(57)【要約】【課題】複数のセンシング部位を有するバイオセンサなどを作製する際に、それぞれのセンシング部位に異なる修飾を行うには、目的以外のセンシング部位を被覆しておく必要がある。本発明では、電導性基材表面を一時的に保護するとともに、任意の箇所を任意の時点で露出することが可能なマスキング方法を提供する。【解決手段】有機化合物により被覆した電導性基材に電流を流すことにより、電導性基材との吸着力が減少する有機化合物、あるいは、電気分解が起こり溶媒に対する溶解度が上昇する有機化合物、を用いて電導性基材表面を被覆する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
電導性基材の表面を被覆するマスキング方法であって、
（１）電導性基材表面に有機化合物を被覆する工程と、
（２）該有機化合物を被覆した該電導性基材に電気を流すことにより、被覆した該有機化合物を除去する工程と、
を有することを特徴とする電導性基材表面のマスキング方法。
【請求項２】
前記電導性基材が無機質基材であることを特徴とする、請求項１に記載のマスキング方法。
【請求項３】
前記無機質基材が、金属または金属酸化物であることを特徴とする、請求項２に記載のマスキング方法。
【請求項４】
前記金属が、白金、パラジウム、金のいずれかであることを特徴とする、請求項３に記載のマスキング方法。
【請求項５】
前記有機化合物が、電導性基材に化学吸着する化合物であることを特徴とする、請求項１に記載のマスキング方法。
【請求項６】
前期化学吸着する化合物が、アリル誘導体であることを特徴とする、請求項５に記載のマスキング方法。
【請求項７】
前記アリル誘導体が、アリルアミン、アリルアルコール、アリルスルホン酸ナトリウム、ビニル酢酸、３−ブテン−１−オール、アリル硫酸ナトリウムのいずれかであることを特徴とする、請求項６に記載のマスキング方法。
【請求項８】
前記化学吸着する化合物が、シアノ基化合物であることを特徴とする、請求項５に記載のマスキング方法。
【請求項９】
前記化学吸着する化合物が、芳香族化合物であることを特徴とする、請求項５に記載のマスキング方法。
【請求項１０】
前記化学吸着する化合物が、硫黄化合物であることを特徴とする、請求項５に記載のマスキング方法。
【請求項１１】
前記有機化合物が、電気化学反応性化合物であることを特徴とする、請求項１に記載のマスキング方法。
【請求項１２】
前記電気化学反応性化合物が、電気分解性化合物であることを特徴とする、請求項１１に記載のマスキング方法。
【請求項１３】
前記電気分解性化合物が、電解還元性化合物であることを特徴とする、請求項１２に記載のマスキング方法。
【請求項１４】
前記電気分解性化合物が、電解酸化性化合物であることを特徴とする、請求項１２に記載のマスキング方法。
【請求項１５】
前記電気分解性化合物が、電導性高分子であることを特徴とする、請求項１２に記載のマスキング方法。
【請求項１６】
前記電導性高分子が、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレンジアミン、およびその誘導体のいずれかであることを特徴とする、請求項１５に記載のマスキング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電導性材料表面に対するマスキング方法に関し、より詳しくは、電流を流すことによる着脱の制御が可能なマスキング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
記憶・思考のメカニズムをはじめ、生体内で行われている現象の多くは、未だ解明されていない。これまでの脳の研究では、物理的な変化をモニタリングする研究が主であったこと、また、物質濃度変化等の化学変化についても、マイクロダイアリシス等、サンプリングを行い、調べると言った手法が用いられている。しかし、マイクロダイアリシスを用いた測定では、数十秒単位の変化を観測するのが限度であり、ミリ秒単位で変化すると思われる、脳内物質の変化を正確にモニタリングすることは、不可能であったことがあげられる。
【０００３】
これに対して、電気化学的バイオセンサはリアルタイムに測定ができるため、ミリ秒の変化の応答が得られ、より正確な情報を得ることができる。これまでもバイオセンサを用いてグルコース、グルタミン酸等、単独物質の測定を行うことは可能であったが、メカニズムの解明には、特定微小領域における関連する複数の物質濃度変化のリアルタイムモニタリングが非常に有効だと考えられる。
【０００４】
しかしながら複数の体内物質を測定することのできるマルチチャンネル体内埋込型センサは未だ開発されていない。グルコース、グルタミン酸、乳酸等、体内物質を測定するためには、それぞれの物質と選択的に反応する酵素を用いるが、複数の物質を同時に測定できるセンサでは、立体的に配置された隣接する特定の微小領域に、それぞれ酵素を選択的に固定する必要がある。微小領域に酵素等を安定に固定する有用な方法として、例えば、特許文献１、非特許文献１、非特許文献２のように、電解重合法及び電解析出法があり生体内に存在するアスコルビン酸、尿酸、及びアセトアミノフェンの影響を受けにくいセンサの開発も報告されている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０１０４１１９号明細書
【非特許文献１】Ｎ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ、Ｘ．Ｃｈｅｎ、Ｇ．Ｓ．Ｗｉｌｓｏｎ；”Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ  Ｓｔｕｄｉｅｓ  ｏｆ  Ｇｌｕｃｏｓｅ  Ｏｘｉｄａｓｅ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｎ  ａ  Ｐｔ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ．”；Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ；２００２年、ｖｏｌ．７４（２）、ｐ．３６２−３６７
【非特許文献２】Ｘ．Ｃｈｅｎ、Ｎ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ、Ｙ．Ｈｕ、Ｇ．Ｓ．Ｗｉｌｓｏｎ；”Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ  ｍｅｄｉａｔｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ／ｅｌｅｃｔｒｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｙｉｅｌｄ  ａ  ｇｌｕｃｏｓｅ  ｍｉｃｒｏｂｉｏｓｅｎｓｏｒ  ｗｉｔｈ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．”；Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ；２００２年、ｖｏｌ．７４（２）、ｐ．３６８−３７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、タンパク質である酵素は、電極として用いる無機材料表面へ容易に吸着するため、電解重合および電解析出に用いる酵素を含む電解液に、複数のセンシング部位を有する電極を浸漬すると、目的とするセンシング部位以外の電極表面にも酵素が吸着する。
そのため、マルチチャンネルセンサの作製においては、目的とするセンシング部位以外への酵素吸着を抑制するためのマスキングの導入が必要である。しかしながら、一般に用いられているマスキング技術は、マスキング導入および除去の一方または両方の操作において、酵素の活性を著しく低下させる可能性が高い条件で行うため、タンパク質の吸着抑制を行う新規技術の開発が不可欠である。
【０００６】
本発明者は、上記問題点を解消するために、鋭意研究を重ね、アリル基を有する分子をはじめ、種々有機化合物を白金などの金属表面へ吸着し、また、特定の電位を印加することで金属表面から吸着していた有機化合物を除去できることに着目し、本発明に到達した。すなわち、本発明の目的は、電導性基材表面に電流を流すことにより被覆材料の着脱の制御が可能なマスキング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するために、本発明にかかるマスキング方法は、
（１）電導性基材表面に有機化合物を被覆する工程と、
（２）該有機化合物を被覆した該電導性基材に電気を流すことにより、被覆した該有機化合物を除去する工程と、
を有することを特徴としている。
【０００８】
前記電導性基材は、無機質機材であり、電気を流すことが可能な金属、金属酸化物、炭素などの伝導体、半導体が使用される。とくにセンサの電極として好適に使用される金属として、白金、金、銀、パラジウム等が例示される。また、金属酸化物は、インジウムスズ酸化物、酸化亜鉛、酸化スズ等が例示される。
【０００９】
着脱の制御が可能な有機化合物は、電導性基材と化学吸着する化合物を使用することができる。電導性基材と化学吸着する化合物は、電導性基材に電流を流すことにより、電導性基材との吸着力が減少し、電導性基材から脱離する。
【００１０】
前記電導性基材と化学吸着する化合物は、アリル誘導体、シアノ化合物、芳香族化合物、硫黄化合物等が例示される。
【００１１】
とくに、アリル誘導体として、アリルアミン、アリルアルコール、アリルスルホン酸ナトリウム、ビニル酢酸、３−ブテン−１−オール、アリル硫酸ナトリウムが好適に使用される。
【００１２】
前記着脱の制御が可能な有機化合物は、電気化学反応性化合物を使用することができる。電導性基材と物理吸着しており、電導性基材に電流を流すことにより、吸着している電気化学反応性化合物が電気化学反応を起こし、電導性基材との吸着力が低い化合物に変化し、電導性基材から脱離する。
【００１３】
前記電気化学反応性化合物は、電導性基材の表面を保護する目的の部位では、酵素等の生体素子を固定する工程において用いる溶媒に対する溶解度が低いため、電導性基材表面を被覆しており、一方、電導性基材の表面を露出する目的の部位では、電流を流すことによって電解還元または電解酸化のいずれかの電気分解が起こり、溶媒に対する溶解度が上昇し、電導性基材表面から除去することが可能である。
【００１４】
電気分解性化合物として使用される電導性高分子は、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレンジアミン、ポリアミノフェノール、ポリフェノール、ポリ（１−ピレナミン）が例示される。電導性高分子であるポリピロール及びその誘導体は、ピロール及びその誘導体を導電性電極上で電解酸化することにより溶剤に難溶または不溶な膜として得ることができる。また、成膜の後、導電性電極上の膜を電解還元することにより、低分子量化が可能であり、膜の除去ができる。
【００１５】
本発明のマスキング方法は、電導性基材を有機化合物で被覆した後、酵素などの生体素子を固定する工程を行い、最後に被覆した有機化合物を除去し、再生させるが、電導性基材に被覆した有機化合物に酵素などの生体素子が多く吸着すると、被覆した有機化合物の上に生体素子の膜が形成され、マスキングの除去が困難になる。そのため、被覆する有機化合物に酵素などの生体素子の吸着を抑制する機能が備わっていることが望ましい。
【００１６】
酵素をはじめ生体素子の多くは、正または負に帯電しており、被覆する有機化合物を生体素子と同じチャージのもの選べば、静電的反発により、吸着を抑制することが可能である。負のチャージを与えるものとしては、カルボン酸基、スルホン酸基、硫酸基、リン酸基およびそれらの塩等があげられる。正のチャージを与えるものとしては、四級アンモニウム塩、ホスファチジルコリン基、メタロセン、錯体等があげられる。
【００１７】
あるいは、電導性基材表面を高い親水性または撥水性をもたらす有機化合物を用いることも有用である。高い親水性をもたらす有機化合物としては、スルホン酸基、硫酸基、ホスファチジルコリン基等のイオン性化合物、ポリエチレングリコール等の非イオン性化合物、多糖などがあげられる。撥水性をもたらす有機化合物としては、長鎖メチレン化合物、芳香族化合物、パーフルオロ化合物、シロキサン等があげられる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電導性基材表面を一時的に保護するとともに、任意の箇所を任意の時点で露出することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係るマスキング方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、これらは具体的に説明するための事例であり、以下の内容に限定されるものではない。
【００２０】
例えば、センシング部位として複数の電極をもつマルチチャンネルセンサに対して、
１．有機化合物を用いて全ての電極を被覆する、
２．第１の電極に電流を流し、該第１の電極上の有機化合物を除去する、
３．該第１の電極に第１の酵素を固定する、
４．第２の電極に電流を流し、該第２の電極上の有機化合物を除去する、
５．該第２の電極に第２の酵素を固定する、
と言う工程を繰り返し、各電極に異なる種類の酵素を固定することが可能となる（図１参照）。
【００２１】
バイオセンサのセンシング部位として、白金電極が使用される例が多く報告されているが、白金は、活性が高いため電気化学的測定において、スタンダードとなる電極材料である。しかし、同時に、酵素などが非常に吸着し易いために、目的とする部位以外への吸着が問題となっている。
【００２２】
これに対して、本発明により提供されるマスキング方法は、電導性基材表面を一時的に保護するとともに、任意の箇所を任意の時点で露出することが可能であるため、脳や神経等の研究に有用な微細・微小マルチチャンネルセンサの作製に重要な技術である。
【００２３】
また、酵素に限らす、抗体、レセプター、ＤＮＡ等の吸着抑制が可能であることから、ＤＮＡチップ、マイクロＴＡＳ等のバイオチップの作製にも非常に有用であり、その応用は、電極を有するバイオデバイス全般に適用可能である。
【実施例１】
【００２４】
アリル誘導体として、アリルアミン、アリルアルコール、アリルスルホン酸ナトリウム、ビニル酢酸、３−ブテン−１−オール、を用い、電気化学的検出による白金電極表面へのグルコースオキシダーゼ吸着抑制評価を行った結果を表１に示す。
【００２５】
上段のAllyl absorbedは、電極に電位を印加し、アリル誘導体を電極表面から取り除く作業を行う前の電極のグルコースに対する電流応答を示し、中段のAllyl
removedは、電極に電位を印加し、アリル誘導体を取り除く操作を行った後の電流値を示す。また、下段のSuppressionはアリル誘導体を用いた吸着抑制操作を行わず、グルコースオキシダーゼ溶液に浸した電極のグルコース応答を100としたときの、それぞれのグルコースに対する電流応答の減少割合を示す。
【００２６】
【表１】
2008068188.tif 000002
【００２７】
いずれのアリル誘導体を用いた場合においても、酵素の吸着抑制が確認され、特にグルコースオキシダーゼと同じ負のチャージを持つスルホン酸末端基を有するアリルスルホン酸ナトリウムでは高い吸着抑制効果が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】複数の電極をもつマルチチャンネルセンサの酵素固定工程を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・電極１
２・・・電極２
３・・・電極３
４・・・基板
５・・・有機化合物
６・・・酵素１
７・・・酵素２
【図１】
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