(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（Ｉ）の反復単位および式（ＩＩ）の反復単位：
【化１】
0006759197.tif 000085
（式中、Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ１ｂ、およびＲ２ｂは、それぞれ独立して、水素、任意に置換されたアルキル、または任意に置換されたフェニルから選択され、
Ｒ３ａおよびＲ３ｂは、それぞれ独立して、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたフェニル、または任意に置換されたＣ７〜１４アラルキルから選択され、
Ｌ１およびＬ２は、それぞれ独立して、任意に置換されたアルキレンリンカーまたは任意に置換されたヘテロアルキレンリンカーから選択される）
を含む、表面官能化のためのポリマー。
【請求項２】
Ｒ１ａは、水素または任意に置換されたアルキルから選択され、Ｒ２ａおよびＲ３ａは、それぞれ水素である、請求項１に記載のポリマー。
【請求項３】
Ｒ１ｂは、水素または任意に置換されたアルキルから選択され、Ｒ２ｂおよびＲ３ｂは、それぞれ水素である、請求項１または２に記載のポリマー。
【請求項４】
Ｌ２は、任意に置換されたアルキレンである、請求項１〜３の何れか一項に記載のポリマー。
【請求項５】
Ｌ１は、任意に置換されたアルキレンである、請求項１〜４の何れか一項に記載のポリマー。
【請求項６】
前記式（Ｉ）および式（ＩＩ）の反復単位は、式（Ｉａ）および式（ＩＩａ）：
【化２】
0006759197.tif 000086
（式中、Ｒ１ａは、水素またはメチルであり、Ｒ１ｂは、水素またはメチルである）
によっても表される、請求項１〜５の何れか一項に記載のポリマー。
【請求項７】
Ｌ１は、任意に置換されたヘテロアルキレンである、請求項１〜４の何れか一項に記載のポリマー。
【請求項８】
Ｌ１は、１つまたは複数のオキソで任意に置換された−（ＣＨ２）ｍ−ＮＨ−（ＣＨ２）ｎ−であり、式中、ｍおよびｎは、それぞれ、１〜１０から独立して選択される整数である、請求項７に記載のポリマー。
【請求項９】
前記式（Ｉ）の反復単位は、式（Ｉｂ）：
【化３】
0006759197.tif 000087
（式中、Ｒ１ａは、水素またはメチルである）
によっても表される、請求項１〜４、７、および８の何れか一項に記載のポリマー。
【請求項１０】
さらに、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、およびポリアクロレインからなる群から選択される反復単位もしくはそれらの組み合わせを１つまたは複数含む、請求項１〜９の何れか一項に記載のポリマー。
【請求項１１】
さらに、式（ＩＩＩａ）もしくは式（ＩＩＩｂ）またはその両方の反復単位：
【化４】
0006759197.tif 000088
（式中、Ｒ４ａ、Ｒ４ｂ、およびＲ５ｂは、それぞれ、水素またはＣ１〜３アルキルから選択され、Ｒ５ａ、Ｒ６ａ、Ｒ６ｂ、およびＲ７ｂは、それぞれ独立して、水素、任意に置換されたＣ１〜６アルキル、または任意に置換されたフェニルから選択される）
を１つまたは複数含む、請求項１０に記載のポリマー。
【請求項１２】
Ｒ４ａ、Ｒ４ｂ、およびＲ５ｂは、それぞれ、水素またはメチルから選択される、請求項１１に記載のポリマー。
【請求項１３】
Ｒ６ｂおよびＲ７ｂの両方が水素である、請求項１１または１２に記載のポリマー。
【請求項１４】
Ｒ５ａまたはＲ６ａの少なくとも一方は水素である、請求項１１〜１３の何れか一項に記載のポリマー。
【請求項１５】
Ｒ５ａまたはＲ６ａの少なくとも一方はメチルである、請求項１１〜１３の何れか一項に記載のポリマー。
【請求項１６】
前記式（ＩＩＩａ）の反復単位は、（ＩＩＩａ１）、（ＩＩＩａ２）、または（ＩＩＩａ３）：
【化５】
0006759197.tif 000089
によっても表される、請求項１１〜１３の何れか一項に記載のポリマー。
【請求項１７】
前記式（ＩＩＩｂ）の反復単位は、（ＩＩＩｂ１）：
【化６】
0006759197.tif 000090
によって表される、請求項１１〜１６の何れか一項に記載のポリマー。
【請求項１８】
請求項１〜１７の何れか一項に記載のポリマーの前記式（ＩＩ）の反復単位の末端アミノ基が共有結合した第１表面を備える、基材。
【請求項１９】
前記ポリマーと前記第１表面との間の共有結合は、構造部分
【化７】
0006759197.tif 000091
またはそれらの組み合わせを含み、式中、＊は、前記ポリマーの、前記基材の第１表面との連結点を示すとともに、ＨＮ基は、式（ＩＩ）の反復単位の末端アミノ基に由来し、
前記ポリマーは、前記式（ＩＩ）の反復単位が、構造
【化８】
0006759197.tif 000092
となって前記第１表面に結合している、請求項１８に記載の基材。
【請求項２０】
前記基材は、前記ポリマーを、前記第１表面に共有結合した第１の複数の官能基と反応させることにより調製され、前記第１の複数の官能基には、ビニル、アクリロイル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、ヘテロシクロアルキニル、ニトレン、アルデヒド、ヒドラジニル、グリシジルエーテル、エポキシ、カルベン、イソシアネート、マレイミド、任意に置換されたそれらの変異体、またはそれらの組み合わせが含まれる、請求項１８に記載の基材。
【請求項２１】
前記第１の複数の官能基には、エポキシ基が含まれる、請求項２０に記載の基材。
【請求項２２】
前記第１の複数の官能基は構造
【化９】
0006759197.tif 000093
を含む、請求項２１に記載の基材。
【請求項２３】
前記ポリマーの前記式（ＩＩ）の反復単位の末端アミノ基を、前記第１表面のエポキシ基と反応させることによって調製される、請求項２０〜２２の何れか一項に記載の基材。
【請求項２４】
前記ポリマーの前記式（Ｉ）の反復単位の末端アジド基に共有結合した官能化オリゴヌクレオチドをさらに含む、請求項１８〜２３の何れか一項に記載の基材。
【請求項２５】
前記官能化オリゴヌクレオチドと前記ポリマーとの間の共有結合は、構造部分
【化１０】
0006759197.tif 000094
またはそれらの組み合わせを含み、式中、＊は、前記ポリマーの、前記官能化オリゴヌクレオチドとの連結点を示し、
前記ポリマーは、前記式（Ｉ）の反復単位が、構造
【化１１】
0006759197.tif 000095
【化１２】
0006759197.tif 000096
となって前記官能化オリゴヌクレオチドに結合している、請求項２４に記載の基材。
【請求項２６】
前記官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数の官能部分を前記ポリマーの前記式（Ｉ）の反復単位の末端アジド基と反応させることにより、前記官能化オリゴヌクレオチドは前記ポリマーに共有結合し、前記１つまたは複数の官能部分には、アルキン、シクロアルケン、シクロアルキン、ヘテロシクロアルケン、ヘテロシクロアルキン、任意に置換されたそれらの変異体、またはそれらの組み合わせが含まれる、請求項２４に記載の基材。
【請求項２７】
前記１つまたは複数の官能部分には、アルキンが含まれる、請求項２６に記載の基材。
【請求項２８】
前記ポリマーの前記式（Ｉ）の反復単位の末端アジド基を前記官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数のアルキン部分と反応させることにより、前記官能化オリゴヌクレオチドは前記ポリマーに共有結合する、請求項２７に記載の基材。
【請求項２９】
前記１つまたは複数の官能部分には、ノルボルネン、シクロオクチン、ビシクロノニン、任意に置換されたそれらの変異体、またはそれらの組み合わせが含まれる、請求項２６に記載の基材。
【請求項３０】
前記ビシクロノニンは、ビシクロ［６．１．０］ノナ−４−インである、請求項２９に記載の基材。
【請求項３１】
前記ポリマーの前記式（Ｉ）の反復単位の末端アジド基を前記官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数のビシクロ［６．１．０］ノナ−４−イン部分と反応させることにより、前記官能化オリゴヌクレオチドは前記ポリマーに共有結合する、請求項３０に記載の基材。
【請求項３２】
前記基材は、ガラス、シリカ、プラスチック、石英、金属、金属酸化物、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１８〜３１の何れか一項に記載の基材。
【請求項３３】
前記基材は、ガラスを含む、請求項３２に記載の基材。
【請求項３４】
前記第１表面は、ポリマーコーティング領域および不活性領域の両方を含む、請求項１８〜３３の何れか一項に記載の基材。
【請求項３５】
請求項１〜１７の何れか一項に記載のポリマーの前記式（Ｉ）の反復単位の末端アジド基に共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを含む、グラフト化ポリマー。
【請求項３６】
前記官能化オリゴヌクレオチドと前記ポリマーとの間の共有結合は、構造部分
【化１３】
0006759197.tif 000097
またはそれらの組み合わせを含み、式中、＊は、前記ポリマーの、前記官能化オリゴヌクレオチドとの連結点を示し、
前記ポリマーは、前記式（Ｉ）の反復単位が、構造
【化１４】
0006759197.tif 000098
【化１５】
0006759197.tif 000099
となって前記官能化オリゴヌクレオチドに結合している、請求項３５に記載のグラフト化ポリマー。
【請求項３７】
前記官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数の官能部分を前記ポリマーの前記式（Ｉ）の反復単位の末端アジド基と反応させることにより調製され、前記１つまたは複数の官能部分には、アルキン、シクロアルケン、シクロアルキン、ヘテロシクロアルケン、ヘテロシクロアルキン、任意に置換されたそれらの変異体、またはそれらの組み合わせが含まれる、請求項３５に記載のグラフト化ポリマー。
【請求項３８】
前記１つまたは複数の官能部分には、アルキンが含まれる、請求項３７に記載のグラフト化ポリマー。
【請求項３９】
前記１つまたは複数の官能部分には、ノルボルネン、シクロオクチン、ビシクロノニン、任意に置換されたそれらの変異体、またはそれらの組み合わせが含まれる、請求項３７に記載のグラフト化ポリマー。
【請求項４０】
前記ビシクロノニンは、ビシクロ［６．１．０］ノナ−４−インである、請求項３９に記載のグラフト化ポリマー。
【請求項４１】
前記グラフト化ポリマーは、前記ポリマーの前記式（Ｉ）の反復単位の末端アジド基を前記官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数の官能基と反応させることにより形成される、請求項３７〜４０の何れか一項に記載のグラフト化ポリマー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔優先権出願を参照することによる組み込み〕
本発明は、その全体が参照により本明細書に明確に組み込まれる、２０１４年１０月３１日に出願された米国仮特許出願第６２／０７３７６４号に対する利益の優先性を主張する。
【０００２】
概して本出願は、化学、生物学、および物質科学の分野に関する。具体的には、本出願は、基材表面の官能化、ならびに、ＤＮＡシーケンシングおよび他の診断用途といった下流用途をサポートする、新規のポリマーコーティングおよびグラフト化ＤＮＡコポリマーに関する。そのような官能化表面を調製する方法およびその使用も開示する。
【背景技術】
【０００３】
ポリマーまたはハイドロゲルによってコーティングされた基材は、多くの技術的用途で用いられる。例えば、移植医療機器を生物学的に不活性なポリマーでコーティングすることが可能である。別の例では、ポリマーまたはハイドロゲルによってコーティングされた基材が、生体分子の調製および／または解析のために用いられる。ある核酸シーケンシング法などの分子解析は、ポリマーまたはハイドロゲルによってコーティングされた基材表面に対する核酸鎖の結合に依存する。結合した核酸鎖の配列は、次に、当技術分野で周知であるいくつかの異なる方法により決定され得る。
【０００４】
あるシーケンシング−バイ−シンセシス（「ＳＢＳ」）プロセスでは、フローセルの１つまたは複数の表面をポリマーまたはハイドロゲルでコーティングし、次に、これにプライマー（一本鎖ＤＮＡ、つまりｓｓＤＮＡ）をグラフト化する。しかしながら、コーティング、グラフト化、および品質管理のステップの実行に関連し、固有の費用が存在する。
【発明の概要】
【０００５】
本願は、ＳＢＳアプリケーション、および、プライマーポリマー結合ステップが初期のポリマー合成に組み込まれているプロセスに有用な、ポリマーコーティングを開示する。これは、シーケンシングフローセルまたはＳＢＳに用いられる他の基材を製造するために行われるグラフト化プロセスの一部またはすべてを無くすことができる。これらのプロセスは、下流の生化学へのプライマーの接近可能性を最大にし、副反応を最小にし、より効率的な界面化学をもたらすことができる。本明細書で開示するコーティングおよびプロセスは、限定されるわけではないが、核酸および他の生物活性分子の合成または検出に用いられるものを含む、他の解析装置およびプロセスに有用である。
【０００６】
本明細書に記載する一部の実施形態は、式（Ｉ）の反復単位および式（ＩＩ）の反復単位を含む、表面官能化のためのポリマーに関する。
【０００７】
【化１】
0006759197.tif 000002
【０００８】
式中、Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ１ｂ、およびＲ２ｂは、それぞれ独立して、水素、任意に置換されたアルキルまたは任意に置換されたフェニルから選択され、Ｒ３ａおよびＲ３ｂは、それぞれ独立して、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたフェニル、または任意に置換されたＣ７〜１４アラルキルから選択され、Ｌ１およびＬ２は、それぞれ独立して、任意に置換されたアルキレンリンカーまたは任意に置換されたヘテロアルキレンリンカーから選択される。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリシロキサン、シリコーン、ポリアクロレイン、ポリホスファゼン、ポリイソシアネート、ポリオール、およびポリサッカライドからなる群から選択される反復単位もしくはそれらの組み合わせを、１つまたは複数含むことができる。一部のそのような実施形態では、ポリマーはさらに、式（ＩＩＩａ）もしくは式（ＩＩＩｂ）またはその両方のポリアクリルアミドの反復単位を１つまたは複数含み得る。
【０００９】
【化２】
0006759197.tif 000003
【００１０】
式中、Ｒ４ａ、Ｒ４ｂ、およびＲ５ｂは、それぞれ、水素またはＣ１〜３アルキルから選択され、Ｒ５ａ、Ｒ６ａ、Ｒ６ｂ、およびＲ７ｂは、それぞれ独立して、水素、任意に置換されたＣ１〜６アルキル、または任意に置換されたフェニルから選択される。
【００１１】
本明細書に記載の一部の実施形態は、本明細書に記載するように、式（Ｉ）の反復単位および式（ＩＩ）の反復単位を有するポリマーを含む第１表面を備える基材に関する。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、上記の種々の異なるポリマー骨格の１つまたは複数の反復単位、例えば、式（ＩＩＩａ）もしくは式（ＩＩＩｂ）またはその両方の反復単位を１つまたは複数含み得る。
【００１２】
一部の実施形態では、ポリマーが基材の第１表面に共有結合する際、式（ＩＩ）の反復単位のアミノ基と基材の第１表面との間に少なくとも１つの共有結合が形成される。そのため、本明細書に記載するように、式（Ｉ）の反復単位および式（ＩＩ）の反復単位を有するポリマーが共有結合している第１表面を備える基材はまた、基材表面との共有結合の位置を示す、構造
【化３】
0006759197.tif 000004
の修飾反復単位を有するポリマーを含むと理解されるべきである。
【００１３】
本明細書に記載の一部の実施形態は、本明細書に記載するように、式（Ｉ）の反復単位および式（ＩＩ）の反復単位を有するポリマーに共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを含む、グラフト化ポリマーに関する。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、上記のような種々の異なるポリマー骨格の１つまたは複数の反復単位、例えば、式（ＩＩＩａ）もしくは式（ＩＩＩｂ）またはその両方のポリアクリルアミドの１つまたは複数の反復単位を含み得る。
【００１４】
一部の実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドがポリマーに共有結合する場合、式（Ｉ）の反復単位のアジド基と官能化オリゴヌクレオチドとの間の反応の結果として、少なくとも２つの共有結合が形成される。そのため、本明細書に記載するように、式（Ｉ）の反復単位および式（ＩＩ）の反復単位のポリマーに共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを含むグラフト化ポリマーには、官能化オリゴヌクレオチドとの共有結合の位置を示す、構造
【化４】
0006759197.tif 000005
【化５】
0006759197.tif 000006
の修飾反復単位を有するポリマーも含まれることを理解されたい。
【００１５】
本明細書に記載の一部の実施形態は、式（ＩＶ）の反復単位を含む、表面官能化用のポリマーに関する。
【００１６】
【化６】
0006759197.tif 000007
【００１７】
式中、Ｒ１ｃおよびＲ２ｃは、それぞれ独立して、水素、任意に置換されたアルキル、または任意に置換されたフェニルから選択され、Ｒ３Ｃは、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたフェニル、または任意に置換されたＣ７〜１４アラルキルから選択され、Ａｒは、任意に置換されたＣ６〜１０アリール、または任意に置換された５員もしくは６員ヘテロアリールから選択され、ＲＡは、任意に置換されたテトラジンであり、Ｌ３は、一重結合、任意に置換されたアルキレンリンカー、または任意に置換されたヘテロアルキレンリンカーから選択される。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリシロキサン、シリコーン、ポリアクロレイン、ポリホスファゼン、ポリイソシアネート、ポリオール、およびポリサッカライドからなる群から選択される反復単位もしくはそれらの組み合わせを、１つまたは複数含み得る。一部のそのような実施形態において、ポリマーはさらに、上記に示す構造を有する、式（ＩＩＩａ）もしくは式（ＩＩＩｂ）またはその両方のポリアクリルアミドの反復単位を１つまたは複数含み得る。
【００１８】
本明細書に記載する一部の実施形態は、本明細書に記載するように、式（ＩＶ）の反復単位を有するポリマーを含む第１表面を備える基材に関する。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、上記のような種々の異なるポリマー骨格の反復単位、例えば、式（ＩＩＩａ）もしくは式（ＩＩＩｂ）またはその両方のポリアクリルアミドの反復単位を１つまたは複数含み得る。
【００１９】
一部の実施形態では、ポリマーが基材の第１表面に共有結合する際、式（ＩＶ）の反復単位のテトラジン基と基材の第１表面との間の反応の結果として、少なくとも２つの共有結合が形成される。一部の他の実施形態では、式（ＩＶ）の反復単位のテトラジン基の間に少なくとも２つの共有結合が形成される。そのため、本明細書に記載するように、式（ＩＶ）の反復単位を有するポリマーを含む第１表面を備える基材はまた、本明細書に記載するように、構造
【化７】
0006759197.tif 000008
（式中、Ａｒ−ＲＡＡ部分は、基材表面との共有結合の位置を示す、
【化８】
0006759197.tif 000009
から選択され、
【化９】
0006759197.tif 000010
ＲＡＡは任意に置換され得る。）の修飾反復単位を有するポリマーを含むと理解されるべきである。
【００２０】
本明細書に記載の一部の実施形態は、本明細書に記載するように、式（ＩＶ）の反復単位を有するポリマーに共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを含む、グラフト化ポリマーに関する。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、上記のような種々の異なるポリマー骨格の反復単位、例えば、式（ＩＩＩａ）もしくは式（ＩＩＩｂ）またはその両方のポリアクリルアミドの反復単位を１つまたは複数含み得る。
【００２１】
一部の実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドがポリマーに共有結合する際、式（ＩＶ）の反復単位のテトラジン基と官能化オリゴヌクレオチドとの間の反応の結果として、少なくとも２つの共有結合が形成される。そのため、本明細書に記載するように、式（ＩＶ）の反復単位のポリマーに共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを含むグラフト化ポリマーには、構造
【化１０】
0006759197.tif 000011
（式中、Ａｒ−ＲＡＢ部分は、オリゴヌクレオチドとの共有結合の位置を示す、
【化１１】
0006759197.tif 000012
から選択され、
【化１２】
0006759197.tif 000013
ＲＡＢは任意に置換され得る。）の修飾反復単位を有するポリマーも含まれることを理解されたい。
【００２２】
本明細書に記載の一部の実施形態は、式（Ｖ）の反復単位を含む、表面官能化のためのポリマーに関する。
【００２３】
【化１３】
0006759197.tif 000014
【００２４】
式中、Ｒ１ｄおよびＲ２ｄは、それぞれ独立して、水素、任意に置換されたアルキル、または任意に置換されたフェニルから選択され、Ｒ３ｄは、それぞれ、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたフェニル、または任意に置換されたＣ７〜１４アラルキルから選択され、ＲＢは、アジド、任意に置換されたアミノ、Ｂｏｃ保護アミノ、ヒドロキシ、チオール、アルキニル、アルケニル、ハロ、エポキシ、テトラジニル、またはアルデヒドから選択され、Ｌ４およびＬ５は、それぞれ独立して、任意に置換されたアルキレンリンカーまたは任意に置換されたヘテロアルキレンリンカーから選択される。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、式（ＶＩａ）もしくは式（ＶＩｂ）またはその両方の反復単位を含み得る。
【００２５】
【化１４】
0006759197.tif 000015
【００２６】
式中、Ｒ１ｅ、Ｒ２ｅ、Ｒ１ｆ、およびＲ２ｆは、それぞれ独立して、水素、任意に置換されたアルキル、または任意に置換されたフェニルから選択される。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリシロキサン、シリコーン、ポリアクロレイン、ポリホスファゼン、ポリイソシアネート、ポリオール、およびポリサッカライドからなる群から選択される反復単位もしくはそれらの組み合わせを、１つまたは複数含み得る。
【００２７】
本明細書に記載の一部の実施形態は、本明細書に記載するように、式（Ｖ）の反復単位を有するポリマーを含む第１表面を備える基材に関する。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、式（ＶＩａ）もしくは式（ＶＩｂ）またはその両方の反復単位を含み得る。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、上記の種々の異なるポリマー骨格の反復単位を１つまたは複数含み得る。
【００２８】
一部の実施形態では、ポリマーが基材の第１表面に共有結合する際、式（Ｖ）の反復単位のアジド基と基材の第１表面との間の反応の結果として少なくとも２つの共有結合が形成される。そのため、本明細書に記載するように、式（Ｖ）の反復単位を有するポリマーが共有結合した第１表面を備える基材はまた、基材表面との共有結合の位置を示す、構造
【化１５】
0006759197.tif 000016
の修飾反復単位を有するポリマーを含むことを理解されたい。
【００２９】
一部の他の実施形態では、ポリマーが基材の第１表面に共有結合する際、式（Ｖ）の反復単位のアミノ基と基材の第１表面との間に少なくとも１つの共有結合が形成される。そのため、本明細書に記載するように、式（Ｖ）の反復単位を有するポリマーが共有結合した第１表面を備える基材はまた、基材表面との共有結合の位置を示す、構造
【化１６】
0006759197.tif 000017
の修飾反復単位を有するポリマーを含むことを理解されたい。
【００３０】
本明細書に記載の一部の実施形態は、本明細書に記載するように、式（Ｖ）の反復単位を有するポリマーに共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを含む、グラフト化ポリマーに関する。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、式（ＶＩａ）もしくは式（ＶＩｂ）またはその両方の反復単位を含み得る。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、上記の種々の異なるポリマー骨格の反復単位を１つまたは複数含み得る。
【００３１】
一部の実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドがポリマーに共有結合する際、式（ＶＩａ）の反復単位のエポキシ基と官能化オリゴヌクレオチドとの間の反応の結果として、少なくとも１つの共有結合が形成される。そのため、本明細書に記載するように、式（Ｖ）の反復単位および式（ＶＩａ）の反復単位のポリマーに共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを含むグラフト化ポリマーにはまた、オリゴヌクレオチドとの共有結合の位置を示す、構造
【化１７】
0006759197.tif 000018
の修飾反復単位を有するポリマーが含まれることを理解されたい。
【００３２】
本明細書に記載の一部の実施形態は、グラフト化ポリマーを基材の第１表面に固定するプロセスに関し、該プロセスは、
第１の複数の官能基が共有結合した第１表面を備える基材を提供するステップと、
ポリマーに共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを含むグラフト化ポリマーであって、前記ポリマーは第２の複数の官能基を含む、グラフト化ポリマーを提供するステップと、
前期第１表面の第１の複数の官能基を、前期ポリマーの第２の複数の官能基と反応させ、その結果、前記ポリマーを前記基材の第１表面に共有結合させるステップとを含む。
【００３３】
本明細書に記載の方法の一部の実施形態において、シクロアルケン、シクロアルキン、ヘテロシクロアルケン、ヘテロシクロアルキンから選択される不飽和部分を含む官能化シランで表面を処理し、官能化オリゴヌクレオチドがビシクロ［６．１．０］ノナ−４−インを含む場合、ポリマーは以下の構造
【化１８】
0006759197.tif 000019
（式中、ｎは１〜２００００の範囲の整数であり、ｍは１〜１０００００の範囲の整数である）のポリ（Ｎ−（５−アジドアセトアミジルペンチル）アクリルアミド−ｃｏ−アクリルアミド）（ＰＡＺＡＭ）ではない。一部のそのような実施形態では、官能化シランの不飽和部分にはノルボルネンが含まれる。
【００３４】
本明細書に記載の一部の実施形態は、本明細書に記載のポリマーを、基材の第１表面に固定するプロセスまたは方法に関し、これは、第１の複数の官能基が共有結合した第１表面を備える基材を提供するステップと、本明細書に記載のポリマーを提供するステップと、前記第１表面の第１の複数の官能基を前記ポリマーと反応させ、その結果、前記ポリマーを前記基材の第１表面に共有結合させるステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】ノルボルネンシラン単層表面を備えるポリマーコーティングフローセルのＴｙｐｈｏｏｎ蛍光画像を示す図である。
【図１Ｂ】実施例１のポリマーのＴｙｐｈｏｏｎ強度中央値（表２）の関連棒グラフを示す図である。
【図１Ｃ】ノルボルネンシラン単層表面を備えるポリマーコーティングフローセルのＴｙｐｈｏｏｎ蛍光画像を示す図である。
【図１Ｄ】実施例１のポリマーのＴｙｐｈｏｏｎ強度中央値（表２）の関連棒グラフを示す図である。
【図２Ａ】ノルボルネンシラン単層表面を備えるポリマーコーティングフローセルのＴｙｐｈｏｏｎ蛍光画像を示す図である。
【図２Ｂ】実施例１のポリマーのＴｙｐｈｏｏｎ強度中央値（表３）の関連棒グラフを示す図である。
【図２Ｃ】ノルボルネンシラン単層表面を備えるポリマーコーティングフローセルのＴｙｐｈｏｏｎ蛍光画像を示す図である。
【図２Ｄ】実施例１のポリマーのＴｙｐｈｏｏｎ強度中央値（表３）の関連棒グラフを示す図である。
【図３Ａ】ノルボルネン表面を、実施例１で列記する種々のポリマー（表２）でコーティングした後のＴＥＴ  ＱＣ強度データ（表４）と、熱応力試験後に測定した表面減少率を示す、折れ線グラフおよび棒グラフを示す図である。
【図３Ｂ】エポキシ表面を実施例１で列記する種々のポリマー（表３）でコーティングした後のＴＥＴ  ＱＣ強度データ（表５）と、熱応力試験後に測定した表面減少率を示す、折れ線グラフおよび棒グラフを示す図である。
【図４Ａ】ノルボルネンシラン単層表面を有するポリマーコーティングフローセルのＴｙｐｈｏｏｎ蛍光画像を示す図である。
【図４Ｂ】実施例１のポリマーのＴｙｐｈｏｏｎ強度中央値（表６）の関連棒グラフを示す図である。
【図４Ｃ】ノルボルネンシラン単層表面を有するポリマーコーティングフローセルのＴｙｐｈｏｏｎ蛍光画像を示す図である。
【図４Ｄ】実施例１のポリマーのＴｙｐｈｏｏｎ強度中央値（表６）の関連棒グラフを示す図である。
【図４Ｅ】ノルボルネン表面を実施例１で列記する種々のポリマー（表６）でコーティングした後のＴＥＴ  ＱＣ強度データ（表７）と、熱応力試験後に測定した表面減少率を示す、折れ線グラフおよび棒グラフを示す図である。
【図５】異なる時点における、ノルボルネンとビピリジルテトラジンとの間の反応についての一連のＮＭＲ画像を示す図である。
【図６】ビピリジンテトラジンとビシクロ［６．１．０］ノナ−４−イン−９−イルメタノールとの間の反応の、ＵＶ−Ｖｉｓ吸収パターンの折れ線グラフを示す図である。
【図７】グラフト化デンドリマーと、表面結合基を有する官能化デンドリマーとの間のカップリング反応を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本出願は、核酸コポリマー（例えば、ＤＮＡコポリマー）と、そのような核酸コポリマーを基材の表面にグラフト化するためのプロセスに関する。一本鎖ＤＮＡ（「ｓｓＤＮＡ」）プライマーとの予備コンジュゲーション（ｐｒｅ−ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）のために用いられるポリマーの一部の実施形態には、アクリルアミド／アジド−アクリルアミド／アミノエチル−アクリルアミド三元コポリマー、テトラジン修飾ポリアクリルアミド、および、ポリ（グリシジルメタクリレート）と、アミノ−ＰＥＧ−アジドまたはアミノ−ＰＥＧ−Ｂｏｃ−アミドとの反応生成物が含まれる。次に核酸コポリマーを、基材の表面に、場合によっては、フローセルの表面または分子アレイの表面といった基材のシラン官能化表面に共有結合させることが可能である。本開示はまた、そのような核酸−コポリマーコーティング表面を調製する方法、および、そのような核酸−コポリマーコーティング表面を備える基材をシーケンシング−バイ−シンセシス反応で用いる方法に関する。
【００３７】
一部の実施形態は、ビシクロ［６．１．０］ノナ−４−イン、アルキン、アミド、またはアジド誘導体化リンケージなどの１つまたは複数の官能基を介して本明細書に記載のポリマーに予備コンジュゲートした官能化オリゴヌクレオチドを含む、シーケンシング−バイ−シンセシス反応を行うためのフローセルに関する。一部の実施形態では、プライマーは、Ｐ５プライマーまたはＰ７プライマーである。Ｐ５プライマーおよびＰ７プライマーは、ＨｉＳｅｑ（登録商標）、ＭｉＳｅｑ（登録商標）、ＮｅｘｔＳｅｑ（登録商標）、およびＧｅｎｏｍｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒ（登録商標）のプラットフォームでのシーケンシングのためにＩｌｌｕｍｉｎａ社により販売されている、市販のフローセルの表面で用いる。
【００３８】
プライマー結合に併せてポリマー内に品質管理（ＱＣ）マーカを組み込むことにより、さらなるプロセスと費用節減が達成され得る。解析テストを用いて、ＱＣマーカありまたはなしのＤＮＡコポリマーの品質および一貫性を求めることができ、該解析テストを再度用いて、オープンウェハフォーマットと共に動作する際の堆積の有効性を求めることができる。これらの追加の品質管理チェックポイントは、より一貫した生成物を産出するバッチ変動（ｂａｔｃｈ  ｖａｒｉａｔｉｏｎ）にまでフローセルバッチを低減させ、また、製造時に障害が現れる際、どこでプロセス偏差（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）が起きたかを絞り込む助けとなるはずである。
【００３９】
定義
別段の定義がない限り、本明細書で用いる全ての技術的および科学的用語は、当業者により一般的に理解されるのと同じ意味を持つ。用語「含み（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」の使用は、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、および「含まれた（ｉｎｃｌｕｄｅｄ）」などの他の形と同様に、限定的ではない。用語「有し（ｈａｖｉｎｇ）」の使用は、「有する（ｈａｖｅ）」、「有する（ｈａｓ）」、および「有された（ｈａｄ）」などの他の形と同様に、限定的ではない。本明細書で用いる場合、移行句であれ請求項の本文であれ、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ（ｓ））」および「含み（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、非限定（ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ）の意味を持つと解釈されるべきである。つまり、上記の用語は、句「〜を少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ  ａｔ  ｌｅａｓｔ）」または「〜を少なくとも含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ａｔ  ｌｅａｓｔ）」と同義的に解釈されるべきである。例えば、プロセスの文脈で用いられる場合、用語「含み（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、プロセスが少なくとも言及されたステップを含むが、追加のステップも含み得ることを意味する。化合物、組成物、または装置の文脈で用いられる場合、用語「含み（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、該化合物、組成物、または装置は少なくとも言及されたフィーチャまたは構成要素を含むが、追加のフィーチャまたは構成要素も含み得ることを意味する。
【００４０】
本明細書で用いる場合、一般の有機体に関する略語を以下のように定義する。
Ａｃ                  アセチル
Ａｃ２Ｏ              無水酢酸
ＡＰＴＳ              アミノプロピルシラン
ＡＰＴＥＳ            （３−アミノプロピル）トリエトキシシラン
ＡＰＴＭＳ            （３−アミノプロピル）トリメトキシシラン
ａｑ．                水性
ＡＴＲＰ              原子移動ラジカル重合
Ａｚａｐａ            Ｎ−（５−アジドアセトアミジルペンチル）アクリルアミド
ＢＣＮ                ビシクロ［６．１．０］ノナ−４−イン
Ｂｎ                  ベンジル
ＢｒａｐａまたはＢＲＡＰＡ  Ｎ−（５−ブロモアセトアミジルペンチル）アクリルアミド
Ｂｚ                  ベンゾイル
ＢＯＣまたはＢｏｃ    ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル
Ｂｕ                  ｎ−ブチル
ｃａｔ．              触媒の
ＣＭＰ                化学機械研磨
ＣＲＰ                制御ラジカル重合
ＣＶＤ                化学蒸着
℃                    セ氏温度
ｄＡＴＰ              デオキシアデノシン三リン酸
ｄＣＴＰ              デオキシシチジン三リン酸
ｄＧＴＰ              デオキシグアノシン三リン酸
ｄＴＴＰ              デオキシチミジン三リン酸
ＤＣＡ                ジクロロ酢酸
ＤＣＥ                １，２−ジクロロエタン
ＤＣＭ                塩化メチレン
ＤＩＥＡ              ジイソプロピルエチルアミン
ＤＩＰＥＡ            ジイソプロピルエチルアミン
ＤＭＡ                ジメチルアセトアミド
ＤＭＥ                ジメトキシエタン
ＤＭＦ                Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド
ＤＭＳＯ              ジメチルスルホキシド
ＤＰＰＡ              ジフェニルホスホリルアジド
Ｅｔ                  エチル
ＥｔＯＡｃまたはＥＡ  酢酸エチル
ｇ                    グラム
ｈまたはｈｒ          時間
ｉＰｒ                イソプロピル
ＫＰｉ                ｐＨ７．０の１０ｍＭリン酸カリウム緩衝液
ＫＰＳ                ペルオキソ二硫酸カリウム
ＩＰＡ                イソプロピルアルコール
ＩＰＨＡ．ＨＣｌ      Ｎ−イソプロピルヒドロキシルアミンハイドロクロライド
ｍまたはｍｉｎ        分
ＭｅＯＨ              メタノール
ＭｅＣＮ              アセトニトリル
ｍＬ                  ミリリットル
ＮａＮ３              アジ化ナトリウム
ＮＨＳ                Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド
ＮＭＰ                ニトロキシド媒介ラジカル重合
ＰＡＺＡＭ            任意のアクリルアミド対アザパ（Ａｚａｐａ）比率のポリ（Ｎ−（５−アジドアセトアミジルペンチル）アクリルアミド−ｃｏ−アクリルアミド）
ＰＥＧ                ポリエチレングリコール
ＰＧ                  保護基
ＰＧＭＡ              ポリ（グリシジルメタクリラート）
Ｐｈ                  フェニル
ｐｐｔ                沈殿物
ＲＡＦＴ              可逆的付加−開裂連鎖移動重合
ｒｔ                  室温
ＳＦＡ                米国特許出願公開第２０１１／００５９８６５号明細書で定義されるシランフリーアクリルアミド
Ｓｕｌｆｏ−ＨＳＡＢまたはＳＨＳＡＢ  Ｎ−ヒドロキシスルホスクシンイミジル−４−アジドベノエート（ａｚｉｄｏｂｅｎｏａｔｅ）
ＴＥＡ                トリエチルアミン
Ｔｅｒｔ、ｔ          第三の
ＴＨＦ                テトラヒドロフラン
ＴＥＭＥＤ            テトラメチルエチレンジアミン
ＹＥＳ                Ｙｉｅｌｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ
μＬ                  マイクロリットル
【００４１】
本明細書で用いる場合、用語「アレイ」は、異なるプローブ分子が相対位置に応じて互いに識別可能であるように１つまたは複数の基材に結合した、異なるプローブ分子の集合を指す。アレイは異なるプローブ分子を含み得、これらは基材上のアドレス指定可能な異なる位置にそれぞれ位置する。あるいは、または加えて、アレイは異なるプローブ分子をそれぞれ担持する別個の基材を含み得、ここにおいて前記異なるプローブ分子は、基材が結合している表面における基材の位置に応じて、または、液体における基材の位置に応じて特定することが可能である。別個の基材が表面に位置する例示的なアレイとしては、限定されるわけではないが、例えば、米国特許第６３５５４３１号明細書、米国特許出願公開第２００２／０１０２５７８号明細書、および国際公開第００／６３４３７号に記載されているウェル中にビーズを含むものが挙げられる。例えば蛍光活性化セルソータ（ＦＡＣＳ）などのマイクロ流体デバイスを用いて液体アレイ中のビーズを識別するために本発明で用いることが可能な例示的なフォーマットは、例えば、米国特許第６５２４７９３号明細書に記載されている。本発明で用いることが可能なアレイのさらなる例としては、限定されるわけではないが、米国特許第５４２９８０７号明細書、同第５４３６３２７号明細書、同第５５６１０７１号明細書、同第５５８３２１１号明細書、同第５６５８７３４号明細書、同第５８３７８５８号明細書、同第５８７４２１９号明細書、同第５９１９５２３号明細書、同第６１３６２６９号明細書、同第６２８７７６８号明細書、同第６２８７７７６号明細書、同第６２８８２２０号明細書、同第６２９７００６号明細書、同第６２９１１９３号明細書、同第６３４６４１３号明細書、同第６４１６９４９号明細書、同第６４８２５９１号明細書、同第６５１４７５１号明細書、同第６６１０４８２号明細書、国際公開第９３／１７１２６号、同第９５／１１９９５号、同第９５／３５５０５号、欧州特許第７４２２８７号明細書、および同第７９９８９７号明細書に記載されているものが挙げられる。
【００４２】
本明細書で用いる場合、用語「共有結合的に付加した（ｃｏｖａｌｅｎｔｌｙ  ａｔｔａｃｈｅｄ）」または「共有結合した（ｃｏｖａｌｅｎｔｌｙ  ｂｏｎｄｅｄ）」は、原子間での電子対の共有により特徴付けられる化学結合の形成を指す。例えば、共有結合したポリマーコーティングは、他の手段、例えば付着または静電相互作用を介した表面への結合と対比して、基材の官能化表面と化学的結合を形成するポリマーコーティングを指す。表面に共有結合するポリマーはまた、共有結合以外の手段を介しても結合し得ることが理解されよう。
【００４３】
本明細書で用いる場合、「ａ」および「ｂ」が整数である「Ｃａ〜Ｃｂ」または「Ｃａ〜ｂ」は、特定の基における炭素原子数を指す。つまり、該基には、「ａ」〜「ｂ」（ａとｂを含む）の炭素原子が含まれ得る。したがって、例えば、「Ｃ１〜Ｃ４アルキル」基または「Ｃ１〜Ｃ４アルキル」基は、１〜４個の炭素を有するアルキル基、つまり、ＣＨ３−、ＣＨ３ＣＨ２−、ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ２−、（ＣＨ３）２ＣＨ−、ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）−、および（ＣＨ３）３Ｃ−を指す。
【００４４】
用語「ハロゲン」または「ハロ」は、本明細書で用いる場合、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素等の、元素周期表第７列の放射線安定性（ｒａｄｉｏ−ｓｔａｂｌｅ）原子のいずれか１つを意味し、フッ素および塩素が好適である。
【００４５】
本明細書で用いる場合、「アルキル」は、完全飽和した（つまり、二重結合も三重結合も含まない）直鎖または分岐状の炭化水素鎖を指す。アルキル基は１〜２０個の炭素原子を有し得る（本明細書中に現れる場合は常に、「１〜２０」等の数値範囲は所与の範囲内の各整数を指し、例えば、「１〜２０個の炭素原子」は、アルキル基が１個の炭素原子、２個の炭素原子、３個の炭素原子等、２０個以下の炭素原子からなり得ることを意味し、ただし、本定義は数値範囲が指定されていない場合の用語「アルキル」の出現も包含する）。アルキル基はまた、１〜９個の炭素原子を有する中級アルキルであり得る。アルキル基はまた、１〜４個の炭素原子を有する低級アルキルであり得る。アルキル基は、「Ｃ１〜４アルキル」または同様の名称で称され得る。例示のみを目的として、「Ｃ１〜４アルキル」は、アルキル鎖内に１〜４個の炭素原子が存在すること、つまり、アルキル鎖がメチル、エチル、プロピル、イソ−プロピル、ｎ−ブチル、イソ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、およびｔ−ブチルからなる群から選択されることを示す。典型的なアルキル基としては、限定はされないが、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、第三ブチル、ペンチル、およびヘキシルなどが挙げられる。アルキル基は任意に置換され得る。
【００４６】
本明細書で用いる場合、「アルコキシ」は式−ＯＲを指し、式中、Ｒは、「Ｃ１〜９アルコキ」など上記で定義したアルキルであり、限定されるわけではないが、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、１−メチルエトキシ（イソプロポキシ）、ｎ−ブトキシ、イソ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、およびｔｅｒｔ−ブトキシなどが含まれる。アルコキシ基は、任意に置換され得る。
【００４７】
本明細書で用いる場合、「アルケニル」は、１つまたは複数の二重結合を含む直鎖または分岐状の炭化水素鎖を指す。アルケニル基は２〜２０個の炭素原子を有し得るが、ただし、本定義は数値範囲が指定されていない場合の用語「アルケニル」の出現も包含する。アルケニル基はまた、２〜９個の炭素原子を有する中級アルケニルであってよい。アルケニル基はまた、２〜４個の炭素原子を有する低級アルケニルであり得る。アルケニル基は「Ｃ２〜４アルケニル」または同様の名称で称され得る。例示のみを目的として、「Ｃ２〜４アルケニル」は、アルケニル鎖内に２〜４個の炭素原子が存在すること、つまり、アルケニル鎖がエテニル、プロペン−１−イル、プロペン−２−イル、プロペン−３−イル、ブテン−１−イル、ブテン−２−イル、ブテン−３−イル、ブテン−４−イル、１−メチル−プロペン−１−イル、２−メチル−プロペン−１−イル、１−エチル−エテン−１−イル、２−メチル−プロペン−３−イル、ブタ−１，３−ジエニル、ブタ−１，２，−ジエニル、およびブタ−１，２−ジエン−４−イルからなる群から選択されることを示す。典型的なアルケニル基としては、限定はされないが、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、およびヘキセニルなどが挙げられる。アルキル基は任意に置換され得る。
【００４８】
本明細書で用いる場合、「アルキニル」は、１つまたは複数の三重結合を含む直鎖または分岐状の炭化水素鎖を指す。アルケニル基は２〜２０個の炭素原子を有し得るが、ただし、本定義は数値範囲が指定されていない場合の用語「アルキニル」の出現も包含する。アルキニル基はまた、２〜９個の炭素原子を有する中級アルキニルであってよい。アルキニル基はまた、２〜４個の炭素原子を有する低級アルキニルであり得る。アルキニル基は「Ｃ２〜４アルキニル」または同様の名称で称され得る。例示のみを目的として、「Ｃ２〜４アルキニル」は、アルキニル鎖内に２〜４個の炭素原子が存在すること、つまり、アルキニル鎖がエチニル、プロピン−１−イル、プロピン−２−イル、ブチン−１−イル、ブチン−３−イル、ブチン−４−イル、および２−ブチニルからなる群から選択されることを示す。典型的なアルキニル基としては、限定はされないが、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、およびヘキシニルなどが挙げられる。アルキニル基は任意に置換され得る。
【００４９】
本明細書で用いる場合、「ヘテロアルキル」は、１つまたは複数のヘテロ原子、つまり、窒素、酸素および硫黄が含まれるがこれらに限定されない炭素以外の元素を主鎖中に含む、直鎖または分岐状の炭化水素鎖を指す。ヘテロアルキル基は、１〜２０個の炭素原子を有し得るが、ただし、本定義は数値範囲が指定されていない用語「ヘテロアルキル」の出現も包含する。ヘテロアルキル基はまた、１〜９個の炭素原子を有する中級ヘテロアルキルであってよい。ヘテロアルキル基はまた、１〜４個の炭素原子を有する低級ヘテロアルキルであり得る。ヘテロアルキル基は「Ｃ１〜４ヘテロアルキル」または同様の名称で称され得る。ヘテロアルキル基は１つまたは複数のヘテロ原子を含み得る。例示のみを目的として、「Ｃ１〜４ヘテロアルキル」は、ヘテロアルキル鎖内に１〜４個の炭素原子が存在し、加えて主鎖には１つまたは複数のヘテロ原子が存在することを示す。
【００５０】
本明細書で用いる場合、「アルキレン」は、２つの結合点を介して残りの分子に結合する、炭素と水素のみを含む分岐鎖または直鎖の完全飽和したジラジカル化学基（つまり、アルカンジイル）を意味する。アルキレン基は１〜２００００個の炭素原子を有し得るが、ただし、本定義は、数値範囲が指定されていない用語アルキレンの出現も包含する。アルキレン基はまた、１〜９個の炭素原子を有する中級アルキレンであってよい。アルキレン基はまた、１〜４個の炭素原子を有する低級アルキレンであり得る。アルキレン基は「Ｃ１〜４アルキレン」または同様の名称で称され得る。例示のみを目的として、「Ｃ１〜４アルキレン」は、アルキレン鎖中に１〜４個の炭素原子が存在すること、つまり、アルキレン鎖は、メチレン、エチレン、エタン−１，１−ジイル、プロピレン、プロパン−１，１−ジイル、プロパン−２，２−ジイル、１−メチル−エチレン、ブチレン、ブタン−１，１−ジイル、ブタン−２，２−ジイル、２−メチル−プロパン−１，１−ジイル、１−メチル−プロピレン、２−メチル−プロピレン、１，１−ジメチル−エチレン、１，２−ジメチル−エチレン、および１−エチル−エチレンからなる群から選択されることを示す。
【００５１】
本明細書で用いる場合、用語「ヘテロアルキレン」は、アルキレンの１つまたは複数の骨格原子が炭素以外の原子、例えば、酸素、窒素、硫黄、リン、またはそれらの組み合わせから選択されるアルキレン鎖を指す。ヘテロアルキレン鎖の長さは２〜２００００であり得る。例示的なヘテロアルキレンとしては、限定されるわけではないが、−ＯＣＨ２−、−ＯＣＨ（ＣＨ３）−、−ＯＣ（ＣＨ３）２−、−ＯＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ−、−ＣＨ２ＯＣＨ２−、−ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２−、−ＳＣＨ２−、−ＳＣＨ（ＣＨ３）−、−ＳＣ（ＣＨ３）２−、−ＳＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＳＣＨ２ＣＨ２−、−ＮＨＣＨ２−、−ＮＨＣＨ（ＣＨ３）−、−ＮＨＣ（ＣＨ３）２−、−ＮＨＣＨ２ＣＨ２−、−  −ＣＨ２ＮＨＣＨ２−、および−ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２−などが挙げられる。
【００５２】
本明細書で用いる場合、「アルケニレン」は、炭素と水素のみを含み、かつ、２つの結合点を介して残りの分子に結合する炭素−炭素二重結合を少なくとも１つ含む、直鎖または分岐鎖のジラジカル化学基を意味する。アルケニレン基は２〜２００００個の炭素原子を有し得るが、ただし、本定義はまた、数値範囲が指定されていない場合の用語アルケニレンの出現も包含する。アルケニレン基はまた、２〜９個の炭素原子を有する中級アルケニレンであってよい。アルケニレン基はまた、２〜４個の炭素原子を有する低級アルケニレンであり得る。アルケニレン基は「Ｃ２〜４アルケニレン」または同様の名称で称され得る。例示のみを目的として、「Ｃ２〜４アルケニレン」は、アルケニレン鎖内に２〜４個の炭素原子が存在すること、つまり、アルケニレン鎖はエテニレン、エテン−１，１−ジイル、プロペニレン、プロペン−１，１−ジイル、プロパ−２−エン−１，１−ジイル、１−メチル−エテニレン、ブタ−１−エニレン、ブタ−２−エニレン、ブタ−１，３−ジエニレン、ブテン−１，１−ジイル、ブタ−１，３−ジエン−１，１−ジイル、ブタ−２−エン−１，１−ジイル、ブタ−３−エン−１，１−ジイル、１−メチル−プロパ−２−エン−１，１−ジイル、２−メチル−プロパ−２−エン−１，１−ジイル、１−エチル−エテニレン、１，２−ジメチル−エテニレン、１−メチル−プロペニレン、２−メチル−プロペニレン、３−メチル−プロペニレン、２−メチル−プロペン−１，１−ジイル、および２，２−ジメチル−エテン−１，１−ジイルからなる群から選択されることを示す。
【００５３】
本明細書で用いる場合、「アルキニレン」は、炭素と水素のみを含み、かつ、２つの結合点を介して残りの分子に結合する炭素−炭素三重結合を少なくとも１つ含む、直鎖または分岐鎖のジラジカル化学基を意味する。
【００５４】
用語「芳香族」は、共役パイ電子系を有する環または環系を指し、これには炭素環式芳香族基（例えば、フェニル）および複素環式芳香族基（例えば、ピリジン）の両方が含まれる。前記用語には、全ての環系が芳香族であるという条件で、単環基または縮合環多環（つまり、隣接する原子対を共有する環）基が含まれる。
【００５５】
本明細書で用いる場合、「アリール」は、環骨格（ｒｉｎｇ  ｂａｃｋｂｏｎｅ）内に炭素のみを含む芳香族環または環系（つまり、２つの隣接する炭素原子を共有する２つ以上の縮合環）を指す。アリールが環系である場合、系中の全ての環は芳香族である。アリール基は６〜１８個の炭素原子を有し得るが、ただし、本定義はまた、数値範囲が指定されていない場合の用語「アリール」の出現も包含する。一部の実施形態では、アリール基は６〜１０個の炭素原子を有する。アリール基は、「Ｃ６〜１０アリール」、「Ｃ６またはＣ１０アリール」、または同様の名称で称され得る。アリール基の例としては、限定されるわけではないが、フェニル、ナフチル、アズレニル、およびアントラセニルが挙げられる。アリール基は任意に置換され得る。
【００５６】
本明細書で用いる場合、「アリルエン」は、２つの結合点を介して残りの分子に結合する、炭素と水素のみを含む芳香族環または環系を指す。
【００５７】
「アラルキル」または「アリールアルキル」は、「Ｃ７〜１４アラルキル」などの、アルキレン基を介して置換基として連結されているアリール基であり、限定されるわけではないが、ベンジル、２−フェニルエチル、３−フェニルプロピル、およびナフチルアルキルが含まれる。一部の場合、アルキレン基は低級アルキレン基（つまり、Ｃ１〜４アルキレン基）である。
【００５８】
本明細書で用いる場合、「ヘテロアリール」は、１つまたは複数のヘテロ原子、つまり、窒素、酸素および硫黄が含まれるがこれらに限定されない炭素以外の元素を環骨格内に含む、芳香族環または環系（つまり、２つの隣接する原子を共有する２つ以上の縮合環）を指す。ヘテロアリールが環系である場合、系内の全ての環は芳香族である。ヘテロアリール基は５〜１８個の環員（ｒｉｎｇ  ｍｅｍｂｅｒ）（つまり、炭素原子およびヘテロ原子などの、環骨格を構成する原子の数）を有し得るが、ただし、本定義はまた、数値範囲が指定されていない場合の用語「ヘテロアリール」の出現も包含する。一部の実施形態では、ヘテロアリール基は、５〜１０環員または５〜７環員を有する。ヘテロアリール基は、「５〜７員ヘテロアリール」、「５〜１０員ヘテロアリール」、または同様の名称で称され得る。ヘテロアリール環の例としては、限定されるわけではないが、フリル、チエニル、フタラジニル、ピロリル、オキサゾリル、チアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、イソオキサゾリル、イソチアゾリル、トリアゾリル、チアジアゾリル、ピリジニル、ピリダジニル、ピリミジニル、ピラジニル、トリアジニル、キノリニル、イソキンリニル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、インドリル、イソインドリル、およびベンゾチエニルが挙げられる。ヘテロアリール基は任意に置換され得る。
【００５９】
本明細書で用いる場合、「ヘテロアリーレン」は、２つの結合点を介して残りの分子に結合する、１つまたは複数のヘテロ原子を環骨格内に含む芳香族環または環系を指す。
【００６０】
「ヘテロアラルキル」または「ヘテロアリールアルキル」は、アルキレン基を介して置換基として連結されているヘテロアリール基である。例としては、限定されるわけではないが、２−チエニルメチル、３−チエニルメチル、フリルメチル、チエニルエチル、ピロリルアルキル、ピリジルアルキル、イソオキサゾリルアルキル、およびイミダゾリルアルキルが挙げられる。一部の場合、アルキレン基は、低級アルキレン基（つまり、Ｃ１〜４アルキレン基）である。
【００６１】
本明細書で用いる場合、「カルボシクリル（ｃａｒｂｏｃｙｃｌｙｌ）」は、環系骨格内に炭素原子のみを含む非芳香族性の環式環（ｃｙｃｌｉｃ  ｒｉｎｇ）または環系を意味する。カルボシクリルが環系である場合、２つ以上の環が縮合方式、架橋方式、またはスピロ連結（ｓｐｉｒｏ−ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）方式で結合し得る。カルボシクリルは、環系内の少なくとも１つの環が芳香族でないという条件で、任意の飽和度であってよい。したがって、カルボシクリルには、シクロアルキル、シクロアルケニル、およびシクロアルキニルが含まれる。カルボシクリル基は３〜２０個の炭素原子を有し得るが、ただし、本定義はまた、数値範囲が指定されていない場合の用語「カルボシクリル」の出現も包含する。カルボシクリル基はまた、３、４、５、６、７、８、９、または１０個の炭素原子を有する中級カルボシクリルであってよい。カルボシクリル基はまた、３〜６個の炭素原子を有するカルボシクリルであり得る。カルボシクリル基は、「Ｃ３〜６カルボシクリル」または同様の名称で称され得る。カルボシクリル環の例としては、限定されるわけではないが、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、２，３−ジヒドロ−インデン、ビシクロ［２．２．２］オクタニル、アダマンチル、およびスピロ［４．４］ノナニルが挙げられる。
【００６２】
本明細書で用いる場合、「シクロアルキル」は、完全飽和したカルボシクリル環または環系を意味する。例としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、およびシクロヘキシルが挙げられる。
【００６３】
本明細書で用いる場合、「シクロアルキレン」は、２つの結合点を介して残りの分子に結合する、完全飽和したカルボシクリル環または環系を意味する。
【００６４】
本明細書で用いる場合、「シクロアルケニル」または「シクロアルケン」は、少なくとも１つの二重結合を有し、環系の環はいずれも芳香族ではない、カルボシクリル環または環系を意味する。例はシクロヘキセニルまたはシクロヘキセンである。別の例は、ノルボルネンまたはノルボルネニルである。
【００６５】
本明細書で用いる場合、「ヘテロシクロアルケニル」または「ヘテロシクロアルケン」は、環骨格内に少なくとも１つのヘテロ原子を有し、少なくとも１つの二重結合を有し、環系の環はいずれも芳香族ではない、カルボシクリル環または環系を意味する、一部の実施形態では、ヘテロシクロアルケニルまたはヘテロシクロアルケンの環または環系は、３員、４員、５員、６員、７員、８員、９員、または１０員である。
【００６６】
本明細書で用いる場合、「シクロアルキニル」または「シクロアルキン」は、少なくとも１つの三重結合を有し、環系の環はいずれも芳香族ではない、カルボシクリル環または還系を意味する。例はシクロオクチンである。別の例はビシクロノニンである。
【００６７】
本明細書で用いる場合、「ヘテロシクロアルキニル」または「ヘテロシクロアルキン」は、少なくとも１つのヘテロ原子を環骨格内に有し、少なくとも１つの三重結合を有し、環系の環はいずれも芳香族ではない、カルボシクリル環または環系を意味する。一部の実施形態では、ヘテロシクロアルキニルまたはヘテロシクロアルキンの環または環系は、３員、４員、５員、６員、７員、８員、９員、または１０員である。
【００６８】
本明細書で用いる場合、「ヘテロシクリル」は、少なくとも１つのヘテロ原子を環骨格内に含む非芳香族性の環または環系を意味する。ヘテロシクリルは、縮合方式、架橋方式、またはスピロ連結方式で結合し得る。カルボシクリルは、環系内の少なくとも１つの環が芳香族でないという条件で、任意の飽和度であってよい。ヘテロ原子は、環系の非芳香族環または芳香族環のいずれかに存在し得る。ヘテロシクリル基は、３〜２０個の環員（つまり、炭素原子およびヘテロ原子などの、環骨格を構成する原子の数）を有し得るが、ただし、本定義はまた、数値範囲が指定されていない場合の用語「ヘテロシクリル」の出現も包含する。ヘテロシクリル基はまた、３〜１０環員を有する中級ヘテロシクリルであってよい。ヘテロシクリル基はまた、３〜６環員を有するヘテロシクリルであり得る。ヘテロシクリル基は、「３〜６員ヘテロシクリル」または同様の名称で称され得る。好適な６員単環式ヘテロシクリルでは、ヘテロ原子は１〜３個のＯ、Ｎ、またはＳから選択され、好適な５員単環式ヘテロシクリルでは、ヘテロ原子はＯ、Ｎ、またはＳから選択される１または２個のヘテロ原子から選択される。ヘテロシクリル環の例としては、限定されるわけではないが、アゼピニル、アクリジニル、カルバゾリル、シンノリニル、ジオキソラニル、イミダゾリニル、イミダゾリジニル、モルホリニル、オキシラニル、オキセパニル、チエパニル、ピペリジニル、ピペラドニル、ジオキソピペラジニル、ピロリジニル、ピロリジニル、ピロリジオニル、４−ピペリドニル、ピラゾリニル、ピラゾリジニル、１，３−ジオキシニル、１，３−ジオキサニル、１，４−ジオキシニル、１，４−ジオキサニル、１，３−オキサチアニル、１，４−オキサチイニル、１，４−オキサチアニル、２Ｈ−１，２−オキサジニル、トリオキサニル、ヘキサヒドロ−１，３，５−トリアジニル、１，３−ジオキソリル、１，３−ジオキソラニル、１，３−ジチオリル、１，３−ジチオラリル、イソオキサゾリニル、イソオキサゾリジニル、オキサゾリニル、オキサゾリジニル、オキサゾリジノニル、チアゾリニル、チアゾリジニル、１，３−オキサチオラニル、インドリニル、イソインドリニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロチオフェニル、テトラヒドロチオピラニル、テトラヒドロ−１，４−チアジニル、チアモルホリニル、ジヒドロベンゾフラニル、ベンゾイミダゾリジニル、およびテトラヒドロキノリンが挙げられる。
【００６９】
本明細書で用いる場合、「ヘテロシクリレン」は、２つの結合点を介して残りの分子に結合する、少なくとも１つのヘテロ原子を含む非芳香族環または環系を意味する。
【００７０】
本明細書で用いる場合、「アシル」は、−Ｃ（＝Ｏ）Ｒを意味し、式中、Ｒは、本明細書において定義するように、水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜６アルケニル、Ｃ２〜６アルキニル、Ｃ３〜７カルボシクリル、Ｃ６〜１０アリール、５〜１０員ヘテロアリール、および５〜１０員ヘテロシクリルである。非限定的例としては、ホルミル、アセチル、プロパノイル、ベンゾイル、およびアクリルが挙げられる。
【００７１】
「Ｏ−カルボキシ」基は、「−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ」基を指し、式中、Ｒは、本明細書において定義するように、水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜６アルケニル、Ｃ２〜６アルキニル、Ｃ３〜７カルボシクリル、Ｃ６〜１０アリール、５〜１０員ヘテロアリール、および５〜１０員ヘテロシクリルである。
【００７２】
「Ｃ−カルボキシ」基は、「−Ｃ（＝Ｏ）ＯＲ」基を指し、式中、Ｒは、本明細書において定義するように、水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜６アルケニル、Ｃ２〜６アルキニル、Ｃ３〜７カルボシクリル、Ｃ６〜１０アリール、５〜１０員ヘテロアリール、および５〜１０員ヘテロシクリルから選択される。非限定的例としては、カルボキシル（つまり、−Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ）が挙げられる。
【００７３】
「アセタール」基は、ＲＣ（Ｈ）（ＯＲ’）２を指し、式中、ＲおよびＲ’は、本明細書において定義するように、水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜６アルケニル、Ｃ２〜６アルキニル、Ｃ３〜７カルボシクリル、Ｃ６〜１０アリール、５〜１０員ヘテロアリール、および５〜１０員ヘテロシクリルから独立して選択される。
【００７４】
「シアノ」基は、「−ＣＮ」基を指す。
【００７５】
「スルフィニル」基は、「−Ｓ（＝Ｏ）Ｒ」基を指し、式中、Ｒは、本明細書において定義するように、水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜６アルケニル、Ｃ２〜６アルキニル、Ｃ３〜７カルボシクリル、Ｃ６〜１０アリール、５〜１０員ヘテロアリール、および５〜１０員ヘテロシクリルから選択される。
【００７６】
「スルホニル」基は、「−ＳＯ２Ｒ」基を指し、式中、Ｒは、本明細書において定義するように、水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜６アルケニル、Ｃ２〜６アルキニル、Ｃ３〜７カルボシクリル、Ｃ６〜１０アリール、５〜１０員ヘテロアリール、および５〜１０員ヘテロシクリルから選択される。
【００７７】
「Ｓ−スルホンアミド」基は、「−ＳＯ２ＮＲＡＲＢ」基を指し、式中、ＲＡおよびＲＢは、それぞれ独立して、本明細書において定義するように、水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜６アルケニル、Ｃ２〜６アルキニル、Ｃ３〜７カルボシクリル、Ｃ６〜１０アリール、５〜１０員ヘテロアリール、および５〜１０員ヘテロシクリルから選択される。
【００７８】
「Ｎ−スルホンアミド」基は、「−Ｎ（ＲＡ）ＳＯ２ＲＢ」基を指し、式中、ＲＡおよびＲＢは、それぞれ独立して、本明細書において定義するように、水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜６アルケニル、Ｃ２〜６アルキニル、Ｃ３〜７カルボシクリル、Ｃ６〜１０アリール、５〜１０員ヘテロアリール、および５〜１０員ヘテロシクリルから選択される。
【００７９】
「Ｏ−カルバミル」基は、「−ＯＣ（＝Ｏ）ＮＲＡＲＢ」基を指し、式中、ＲＡおよびＲＢは、それぞれ独立して、本明細書において定義するように、水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜６アルケニル、Ｃ２〜６アルキニル、Ｃ３〜７カルボシクリル、Ｃ６〜１０アリール、５〜１０員ヘテロアリール、および５〜１０員ヘテロシクリルから選択される。
【００８０】
「Ｎ−カルバミル」基は、「―Ｎ（ＲＡ）ＯＣ（＝Ｏ）ＲＢ」基を指し、式中、ＲＡおよびＲＢは、それぞれ独立して、本明細書において定義するように、水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜６アルケニル、Ｃ２〜６アルキニル、Ｃ３〜７カルボシクリル、Ｃ６〜１０アリール、５〜１０員ヘテロアリール、および５〜１０員ヘテロシクリルから選択される。
【００８１】
「Ｃ−アミド」基は、「−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲＡＲＢ」基を指し、式中、ＲＡおよびＲＢは、それぞれ独立して、本明細書において定義するように、水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜６アルケニル、Ｃ２〜６アルキニル、Ｃ３〜７カルボシクリル、Ｃ６〜１０アリール、５〜１０員ヘテロアリール、および５〜１０員ヘテロシクリルから選択される。
【００８２】
「Ｎ−アミド」基は、「−Ｎ（ＲＡ）Ｃ（＝Ｏ）ＲＢ」基を指し、式中、ＲＡおよびＲＢは、それぞれ独立して、本明細書において定義するように、水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜６アルケニル、Ｃ２〜６アルキニル、Ｃ３〜７カルボシクリル、Ｃ６〜１０アリール、５〜１０員ヘテロアリール、および５〜１０員ヘテロシクリルから選択される。
【００８３】
「アミノ」基は、「−ＮＲＡＲＢ」基を指し、式中、ＲＡおよびＲＢは、それぞれ独立して、本明細書において定義するように、水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ２〜６アルケニル、Ｃ２〜６アルキニル、Ｃ３〜７カルボシクリル、Ｃ６〜１０アリール、５〜１０員ヘテロアリール、および５〜１０員ヘテロシクリルから選択される。非限定的例としては、遊離アミノ（つまり、−ＮＨ２）が挙げられる。
【００８４】
用語「ヒドラジン」または「ヒドラジニル」は、本明細書で用いる場合、−ＮＨＮＨ２基を指す。
【００８５】
用語「ヒドラゾン」または「ヒドラゾニル」は、本明細書で用いる場合、
【化１９】
0006759197.tif 000020
基を指す。
【００８６】
用語「ホルミル」は、本明細書で用いる場合、−Ｃ（Ｏ）Ｈ基を指す。
【００８７】
用語「ヒドロキシ」は、本明細書で用いる場合、−ＯＨ基を指す。
【００８８】
用語「アジド」は、本明細書で用いる場合、−Ｎ３基を指す。
【００８９】
用語「チオール」は、本明細書で用いる場合、−ＳＨ基を指す。
【００９０】
用語「グリシジルエーテル」は、本明細書で用いる場合、
【化２０】
0006759197.tif 000021
を指す。
【００９１】
用語「エポキシ」は、本明細書で用いる場合、
【化２１】
0006759197.tif 000022
を指す。
【００９２】
用語「エステル」は、本明細書で用いる場合、Ｒ−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−Ｒ’を指し、式中、ＲおよびＲ’は、独立して、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロアリシクリル、アラルキル、（ヘテロアリシクリル）アルキル、または任意に置換されたそれらの変異体であり得る。
【００９３】
用語「カルボン酸」または「カルボキシル」は、本明細書で用いる場合、−Ｃ（Ｏ）ＯＨを指す。
【００９４】
本明細書で用いる場合、用語「テトラジン」または「テトラジニル」は、４個の窒素原子を含む６員ヘテロアリール基を指す。テトラジンは任意に置換され得る。
【００９５】
本明細書で用いる場合、置換基は、１つまたは複数の水素原子が別の原子または基と交換された、無置換の親基に由来する。別段の指示がない限り、基が「置換されている」と考えられる場合、それは、該基が、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、Ｃ１〜Ｃ６アルケニル、Ｃ１〜Ｃ６アルキニル、Ｃ１〜Ｃ６ヘテロアルキル、Ｃ３〜Ｃ７カルボシクリル（ハロ、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、Ｃ１〜Ｃ６アルコキシ、Ｃ１〜Ｃ６ハロアルキル、およびＣ１〜Ｃ６ハロアルコキシで任意に置換されている）、Ｃ３〜Ｃ７−カルボシクリル−Ｃ１〜Ｃ６−アルキル（ハロ、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、Ｃ１〜Ｃ６アルコキシ、Ｃ１〜Ｃ６ハロアルキル、およびＣ１〜Ｃ６ハロアルコキシで任意に置換されている）、５〜１０員ヘテロシクリル（ハロ、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、Ｃ１〜Ｃ６アルコキシ、Ｃ１〜Ｃ６ハロアルキル、およびＣ１〜Ｃ６ハロアルコキシで任意に置換されている）、５〜１０員ヘテロシクリル−Ｃ１〜Ｃ６−アルキル（ハロ、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、Ｃ１〜Ｃ６アルコキシ、Ｃ１〜Ｃ６ハロアルキル、およびＣ１〜Ｃ６ハロアルコキシで任意に置換されている）、アリール（ハロ、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、Ｃ１〜Ｃ６アルコキシ、Ｃ１〜Ｃ６ハロアルキル、およびＣ１〜Ｃ６ハロアルコキシで任意に置換されている）、アリール（Ｃ１〜Ｃ６）アルキル（ハロ、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、Ｃ１〜Ｃ６アルコキシ、Ｃ１〜Ｃ６ハロアルキル、およびＣ１〜Ｃ６ハロアルコキシで任意に置換されている）、５〜１０員ヘテロアリール（ハロ、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、Ｃ１〜Ｃ６アルコキシ、Ｃ１〜Ｃ６ハロアルキル、およびＣ１〜Ｃ６ハロアルコキシで任意に置換されている）、５〜１０員ヘテロアリール（Ｃ１〜Ｃ６）アルキル（ハロ、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、Ｃ１〜Ｃ６アルコキシ、Ｃ１〜Ｃ６ハロアルキル、およびＣ１〜Ｃ６ハロアルコキシで任意に置換されている）、ハロ、シアノ、ヒドロキシ、Ｃ１〜Ｃ６アルコキシ、Ｃ１〜Ｃ６アルコキシ（Ｃ１〜Ｃ６）アルキル（つまり、エーテル）、アリールオキシ、スルフヒドリル（メルカプト）、ハロ（Ｃ１〜Ｃ６）アルキル（例えば、−ＣＦ３）、ハロ（Ｃ１〜Ｃ６）アルコキシ（例えば、−ＯＣＦ３）、Ｃ１〜Ｃ６アルキルチオ、アリールチオ、アミノ、アミノ（Ｃ１〜Ｃ６）アルキル、ニトロ、Ｏ−カルバミル、Ｎ−カルバミル、Ｏ−チオカルバミル、Ｎ−チオカルバミル、Ｃ−アミド、Ｎ−アミド、Ｓ−スルホンアミド、Ｎ−スルホンアミド、Ｃ−カルボキシ、Ｏ−カルボキシ、アシル、シアナト、イソシアナト、チオシアナト、イソチオシアナト、スルフィニル、スルホニル、およびオキソ（＝Ｏ）から独立して選択される１つまたは複数の置換基で置換されていることを意味する。基が「任意に置換されている（任意に置換された）」と記載されている場合、その基は、上の置換基で置換され得る。
【００９６】
あるラジカルの命名規則には、文脈に応じてモノラジカルまたはジラジカルの何れかが含まれ得ることを理解されたい。例えば、置換基が残りの分子に対し２つの結合点を必要とする場合、置換基はジラジカルであると理解される。例えば、２つの結合点を必要とするアルキルとして特定される置換基には、−ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、および−ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２−などのジラジカルが含まれる。他のラジカル命名規則は、ラジカルが「アルキレン」または「アルケニレン」などのジラジカルであることを明確に示す。
【００９７】
置換基がジラジカル（つまり、残りの分子に対し２つの結合点を有する）として描かれる場合は常に、該置換基は別段の指示がない限り、任意の指向性をもって結合可能であることを理解されたい。したがって、例えば、−ＡＥ−または
【化２２】
0006759197.tif 000023
として描かれる置換基には、Ａが分子の一番右の結合点に結合する場合と同様に、分子の一番左の結合点に結合するように方向づけられた置換基が含まれる。
【００９８】
本明細書で開示する化合物が少なくとも１つの立体中心を有する場合、それらは個々のエナンチオマーおよびジアステレオマーとして、または、ラセミ体を含むそのような異性体の混合物として存在し得る。個々の異性体の分離または個々の異性体の選択的合成は、当業者に周知である種々の方法を適用することにより達成される。別段の指示がない限り、これらの異性体およびその混合物の全てが、本明細書で開示する化合物の範囲に含まれる。さらに、本明細書で開示する化合物は、１つまたは複数の結晶性形態またはアモルファス形態で存在し得る。別段の指示がない限り、これらの形態は全て、任意の多型形態（ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ  ｆｏｒｍ）を含む、本明細書に開示する化合物の範囲に含まれる。加えて、本明細書に開示する化合物のいくつかは、水と溶媒和物（つまり、水和物）を、または一般の有機溶媒と溶媒和物を形成し得る。別段の指示がない限り、そのような溶媒和物は、本明細書に開示する化合物の範囲に含まれる。
【００９９】
本明細書で用いる場合、「ヌクレオチド」には、複素環式塩基を含有する窒素、糖、および１つまたは複数のリン酸基が含まれる。これらは核酸配列のモノマー単位（前駆体であれ、結合モノマーであれ）となり得る。ＲＮＡでは、糖はリボースであり、ＤＮＡではデオキシリボース、つまり、リボースの２’位置に存在するヒドロキシル基が欠けている糖である。複素環式塩基を含有する窒素は、プリン塩基またはピリミジン塩基であり得る。プリン塩基にはアデニン（Ａ）およびグアニン（Ｇ）、ならびにそれの修飾誘導体またはアナログが含まれる。ピリミジン塩基にはシトシン（Ｃ）、チミン（Ｔ）、およびウラシル（Ｕ）、ならびにその修飾誘導体またはアナログが含まれる。デオキシリボースのＣ−１原子は、ピリミジンのＮ−１またはプリンのＮ−９に結合する。
【０１００】
本明細書で用いる場合、「ヌクレオシド」は、構造的にヌクレオチドに類似しているが、５’位置で任意のリン酸部分が欠けている。用語「ヌクレオシド」は、当業者により理解される通常の意味で本明細書では用いられる。例としては、限定されるわけではないが、リボース部分を含むリボヌクレオシド、およびデオキシリボース部分を含むデオキシリボヌクレオシドが挙げられる。修飾ペントース部分は、酸素原子が炭素で置換されている、および／または、炭素が硫黄原子もしくは酸素原子で置換されているペントース部分である。「ヌクレオシド」は置換塩基および／または糖部分を有し得るモノマーである。加えてヌクレオシドは、より大きいＤＮＡおよび／またはＲＮＡのポリマーおよびオリゴマーに組み込まれ得る。
【０１０１】
本明細書で用いる場合、用語「ポリヌクレオチド」は、通常、ＤＮＡ（例えば、ゲノムＤＮＡ  ｃＤＮＡ）、ＲＮＡ（例えば、ｍＲＮＡ）、合成オリゴヌクレオチド、および合成核酸アナログなどの核酸を指す。ポリヌクレオチドは、天然もしくは非天然の塩基、またはそれらの組み合わせ、および、天然もしくは非天然の骨格結合、例えばホスホロチオエート、ＰＮＡ、もしくは２’−Ｏ−メチル−ＲＮＡ、またはそれらの組み合わせを含み得る。
【０１０２】
本明細書で用いる場合、用語「プライマー」は、遊離３’ＯＨ基付きの一本鎖を有する核酸として定義される。プライマーはまた、５’末端が修飾され、カップリング反応、またはプライマーを別の部分に結合させることを可能にする。プライマー長は任意の数の塩基長であり得、種々の非天然ヌクレオチドが含まれ得る。本明細書で用いる場合、「ＢＣＮプライマー」または「ＢＣＮ修飾プライマー」は、５’末端において共有結合したビシクロ［６．１．０］ノナ−４−インを含むプライマーを指す。
【０１０３】
本明細書で用いる場合、用語「シラン」は、１つまたは複数のシリコン原子を含む有機または無機の化合物を指す。有機シラン化合物の非限定例はＳｉＨ４、または水素が１つまたは複数のハロゲン原子で置換されたハロゲン化ＳｉＨ４である。有機シラン化合物の非限定例はＸ−ＲＣ−Ｓｉ（ＯＲＤ）３であり、式中、Ｘは、アミノ、ビニル、エポキシ、メタクリレート、硫黄、アルキル、アルケニル、アルキニルなどの非加水分解性有機基であり、ＲＣはスペーサ、例えば−（ＣＨ２）ｎ−（式中、ｎは０〜１０００である）であり、ＲＤは、本明細書で定義するように、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換された５〜１０員ヘテロアリール、および任意に置換された５〜１０員ヘテロシクリルから選択される。本明細書で用いる場合、用語「シラン」には、異なるシラン化合物の混合物が含まれ得る。
【０１０４】
本明細書で用いる場合、用語「ポリマー」は、多数の繰り返しサブユニットまたは反復単位からなる分子を指す。ポリマー構造の非限定的例としては、線形ポリマー、分岐ポリマー、または多分岐ポリマーが挙げられる。線形ポリマーの非限定的例としては、ブロックコポリマーまたはランダムコポリマーが挙げられる。分岐ポリマーの非限定的例としては、親水性セグメントと疎水性セグメントの両方を含む、星状ポリマー、星形ポリマー、または星形ブロックポリマー、親水性セグメントと疎水性セグメントの両方を含むＨ型ポリマー、ダンベル型ポリマー、くし状ポリマー、ブラシ状ポリマー、デンドロン化ポリマー、ラダー、およびデンドリマーが挙げられる。本明細書に記載するポリマーはまた、ポリマーナノ粒子の形態であり得る。ポリマー構成の他の例としては、限定されるわけではないが、環状ブロックポリマー、コイル−サイクル−コイル（ｃｏｉｌ−ｃｙｃｌｅ−ｃｏｉｌ）ポリマーなどが挙げられる。
【０１０５】
本明細書で用いる場合、接頭辞「光（ｐｈｏｔｏ）」または「光（ｐｈｏｔｏ−）」は、光または電磁波放射に関係することを意味する。該用語は、限定されるわけではないが、スペクトルのラジオ波部分、マイクロ波部分、赤外線部分、可視光部分、紫外線部分、Ｘ線部分、またはガンマ線部分として一般的に知られる範囲を１つまたは複数含む、電磁スペクトルの全てまたは一部を包含し得る。スペクトルの一部は、本明細書に記載するような金属などの表面の金属領域によりブロックされるものであり得る。あるいは、または加えて、スペクトルの一部は、ガラス、プラスチック、シリカ、または本明細書に記載する他の材料で作られた領域などの、表面の間隙領域を通過するものであり得る。特定の実施形態では、金属を通過することのできる放射線を用いることが可能である。あるいは、または加えて、ガラス、プラスチック、シリカ、または本明細書に記載する他の材料によりマスクされる放射線を用いることが可能である。
【０１０６】
本明細書で用いる場合、用語「ＹＥＳ法」は、Ｉｌｌｕｍｉｎａ社により開発された化学蒸着プロセスを有するＹｉｅｌｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（「ＹＥＳ」）により提供される化学蒸着ツールを指す。それには３つの異なる蒸着システムが含まれる。自動化ＹＥＳ−ＶｅｒｔａＣｏａｔシラン蒸気システムは、２００または３００ｍｍウェハを収容することができる、可撓性ウェハハンドリングモジュールを用いた大量生産のために設計されたものである。手動搭載型ＹＥＳ−１２２４Ｐシラン蒸着システムは、その変更可能な大容量チャンバを用いた多目的な大量生産用に設計されたものである。Ｙｅｓ−ＬａｂＫｏｔｅは、実現可能性調査およびＲ＆Ｄに理想的な、低コストの卓上型である。
【０１０７】
本明細書で用いる場合、用語「残留表面比率」は、Ｐ５／Ｐ７表面プライマーを染色するＴＥＴ  ＱＣを用いて測定される強度を指し得る。Ｐ５プライマーおよびＰ７プライマーは、ＨｉＳｅｑ（登録商標）、ＭｉＳｅｑ（登録商標）、Ｇｅｎｏｍｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒ（登録商標）、およびＮｅｘｔＳｅｑ（登録商標）プラットフォーム上でシーケンシングするために、Ｉｌｌｕｍｉｎａ社により販売されている、市販のフローセルの表面で用いられる。プライマーの配列は米国特許出願公開第２０１１／００５９８６５号明細書に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。Ｐ５プライマーおよびＰ７プライマーの配列には以下が含まれる。
ペアエンド組：
Ｐ５：  ペアエンド５’→３’
ＡＡＴＧＡＴＡＣＧＧＣＧＡＣＣＡＣＣＧＡＧＡＵＣＴＡＣＡＣ
Ｐ７：  ペアエンド５’→３’
ＣＡＡＧＣＡＧＡＡＧＡＣＧＧＣＡＴＡＣＧＡＧ＊ＡＴ
単一リード組：
Ｐ５：  単一リード：  ５’→３’
ＡＡＴＧＡＴＡＣＧＧＣＧＡＣＣＡＣＣＧＡ
Ｐ７：  単一リード５’→３’
ＣＡＡＧＣＡＧＡＡＧＡＣＧＧＣＡＴＡＣＧＡ
【０１０８】
一部の実施形態では、Ｐ５プライマーおよびＰ７プライマーは、５’末端においてリンカーまたはスペーサを含み得る。そのようなリンカーまたはスペーサは、切断を可能にするため、例えばポリマーもしくは固体支持体への共有結合を可能にするなど他の所望の特性を授けるため、または、スペーサとして機能して、切断部位を固体支持体から適切な距離を置いて位置づけるために、含まれ得る。ある場合では、１０個のスペーサヌクレオチドを、Ｐ５プライマーまたはＰ７プライマーのポリマーまたは固体支持体への結合点の間に位置付けることができる。一部の実施形態では、ｐｏｌｙＴスペーサを用いるが、ただし、他のヌクレオチドおよびそれらの組み合わせも用いることが可能である。一実施形態では、スペーサは１０Ｔスペーサである。ＴＥＴはＰ５／Ｐ７プライマーに対し相補的な配列を有する色素標識オリゴヌクレオチドである。ＴＥＴは表面上でＰ５／Ｐ７プライマーにハイブリダイズすることが可能であり、過剰なＴＥＴは洗い流され、結合した色素濃度は、Ｔｙｐｈｏｏｎ  Ｓｃａｎｎｅｒ（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）などのスキャン機器を用いた蛍光検出により測定することが可能である。
【０１０９】
ポリマーおよびＤＮＡコポリマー
式（Ｉ）および式（ＩＩ）の反復単位を有するポリマーおよび核酸コポリマー
本明細書に記載する一部の実施形態は、上記のように式（Ｉ）の反復単位および式（ＩＩ）の反復単位を含む、表面官能化のためのポリマーに関する。
【０１１０】
【化２３】
0006759197.tif 000024
【０１１１】
式中、Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ１ｂ、およびＲ２ｂは、それぞれ独立して、水素、任意に置換されたアルキル、または任意に置換されたフェニルから選択され、Ｒ３ａおよびＲ３ｂは、それぞれ独立して、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたフェニル、または任意に置換されたＣ７〜１４アラルキルから選択され、Ｌ１およびＬ２は、それぞれ独立して、任意に置換されたアルキレンリンカー、または任意に置換されたヘテロアルキレンリンカーから選択される。
【０１１２】
一部の実施形態では、Ｒ１ａは、水素である。一部の実施形態では、Ｒ２ａは、水素である。一部の実施形態では、Ｒ３ａは、水素である。一部の実施形態では。Ｒ１ａは、水素または任意に置換されたアルキル、好適にはＣ１〜６アルキルから選択され、Ｒ２ａおよびＲ３ａは、それぞれ水素である。一部の実施形態では、Ｒ１ａ、Ｒ２ａおよびＲ３ａは、それぞれ水素である。一部の実施形態では、Ｒ１ｂは、水素である。一部の実施形態では、Ｒ２ｂは、水素である。一部の実施形態では、Ｒ３ｂは、水素である。一部の実施形態では、Ｒ１ｂは、水素または任意に置換されたアルキル、好適にはＣ１〜６アルキルから選択され、Ｒ２ｂおよびＲ３ｂは、それぞれ水素である。一部の実施形態では、Ｒ１ｂ、Ｒ２ｂおよびＲ３ｂは、それぞれ水素である。一部の実施形態では、Ｌ１は、任意に置換されたアルキレンである。一部のそのような実施形態では、Ｌ１は、任意に置換されたメチレンである。一部の他の実施形態では、Ｌ１は、任意に置換されたエチレンである。一部のさらなる実施形態では、Ｌ１は、任意に置換されたプロピレンである。一部の実施形態では、Ｌ１は、任意に置換されたヘテロアルキレンリンカーである。一部のそのような実施形態では、Ｌ１は、１つまたは複数のオキソ基で任意に置換された（ＣＨ２）ｍ−ＮＨ−（ＣＨ２）ｎ−であって、式中、ｍおよびｎはそれぞれ、１〜１０から独立して選択される整数である。一部の実施形態では、Ｌ２は、任意に置換されたアルキレンである。一部のそのような実施形態では、Ｌ２は、任意に置換されたメチレンである。一部の他の実施形態では、Ｌ２は、任意に置換されたエチレンである。一部のさらなる実施形態では、Ｌ２は、任意に置換されたプロピレンである。一部の実施形態では、式（Ｉ）の反復単位は、式（Ｉａ）または式（Ｉｂ）によっても表され、式（ＩＩ）は、式（ＩＩａ）によっても表される。
【０１１３】
【化２４】
0006759197.tif 000025
【０１１４】
式中、Ｒ１ａおよびＲ１ｂは、それぞれ水素またはメチルから選択される。一部の実施形態では、ポリマーは、式（Ｉａ）および式（ＩＩａ）の反復単位を含む。一部の他の実施形態では、ポリマーは、式（Ｉｂ）および式（ＩＩａ）の反復単位を含む。式（ＩＩ）または式（ＩＩａ）の反復単位の一部の実施形態では、アミノ官能基は、無機塩、例えば塩酸塩の形態である。一部の実施形態では、式（Ｉ）および式（ＩＩ）の反復単位のモル比率は、約１：１である。一部のそのような実施形態では、式（Ｉａ）および式（ＩＩａ）の反復単位のモル比率は、約１：１である。一部のそのような実施形態では、式（Ｉｂ）および式（ＩＩａ）の反復単位のモル比率は、約１：１である。
【０１１５】
一部の実施形態では、ポリマーはさらに、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリシロキサン、シリコーン、ポリアクロレイン、ポリホスファゼン、ポリイソシアネート、ポリオール、およびポリサッカライドからなる群から選択される反復単位もしくはそれらの組み合わせを、１つまたは複数含み得る。一部のそのような実施形態では、ポリマーはさらに、式（ＩＩＩａ）もしくは式（ＩＩＩｂ）またはその両方のポリアクリルアミドの反復単位を１つまたは複数含み得る。
【０１１６】
【化２５】
0006759197.tif 000026
【０１１７】
式中、Ｒ４ａ、Ｒ４ｂ、およびＲ５ｂは、それぞれ水素またはＣ１〜３アルキルから選択され、Ｒ５ａ、Ｒ６ａ、Ｒ６ｂ、およびＲ７ｂは、それぞれ独立して、水素、任意に置換されたＣ１〜６アルキル、または任意に置換されたフェニルから選択される。一部の実施形態では、Ｒ４ａ、Ｒ４ｂ、およびＲ５ｂは、それぞれ水素またはメチルから選択される。一部の実施形態では、Ｒ６ｂおよびＲ７ｂの両方が、水素である。一部の実施形態では、Ｒ５ａまたはＲ６ａの少なくとも一方が、水素である。一部のそのような実施形態では、Ｒ５ａおよびＲ６ａの両方が、水素である。一部の他の実施形態では、Ｒ５ａまたはＲ６ａの少なくとも一方が、メチルである。一部のそのような実施形態では、Ｒ５ａおよびＲ６ａの両方が、メチルである。一部のそのような実施形態では、式（ＩＩＩａ）の反復単位は、（ＩＩＩａ１）、（ＩＩＩａ２）、または（ＩＩＩａ３）：
【化２６】
0006759197.tif 000027
によっても表される。一部のそのような実施形態では、式（ＩＩＩｂ）の反復単位は、（ＩＩＩｂ１）：
【化２７】
0006759197.tif 000028
によっても表される。
【０１１８】
一部の特定の実施形態では、ポリマーは、式（Ｉｂ）、式（ＩＩａ）、および式（ＩＩＩａ）の反復単位を含む。一部のさらなる実施形態では、ポリマーは、式（Ｉｂ）、式（ＩＩａ）、式（ＩＩＩａ）、および式（ＩＩＩｂ）の反復単位を含む。一部のそのような実施形態では、式（ＩＩＩａ）のモル百分率は、約８５％〜約９０％である。一部のそのような実施形態では、式（Ｉｂ）および式（ＩＩａ）のモル百分率は、それぞれ約５％である、一実施形態では、ポリマーは、約９０％対約５％対約５％のモル百分率で、式（ＩＩＩａ１）、式（Ｉｂ）、および式（ＩＩａ）の反復単位を含む。別の実施形態では、ポリマーは、約８５％対約５％対約１０％のモル百分率で、式（ＩＩＩａ１）、式（Ｉｂ）、および式（ＩＩａ）の反復単位を含む。さらに別の実施形態では、ポリマーは、約９０％対約５％対約５％のモル百分率で、式（ＩＩＩａ２）、式（Ｉｂ）、および式（ＩＩａ）の反復単位を含む。一部のさらなる実施形態では、ポリマーはさらに、約０．５モル％〜約２モル％の式（ＩＩＩｂ１）の反復単位を含み得る。
【０１１９】
本明細書に記載する一部の実施形態は、本明細書に記載するように、式（Ｉ）の反復単位および式（ＩＩ）の反復単位を有するポリマーに共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを含む、グラフト化ポリマーに関する。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、上記の種々の異なるポリマー骨格の反復単位、例えば、式（ＩＩＩａ）もしくは式（ＩＩＩｂ）またはその両方のポリアクリルアミドの反復単位を１つまたは複数含み得る。一部の実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドとポリマーとの間の共有結合は、構造部分
【化２８】
0006759197.tif 000029
またはそれらの組み合わせを含み、式中、＊は、官能化オリゴヌクレオチドとの連結点を示す。一部のそのような実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドとポリマーとの間の共有結合は構造部分
【化２９】
0006759197.tif 000030
を含む。一部の他のそのような実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドとポリマーとの間の共有結合は、構造部分
【化３０】
0006759197.tif 000031
を含む。一部のそのような実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドとポリマーとの間の共有結合は、構造部分
【化３１】
0006759197.tif 000032
を含む。一部の実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数の官能基をポリマーと反応させることによりグラフト化ポリマーを調製するが、前記１つまたは複数の官能部分には、アルキン、シクロアルケン、シクロアルキン、ヘテロシクロアルケン、ヘテロシクロアルキン、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、前記１つまたは複数の官能部分は、アルキン、シクロアルケン、シクロアルキン、ヘテロシクロアルケン、ヘテロシクロアルキン、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一部のそのような実施形態では、前記１つまたは複数の官能基にはアルキンが含まれる、または、前記１つまたは複数の官能基はアルキンから選択される。一部の他の実施形態では、前記１つまたは複数の官能部分には、ノルボルネン、シクロオクチン、ビシクロノニン、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、前記１つまたは複数の官能部分は、ノルボルネン、シクロオクチン、ビシクロノニン、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一実施形態では、ビシクロノニンはビシクロ［６．１．０］ノナ−４−インである。一部のそのような実施形態では、ポリマーのアジド基を前記官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数の官能基、例えばビシクロ［６．１．０］ノナ−４−インと反応させることにより、グラフト化ポリマーを調製する。
【０１２０】
式（ＩＶ）の反復単位を有するポリマーおよび核酸コポリマー
本明細書に記載する一部の実施形態は、上記のように式（ＩＶ）の反復単位を含む、表面官能化のためのポリマーに関する。
【０１２１】
【化３２】
0006759197.tif 000033
【０１２２】
式中、Ｒ１ｃおよびＲ２ｃは、それぞれ独立して、水素、任意に置換されたアルキル、または任意に置換されたフェニルから選択され、Ｒ３ｃは、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたフェニル、または任意に置換されたＣ７〜１４アラルキルから選択され、Ａｒは、任意に置換されたＣ６〜１０アリール、または任意に置換された５員もしくは６員ヘテロアリールから選択され、ＲＡは、任意に置換されたテトラジンであり、Ｌ３は、一重結合、任意に置換されたアルキレンリンカー、または任意に置換されたヘテロアルキレンリンカーから選択される。
【０１２３】
一部の実施形態では、Ｒ１ｃは、水素である。一部の実施形態では、Ｒ２ｃは、水素である。一部の実施形態では、Ｒ３ｃは、水素である。一部の実施形態では、Ｒ１ｃは、水素または任意に置換されたアルキル、好適にはＣ１〜６アルキルから選択され、Ｒ２ｃおよびＲ３ｃはそれぞれ水素である。一部の実施形態では、Ｒ１ｃ、Ｒ２ｃ、およびＲ３ｃは、それぞれ水素である。一部の実施形態では、Ａｒは、任意に置換されたフェニルである。一部の実施形態では、Ｌ３は、一重結合である。一部の実施形態では、式（ＩＶ）の反復単位は、式（ＩＶａ）によっても表される。
【０１２４】
【化３３】
0006759197.tif 000034
【０１２５】
式中、Ｒ１ｃは、水素またはメチルから選択される。
【０１２６】
一部の実施形態では、ポリマーはさらに、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリシロキサン、シリコーン、ポリアクロレイン、ポリホスファゼン、ポリイソシアネート、ポリオール、およびポリサッカライドからなる群から選択される反復単位もしくはそれらの組み合わせを、１つまたは複数含み得る。一部のそのような実施形態では、ポリマーはさらに、上記に示す構造を有する式（ＩＩＩａ）もしくは式（ＩＩＩｂ）のポリアクリルアミドの反復単位を１つまたは複数含み得る。
【０１２７】
本明細書に記載の一部の実施形態は、本明細書に記載するように、式（ＩＶ）の反復単位を有するポリマーに共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを含む、グラフト化ポリマーに関する。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、上記の種々の異なるポリマー骨格の反復単位、例えば、式（ＩＩＩａ）もしくは式（ＩＩＩｂ）またはその両方のポリアクリルアミドの反復単位を１つまたは複数含み得る。一部の実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドとポリマーとの間の共有結合は、構造部分
【化３４】
0006759197.tif 000035
またはそれらの組み合わせを含み、式中、＊は、ポリマーの官能化オリゴヌクレオチドとの連結点を示す。一部のそのような実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドとポリマーとの間の共有結合は、構造部分
【化３５】
0006759197.tif 000036
を含む。一部の他のそのような実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドとポリマーとの間の共有結合は、構造部分
【化３６】
0006759197.tif 000037
を含む。一部の実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数の官能基をポリマーと反応させることによりグラフト化ポリマーを調製するが、前記１つまたは複数の官能部分には、アルキン、シクロアルケン、シクロアルキン、ヘテロシクロアルケン、ヘテロシクロアルキン、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、前記１つまたは複数の官能部分は、アルキン、シクロアルケン、シクロアルキン、ヘテロシクロアルケン、ヘテロシクロアルキン、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一部のそのような実施形態では、１つまたは複数の官能部分には、ノルボルネン、シクロオクチン、ビシクロノニン、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれ得る、または、１つまたは複数の官能部分は、ノルボルネン、シクロオクチン、ビシクロノニン、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択され得る。一実施形態では、ビシクロノニンはビシクロ［６．１．０］ノナ−４−インである。一部のそのような実施形態では、ポリマーのテトラジン基を前記官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数の官能基、例えばビシクロ［６．１．０］ノナ−４−インと反応させることにより、グラフト化ポリマーを調製する。
【０１２８】
式（Ｖ）の反復単位を有するポリマーおよび核酸コポリマー
本明細書に記載の一部の実施形態は、上記のように式（Ｖ）の反復単位を含む、表面官能化のためのポリマーに関する。
【０１２９】
【化３７】
0006759197.tif 000038
【０１３０】
式中、Ｒ１ｄおよびＲ２ｄは、それぞれ独立して、水素、任意に置換されたアルキル、または任意に置換されたフェニルから選択され、Ｒ３ｄは、それぞれ、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたフェニル、または任意に置換されたＣ７〜１４アラルキルから選択され、ＲＢは、アジド、任意に置換されたアミノ、Ｂｏｃ保護アミノ、ヒドロキシ、チオール、アルキニル、アルケニル、ハロ、エポキシ、テトラジニル、またはアルデヒドから選択され、Ｌ４およびＬ５は、それぞれ独立して、任意に置換されたアルキレンリンカーまたは任意に置換されたヘテロアルキレンリンカーから選択される。
【０１３１】
一部の実施形態では、Ｒ１ｄは、アルキル基、好適にはＣ１〜６アルキルである。一部のそのような実施形態では、Ｒ１ｄは、メチルである。一部の他の実施形態では、Ｒ１ｄは、水素である。一部の実施形態では、Ｒ２ｄは、水素である。一部の実施形態では、Ｒ３ｄは、水素である。一部の実施形態では、Ｒ２ｄおよびＲ３ｄは、それぞれ水素である。一部の実施形態では、ＲＢは、アジド、アミノ、もしくはＢｏｃ保護アミノ、またはそれらの組み合わせから選択される。一部の実施形態では、Ｌ４は、任意に置換されたアルキレンリンカーである。一部のそのような実施形態では、Ｌ４は、メチレンリンカーである。一部の実施形態では、Ｌ５は、任意に置換されたヘテロアルキレンリンカーである。一部のそのような実施形態では、Ｌ５は、
【化３８】
0006759197.tif 000039
であって、式中、ｎは、１〜５０の整数である。一部の実施形態では、式Ｖの反復単位は、式（Ｖａ）または式（Ｖｂ）によっても表される。
【０１３２】
【化３９】
0006759197.tif 000040
【０１３３】
式中、Ｒ１ｄは、それぞれ独立して、水素またはメチルから選択される。一部のそのような実施形態では、ｎは、１〜２０の整数である。一部のそのような実施形態では、ｎは、１〜１０の整数である。一部のそのような実施形態では、ｎは、１〜５の整数である。一実施形態では、ｎは、３である。一部の実施形態では、ポリマーは、式（Ｖａ）および式（Ｖｂ）の両方を含む。
【０１３４】
一部の実施形態では、ポリマーはさらに、式（ＶＩａ）もしくは式（ＶＩｂ）またはその両方の反復単位を含み得る。
【０１３５】
【化４０】
0006759197.tif 000041
【０１３６】
式中、Ｒ１ｅ、Ｒ２ｅ、Ｒ１ｆ、およびＲ２ｆは、それぞれ独立して、水素、任意に置換されたアルキル、または任意に置換されたフェニルから選択される。一部のそのような実施形態では、Ｒ１ｅは、アルキル、好適にはＣ１〜６アルキル、例えばメチルである。一部の他の実施形態では、Ｒ１ｅは、水素である。一部の実施形態では、Ｒ２ｅは、水素である。一部のそのような実施形態では、Ｒ１ｆは、アルキル、好適にはＣ１〜６アルキル、例えばメチルである。一部の他の実施形態では、Ｒ１ｆは、水素である。一部の実施形態では、Ｒ２ｆは、水素である。
【０１３７】
一部の実施形態では、ポリマーはさらに、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリシロキサン、シリコーン、ポリアクロレイン、ポリホスファゼン、ポリイソシアネート、ポリオール、およびポリサッカライドからなる群から選択される反復単位もしくはそれらの組み合わせを、１つまたは複数含み得る。一部のそのような実施形態では、ポリマーはさらに、上記に示す構造を有する式（ＩＩＩａ）もしくは式（ＩＩＩｂ）のポリアクリルアミドの反復単位を１つまたは複数含み得る。
【０１３８】
本明細書に記載する一部の実施形態は、本明細書に記載するように、式（Ｖ）の反復単位を有するポリマーに共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを含む、グラフト化ポリマーに関する。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、式（ＶＩａ）もしくは式（ＶＩｂ）またはその両方の反復単位を含み得る。一部の実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドとポリマーとの間の共有結合は、構造部分
【化４１】
0006759197.tif 000042
またはそれらの組み合わせを含み、式中、＊は、ポリマーの官能化オリゴヌクレオチドとの連結点を示す。一部のそのような実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドとポリマーとの間の共有結合は構造部分
【化４２】
0006759197.tif 000043
を含む。一部の実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数の官能基をポリマーと反応させることによりグラフト化ポリマーを調製するが、前記１つまたは複数の官能基には、任意に置換されたアミノ、ヒドロキシ、チオール、カルボキシル、酸無水物、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、前記１つまたは複数の官能基は、任意に置換されたアミノ、ヒドロキシ、チオール、カルボキシル、酸無水物、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一部の実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドは、１つまたは複数の任意に置換されたアミノ基を含む。一部のそのような実施形態ではアミノ基は置換されていない。一部のそのような実施形態では、ポリマーのグリシジルエーテル基またはエポキシ基を、前記官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数のアミノ基と反応させることにより、グラフト化ポリマーを調製する。一部のそのような実施形態では、ポリマーのエポキシ基は式（ＶＩａ）の反復単位に由来する。
【０１３９】
基材
本明細書に記載する一部の実施形態は、本明細書に記載するように、式（Ｉ）の反復単位および式（ＩＩ）の反復単位を有するポリマーが共有結合した第１表面を備える基材に関する。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリシロキサン、シリコーン、ポリアクロレイン、ポリホスファゼン、ポリイソシアネート、ポリオール、およびポリサッカライドからなる群から選択される反復単位もしくはそれらの組み合わせを、１つまたは複数含み得る。一部のそのような実施形態では、ポリマーはさらに、下記に示す構造を有する式（ＩＩＩａ）もしくは式（ＩＩＩｂ）のポリアクリルアミドの反復単位を１つまたは複数含み得る。一部の実施形態では、ポリマーと基材との間の共有結合は、アミンエポキシ開環反応により形成される。一部の実施形態では、ポリマーと基材の第１表面との間の共有結合は、構造部分
【化４３】
0006759197.tif 000044
またはそれらの組み合わせを含み、ここにおいて置換アミノは、式（ＩＩ）の反復単位に由来し、式中、＊は、ポリマーの基材の、第１表面との連結点を示す。一部のそのような実施形態では、ポリマーと第１表面との間の共有結合は、構造部分
【化４４】
0006759197.tif 000045
を含む。一部の実施形態では、ポリマーを第１表面に共有結合した第１の複数の官能基と反応させることにより基材を調製するが、前記第１の複数の官能基には、ビニル、アクリロイル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、ヘテロシクロアルキニル、ニトレン、アルデヒド、ヒドラジニル、グリシジルエーテル、エポキシ、カルベン、イソシアネート、マレイミド、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、前記第１の複数の官能基は、ビニル、アクリロイル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、ヘテロシクロアルキニル、ニトレン、アルデヒド、ヒドラジニル、グリシジルエーテル、エポキシ、カルベン、イソシアネート、マレイミド、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一部のそのような実施形態では、第１の複数の官能基にはエポキシ基が含まれる、または、第１の複数の官能基はエポキシ基から選択される。一実施形態では、前記エポキシ基は構造
【化４５】
0006759197.tif 000046
を有する。一部の実施形態では、ポリマーのアミノ基を第１表面のエポキシ基と反応させることにより基材を調製する。一部の実施形態では、上記の前記第１の複数の官能基を含む官能化シランで表面を前処理し、官能化シランの第１の複数の官能基との反応を介してポリマーを第１表面に共有結合させる。
【０１４０】
一部の実施形態では、基材はさらに、ポリマーに共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを含む。一部の実施形態では、オリゴヌクレオチドとポリマーとの間の共有結合は、アジドクリック環化付加反応により形成される。一部の実施形態は、官能化オリゴヌクレオチドとポリマーとの間の共有結合は、構造部分
【化４６】
0006759197.tif 000047
またはそれらの組み合わせを含み、式中、＊は、ポリマーの、官能化オリゴヌクレオチドとの連結点を示す。一部のそのような実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数の官能基をポリマーのアジド基と反応させることにより官能化オリゴヌクレオチドをポリマーに共有結合させるが、前記１つもしくは複数の官能部分には、アルキン、シクロアルケン、シクロアルキン、ヘテロシクロアルケン、ヘテロシクロアルキン、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、前記１つもしくは複数の官能部分は、アルキン、シクロアルケン、シクロアルキン、ヘテロシクロアルケン、ヘテロシクロアルキン、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一部のそのような実施形態では、前記１つまたは複数の官能基にはアルキンが含まれる。一部の他の実施形態では、前記１つもしくは複数の官能部分には、ノルボルネン、シクロオクチン、ビシクロノニン、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、前記１つもしくは複数の官能部分は、ノルボルネン、シクロオクチン、ビシクロノニン、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一実施形態では、ビシクロノニンはビシクロ［６．１．０］ノナ−４−インである。一部の実施形態では、ポリマーのアジド基を官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数のアルキン部分と反応させることにより、官能化オリゴヌクレオチドをポリマーと共有結合させる。一部の他の実施形態では、ポリマーのアジド基を官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数のビシクロ［６．１．０］ノナ−４−インと反応させることにより、官能化オリゴヌクレオチドをポリマーに共有結合させる。
【０１４１】
本明細書に記載する一部の実施形態は、本明細書に記載するように、式（ＩＶ）の反復単位を有するポリマーが共有結合した第１表面を備える基材に関する。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリシロキサン、シリコーン、ポリアクロレイン、ポリホスファゼン、ポリイソシアネート、ポリオール、およびポリサッカライドからなる群から選択される反復単位もしくはそれらの組み合わせを、１つまたは複数含み得る。一部のそのような実施形態では、ポリマーはさらに、以下に示す構造を有する式（ＩＩＩａ）もしくは式（ＩＩＩｂ）のポリアクリルアミドの反復単位を１つまたは複数含み得る。一部の実施形態では、ポリマーと基材との間の共有結合はテトラジン・ディールス・アルダー反応により形成され、これは窒素ガスの除去をもたらす。一部の実施形態では、ポリマーと基材の第１表面との間の共有結合は、構造部分
【化４７】
0006759197.tif 000048
またはそれらの組み合わせを含み、式中、＊は、ポリマーの、第１表面との連結点を示す。一部のそのような実施形態では、ポリマーと第１表面との間の共有結合は、構造部分
【化４８】
0006759197.tif 000049
を含む。一部の他のそのような実施形態では、ポリマーと第１表面との間の共有結合は、構造部分
【化４９】
0006759197.tif 000050
を含む。一部の実施形態では、ポリマーを第１表面に共有結合した第１の複数の官能基と反応させることにより基材を調製するが、前記第１の複数の官能基には、ビニル、アクリロイル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、ヘテロシクロアルキニル、ニトレン、アルデヒド、ヒドラジニル、グリシジルエーテル、エポキシ、カルベン、イソシアネート、マレイミド、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、前記第１の複数の官能基は、ビニル、アクリロイル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、ヘテロシクロアルキニル、ニトレン、アルデヒド、ヒドラジニル、グリシジルエーテル、エポキシ、カルベン、イソシアネート、マレイミド、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一部のそのような実施形態では、前記第１の複数の官能基には、任意に置換されたシクロアルケニル基が含まれる、または、前記第１の複数の官能基は、任意に置換されたシクロアルケニル基から選択される。一実施形態では、前記シクロアルケニルはノルボルネンである。一部の実施形態では、ポリマーのテトラジン基を第１表面のノルボルネン基と反応させることにより、基材を調製する。一部の実施形態では、上記のように前記第１の複数の官能基を含む官能化シランで表面を前処理し、官能化シランの第１の複数の官能基との反応を介してポリマーを第１表面に共有結合させる。
【０１４２】
一部の実施形態では、基材はさらに、ポリマーに共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを含む。一部の実施形態では、オリゴヌクレオチドとポリマーとの間の共有結合はテトラジン・ディールス・アルダー反応により形成され、これは窒素ガスの除去をもたらす。一部の実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドとポリマーとの間の共有結合は、構造部分
【化５０】
0006759197.tif 000051
またはそれらの組み合わせを含み、式中、＊は、ポリマーの、官能化オリゴヌクレオチドとの連結点を示す。一部のそのような実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドとポリマーとの間の共有結合は、構造部分
【化５１】
0006759197.tif 000052
を含む。一部のそのような実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数の官能基をポリマーのテトラジン基と反応させることにより、官能化オリゴヌクレオチドをポリマーに共有結合させるが、前記１つもしくは複数の官能部分には、アルキン、シクロアルケン、シクロアルキン、ヘテロシクロアルケン、ヘテロシクロアルキン、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、前記１つもしくは複数の官能部分は、アルキン、シクロアルケン、シクロアルキン、ヘテロシクロアルケン、ヘテロシクロアルキン、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一部のそのような実施形態では、前記１つもしくは複数の官能部分には、ノルボルネン、シクロオクチン、ビシクロノニン、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、前記１つもしくは複数の官能部分は、ノルボルネン、シクロオクチン、ビシクロノニン、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一実施形態では、ビシクロノニンはビシクロ［６．１．０］ノナ−４−インである。一部のそのような実施形態では、ポリマーのテトラジン基を官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数のビシクロ［６．１．０］ノナ−４−イン部分と反応させることにより、官能化オリゴヌクレオチドをポリマーに共有結合させる。
【０１４３】
本明細書に記載する一部の実施形態は、本明細書に記載するように、式（Ｖ）の反復単位を有するポリマーが共有結合した第１表面を備える基材に関する。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリシロキサン、シリコーン、ポリアクロレイン、ポリホスファゼン、ポリイソシアネート、ポリオール、およびポリサッカライドからなる群から選択される反復単位もしくはそれらの組み合わせを、１つまたは複数含み得る。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、式（ＶＩａ）もしくは式（ＶＩｂ）またはその両方の反復単位を含み得る。一部の実施形態では、ポリマーと基材との間の共有結合は、アミンエポキシ開環反応により形成される。一部の他の実施形態では、ポリマーと基材との間の共有結合は、アジドクリック環化付加反応により形成される。一部の実施形態では、ポリマーと基材の第１表面との間の共有結合は、構造部分
【化５２】
0006759197.tif 000053
またはそれらの組み合わせを含み、式中、＊は、ポリマーの、第１表面との連結点を示す。一部のそのような実施形態では、ポリマーと第１表面との間の共有結合は、構造部分
【化５３】
0006759197.tif 000054
を含む。一部の他の実施形態では、ポリマーと第１表面との間の共有結合は、構造部分
【化５４】
0006759197.tif 000055
またはそれらの組み合わせを含み、式中、＊は、ポリマーの、第１表面との連結点を示す。一部のそのような実施形態では、ポリマーと第１表面との間の共有結合は、構造部分
【化５５】
0006759197.tif 000056
を含む。一部の他のそのような実施形態では、ポリマーと第１表面との間の共有結合は、構造部分
【化５６】
0006759197.tif 000057
を含む。一部の実施形態では、ポリマーを第１表面に共有結合した第１の複数の官能基と反応させることにより基材を調製するが、前記第１の複数の官能基には、ビニル、アクリロイル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、ヘテロシクロアルキニル、ニトレン、アルデヒド、ヒドラジニル、グリシジルエーテル、エポキシ、カルベン、イソシアネート、マレイミド、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、前記第１の複数の官能基は、ビニル、アクリロイル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、ヘテロシクロアルキニル、ニトレン、アルデヒド、ヒドラジニル、グリシジルエーテル、エポキシ、カルベン、イソシアネート、マレイミド、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一部のそのような実施形態では、第１の複数の官能基には、任意に置換されたシクロアルケニル基が含まれる、または、第１の複数の官能基は、任意に置換されたシクロアルケニル基から選択される。一実施形態では、前記シクロアルケニルはノルボルネンである。一部の実施形態では、ポリマーのアジド基を第１表面のノルボルネン基と反応させることにより、基材を調製する。一部の他の実施形態では、第１の複数の官能基には、グリシジルエーテル基もしくはエポキシ基が含まれる、または、第１の複数の官能基は、グリシジルエーテル基もしくはエポキシ基から選択される。一部の実施形態では、ポリマーのＢｏｃ保護アミノを脱保護し、次に、ポリマーのアミノ基を第１表面のグリシジルエーテル基またはエポキシ基と反応させることにより基材を調製する。一部の実施形態では、上記の前記第１の複数の官能基を含む官能化シランで表面を前処理し、官能化シランの第１の複数の官能基との反応を介してポリマーを第１表面に共有結合させる。
【０１４４】
一部の実施形態では、基材はさらに、ポリマーに共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを含む。一部の実施形態では、オリゴヌクレオチドとポリマーとの間の共有結合は、アミンエポキシ開環反応により形成される。一部の実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドとポリマーとの間の共有結合は、構造部分
【化５７】
0006759197.tif 000058
またはそれらの組み合わせを含み、式中、＊は、ポリマーの、官能化オリゴヌクレオチドとの連結点を示す。一部の実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドとポリマーとの間の共有結合は、構造部分
【化５８】
0006759197.tif 000059
を含む。一部のそのような実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数の官能基をポリマーのエポキシ基と反応させることにより、官能化オリゴヌクレオチドをポリマーに共有結合させるが、前記１つもしくは複数の官能基には、任意に置換されたアミノ、ヒドロキシ、チオール、カルボキシル、酸無水物、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、前記１つもしくは複数の官能基は、任意に置換されたアミノ、ヒドロキシ、チオール、カルボキシル、酸無水物、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一部のそのような実施形態では、前記１つもしくは複数の官能基には任意に置換されたアミノ基が含まれる、または、前記１つもしくは複数の官能基は任意に置換されたアミノ基から選択される。一部のそのような実施形態では、ポリマーのエポキシ基を官能化オリゴヌクレオチドのアミノ基と反応させることにより、官能化オリゴヌクレオチドをポリマーに共有結合させる。
【０１４５】
本明細書に記載する実施形態では、基材材料には、ガラス、シリカ、プラスチック、石英、金属、金属酸化物、またはそれらの組み合わせが含まれ得る。一部の実施形態では、基材はガラスを含む。一部の実施形態では、基材の第１表面は、ポリマーコーティング領域および不活性領域の両方を含む。
【０１４６】
基材表面の調製
本明細書に記載する一部の実施形態は、第１の複数の官能基が共有結合した第１の表面を備える基材を提供し；ポリマーに共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを有するグラフト化ポリマーを提供し、ここにおいて前記ポリマーは第２の複数の官能基を含み；前記第１表面の第１の複数の官能基を、前記ポリマーの第２の複数の官能基と反応させ、その結果、前記ポリマーを前記基材の第１表面に共有結合させることにより、グラフト化ポリマーを基材の第１表面に固定するプロセスまたは方法に関する。
【０１４７】
本明細書に記載する方法の一部の実施形態では、基材の第１表面を官能化シランで前処理するが、前記官能化シランは第１の複数の官能基を含む。一部の実施形態では、官能化シランを化学蒸着（ＣＶＤ）法により表面に堆積させる。一部のそのような実施形態では、官能化シランを、Ｙｉｅｌｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＹＥＳ）オーブンを用いたＣＶＤ法により第１表面に適用することが可能である。
【０１４８】
本明細書に記載の方法の一部の実施形態では、ポリマーの第３の複数の官能基を、官能化オリゴヌクレオチドの１つまたは複数の官能基と反応させることにより、グラフト化ポリマーを形成する。一部の他の実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドの前記１つまたは複数の官能基を、第３の複数の官能基を含むモノマーと反応させ；前記反応モノマーを重合してポリマーを形成し、その結果、前記官能化オリゴヌクレオチドをポリマーに共重合させることにより、グラフト化ポリマーを形成する。
【０１４９】
本明細書に記載する方法の一部の実施形態では、ポリマーの第２の複数の官能基は、ポリマーの第３の複数の官能基と同一である。例えば、ポリマーの第２の複数の官能基および第３の複数の官能基は、両方がテトラジンであり得る。一部の他の実施形態では、ポリマーの第２の複数の官能基内の官能基は、ポリマーの第３の複数の官能基内の官能基とは異なる。
【０１５０】
本明細書に記載する方法で用いるポリマー骨格は、線形、分岐状、多分岐状、または樹状であり得る。最終のポリマー構造は、例えばランダムコポリマー、ブロックコポリマー、くし形ポリマー、または星形ポリマーの構造を含む、種々の構成であり得る。限定されるわけではないが、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリシロキサン、シリコーン、ポリアクロレイン、ポリホスファゼン、ポリイソシアネート、ポリオール、ポリサッカライドなどを含む異なる種類のポリマー骨格を、本明細書に記載する方法で用いることが可能である。一部の実施形態では、ポリマーはポリアクリルアミド骨格を含む。一部の他の実施形態では、ポリマーはポリアクリレート骨格を含む。一部のさらに他の実施形態では、ポリマーはポリウレタン骨格を含む。一部のさらに他の実施形態では、ポリマーはポリホスファゼン骨格を含む。一部のさらに他の実施形態では、ポリマーはデンドリマー骨格を含む。
【０１５１】
本明細書に記載する方法の一部の実施形態では、第１表面の第１の複数の官能基には、ビニル、アクリロイル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、ヘテロシクロアルキニル、ニトレン、アルデヒド、ヒドラジニル、グリシジルエーテル、エポキシ、カルベン、イソシアネート、マレイミド、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、第１表面の第１の複数の官能基は、ビニル、アクリロイル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、ヘテロシクロアルキニル、ニトレン、アルデヒド、ヒドラジニル、グリシジルエーテル、エポキシ、カルベン、イソシアネート、マレイミド、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一部のそのような実施形態では、第１の複数の官能基には、シクロアルケニル、グリシジルエーテル、エポキシ、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、第１の複数の官能基は、シクロアルケニル、グリシジルエーテル、エポキシ、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一部のさらなる実施形態では、第１の複数の官能基にはノルボルネンが含まれる、または、第１の複数の官能基はノルボルネンから選択される。一部の他の実施形態では、第１の複数の官能基にはエポキシが含まれる。一部のさらに他の実施形態では、第１の複数の官能基にはグリシジルエーテルが含まれる。
【０１５２】
本明細書に記載する方法の一部の実施形態では、ポリマーの官能基には、アミノ、テトラジニル、アジド、カルボキシル、ヒドロキシ、チオール、アルデヒド、ハロ、アルケニル、アルキニル、エポキシ、グリシジルエーテルなどが含まれ得る、または、ポリマーの官能基は、アミノ、テトラジニル、アジド、カルボキシル、ヒドロキシ、チオール、アルデヒド、ハロ、アルケニル、アルキニル、エポキシ、グリシジルエーテルなどから選択される。本明細書に記載する方法の一部の実施形態では、ポリマーの第２の複数の官能基には、アミノ、テトラジニル、アジド、カルボキシル、ヒドロキシ、チオール、アルデヒド、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、ポリマーの第２の複数の官能基は、アミノ、テトラジニル、アジド、カルボキシル、ヒドロキシ、チオール、アルデヒド、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一部のそのような実施形態では、第２の複数の官能基には、アミノもしくは保護アミノ、例えばＢｏｃ保護アミノが含まれる、または、第２の複数の官能基は、アミノもしくは保護アミノ、例えばＢｏｃ保護アミノから選択される。一部の他の実施形態では、第２の複数の官能基には任意に置換されたテトラジニルが含まれる。一部のさらに他の実施形態では、第２の複数の官能基にはアジドが含まれる。
【０１５３】
本明細書に記載する方法の一部の実施形態では、ポリマーの第３の複数の官能基には、アジド、テトラジニル、グリシジル、エポキシ、アルキニル、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、ポリマーの第３の複数の官能基は、アジド、テトラジニル、グリシジル、エポキシ、アルキニル、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一部のそのような実施形態では、第３の複数の官能基にはアジドが含まれる。一部の他の実施形態では、第３の複数の官能基には任意に置換されたテトラジニルが含まれる。一部のさらに他の実施形態では、第３の複数の官能基にはアルキニルが含まれる。一部のさらに他の実施形態では、第３の複数の官能基には、任意に置換されたグリシジルエーテルが含まれる。
【０１５４】
本明細書に記載する方法の一部の実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドの前記１つもしくは複数の官能部分には、アミノ、アジド、カルボキシル、酸無水物、テトラジン、エポキシ、グリシジルエーテル、ビニル、アクリロイル、アルケニル、シクロアルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、ニトレン、アルデヒド、ヒドラジニル、マレイミド、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、官能化オリゴヌクレオチドの前記１つもしくは複数の官能部分は、アミノ、アジド、カルボキシル、酸無水物、テトラジン、エポキシ、グリシジルエーテル、ビニル、アクリロイル、アルケニル、シクロアルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、ニトレン、アルデヒド、ヒドラジニル、マレイミド、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一部のさらなる実施形態では、官能化オリゴヌクレオチドの前記１つもしくは複数の官能部分には、アルキニル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アミノ、アジド、ヒドロキシ、チオール、カルボキシル、酸無水物、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、官能化オリゴヌクレオチドの前記１つもしくは複数の官能部分は、アルキニル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アミノ、アジド、ヒドロキシ、チオール、カルボキシル、酸無水物、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一部のそのような実施形態では、前記１つまたは複数の官能部分には、シクロアルキニル、例えばビシクロ［６．１．０］ノナ−４−イン（ＢＣＮ）が含まれる。一部の他の実施形態では、前記１つまたは複数の官能部分にはアルキニルが含まれる。一部のさらに他の実施形態では、前記１つまたは複数の官能部分にはアジドが含まれる。一部のさらに他の実施形態では、前記１つまたは複数の官能部分には任意に置換されたアミノが含まれる。
【０１５５】
本明細書に記載する方法の一部の実施形態では、グラフト化ポリマーは、本明細書に記載するように、式（Ｉ）の反復単位および式（ＩＩ）の反復単位を有するポリマーに共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを含む。一部のそのような実施形態では、第１表面の第１の複数の官能基にはエポキシ基が含まれる。一実施形態では、前記エポキシ基は、
【化５９】
0006759197.tif 000060
である。一部のそのような実施形態では、ポリマーのアミノ基を第１表面のエポキシ基と反応させることにより、グラフト化ポリマーを第１表面に共有結合させる。
【０１５６】
本明細書に記載する方法の一部の実施形態では、グラフト化ポリマーは、本明細書に記載するように、式（ＩＶ）の反復単位を有するポリマーに共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを含む。一部のそのような実施形態では、第１表面の第１の複数の官能基には、任意に置換されたシクロアルケニル基、例えば任意に置換されたノルボルネンが含まれる。一部のそのような実施形態では、ポリマーのテトラジン基を第１表面のノルボルネン基と反応させることにより、グラフト化ポリマーを第１表面に共有結合させる。
【０１５７】
本明細書に記載の方法の一部の実施形態では、グラフト化ポリマーは、本明細書に記載するように、式（Ｖ）の反復単位を有するポリマーに共有結合した官能化オリゴヌクレオチドを含む。一部の実施形態では、ポリマーはさらに、本明細書に記載するように、式（ＶＩａ）もしくは式（ＶＩｂ）またはその両方の反復単位を含み得る。一部のそのような実施形態では、第１の複数の官能基には、任意に置換されたシクロアルケニル基、例えば、任意に置換されたノルボルネンが含まれる。一部のそのような実施形態では、ポリマーのアジド基を第１表面のノルボルネン基と反応させることにより、グラフト化ポリマーを第１表面に共有結合させる。一部の他の実施形態では、第１の複数の官能基にはグリシジルエーテル基またはエポキシ基が含まれる。一部の他の実施形態では、ポリマーのＢｏｃ保護アミノ基を脱保護し；ポリマーのアミノ基を、第１表面のグリシジルエーテル基またはエポキシ基と反応させることにより、グラフト化ポリマーを第１表面に共有結合させる。
【０１５８】
本明細書に記載の一部の実施形態は、第１の複数の官能基が共有結合した第１表面を備える基材を提供するステップと、本明細書に記載するように、式（Ｉ）および式（ＩＩ）、式（ＩＶ）、または式（Ｖ）の反復単位を有するポリマーを提供するステップと、前記第１表面の第１の複数の官能基を前記ポリマーと反応させ、その結果、前記ポリマーを前記基材の第１表面に共有結合させるステップとを含む、本明細書に記載のポリマーを基材の第１表面に固定するプロセスまたは方法に関する。一部のそのような実施形態では、プロセスまたは方法はさらに、１つまたは複数の官能化部分を含む官能化オリゴヌクレオチドを提供するステップと、前記１つまたは複数の官能化部分を前記ポリマーと反応させ、その結果、前記官能化オリゴヌクレオチドを前記ポリマーに共有結合させるステップとを含む。一部のそのような実施形態では、第１の表面の第１の複数の官能基には、ビニル、アクリロイル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、ヘテロシクロアルキニル、ニトレン、アルデヒド、ヒドラジニル、グリシジルエーテル、エポキシ、カルベン、イソシアネート、マレイミド、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、第１の表面の第１の複数の官能基は、ビニル、アクリロイル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、ヘテロシクロアルキニル、ニトレン、アルデヒド、ヒドラジニル、グリシジルエーテル、エポキシ、カルベン、イソシアネート、マレイミド、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。一部のそのような実施形態では、前記１つもしくは複数の官能化部分には、アミノ、アジド、カルボキシル、酸無水物、テトラジン、エポキシ、グリシジルエーテル、ビニル、アクリロイル、アルケニル、シクロアルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、ニトレン、アルデヒド、ヒドラジニル、マレイミド、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせが含まれる、または、前記１つもしくは複数の官能化部分は、アミノ、アジド、カルボキシル、酸無水物、テトラジン、エポキシ、グリシジルエーテル、ビニル、アクリロイル、アルケニル、シクロアルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、ニトレン、アルデヒド、ヒドラジニル、マレイミド、任意に置換されたそれらの変異体、もしくはそれらの組み合わせから選択される。
【０１５９】
本明細書に記載する方法の任意の実施形態では、式（Ｉ）および式（ＩＩ）、式（ＩＶ）、または式（Ｖ）の反復単位を有するポリマーまたはグラフト化ポリマーはさらに、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリシロキサン、シリコーン、ポリアクロレイン、ポリホスファゼン、ポリイソシアネート、ポリオール、およびポリサッカライドからなる群から選択される反復単位もしくはそれらの組み合わせを、１つまたは複数含み得る。一部のそのような実施形態では、ポリマーはさらに、下記に示す構造を有する式（ＩＩＩａ）もしくは式（ＩＩＩｂ）のポリアクリルアミドの反復単位を１つまたは複数含み得る。
【０１６０】
本明細書に記載する方法の任意の実施形態では、方法はさらに、結合していない過剰な官能化オリゴヌクレオチドを取り除く洗浄ステップを含む。一部の実施形態では、方法はさらに、乾燥ステップを含む。
【０１６１】
本明細書に記載する実施形態の何れかでは、基材は、パターンのある、もしくはない、またはその組み合わせの、ガラス、シリカ、石英、プラスチック、金属、金属酸化物から選択される材料を含み得る。一実施形態では、基材の表面はガラスを含む。一部の実施形態では、基材の表面は官能化シランコーティング領域および不活性領域の両方を含み得る。一部の実施形態では、不活性領域は、ガラス領域、金属領域、マスク領域、および間隙領域、またはそれらの組み合わせから選択される。一実施形態では、不活性領域はガラスを含む。
【０１６２】
本明細書に記載する実施形態の何れかでは、ＱＣマーカがポリマーおよび／またはポリマー構造に含まれ得る。
【０１６３】
本明細書に記載の任意の実施形態では、ポリマーまたはグラフト化ポリマーを、当業者に既知の種々の表面適用技法、例えば、スピンコーティング、スプレーコーティング、浸漬コーティング、インクジェットコーティングなどを介して基材の表面に適用することができる。
【０１６４】
基材材料および設計
一部の実施形態では、本出願で用いられる基材には、ガラス、溶融石英、および他のシリカ含有材料などのシリカ系基材が含まれる。一部の実施形態では、シリカ系基材はまた、シリコン、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、水素化ケイ素であり得る。一部の実施形態では、本出願で用いられる基材には、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリカーボネート、およびポリ（メチルメタクリレート）などのプラスチック材料が含まれる。好適なプラスチック材料は、ポリ（メチルメタクリレート）基材、ポリスチレン基材、および環状オレフィンポリマー基材である。一部の実施形態では、基材はシリカ系材料またはプラスチック材料である。特定の実施形態では、基材は少なくとも１つの、ガラスを含む表面を備える。
【０１６５】
一部の実施形態では、基材は金属であり得る、または金属を含み得る。一部のそのような実施形態では、金属は金である。一部の実施形態では、基材は少なくとも１つの、金属酸化物を含む表面を備える。一実施形態では、表面は酸化タンタルまたは酸化スズを含む。
【０１６６】
アクリルアミド、エノン、またはアクリレートも、基材材料として利用することができる。他の基材材料としては、限定されるわけではないが、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、アルミニウム、セラミックス、ポリイミド、石英、樹脂、ポリマー、およびコポリマーが挙げられ得る。前述のリストは本出願の例示であり、本出願を限定することは意図しない。
【０１６７】
一部の実施形態では、基材および／または基材表面は石英であり得る。一部の他の実施形態では、基材および／または基材表面は半導体、つまり、ＧａＡｓまたはＩＴＯであり得る。
【０１６８】
基材は、単一の材料、または複数の異なる材料を含み得る。基材は複合材またはラミネートであり得る。基材は、平ら、円形であり、テクスチャード加工され、かつパターン付きであり得る。パターンは、例えば、米国特許第８７７８８４９号明細書（これは参照により本明細書に組み込まれる）に記載されているような、非金属表面にフィーチャを形成する金属パッドなどにより形成することが可能である。別の有用なパターン付き表面は、例えば、米国特許出願公開第２０１４／０２４３２２４号明細書、同第２０１１／０１７２１１８号明細書、および米国特許第７６２２２９４号明細書（これらはそれぞれ、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）に記載されているような、表面にウェルフィーチャが形成されたものである。パターン付き基材を用いる実施形態では、ゲルをパターンフィーチャに選択的に付着させることが可能である（例えば、ゲルを金属パッドに付着させることが可能である、または、ゲルをウェルの内部に付着することが可能である）か、あるいは、ゲルをパターンフィーチャおよび間隙領域の両方に均一に付着させることが可能である。
【０１６９】
分子アレイの調製および使用においてプラスチック系基材を用いる利点としては、コストが挙げられる。例えば射出成型により適切なプラスチック系基材を調製することは、シリカ系基材を例えばエッチングおよびボンディングにより調製するよりも概して安価である。別の利点は、ほぼ制限のない種々のプラスチックにより、支持体の光学特性を微調整して、意図するまたは用いる用途に適合させることが可能なことである。
【０１７０】
金属を基材として、または基材上のパッドとして用いる場合、これは、所望の用途、つまり、金属の伝導性によりＤＮＡ系センサの電場の変調を可能にするためであり得る。このようにして、ＤＮＡミスマッチ識別を強化することができる、固定化オリゴヌクレオチド分子の向きに影響を与えることができる、または、ＤＮＡハイブリダイゼーション動態を加速させることができる。
【０１７１】
一部の実施形態では、基材はシリカ系だが、本出願を実践する用途に応じて、用いる基材の形状は変わり得る。しかしながら、概して、シリカ、例えば溶融シリカなどの支持体材料のスライドが、分子の調製およびそれに続く統合において得に有用である。本出願の実践において特に役立つのは、商標名ＳＰＥＣＴＲＡＳＩＬ（商標）で売られている溶融シリカスライドである。そうであっても、本出願は、ビーズおよびロッドなどの基材（シリカ系支持体を含む）の他の表現に等しく適用可能であることが当業者には明らかであろう。
【０１７２】
一部の実施形態では、基材の表面は、機能性分子コーティング領域およびコーティングのない不活性領域の両方を含む。一部の実施形態では、機能性分子コーティングは、ハイドロゲルコーティングまたはポリマーコーティングである。機能性分子コーティング領域は反応性部位を含み得るため、該領域を用いて、化学結合または他の分子の相互作用を介して分子を結合させることが可能である。一部の実施形態では、機能性分子コーティング領域（例えば、反応性フィーチャ、パッド、ビーズ、ポスト、またはウェル）および不活性領域（間隙領域と言われる）を、パターンまたはグリッドを形成するように交互にすることが可能である。そのようなパターンは１次元または２次元であり得る。一部の実施形態では、不活性領域は、ガラス領域、金属領域、マスク領域、またはそれらの組み合わせから選択することが可能である。あるいは、これらの材料は反応性領域を形成することが可能である。不活性性または反応性は、基材で用いられる化学反応およびプロセスに左右されよう。一実施形態では、表面はガラス領域を含む。別の実施形態では、表面は金属領域を含む。さらに別の実施形態では、表面はマスク領域を含む。本明細書に記載する構成物の一部の実施形態では、基材はビーズであり得る。本開示のポリマーでコーティングすることが可能な、または、そうでなければ、本明細書に記載の構成物または方法において用いることが可能な、非限定的な例示的基材材料は、米国特許第８７７８８４８号明細書および同第８７７８８４９号明細書に記載されており、これらはそれぞれ参照によって本明細書に組み込まれる。
【０１７３】
一部の実施形態では、本明細書に記載の基材は、フローセルの少なくとも一部を形成するか、またはフローセル内に位置する。一部のそのような実施形態では、フローセルはさらに、機能性分子コーティング、例えばポリマーコーティングを介して基材の表面に結合したポリヌクレオチドを含む。一部の実施形態では、ポリヌクレオチドはフローセル内にポリヌクレオチドクラスタの状態で存在し、ポリヌクレオチドクラスタのポリヌクレオチドは、ポリマーコーティングを介してフローセルの表面に結合する。そのような実施形態では、ポリヌクレオチドが結合するフローセル体の表面は、基材であると考えられる。他の実施形態では、ポリマーコーティング表面を備える別個の基材がフローセル体にはめ込まれる。好適な実施形態では、フローセルは複数のレーンまたは複数のセクタに分割されるフローチャンバであり、ここにおいて複数レーンまたは複数セクタの１つまたは複数は、本明細書に記載するように、共有結合したポリマーコーティングでコーティングされた表面を備える。本明細書に記載するフローセルの一部の実施形態では、単一ポリヌクレオチドクラスタ内の結合ポリヌクレオチドは、同一または類似のヌクレオチド配列を有する。本明細書に記載するフローセルの一部の実施形態では、異なるポリヌクレオチドクラスタの結合ポリヌクレオチドは、異なるまたは非類似のヌクレオチド配列を有する。本明細書に記載する方法および構成物で用いることが可能なフローセルを製造するための、例示的なフローセルおよび基材としては、限定されるわけではないが、Ｉｌｌｕｍｉｎａ社（カリフォルニア州、サンディエゴ）より商業的に入手可能なもの、または、米国特許出願公開第２０１０／０１１１７６８号明細書もしくは同第２０１２／０２７０３０５号明細書（これらはそれぞれ参照により本明細書に組み込まれる）に記載されているものが挙げられる。
【０１７４】
シーケンシング用途
本明細書に記載する構成物、装置、または方法は、種々の増幅技法の何れかとともに用いることが可能である。用いることが可能な例示的な技法としては、限定されるわけではないが、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、ローリングサークル増幅（ＲＣＡ）、多置換増幅（ＭＤＡ）、またはランダムプライム増幅（ＲＰＡ）が挙げられる。特定の実施形態では、増幅に用いる１つまたは複数のプライマーをポリマーコーティングに結合させることが可能である。ＰＣＲの実施形態では、増幅に用いるプライマーの一方または両方をポリマーコーティングに結合させることが可能である。２種の結合プライマーを利用するフォーマットは、二本鎖アンプリコンが、コピーされた鋳型配列に隣接する２つの結合プライマーの間でブリッジ状の構造を形成することから、しばしばブリッジ増幅と言われる。ブリッジ増幅に用いることが可能な例示的な試薬および条件は、例えば、米国特許第５６４１６５８号明細書、米国特許出願公開第２００２／００５５１００号明細書、米国特許第７１１５４００号明細書、米国特許出願公開第２００４／００９６８５３号明細書、同第２００４／０００２０９０号明細書、同第２００７／０１２８６２４号明細書、および同第２００８／０００９４２０号明細書に記載されており、これらはそれぞれ、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。ＰＣＲ増幅はまた、ポリマーコーティングに結合した増幅プライマーの１つと溶液中の第２プライマーを用いて実行することが可能である。１つの結合プライマーおよび可溶性プライマーの組み合わせを用いる例示的なフォーマットは、例えば、Ｄｒｅｓｓｍａｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ  １００：８８１７−８８２２（２００３）、国際公開第０５／０１０１４５号、米国特許出願公開第２００５／０１３０１７３号明細書、または同第２００５／００６４４６０号明細書（これらはそれぞれ、参照により本明細書に組み込まれる）に記載されている、エマルジョンＰＣＲである。エマルジョンＰＣＲは例示的フォーマットであり、本明細書に記載の方法では、エマルジョンの使用は任意にあり、実際には、いくつかの実施形態ではエマルジョンは用いられないことが理解されよう。さらに、プライマーは、ｅＰＣＲの参考文献に記載されているように基材または固体支持体に直接結合している必要はなく、代わりに、本明細書に記載するポリマーコーティングに結合させることが可能である。
【０１７５】
本開示の方法、構成物、または装置で用いるために、ＲＣＡ技法を修正することが可能である。ＲＣＡ反応で用いることが可能な例示的な構成要素およびＲＣＡがアンプリコンを生成する原理は、例えば、Ｌｉｚａｒｄｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔ．Ｇｅｎｅｔ．１９：２２５−２３２（１９９８）および米国特許出願公開第２００７／００９９２０８号明細書に記載されており、これらはそれぞれ、参照により本明細書に組み込まれる。ＲＣＡに用いるプライマーは溶液中にあるか、またはポリマーコーティングに結合させることが可能である。
【０１７６】
本開示の方法、構成物、または装置とともに用いるため、ＭＤＡ技法を修正することが可能である。ＭＤＡ用の一部の基本原則および有用な条件は、例えば、Ｄｅａｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ  ９９：５２６１−６６（２００２）、Ｌａｇｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ｇｅｎｏｍｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  １３：２９４−３０７（２００３）、Ｗａｌｋｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｖｉｒｕｓ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．，１９９５、Ｗａｌｋｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎｕｃｌ．Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓ．２０：１６９１−９６（１９９２）、米国特許第５４５５１６６号明細書、同第５１３０２３８号明細書、および同第６２１４５８７号明細書に記載されており、これらはそれぞれ、参照により本明細書に組み込まれる。ＭＤＡに用いるプライマーは溶液中にあるか、またはポリマーコーティングに結合させることが可能である。
【０１７７】
特定の実施形態では、上記で例示した増幅技法の組み合わせを用いることが可能である。例えば、ＲＣＡとＭＤＡを組み合わせて用いることが可能であり、ここでは、ＲＣＡを用いて（例えば、溶液相プライマーを用いて）溶液中で鎖状（ｃｏｎｃａｔａｍｅｒｉｃ）のアンプリコンを生成する。該アンプリコンを次に、ポリマーコーティングに結合したプライマーを用いるＭＤＡ用の鋳型として用いることが可能である。この例では、ＲＣＡとＭＤＡを組み合わせたステップの後に生成されるアンプリコンは、ポリマーコーティングに結合するだろう。
【０１７８】
一部の実施形態では、本明細書に記載するように、官能化ハイドロゲルまたはポリマーでコーティングした基材を、ポリヌクレオチドのヌクレオチド配列を決定する方法に用いることが可能である。そのような実施形態では、前記方法は、（ａ）ポリヌクレオチドポリメラーゼを、本明細書に記載するポリマーコーティングまたハイドロゲルコーティングの何れか一方を介して基材の表面に結合したポリヌクレオチドクラスタに接触させるステップと、（ｂ）ヌクレオチドを前記基材のポリマーコーティング表面に提供して、その結果、１つまたは複数のヌクレオチドがポリヌクレオチドポリメラーゼに利用される際、検出可能なシグナルを生成させるステップと、（ｃ）１つまたは複数のポリヌクレオチドクラスタにおいてシグナルを検出ステップと、（ｄ）ステップ（ｂ）とステップ（ｃ）を繰り返すことにより、１つまたは複数のポリヌクレオチドクラスタに存在するポリヌクレオチドのヌクレオチド配列を決定するステップとを含み得る。
【０１７９】
核酸シーケンシングを用いて、当技術分野で既知の種々のプロセスによりポリヌクレオチドのヌクレオチド配列を決定することが可能である。好適な方法では、シーケンシング−バイ−シンセシス（ＳＢＳ）法を利用して、本明細書に記載するポリマーコーティングの何れか１つを介して基材の表面に結合したポリヌクレオチドのヌクレオチド配列を決定する。そのようなプロセスでは、１つまたは複数のヌクレオチドを、ポリヌクレオチドポリメラーゼに関連する鋳型ポリヌクレオチドに提供する。ポリヌクレオチドポリメラーゼは、ポリヌクレオチド鋳型に対し相補的な、新しく合成された核酸鎖に１つまたは複数のヌクレオチドを組み込む。合成は、鋳型ポリヌクレオチドの一部、または、鋳型ポリヌクレオチドの一方の末端に共有結合した、ユニバーサル核酸もしくは非可変（ｎｏｎ−ｖａｒｉａｂｌｅ）核酸の一部に対し相補的なオリゴヌクレオチドプライマーから開始される。ヌクレオチドが鋳型ポリヌクレオチドに組み込まれる際、検出可能なシグナルが生成され、これはシーケンシングプロセスの各ステップでどのヌクレオチドが組み込まれたかを決定することを可能にする。このようにして、鋳型ポリヌクレオチドの少なくとも一部に対し相補的な核酸配列が生成され得ることにより、鋳型ポリヌクレオチドの少なくとも一部のヌクレオチド配列の決定が可能になる。
【０１８０】
フローセルは、本開示の方法により作成され、シーケンシング−バイ−シンセシス（ＳＢＳ）法または他の、サイクル中に試薬の反復送達を要する検出技法にかけられるアレイを収容する、利便性の高いフォーマットを提供する。例えば、第１のＳＢＳサイクルを開始するために、１つまたは複数の標識化ヌクレオチド、ＤＮＡポリメラーゼなどを、本明細書に記載する方法により作成された核酸アレイを収容するフローセルに／フローセルを通して流すことが可能である。プライマー伸長が標識化ヌクレオチドの組み込みを引き起こすアレイの部位は、検出することが可能である。オプションとして、ヌクレオチドはさらに、いったんヌクレオチドがプライマーに加えたらさらなるプライマー伸長を終わらせる、可逆的停止特性を備え得る。例えば、可逆的ターミネータ部分を有するヌクレオチドアナログをプライマーに加え、その結果、デブロッキング剤を送達して該部分を取り除くまで、後続の伸長を起きないようにすることが可能である。したがって、可逆的終結を用いる実施形態では、デブロッキング剤を（検出を行う前後で）フローセルに送達することが可能である。洗浄を種々の送達ステップの間で行うことが可能である。サイクルを次にｎ回繰り返して、プライマーをｎヌクレオチド分伸長させることにより、長さｎの配列を検出することが可能である。本開示の方法により生成されるアレイで用いるために容易に適合させることが可能な例示的なＳＢＳ手順、流体系、および検出プラットフォームは、例えば、Ｂｅｎｔｌｅｙ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ  ４５６：５３−５９（２００８）、国際出願第０４／０１８４９７号、米国特許第７０５７０２６号明細書、国際出願第９１／０６６７８号、同第０７／１２３７４４号、米国特許第７３２９４９２号明細書、同第７２１１４１４号明細書、同第７３１５０１９号明細書、同第７４０５２８１号明細書、および米国特許出願公開第２００８／０１０８０８２号明細書に記載されており、これらはそれぞれ、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０１８１】
例えば、パイロシーケンシングなどサイクル性反応を用いるものを含む、他のシーケンシング手順を用いることが可能である。パイロシーケンシングは、特定のヌクレオチドが新生核酸鎖に組み込まれる際の無機ピロリン酸（ＰＰｉ）の放出を検出する（Ｒｏｎａｇｈｉ，  ｅｔ  ａｌ．，Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ２４２（１），８４−９（１９９６）、Ｒｏｎａｇｈｉ，Ｇｅｎｏｍｅ  Ｒｅｓ．１１（１），３−１１（２００１）、Ｒｏｎａｇｈｉ  ｅｔ  ａｌ．Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２８１（５３７５），３６３（１９９８）、米国特許第６２１０８９１号明細書、同第６２５８５６８号明細書、および同第６２７４３２０号明細書（これらはそれぞれ、その全体が参照により本明細書に組み込まれる））。パイロシーケンシングでは、放出されたＰＰｉを、ＡＴＰスルフリラーゼによりアデノシン三リン酸（ＡＴＰ）に即時に変換することにより、検出することが可能であり、生成されたＡＴＰの程度は、ルシフェラーゼにより生成される光子を介して検出することが可能である。したがって、シーケンシング反応は、発光検出系を介してモニターすることが可能である。蛍光に基づく検出系で用いられる励起放射線源は、パイロシーケンシング手順では必要ではない。パイロシーケンシングを本開示のアレイに適用するために用いることが可能な有用な流体系、検出器、および手順は、例えば国際公開第１２／０５８０９６号、米国特許出願公開第２００５／０１９１６９８号明細書、米国特許第７５９５８８３号明細書、および同第７２４４５５９号明細書に記載されており、これらはそれぞれ、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０１８２】
例えば、Ｓｈｅｎｄｕｒｅ  ｅｔ  ａｌ．Ｓｃｉｅｎｃｅ  ３０９：１７２８−１７３２（２００５）、米国特許第５５９９６７５号明細書、および同第５７５０３４１号明細書（これらはそれぞれ、その全体が参照により本明細書に組み込まれる）に記載されていものを含め、シーケンシング−バイ−ライゲーション反応も有用である。一部の実施形態には、例えばＢａｉｎｓ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  Ｂｉｏｌｏｇｙ  １３５（３），３０３−７（１９８８）、Ｄｒｍａｎａｃ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  １６，５４−５８（１９９８）、Ｆｏｄｏｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２５１（４９９５），７６７−７７３（１９９５）、国際公開第１９８９／１０９７７号（これらはそれぞれ、その全体が参照により本明細書に組み込まれる）に記載されているような、シーケンシング−バイ−ハイブリダイゼーション手順が含まれ得る。シーケンシング−バイ−ライゲーション手順とシーケンシング−バイ−ハイブリダイゼーション手順の両方において、アレイの部位に存在する核酸は、オリゴヌクレオチドの送達と検出の反復サイクルにかけられる。本明細書または本明細書で引用する参考文献に記載されるＳＢＳ法のための流体系は、シーケンシング−バイ−ライゲーション手順またはシーケンシング−バイ−ハイブリダイゼーション手順用の試薬の送達に、容易に適合させることが可能である。典型的には、オリゴヌクレオチドは蛍光標識され、これは、本明細書または本明細書で引用する参考文献に記載されるＳＢＳ手順に関して記載されるものに似た蛍光検出器を用いて、検出することが可能である。
【０１８３】
一部の実施形態は、ＤＮＡポリメラーゼ活性のリアルタイムモニタリングを伴う方法を利用することが可能である。例えば、ヌクレオチドの組み込みは、蛍光体担持ポリメラーゼとγ−リン酸標識ヌクレオチドとの間の蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）相互作用を介して、または、ｚｅｒｏｍｏｄｅ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ（ＺＭＷｓ）を用いて検出することが可能である。ＦＲＥＴに基づくシーケンシングのための技法および試薬は、例えば、Ｌｅｖｅｎｅ  ｅｔ  ａｌ．Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２９９，６８２−６８６（２００３）、Ｌｕｎｄｑｕｉｓｔ  ｅｔ  ａｌ．Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．３３，１０２６−１０２８（２００８）、Ｋｏｒｌａｃｈ  ｅｔ  ａｌ．Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ  １０５，１１７６−１１８１（２００８）に記載されており、これらの開示はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０１８４】
一部のＳＢＳの実施形態には、ヌクレオチドが伸長産物に組み込まれる際に放出されるプロトンの検出が含まれる。例えば、放出プロトンの検出に基づくシーケンシングは、Ｉｏｎ  Ｔｏｒｒｅｎｔ社（コネチカット州ギルフォード、Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社の子会社）から商業的に入手可能な電気検出器および関連技法、または、米国特許出願公開第２００９／００２６０８２号明細書、同第２００９／０１２７５８９号明細書、同第２０１０／０１３７１４３号明細書、もしくは同第２０１０／０２８２６１７号（これらはそれぞれ、その全体が参照により本明細書に組み込まれる）に記載されるシーケンシング法および系を用いることが可能である。
【０１８５】
例えば本明細書に記載の方法により作成された、本開示のアレイの別の有用な用途は、遺伝子発現解析である。遺伝子発現は、デジタルＲＮＡシーケンシングと呼ばれるものなどのＲＮＡシーケンシング技法を用いて検出または定量化することが可能である。ＲＮＡシーケンシング技法は、上記のような当技術分野で既知のシーケンシング方法論を用いて実行することが可能である。遺伝子発現はまた、アレイへの直接的なハイブリダイゼーションにより実行されるハイブリダイゼーション技法を用いて、または、産物がアレイ上で検出されるマルチプレックスアッセイを用いて、検出または定量化することが可能である。例えば本明細書に記載の方法により作成された本開示のアレイを用いて、１つまたは複数の個体に由来するゲノムＤＮＡサンプルの遺伝子型を決定することも可能である。本開示のアレイ上で実行することが可能な、アレイに基づく発現およびジェノタイピングの解析のための例示的な方法は、米国特許第７５８２４２０号明細書、同第６８９０７４１号明細書、同第６９１３８８４号明細書、同第６３５５４３１号明細書、米国特許出願公開第２００５／００５３９８０号明細書、同第２００９／０１８６３４９号明細書、または２００５／０１８１４４０号明細書に記載されており、これらはそれぞれ、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０１８６】
フローセルを用いる上記の方法の一部の実施形態では、単一種類のヌクレオチドのみが単一フローステップ時のフローセルに存在する。そのような実施形態では、ヌクレオチドは、ｄＡＴＰ、ｄＣＴＰ、ｄＧＴＰ、ｄＴＴＰ、およびそれらのアナログからなる群から選択され得る。フローセルを用いる上記方法の他の実施形態では、複数の異なる種類のヌクレオチドが単一フローステップ時のフローセルに存在する。そのような方法では、ヌクレオチドは、ｄＡＴＰ、ｄＣＴＰ、ｄＧＴＰ、ｄＴＴＰ、およびそれらのアナログからなる群から選択され得る。
【０１８７】
フローセル内に存在する基材の表面のポリマーコーティングに結合した１つまたは複数のポリヌクレオチドについて、各フローステップ時に組み込まれるヌクレオチド（ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ）またはヌクレオチド（ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ）の決定は、ポリヌクレオチド鋳型において、またはその近くで生じるシグナルを検出することにより達成される。上記方法の一部の実施形態では、検出可能なシグナルには光学的シグナルが含まれる。他の実施形態では、検出可能なシグナルには非光学的シグナルが含まれる。そのような実施形態では、非光学的シグナルには、１つまたは複数のポリヌクレオチド鋳型における、またはその近くでのｐＨの変化が含まれる。
【実施例】
【０１８８】
追加の実施形態を、以下の例においてさらに詳細に開示するが、これは特許請求の範囲を限定することは決して意図しない。
【０１８９】
（実施例１）  スキーム１．直交二官能化ポリアクリルアミドの合成
【化６０】
0006759197.tif 000061
【０１９０】
スキーム１は、ポリ−アクリルアミド−ｃｏ−ＡｚＡＰＡ−ｃｏ−アミノエチルアクリルアミド（Ｌ−ＰＡｍＡｚＡ）の調製のための合成スキームを示す。第１ステップでは、Ｎ−（５−ブロモアセトアミジルペンチル）アクリルアミド（ＢｒＡＰＡ）をＤＭＦにおいて３５℃で２時間、アジ化ナトリウムと反応させることで、Ｎ−（５−アジドアセトアミジルペンチル）アクリルアミド（ＡｚＡＰＡ）を合成した。次に、ＡＩＢＮ型ポリマー開始システム（Ｖａｚｏ５６）を用いて、ＡｚＡＰＡをアクリルアミドおよびＮ−（２−アミノエチル）メタクリルアミドＨＣｌと反応させることにより、Ｌ−ＰＡｍＡｚＡを合成した。結果として生じるＬ−ＰＡｍＡｚＡは、モル比率ｘ：ｙ：ｚが約９０％対約５％対約５％である３つの反復単位を有する。
【０１９１】
加えて、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドモノマーを重合反応に導入することにより、Ｌ−ＰＡｍＡｚＡの架橋を達成し、これは、以下に示す例示的な構造を有する架橋ポリマー（ＸＬ−ＰＡｍＡｚＡ）を生じさせた。
【０１９２】
【化６１】
0006759197.tif 000062
【０１９３】
直交官能性を帯びた一連の線形ポリアクリルアミドを、上記の類似した手順の後に熱開始剤Ｖａｚｏ５６を用いて調製した。反応時間は約１．５時間〜約３時間で、その後、ＭｅＣＮへの析出を介した精製ステップが続いた。下記の表１に、重合反応のためのモノマーの量をまとめる。
【０１９４】
【化６２】
0006759197.tif 000063
【０１９５】
【表１】
0006759197.tif 000064
【０１９６】
二官能性ポリアクリルアミドの直交反応性を実証するため、エポキシ単層表面上に５モル％のアミノエチル官能性を含有する表１の３つの新しいポリアクリルアミド（ポリマー１、「Ｐ１」；ポリマー４、「Ｐ４」；ポリマー６、「Ｐ６」）のコーティング性能を、標準的なノルボルネン単層表面と対比させて評価した。ポリマー１およびポリマー６は上記に示す構造を有するＬ−ＰＡｍＡｚＡおよびＸＬ−ＰＡｍＡｚＡである。ポリマー４の簡略化した構造を以下に示す。
【０１９７】
【化６３】
0006759197.tif 000065

【０１９８】
標準的なＰＡＺＡＭポリマーを対照として用いた。ノルボルネン単層表面とエポキシ単層表面についてのフローセルのレイアウトを、表２と表３それぞれにまとめる。
【０１９９】
【表２】
0006759197.tif 000066
【０２００】
【表３】
0006759197.tif 000067
【０２０１】
ＨｉＳｅｑ基材（カリフォルニア州、サンディエゴ、Ｉｌｌｕｍｉｎａ社より提供）をこの初期のスクリーニングに用い、ＣＶＤプロセスを乾燥器を用いて実行した。二官能性ポリアクリルアミドポリマーを、歪み促進アジドクリック反応（ｓｔｒａｉｎ−ｐｒｏｍｏｔｅｄ  ａｚｉｄｅ  ｃｌｉｃｋ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）を介してノルボルネンと反応させて、６０℃でノルボルネン単層表面に共有結合させた。同様に二官能性ポリアクリルアミドポリマーを、ポリマーを表面に共有結合させるアミン官能基を用いたエポキシ開環反応を介して、エポキシ単層にコーティングした。２つのＱＣメトリクスを用いて方法の成果を測った。ＱＣ１とＱＣ３の両方が、４５０ＶのＰＭＴおよび５５５ＢＰのフィルタエミッションとともに緑色レーザを利用する。ＱＣ１用のＴＥＴ  ＱＣオリゴミックスは１．６ｍＭ：１００ｍＬの１６μＭオリゴ＋０．９ｍＬのＨＴ１である。ＱＣ３用のＴＥＴ  ＱＣオリゴミックスは０．６ｍＭ（それぞれ）：３５ｍＬの１６μＭオリゴ＋０．９ｍＬのＨＴ１である。ＴＥＴ  ＱＣ１およびＴＥＴ  ＱＣ３での、ノルボルネンシラン単層表面におけるポリマーコーティングフローセルのＴｙｐｈｏｏｎ蛍光画像とポリマーのＴｙｐｈｏｏｎ強度中央値の関連チャートを、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、および図１Ｄそれぞれに示す。ＴＥＴ  ＱＣ１およびＴＥＴ  ＱＣ３での、エポキシシラン単層表面におけるポリマーコーティングフローセルのＴｙｐｈｏｏｎ蛍光画像とポリマーのＴｙｐｈｏｏｎ強度中央値の関連チャートを図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄそれぞれに示す。
【０２０２】
ノルボルネン表面とエポキシ表面についてのＴＥＴ  ＱＣ測定を、表４と表５それぞれにまとめる。
【０２０３】
【表４】
0006759197.tif 000068
【０２０４】
【表５】
0006759197.tif 000069
【０２０５】
上記で述べたフローセル対の結果は、シーケンシング−バイ−シンセシスをサポートするポリアクリルアミド材料の、直交反応性の効用を支持する証拠を提供した。第１に、テストした全てのアジド官能化材料は全て、ノルボルネン表面にしっかり結合することが可能だった。これは、熱応力試験により測定されるように、安定した表面が得られるようにアジドがポリマー構造に組み込まれたことを意味する。第２に、アミン官能化ポリマーは全て、乾燥器の使用により生成されたエポキシ表面をコーティングすることが可能だった。表面のプライマー濃度は約２０〜３０ｋだった。これらの実験で、対照のポリマー（つまり標準的なＰＡＺＡＭ）はアミン官能性を持たず、熱応力試験の後で最大の表面減少を示した。これは予想された結果である。二官能化ポリアクリルアミドポリマーのＰ１，Ｐ４、およびＰ６はそれぞれ５％アミン官能性を有し、適度な表面安定性を示した。本結果は、これらのポリアクリルアミドコーティング表面が頑強であることを示した（ポリマーコーティング表面を標準的な応力試験にかけた後の表面減少は約２０％〜３０％だった）。ノルボルネン単層表面とエポキシ単層表面のＴＥＴ  ＱＣのシグナル変化の結果を、図３Ａおよび図３Ｂにそれぞれ示す。テストした３つの二官能化ポリアクリルアミドのうち、ポリマー４が最良の表面頑強性を示す。
【０２０６】
上記の手順により調製した直交ポリアクリルアミドは、概してランダムコポリマーである。ポリマー構造の異なる官能性部分を分けること、例えば、全てのアジド官能基を全てのアミン官能基からポリマー鎖の異なるセグメントへ分けることが望ましい場合がある。この代替合成は、制御ラジカル重合（ＣＲＰ）法（例えば、ＲＡＦＴ、ＡＴＲＰ）を用いて容易に達成可能である。スキーム２．１とスキーム２．２は、ブロックコポリマーＡＥＭＡ−ｂ−ＡｚＡＰＡ（ポリマー７）を調製するための２つの合成経路を示す。
【０２０７】
スキーム２．１
【化６４】
0006759197.tif 000070
【０２０８】
スキーム２．２
【化６５】
0006759197.tif 000071
【０２０９】
スキーム２．２に従ってＲＡＦＴ技法により調製したブロックコポリマーＡＥＭＡ−ｂ−ＡｚＡＰＡのコーティング性能を、エポキシシラン単層表面においてランダムコポリマーのポリマー４のそれと比較した。ＣＶＤプロセスを６０℃のオーブン内で乾燥器を用いてフローセル上で実行し、該フローセルを一晩インキュベートした。フローセルのレイアウトを表６にまとめる。ポリマー７のアミノ官能基とエポキシ表面でのポリマー４との間のカップリング反応を、６０℃で１時間行った。
【０２１０】
【表６】
0006759197.tif 000072
【０２１１】
２つのＱＣメトリクス（ＱＣ１およびＱＣ３）を用いて本方法の成果を測った。ＴＥＴ  ＱＣ１およびＴＥＴ  ＱＣ３での、エポキシシラン単層表面におけるポリマーコーティングフローセルのＴｙｐｈｏｏｎ蛍光画像とポリマーのＴｙｐｈｏｏｎ強度中央値の関連チャートを、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、および図４Ｄそれぞれに示す。ＴＥＴ  ＱＣのシグナル変化の結果を図４Ｅに示す。エポキシ表面についてのＴＥＴ  ＱＣ測定を下記の表７にまとめる。両材料とも、熱応力試験後に実行されるＴＥＴ  ＱＣにより測定されるように、安定した表面をもたらした。それぞれの場合において、コーティングは極めて均質だった。
【０２１２】
【表７】
0006759197.tif 000073
【０２１３】
（実施例２）
スキーム３
【化６６】
0006759197.tif 000074
【０２１４】
スキーム３は、ＤＮＡコポリマーをシラン化基材表面に固定することによる基材調製についてのフローチャートを示す。第１に、アルキン官能化プライマーをアクリルアミドモノマー、アジド−アクリルアミドモノマー、およびアミノ−アクリルアミドモノマーと反応させて予備グラフト化三元コポリマー（ＤＮＡコポリマー）を形成することにより、ＤＮＡコポリマーを形成する。基材表面をまずエポキシ基を含むシランで処理する。次に、ポリマーの第一アミノ基をシランのエポキシ基と反応させることにより、ＤＮＡコポリマーを基材表面に固定する。このプロセスにより調製されるＤＮＡコポリマーの構造は、他のモノマーの添加により修飾することができ、例えば、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミドを加えて規定のやり方で架橋を導入する、または、イニマー（またはモノマー開始剤）を加えて規定のやり方で分岐点を導入することが可能である。ＲＡＦＴ、ＡＴＲＰ、またはＮＭＰなどの制御重合技法を用いて、必要であれば、ポリマーの官能性部分を分離したブロックコポリマー構造を作製して、より効果的にすることもできる。
【０２１５】
（実施例３）
スキーム４．テトラジン官能化ポリマーとのオリゴ反応
【化６７】
0006759197.tif 000075
【０２１６】
スキーム４は、グラフト化ポリマーを形成するための、ビシクロ［６．１．０］ノナ−４−イン（「ＢＣＮ」）官能化Ｐ５またはＰ７プライマーと、テトラジン修飾アクリルアミドポリマー（「Ｔｚ−Ａｍ」）との間の反応を示す。この無触媒の歪み促進クリック反応は室温で行うことが可能であり、それは水性環境に適応する。結果として生じるグラフト化ポリマーを、いくつかの方法、例えば、析出またはタンジェンシャルフロー・フィルトレーション（「ＴＥＦ」）などを用いて精製することが可能である。このプロセスで用いることができる、他の非限定的な実現可能なポリマー骨格としては、ポリアクリレートまたはポリホスファゼンが挙げられる。
【０２１７】
スキーム５．予備グラフト化テトラジンポリマーの表面への結合
【化６８】
0006759197.tif 000076
【０２１８】
スキーム５は、予備グラフト化したテトラジンアクリルアミドポリマーの、基材のノルボルネン官能化表面への結合を示す。ノルボルネンシラン化表面は、Ｉｌｌｕｍｉｎａ社のＮｅｘｔＳｅｑ（登録商標）プラットフォームの標準部品である。あるいは、テトラジン官能化ポリマーおよびＢＣＮポリマーは、グラフト化ポリマーを形成する代わりに基材表面にｉｎ  ｓｉｔｕで結合させることができる。
【０２１９】
このアプローチの実現可能性を評価するため、初期実験を、モデルシステムを用いて小規模の溶液反応において実行した（スキーム６）。
【０２２０】
スキーム６
【化６９】
0006759197.tif 000077
【０２２１】
スキーム６は、モル比率が１：１の、ノルボルネン（Ｎｂ）と商業的に入手可能なビピリジルテトラジン（ＢｉＰｙ）との間の反応を示す。軽く撹拌し、溶媒としてＣＤＣｌ３を用いて、室温でＮＭＲ管において反応を行った。反応混合物のＮＭＲスペクトルを、反応開始時（ｔ＝０）で１回、１５分後に１回、および６０分後に１回と、３つの異なる時点で取り込んだ。ＮＭＲスペクトルは、ノルボルネン（約５．８ｐｐｍで化学シフトあり）の２つのアルケン水素のピークが消失し、１時間後にほぼ見えなくなることを示した（図５参照）。これは、テトラジンとノルボルネンとの間の反応の迅速な動態を示す。
【０２２２】
スキーム７
【化７０】
0006759197.tif 000078
【０２２３】
別の実験において、スキーム７は、ビスフェニル置換１，２，４，５−テトラジン（１ｍＭ）を用いた、シクロオクチン（１０ｍＭ）の簡易歪み促進［４＋２］付加環化を示す。反応を室温で乾燥ＭｅＯＨにおいて実行した。図６は、シクロオクチンのＵＶ−ｖｉｓ吸収が減少するパターンを示し、これは、反応がたった９分後にほぼ完了したことを示す。Ｗ．Ｃｈｅｎ，Ｄ．Ｗａｎｇ，Ｃ．Ｄａｉ，Ｄ．Ｈａｍｅｌｂｅｒｇ  Ｂ．Ｗａｎｇ，Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０１２，４８，１７３６−１７３８を参照されたい。
【０２２４】
（実施例４）
スキーム８．予備グラフト化ポリ（グリシジルメタクリレート）の調製
【化７１】
0006759197.tif 000079
【０２２５】
スキーム８は、ポリ（グリシジルメタクリレート）のグリシジルエーテル基を、官能化プライマーとアミノ−ＰＥＧ−アジドのアミノ基と反応させることによる、予備グラフト化ポリ（グリシジルメタクリレート）のくし状ポリマーの調製を示す。このグラフト化ポリマーは、ポリマーの側鎖アジド基とノルボルネンとの間の無触媒、歪み促進クリック反応を介して、標準的なノルボルネンの表面に結合させることが可能である。いくつかの商業的に利用可能なアミノアジドを用いることが可能であり、アジド基はまた、他の直交官能基で置換することができる。
【０２２６】
（実施例５）
スキーム９．予備グラフト化ポリ（グリシジルメタクリレート）の調製
【化７２】
0006759197.tif 000080
【０２２７】
スキーム９は、ポリ（グリシジルメタクリレート）のグリシジル基を、官能化プライマーとアミノ−ＰＥＧ−Ｂｏｃ−アミドのアミノ基と反応させることによる、予備グラフト化ポリ（グリシジルメタクリレート）くし状ポリマーの調製を示す。このグラフト化ポリマーを次に、Ｂｏｃ−脱保護にかけて第一アミノ官能化側鎖を生成し、これをグリシジルまたはエポキシ官能化表面に結合させる。
【０２２８】
（実施例６）
図７は、予備グラフト化デンドリマーとオリゴヌクレオチドが結合した外面との、起こり得る界面化学を示す。デンドリマーの原点は、直接表面結合のためにアジド基で官能化することが可能である。あるいは、アジド基を、第２デンドリマーの中心点にあるアルキン基と反応させることが可能であり、ここで、該第２デンドリマーは基材結合基「Ａ」に覆われた外面を備えて、自己集合のためのヤヌス型粒子を作る。
【０２２９】
（実施例７）
ポリホスファゼン骨格を有する直交ポリマーはまた、本出願でも用いることが可能である。ポリホスファゼンは、デンドロン化ポリマーを構築する、ポリマー構造の起こり得る分岐のため、または後続のポリマー結合のための、線形足場として機能し得る。スキーム１０．１は、修飾アクリルアミドモノマーの構築のための、環式ヘキサクロロホスファゼンの核を利用した合成経路を示す。
【０２３０】
スキーム１０．１
【化７３】
0006759197.tif 000081
【０２３１】
スキーム１０．２および１０．３は、後続のポリマー結合のための、２つのポリホスファゼン足場の合成を示す。いくつかのポリホスファゼン合成がＱｉｕ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１８（２００７）４７５−６０２およびＣｈｅｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｐａｒｔ  Ａ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１３，５１，１２０５−１２１４で報告されている。
【０２３２】
スキーム１０．２．
【化７４】
0006759197.tif 000082
【０２３３】
スキーム１０．３．
【化７５】
0006759197.tif 000083
【０２３４】
スキーム１０．４は、線形ポリジクロロホスファゼン（ＰＤＣＰ）骨格を調製するための２つの実現可能な経路を示す。経路１は、アニオン制御重合である。経路２は、ヘキサクロロホスファゼンの開環反応である。架橋が導入される可能性と同様に、線形、環線状、および架橋したポリマー構造に対する潜在的アクセス権のある経路１が好適である。
【０２３５】
スキーム１０．４．
【化７６】
0006759197.tif 000084
【図１Ａ】
0006759197.tif 000100
【図１Ｂ】
0006759197.tif 000101
【図１Ｃ】
0006759197.tif 000102
【図１Ｄ】
0006759197.tif 000103
【図２Ａ】
0006759197.tif 000104
【図２Ｂ】
0006759197.tif 000105
【図２Ｃ】
0006759197.tif 000106
【図２Ｄ】
0006759197.tif 000107
【図３Ａ】
0006759197.tif 000108
【図３Ｂ】
0006759197.tif 000109
【図４Ａ】
0006759197.tif 000110
【図４Ｂ】
0006759197.tif 000111
【図４Ｃ】
0006759197.tif 000112
【図４Ｄ】
0006759197.tif 000113
【図４Ｅ】
0006759197.tif 000114
【図５】
0006759197.tif 000115
【図６】
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【図７】
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