒ素、ガリウム、チタン、銅、またはそれらの組み合わせを含むことができる。ガラスは一般に、様々なタイプのケイ酸塩含有材料を含む。
【００９１】
幾つかの実施形態では、該基材は、国際公開第０１／６６８２０  Ａ１号パンフレット（その開示内容を全体として、参照により本明細書に援用する）に記載されているようなダイアモンド様ガラスの層を含む。該ダイアモンド様ガラスは、炭素、ケイ素、および水素、酸素、フッ素、イオウ、チタン、または銅から選択される１つまたは複数の元素を含む、非晶質材料である。幾つかのダイアモンド様ガラス材料は、プラズマ法を使用して、テトラメチルシラン前駆物質から作られる。疎水性材料を製造し、酸素プラズマでさらに処理して、表面上のシラノール濃度を調節することができる。
【００９２】
ダイアモンド様ガラスは、薄膜の形態であってもよく、該基材における別の層上または材料上のコーティングの形態であってもよい。幾つかの用途では、該ダイアモンド様ガラスは、少なくとも３０重量％の炭素、少なくとも２５重量％のケイ素、および４５重量％までの酸素を有する薄膜の形態であってもよい。このようなフィルムは、柔軟かつ透明であり得る。幾つかの実施形態では、該ダイアモンド様ガラスは、多層基材の外層である。一具体例では、該基材の第２層（たとえば、支持層）は、ポリマー材料であり、第１層はダイアモンド様ガラスの薄膜である。該繋留基は、該ダイアモンド様ガラスの表面に付着している。
【００９３】
幾つかの多層基材では、該ダイアモンド様ガラスは、ダイアモンド様炭素の層上に蒸着される。たとえば、該第２層（たとえば、支持層）は、表面上に蒸着されたダイアモンド様炭素の層を有するポリマーフィルムである。ダイアモンド様ガラスの層は、ダイアモンド様炭素層の上に蒸着される。幾つかの実施形態では、該ダイアモンド様炭素は、多層基材におけるポリマー層とダイアモンド様ガラスの層との間の接合層または下塗層である。たとえば、該多層基材は、ポリイミド層またはポリエステル層、該ポリイミドまたはポリエステル上に蒸着されたダイアモンド様炭素の層、および該ダイアモンド様炭素上に蒸着されたダイアモンド様ガラスの層を含むことができる。別の例では、該多層基材は、下記の順序で配列された多数の層を含む：ダイアモンド様ガラス、ダイアモンド様炭素、ポリイミドまたはポリエステル、ダイアモンド様炭素、およびダイアモンド様ガラス。
【００９４】
ダイアモンド様炭素フィルムは、たとえば、プラズマ反応器内でアセチレンから調製することができる。このようなフィルムの他の調製方法は、米国特許第５，８８８，５９４号明細書および米国特許第５，９４８，１６６号明細書ならびに論文  Ｍ．デイビッド（Ｄａｖｉｄ）ら、ＡｌＣｈＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ、３７（３）、３６７−３７６頁（１９９１年３月）（その開示内容を、参照により本明細書に援用する）に記載されている。
【００９５】
基材に適する金属、金属酸化物、または水和金属酸化物は、たとえば、金、銀、白金、パラジウム、アルミニウム、銅、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、等々を含むことができる。該金属含有材料は、ステンレススチール、インジウムスズ酸化物等々の合金であってもよい。幾つかの実施形態では、金属含有材料は、多層基材の最上層である。たとえば、該基材は、ポリマーの第２層および金属を含有する第１層を有することができる。一例では、該第２層はポリマーフィルムであり、該第１層は、金の薄膜である。他の例では、多層基材は、チタン含有層で被覆し、次いで金含有層で被覆した、ポリマーフィルムを含む。すなわち、該チタン層は、該金の層を該ポリマーフィルムに接着するための接合層または下塗層の役割をすることができる。
【００９６】
多層基材の他の例では、ケイ素支持層は、クロム層で覆われ、次いで金の層で覆われている。該クロム層は、該金層の該ケイ素層への接着を改善することができる。
【００９７】
該基材の表面は一般に、カルボキシ、ハロゲン（たとえば、塩素）、ハロカルボニル、ハロカルボニルオキシ、シアノ、ヒドロキシ、メルカプト、イソシアナト、ハロシリル、アルコキシシリル、アシリオキシシリル、アジド、ハロアルキル、三級アミノ、一級芳香族アミノ、二級芳香族アミノ、ジスルフィド、アルキルジスルフィド、ベンゾトリアゾリル、ホスホニトリル、ホスホノ、ホスホロアミド、ホスファト、またはエチレン性不飽和基と反応できる基を含む。すなわち、該基材は、式Ｉの化合物における基Ｘと反応できる基「Ｇ」を含む（すなわち、該基材は、基Ｘに相補的な官能基を含む）。基材は、相補的官能基を含む外層を有するように処理された支持体材料を含むことができる。該基材は、Ｘと反応できる基か、または該基材表面上の部分およびＸと反応して、該基材と該ホスホニトリル基を一緒に連結することにより、連結基の役割を果たすことができる中間体化合物と反応できる基を、有することが分かっている任意の固相材料から作製することができる。
【００９８】
カルボキシ基またはハロカルボニル基は、ヒドロキシ基を有する基材と反応して、カルボニルオキシ含有結合基を形成することができる。ヒドロキシ基を有する基材材料の例としては、ポリビニルアルコール、コロナ処理ポリエチレン、ポリメタクリレート類のヒドロキシ置換エステル類、ポリアクリレート類のヒドロキシ置換エステル類、およびガラスまたはポリマーフィルム等の、支持体材料上のポリビニルアルコールコーティングなどが挙げられるがその限りではない。
【００９９】
カルボキシ基またはハロカルボニル基はまた、メルカプト基を有する基材と反応してカルボニルチオ含有結合基を形成することもできる。メルカプト基を有する基材材料の例としては、ポリアクリレート類のメルカプト置換エステル類、ポリメタクリレート類のメルカプト置換エステル類、およびメルカプトアルキルシランで処理したガラスなどが挙げられるがその限りではない。
【０１００】
加えて、カルボキシ基またはハロカルボニル基は、一級芳香族アミノ基、二級芳香族アミノ基、または二級脂肪族アミノ基と反応して、カルボニルイミノ含有付着基を形成することができる。芳香族一級アミノ基または二級アミノ基を有する基材材料の例としては、ポリアミン類、ポリメタクリレートのアミン置換エステル類、ポリアクリレートのアミン置換エステル類、ポリエチレンイミン類、およびアミノアルキルシランで処理したガラスなどが挙げられるがその限りではない。
【０１０１】
ハロカルボニルオキシ基は、ヒドロキシ基を有する基材と反応してオキシカルボニルオキシ含有結合基を形成することができる。ヒドロキシ基を有する基材材料の例としては、ポリビニルアルコール、コロナ処理ポリエチレン、ポリメタクリレート類のヒドロキシ置換エステル類、ポリアクリレート類のヒドロキシ置換エステル類、およびガラスまたはポリマーフィルム等の、支持体材料上のポリビニルアルコールコーティングなどが挙げられるがその限りではない。
【０１０２】
ハロカルボニルオキシ基はまた、メルカプト基を有する基材と反応して、オキシカルボニルチオ含有結合基を形成することもできる。メルカプト基を有する基材材料の例としては、ポリメタクリレート類のメルカプト置換エステル類、ポリアクリレート類のメルカプト置換エステル類、およびメルカプトアルキルシランで処理したガラスなどが挙げられるがその限りではない。
【０１０３】
加えて、ハロカルボニルオキシ基は、一級芳香族アミノ基、二級芳香族アミノ基、または二級脂肪族アミノ基を有する基材と反応して、オキシカルボニルイミノ含有結合基を形成することができる。芳香族一級アミノ基または二級アミノ基を有する基材材料の例としては、ポリアミン類、ポリメタクリレートのアミン置換エステル類、ポリアクリレートのアミン置換エステル類、ポリエチレンイミン類、およびアミノアルキルシランで処理したガラスなどが挙げられるがその限りではない。
【０１０４】
ヒドロキシ基は、イソシアネート基を有する基材と反応して、オキシカルボニルイミノ含有結合基を形成することができる。イソシアネート基を有する適当な基材としては、支持体材料上の２−イソシアナトエチルメタクリレートポリマーのコーティングなどが挙げられるがその限りではない。適当な支持体材料としては、ガラスおよびポリマー材料、たとえばポリエステル類、ポリイミド類、等々がある。
【０１０５】
ヒドロキシ基はまた、カルボキシ、カルボニルオキシカルボニル、またはハロカルボニルを有する基材と反応して、カルボニルオキシ含有結合基を形成することもできる。適当な基材としては、支持体材料上のアクリル酸ポリマーまたはコポリマーのコーティング、あるいは支持体材料のメタクリル酸ポリマーまたはコポリマーのコーティングなどが挙げられるがその限りではない。適当な支持体材料としては、ガラスおよびポリマー材料、たとえばポリエステル類、ポリイミド類、等々がある。他の適当な基材としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、またはそれらの組み合わせとのポリエチレンのコポリマーなどがある。
【０１０６】
メルカプト基は、イソシアネート基を有する基材と反応することができる。メルカプト基とイソシアネート基との反応は、チオカルボニルイミノ含有結合基を形成する。イソシアネート基を有する適当な基材としては、支持体材料上の２−イソシアナトエチルメタクリレートコポリマーのコーティングなどが挙げられるがその限りではない。適当な支持体材料としては、ガラスおよびポリマー材料、たとえばポリエステル類、ポリイミド類、等々がある。
【０１０７】
メルカプト基はまた、ハロカルボニル基を有する基材と反応して、カルボニルチオ含有結合基を形成することもできる。ハロカルボニル基を有する基材としては、たとえば、クロロカルボニル置換ポリエチレンなどがある。
【０１０８】
メルカプト基はまた、ハロカルボニルオキシ基を有する基材と反応して、オキシカルボニルチオ含有結合基を形成することもできる。ハロカルボニル基を有する基材としては、ポリビニルアルコールのクロロホルミルエステル類などがある。
【０１０９】
加えて、メルカプト基は、エチレン性不飽和基を有する基材と反応して、チオエーテル含有結合基を形成することができる。エチレン性不飽和基を有する適当な基材としては、ブタジエンから誘導されるポリマー類およびコポリマー類などが挙げられるがその限りではない。
【０１１０】
ＰＮＣ等のホスホニトリル部分は、求核試薬官能性を有するガラス、ダイアモンド様ガラス、金属、金属酸化物およびポリマー基材を含む、求核試薬含有材料と反応することができる。ＤＬＧ表面は、ＰＮＣ部分と反応するために必要な官能性を提供するであろう、アミノシラン（たとえば、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノトリメトキシシラン）等の、求核試薬を含む表面を含むように処理することが可能である。このような表面はまた、多孔性ポリマーコーティング（たとえば、本明細書に記載のＴＩＰＳ材料）を含んでもよい。ポリマー基材はまた、たとえば、アンモニアグラフト化焼結ポリエチレン、アミノ化ポリエステルブローメルト繊維膜、ヒドロキシル化ポリプロピレン、ポリエステル、およびポリエチレンブローメルト繊維膜、およびアミノメチル化スチレンジビニルベンゼンも包含することができる。ＰＮＣ材料はまた、金属または金属酸化物材料と反応することも可能である。
【０１１１】
イソシアネート基は、ヒドロキシ基を有する基材と反応して、オキシカルボニルイミノ含有結合基を形成することができる。ヒドロキシ基を有する基材材料の例としては、ポリビニルアルコール、コロナ処理ポリエチレン、ポリメタクリレート類またはポリアクリレート類のヒドロキシ置換エステル類、およびガラスまたはポリマーフィルム上のポリビニルアルコールコーティングなどが挙げられるがその限りではない。
【０１１２】
イソシアネート基はまた、メルカプト基と反応して、チオカルボニルイミノ含有結合基を形成することもできる。メルカプト基を有する基材材料の例としては、ポリメタクリレート類またはポリアクリレート類のメルカプト置換エステル類およびメルカプトアルキルシランで処理したガラスなどが挙げられるがその限りではない。
【０１１３】
加えて、イソシアネート基は、一級芳香族アミノ基、二級芳香族アミノ基、または二級脂肪族アミノ基と反応して、尿素含有結合基を形成することができる。一級または二級芳香族アミノ基を有する適当な基材としては、ポリアミン類、ポリエチレンイミン類、およびガラス等の支持体材料上、またはポリエステルもしくはポリイミド等のポリマー材料上の、アミノアルキルシランのコーティングなどが挙げられるがその限りではない。
【０１１４】
イソシアネート基はまた、カルボキシと反応してＯ−アシルカルバモイル含有結合基を形成することができる。カルボン酸基を有する適当な基材としては、ガラスまたはポリマー支持体上のアクリル酸ポリマーまたはコポリマーのコーティングあるいはメタクリル酸ポリマーまたはコポリマーのコーティングなどが挙げられるがその限りではない。コポリマーとしては、ポリエチレンおよびポリアクリル酸またはポリメタクリル酸を含むコポリマーなどが挙げられるがその限りではない。適当なポリマー支持体材料としては、ポリエステル類、ポリイミド類、等々がある。
【０１１５】
ハロシリル基、アルコキシシリル基、またはアシリオキシシリル基は、シラノール基を有する基材と反応して、ジシロキサン含有結合基を形成することができる。適当な基材としては、様々なガラス類、セラミック材料、またはポリマー材料から調製されるものなどがある。これらの基はまた、表面上に金属酸化物基を有する様々な材料と反応して、シラン含有リンケージを形成することもできる。適当な金属としては、銀、アルミニウム、銅、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、等々などが挙げられるがその限りではない。幾つかの実施形態では、該金属は、ステンレススチールまたは別の合金である。ポリマー材料は、シラノール基を有するように調製することができる。たとえば、シラノール基を有する市販のモノマーとしては、ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）から販売されている３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレートおよび３−アミノプロピルトリメトキシシランなどがある。
【０１１６】
アジド基は、たとえば、炭素−炭素三重結合を有する基材と反応して、トリアゾールジイル含有結合基を形成することができる。アジド基はまた、ニトリル基を有する基材と反応して、テトラゼンジイル含有結合基を形成することもできる。ニトリル基を有する基材としては、ガラスまたはポリマー材料等の支持体材料上のポリアクリロニトリルのコーティングなどが挙げられるがその限りではない。適当なポリマー支持体材料としては、たとえば、ポリエステル類およびポリイミド類などがある。ニトリル基を有する他の適当な基材としては、アクリロニトリルポリマーまたはコポリマーおよび２−シアノアクリレートポリマーまたはコポリマーなどがある。
【０１１７】
アジド基はまた、歪んだオレフィン基と反応して、トリアゾールジイル含有付着基を形成することができる。オレフィン基を有する適当な基材としては、ペンダント・ノルボルネニル官能基を有するコーティングなどがある。適当な支持体材料としては、ポリエステル類およびポリイミド類等の、ガラスおよびポリマー材料などが挙げられるがその限りではない。
【０１１８】
アジリジニル基は、メルカプト基と反応して、β−アミノアルキルチオエーテル含有結合基を形成することができる。メルカプト基を有する基材材料の例としては、ポリメタクリレート類またはポリアクリレート類のメルカプト置換エステル類およびメルカプトアルキルシランで処理したガラスなどが挙げられるがその限りではない。
【０１１９】
加えて、アジリジニル基は、カルボキシ基と反応して、β−アミノアルキルオキシカルボニル含有結合基を形成することができる。カルボキシを有する適当な基材としては、ガラスまたはポリマー支持体上の、アクリル酸ポリマーまたはコポリマーのコーティング、あるいはメタクリル酸ポリマーまたはコポリマーのコーティングなどが挙げられるがその限りではない。コポリマーとしては、ポリエチレンおよびポリアクリル酸またはポリメタクリル酸を含むコポリマーなどが挙げられるがその限りではない。適当なポリマー支持体材料としては、ポリエステル類、ポリイミド類、等々がある。
【０１２０】
ハロアルキル基は、たとえば、三級アミノ基を有する基材と反応して、四級アンモニウム含有結合基を形成することができる。三級アミノ基を有する適当な基材としては、ポリジメチルアミノスチレンまたはポリジメチルアミノエチルメタクリレートなどが挙げられるがその限りではない。
【０１２１】
同様に、三級アミノ基は、たとえば、ハロアルキル基を有する基材と反応して、四級アンモニウム含有結合基を形成することができる。ハロアルキル基を有する適当な基材としては、たとえば、支持体材料上のハロアルキルシランのコーティングなどがある。支持体材料としては、ガラスおよびポリエステル類およびポリイミド類等のポリマー材料などが挙げられるがその限りではない。
【０１２２】
一級芳香族アミノまたは二級芳香族アミノ基は、たとえば、イソシアネート基を有する基材と反応して、オキシカルボニルイミノ含有結合基を形成することができる。イソシアネート基を有する適当な基材としては、ガラスまたはポリマー支持体上の２−イソシアナトエチルメタクリレートポリマーまたはコポリマーのコーティングなどが挙げられるがその限りではない。適当なポリマー支持体としては、ポリエステル類、ポリイミド類、等々などがある。
【０１２３】
一級芳香族アミノまたは二級芳香族アミノ基はまた、カルボキシ基またはハロカルボニル基を含有する基材と反応して、カルボニルイミノ含有結合基を形成することもできる。適当な基材としては、支持体材料上のアクリル酸またはメタクリル酸ポリマーコーティングなどが挙げられるがその限りではない。該支持体材料は、たとえば、ガラスまたはポリエステル類またはポリイミド類等のポリマー材料であってもよい。他の適当な基材としては、ポリエチレンおよびポリメタクリル酸またはポリアクリル酸のコポリマーなどがある。
【０１２４】
ジスルフィドまたはアルキルジスルフィド基は、たとえば、金属表面と反応して、金属スルフィド含有結合基を形成することができる。適当な金属としては、金、白金、パラジウム、ニッケル、銅、およびクロムなどが挙げられるがその限りではない。該基材はまた、インジウムスズ酸化物等の合金または誘電体材料であってもよい。
【０１２５】
ベンゾトリアゾリルは、たとえば、金属または金属酸化物表面を有する基材と反応することができる。適当な金属または金属酸化物としては、たとえば、銀、アルミニウム、銅、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、等々がある。該金属または金属酸化物は、ステンレススチール、インジウムスズ酸化物、等々の合金を包含することができる。
【０１２６】
ホスホニトリルは、基材の表面と関連したアミノ官能性を有する基材と反応することができる。アミノシランで処理したガラス表面およびダイアモンド様ガラス表面は、ホスホニトリル部分と反応したり、ホスホニトリル部分に付着したりするのに適する。このようなＤＬＧ基材において、該アミノ官能性は、求核攻撃により、該ホスホニトリル部分上のＸ基（たとえば、塩素）と反応することができる相補的官能基「Ｇ」を提供する。結果として生じる系で、該Ｘ基は、アミノ官能基と置き換えられ、その結果、該ホスホニトリル部分を該基材に繋留する。
【０１２７】
ホスホノ、ホスホロアミド、またはホスファトは、たとえば、金属または金属酸化物表面を有する基材と反応することができる。適当な金属または金属酸化物としては、たとえば、銀、アルミニウム、銅、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、等々がある。金属または金属酸化物は、ステンレススチール、インジウムスズ酸化物、等々の合金を包含することができる。
【０１２８】
エチレン性不飽和基は、たとえば、メルカプト基で置換されたアルキル基を有する基材と反応することができる。該反応は、ヘテロアルキレン含有結合基を形成する。適当な基材としては、たとえば、ポリアクリレート類またはポリメタクリレート類のメルカプト置換アルキルエステル類などがある。
【０１２９】
エチレン性不飽和基はまた、化学蒸着法を使用して形成されるケイ素基材等の、ケイ素表面を有する基材と反応することもできる。このようなケイ素表面は、白金触媒の存在下でエチレン性不飽和基と反応してアルキレン基に結合したケイ素を有する結合基を形成することができる−ＳｉＨ基を含むことができる。
【０１３０】
加えて、エチレン性不飽和基は、炭素−炭素二重結合を有する基材と結合してアルキレン含有結合基を形成することができる。このような基材としては、たとえば、ブタジエンから誘導されるポリマーなどがある。
【０１３１】
本発明による物品は一般的に、基材に付いた官能基が、Ｘと反応して、イオン結合、共有結合、またはそれらの組み合わせを形成することができる基である、該基材表面上の相補的基材−官能基と、式Ｉ（たとえば、ＰＮＣ）のホスホニトリル化合物との反応生成物を含む、基材および基材に付いた繋留基を含む。幾つかの実施形態では、１つの相補的基材官能基が反応して、１つのホスホニトリル化合物と複数の結合を形成することが可能である。基材に付いた官能基上の未反応基（たとえば、未反応の塩化物）は、求核試薬含有材料とのさらなる反応に利用できる。
【０１３２】
該基材上に複数の反応基が存在するのであれば、一般的に、複数のホスホニトリル繋留基が、該基材に付着される。さらに、該基材は、ホスホニトリル繋留化合物と反応していない過剰の反応基を、該基材表面上に有することができる。
【０１３３】
該ホスホニトリル繋留化合物と反応できる基材上の基としては、ヒドロキシ、メルカプト、一級芳香族アミノ基、二級芳香族アミノ基、二級脂肪族アミノ基、アミノシラン、アジド、カルボキシ、カルボニルオキシカルボニル、イソシアネート、ハロカルボニル、ハロカルボニルオキシ、シラノール、およびニトリルなどがあるがその限りではない。
【０１３４】
基材表面への繋留化合物の付着（すなわち、形成）は、たとえば、ホスホニトリル繋留化合物の付着前および付着後の、基材上の液体の接触角測定法（たとえば、繋留基が基材表面に付着するとき、該接触角は、変化する可能性がある）、偏光解析法（たとえば、該付着した層の厚さを測定することができる）、飛行時間型質量分析法（たとえば、繋留基が基材に付着するとき、表面濃度は、変化する可能性がある）、およびフーリエ変換赤外分光法（たとえば、繋留基が基材に付着するとき、反射率および吸光度は、変化する可能性がある）等の技術を使用して、検出することができる。
【０１３５】
本発明の物品の幾つかの実施形態では、ホスホニトリル繋留基におけるハロゲン含有部分を、アミン含有材料と反応させ、アミン含有材料を該基材に固定化させる。幾つかの実施形態では、該アミン含有材料は、たとえば、アミノ酸、ペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、酵素、細胞小器官、免疫グロブリン、またはそれらの断片等の、生体分子である。他の実施形態では、該アミン含有材料は、アミン含有分析物等の、非生物学的アミンである。固定化アミンの存在は、たとえば、質量分析法、接触角測定法、赤外分光法、および偏光解析法を使用して決定することができる。加えて、該アミン含有材料が生物学的に活性な材料であれば、様々なイムノアッセイおよび光学顕微鏡的技術を使用することができる。
【０１３６】
他の材料を、アミン含有材料に結合することができる。たとえば、相補的ＲＮＡまたはＤＮＡ断片を、固定化されたＲＮＡまたはＤＮＡ断片とハイブリダイズすることができる。別の例では、抗原が、固定化された抗体に結合でき、または抗体が、固定化された抗原に結合できる。より具体的な例では、黄色ブドウ球菌等の細菌が、固定化された生体分子に結合できる。
【０１３７】
本発明の別の態様は、求核試薬含有材料を基材に固定化する方法を提供する。本方法は、該基材表面上の相補的官能基を、ホスホニトリル部分と反応させ（たとえば、式Ｉの化合物における反応基Ｘの少なくとも１つを反応させる）；該ホスホニトリル部分の少なくとも１つの反応基（たとえば、式Ｉの残りの反応基Ｘの１つまたは複数）を、求核試薬含有材料と反応させて、該基材と該求核試薬含有材料との間にホスホニトリル結合基を形成することにより、基材に付いた繋留基を調製することを含む。一実施形態では、該求核試薬含有材料は、アミン含有材料であり、該アミン含有材料を固定化する方法を、反応スキームＡに示す。
【０１３８】
【化５】
2007517222.tif 000006
【０１３９】
（式中、Ｕ1は、式Ｉの化合物における１つのＸ基を、該基材表面上の相補的官能基Ｇと反応させることにより形成される付着基であり；Ｔは、該アミン含有材料の残りである（たとえば、基Ｔは、アミン基を除く該アミン含有材料の全てを表す））。Ｈ2Ｎ−Ｔは、任意の適当なアミン含有材料である。幾つかの実施形態では、Ｈ2Ｎ−Ｔは、生体分子である。
【０１４０】
前述の反応スキームＡの変形もまた、本発明の範囲内である。一官能性部分がホスホニトリル部分に結合されている実施形態では、方法は、該基材表面上の相補的官能基を、ホスホニトリル基（たとえば、式Ｉの化合物における反応基Ｘの少なくとも１つ）と反応させ、該ホスホニトリル基（たとえば、式Ｉの残りの反応基Ｘのもう１つ）を、１つまたは複数の一官能性部分と反応させて、基材に結合されたホスホニトリル部分と、やはり該ホスホニトリル部分に結合された一官能性部分を含む繋留基を形成することにより、基材に付いた繋留基を調製することを含む。求核試薬含有材料を、該ホスホニトリル部分に結合して、求核試薬含有材料を該基材に繋留することが可能である。
【０１４１】
二官能性部分を有する実施形態では、該二官能性部分を、基材表面に繋留される第１のホスホニトリル部分に結合する。また該二官能性部分を、第２のホスホニトリル部分に結合し、該第２のホスホニトリル部分を、求核試薬含有材料に結合して、該求核試薬含有材料を該基材に繋留することも可能である。多官能性部分を含む実施形態では、該多官能性部分を該基材表面に繋留される第１のホスホニトリル部分に結合し、また該多官能性部分を第２、第３、または他のさらなるホスホニトリル部分に結合することが可能である。次には、第１、第２、第３または他のホスホニトリル部分の反応基を、求核試薬含有材料と反応させて求核試薬含有材料に結合し、該求核試薬含有材料を該基材に繋留することが可能である。加えて、多官能性部分を、１つのホスホニトリル基上の多数の反応基と反応させることが可能である。
【０１４２】
したがって、求核試薬含有材料を基材に固定化する方法であって、
ホスホニトリル繋留化合物（たとえば、式Ｉによる化合物）を提供すること；
ホスホニトリル繋留化合物と反応できる相補的官能基を有する基材を提供すること；
該ホスホニトリル繋留化合物を、該基材上の該相補的官能基と反応させて、イオン結合、共有結合、またはそれらの組み合わせを生じさせることにより、基材に付いたホスホニトリル繋留基を調製すること；および
該基材に付いたホスホニトリル繋留基を求核試薬含有材料と反応させて、該求核試薬含有材料に固定化すること；
を含む方法を提供する。
【０１４３】
本発明の化合物は、たとえば、アミン含有材料等の求核試薬含有材料を固定化するために使用される。幾つかの実施形態では、該アミン含有材料は、アミン含有分析物である。他の実施形態では、該アミン含有材料は、たとえば、アミノ酸、ペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、酵素、細胞小器官、免疫グロブリン、またはその断片等の、生体分子である。固定化された生物学的アミン含有材料は、疾患または遺伝的欠陥の医学的診断で有用な可能性がある。該固定化されたアミン含有材料はまた、生物学的分離または様々な生体分子の存在の検出にも使用することができる。加えて、固定化されたアミン含有材料は、バイオリアクター内で使用したり、他の材料を調製するための生体触媒として使用したりすることができる。該基材に付いた繋留基を使用して、アミン含有分析物を検出することができる。
【０１４４】
生物学的アミン含有材料は、多くの場合、固定化された抗体が、抗原と結合できるか、または固定化された抗原が抗体にできるように、該基材に付いた後も活性のままであることができる。アミン含有材料は、細菌に結合することができる。より具体的な例では、該固定化されたアミン含有材料は、黄色ブドウ球菌に結合することができる（たとえば、該固定化されたアミン含有材料は、該細菌に特異的に結合できる部分を有する生体分子であってもよい）。
【０１４５】
本発明の実施形態を、以下の非限定的実施例でさらに説明する。
【実施例】
【０１４６】
実施例１
ダイアモンド様ガラス（ＤＬＧ）で被覆された官能化多孔性膜を作製した。ＤＬＧコーティングを、ＴＩＰＳ膜の孔内まで伸ばすために、ＥＰ  １  ２６６  ０４５  Ｂ１（デイビッドら）に記載されている通りに、プラズマ法を使用して、約０．０９ｕｍの孔径および約２３μｍの厚さを有する５ｃｍ2の高密度ポリエチレン熱誘導性相分離（ＨＤＰＥ  ＴＩＰＳ）膜（ミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手した）に、ダイアモンド様ガラス（ＤＬＧ）を被覆した。該ＤＬＧ被覆ＴＩＰＳ膜を、２容量％の３−アミノプロピルトリエトキシシラン（ミズーリ州セントルイスのシグマ・アルドリッチ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ））、水１ｍｌおよび０．１Ｎ酢酸数滴を含むエタノール５０ｍｌに入れた。この溶液中で１０分後、該膜を取り出し、エタノールで洗浄し、乾燥させた。
【０１４７】
昇華により精製したＰＮＣ（ミズーリ州セントルイスのシグマ・アルドリッチ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ））０．２ｇを含むトルエン溶液２０ｍｌ中に該膜を入れることにより、ＰＮＣ三量体を、該官能化膜上に繋留した。塩素を置き換えることにより、該アミノシランのアミノ基をホスファゼン環と反応させ、タンパク質分子等の生物学的活性分子への付着に利用できる残りの塩素をそのままにしておく。該膜を、ＰＢＳ緩衝液中にグルコースオキシダーゼ１０ｍｇを含むグルコースオキシダーゼ溶液中に３時間入れた。該膜を取り出し、水および緩衝液で洗浄し、続いてあらゆるイオン結合したタンパク質を除去するためにドデシル硫酸ナトリウムで洗浄した。
【０１４８】
該表面上に固定されていたタンパク質総量を決定するために、市販のタンパク質アッセイキットおよび手順書（イリノイ州ロックフォールドのピアス・ケミカルズ（Ｐｉｅｒｃｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｒｏｃｋｆｏｒｄ，ＩＬ））を使用して、実施例１からの膜に対して、ビシンコニン酸分析（ＢＣＡ）を実施した。１ｃｍ2のＴＩＰＳ多孔性膜に固定化された総タンパク質量は、２１２μｇ／１．５ｍｇの膜であると決定された。
【０１４９】
膜における活性酵素の量を決定するために、グルコースオキシダーゼアッセイを実施した。該アッセイは、シグマ・アルドリッチ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）から入手した手順を使用する、グルコースオキシダーゼアッセイキットを利用した。活性な酵素量は、最初は２５．５μｇ／１．５ｍｇの膜であると決定された。５日後、活性酵素の量は、２３．３μｇ／１．５ｍｇの膜であった。
【０１５０】
酵素活性は、該膜表面の繋留基への、該酵素の共有結合に起因するのであって、溶液中の非付着酵素によるものではないことを証明するために、実験を行った。上述の通りに作製した１ｃｍ2の基材をグルコースオキシダーゼアッセイ溶液中に３０秒間入れ、４５０ｎｍにおける吸光度を測定した。次いで、該溶液から膜を約３０秒間取り出し、吸光度を再度調べた。溶液から取り出した後の膜で、吸光度の上昇は認められず、したがって、遊離の浮遊酵素がないことを示した。該膜を溶液中に戻し、溶液中の酵素と該基材表面の繋留基との間で、さらに反応させた。さらなる吸光度測定値を６０分間収集し、データを表１にまとめた。
【０１５１】
【表１】
2007517222.tif 000007
【０１５２】
実施例２
以下の条件を使用して、スライドガラスをＤＬＧ処理した。各スライドガラスを、酸素プラズマで１０秒間エッチングし、テトラメチルシランと酸素プラズマとの混合物に２０秒間暴露し、続いて酸素プラズマにさらに１０秒間暴露した。次いで、該ＤＬＧ被覆スライドガラスを、３−アミノプロピルトリエトキシシラン１％を含むエタノール溶液に１０分間入れた。その後、スライドガラスを取り出し、エタノールで洗浄し、窒素気流下で乾燥させた。乾燥したスライドガラスをトルエン中塩化ホスホニトリル（ミズーリ州セントルイスのシグマ・アルドリッチ（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ））と反応させた。反応時間を、数分から１時間まで変えた。該ＤＬＧ基材に付着させたアミノプロピルトリエトキシシランへのＰＮＣの付着をモニターし、確認するために、接触角を測定した。アミンは、２０度という低い接触角を有するが、これはＰＮＣと反応すると４５度に増加し、約１０分で安定化した。ＰＮＣの付着に関する接触角データを表２に示す。
【０１５３】
【表２】
2007517222.tif 000008
【０１５４】
１０分間反応させたサンプルを、１ｍＭリシン溶液（シグマ・アルドリッチ（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ））に該サンプルを暴露することによって、さらに反応させた。リシンのアミノ基をＰＮＣに反応させることによって接触角は減少し、これはＤＬＧ被覆スライドとリシンとの接触後約１０分以内に安定化した。接触角データを表３に記載する。
【０１５５】
【表３】
2007517222.tif 000009
【０１５６】
実施例３
およそ２０ｃｍ×３０ｃｍのポリイミドフィルム（「カプトン（ＫＡＰＴＯＮ）Ｅ」の商用名で、デラウェア州ウィルミントンのイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ＆  Ｃｏ．，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から入手した）を先ずダイアモンド様炭素（ＤＬＣ）で被覆し、続いてダイアモンド様ガラス（ＤＬＧ）で被覆した。スリーエム（３Ｍ）８１１接着テープ（ミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））を使用して、該ポリイミドフィルムを、モデル２４８０  平行板容量結合反応性イオン・エッチャー（フロリダ州セント・ピーターズバーグのプラズマサーム（ＰｌａｓｍａＴｈｅｒｍ，Ｓｔ．Ｐｅｔｅｒｓｂｕｒｇ，ＦＬ））の電動電極に貼付した。アセチレンプラズマを使用して、ＤＬＣを該ポリイミド膜上に蒸着させた。イオン・エッチャー・チャンバを閉じ、ポンプでチャンバを０．６７Ｐａ（０．００５Ｔｏｒｒ）の圧力にした。１分に５００標準ｃｍ3の流量で酸素ガスをチャンバ内に導入し、チャンバ圧を６．７Ｐａ（０．０５０Ｔｏｒｒ）に維持した。プラズマを発火させ、２０００Ｗの電力で１５秒間、維持した。次いで酸素ガス流を終了し、ポンプで該チャンバを０．６７Ｐａ（０．００５Ｔｏｒｒ）にした。１分に２００標準ｃｍ3の流量で、アセチレンガスをチャンバ内に導入し、チャンバ圧を２Ｐａ（０．０１５Ｔｏｒｒ）に維持した。プラズマを発火させ、１６００Ｗの電力で１０秒間、維持した。次いで、アセチレンガス流を終了し、ポンプでチャンバを０．６７Ｐａ（０．００５Ｔｏｒｒ）の圧力にさせた。
【０１５７】
その後、１分に５００標準ｃｍ3の流量で酸素ガスをチャンバ内に先ず導入することにより、テトラメチルシランプラズマを使用して、ダイアモンド様ガラス（ＤＬＧ）をＤＬＣ／ポリイミド基材上に蒸着させた。チャンバ圧を２０Ｐａ（０．１５Ｔｏｒｒ）に維持した。プラズマを発火させ、３００Ｗの電力で１０秒間、維持した。酸素流量を１分に５００標準ｃｍ3に維持して、１分に１５０標準ｃｍ3の流量で、テトラメチルシランガスを該チャンバ内に導入した。チャンバ圧を２０Ｐａ（０．１５Ｔｏｒｒ）に維持した。プラズマを発火させ、３００Ｗの電力で１２秒間、維持した。テトラメチルシランガス流を終了した。１分後、酸素ガス流およびチャンバ圧２０Ｐａ（０．１５Ｔｏｒｒ）の両者を維持して、プラズマを発火させ、３００Ｗの電力で２０秒間、維持した。次いで、酸素ガス流を終了し、ポンプでチャンバ圧を０．６７Ｐａ（０．００５Ｔｏｒｒ）にした。次いで大気に向けてチャンバを開き、ＤＬＧコーティングが電極の方に向くように、ポリイミド／ＤＬＣ／ＤＬＧ基材を再配置し、前述の一連のプラズマ処理を繰り返して、両側にＤＬＣ／ＤＬＧコーティングを有するポリイミドを含む基材を提供する。
【０１５８】
それぞれ、約１ｃｍ2ある２つのテスト基材を、前述の方法に従って作製した２０ｃｍ×３０ｃｍのポリイミド／ＤＬＣ／ＤＬＧ基材から切り取った。該基材の一方をコントロールとした。他方の基材を、実験用基材とし、該実験用基材を、実施例１に記載の通りに、３−アミノプロピルトリエトキシシラン（ミズーリ州セントルイスのシグマ・アルドリッチ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ））およびＰＮＣ三量体とさらに反応させた。コントロール基材は反応させず、シランならびにＰＮＣがないままであった。
【０１５９】
コントロール基材および実験用基材を無菌培養管に入れ、該基材を、ヒトに対するマウスＩｇＧ（ｍＩｇＧ）（ペンシルベニア州ウエスト・グローブのジャクソン・イムノ・リサーチ・ラボラトリーズ・インコーポレーテッド（Ｊａｃｋｓｏｎ  Ｉｍｍｕｎｏ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｉｎｃ．Ｗｅｓｔ  Ｇｒｏｖｅ，ＰＡ）からカタログ番号２０９−００５−０８２で購入）５０μｇを含有する、ｐＨ９に調整した、１００ｍＭ  ＣＨＥＳ  ２−｛Ｎ−シクロヘキシルアミノエタン｝スルホン酸緩衝液（ミズーリ州セントルイスのシグマ（Ｓｉｇｍａ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）からカタログ番号Ｃ−２８８５で購入した）１ｍｌに入れることにより、ｍＩｇＧを、コントロール基材のＤＬＧ表面および実験用基材のＰＮＣ処理表面に固定化した。一般的アッセイの固定化時間を２時間に設定し、その間、室温で１２０運動／分のシェーカー（ＩＫＡ  ＨＳ  ２６０ベーシック）に入れた。パスツールピペットで培養管から溶液を除去し、このように処理したコントロール基材および実験用基材を、０．０５％トゥイーン（Ｔｗｅｅｎ）２０を含有するリン酸緩衝食塩（ＰＢＳ）緩衝液で３回洗浄した。両基材を、無菌培養管に再度入れ、ブロッキング緩衝液（２％脱脂粉乳を含有するＰＢＳ緩衝液）１．５ｍｌを、各培養管に加え、シェーカー上で１時間反応させた。パスツールピペットで該管から溶液を除去し、再度、各基材を前述の洗浄緩衝液で３回洗浄した。
【０１６０】
該ｍＩｇＧ抗体を、ビオチン結合ヒトＩｇＧ（ｈＩｇＧ−ＢＴ）と反応させた。ｈＩｇＧ−ＢＴの濃度は、ＰＢＳ緩衝液中、４μｇ／ｍｌであった（ペンシルベニア州ウエスト・グローブのジャクソン・イムノ・リサーチ・ラボラトリーズ・インコーポレーテッド（Ｊａｃｋｓｏｎ  Ｉｍｍｕｎｏ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｉｎｃ，Ｗｅｓｔ  Ｇｒｏｖｅ，ＰＡ）からカタログ番号００９−０６０−００３で入手した）。該溶液１ｍｌを、該基材が入っている培養管に入れ、シェーカー内で１時間インキュベートし、次いで、該基材を前述の通りに３回洗浄した。この反応の後に、ビオチンに特異的に結合する検出酵素であるストレプトアビジン・ホースラディッシュ・ペルオキシド（ＳＡ−ＨＲＰ）との反応を続けた。０．５μｇ／ｍｌのＳＡ−ＨＲＰ（ペンシルベニア州ウエスト・グローブのジャクソン・イムノ・リサーチ・ラボラトリーズ・インコーポレーテッド（Ｊａｃｋｓｏｎ  Ｉｍｍｕｎｏ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｉｎｃ，Ｗｅｓｔ  Ｇｒｏｖｅ，ＰＡ）から、カタログ番号０２３−０６０−０２１で購入した、ｐＨ７．４の緩衝液中）１ｍｌを該培養管に加え、シェーカー上で３０分間反応させた。再度、該サンプルを洗浄緩衝液で３回洗浄し、分光計で４０５ｎｍで測定可能な酵素的変色を促進するために、濃度０．３ｍｇ／ｍｌの着色剤２，２−アジノ−ジ（３−エチルベンズチアゾリン）スルホン酸（ＡＢＴＳ）１ｍｌを該培養管に加えた。ＡＢＴＳに５分間、暴露した後、１％ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）液１ｍｌを加えて、反応を止めた。
【０１６１】
４０５ｎｍで紫外可視分光光度計を使用して、処理済のコントロール基材および処理済の実験用基材の両者について、吸光度を測定した。コントロールを用いたサンプルの吸光度は０．１であった。実験用基材を用いたサンプルの吸光度は０．２であった。
【０１６２】
実施例４
１ｃｍ2の基材（ポリイミド／ＤＬＣ／ＤＬＧ）サンプルを作製し、実施例３に記載の通りに、シランおよびＰＮＣで官能化した。シランまたはＰＮＣ処理をしないポリイミド／ＤＬＣ／ＤＬＧ基材を、「コントロール」基材として使用した。４．５２ｍｇ／ｍｌ溶液中、黄色ブドウ球菌に特異的なウサギＩｇＧ（ニューヨーク州ウェストベリーのアキュレート・ケミカル・アンド・サイエンティフィック（Ａｃｃｕｒａｔｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｗｅｓｔｂｕｒｙ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）から購入した）を、コントロール基材を含む、基材の表面上に固定化した。次いで、該基材をガラス板上に（テーピングで）固定し、濃度５×１０8ｃｆｕ／ｍｌの黄色ブドウ球菌を含有するＰＢＳ緩衝液５０μｌをピペット操作で加え、およそ３０分間、放置した。該サンプルを洗浄し、次いで、各サンプルをアクリジン・オレンジに１０分間、暴露することによって染色した。該アクリジン・オレンジ（モレキュラー・プローブズ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｐｒｏｂｅｓ）からＡ３５６８の商用名で入手した）を、使用前に、蒸留水で１０ｍｇ／ｍｌから０．１ｍｇ／ｍｌの濃度に希釈した。
【０１６３】
このようにして染色した基材を、オリンパス（Ｏｌｙｍｐｕｓ）モデルＦＶ−３００共焦点顕微鏡（ミネソタのリーズ・プレシジョン（Ｌｅｅｄｓ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，Ｉｎｃ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ））で見た。非官能化コントロール基材と比較するとき、ＰＮＣ官能化基材は、より高レベルの染色された細菌を含むことが観察され、該ＰＮＣ官能化基材は、非官能化コントロールサンプルに比べて、より多くの黄色ブドウ球菌を結合したことを示した。
【国際調査報告】
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