(57)【要約】  ドナー基板の前面にコーティングされた生体または非生体材料をレシーバ基板の前面に転写するための方法およびデバイスを開示する。例示的な実装形態では、ドナー基板の前面は、レシーバ基板の前面に対向している。ドナー表面は、透明部分と、当該透明部分の表側の吸収層と、を含む。レーザの第１のレーザビームは、透明部分の裏側の一部分に照射されて、吸収層の圧力および／または温度を上昇させ、生体または非生体材料の一部分をドナー基板から排出させて、レシーバ表面に生体または非生体材料の一部分を転写する。レシーバ表面の表側の一部分にレーザの第２のレーザビームを照射することにより、第２の基板上に転写された生体または非生体材料の一部分が後処理される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドナー基板の前面にコーティングされた生体または非生体材料をレシーバ基板の前面に転写する方法であって、前記ドナー基板の前記前面は、前記レシーバ基板の前記前面に対向しており、前記ドナー基板は、透明部分と、該透明部分の表側の吸収層と、を含み、前記方法は、
前記透明部分の裏側の一部分にレーザの第１のレーザビームを照射して、前記吸収層の圧力および／または温度を上昇させ、前記生体または非生体材料の一部分を前記ドナー基板から排出させて、レシーバ表面に前記生体または非生体材料の前記一部分を転写するステップと、
前記レシーバ表面の表側の一部分にレーザの第２のレーザビームを照射することにより、前記レシーバ基板上に転写された前記生体または非生体材料の前記一部分を後処理するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記方法は、前記生体または非生体材料の前記一部分が転写された後、前記ドナー基板を除去するステップをさらに含む、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記方法は、前記第１のレーザビームのフルエンスを５０ｍＪ／ｃｍ２〜１５００ｍＪ／ｃｍ２に設定するステップをさらに含む、
請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記方法は、前記第２のレーザビームのフルエンスを３０ｍＪ／ｃｍ２〜５００ｍＪ／ｃｍ２に設定するステップをさらに含む、
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記方法は、前記第１のレーザビームおよび前記第２のレーザビームの波長を１００ｎｍ〜１５５０ｎｍで選択するステップをさらに含む、
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記方法は、ドナー表面上に前記第１のレーザビームを集束させ、前記ドナー基板から排出させるべき前記生体または非生体材料の前記一部分を選択するステップをさらに含む、
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
転写するステップは、第１の基板への照射を繰り返して、前記レシーバ基板上に生体または非生体材料のパターンを生じさせることを含む、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
転写するステップは、前記第１のレーザビームを集束させて前記レシーバ基板に向かって走行する細長い液体ジェットの形成を引き起こすことによる液相転写を含む、
請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
転写するステップは、前記第１のレーザビームを集束させて前記レシーバ基板に向かって走行する固体フライヤの形成を引き起こすことによる固相転写を含む、
請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記方法は、非生体材料を転写するステップを含み、後処理は、前記転写された非生体材料の光重合を含む、
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記方法は、生体材料を転写するステップを含み、後処理は、前記転写された生体材料を官能基化することを含む、
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
官能基化することは、前記レシーバ表面上の前記生体材料の前記一部分の照射により、前記レシーバ基板の選択された部分上の前記生体材料の前記一部分の結合を引き起こすことを含む、
請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
結合は、前記生体材料の第１の要素と前記レシーバ基板の第２の要素との間に共有結合を誘起することを含む、
請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記方法は、前記生体材料の硫黄元素と前記レシーバ基板の炭素元素との間に共有結合を誘起するステップを含む、
請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記方法は、前記生体材料の窒素元素と前記レシーバ基板の炭素元素との間に共有結合を誘起するステップを含む、
請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記方法は、医薬材料を前記レシーバ基板に転写するステップを含み、後処理は、生分解性材料の第２の層を追加して前記転写された医薬材料を封入することを含む、
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
前記方法は、回転波長板および偏光子を使用して、前記レーザの密度を調整するステップをさらに含む、
請求項１から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
照射コンフィグレーション装置であって、前記照射コンフィグレーション装置は、
透明部分と、前記透明部分の前面に生体または非生体材料がコーティングされた吸収層と、を有するドナー基板と、
前記ドナー基板の前記前面に対向する前面を有するレシーバ基板と、
第１のレーザビームが、転写動作モード中、前記ドナー基板の裏側に照射され、後処理動作モード中、前記レシーバ基板の表側に照射されるように構成された、パルスレーザ源と、
を備える照射コンフィグレーション装置。
【請求項１９】
前記照射コンフィグレーション装置は、前記ドナー基板を保持する第１のステージと、前記レシーバ基板を保持する第２のステージと、をさらに備え、前記ステージは、前記パルスレーザ源に対して独立して相対的に可動である、
請求項１８記載の照射コンフィグレーション装置。
【請求項２０】
前記照射コンフィグレーション装置は、前記ステージおよび前記パルスレーザ源を制御して、前記パルスレーザ源を前記ステージと同期させるコンピュータコントローラをさらに備える、
請求項１９記載の照射コンフィグレーション装置。
【請求項２１】
前記照射コンフィグレーション装置は、前記第１のレーザビームおよび前記第２のレーザビームをそれぞれ前記ドナー基板および前記レシーバ基板に集束させる集束要素をさらに備える、
請求項２０記載の照射コンフィグレーション装置。
【請求項２２】
前記照射コンフィグレーション装置は、前記第１のレーザビームおよび前記第２のレーザビームを前記集束要素に導光するミラーをさらに備える、
請求項２１記載の照射コンフィグレーション装置。
【請求項２３】
前記照射コンフィグレーション装置は、照射、転写および後処理を監視する画像撮像装置をさらに備える、
請求項２２記載の照射コンフィグレーション装置。
【請求項２４】
前記画像撮像装置は、ＣＣＤカメラである、
請求項２３記載の照射コンフィグレーション装置。
【請求項２５】
前記集束要素は、顕微鏡対物レンズであり、前記画像撮像装置は、倒立顕微鏡方式を使用して照射、転写および後処理を監視するために、前記ミラーの背後に配置されている、
請求項２３または２４記載の照射コンフィグレーション装置。
【請求項２６】
請求項１から１７までのいずれか１項記載の方法を計算システムに実行させるためのプログラム命令を含む、
コンピュータプログラム製品。
【請求項２７】
記憶媒体上に具現化されている、
請求項２６記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２８】
キャリア信号によって伝送される、
請求項２６記載のコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザ転写プロセスで使用するための方法およびデバイスに関する。より具体的には、本発明は、デュアルビームコンフィグレーション装置を使用した、固相または液相でのレーザ転写プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
直接描画レーザ技術は、基板の特定の領域への材料の堆積および処理のために使用されるものである。「直接描画（direct write）」という用語を用いて、予め製造されたマスクを必要とせずに、基板上に特定のパターンを直接作成することを扱う技術群を説明することができる。直接描画技術は、マイクロエレクトロニクス用途およびバイオエレクトロニクス用途で重要となるミクロン解像度およびサブミクロン解像度の利点をもたらすものであり、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）プログラムを使用して制御して、パターンまたはデザインをデジタル的に印刷物に転写することができる。
【０００３】
最も一般的な直接描画技術として、インクジェット印刷、レーザ化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）およびMicropen（商標）が使用されているが、これらの技術には、解像度および印刷機能の制限という、転写下の材料の粘弾性特性に関する固有の制限がある。レーザ誘起前方転写（ＬＩＦＴ）として知られる直接描画技術は、有機物質から金属ナノ粒子インク、半導体、酸化物および生体材料に至るまで、幅広い材料の転写に通常採用されている技術である。当該技術は、１９８６年にBohandy et al.(J. Bohandy, B. Kim, and F. J. Adrian, J. Appl. Phys., 60, 1538 (1986))のグループからシリカ基板上の銅ピクセルの転写として最初に報告されている。ＬＩＦＴを使用した生体材料のレーザ転写に関する最初の報告は、２００２年に遡り、Ringeisen et al.(B. R. Ringeisen, D. B. Chrisey, A. Pique, H. D. Young, R. Modi, M. Bucaro, J. Jones-Meehan, and B. J. Spargo, Biomat. 23, 161-166 (2002))が、ＬＩＦＴとＭＡＰＬＥ技術を組み合わせたレーザ直接描画技術を使用して、活性タンパク質、生存可能な大腸菌、および哺乳類のチャイニーズハムスターの卵巣細胞の印刷を実証している。さらに、Karaiskou et al.(A. Karaiskou, I. Zergioti, C. Fotakis, M. Kapsetaki, and D Kafetzopoulos, Appl. Surf. Sci. 208-209, 245-249 (2003))は、ＬＩＦＴを使用したガラス基板上のラムダファージＤＮＡマイクロアレイの転写を報告している。ＬＩＦＴはまた、Katis et al.(I. N. Katis et al., Biomicrofl. 8, 036502 (2014))によって報告されているように、抗体をセルロース紙基板上にレーザ転写するポイントオブケア医療診断においても使用されている。
【０００４】
ＬＩＦＴの方法および変形形態がPiqueによる米国特許第７００１４６７号明細書に記載されている。しかしながら、Piqueによる米国特許第７００１４６７号明細書では、発明は、転写後にさらなる処理を必要としない材料にのみ関している。国際公開第２０１７／１０３００７号(Zergioti et al.)では、発明は、分子クリック試薬を基板上に転写し、活性化することに関している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、基板上の生体および非生体材料の選択的レーザ転写と、転写された材料のその後のレーザ後処理と、をデュアルビームレーザ転写装置を使用して組み合わせる方法に関する。より具体的には、レーザ転写され、かつ後処理されるパターンは、
‐ＤＮＡ、アプタマー、抗体、ペプチド、タンパク質、細胞などを含む（選択された末端基で修飾されるか、または未修飾の）生体材料、ならびに
‐プラスチック、無機材料、塩、酸化物、酸化グラフェン、グラフェン、遷移金属ジカルコゲナイドを含む非生体材料、
となりうる。
【０００６】
第１の態様では、ドナー基板の前面にコーティングされた生体または非生体材料をレシーバ基板の前面に転写する方法であって、ドナー基板の前面が、レシーバ基板の前面に対向しており、ドナー基板が、透明部分と、当該透明部分の表側の吸収層と、を含む方法が開示される。本方法は、透明部分の裏側の一部分にレーザの第１のレーザビームを照射して、吸収層の圧力および／または温度を上昇させ、生体または非生体材料の一部分をドナー基板から排出させて、レシーバ表面に生体または非生体材料の一部分を転写することと、レシーバ表面の表側の一部分にレーザの第２のレーザビームを照射することにより、レシーバ基板上に転写された生体または非生体材料の一部分を後処理することと、を含む。
【０００７】
レーザ転写法は、２つの基板、すなわち互いに近接のまたは接触したドナー基板およびレシーバ基板を含む。ドナー基板には調査対象の材料がコーティングされており、第１のレーザビームがドナー基板の裏側に照射されると、材料の選択された部分またはパターンがレシーバ基板に向かって推進される。当該推進力は、液相転写の場合にはレシーバ基板に向かって走行する細長い液体ジェットの形成を通じて、または固相転写の場合には固体フライヤとして現れる。ドナー基板は、選択されたレーザ波長に対して透明な材料および吸収性の薄層を含む。レーザビームは吸収層によって吸収されるため、材料の排出につながる温度および圧力の上昇をもたらす。
【０００８】
転写される（生体または非生体）材料に応じて、異なるレーザ後処理が必要になる場合がある。こうしたレーザ後処理の例には、生体材料の官能基化、およびポリマーまたはモノマーの光重合が含まれうる。
【０００９】
官能基化は、基板の選択された部分または全ての領域に、選択された生体材料を結合させることを含む。本方法では、デュアルビームレーザ転写プロセスを使用して、高い結合収率を実現する。例えば、エポキシ修飾ガラス上のチオール修飾生体分子の場合、提案する方法における官能基化のメカニズムは、官能基化に使用されるレーザビームがＣ（基板のエポキシＣ−Ｏ−Ｃ基由来）とＳ（生体分子のチオールＳＨ基由来）との間の共有結合の発生を誘起することである。エポキシ修飾ガラス上のアミノ修飾ＤＮＡの場合も、レーザビームは炭素（エポキシ基板由来）とＮ（生体分子のアミノ基由来）との間に共有結合を誘起する。未修飾の基板上の未修飾の生体材料の場合、転写中に生じる転写速度および圧力の増加により官能基化が行われ、これにより、基板への材料の直接付着が促進される。
【００１０】
光重合は、例えば、レシーバ基板の選択された領域でのレーザ印刷されたポリマーまたはモノマーの光重合を含んでもよい。調査対象のポリマーに応じて、異なる波長を使用して、迅速かつサイト選択的なレーザ光重合を可能にすることができる。
【００１１】
両レーザビームの波長は、１００ｎｍ〜１５５０ｎｍとすることができ、例えば、それぞれの波長に対する吸収層の光吸収に応じて、１９３ｎｍ、２６６ｎｍ、３５５ｎｍ、５３２ｎｍおよび１０６４ｎｍのいずれかである。レシーバ基板上に転写されたパターンの解像度は、１μｍから数百マイクロメートルのオーダーであってよい。転写に使用される第１のレーザビームに使用されるレーザフルエンスは５０ｍＪ／ｃｍ２〜５００ｍＪ／ｃｍ２であってもよく、一方、基板の後処理に使用される第２のレーザビームの場合、レーザフルエンスは３０ｍＪ／ｃｍ２〜１５０ｍＪ／ｃｍ２であってよい。転写と後処理との間のレーザフルエンスの違いは、各現象を生じさせるために必要な異なるレーザエネルギに起因しうる。より具体的には、後処理のレーザエネルギは通常、転写のレーザエネルギよりも低い。なぜなら、転写された生体材料または非生体材料は、第２のレーザビームから直接照射されており、生体または非生体材料に損傷を引き起こさないよう、官能基化または活性化の誘起に必要なレーザエネルギの割合を低くしなければならないからである。
【００１２】
レシーバ基板は、未修飾の基板であっても、修飾された基板であってもよい。未修飾という用語には、リンカーが存在しない可能性があるガラス、プラスチック、セラミック、およびシリコン基板が含まれるが、一方、修飾という用語には、前述の基板に対して行われる任意の化学的、プラズマ、レーザ照射による修飾プロセスが含まれる。したがって、当該修飾は、基板表面に化学種および化学結合を発生させる任意のプロセス、すなわち、チオール基、アミノ基、水酸基、エポキシ基などの化学種および化学結合を発生させるプロセスであってもよい。
【００１３】
幾つかの実施例では、方法は、生体または非生体材料の一部分が転写された後、ドナー基板を除去することをさらに含むことができる。したがって、後処理の前にドナー基板のみが除去されるため、異なるレーザビームではあるが、同じレーザ源を用いてレシーバ基板を照射することができる。これにより、プロセス全体を加速することができる。
【００１４】
幾つかの実施例では、方法は、ドナー表面上に第１のレーザビームを集束させてドナー基板から排出させる生体または非生体材料の一部分を選択することをさらに含むことができる。ドナー基板の異なるスポットでの照射を繰り返すことにより、レシーバ基板上に生体または非生体材料のパターンを生じさせることが可能となる。
【００１５】
別の態様では、デュアルビーム転写コンフィグレーション装置が開示される。デュアルビーム転写コンフィグレーション装置は、透明部分と、当該透明部分の前面に生体または非生体材料がコーティングされた吸収層と、を有するドナー基板を含むことができる。デュアルビーム転写コンフィグレーション装置は、ドナー基板の前面に対向する前面を有するレシーバ基板をさらに含むことができる。デュアルビーム転写コンフィグレーション装置は、パルスレーザ源をさらに含むことができる。パルスレーザ源は、第１のレーザビームを、転写動作モード中にはドナー基板の裏側に照射し、後処理動作モード中にはレシーバ基板の表側に照射するように構成可能である。
【００１６】
幾つかの実施例では、デュアルビーム転写コンフィグレーション装置は、ドナー基板を保持する第１のステージと、レシーバ基板を保持する第２のステージと、をさらに含むことができる。ステージは、レーザビームに対して独立して相対的に可動であってよい。
【００１７】
幾つかの実施例では、デュアルビーム転写コンフィグレーション装置は、ステージおよびパルスレーザ源を制御するコンピュータコントローラをさらに含むことができる。コンピュータコントローラは、回路、例えばプロセッサおよびメモリストレージを含んでもよく、ステージ位置および／または所望のパターンコンフィグレーションを受け取り、これに応じてステージおよびレーザビームパルスの変位を制御して、パルスレーザ源をステージと同期させてもよい。
【００１８】
幾つかの実施例では、デュアルビーム転写コンフィグレーション装置は、照射、転写、および後処理を監視する画像撮像装置、例えばＣＣＤカメラをさらに含むことができる。
【００１９】
別の態様では、コンピュータプログラム製品が開示される。コンピュータプログラム製品は、本明細書に開示する幾つかの実施例にしたがって、ドナー基板の前面にコーティングされた生体または非生体材料をレシーバ基板の前面に転写する方法を計算システムに実行させるためのプログラム命令を含むことができる。
【００２０】
コンピュータプログラム製品は、記憶媒体（例えば、ＣＤ‐ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＵＳＢドライブ、コンピュータメモリもしくは読み取り専用メモリ）上に具現化可能であるか、またはキャリア信号（例えば、電気もしくは光キャリア信号）によって伝送することができる。
【００２１】
コンピュータプログラムは、ソースコード、オブジェクトコード、コード中間ソースおよびオブジェクトコードの形態、例えば部分的にコンパイルされた形態、またはプロセスの実装形態での使用に適した任意の他の形態であってもよい。キャリアは、コンピュータプログラムを伝送可能な任意のエンティティまたはデバイスであってよい。
【００２２】
例えば、キャリアは、記憶媒体、例えばＲＯＭ、例えばＣＤ‐ＲＯＭもしくは半導体ＲＯＭ、または磁気記録媒体、例えばハードディスクを含むことができる。さらに、キャリアは、伝達可能なキャリア、例えば電気信号または光信号であってもよく、電気ケーブルまたは光ケーブルを介して、または無線または他の手段によって伝達されてもよい。
【００２３】
コンピュータプログラムが、ケーブルまたは他のデバイスもしくは手段によって直接に伝達されうる信号として具現化される場合、キャリアは、こうしたケーブルまたは他のデバイスもしくは手段によって構成されていてもよい。
【００２４】
代替的に、キャリアは、コンピュータプログラムが埋め込まれた集積回路であってもよく、当該集積回路は、関連する方法を実行するため、または関連する方法の実行における使用のために適合化されている。
【００２５】
添付の図面を参照して本開示の非限定的な実施例を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施例による、デュアルビーム転写コンフィグレーション装置を概略的に示す。
【図２】一実施例による、生体または非生体材料を転写する方法を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、一実施例による、デュアルビーム転写コンフィグレーション装置を概略的に示す。転写動作モード（ａ）の間、ドナー基板１０５には、生体または非生体材料１１０が前面ＦＤ上にコーティングされている。ドナー基板１０５の前面ＦＤは、レシーバ基板１１５の前面ＦＲに対向するように配置される。ドナー基板１０５は、透明部分１０５ａと、透明部分の表側の吸収層１０５ｂと、を含む。レーザ源１２０は、ミラー１２５によって反射され、次に集束要素１３０によって集束される第１のレーザビームＢ１を形成する。レーザ源１２０の第１のレーザビームＢ１は、透明部分の裏側ＢＤの一部分に照射されて、吸収層の圧力および／または温度を上昇させ、生体または非生体材料の一部分１１０ａをドナー基板１０５から排出させて、生体または非生体材料の一部分１１０ａをレシーバ基板１１５に転写する。
【００２８】
後処理動作モード（ｂ）の間、ドナー基板１０５が除去され、レーザの第２のレーザビームＢ２を照射することにより、第２の基板１１５上に転写された生体または非生体材料の一部分１１０ａが処理される。
【００２９】
図２は、一実施例による、生体または非生体材料を転写する方法を概略的に示す。ブロック２０５では、ドナー基板の表側に生体または非生体材料がコーティングされる。ブロック２１０では、レシーバ基板の表側がドナー基板の表側に相対するように配置される。ブロック２１５では、生体または非生体材料の一部分がレシーバ表面に転写されるまで、ドナー基板の透明な裏側に、レーザ源からの第１のレーザビームが照射される。ブロック２２０では、ドナー基板が除去され、その後、ブロック２２５で、レシーバ表面の表側に転写された生体または非生体材料が、レーザ源の第２のレーザビームを照射することによって後処理される。第２のレーザビームの特性は、第１のレーザビームの特性とは異なっていてよい。
【００３０】
本発明の一実施例は、デュアルビームレーザセットアップの第１のレーザビームを使用したガラス基板上へのモノマーの転写、および転写されたモノマーと第２のレーザビームとの光重合に関する。
【００３１】
アクリル酸（ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＨ）を水に溶解させた溶液２０μｌを、ブレードコート法を使用して円形の石英基板（ドナー基板、直径２５．４ｍｍ、厚さ１ｍｍ）上に塗布し、均一な薄い液膜を作製してドナー基板を調製した。
【００３２】
採用した装置は、デュアルビームレーザ転写セットアップであり、転写には、３５５ｎｍで動作するパルス状Ｎｄ：ＹＡＧレーザ源を８ｎｓのパルス持続時間で使用した。当該レーザ波長を選択した理由は、薄いＴｉコーティングが吸収層として円形の石英基板に塗布されており、レーザエネルギを吸収して、材料をレシーバ基板に向かって推進するためである。レーザビームは、顕微鏡の対物レンズ（倍率１５倍）を使用してドナー基板に集束させ、レーザスポットサイズは１μｍ〜３００μｍの範囲で可変とした。本システムは、マスクプロジェクション条件で動作し、プロセスは、ＣＣＤカメラを用いた倒立顕微鏡方式に基づく高出力イメージングシステムを使用して、リアルタイムで観察可能であった。レーザのエネルギ密度は、回転波長板および偏光子を使用して５０ｍＪ／ｃｍ２〜２５０ｍＪ／ｃｍ２で調整できる。
【００３３】
溶液コーティングされたドナー基板のモノマーを、コーティングされた側がガラス基板に対向するように、レシーバ側のガラス基板に近接して配置した。レーザビームをドナー基板に投影し、レーザフルエンスを８０ｍＪ／ｃｍ２に設定し、レーザスポットの形状を直径５μｍの長方形とした。転写プロセスにより、ガラス基板の選択された領域に、直径約５μｍ、厚さ約２０ｎｍの水ピクセル中に長方形のアクリル酸を堆積させ、当該プロセスを複数回実行して、各スポットに対して単一のレーザパルスを使用して１０×１０ピクセルのアレイを作製した。本発明の当該実施例では、ドナーおよびレシーバ基板を、マイクロメートル精度のコンピュータ制御ステージ上に配置させ、レーザ源と同期させた。
【００３４】
転写された材料の光重合のために、ドナー基板を除去し、単一のレーザパルスを使用して各転写されたピクセルを照射した。光重合に使用したレーザ源は、８ｎｓのパルス持続時間で３５５ｎｍで動作するパルスＮｄ：ＹＡＧレーザ源である。ガラス基板上のレーザスポットは１０μｍに調整し、先行して転写された各ピクセルの表面全体に各パルスを照射した。レーザフルエンスは１３０ｍＪ／ｃｍ２に調整され、各ピクセルが１つのレーザパルスを受光した。プロセスを上記の高出力イメージングシステムを使用して監視した。
【００３５】
本発明の別の実施例は、エポキシ修飾ガラス基板の特定の領域への未修飾ＤＮＡの転写および官能基化を含む。作製した基板は、患者の層別化のためのＤＮＡアッセイの開発に使用される。
【００３６】
未修飾ＤＮＡをリン酸バッファ（ｐＨ７．３）に溶解させて１０μＭの溶液を作製し、当該溶液６μｌをブレードコート法を使用して円形の石英基板（ドナー基板、直径２５．４ｍｍ、厚さ１ｍｍ）上に塗布し、均一な薄膜を作製してドナー基板を調製した。
【００３７】
基板の転写および官能基化に採用した装置は、８ｎｓのパルス持続時間で３５５ｎｍで動作するパルスＮｄ：ＹＡＧレーザ源を含む。当該レーザ波長を選択した理由は、薄いＴｉコーティングが吸収層として円形の石英基板に塗布されており、レーザエネルギを吸収して、生体材料をレシーバ基板に向かって推進するためである。レーザビームは、顕微鏡の対物レンズ（倍率１５倍）を使用してドナー基板に集束させ、レーザスポットサイズは１μｍ〜３００μｍの範囲で可変とした。本システムは、マスクプロジェクション条件で動作し、プロセスは、ＣＣＤカメラを用いた倒立顕微鏡方式に基づく高出力イメージングシステムを使用して、リアルタイムで観察可能であった。レーザのエネルギ密度は、回転波長板および偏光子を使用して５０ｍＪ／ｃｍ２〜５００ｍＪ／ｃｍ２で調整できる。
【００３８】
未修飾ＤＮＡコーティングされた石英基板（ドナー基板）を、コーティングされた側がガラス基板に対向するように、レシーバ側のエポキシ修飾ガラス基板に近接して配置した。レーザビームをドナー基板に投影し、レーザフルエンスを２５０ｍＪ／ｃｍ２に設定し、レーザスポットの形状を直径５μｍの円形とした。転写プロセスにより、ガラス基板の選択された領域に、直径約１０μｍ、厚さ２０ｎｍの円形ＤＮＡスポットを堆積させ、当該プロセスを複数回実行して、各スポットに対して単一のレーザパルスを使用して１００×１００ＤＮＡスポットのアレイを作製した。本発明の当該実施例では、ドナーおよびレシーバ基板を、マイクロメートル精度のコンピュータ制御ステージ上に配置させ、レーザ源と同期させた。
【００３９】
エポキシ修飾ガラス基板上にレーザ転写された未修飾ＤＮＡを官能基化するために、ドナー基板（円形石英）を除去し、各ＤＮＡスポットに単一のレーザパルスを使用した。官能基化に使用したレーザ源は、８ｎｓのパルス持続時間で３５５ｎｍで動作するパルスＮｄ：ＹＡＧレーザ源である。レシーバ基板上のレーザスポットは１５μｍに調整され、各パルスを各ＤＮＡスポットの表面全体に照射した。レーザフルエンスは５０ｍＪ／ｃｍ２に調整され、各ＤＮＡスポットが１つのレーザパルスを受光した。当該プロセスを複数回繰り返し、生体材料が先行して転写されたガラス基板の選択された領域を官能基化した。プロセスを上記の高出力イメージングシステムを使用して監視した。
【００４０】
本発明の別の実施例は、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）基板の特定の領域に、Ｃｙ５共役ロバ抗ウサギ（ＤＡＲ−Ｃｙ５）抗体を転写することを含む。作製された基板は、酵素結合免疫吸着測定（ＥＬＩＳＡ）法の開発に使用される。
【００４１】
保存抗体溶液（５ｍｇ／ｍｌ）をリン酸バッファ生理食塩水（ｐＨ７．０）に溶解させ、１：５０希釈を行って０．１ｍｇ／ｍｌ溶液を生成し、当該溶液の１０μｌを円形の石英基板（ドナー基板、直径２５．４ｍｍ、厚さ１ｍｍ）にドロップキャストし、一晩乾燥させて均一な薄膜（固相転写）を作製してドナー基板を調製した。
【００４２】
転写に使用した装置は、８ｎｓのパルス持続時間で３５５ｎｍで動作するパルスＮｄ：ＹＡＧレーザ源を含む。当該レーザ波長を選択した理由は、薄いＴｉコーティングが吸収層として円形の石英基板に塗布されており、レーザエネルギを吸収して、生体材料をレシーバ基板に向かって推進するためである。レーザビームはドナー基板上に平凸レンズ（焦点距離５０ｍｍ）を使用して集束させ、レーザスポットサイズは１μｍ〜３００μｍで可変とした。本システムは、マスクプロジェクション条件で動作し、プロセスは、ＣＣＤカメラを用いた倒立顕微鏡方式に基づく高出力イメージングシステムを使用して、リアルタイムで観察可能であった。レーザのエネルギ密度は、回転波長板および偏光子を使用して１００ｍＪ／ｃｍ２〜４００ｍＪ／ｃｍ２で調整できる。
【００４３】
抗体コーティングされた石英基板（ドナー基板）を、コーティングされた側が窒化ケイ素基板に対向するように、レシーバ側の窒化ケイ素基板に近接して（１０μｍ〜３０００μｍ）配置した。レーザビームをドナー基板に投影し、レーザフルエンスを２００ｍＪ／ｃｍ２に設定し、レーザスポットの形状を直径３０μｍの長方形とした。転写プロセスにより、窒化ケイ素基板の選択された領域に、直径３０μｍの長方形の抗体スポットを堆積させ、当該プロセスを複数回実行して、各スポットに対して単一のレーザパルスを使用して１００×１００抗体スポットのアレイを作製した。本発明の当該実施例では、ドナーおよびレシーバ基板を、マイクロメートル精度のコンピュータ制御ステージ上に配置させ、レーザ源と同期させた。
【００４４】
窒化ケイ素基板上にレーザ転写された抗体を官能基化するために、ドナー基板（円形石英）を除去し、各抗体スポットに単一のレーザパルスを使用した。官能基化に使用したレーザ源は、８ｎｓのパルス持続時間で３５５ｎｍで動作するパルスＮｄ：ＹＡＧレーザ源である。レシーバ基板上のレーザスポットは３０μｍに調整され、各パルスで各抗体スポットの表面全体に照射した。レーザフルエンスは３０ｍＪ／ｃｍ２に調整され、各抗体スポットが１つのレーザパルスを受光した。当該プロセスを複数回繰り返し、生体材料が先行して転写された窒化ケイ素基板の選択された領域を官能基化した。プロセスを上記の高出力イメージングシステムを使用して監視した。
【００４５】
本発明の別の実施例は、活性医薬成分、この場合はパラセタモール（他の成分はテオフィリン、フェロジピン、ヒドロクロロチアジドなどであってもよい）のレーザ転写、およびその後の生分解性ポリマー（ポリカプロラクトン、ＰＣＬなど）を用いたレーザ封入（官能基化）を、薬物送達用途に適した基板上、例えば生分解性材料上で行うことに関する。
【００４６】
少量のパラセタモール（１０ｍｇ、パラセタモール）を水に溶解させ、当該溶液の１０μｌを円形の石英基板（ドナー基板、直径２５．４ｍｍ、厚さ１ｍｍ）にドロップキャストし、均一な薄膜を作製してドナー基板を調製した。
【００４７】
レシーバ基板上でのパラセタモールの転写に採用した装置は、５３２ｎｍで動作し、パルス持続時間が８ｎｓのパルスＮｄ：ＹＡＧレーザ源を含む。当該レーザ波長を選択した理由は、薄いＡｕコーティングが吸収層として円形の石英基板に塗布されており、レーザエネルギを吸収して、材料をレシーバ基板に向かって推進するためである。レーザビームは、顕微鏡の対物レンズ（倍率１５倍）を使用してドナー基板に集束させ、レーザスポットサイズは１μｍ〜３００μｍの範囲で可変とした。本システムは、マスクプロジェクション条件で動作し、プロセスは、ＣＣＤカメラを用いた倒立顕微鏡方式に基づく高出力イメージングシステムを使用して、リアルタイムで観察可能であった。レーザのエネルギ密度は、回転波長板および偏光子を使用して５０ｍＪ／ｃｍ２〜２００ｍＪ／ｃｍ２で調整可能である。パラセタモールをレシーバ基板の選択された領域に転写した後、ドナー基板を除去し、第２のレーザビームを使用して、先行してパラセタモールが転写された領域に３５５ｎｍの波長（８ｎｓのパルス持続時間）を用いてＰＣＬを転写し、封入マトリクスを形成するために、レシーバ基板上に転写された材料を後処理する。
【００４８】
レシーバ基板上のレーザスポットは１μｍ〜３００μｍで可変であり、各パルスは各パラセタモールスポットの表面全体に照射される。レーザフルエンスは３０ｍＪ／ｃｍ２〜１５０ｍＪ／ｃｍ２で可変であり、各パラセタモールスポットが１つのレーザパルスを受光した。当該プロセスを複数回繰り返し、パラセタモールが先行して転写されたレシーバ基板上の選択された領域を封入した。プロセスを上記の高出力イメージングシステムを使用して監視した。
【００４９】
提案する方法は、次の用途で利用可能である。すなわち、
・マイクロエレクトロニクス用途（トランジスタ、センサ）、スキャフォールド（増殖の実施場所となる生体材料の３Ｄビルディングブロック）、マイクロコンポーネントならびに光電子用途の機能材料として使用できるポリマー、粉末および無機材料のアレイおよびパターンもしくは構造（ライン、パッド）。
・医薬品に使用される化学物質（パラセタモールＣ８Ｈ９ＮＯ２など）。
・官能基化されたパターンの径が１μｍに至る小さい径であるために、これを使用して、同じ基板上で多数の異なる生体材料マイクロアレイ（すなわち、最大１０００個の異なるＤＮＡアレイ）を選択的に官能基化して、すなわちＤＮＡ分析、ＥＬＩＳＡ試験、患者の層別化などを行うことができる、生体材料マイクロアレイ、タンパク質、抗体アッセイなど。さらに、ＤＮＡ分析では、洗浄およびブロッキングのプロセスが必要になる場合が多いため、生物医学においては非常に高価な洗浄試薬とブロッキング試薬の過剰な使用を避けて、同じ基板に同じ液体を施与することが有用である。これは、処理時間の短縮にもつながり、これにより、より短い時間ウィンドウでより多くの試料を分析できる。
【００５０】
本明細書では幾つかの実施例しか開示していないが、他の代替物、修正物、用途および／またはそれらの等価物が可能である。さらに、説明した実施例の全ての考えられる組み合わせに及ぶ。したがって、本開示の範囲は、特定の実施例によって限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲の公正な解釈によってのみ決定されるべきである。図面に関連する参照符号が請求項の括弧内に配置されている場合、それらは請求項の明瞭性を高める試みを目的としており、請求項の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【００５１】
さらに、図面を参照して説明した実施例は、計算装置もしくは計算システムおよび計算装置もしくは計算システムで実行されるプロセスを含むが、本発明はまた、システムを実施するように適合されたコンピュータプログラム、特にキャリア上またはキャリア内のコンピュータプログラムに及ぶ。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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