(57)【要約】本発明によるバイオチップは、光干渉を用いて備えられたタンパク質を検出することができる構造であって、ベースプレート、及び上記ベースプレート上に位置し、一列に均一に並んだ複数の凹凸状の構造物を有する流動性樹脂層を含み、上記構造物の側壁が反射膜を形成してファブリー・ペロー干渉計構造を形成する。本発明によるバイオチップを用いてバイオチップに備えられる対象物を検出することにより、少量の試料を多重に高速で分析することができ、既存の方法に比べて相対的に高い感知感度を実現することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレート、及び
前記ベースプレート上に位置し、一列に均一に並んだ複数の凹凸状の構造物を有する樹脂層を含み、
前記樹脂層は、
前記構造物の側壁が反射膜となってファブリー・ペロー干渉計構造を形成する、バイオチップ。
【請求項２】
前記ベースプレートは、耐食性を有する板である、請求項１に記載のバイオチップ。
【請求項３】
前記樹脂層は、高分子樹脂からなる、請求項１に記載のバイオチップ。
【請求項４】
前記高分子樹脂は、熱硬化性樹脂である、請求項３に記載のバイオチップ。
【請求項５】
前記高分子樹脂は、ＵＶ硬化性樹脂である、請求項３に記載のバイオチップ。
【請求項６】
前記樹脂層の表面には、Ａｕコーティング膜を備える、請求項１に記載のバイオチップ。
【請求項７】
前記樹脂層の表面には、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化珪素、または二酸化珪素（ＳｉＯ２）のコーティング膜を備える、請求項１に記載のバイオチップ。
【請求項８】
前記構造物の側壁は、側壁間の距離（Ｗ）が２〜５０ｎｍで、側壁の底面から端部までの距離（Ｈ）が５００ｎｍ〜５μｍである、請求項１に記載のバイオチップ。
【請求項９】
前記構造物の側壁は、側壁間の距離（Ｗ）が１０〜２００ｎｍで、側壁の底面から端部までの距離（Ｈ）が１〜１０μｍである、請求項１に記載のバイオチップ。
【請求項１０】
前記構造物の側壁は、側壁間の距離（Ｗ）が１００〜２０００ｎｍで、側壁の底面から端部までの距離（Ｈ）が５〜３０μｍである、請求項１に記載のバイオチップ。
【請求項１１】
（１）複数の凹凸構造物が均一に並んでなるスタンプを用意するステップ、
（２）ベースプレート上に流動性樹脂が塗布された基板を用意するステップ、（３）ナノインプリント法に基づいて前記基板の流動性樹脂に前記スタンプを位置させ押し付けるステップ、
（４）前記基板の流動性樹脂を硬化させて前記スタンプの構造物に対応する構造を有する樹脂層を形成するステップ、及び
（５）前記スタンプを前記樹脂層から除去するステップ、を含む、バイオチップの製造方法。
【請求項１２】
前記ステップ（１）において、前記構造物のそれぞれの側壁を平坦に用意する、請求項１１に記載のバイオチップの製造方法。
【請求項１３】
前記ステップ（４）では、前記流動性樹脂に熱を印加して樹脂層を形成する、請求項１１に記載のバイオチップの製造方法。
【請求項１４】
前記ステップ（４）では、前記流動性樹脂に紫外線を照射して樹脂層を形成する、請求項１１に記載のバイオチップの製造方法。
【請求項１５】
前記ステップ（５）以降に、前記樹脂層の表面にＡｕのコーティング処理を施すステップをさらに含む、請求項１１に記載のバイオチップの製造方法。
【請求項１６】
前記ステップ（５）以降に、前記樹脂層の表面に炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化珪素、または二酸化珪素（ＳｉＯ２）のコーティング処理を施すステップをさらに含む、請求項１１に記載のバイオチップの製造方法。
【請求項１７】
前記スタンプは、レーザービーム干渉リソグラフィを用いて製造される、請求項１１に記載のバイオチップの製造方法。
【請求項１８】
前記スタンプは、電子ビームリソグラフィを用いて製造される、請求項１１に記載のバイオチップの製造方法。
【請求項１９】
前記ペースプレートは、耐食性を有する板である、請求項１１に記載のバイオチップの製造方法。
【請求項２０】
前記流動性樹脂は、高分子樹脂である、請求項１１に記載のバイオチップの製造方法。
【請求項２１】
前記流動性樹脂は、熱硬化性樹脂である、請求項１３または２０に記載のバイオチップの製造方法。
【請求項２２】
前記流動性樹脂は、ＵＶ硬化性樹脂である、請求項１４または２０に記載のバイオチップの製造方法。
【請求項２３】
前記ステップ（２）では、スピンコーティング方法により前記ベースプレートに前記流動性樹脂層を形成する、請求項１１に記載のバイオチップの製造方法。
【請求項２４】
（１）特定の対象物を接合するためのリンカーを備える請求項１に記載のバイオチップを用意するステップ、
（２）前記バイオチップに備えられるリンカーに特定の対象物を接合するステップ、
（３）前記ステップ（２）で用意される特定の対象物が接合された前記バイオチップに光を再照射してファブリー・ペロー干渉による波長の変化を測定するステップ、及び
（４）前記ステップ（３）で測定された波長の変化を参照して前記バイオチップに接合された特定の対象物を分析するステップ、を含む、バイオチップに備えられる対象物の検出方法。
【請求項２５】
前記ステップ（１）で用意された前記バイオチップに光を照射してバイオチップのパターンによるファブリー・ペロー干渉を測定するステップをさらに含む、請求項２４に記載のバイオチップに備えられる対象物の検出方法。
【請求項２６】
前記特定の対象物は、タンパク質である、請求項２４に記載のバイオチップに備えられる対象物の検出方法。
【請求項２７】
前記バイオチップに備えられるリンカーにタンパク質を接合するステップは、接合部材として抗体が備えられる、請求項２６に記載のバイオチップに備えられる対象物の検出方法。
【請求項２８】
前記特定の対象物は、核酸である、請求項２４に記載のバイオチップに備えられる対象物の検出方法。
【請求項２９】
前記バイオチップに備えられるリンカーに核酸を接合するステップは、接合部材として核酸接続体が備えられる、請求項２８に記載のバイオチップに備えられる対象物の検出方法。
【請求項３０】
前記特定の対象物は、有機化合物である、請求項２４に記載のバイオチップに備えられる対象物の検出方法。
【請求項３１】
前記バイオチップに備えられるリンカーに有機化合物を接合するステップは、接合部材として有機化合物接続体が備えられる、請求項３０に記載のバイオチップに備えられる対象物の検出方法。
【請求項３２】
前記光は、白色光である、請求項２４に記載のバイオチップに備えられる対象物の検出方法。
【請求項３３】
前記ステップ（４）において、前記光を第１の光ファイバを介して前記バイオチップに伝達し、前記バイオチップから反射する光を第２の光ファイバを介して光測定装置に伝達する、請求項２４に記載のバイオチップに備えられる対象物の検出方法。
【請求項３４】
５０〜３８０ｎｍ帯域である紫外線領域の波長を用いて分析する場合には、請求項８に記載のバイオチップを用いる、請求項２４または２５に記載のバイオチップに備えられる対象物の検出方法。
【請求項３５】
３８０〜７８０ｎｍ帯域である可視光線領域の波長を用いて分析する場合には、請求項９に記載のバイオチップを用いる、請求項２４または２５に記載のバイオチップに備えられる対象物の検出方法。
【請求項３６】
７８０〜３０００ｎｍ帯域である赤外線領域の波長を用いて分析する場合には、請求項１０に記載のバイオチップを用いる、請求項２４または２５に記載のバイオチップに備えられる対象物の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオチップ、その製造方法、及びバイオチップに備えられる対象物を検出する方法に係り、より詳しくは、光干渉を用いて備えられたタンパク質を検出することができる構造のバイオチップ、その製造方法、及びバイオチップに備えられる対象物の検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒト遺伝子の塩基配列のほぼ大部分が明らかになり、これに伴い、人体を構成する遺伝子の機能の研究についての関心が急増しつつある。遺伝子は、タンパク質を発現させることで細胞内においてその機能を果たすため、ゲノムの機能研究はタンパク質に関する研究に帰結し、近年、プロテオミクス（ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓ）という新規な研究分野が国内外において多くの関心を呼び起こしている。プロテオミクス研究に必須として用いられ得る核心技術がタンパク質チップ（Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｃｈｉｐ  Ｓｙｓｔｅｍ）である。タンパク質チップは、核心技術の研究開発が進められている未来型チップであって、疾病の診断及びバイオマーカー（ｂｉｏｍａｒｋｅｒ）の発掘、タンパク質の発現及び機能の研究、タンパク質の相互作用の研究、新薬開発などの各種の応用分野を持っていて、医学、薬学、生命科学分野において広範に利用できるものと考えられる。
【０００３】
タンパク質チップは、基板上に数十〜数百個のタンパク質が固着されてなるチップであって、タンパク質チップに関する技術は、タンパク質を基板上に固着する技術及びチップに固着されるタンパク質を分析する技術がその核心をなす。
【０００４】
中でも、タンパク質チップに付着されたタンパク質を分析する方法は、ラベリング分析法と非ラベリング分析法とに大別することができる。
【０００５】
まず、ラベリング分析法は、タンパク質そのものでは吸光、投光特性に影響しないので、タンパク質に蛍光物質を付着して発現された蛍光の強さを測定して定量化する分析方法である。ラベリング分析法を用いれば、分析対象であるタンパク質に選択的に蛍光ダイ（ｄｙｅ）を付けるため安定した分析が可能である。しかしながら、蛍光ダイをタンパク質に付ける作業の煩わしさとその培養時間の増加のため生産性が低下する。
【０００６】
非ラベリング分析法は、タンパク質の質量や屈折率あるいは密度のみを測定してタンパク質チップに付着されている当該タンパク質の濃度を速やかに測定する分析方法である。ラベリング分析法に比べて生産性が増大し、微量の試料を用いてリアルタイム測定が可能であるという長所がある。
【０００７】
非ラベリング分析法に用いられる代表的な方法として、光学原理であるＳＰＲ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を用いた分析方法と光干渉を用いた分析方法がある。ＳＰＲを用いた分析方法では、タンパク質が接合されたタンパク質チップに光を照射し、特定波長では光が反射することなく対象物に吸収される現象を用いる。一方、光干渉を用いた分析方法では、タンパク質が接合されたバイオチップに光を照射し、上記タンパク質チップ上で発生する干渉現象を用いる。
【０００８】
光干渉を用いた分析方法でタンパク質チップに接合されたタンパク質対象物を分析する場合、ＳＰＲを用いた分析方法でタンパク質チップに接合されたタンパク質対象物を分析する場合に比べてより高い感度を確保することができる。また、光干渉を分析する方法は、ＳＰＲを 用いた方法に比べて相対的に単純で、光干渉分析装備はＳＰＲ分析装備より低廉である。結局として、ＳＰＲを用いるより光干渉を用いてタンパク質チップに接合されたタンパク質対象物を分析することがより効率よく且つ経済的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、光干渉を用いることができる最適の構造で設計されたバイオチップ、その製造方法、及びバイオチップに備えられる対象物の検出方法を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、光干渉を用いることができる構造のバイオチップを量産することができる製造方法を提供することである。
【００１１】
本発明のまた他の目的は、高い感知感度を実現することができる構造のバイオチップ、その製造方法を提供することである。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、光干渉を用いることができる最適の構造で設計されたバイオチップに接合されたタンパク質を効率よく分析する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記のような目的を達成するための本発明の一側面は、バイオチップであって、ベースプレート、及び上記ベースプレート上に位置し、一列に均一に並んだ複数の凹凸状の構造物を有する樹脂層を含み、上記構造物の側壁が反射膜となってファブリー・ペロー干渉計（Ｆａｂｒｙ-Ｐｅｒｏｔ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）構造を形成する。
【００１４】
上記ベースプレートは、耐食性を有する板からなり、上記樹脂層は、熱硬化性またはＵＶ硬化性樹脂からなることが好ましい。
【００１５】
また、上記樹脂層の表面には、Ａｕのコーティング処理を施してよく、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化珪素（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｉｄｅ）、または二酸化珪素（ＳｉＯ２）のコーティング処理を施してよい。
【００１６】
本発明によるバイオチップにおいて、上記構造物の側壁は、側壁間の距離（Ｗ）が２〜５０ｎｍで、側壁の底面から端部までの距離（Ｈ）が５００ｎｍ〜５μｍあり、側壁間の距離（Ｗ）が１０〜２００ｎｍで、側壁の底面から端部までの距離（Ｈ）が１〜１０μｍであり、または、側壁間の距離（Ｗ）が１００〜２０００ｎｍで、側壁の底面から端部までの距離（Ｈ）が５〜３０μｍである。
【００１７】
本発明の他の側面は、バイオチップの製造方法であって、（１）複数の凹凸構造物が均一に並んでなるスタンプを用意するステップ、（２）ベースプレート上に流動性樹脂が塗布された基板を用意するステップ、（３）ナノインプリント法に基づいて上記基板の流動性樹脂に上記スタンプを位置させ押し付けるステップ、（４）上記基板の流動性樹脂を硬化させて上記スタンプの構造物に対応する構造を有する樹脂層を形成するステップ、及び（５）上記スタンプを上記樹脂層から除去するステップ、を含む。
【００１８】
上記ステップ（１）において、上記構造物のそれぞれの側壁を平坦に用意することが好ましい。
【００１９】
上記スタンプは、レーザービーム干渉リソグラフィ（ＬＩＬ；Ｌａｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）または電子ビームリソグラフィ（ｅ-ｂｅａｍ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）を用いて製造すればよい。
【００２０】
上記ステップ（４）では、上記流動性樹脂に熱を印加して樹脂層を形成することができる。このとき、上記スタンプは、耐熱性を有する素材であることが好ましく、上記流動性樹脂は、熱硬化性樹脂であることが好ましい。
【００２１】
また、上記ステップ（４）では、上記流動性樹脂に紫外線（ＵＶ）を照射して樹脂層を形成することもできる。この場合、上記スタンプは、ＵＶ透過性素材であることが好ましく、上記流動性樹脂は、ＵＶ硬化性樹脂であることが好ましい。
【００２２】
上記ステップ（２）では、スピンコーティング方法により上記ベースプレートに上記流動性樹脂層を形成することができる。
【００２３】
上記ステップ（５）以降には、上記樹脂層の表面にＡｕのコーティング処理を施すステップをさらに含むことができ、または、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化珪素（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｉｄｅ）、または二酸化珪素（ＳｉＯ２）のコーティング処理を施すステップをさらに含むことができる。
【００２４】
また、本発明の他の側面は、バイオチップに備えられる対象物の検出方法であって、（１）特定の対象物を接合するためのリンカーを備える上記バイオチップを用意するステップ、（２）上記バイオチップに備えられるリンカーに特定の対象物を接合するステップ、（３）上記ステップ（２）で用意される特定の対象物が接合された上記バイオチップに光を再照射してファブリー・ペロー干渉（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ）による波長の変化を測定するステップ、及び（４）上記ステップ（３）で測定された波長の変化を参照して上記バイオチップに接合された特定の対象物を分析するステップ、を含む。
【００２５】
好ましくは、上記ステップ（１）で用意された上記バイオチップに光を照射してバイオチップのパターンによるファブリー・ペロー干渉を測定するステップをさらに含むことができる。
【００２６】
上記特定の対象物は、タンパク質、核酸または有機化合物であり、上記特定の対象物を接合するための接合部材として抗体、核酸接続体または有機化合物接続体を備えることができる。
【００２７】
上記光としては、白色光を用いることが好ましい。
【００２８】
上記ステップ（２）及び上記ステップ（４）において、光を第１の光ファイバを介して上記バイオチップに伝達し、上記バイオチップから反射する光を第２の光ファイバを介して光測定装置に伝達することができる。
【００２９】
本発明のバイオチップに備えられる対象物を検出する方法において、５０〜３８０ｎｍ帯域である紫外線領域の波長の光を用いて分析する場合には、側壁間の距離（Ｗ）が２〜５０ｎｍで、側壁の底面から端部までの距離（Ｈ）が５００ｎｍ〜５μｍであるバイオチップを用いる。３８０〜７８０ｎｍ帯域である可視光線領域の波長の光を用いて分析する場合には、側壁間の距離（Ｗ）が１０〜２００ｎｍで、側壁の底面から端部までの距離（Ｈ）が１〜１０μｍであるバイオチップを用いる。７８０〜３０００ｎｍ帯域である赤外線領域の波長の光を用いて分析する場合には、側壁間の距離（Ｗ）が１００〜２０００ｎｍで、側壁の底面から端部までの距離（Ｈ）が５〜３０μｍであるバイオチップを用いる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によるバイオチップ、その製造方法、及びバイオチップに備えられる対象物の検出方法によれば、次のような効果がある。
【００３１】
第一に、光干渉計構造からなるバイオチップを用いて少量の試料を多重に高速で分析することができる。
【００３２】
第二に、改善されたバイオチップの構造により既存の方法に比べて相対的に高い感知感度を実現することができる。
【００３３】
第三に、所定のパターンのバイオチップを製造する方法によりバイオチップを量産することができる。
【００３４】
第四に、光干渉を用いることができる最適の構造で設計されたバイオチップに接合されたタンパク質を効率よく分析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、添付した図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳しく説明することにする。なお、本明細書及び特許請求の範囲において使われた用語や単語は通常的または辞書的な意味に限定して解釈されてはいけなく、発明者は自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に即して本発明の技術的思想に符合する意味と概念に解釈されるべきである。よって、本明細書に記載された実施形態と図面に示された構成は、本発明の最も好適な一実施の形態に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないので、本出願時点においてこれらに代わり得る各種の均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。
【００３６】
図１は、本発明の好適な実施形態によるバイオチップの斜視図である。図１を参照すれば、本発明の実施形態によるバイオチップは、ベースプレート２０及びこのベースプレート２０上に形成される樹脂層２２を備える。
【００３７】
上記ベースプレート２０は、耐食性を有する板であって、石英または高分子重合体であることが好ましい。
【００３８】
上記樹脂層２２は、ベースプレート２０上に位置し、均一に並んだ複数の凹凸状の構造物を有する。また、樹脂層２２において上記構造物の側壁は、外部から照射される光を反射させる。これによって、樹脂層２２の上記構造物の側壁は、ファブリー・ペロー干渉計構造を形成する。
【００３９】
さらに、外部から照射される光が樹脂層２２の上記構造物の側壁の間に入射するとき、その入射する光は、反射膜として作用する側壁から繰り返し反射されて外部に放射される。具体的に、外部に放射される光は、製造されたチップ上のパターンによって干渉を引き起こす。干渉が引き起こることで光の強さが極大化する条件は、次式（１）で定義することができる。
【００４０】
【数１】
2008541086.tif 000003
ここで、ｄは、側壁間の間隔（Ｗ）、Ｉは入射角、ｍは次数、λは入射する光の波長をそれぞれ表す。
【００４１】
上記式（１）は、光が空気中を移動する場合に成立する条件である。したがって、樹脂層の凹凸構造物の側壁の間に空気と異なる屈折率を有するタンパク質が接合される場合、側壁の間における光路が変わる。結果として、そのタンパク質の濃度差によって干渉パターンが変わるようになり、その変化を感知してタンパク質を分析することができるようになる。
【００４２】
樹脂層２２の表面によって反射される光の角度を一定に保つために樹脂層２２に形成される上記構造物の側壁を平坦に保持することが好ましい。
【００４３】
樹脂層２２に形成される上記構造物の側壁間の距離と高さは、測定する波長域に依存するようになる。全体的な波長の移動を観察するためには、単色光源でない広い分光発光スペクトルを有する白色光源を用いることが好ましい。
【００４４】
また、光の波長は、紫外線領域：５０〜３８０ｎｍ帯域、可視光線領域：３８０〜７８０ｎｍ帯域、赤外線領域：７８０〜３０００ｎｍ帯域に分類することができる。したがって、バイオチップに照射する光源とこれを測定する分光分析器の分析可能な波長域に応じて構造物の寸法を異ならせて用いることが好ましい。具体的に、分光分析器が紫外線領域の波長を分析することができる場合、上記構造物の側壁間の距離（幅：Ｗ）は２〜５０ｎｍで、底面から端部までの距離（高さ：Ｈ）は５００ｎｍ〜５μｍであればよい。また、分光分析器が可視光線領域の波長を分析することができる場合、上記構造物の幅（Ｗ）は１０〜２００ｎｍで、高さ（Ｈ）は１〜１０μｍであればよい。そして、分光分析器が赤外線領域の波長を分析することができる場合、上記構造物の幅（Ｗ）は１００〜２０００ｎｍで、高さ（Ｈ）は５〜３０μｍであればよい。
【００４５】
好ましくは、樹脂層２２の表面には反射率の良いＡｕコーティング膜２３を備えることができる。本発明は、入射した光が側壁から繰り返し反射されて外部に放射しながら引き起こす干渉パターンを感知するものに関するので、反射率が良いほど検出に容易である。Ａｕは反射率が９９％と知られている。コーティング膜の厚さは２０〜５０ｎｍが好ましく、コーティングは低温での化学的蒸着法または原子層蒸着法で行うことができる。一方、Ａｕは、耐酸性及び耐久性に優れ、樹脂層が変形することを防止することができる。また、Ａｕで樹脂層の表面をコーティングする場合、タンパク質の接合のためのリンカー（ｌｉｎｋｅｒ）のうちチオール（−ＳＨ）基を有するリンカーをＡｕ表面に容易にコーティングすることができる。
【００４６】
また、上記樹脂層の表面には、炭化珪素、酸化珪素、または二酸化珪素のコーティング処理を施すことができる。
【００４７】
図２は、本発明の好適な実施形態によるバイオチップの製造方法のフローチャートであり、図３は、本発明の好適な実施形態によるバイオチップの製造方法によって用意されたスタンプの平面図であり、図４は、本発明の好適な実施形態によるバイオチップの製造方法によって用意されたスタンプの側断面図であり、図５は、本発明の好適な実施形態によるバイオチップの製造方法を順次示した手順断面図であり、図６は、本発明の好適な実施形態によるバイオチップの製造方法によって製造されたバイオチップの側断面図である。
【００４８】
図面を参照しながら説明する。本発明の一実施形態によるバイオチップの製造方法は、先ずバイオチップを製造するためのスタンプを用意する（Ｓ１０）。Ｓ１０ステップでは、レーザービーム干渉リソグラフィ（ＬＩＬ：Ｌａｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）または電子ビームリソグラフィ（ｅ−ｂｅａｍ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）を用いて上記スタンプ１０の基板上に複数の凹凸構造物１１を形成する。ここで、凹凸構造物１１は、スタンプ１０の基板上に均一な間隔を保持して形成されることが好ましい。
【００４９】
次いで、バイオチップの製造に用いられる基板を用意する（Ｓ２０）。上記基板は、ベースプレート２０上に流動性樹脂２１をスピンコーティングすることにより製造することができる。ここで、上記ベースプレート２０は、耐食性を有する板であって、石英または高分子重合体であることが好ましい。
【００５０】
なお、本発明による実施形態において、ベースプレート２０上に流動性樹脂２１をスピンコーティングすることを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ベースプレート２０上に流動性樹脂２１を形成することができる方法、例えばベースプレート２０に流動性樹脂２１をディスペンサーなどの装備により塗布する方法などを用いることもできる。
【００５１】
スタンプ１０及びチップの基板２０、２１の用意が完了すれば、Ｓ３０ステップに進む。Ｓ３０ステップは、先ず図５ａに示すようにチップの基板２０、２１上にスタンプ１０を位置させる。その後、図５ｂに示すように、ベースプレート２０の下方から熱を加えて流動性樹脂２１を加熱し、スタンプ１０の上方からは所定の圧力を印加して、スタンプ１０に形成されている凹凸構造物１１を流動性樹脂２１上にインプリントする。
【００５２】
Ｓ３０ステップを遂行した後、ベースプレート２０の下方から加えられる熱の温度を下げて流動性樹脂２１を硬化させる（Ｓ４０）。流動性樹脂２１は、スタンプ１０の凹凸構造物に対応する形態を有する樹脂層２２になる。このとき、樹脂層２２が完全に硬化してしまうことでパターンの形状に変形が生じないようにする。
【００５３】
Ｓ４０ステップにおいて、流動性樹脂２１を硬化させる方法として熱を用いて硬化させることを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、流動性樹脂に紫外線（ＵＶ）を照射して流動性樹脂２１を硬化させることもできる。
【００５４】
熱を用いて流動性樹脂２１を硬化させる場合、Ｓ１０ステップにおいて、スタンプ１０は耐熱性素材からなるものを用意し、Ｓ２０ステップにおいて、ベースプレート２０上に熱硬化性樹脂からなる流動性樹脂２１をコーティングした基板を用意することが好ましい。なお、紫外線を用いて流動性樹脂２１を硬化させる場合、Ｓ１０ステップにおいて、スタンプ１０は石英、硝子などの紫外線透過素材からなるものを用意し、Ｓ２０ステップにおいて、ベースプレート２０上にＵＶ硬化性樹脂をコーティングすることが好ましい。
【００５５】
次いで、図５ｃに示すように、樹脂層２２からスタンプ１０を除去する（Ｓ５０）。
【００５６】
Ｓ５０ステップ後、樹脂層２２の反射率を高くし、表面が変形されることを防止し、タンパク質の固着を容易にするために、反射率が高く、耐酸性及び耐久性に優れたＡｕを樹脂層２２の表面にコーティングするステップ（Ｓ６０）をさらに含むことが好ましい。Ａｕに代えて、炭化珪素、酸化珪素、または二酸化珪素を上記樹脂層の表面にコーティング処理を施すこともできる。
【００５７】
上記Ｓ３０ないしＳ６０ステップにおいて、スタンプ１０の凹凸構造物１１が存在していた部分は、樹脂層２２において凹みを形成し、凹凸構造物１１の間の凹みが存在していた部分は、樹脂層２２において凸状の構造物を形成する（図６参照）。
【００５８】
上記過程により一定の間隔を隔てて凸状の構造物を有する樹脂層２２がバイオチップに形成され、上記構造物は、ファブリー・ペロー干渉計構造を形成する。すなわち、外部光から照射されて凸状の構造物の間に入射する光は、凸状の構造物の側壁から繰り返し反射されてから外部に放射される。したがって、凸状の構造物の間にタンパク質試料を接合させる場合、外部から照射された光の波長と外部に放射される光の波長を分析してタンパク質を分析することができるようになる。
【００５９】
樹脂層２２の表面から反射する光の角度を一定に保つためには、樹脂層２２に形成される上記構造物の側壁を平坦に保持する必要がある。そのために、Ｓ１０ステップにおいて、スタンプ１０の凹凸構造物１１の側壁を平坦に形成することが好ましい。
【００６０】
また、バイオチップの構造において、上述した如く、樹脂層２２に形成される上記構造物は、分光分析器の分析可能な波長域（例えば、紫外線領域、可視光線領域、または赤外線領域）に対応して構造物の寸法が決められる。樹脂層２２に上記構造物を形成させるための凹凸構造物１１の寸法もこれに対応して設ける必要がある。
【００６１】
図７は、本発明の好適な実施形態によるバイオチップに備えられる対象物を検出する方法のフローチャートであり、図８は、本発明の好適な実施形態によるバイオチップに備えられる対象物を検出する方法を概略的に示す図である。以下、図７及び図８を参照してバイオチップに備えられる対象物を検出する方法について説明する。
【００６２】
先ず、一列に均一に並んだパターンを有するバイオチップに特定の対象物（ｔａｒｇｅｔ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を接合するためにリンカーを備えたバイオチップを用意する（Ｓ１００）。
【００６３】
次いで、Ｓ１００ステップにおいて用意したバイオチップに光を照射してバイオチップのパターンによるファブリー・ペロー干渉を測定する（Ｓ２００）。
【００６４】
このとき、第１の光ファイバ及び第２の光ファイバを備えるプローブを用いて光を照射し、反射される光を測定する。具体的に、光をバイオチップに直接に照射せず、プローブに備えられる第１の光ファイバに光を照射すると、光伝達媒体として働く第１の光ファイバが上記光から伝達されてきた特定領域の波長の光をバイオチップに伝達する。また、上記バイオチップから反射される光も上記第２の光ファイバに伝達され、これを第２の光ファイバが光測定装置に伝達する。
【００６５】
なお、全体的な波長の移動を観察するために、上記光としては、単色光源でない、広い分光発光スペクトルを有する白色光源を用いることが好ましい。
【００６６】
好ましくは、第１の光ファイバ及び第２の光ファイバは、単一のプローブに備えられてよく、プローブには、複数の第１の光ファイバ及び第２の光ファイバが備えられることもできる。
【００６７】
Ｓ２００ステップが完了すると、上記バイオチップに備えられるリンカーに特定の対象物を接合する（Ｓ３００）。
【００６８】
好ましくは、上記特定の対象物はタンパク質であり、これをバイオチップに接合するための接合部材は抗体であればよい。
【００６９】
本発明による実施形態において、上記特定の対象物としてタンパク質を例示し、これをバイオチップに接合するための接合部材として抗体を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記特定の対象物は、核酸などのような有機化合物であってもよく、このとき、上記接合部材は、核酸接続体などの有機化合物であればよい。
【００７０】
Ｓ３００ステップにおいて上記バイオチップに特定の対象物が接合されると、上記Ｓ２００ステップにおいて用いた光及びプローブを用いて特定の対象物が接合された上記バイオチップに光を再照射し、ファブリー・ペロー干渉による波長の移動を光測定装置により測定する（Ｓ４００）。
【００７１】
最後に、Ｓ２００及びＳ４００ステップにおいて測定されたデータを分析して上記バイオチップに接合された特定の対象物を分析する（Ｓ５００）。
【００７２】
なお、本発明による実施形態において、Ｓ２００ステップがＳ１００ステップとＳ３００ステップの間に実施されることを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、Ｓ５００ステップを実施する前に順番に関係なく実施可能である。
【００７３】
上記Ｓ１００ないしＳ５００ステップにおいて分析されたデータは、疾病の診断及びバイオマーカーの発掘、タンパク質の発現及び機能の研究、タンパク質の相互作用の研究、新薬開発などの各種の用途にて用いることができる。
【００７４】
以下、本発明によるバイオチップを用いて実際にタンパク質を付着し検出してその感度を確認した。先ず、Ａｕのコーティング処理を施された樹脂層の表面にリンカーを蒸着させた。リンカーとしては、プロテオゼン（Ｐｒｏｔｅｏｇｅｎ）社製のＰｒｏｌｉｎｋｅｒ（商標）を用いた。その後、ＣＲＰに対する抗体を接合部材としてリンカーに結合させた。上記結合は、リンカーが抗体タンパク質の−ＮＨ３＋を認識することでなされる。抗体が結合された以降は、抗体以外の他の所にタンパク質が非特異的に接合されないようにブロッキングをする。そして、ターゲットタンパク質である抗原ＣＲＰを接合させた。
【００７５】
光測定装置としては、ＨＲ−４０００（Ｏｃｅａｎ  Ｏｐｔｉｃｓ）スペクトロメータを用い、光源としては、ハロゲンランプを用いた。分析に用いた光の波長は、３５０〜８５０ｎｍ帯域で、チップ上の構造物の側壁は、該側壁間の距離（Ｗ）が４０〜６０ｎｍで、側壁の底面から端部までの距離（Ｈ）が１．５μｍであった。
【００７６】
図９ないし図１１は、抗原タンパク質であるＣＲＰの濃度を１００ｎｇ／ｍｌ（図９）、１０ｎｇ／ｍｌ（図１０）、１ｎｇ／ｍｌ（図１１）に変化させながらタンパク質の検出の感度を測定した結果を示すスペクトルである。それぞれのスペクトルは、抗原が結合する前の抗体スペクトル（点線スペクトル）に比べて、抗原が結合した後のスペクトル（実線スペクトル）が左側に移動している（Δ）ことを示している。これは、干渉による効果であって、タンパク質の検出が１ｎｇ／ｍｌ程度まで可能で感度に優れていることを示す。
【００７７】
以上、本発明について限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、これらによって限定されるものではなく、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で種々の修正及び変形が可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明によるバイオチップ、その製造方法、及びバイオチップに備えられる対象物の検出方法によれば、光干渉計構造からなるバイオチップを用いて少量の試料を多重に高速で分析することができ、改善されたバイオチップの構造により既存の方法に比べて相対的に高い感知感度を実現することができ、一定のパターンのバイオチップを製造する方法によりバイオチップを量産することができ、光干渉を用いることができる最適の構造で設計されたバイオチップに接合されたタンパク質を効果よく分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の好適な実施形態におけるバイオチップの斜視図である。
【図２】本発明の好適な実施形態におけるバイオチップの製造方法のフローチャートである。
【図３】本発明の好適な実施形態におけるバイオチップの製造方法によって用意されたスタンプの平面図である。
【図４】本発明の好適な実施形態におけるバイオチップの製造方法によって用意されたスタンプの側断面図である。
【図５ａ】本発明の好適な実施形態におけるバイオチップの製造方法を順次示した手順断面図である。
【図５ｂ】本発明の好適な実施形態におけるバイオチップの製造方法を順次示した手順断面図である。
【図５ｃ】本発明の好適な実施形態におけるバイオチップの製造方法を順次示した手順断面図である。
【図６】本発明の好適な実施形態におけるバイオチップの製造方法によって製造されたバイオチップの側断面図である。
【図７】本発明の好適な実施形態におけるバイオチップに備えられる対象物を検出する方法のフローチャートである。
【図８】本発明の好適な実施形態におけるバイオチップに備えられる対象物を検出する方法を概略的に示す図である。
【図９】本発明の実施形態におけるバイオチップに備えられる対象物を検出する方法でタンパク質検出の感度を測定するために、抗原タンパク質であるＣＲＰの濃度が１００ｎｇ／ｍｌである時の波長の変化を光測定装置により測定したスペクトルを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態におけるバイオチップに備えられる対象物を検出する方法でタンパク質検出の感度を測定するために、抗原タンパク質であるＣＲＰの濃度が１０ｎｇ／ｍｌである時の波長の変化を光測定装置により測定したスペクトルを示す図である。
【図１１】本発明の実施形態におけるバイオチップに備えられる対象物を検出する方法でタンパク質検出の感度を測定するために、抗原タンパク質であるＣＲＰの濃度が１ｎｇ／ｍｌである時の波長の変化を光測定装置により測定したスペクトルを示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０    スタンプ
１１    凹凸構造物
２０    ベースプレート
２１    流動性樹脂
２２    樹脂層
２３    Ａｕコーティング膜
【図２】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図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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【国際調査報告】
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