(57)【要約】生物学的アッセイ用途に適用されるアミン被覆基体の繊細な表面の化学成分を、パッケージ容器または貯蔵容器内で生じるかもしれない二酸化炭素および／または有機化学化合物への曝露の有害な影響から保護するかまたは回復させるための装置および方法が提供される。本発明の装置は、好ましくは気密封止された包囲体、二酸化炭素または有機化合物いずれかからの劣化を受けやすい部材、および単独材料または材料の組合せいずれかからなる組成を持つ収着剤を含み、その材料は、ＣＯ2と反応性であり、有機化合物を除去するために１００ミリジュール／ｍ2以上の高い表面エネルギーを有するものとして特徴付けられる。本発明の方法により、表面の化学的性質を安定化でき、被覆基体の有効寿命を長くすることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
アミン被覆基体の表面を保護する方法であって、
アミン被覆基体を提供する工程、
前記アミン被覆基体を収容するための容器を提供する工程、
前記容器内からの有機化合物を除去するために１００ミリジュール／ｍ2≦の高い表面エネルギーを有し、かつＣＯ2に反応性であると特徴付けられる単一材料または材料の組合せいずれかからなる組成を有する収着剤を提供する工程、および
前記容器内の雰囲気および前記アミン被覆基体を前記収着剤に曝露する工程、
を有してなる方法。
【請求項２】
前記基体の表面に対して４０度以下の水接触角を維持して、該基体の表面の親水性を保持する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記アミン被覆基体が、少なくとも３ヶ月の期間に亘り、約６００〜７５０ＰＭＴでＣｙ５波長チャンネルにおいて１５０ＲＦＵ以下の安定で低い自己蛍光を示すことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記収着剤が、揮発性有機化合物を吸収するために、１５０ミリジュール／ｍ2以上の高い表面エネルギーを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記収着剤が、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯまたはそれらの組合せのいずれかを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
アミン被覆基体を収容しているパッケージからＣＯ2または有機汚染物を除去する方法であって、
炭酸塩化基体、および有機化合物を除去するために約１００ミリジュール／ｍ2以上の高い表面エネルギーを有し、ＣＯ2と反応性である収着剤、もしくはｐＨ値が８以上のカルシウム、マグネシウム、または亜鉛の水酸化物（Ｃａ（ＯＨ）2、Ｍｇ（ＯＨ）2、Ｚｎ（ＯＨ）2）、または水酸化物の組合せの溶液いずれかを提供する工程、
前記炭酸塩化基体の表面を前記収着剤および前記水酸化物の溶液うちの少なくとも一方に曝露する工程、
を有してなり、前記収着剤またはＣａ（ＯＨ）2、Ｍｇ（ＯＨ）2、Ｚｎ（ＯＨ）2、または水酸化物の組合せのいずれかが、前記表面上の自由なアミン官能基を再生することを特徴とする方法。
【請求項７】
前記炭酸塩化基体の表面を、１時間以内の期間に亘り、Ｃａ（ＯＨ）2、Ｍｇ（ＯＨ）2、Ｚｎ（ＯＨ）2、または水酸化物の組合せのいずれかの溶液に曝露することを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記溶液のｐＨ値が少なくとも１０であることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】
アミン被覆無機基体を収容するためのパッケージであって、
ａ）  気密封止可能な容器、および
ｂ）  前記容器内からの微量の二酸化炭素および有機化合物を除去するための収着剤であって、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびそれらの組合せの内の少なくとも１つを含む収着剤、
を備えたパッケージ。
【請求項１０】
前記収着剤が、フィルタ袋またはその中を空気が流通できる種類の容器内にあることを特徴とする請求項９記載のパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【優先権の主張】
【０００１】
本願は、２００４年６月１６日に出願された欧州特許出願第０４２９１５１３．２号の優先権の恩恵を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、アミン被覆基体の表面を、そのような表面がある汚染物または成分種と接触したときの劣化から保護するための手段または方法において、特定の収着剤またはゲッター材料を使用することに関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、生物学、臨床、製薬、および他の研究団体で、マイクロアレイが、様々な生物学的または生化学的相互作用および機能を測定するための有用な高スループットの研究器具であることが認識されてきた。例えば、スライド上のマイクロアレイまたは他の形態は、生物学的または生化学的分析のための限られたもしくは高価な試薬または材料を節約して使うことができる。マイクロアレイ形態は、幅広い支持を得て、当分の間重要な研究器具であり続けそうである。マイクロアレイ技術の用途は、薬剤の発見と開発、化学検出、診断、および基礎研究の分野に広がり続けるであろう。
【０００４】
マイクロアレイ基体の表面の化学成分および表面モルホロジーは重要な要因であり、これらの要因は、マイクロアレイの記録を用いたアッセイから得たデータの品質に影響を与える。マイクロアレイの製造において、有機基体と無機基体両方の表面は一般に、付着を促進させ、生体分子の固定化または結合を改善するために、コーティングまたは高分子膜の付着により改質されている。表面の化学成分の品質が不十分な基体では、しばしば、結合効率が低くなり、スポットモルホロジーが不十分であり、不均一であり得る残留バックグラウンド信号が許容できないほど高くなる。
【０００５】
マイクロアレイの製造において、様々な生物学的種を支持できる、ガラススライドや他のシリカ系の表面などの無機基体上に安定な表面化学成分を形成することは、いくつかの重要な要因の内の１つである。例えば、膜タンパク質アレイの調製は、固定化された状態にあるタンパク質の正確な折り畳みコンフォメーション構造を保持するのが難しいために、特に骨の折れることである。Ｇタンパク質結合受容体（ＧＰＣＲ）などの膜タンパク質では、脂質二重層膜と結合した場合、それらの折り畳みコンフォメーションは維持される。固体表面に固定化された脂質分子および膜受容体に結合した脂質の構造および性質は、その表面化学成分に強く依存する。ガラス基体へのアミノシランの適用であるシラン化により、生体膜、膜タンパク質、またはタンパク質、並びに核酸分子（例えば、ＤＮＡやオリゴヌクレオチド）を基体表面に付着させるのに理想的である、アミンの豊富な表面が形成される。
【０００６】
マイクロアレイ基体は、製造プロセス中、もしくはその後の貯蔵中または輸送中に適切に取り扱われないと、表面の化学成分が損傷や劣化を受けやすい。いくつかの分子プロセスが、アミン被覆表面の官能性および品質に影響を与えるかもしれない。特に、例えば、大気の二酸化炭素への曝露により、アミン被覆スライドの表面の化学成分および湿潤性特性が変わり得る。
【０００７】
二酸化炭素とアミンとの反応が研究されてきた（非特許文献１）。二酸化炭素は、第一級または第二級アミンと反応して、乾燥したまたは湿った条件下で、それぞれ、カルバミン酸エステルおよび重炭酸エステルを形成する（非特許文献２参照のこと）。反応は以下のとおりである：
【化１】
2008505309.tif 000002
【０００８】
これは二次反応である。この反応の反応速度は以下により与えられる：
【化２】
2008505309.tif 000003
【０００９】
ここで、［Ａｍ］は自由なアミンの濃度を表し、［ＣＯ2］は二酸化炭素の濃度を表し、ｋamは速度定数であり、ｔは時間である。カルバミン酸エステルの形成は二段階で生じると考えられ、速度決定段階は、おそらくルイス酸−塩基付加物の可逆形成とそれに続く別のアミン分子の非常に迅速なプロトン付加を含む、ＣＯ2のＮ−Ｈ結合への挿入である。
【００１０】
あるいは、被覆基体表面と有機分子との相互作用も、基体の性能と品質に悪影響を及ぼし得る。従来の材料は、表面の化学成分のそのような劣化を防ぐのに適していない。マイクロアレイ基体を貯蔵するのに用いられる従来の容器は一般に、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）などの、いわゆる日用品向け(commodity)樹脂から製造される。ここに引用する特許文献１において、マキシム(Maxim)等は、これら従来の専門に調製されていない材料の、ガラス基体の被覆表面との相互作用と、この作用により表面の性質が変化することを論じている。マキシム等は、これらの種類の高分子材料から製造された容器は、モノマー、安定剤または結合剤などのある成分またはユニットのガスを放出し、被覆スライドの表面に影響を与えると考えた。すなわち、これらの成分は、基体表面の所望のパラメータまたは操作された仕様を変えることによって、基体の性能に干渉する。その結果、増加した接触角または湿潤角により示されるように、バックグラウンドの蛍光および基体表面の疎水性が増す。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４−００３１７１２Ａ１号明細書
【非特許文献１】P.V.Danckwerts, and M.M.Sharma, The Chemical Engineer, October 1966, pp.244-280
【非特許文献２】H.Y.Huang et al., "Amine-grafted MCM-48 and Silica Xerogel as Superior Sorbents for Acidic Gas Removal from Natural Gas," Indus.Eng.Chem.Res., 47, 2427-2433 (2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
表面の性質は、マイクロアレイを用いて行われるアッセイの性能のレベルと品質に物質的に影響を与え得るので、アミン被覆基体上の安定な表面化学成分を維持することは重要である。それゆえ、我々は、新規の材料または時間の経過と共に劣化や損傷を受けさせずに、マイクロアレイ基体を貯蔵できる性質を持つ材料が必要とされると認識している。これらの問題を最小にするためおよび／または表面の化学成分を保護するために、基体は、収着剤(sorbent)、およびその収着剤を含む包装装置を必要としており、この収着剤は、微量のＣＯ2を除去でき、並びに包装装置内から遊離有機成分を捕捉できる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ある態様によれば、本発明は収着剤の使用に関する。本発明は、より詳しくは、アミン被覆基体の表面の化学的または官能的性質を、空気中の二酸化炭素、他のガス、および／または有機化合物への曝露により生じる早すぎる経年変化から生じる低下から保護するための特定の機構または手段を説明する。本発明の方法は、最も単純な実施態様で、アミン被覆基体を保持するまたは収容するための容器を提供し；単一材料または材料の組合せのいずれかからなる組成を持つ収着剤を提供し；容器内に収着剤を配置し；アミン被覆基体を容器内の収着剤に曝露する各工程を有してなる。収着剤は、ＣＯ2と反応性であり、容器内から有機化合物を除去するために１００ミリジュール／ｍ2以上の高い表面エネルギーを有するものとして特徴付けられる。収着剤は、ＣａＯ、ＭｇＯ、およびＺｎＯのいずれか１つまたはいずれかの組合せを含むことが好ましい。収着剤は、ＣＯ2を吸収する能力が高く、炭酸塩化を防ぐまたは遅らせることができる。炭酸塩化は、生物学的スライド調製に用いられる基体などのアミン被覆ガラス基体の表面特性に悪影響を及ぼす。収着剤が存在することによって、基体表面上の高い自己蛍光を減少させるまたはなくすことができる。この自己蛍光は、アミンコーティングと、プラスチック製の貯蔵容器から一般にガス放出される有機成分との反応から生じる。さらに、本発明の方法は、アミン被覆基体の表面に対する水の接触角θを約５０度、好ましくは４０度以下に維持して、基体表面の親水性を保持する工程を含む。
【００１３】
別の変形例によれば、本発明は、アミン被覆基体を収容しているパッケージからＣＯ2または有機汚染物を除去する方法に関する。この方法は、炭酸塩化基体、およびＣＯ2と反応性であり、容器内から有機化合物を除去するために約１００ミリジュール／ｍ2以上の高い表面エネルギーを有する収着剤、もしくはｐＨ値が８以上の水酸化物の溶液、好ましくは、カルシウム、マグネシウム、または亜鉛の水酸化物、すなわち、Ｃａ（ＯＨ）2、Ｍｇ（ＯＨ）2、Ｚｎ（ＯＨ）2、または水酸化物の組合せの溶液いずれかを提供し；炭酸塩化基体の表面を収着剤および水酸化物溶液の少なくとも一方に曝露する各工程を有してなり、固体の収着剤またはアルカリ溶液のいずれかが、表面上の自由なアミン官能基を再生する。この方法によれば、炭酸塩化基体の表面は、約１０分以上であって、１時間以内に亘り、好ましくは約４０分間未満に亘り、Ｃａ（ＯＨ）2、Ｍｇ（ＯＨ）2、Ｚｎ（ＯＨ）2、またはそれらの組合せの溶液に曝露される。アミン被覆基体の表面を水酸化カルシウム溶液中に浸漬することが好ましい。
【００１４】
別の態様によれば、本発明は、包囲体、二酸化炭素または有機化合物いずれかからの劣化を受けやすい部材、および単一材料または材料の組合せいずれかからなる組成を有する、上述したものなどの収着剤を含む物体または装置を包含し、前記材料は、ＣＯ2と反応性であり、包囲体内から有機化合物を除去するために約１００ミリジュール／ｍ2以上の高い表面エネルギーを有するものとして特徴付けられる。包囲体は、アミン被覆無機基体を保持するように適合された任意の種類の収容器またはハウジングを含む。収着剤は、例えば、空気が流通でき、容器装置内から微量の二酸化炭素および有機化合物を除去できるフィルタバッグまたは任意の種類の貯蔵器内に配置しても差し支えない。気密パッケージ内などの閉じた系において、収着剤は、約−４０℃から、周囲室温（約２０℃）、そして約５００℃までの広い温度範囲に亘り、１０億分の１（ｐｐｂ）未満、好ましくは１兆分の１（ｐｐｔ）未満のレベルまで実質的に完全に、残留ＣＯ2を吸収するように適合されている。しかしながら、収着剤およびアミン被覆基体を収容するパッケージは通常、室温またはほぼ室温の条件下で貯蔵されるまたは使用される。
【００１５】
前記装置の別の実施の形態において、気密封止輸送および貯蔵パッケージが提供される。このパッケージは、その中に雰囲気と、生物学的または生化学的アッセイを行うために適合された部材が入っている密封包囲体であって、部材は、雰囲気中のガス状ＣＯ2、有機または他の不純物の存在により悪影響を受けるものとして特徴付けられるものである包囲体；および単一材料または材料の組合せいずれかからなる組成を有する化学収着剤であって、ＣＯ2と反応性であり、包囲体内から有機化合物を除去するために約１００ミリジュール／ｍ2以上の高い表面エネルギーを有する化学収着剤を含む。
【００１６】
さらに別の実施の形態によれば、本発明は、そのような基体を輸送または貯蔵するための、本発明の方法を具体化するまたは体現する装置またはアセンブリも含む。一般に、この装置は、少なくとも１つのアミン被覆基体、好ましくは複数の基体を一緒に収容するまたは保持するために製造された箱、パッケージ、スリーブ、またはパウチの形態をとってよい。パッケージまたは容器、およびそのような容器を使用する方法は、スライドなどの基体の表面に結合または付着する生体分子の能力を劣化させるべきではない。マイクロアレイの印刷に要求されるガラス基体上のコーティングは、非常に活性が強く、材料のガス放出により生じた汚染を受けやすい。我々は、一般的ないわゆる「規格品の」スライドパッケージが、時間の経過と共に基体のコーティングを汚染し、マイクロアレイの品質が不十分なものとなることを発見した。この問題は、特定の製品のみに限られず、ほとんどの同様の高分子またはプラスチック製の包装製品にも同様に見られる。被覆基体は、ガラスや金属などの安定な非ガス放出材料内に貯蔵できるが、これらの材料は、出荷中および取扱中にスライドまたは容器いずれかが破損し易いために、適していない。
【００１７】
本発明の追加の特徴および利点が、以下の詳細な説明に明らかにされる。上述した概要および以下の詳細な説明と実施例は、本発明の単なる例示であり、特許請求の範囲に記載された発明を理解するための概要を提供することが意図されている。添付の図面および詳細な説明を参照すれば、本発明がよりよく理解されるであろう。
【００１８】
本発明は、無機スライド上の生体分子に結合する表面成分、特に、アミンコーティングの劣化を防ぐかまたは少なくとも遅らせることのできる技法またはシステムの必要性に対処するものである。このような劣化は、スライドが貯蔵中または輸送中いずれかに、時間の経過と共に、雰囲気中の二酸化炭素および／または有機汚染物いずれかとの相互作用から生じ得る。本発明によれば、アミン被覆スライド基板のパッケージ内に二酸化炭素および有機化学収着剤を導入することにより、基体表面のアミン部分の官能性および親水性を維持できる。これらの手法は一部には、以下に詳しく説明するように、親水性（例えば、３０±５°の水接触角）、わずかに正に荷電した表面（−ＮＨ3+）、コロイド金染色により試験されたアミン官能基による均一な被覆、低い自己蛍光バックグラウンド、および標識付けられたリガンドの低い非特異的結合などの、生物学的アレイ目的のための「良好な」アミン被覆基体の特性のいくつかを維持するのに役立つ。従来は、これらの特性は、数ヶ月の経年変化後に徐々に失われる。
【００１９】
セクションＩ  −  二酸化炭素
空気の天然成分である二酸化炭素（ＣＯ2）は、大気のたった約０．０３５体積％しか占めないが、その存在は、ある化学成分および製造操作に著しく影響を与え得る。例えば、石油化学工業では、ずっと、二酸化炭素ガスが懸念されており、長年に亘り、その存在を制御し、天然ガスの酸性成分を除去するためのある費用効果的な手段が開発されてきた。しかしながら、二酸化炭素の影響と存在を制御する同様の必要性は、生物学的分析装置のための被覆基体の表面の品質、性能、または官能性を保持することに関連するので、ようやく最近になって認識されてきた。それゆえ、この必要性に対処するために用いられる技法はそれほど開発されていない。
【００２０】
ガラススライドなどのマイクロアレイのための無機基体はしばしば、様々な生物学種、特に、核酸または膜タンパク質（例えば、Ｇタンパク質結合受容体（ＧＰＣＲ））の付着または印刷アレイを固定化するそれら基板の能力を付与するまたは改善する表面化学成分を形成するために、表面コーティングで処理される。異なる表面化学成分の評価により、生物学的部位または分子を付着させるための適切なコーティングを形成するための重要なパラメータの中でも、２つの特徴である、アミン官能基の存在、およびあるレベルの親水性の維持、言い換えれば、水湿潤性が、特に重要であることが示された。品質の良好なアミン被覆基体は、親水性（約５０°、好ましくは４０°以下、より好ましくは３８°または３５°以下の水接触角）、わずかに負に荷電した生物学的部分と相互作用するわずかに正に荷電した（−ＮＨ3+）表面、アミン官能基による均一な被覆、低い自己蛍光バックグラウンド、および標識付けられたリガンドなどの標的分子との低い非特異的結合の特性を示すべきである。いくつかのタイプの表面に行われる結合アッセイが研究されてきた。例えば、γ−アミノプロピルシラン（ＧＡＰＳ）により修飾されたガラスまたはケイ酸塩表面が、性質の所望の組合せを提供することが分かった。
【００２１】
スライドの表面の化学成分の性質および性能は、様々な現象の影響を受けるであろう。一般に、固体の無機基体の表面特性は、スライドの表面に亘る水の接触角、コロイド金染色、またはバックグラウンドの自己蛍光などの、特定の指標により特徴付けられる。環境の条件、または被覆表面の化学成分に悪影響を及ぼす包装材料いずれかにさらされたときに、一般に、これらの指標の内の１つ以上に著しい変化が観察される。基体表面の調製および被覆後、加水分解およびアルコキシル基のシラノール基との縮合反応、もしくは基体上のアミノプロピル基の配向または立体配座などの、いくつかの潜在的な短期の分子プロセスが、スライドの性質に影響を与えるであろう。しかしながら、長期には、水の接触角およびコロイド金染色能力を分析した後、アミン被覆基体上の経年変化機構を加速させる原因は、２つの主要な現象であることを発見した。アミン被覆ガラス基体が、数日（例えば、３または５日）の期間でさえ、二酸化炭素または有機物質のいずれかに曝露されたときに、疎水性特徴が増大し、染色能力が著しく減少する。ガラススライドのコーティングの親水性を安定なレベルに維持する能力は非常に重要である。第１の要因は、アミン官能基と大気の二酸化炭素との反応を含む。第２の要因は、基体の包装（例えば、プラスチックコンテナ(mailer)またはパウチ）の有機または高分子プラスチック成分から放出される有機化合物の吸着に関連するであろう。
【００２２】
二酸化炭素濃度が一定である条件下では、先の式［２］の積分により、時間が経過するに連れ、自由なアミンの量が対数的に減少することになる。ＧＡＰＳ被覆スライド上のアミン官能基の表面濃度は：
【化３】
2008505309.tif 000004
【００２３】
として時間により変動する。ここで、｜Ａｍ｜は時間ｔでのアミンの表面濃度であり、｜Ａｍ｜0は初期濃度であり（ｔ＝０）、Ｋは、反応速度定数および一定の二酸化炭素濃度を含む定数である。
【００２４】
水分の存在下では、カルバミン酸イオンはさらに反応して、重炭酸イオンを形成するかもしれない（S.Satyapal et al., Energy & Fuels, 15, pp.250-255(2001)）：
【化４】
2008505309.tif 000005
【００２５】
重炭酸塩は、アミン＋ＣＯ2＋水の反応から直接形成されるかもしれない：
【化５】
2008505309.tif 000006
【００２６】
したがって、水の存在下では、１モルのアミンが１モルのＣＯ2と反応する。この機構が、文献に論じられている（K.Otsubo, et al., International Symposium on Space Technology and Science, Proceedings, vol.2; pp.1431-1438 (1992)）。
【００２７】
過去におけるＣＯ2とアミンとの反応は、アミン表面修飾シリカキセロゲルおよびメソ多孔質シリカ（ＭＣＭ−４８）からの酸性ガス（ＣＯ2またはＨ2Ｓを含む）の選択的な収着剤を開発するために用いられた（Huang et al., Indus.Eng.Chem.Res., 47, 2427-2433 (2003)）。３−アミノプロピル官能化ＭＣＭ−４８試料上のＣＯ2吸収が測定され、その結果が図１に示されている。この研究において、雰囲気中のＣＯ2の濃度は５％であった。ＭＣＭ−４８は、１３８９ｍ2／ｇの比表面積を有する。シランの被覆率は、収着剤１グラム当たり２．３ミリモルのシランであり、これは、１アミン官能基／ｎｍ2の被覆率に相当し、この値は、ＧＡＰＳ表面に付いての我々の最近の湿潤研究から得られた値（１．２／ｎｍ2）に非常に近い（A.Carre, V.Lacarriere, W.Birch, J.Colloid Interface Science, 260p, pp.49-55 (2003)）。
【００２８】
ＣＯ2吸着量の定量分析は、吸着されたＣＯ2の量は、吸着中に水が存在すると、２倍であることを示している。この結果は、ＣＯ2吸着の機構が水の存在に依存するという事実と整合している。それゆえ、水蒸気が反応に含まれない場合には、２モルのアミン基が１モルのＣＯ2分子を吸着して、カルバミン酸イオンを形成する。水が存在すると、１モルのアミン基が１モルのＣＯ2と反応して、重炭酸イオンを形成する。水蒸気は、アミン修飾表面上のＣＯ2吸収を増加させる。
【００２９】
二酸化炭素への曝露後、アミン官能基の一部はカルバミン酸イオン（重炭酸イオン）に変換され、それゆえ、ＧＡＰＳ基体の経年変化した表面は、炭酸官能基および自由なアミン官能基から形成された複合表面として見られるであろう。ｘが時間ｔでの自由なアミン官能基の比であるとすると、水接触角のコサイン、θ（ｔ）は：
【化６】
2008505309.tif 000007
【００３０】
として、カッシー(Cassie)およびバクスター(Baxter)による式から表されるであろう（ここに引用される、A.B.D.Cassie and S.Baxter, Trans.Farad.Soc., 40, p.546 (1944)）。ここで、θ0は、１００％のアミン官能基が炭酸塩化されていない新たなスライド上の初期水接触角であり、θ∞は、１００％のアミン官能基が炭酸塩化されている湿潤角である。
【００３１】
Ａ．アミン官能基と二酸化炭素との反応
アミン被覆基体上の親水性を比較的安定なレベルに維持することは、生物学的アレイの固定化、およびそのようなアレイを用いて実施される生物学的アッセイの機能にとって非常に重要である。しかしながら、いくつかの分子プロセスは、アミン被覆スライドの表面組成および湿潤性を有害に変え得る。そのようなプロセスの１つは、空気中の二酸化炭素によるアミン官能基の炭酸塩化である。３７℃、および１０％未満の相対湿度（ＲＨ）に曝露されたＧＡＰＳ被覆スライドを評価して、表面特徴（湿潤性、アミン官能基の染色）への炭酸塩化の影響を判定した。固体表面上の水の湿潤性または接触角の測定からなる付着液滴(sessile-drop)技法である単純な特徴付け試験によって、水の湿潤性を確認することができる。接触角は、固体表面と接触した地点で約２μｌの液滴の輪郭から決定される。これは、接眼レンズを備えた接触角角度計により直接行うことができる。この方法の精度は±２°である。水の接触角θは、二酸化炭素への曝露の時間の関数として従った。図２に示すように、スライドの疎水性は劇的に増加する。水の接触角は、７日後（１６８時間）の７０°の水平域に到達する。
【００３２】
一般に、金属酸化物を含む、様々な清浄な鉱物酸化物粉末または溶液は、二酸化炭素の化学収着剤であり、被覆基体の包装容器中に存在する、またはそれから放出される有機汚染物を吸着する能力を持つ。適切な化学吸着剤は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、亜鉛、および／または銀の酸化物から選択してよい。これらの酸化物種は、二酸化炭素と反応して、炭酸塩を形成する。一旦、化学収着剤が二酸化炭素または有機成分を固定したら、この収着剤は、液化すべきではなく、むしろ、乾燥固体またはゲル材料のままでいるべきである。いくつかの金属酸化物は、生命科学支援システムにおけるＣＯ2収着剤に使用するための実行可能な候補としての良好な潜在能力を示す。表１は、様々なアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、および遷移金属酸化物に関する、それぞれの密度、ＣＯ2収着能力、および再生エネルギーを示している。これらの酸化物種の二酸化炭素との反応は、ＣＯ2化学収着剤として熱力学的に恵まれている。
【表１】
2008505309.tif 000008
【００３３】
以下の議論の目的に関して、生石灰としても知られている酸化カルシウム（ＣａＯ）が、ＣＯ2および有機汚染物の実例の化学収着剤として用いられるが、本発明は、この一種に制限されるべきではなく、むしろ、特定のパラメータや条件の影響に応じて、表１に列記されたものなどの他の種類の金属酸化物を用いても差し支えない。一般に、金属酸化物は、金属炭酸塩を形成することによって、二酸化炭素を捕捉する。本発明によれば、化学収着剤酸化物の好ましい実施の形態は、ＣａＯ、ＭｇＯ、およびＺｎＯである。例えば、ＣａＯは二酸化炭素と効率的に反応して、炭酸カルシウムを形成する。この収着剤は、固体粉末で導入されてもよく、ＣａＯ＋ＣＯ2＝ＣａＣＯ3（炭酸カルシウム）にしたがって、ＣＯ2を固定する。それゆえ、二酸化炭素のゲッターとしてアミン被覆基体の容器または包装の一部として、またはその内部に酸化カルシウムを加えることは、少なくとも６〜９ヶ月、好ましくは約１年以上の長期に亘り貯蔵したときに、ＧＡＰＳ被覆スライドおよびＧＰＣＲ基体の性質を保持するための費用効果的で経済的な解決策となり得るであろう。比較的安価な材料であるので、化学収着剤として酸化カルシウムまたは酸化マグネシウムが好ましく、それゆえ、それらは、商業的に見込みのある製品である。
【００３４】
酸化カルシウムの存在下でアミン被覆スライドを貯蔵すると、スライドの経年変化が減少する。酸化カルシウムは、二酸化炭素およびおそらくプラスチックコンテナから放出される他の有機汚染物のゲッターまたは収着剤である。先に報告した実験において、酸化カルシウムは、プラスチックパッケージまたはコンテナ中に直接導入される。可能性のある選択肢としては、酸化カルシウムを、プラスチックコンテナの蓋、またはコンテナを収容する密封パウチ内に導入してもよい。酸化カルシウムは、多孔質紙袋内の粉末の形態、または圧縮粉末の錠剤またはピルの形態であってもよい。
【００３５】
適用する収着剤の選択は、些細なことではない。それゆえ、本発明は、材料の試薬の単なる選択に単純化されるべきではない。例えば、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）は、使い捨てデバイスに使用するための最も一般に用いられるＣＯ2収着剤であるけれども、二酸化炭素を固定したときの炭酸リチウムの吸熱形成のために、この種は、本発明の目的にとってそれほど魅力的でなくなる。注目に値すべきなのは、水蒸気の存在が、重要であり、二酸化炭素ゲッターとしてのＬｉＯＨの機能に必要とされることである。基本的な反応について、化学収着されたＣＯ2、１モル毎に、２モルの水が遊離する。このことは、二酸化炭素が空気中から奪われるので、包装の中身が、より湿るまたは湿潤することを意味する。それゆえ、ＬｉＯ2は、収着剤としての好ましい実施可能な候補ではないであろう。何故ならば、この酸化物は、ＣＯ2と反応したときに、液体を生成する傾向にあるからである。前述したように、水蒸気の存在は、アミン被覆基体の表面の劣化を促進させ得る。さらに、実行可能な実施の形態の全般的な選択は、いくつかのパラメータを考慮すべきである。ＣＯ2を吸着するように良好に作用するであろう特定の金属酸化物は、表２にいくつかの実施の形態について要約したものなどの、それぞれの反応性質、化学的安全性、または危険のレベル、および相対的な出費のために、好ましい実施の形態ではない。
【表２】
2008505309.tif 000009
【００３６】
３−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＧＡＰＳ）の均一なコーティングにより改質された、ガラス基体表面、好ましくは、ナトリウム含有量の低いガラスが、ＤＮＡを結合させるためだけでなく、膜および膜タンパク質を固定化するためにも適した高品質表面を形成するための性質の所望の組合せを提供することが分かった。
【００３７】
アミン被覆基体上のそれぞれの自己蛍光レベルは、相対蛍光単位（ＲＦＵ）で測定されるように、絶対パラメータではない。むしろ、ＲＦＵ数は、使用される蛍光分光計の詳細、光電増倍管の設定（ＰＭＴ）、および波長（チャンネル）に依存するであろう。しかしながら、一般に、アミン被覆基体は、少なくとも約３ヶ月、好ましくは約１２ヶ月以上の期間に亘り、約６００〜７５０ＰＭＴでＣｙ５−波長チャンネル内で測定して、１５０ＲＦＵ以下の、安定かつ低い自己蛍光を示すべきである。特定の実施例を、６５０ＰＭＴでＣｙ３およびＣｙ５チャンネルについてＧｅｎｅｐｉｘ  ４０００Ａスキャナで測定した。
【００３８】
有機汚染物の供給源としてのプラスチック包装
カルシウム（ＣａＯ）、マグネシウム（ＭｇＯ）、亜鉛（ＺｎＯ）の酸化物、または他の金属酸化物をゲッター内に用いて、ＧＡＰＳ被覆基体の貯蔵および包装中に空気中の二酸化炭素を除去することができる。ＧＡＰＳ被覆スライドのための包装にそのような酸化物を加えると、自己蛍光のレベルを低く維持することができる。普通の一般的な現象として、ポリマーすなわちプラスチック材料は、低分子量化合物、可塑剤、安定剤、滑剤などの有機化合物を少量放出する傾向にある。有機表面は、比較的低い表面エネルギー（すなわち、約１００ミリジュール／ｍ2未満）を有する傾向にあるので、収着剤は、揮発性有機化合物を吸収するために少なくとも約１００ミリジュール／ｍ2、好ましくは１１０または１５０ミリジュール／ｍ2以上の高い表面エネルギーを有するべきである。１グラムの有機分子が、約１０００ｍ2の表面積を被覆できる。多数の他の有機分子が、生物学的アレイの固体表面の汚染物として確認されてきた。ＧＡＰＳスライド上に確認されているいくつかの有機汚染物としては、ジブチルフタレート、アルカン、様々な芳香族、フェノール、およびシリコーンが挙げられる。それらの有機分子は自己蛍光を生じる傾向にあり、この蛍光は生物学的アレイの分析にとって有害である。この結果は、任意の高表面エネルギー材料としてのＣａＯが、有機分子をより容易に捕捉し、それゆえ、基体パッケージの内部雰囲気を「真空」掃除するように働くためであると考えられる。アミン官能基の炭酸塩化は雰囲気中で生じるが、この現象は、Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ（商標）（ＰＰ）またはＴｏｐａｓ（商標）コンテナなどの、閉じたプラスチックまたはポリマー容器内で生じるかもしれないことを意味していない。製造において、パッケージ内の内部雰囲気に特定の制御はとられていない。空気は０．０３５％の二酸化炭素および０．２〜１．７％の水（２０℃で１０〜７０％のＲＨ）を含有するので、最初のカルバミン酸塩を重炭酸塩に変換するのに、ＣＯ2分子に対して十分な水分子がある。しかしながら、カルバミン酸塩および重炭酸塩の両方が存在することは否定されないであろう。例えば、５つのスライドを収容しているコンテナ内において、約１．８×１０17のＣＯ2分子が存在する。ｎｍ2当たり１．２のアミン官能基があるので、コンテナ内の５つのスライド上に２．３×１０16のアミン官能基がある。よって、ＣＯ2分子は、アミン官能基に対して過剰に存在する。
【００３９】
現在、自由なアミン官能基の存在は、金のコロイド懸濁液中にアミン被覆スライドを浸漬することによって試験されている（コロイド金全タンパク質染色、バイオラド(Bio-Rad)）。被覆スライド上の自由なアミン官能基の存在と分布を制御するために、コロイド金染色試験が用いられる（コロイド金全タンパク質染色、バイオラド・ラボラトリーズ(Bio-Rad Laboratories)）。スライドの自己蛍光バックグラウンドは、Ｃｙ３およびＣｙ５チャンネル上でスキャナ（Ｇｅｎｅｐｉｘスキャナ）により蛍光強度を測定することによって照合した。アミンの存在下で青く染められ、その染色の均一性は、基体上のそれらの巨視的配分を示す。ＧＡＰＳスライドのコロイド金染色は減少し、５％のＣＯ2に５日間（１２０時間）曝露した後に完全に消えたのが観察された。
【００４０】
空気はたった０．０３５％の二酸化炭素しか含有しないが、アミン官能基は二酸化炭素と反応でき、自由なアミン官能基の数は、時間の経過と共に減少する。０．０３５％の濃度では、炭酸塩化反応の完了に相当する水の接触角に関する水平域値には約３年後に到達すると予測できる。スライドの金染色は通常、現行の包装条件下では数ヶ月後に失われる。
【００４１】
アミン官能基と二酸化炭素との反応を示し、これを加速させるために、ＧＡＰＳ  IIタイプのスライドを５％の二酸化炭素に曝露した（３７℃、相対湿度ＲＨ＜１０％）。水の接触角およびスライドの染色能力は、二酸化炭素への曝露時間の関数に従った。スライドの疎水性特徴は、図２Ａに示すように、著しく上昇した。
【００４２】
ＧＡＰＳスライドのコロイド金染色は減少し、５％のＣＯ2に５日間（１２０時間）曝露した後に完全になくなった。スライドを通常の雰囲気に曝露すると、それらの湿潤性および染色能力は、図２Ａで考えられる短期間（７日間）では影響を受けない。
【００４３】
数ヶ月または数年に亘り雰囲気に曝露されたときに、スライドの遅い経年変化プロセスには、炭酸塩化反応が含まれるであろう。５つのスライドが貯蔵されるプラスチックコンテナ内の空気の体積は約２０ｃｍ3である。空気は約０．０３５体積％の二酸化炭素を含有するので、コンテナ内の二酸化炭素の分子数は約１．８×１０17である。最近の研究によれば、ＧＡＰＳ被覆スライド上の単位面積当たりの自由なアミン官能基（シラン分子）の予測数は、約１．２／ｎｍ2である（A.Carre, V.Lacarriere, and W.Birch, "Molecular interactions between DNA and an aminated glass substrate", J.Colloid and Interface Sci., 26, 49-55 (2003)）。
【００４４】
結果は、高表面積シリカ基体上に約１から１．２５ＧＡＰＳ分子／ｎｍ2が存在することを示している。５つのスライドを収容するコンテナ内において、アミン官能基の数は、約２．３×１０16であると予測できる。それゆえ、コンテナ内に存在する二酸化炭素分子の数は、アミン官能基の数の約１０倍である。スライドのアミン官能基を完全に炭酸塩化するためには、十分な二酸化炭素がある。約１週間に亘り空気に曝露されたＧＡＰＳ被覆スライドのＸＰＳスペクトルは、カルボン酸塩ピークの出現により、空気中の二酸化炭素との反応を示している。
【００４５】
セクションII  −  炭酸塩化基体の再生
二酸化炭素は、乾燥条件下でアミンとカルバミン酸塩を形成する。アミノプロピルトリエトキシシランで修飾されたメソ多孔質シリカ上で、二酸化炭素は、水蒸気の存在下で重炭酸塩を形成する（H.Y.Huang, et al., Ind.Eng.Chem.Res., 47(12), pp.2427-2433 (2003)）。二酸化炭素と第一級または第二級アミンとの反応の生成物は、カルバミン酸のアミン塩である。第一級アミンとの反応は、以下のとおりである：
２ＲＮＨ2  ＋  ＣＯ2  →  ＲＮＨＣＯ-ＲＮＨ3+
水分が存在する場合、カルバミン酸イオンのさらなる反応により重炭酸塩が形成される：
ＲＮＨＣＯ-ＲＮＨ3+  ＋  ２Ｈ2Ｏ  ＋  ＣＯ2  →  ２（ＲＮＨ3+、ＨＣＯ3-）
重炭酸塩は、アミン＋ＣＯ2＋水の反応から直接形成されるかもしれない：
ＲＮＨ2  ＋  ＣＯ2  ＋  Ｈ2Ｏ  →  ＲＮＨ3+、ＨＣＯ3-
本発明によれば、アミン被覆基体を収容するパッケージからＣＯ2または有機汚染物を除去する方法が説明される。この方法は、ＣＯ2と反応性であり、有機化合物を除去するための１００ミリジュール／ｍ2以上の高い表面エネルギーを有する収着剤、または８以上のｐＨ値を持つ、カルシウム、マグネシウム、または亜鉛の水酸化物（Ｃａ（ＯＨ）2、Ｍｇ（ＯＨ）2、Ｚｎ（ＯＨ）2）、もしくは水酸化物の組合せいずれかの溶液と、炭酸塩化された基体を提供する工程；基体の炭酸塩化表面を収着剤または水酸化物溶液のいずれか、もしくは両方に曝露させる各工程を有してなり、固体の収着剤、もしくはＣａ（ＯＨ）2、Ｍｇ（ＯＨ）2、Ｚｎ（ＯＨ）2、または前記組合せいずれかの溶液により、前記表面上の自由なアミン官能基が再生される。炭酸塩化された基体表面は、１時間以内の期間、好ましくは約４０分間以下の期間であるが、約１０分以上の期間に亘り、単独種または種の組合せの水酸化物溶液に曝露される。水酸化物溶液は、影響を受けたアミン被覆基体上のカルバミン酸基またはカルボン酸基を置換するように反応し、基体表面上で約５０°以下、好ましくは約４０°以下、より好ましくは約３０°±５°の水接触角θを再生すると考えられる。それゆえ、基体上のアミン官能性が可逆にされ、復元される。前記溶液のｐＨ値は、好ましくは少なくとも１０または１０．５、より好ましくは約１１〜１３．８または１４である。
【００４６】
上記化学反応を可逆にするための好ましくより効率的かつ単純な様式によれば、自由なアミン官能基を再生するために、炭酸塩化された基体を水酸化物溶液中に浸漬すべきであることが分かった。例えば、炭酸塩化されたスライドを、ある実施の形態によれば、約１２．５のｐＨを持つ水酸化カルシウム、Ｃａ（ＯＨ）2の溶液中に浸漬する場合、溶液中に白色の沈殿物、好ましくは炭酸カルシウムが形成されるのが観察された。この結果は、Ｃａ（ＯＨ）2は、Ｎ−プロピルアミン基よりも強い塩基である（Ｃａ（ＯＨ）2のＫb＝３．７４×１０-3、Ｎ−プロピルアミンのＫb＝５．１×１０-4）ので理解されるであろう（"Dissociation Constants of Organic and Inorganic Bases in Aqueous Solution," Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, 58th Edition, 1977-1978）。
【００４７】
炭酸カルシウムの沈殿により、カルバミン酸または炭酸を置換することによって、自由なアミン官能基を比較的速く（２０分）、完全に再生できる。この種の処理により、二酸化炭素への曝露により劣化していたアミン被覆基体を、元の湿潤性および染色能力に復元することができる。図１１に示されているように、この処理により、１５日間に亘り５％の二酸化炭素を含有する雰囲気に曝露されたことによって人工的に老化させたＧＡＰＳスライドの湿潤性および染色能力を復元することができる。この人工老化後、ＧＡＰＳスライドは、水の接触角が７２°と（初期値は３８°）疎水性になる。コロイド金染色の強度は、約２分の１に減少し、アミン化された基体上の自由なアミン官能基の数が減少したことを示す。水酸化カルシウム溶液中への浸漬は、水の接触角が５０°未満の値に減少し、また金コロイド染色が初期値以上の光学密度（ＯＤ）に回復するので有益である。
【００４８】
しかしながら、そのような処理の適切な期間の決定は、些細なことではない。水酸化物溶液による処理が、不十分な期間（例えば、１０または１５分未満）だと、良好な染色能力のための表面を再生するのに、または所望の水接触角を生成するのに十分ではないであろう。実際に状況に応じて、曝露が長すぎる（例えば、４０または４５分より長い）と、ＧＡＰＳコーティングおよびスライド自体を不可逆的に損傷するかもしれない。例えば、高いｐＨ値では、シランとガラス基体との間のシロキサン結合が壊れ得る、またはガラス表面が、化学エッチングにより損傷を受け、金染色が低下するかまたはなくなる、および／または新たに調製されたスライドよりも小さい接触角となり得る。コロイド金染色のＯＤは、約４０分の浸漬後に減少する。しかしながら、金染色のＯＤとは異なり、ＧＡＰＳスライドの親水性（水接触角）の初期値は、決して完全に取り戻せるわけではない。水酸化カルシウム溶液中への浸漬により、水接触角が２０°より多く著しく減少する。
【００４９】
セクションIII  −  有機汚染物
広い範囲の汚染対象物において、汚染物という用語は、表面に施されたときに様々な意味を有するようになる。表面を調査するためにより洗練された技法が開発されるにつれ、原子規模の清浄度に関する懸念が多くなり、したがって、例えば、金属上に吸着されたガスまたは微量の酸化物が汚染物と考えられるであろう。
【００５０】
主な懸念は、様々な無機表面上の有機汚染物の存在である。研究所の環境で通常見られる有機材料は一般に、性質が疎水性であり、任意の疎水性鉱物表面が、清浄な無機表面上に乗る有機汚染物によって生じると考える傾向にある。材料の表面汚染を制御するために、表面に悪影響を及ぼさない湿潤性測定によって、最も外側の原子層の表面構成を精査する都合のよい迅速な方法が提供される。この技法は、表面特異性が高く、一般に電子顕微鏡の感度を超え、単層の一部にも敏感である。酸化物表面の湿潤性は、表面上に存在する有機汚染物の量に直接関連するであろう。汚染は、吸着現象と考えられるであろう。表面は、異なる速度で、異なる程度に汚染される。表面汚染に関する第１の駆動力は、表面の自由エネルギーの減少である。完全に清浄な酸化された金属、セラミックまたはガラス表面は、周囲空気に曝露されると、急速に汚染される。
【００５１】
全ての表面は、正の生成自由エネルギーを有するので、エネルギー的に好ましくない。固体が割れることによって２つの新たな表面が形成されることを考慮することによって、単純な説明が与えられるであろう。割れた平面の両側で原子間または分子間の結合が壊れなければならず、固体が分割され、２つの新たな表面が形成される。結合を破壊するには仕事が必要であり、その系の全自由エネルギーに正の寄与が生じる。この加えられたエネルギーの大半により、２つの新しい表面の表面自由エネルギーが生成する。有機表面は低い表面エネルギー（すなわち、１００ミリジュール／ｍ2未満）を有する傾向にある。
【００５２】
包装材料への曝露による被覆基体表面の劣化は、蛍光スキャナで測定したときに、スライドのバックグラウンド蛍光が可変でまたは許容できないほど大きく増加することの原因となり得る。高いバックグラウンド信号は、結合活性の測定に干渉する。さらに、汚染によって、スポットのモルホロジー（すなわち、スライドに亘る、またはスライド間の、印刷された生体物質の直径）が変わり、スポットの合併する傾向が増し、被覆表面上の生体物質の保持が不十分になることがある。
【００５３】
生体分子の固定化に現在用いられる基体を貯蔵し、出荷するための容器の多くは、市販の日用品向け樹脂から製造される。これらの樹脂としては、以下に限られないが、あるポリプロピレン、ポリスチレンおよびアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）が挙げられる。本出願人は、様々な従来のスライド包装材料により貯蔵されたＧＡＰＳ被覆スライドの多数の試験を行い、実験により、これらの材料のいくつかが、接触角の悪化、およびマイクロアレイ蛍光スキャナで測定したときのスライドのバックグラウンド蛍光の増加に寄与することが示された。スライドの表面劣化に寄与しない材料をいくつか発見し、その中にはＡＢＳ材料およびポリエチレンが含まれる。
【００５４】
本発明は任意の特定の理論により制限すべきではないが、これらの材料から製造されたパッケージからの低分子量材料のガス放出物がスライドの表面上に付着し、これによって、表面の疎水性が変わり、および／またはスライドのバックグラウンド蛍光が増加すると考えられる。マイクロアレイの製造において均一なスポット形成または付着を得るために、水の接触角は、個々のスライドの表面に亘り、また様々な製造ロット間で不変であるべきであり、バックグラウンド蛍光はできるだけ低いべきである。
【００５５】
「Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ」（ＰＰ）および「Ｔｏｐａｓ」コンテナなどのポリマー容器中に貯蔵されたＧＡＰＳ被覆スライド上の湿潤性を約６ヶ月の期間に亘り記録した。そのデータが図３に報告されている。時間（ｔ）とのｃｏｓθの線形性が十分に成立する。しかし、傾斜は、「Ｔｏｐａｓ」よりも「Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ」のほうが急である。したがって、両方の包装において炭素塩化が生じているはずであるが、老化プロセスは、二種類のコンテナにおいて同じではない。１つの説明は、別の老化機構が含まれるということであろう。他の老化機構は有機汚染であると考えられる。
【００５６】
ＧＡＰＳスライドの最適な湿潤性は、約３０°の水接触角に相当する。製造の数日後、新しいスライドの水接触角は、約２５〜３０°の範囲にある。しかし、数週間後、水接触角は３５〜４０°まで増加する。アミン官能基の安定性および自己蛍光のレベルの増加などの他の特性は、コーティング特性の変化を表す。
【００５７】
汚染という用語は、表面に施されたときに様々な意味を持つようになる。官能化表面についてより洗練された技法が開発されているので、原子規模の清浄度に関する懸念が多くなる。吸着されたガスまたは微量の有機化合物が汚染物と考えられるであろう。有機汚染を生じる分子吸着の現象は、清浄な無機表面上で特に明白であるが、反応性の官能基有機表面にも存在する。全ての表面は、正の自由エネルギーを有しているので、エネルギー的に望ましくない。表面の自由エネルギーは、いくつかの様式で最小にされるであろう。例えば、自由空間における液滴は、重力などの外力が無視してよい場合、それらの表面を最小にするように球形である。表面にある分子または原子の再構成および配向も、表面の自由エネルギーの減少により駆動される。
【００５８】
表面の自由エネルギーを減少させる別の様式は、表面エネルギーの急激な減少をもたらす分子で表面を被覆することである。この手法は、以下のセクション２．１において展開される。物理的吸着（物理吸着）および化学的吸着（化学吸着）は、表面上の分子の吸着の２つの基本的な形式である。
【００５９】
包装中の二酸化炭素を減少させるために、ＣａＯを含有する小さなフィルタ紙袋を、環状オレフィンコポリマー（例えば、ＣＡＳ＃２６００７−４３−２、セラニーズ社(Celanese, AG)による「Ｔｏｐａｓ」）から製造された５スライドコンテナを収容するパウチ内に入れた（コンテナの近くにＣａＯ袋）。清浄なガラス箱（「ガラスボート」）およびアルミホイルも、無有機物「パウチ」のモデルと考えた。
【００６０】
ＣａＯの存在下でスライドを包装する影響を以下の条件下で試験した。未硬化のＧＡＰＳ  IIタイプのスライドを、バッチ当たり１０個のスライドでＦＲＣで調製した。次いで、同じバッチの５つのスライドを「Ｔｏｐａｓ」コンテナ内に入れた。各貯蔵条件について、５つのスライドをＣａＯの存在下で貯蔵し、４つのスライドをＣａＯの不在下で貯蔵した（同じバッチのスライド）。１つのスライドは、各バッチの品質を照合するために用いた。
【００６１】
ＣａＯは、ＣａＯ粉末（アルドリッチ・ケミカルス(Aldrich Chemicals)）を８５０℃で一晩熱処理して、生石灰を形成することによって調製した。約０．５ｇのＣａＯを、フィルタ紙（５８９１ブラックリボン無灰フィルタ紙、円周Φ１５０ｍｍ）から製造された紙袋内に入れた。異なる貯蔵条件を検討した。「Ｔｏｐａｓ」コンテナを、熱分解ガラスボート内に入れたか、またはアルミホイル（パウチなし）内にくるんだか、または密封されたＰｅｒｆｅｃｔｓｅａｌパウチ内と密封されたＫＮＦパウチ内に入れた。スライドは、水接触角、自己蛍光（６５０ＰＭＴでＧｅｎｅｐｉｘ  Ｓｃａｎｎｅｒ  ４０００Ａで測定したＣｙ３およびＣｙ５バックグラウンド）、およびコロイド金染色により特徴付けた。１、２および３ヶ月の貯蔵後のＧＡＰＳ  IIタイプのスライド上の水接触角が図８に示さされている。水の接触角は、ＣａＯの存在下でスライドを貯蔵したときに、ガラスボートの場合を除いて、所望の２５〜３０°のままである。ガラスボートは、外部の二酸化炭素がガラスボート中に進入するのを防ぐほど十分に気密ではないために、効力がなくなっているのであろう。
【００６２】
ＣａＯが存在する状態での二酸化炭素を含まない十分に気密なパッケージ中に貯蔵して３ヶ月後に、印刷されたＧＰＣＲアレイの品質および結合アッセイの性能への効果は、プラスのようである。結果は、酸化カルシウムを含有する「Ｐｅｒｆｅｃｔｓｅａｌ」パウチ中および「Ｔｏｐａｓ」コンテナ中に貯蔵されたＧＡＰＳ被覆スライド上の蛍光標識が付けられたリガンドの低い（非特異的）結合を示している。Ｃｙ３バックグラウンドは、図９に示すように、ここでもガラスボートの場合（おそらく、水接触角の増加に関するものと同じ理由、すなわち、気密性の漏れ）を除いて、ＣａＯを含む全ての包装条件について、３ヶ月の貯蔵後にも低いままである。明確にするために、ＣａＯの存在下と不在下での気密包装中の１から３ヶ月の老化試験後の水接触角の変動が図１０に報告されている。水の接触角は、特に、密封パウチ内に配置された「Ｔｏｐａｓ」コンテナ内にスライドが入れられた場合、所望の２５〜３０°の範囲内のままである。水の接触角および自己蛍光は、３ヶ月の貯蔵後に新しいスライドのレベルのままである。Ｃｙ５バックグラウンドは全ての場合で低いままである（図示せず）。コロイド金染色は、少なくとも３ヶ月の期間について、強いままである。
【００６３】
アミン被覆基体のための包装材料（例えば、ＫＮＦおよび「Ｐｅｒｆｅｃｔｓｅａｌ」パウチ、「Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ」（ＰＰ）および「Ｔｏｐａｓ」コンテナ）に用いられる有機材料または成分からの汚染の傾向は、より暖かいまたはより熱い温度条件下で増加する。例えば、「Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ」（ＰＰ）コンテナに関する実験は、図４に示されているように、６０℃での２から９００時間の間の加熱後に、３．４×１０-7ｇ／（ｇ・時）の質量損失を示している。６０℃での２時間後に観察された速い質量減少は、材料からの水の速い除去（乾燥）のためのようである。「Ｔｏｐａｓ」コンテナの質量損失は、水蒸発工程後にはずっと小さいようである。アミン被覆されたガラススライドを異なる条件下で貯蔵して、コンテナ（「Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ」（ＰＰ）、「Ｔｏｐａｓ」）と、これらのコンテナを収容するパウチ（ＫＮＦ、「Ｐｅｒｆｅｃｔｓｅａｌ」）の性質の、スライドの水湿潤性およびＣｙ３蛍光バックグラウンドへの影響を判定した。清浄なガラスボート内のスライドの貯蔵は、有機物を含まない包装に関する対照として働く。貯蔵の１２日後と３５日後の結果が、図５および６に示されている。
【００６４】
図５が示すように、貯蔵の３５日後に、湿潤性は減少する。スライドをパウチ中に直接貯蔵したときに、水接触角は増加し、一方で、スライドをガラスボート内で貯蔵したときに、接触角は約３５°の範囲内のままである。また、パウチが熱封止されたかまたはステープルで留められたという事実によって、二種類のパウチに関して得られた接触角の値が変更されないことも観察された。したがって、熱封止自体は、より多くの有機汚染を生じるようではない。二種類のパウチに入れられた「Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ」コンテナ内で貯蔵されたスライドは、パウチに入れられていない「Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ」（ＰＰ）コンテナ内で貯蔵され値スライドよりも、接触角が大きい。３５日間の貯蔵後、熱分解されたガラスボート内および「Ｔｏｐａｓ」コンテナ内の両方に貯蔵されたスライドは、新たに製造されたスライドと同じ湿潤性およびバックグラウンドを維持した。
【００６５】
図６は、被覆基体の自己蛍光に有機汚染が与える影響を表すデータを示している。Ｃｙ５バックグラウンド（図示せず）は、３５日間の貯蔵後に試験した全ての包装条件について、著しく変わらない。Ｃｙ３バックグラウンドはガラスボート内で貯蔵されたスライドについて同じままであるが、そのバックグラウンドは、パウチ内、特にＫＮＦパウチ内で貯蔵されたスライドの全てについて増加する。これらの結果から、コンテナを包装するために用いられるパウチは、ＧＡＰＳスライドの表面特性（より大きい水接触角、より大きいＣｙ３バックグラウンド）を変えると結論付けられる。
【００６６】
スライドの界面活性剤単層による被覆
ＧＡＰＳコーティングを、除去できる単層または有機コーティングで一時的に保護する試みに着手した。検討した保護コーティングは、リン酸エステル（Ｗａｌｌｉｐｈｏｓシリーズ、ウォール・ケミー社(Wall Chemie GmbH)）およびＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）に基づく界面活性剤であった。これらの陰イオン化合物の付着と除去は、ｐＨ条件によって制御可能でなければならない。これらのコーティングの可能は、ＧＡＰＳ層を汚れから保護し、ＧＡＰＳ層の表面にあるアミン基をブロックすることである。それらのコーティングは、自由なアミン官能基を正常な状態に戻し、水との良好な湿潤性を保持するために、スライドを使用する前に表面から、容易にかつ完全に除去されなければならない。
【００６７】
酸化カルシウムは二酸化炭素の実証されたゲッターであるが、ＧＡＰＳ被覆スライドを保護するまたは再生するための他の可能性を研究した。そのような代替例の１つは、スライドを陰イオン界面活性剤単層で被覆することによって、アミン層を一時的に保護することを含む。しかしながら、この種類の表面処理は、制御された条件下で施す必要があり、使用前の製造において特別かつ余計な調製工程を必要とするという点で、比較的複雑である。別の可能性は、スライドを水酸化カルシウムの塩基性溶液で化学処理することであり、これも、スライドを使用する前に特別な調製工程が必要である。現在まで、貯蔵中のスライドの自然の炭酸塩化を防ぐためにスライドのパッケージ内に酸化カルシウムを導入することが、より見込みがあり、実用的な選択肢であるようである。
【００６８】
界面活性剤の単層による被覆前と、除去後の水接触角が図７に示されている。ＧＡＰＳ被覆スライドの水接触角は、被覆前に３０〜３５°であり、様々な単層（化学名が図７に与えられている）による被覆後に、７０°に増加する。界面活性剤の長い疎水性端部が、被覆された基体の疎水性特性の原因である。塩基性溶液（ｐＨ＝１２）中で陰イオン界面活性剤単層を除去した後、スライドの初期の湿潤性に戻る（θ＝約３５°）。
【００６９】
別の実施の形態において、本発明は、アミン被覆基体に適合されたパッケージ内に実質的にＣＯ2を含まない雰囲気を提供する方法に関する。この方法は、ａ）基体にアミン被覆表面を設け、ｂ）包囲体を提供し、ｃ）ＣＯ2と反応性であり、包囲体内からの有機化合物を除去するために１００ミリジュール／ｍ2以上の高い表面エネルギーを有する単独の材料または材料の組合せいずれかからなる組成を有する化学収着剤を提供し、ｄ）体と化学収着剤を包囲体内に閉じ込め、ｅ）包囲体のパッケージからＣＯ2および他の汚染成分を除去する、各工程を有してなる。
【実施例】
【００７０】
実験の実施例において、スライドをＣａＯ粉末（８００℃で活性化された生石灰）の存在下で貯蔵したときに、ＧＡＰＳ被覆スライドの染色および親水性が維持されるのが観察できる。新しいＧＡＰＳ被覆スライドを、半分がＣａＯ粉末を含み、半分がＣａＯ粉末を含まない「Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ」ポリプロピレン（ＰＰ）コンテナ内に貯蔵する。一月に一度、湿潤性、蛍光バックグラウンド測定、および金染色のために、各群から１つのスライドを取り出す。それぞれ、貯蔵の１、２および３ヶ月後の結果が、図１２に示されている。ＣａＯ粉末と一緒の貯蔵には、スライドの親水性およびそれらの染色性を維持する上でプラスの効果がある。水接触角（θ／水）は、「Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ」ＰＰコンテナ内の貯蔵中で通常増加するようには増加しない。「Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ」ＰＰコンテナ内で３ヶ月貯蔵した後、水の接触角は３２°であり、スライドは、ＣａＯの存在下では染色可能である。ＣａＯが含まれない場合、水接触角は５３°以下であり、スライドはもはや染色できない。
【００７１】
ＧＡＰＳ被覆スライドのための密封包装のような閉じた系を用いた別の実施例において、過剰の約０．５ｇのＣａＯを入れて、パッケージの雰囲気内に二酸化炭素を固定した。理論的に、約０．５ｇのＣａＯで１立方メートルの空気から二酸化炭素を除去できる。
【００７２】
酸化カルシウムまたは二酸化炭素の他のいくつかの収着剤をアミン被覆スライドのパッケージ中に加えることは、技術的に単純ではないかもしれないが、この方法は、現行のバイオ基体出荷システムに、比較的安価な費用で大きな利点を与える。すなわち、本発明は、そのような化学収着剤なしで従来達成できるよりも、長期間に亘りスライドの表面の化学成分の安定性、官能性および性能を保持することによって、商業的な利点を与える。さらに、被覆スライドの湿潤性は、コロイド金染色および水接触角の測定によって示されているように、数ヶ月に亘り保持される。
【００７３】
安全性または費用に関連する理由のために、アミン官能基で被覆されたガラススライドから二酸化炭素および揮発性有機化合物を除去するための好ましい金属酸化物は、酸化カルシウム、酸化マグネシウムおよび酸化亜鉛である。
【００７４】
いくつかのアルカリ水酸化物、少なくともナトリウムとカリウムの水酸化物は、水溶性が強いので、空気（湿気）中で融解性になる。アルカリ土類金属酸化物は、それほど可溶性ではなく、開放空気中に放置された場合でも、固体粉末のままである。これが、アルカリ土類金属、または亜鉛の酸化物（最終的には、酸化銀）が好ましい別の理由である。
【００７５】
ＧＡＰＳ被覆スライド上に有機汚染物がある結果の１つは、図１２および１３に示すように、スライドの自己蛍光の増大である。蛍光特性を持つ有機化合物の例は、芳香族またはポリ芳香族化合物の誘導体である。二つ目の結果は、湿潤性および印刷適性を変える、スライドの疎水性の増加である。自己蛍光および疎水性が付随して増加することがしばしば観察される。最終的に、ＧＡＰＳ被覆スライドを、ＧＰＣＲアレイを印刷するために使用するときに、標識付けリガンドの非特異的結合のレベルが、ＧＰＣＲアッセイにおけるバックグラウンドの別の源である。スライドの要求される親水性レベルを維持する酸化カルシウムが、スライドの貯蔵時間の経過による、標識付けリガンドの（非特異的）結合の増加を防ぐ。
【００７６】
ＣａＯにより、ＧＡＰＳ基体の炭酸塩化を防ぐ実施例
６ヶ月の貯蔵後、パッケージ内にＣａＯのある状態とない状態で貯蔵したＧＡＰＳ被覆スライドの試料について測定を行った。貯蔵の１ヶ月目、２ヶ月目および３ヶ月目の結果が、図１４および１５に要約されている。図１４は、いくつかの異なる条件下での水による湿潤性の結果を示している。試験した各条件について、ＣａＯがパッケージ内にあるときに、水の接触角は低く（少なくとも１０度）、ＧＰＣＲ印刷のための良好な標的のままである。ＣａＯがない状態では、全ての接触角は４０度よりも大きく、ＣａＯの存在下でのスライドの安定性が確認された。図１５は、スライド上のＣｙ３蛍光バックグラウンドの相対レベルを示している。ＣａＯがパッケージ内にあるときには、全ての条件下で、蛍光バックグラウンドは非常に低い（≦１００ＲＦＵ）ままである。パッケージ内にＣａＯがない場合、「Ｔｏｐａｓ」コンテナがアルミホイル内にくるまれた場合を除いて、試験した３つの条件の２つについて、Ｃｙ３信号のレベルが著しく上昇する。これは、アルミホイルが有機ゲッターとして働くが、低い水接触角を維持するには十分ではない（図１４参照）ことを示している。Ｃｙ５チャンネルの蛍光バックグラウンドのレベルは、試験したどのような条件においても、非常に低いままである。ＺｎＯなどの他の酸化物も、二酸化炭素および有機成分のゲッターとして同様に作用できると考えられる。要約すると、今後の金属酸化物データ・ファイルに挙げられる金属酸化物を含む清浄な鉱物酸化物粉末は、二酸化炭素の化学収着剤であり、パッケージ内に存在する、またはそれから放出される、有機汚染物を吸着する能力を有する。
【００７７】
本発明を、一般に、または実施例により詳細に説明してきた。当業者には、本発明は必ずしも、開示された特定の実施の形態に制限されないことが理解されよう。本発明の範囲内で使用してもよい、現在公知の、または今後開発される同等の要素を含む、以下の特許請求の範囲またはそれらの同等物により定義されるように、本発明の範囲から逸脱せずに、改変および変更を行ってもよい。それゆえ、変更が本発明の範囲から逸脱しない限り、それらの変更は、ここに含まれるものと考えるべきである。
【００７８】
ここにおける発明の背景のどの議論も、本発明の文脈を説明するために含まれるものである。任意の書類または情報も「知られている」と称される場合、それは、本願の出願日の以前にどこかで公衆の少なくとも一員に知られたことのみが認められる。文献の内容が明らかに別記していない限り、任意の特定の国（ＰＣＴの加盟国であろうとなかろうと）において本発明の関する技術の熟練者または公衆にそのような知識が入手できたとも、または本発明が行われる前または任意の請求された日にち以前に公知であるかまたは開示されたことが認められるものではない。さらに、任意の書類または情報が、世界規模または任意の国のいずれかで通常の一般的な技術知識の一部を構成すると認められず、そのどれもがそうであると考えられない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】アミン修飾メソ多孔質シリカ上の二酸化炭素の２５℃での吸着効率（ミリモルＣＯ2／グラム収着剤）を示すグラフ
【図２Ａ】３７℃で５％のＣＯ2の雰囲気に曝露した後のアミン被覆スライド上の接触角への効果を示すグラフ
【図２Ｂ】３７℃で５％のＣＯ2の雰囲気に曝露した後のアミン被覆スライド上の接触角への効果を示すグラフ
【図３】経年変化の時間による水の接触角のコサインの変動（コサインの減少が、角度の増加に対応する）を示すグラフ
【図４】６０℃でのＥｖｅｒｇｒｅｅｎ（ＰＰ）およびＴｏｐａｓコンテナ(Mailer)の質量損失（％）のグラフ。Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ（ＰＰ）について、２＜ｔ＜９００時間について、線形回帰が形成される。
【図５】異なる包装条件（ガラスボート、コンテナ、パウチ、パウチ内のコンテナ）における貯蔵時間の関数としての水の接触角の進展を示すグラフ
【図６】異なるコンテナとパウチにおける貯蔵時間の関数としてのＣｙ３バックグラウンド（自己蛍光）の進展を示すグラフ
【図７】リン酸エステル界面活性剤（ＢＰ８０、ＴＲＰ４０、ＮＯＰ６０）およびドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）が、酸性ｐＨで吸着され、塩基性ｐＨで脱着される、陰イオン単層の可逆的吸着を示すグラフ。（ＷＡＬＬＩＰＨＯＳ  ＢＰ８０：Ｃ12−Ｃ14−アルコールポリグリコールエーテル−リン酸エステルおよびｉ−Ｃ8−アルコールリン酸エステル、Ｎａ塩からの混合物；ＷＡＬＬＩＰＨＯＳ  ＴＲＰ４０：ｉ−Ｃ13−アルコールポリグリコール−エーテルリン酸エステル；ＷＡＬＬＩＰＨＯＳ  ＮＯＰ６０：ノニルフェノールポリグリコール−エーテルリン酸エステル；ＳＤＳ：ドデシル硫酸ナトリウム）
【図８】ＣａＯの存在下または不在下いずれかでの異なる包装容器における貯蔵のそれぞれ１，２および３ヶ月後の水の接触角を示すグラフ
【図９】異なる包装におけるＣａＯの存在下と不在下での貯蔵の１，２および３ヶ月後のＣｙ３バックグラウンド（自己蛍光）を示すグラフ
【図１０】気密包装におけるＣａＯの存在下および不在下での貯蔵の１，２および３ヶ月後の水の接触角を示すグラフ
【図１１】炭酸カルシウム溶液中の炭酸ＧＡＰＳ被覆スライドの再生を示す表
【図１２】容器内のＣＯ2収着剤による処理の有無の多数のアミン被覆基体表面に関する実験結果、および水の接触角θに関する比較の経年変化および表面の化学的性質の低下を示すグラフ。基体の試料を、３ヶ月間に亘り各月にモニタした。
【図１３】貯蔵容器またはパッケージ内のＣａＯの存在下または不在下（対照）での（コンテナおよびパウチ）いずれかと共に貯蔵されたアミン被覆スライドに関する元のコーティングからの１２週間までの期間に亘るバックグラウンド蛍光の相対程度を比較するグラフ。パッケージ中にＣａＯが含まれていない対照試料は、時間の経過と共に、バックグラウンドの蛍光の劇的な増加を示し、スライドへの有機化合物の付着および基体の表面の化学的性質の低下を表しているのが分かる。対照的に、ＣａＯが含まれたパッケージ内のスライドは、元のコーティングの日付で観察されたものと比較して、長期間に亘り持続した、比較的な安定な表面の化学的性質、およびバックグラウンドの蛍光レベルを示している。それゆえ、収着剤が存在することによって、被覆基体の所望の性質および寿命を延長できる。
【図１４】ＣａＯの存在下と不在下両方での１，３および６ヶ月の貯蔵後のアミン被覆スライドに関する水の湿潤性試験の結果を要約したグラフ
【図１５】ＣａＯの存在下と不在下両方での１，３および６ヶ月の貯蔵後のアミン被覆スライドのＣｙ３バックグラウンド蛍光の結果を要約したグラフ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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