(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を有し、緩和されたフィルムもしくは緩和されたエラストマー材料を含むポリマー基板、
投影表面積および立体表面積を有し、かつ前記立体表面積が前記投影表面積を越える、前記表面上のマスク層、
前記マスク層上の結合剤、ならびに
アレイ上において結合部位を形成させるために結合剤に固定された反応体、
を含む、アレイ。
【請求項２】
前記マスク層が、１種以上の金属、１種以上の金属化合物、または１種以上の金属と１種以上の金属化合物との組み合わせを含む、請求項１記載のアレイ。
【請求項３】
前記マスク層がインクを含む、請求項１記載のアレイ。
【請求項４】
前記反応体が核酸、タンパク質、炭水化物、およびこれらの組み合わせを含む、請求項１記載のアレイ。
【請求項５】
第１の主面を有し、緩和されたフィルムもしくは緩和されたエラストマー材料を含むポリマー基板に第１の表面積を提供する工程、
前記基板の第１の主面上にマスク層を提供する工程であって、前記マスク層は、実質的に等価である投影表面積および立体表面積を有する工程、
前記マスク層上に結合部位を提供する工程、ならびに
前記基板を緩和して、前記マスク層を提供した後の前記第１の表面積を減少させる工程を含み、前記緩和が前記投影表面積を立体表面積より小さくなるように低下させる、アレイを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ポリマー基板上における高密度アレイ、より詳細にはマスク層を含む高密度アレイおよびその製造方法に関する。
【０００２】
アレイは、遺伝子の配列決定、遺伝子発現のモニタリング、遺伝子地図作成、細菌の同定、薬物の発見、およびコンビナトリアルケミストリーなどの様々なアプリケーションに使用することができる。これらのアプリケーションの多くは、高価であり、サンプルおよび試薬を入手するのがしばしば困難である。従って、高密度かつミニチュア化されたアレイが望まれている。何故なら、制限されたまたは高価なサンプルについてそのようなアレイを使用すると、９６ウェルプレートなどの標準的なアレイと比較して劇的に効率を上昇させるからである。例えば、９６ウェルプレートは、診断実験を稼働させるためにウェルあたり数百マイクロリットルのサンプルを必要とすることもあるが、ミニチュア化されたアレイだと上記サンプルのごく一部しか必要としないであろう。容積の減少に加えて、ミニチュア化することにより、数百または数千の試験を同時に実施することが可能である。さらに、単一のアレイ上で化学的な広範な変動が存在し得るため、高密度アレイは標準的なアレイよりも適応性に富むことができる。
【０００３】
アレイは、励起に応答して分析物から放出される電磁シグナル、例えば、蛍光を検出することによって、所望の分析物の存在を決定するために典型的に使用される。励起は、電磁エネルギー形態、例えば、レーザーの形態で提供され得る。アレイに伴う１つの潜在的な問題は、分析物を励起するために使用される電磁エネルギーが基板内に存在する他の材料またはアレイの他の部分も励起し、それらが所望の分析物から放出されるシグナルに類似する電磁シグナルを放出することがあることである。例えば、アレイは、分析物と同じまたは同様の波長領域で蛍光を発するポリマー基板上で形成されるが、シグナル対バックグランド比を減少することが可能な基板によって比較的高い電磁シグナルを発生させることができる。シグナル対バックグランド比が低いほど、所望の分析物を正確に検出するのは困難である。
【０００４】
アレイに伴うもう１つの潜在的な問題は基板が光を分散し得ることである。例えば、多くのアレイに一般に使用されるナイロンおよびニトロセルロース膜は白色であるため、例えば、蛍光強度測定のために使用される工学的読取装置を使用する場合に顕著な光散乱を受ける。
【０００５】
ガラス基板による蛍光および光散乱は低いが、ガラスは脆くて延性が低いため、大量生産過程（連続ウェブ製造）でアレイを製造するためにガラスを使用することはできない。
【０００６】
本発明は、いくつかの態様において、マスク層を含む高密度アレイおよびその製造方法を提供する。アレイはポリマー基板上において形成され、マスク層を含む。様々な結合剤、結合剤コーティング、および／または反応物をマスク層上に提供することができる。存在するならば、好ましくは結合剤および反応物は共に作動して所望の分析物を補足し、次いで、アレイ上に入射した励起エネルギーに応答して該分析物から放出される電磁シグナル、例えば、蛍光に基づいて該分析物を検出することができる。
【０００７】
例えば、好ましくは、マスク層は、励起エネルギーがマスク層を通って基底基板に伝達されることを抑制または防止する。また、例えば、マスク層は、分析物の下部、例えば、基板から、励起エネルギーに応答して所望の分析物から放出される電磁シグナルに同様の電磁エネルギーが伝達されることを抑制または防止することができる。いずれの場合においても、マスク層を適切に配置すれば、一般的に、アレイの表面から放出される電磁シグナルを、基底基板またはアレイの他の部分ではなく、アレイ上に捕捉された分析物の励起に帰属させることができる。
【０００８】
高密度アレイと関連して使用される基板およびマスク層はまた、製造中のアレイの表面積を減少する。表面積の減少は、アレイ上の結合部位密度の増加、（上記のマスキング能を向上させるための）マスク層の光学密度の増加、およびアレイ上の起伏状表面を含む多くの利点を提供することができる。起伏状表面は、アレイコーティングの表面上の反応物密度を向上し、それによって捕捉された分析物の密度を増加させることができる。その結果、アレイ上に捕捉された所望の分析物の正確な検出を顕著に向上することができる。場合により、本発明の高密度アレイを使用して得られるシグナル対バックグランド比を顕著に増大することができ、例えば、シグナル対バックグランド比は４０を超えることができる。
【０００９】
一態様では、本発明はアレイの製造に使用するための物品を提供し、前記物品は、ポリマー基板、投影表面積および立体表面積を有し、かつ前記立体表面積が前記投影表面積を越える、前記物品上のマスク層、ならびに前記マスク層上の結合剤を含む。
【００１０】
もう１つの態様では、本発明は、ポリマー基板、投影表面積および立体表面積を有し、かつ前記立体表面積が前記投影表面積を越える、アレイ上のマスク層、前記マスク層上の結合剤、ならびにアレイ上において結合部位を形成させるために結合剤に固定された反応物を含むアレイを提供する。
【００１１】
もう１つの態様では、本発明はポリマー基板を含む物品および少なくとも１種の金属または金属化合物を有する前記物品上の層を提供し、前記層は前記基板の第１の主面上に配置され、前記層は投影表面積および前記投影表面積より大きい立体表面積を有する。
【００１２】
もう１つの態様では、本発明は、第１の主面を有するポリマー基板に第１の表面積を提供する工程、前記基板の第１の主面上に層を提供する工程であって、ここで、前記層は少なくとも１種の金属または金属化合物を含み、さらに、前記層は、等価である投影表面積および立体表面積を有する工程、ならびに前記基板を緩和して、前記層を提供した後の第１の表面積を減少させる工程であって、緩和後、前記層の立体表面積は、前記立体表面積が前記層の投影表面積より大きくなるように増加させる工程によって、物品を形成する方法を提供する。
【００１３】
もう１つの態様では、本発明はアレイの製造に使用するための物品を提供し、前記物品は、ポリマー基板ならびに物品上に配置されたインクおよび結合剤を有するマスク層を含み、前記マスク層は投影表面積および前記投影表面積より大きい立体表面積を有する。
【００１４】
もう１つの態様では、本発明は、ポリマー基板、アレイ上においてインクおよび結合剤を有するマスク層であって、前記マスク層は投影表面積および立体表面積を有し、かつ前記立体表面積が前記投影表面積を越える上記マスク層、ならびにアレイ上において結合部位を形成させるために結合剤に固定された反応物を含むアレイを提供する。
【００１５】
もう１つの態様では、本発明は、第１の主面を有するポリマー基板に第１の表面積を提供する工程、前記基板の第１の主面上にマスク層を提供する工程であって、前記マスク層は選択された波長の光に対して本来の光学密度を示す工程、前記マスク層上に結合部位を提供する工程、および前記基板を緩和して、前記マスク層を提供した後の第１の表面積を減少させる工程であって、前記緩和工程は、前記マスク層の光学密度を選択された波長の光に対する本来の光学密度より大きい緩和された光学密度に増大させる工程によって、アレイを製造する方法を提供する。
【００１６】
本発明の例示的実施形態について、以下に本発明のこれらならびに他の特徴および利点をより詳細に説明する。
【００１７】
いくつかの実施形態では、本発明はマスク層を含む高密度アレイおよびその製造方法を提供する。もう１つの実施形態では、本発明は物品に、物品の投影表面積より大きな立体表面積を有する起伏状金属含有層を含むポリマー基板を提供する。
【００１８】
本明細書に記載の高密度アレイおよび方法は、ある点で、米国特許出願第０９／２８７，３７９号（発明の名称：高密度、ミニチュア化アレイおよびその製造方法）（１９９９年４月７日出願）に記載のアレイおよび方法に類似する。
【００１９】
本発明の目的のために、以下の定義は、記載の通りの意味を有するべきである。
【００２０】
「固定する」は、反応物を基板に付着させる任意の形態を含むべきである。そのような形態は、共有およびイオン結合、例えば粘着剤による付着、ならびに基板内の物理的封じ込みを含むが、これらに限定されない。結合剤の場合、反応物は、表面を機能的にすることによって作製される結合剤（酸洗いなど）、または基板上に被覆される結合剤によって基板に固定することができる。
【００２１】
「分析物」は、目的のサンプル中において検出または測定されるかあるいは該サンプルから分離される天然に存在するかまたは合成されるかのいずれかである分子、化合物、組成物、組成物もしくは複合体を意味するべきである。分析物は、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、脂肪酸、核酸、炭水化物、ホルモン、ステロイド、脂質、ビタミン、細菌、ウイルス、製剤、および代謝物を含むが、これらに限定されない。
【００２２】
「結合部位」は、反応物が固定されている基板上の個別の位置を意味するべきである。単一の結合部位は、基板に固定された１つ以上の同じ反応物の所定量を含むことができる。
【００２３】
「密度」は、基板の単位投影面積あたりの量（例えば、平方センチメートルあたりの結合剤または平方センチメートルあたりの結合部位など）の測定を意味するべきである。
【００２４】
「等価な」は、実質的に等しいことを意味するべきである。
【００２５】
「電磁シグナル」は、分析物に向けられた励起エネルギーに応答して所望の分析物から放出される任意の電磁放射またはエネルギー（波長／周波数に関係ない）を意味するべきである。
【００２６】
「励起エネルギー」は、所望の分析物由来の電磁シグナルを放出するアレイ上に入射した任意の電磁放射またはエネルギー（波長／周波数に関係ない）を意味するべきである。
【００２７】
「光」は、励起目的または分析目的のために使用可能な任意の電磁放射またはエネルギー（波長／周波数に関係ない）を意味するべきである。
【００２８】
「結合剤」は、「反応物」を基板に固定することが可能な任意の化学種を意味するべきである。
【００２９】
「マスク層」は、選択された波長の光の伝達を減少または防止する層を意味するべきである。
【００３０】
「光学密度」は、物品または層を通って伝達された光のパーセントに基づいて決定される。光学密度（ＯＤ）は、以下の式に従って決定することができる。
光学密度＝Ｌｏｇ（１／％Ｔ）
［式中、％Ｔは選択された波長の光に対する透過パーセントである］。例えば、２のＯＤは選択された波長の入射光の１％が伝達されることを示す。
【００３１】
「投影表面積」は、表面の「ｘ」および「ｙ」軸を包含する平面について算出される表面積を意味する。
【００３２】
「反応物」は、単独で、あるいは分析物を基板に結合させることを助ける分子または化合物（例えば、補酵素など）との共同で目的のサンプル中の分析物に結合可能な天然に存在するかまたは合成されるかのいずれかである任意の化学分子、化合物、組成物もしくは複合体を意味するべきである。本発明の反応物は、化学または生化学的測定、検出もしくは分離に有用である。従って、用語「反応物」は、特に、上記の分析物に結合しないインクなどの分子、化合物または複合体を含まない。反応物の例としては、アミノ酸、オリゴヌクレオチドおよびｃＤＮＡを含む核酸、ならびに酵素および抗体などのタンパク質が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３３】
「立体表面積」は、表面の「ｘ」、「ｙ」および「ｚ」軸を包含する平面、言い換えれば、コーティングの表面特徴の測定について算出される表面積を意味する。
【００３４】
「起伏」または「起伏状」は、回旋状の波様形態を意味するべきである。本発明の目的のために、起伏状表面は、例えば、図５および６に記載のようなパターンについて不規則な起伏を含むことが好ましい。「起伏」または「起伏状」は、例えば、印刷、型押し、鋳造、成形、レーザー罫書き、フォトリソグラフィ、エッチング、機械的スクラッチもしくは刻みなどの方法によって作製されるリザーバまたはマイクロウェルなどの構造を含まない。
【００３５】
図１を見れば、本発明１０は、表面積を有する少なくとも１つの主面１３を伴う基板１２を含む。基板１２の主面１３は一般に平滑であっても起伏を含んでいてもよい。基板１２は、任意の数の形状を取り得る。基板１２が下記の層およびコーティングに適切な基部を提供する限り、基板１２の形状は限定されない。
【００３６】
基板１２に加えて、アレイ１０はマスク層１４をも含む。マスク層１４は、基板１２の実質的にすべての表面１３にわたってまたはそのごく一部上に提供され得る。
【００３７】
アレイ１０は、結合剤を含むコーティング１５およびこのコーティング上の反応物２２を含み、以下により詳細に記載する。好ましくは、結合剤および反応物２２は共に作動して所望の分析物を捕捉し、次いで該分析物は、励起エネルギーに応答して該分析物から放出される電磁シグナルに基づいて検出することができる。
【００３８】
励起エネルギーがアレイ１０の前部、すなわち結合剤および反応物２２が認められるアレイ１０の面に入射する場合、マスク層１４は好ましくは励起エネルギーが基底基板１２に伝達されるのを減少または防止することができる。あるいは、マスク層１４は、励起エネルギーに応答して所望の分析物から発生する電磁シグナルに類似する光が基板１２からマスク層１４へ伝達されるのを減少または防止することができる。いずれの場合においても、電磁シグナルの特徴を有する励起エネルギーに応答してアレイ１０から放射する光は、一般に下記のアレイ１０上において捕捉される分析物の励起に帰することができる。
【００３９】
図１に示されるように、アレイ１０はまた、結合剤を含むコーティング１５を含む。コーティング１５における結合剤は、アレイ１０に固定されるべき反応物２２およびアレイ１０が使用されるアプリケーションに基づいて選択される。図１に示される実施形態では、結合剤コーティング１５はマスク層１４上に提供される。必要ではないが、結合剤コーティング１５は基板１２の表面１３上のマスク層１４の実質的に全体にわたって適用されるのが好ましい。
【００４０】
反応物２２はアレイ１０に固定して、図１および２に表される結合部位１６を作製することができる。ここで、図２は緩和前のアレイ１０の前面の平面図である。本発明の方法について以下により詳細に記載されるように、当該分野において公知の任意の数の方法を使用して、結合剤コーティング１５に固定されるべき反応物２２を導入することができる。固定の形態は、用いられる単一または複数の反応物に従って変動し得る。
【００４１】
本発明において使用される反応物２２のタイプはアプリケーションおよび目的の分析物に従って変動する。例えば、ＤＮＡを特徴付けする場合、オリゴヌクレオチドが好ましくあり得る。抗原の存在を決定するための診断テストを行う場合、抗体が好ましくあり得る。他のアプリケーションでは、酵素が好ましくあり得る。従って、適切な反応物としては、アミノ酸、オリゴヌクレオチドおよびｃＤＮＡを含む核酸、炭水化物、ならびに酵素および抗体などのタンパク質が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４２】
図２を見れば、好適な実施形態において、オリゴヌクレオチド１８（オリゴヌクレオチドは文字で表されている）などの多様な核酸が個別の結合部位１６でアレイ１０に固定される。アレイ１０上の多様なオリゴヌクレオチド１８は、反応物とサンプル内の標的分析物との間の多数の潜在的結合事象を可能にする。
【００４３】
反応物は、主面の減少もしくは基底基板の緩和の前、中または後に結合部位１６に固定することができる。しかし、高い反応結合部位密度を含むアレイを提供するための本発明の方法を利用するためには、緩和を介して基板１２の主面１３の減少の前に反応物を固定するのが好ましい。
【００４４】
適用されるならば、マスク層１４および結合剤コーティング１５の両方とも、投影表面積および立体表面積を有する。緩和前に基板１２の表面１３に適用されるならば、マスク層１４および結合剤コーティング１５の複合体は、好ましくは、マスク層１４／結合剤コーティング１５複合体の投影表面積およびその立体表面積は実質的に等価であるように一般に平滑である。マスク層１４にみが緩和前に基板１２に（結合剤コーティング１５を伴わずに）適用される場合、マスク層１４の投影表面積はまた、好ましくは、その投影表面積がその立体表面積に実質的に等価であるように一般に平滑である。
【００４５】
基板１２の緩和時に、マスク層１４の立体表面積のみおよびマスク層１４／結合剤コーティング１５複合体は起伏状となりかつ図３〜６に示されるようにそれぞれの投影表面積より大きくなる。図３は緩和後のアレイ１０の略断面図である。図４は、緩和前の基板上のチタンマスク層のＳＥＭであって、ここで、マスク層の表面は比較的平滑であることが認められ得る。図５および６は、チタン（図５）および金（図６）を使用して緩和された基板上のマスク層のＳＥＭである。
【００４６】
例示されるように、本発明のアレイ１０は、投影表面積より顕著に大きい立体表面積を示すことが可能である。アレイの立体表面積は、アレイ１０の投影表面積の少なくとも２倍であり得る。好ましくは、アレイ１０の立体表面積は、その投影表面積より少なくとも５倍大きい。最も好適な実施形態では、アレイ１０の立体表面積は、その投影表面積より少なくとも１５倍大きい。
【００４７】
アレイ１０の立体表面積の増加は、以下の１つ以上を含む様々な原因が要因で生じる：マスク層１４および基底基板１２の粘着特性、マスク層１４またはマスク層１４／結合剤コーティング１５複合体の厚さ、マスク層１４の物理特性（例えば、延性、展性など）。基板１２を緩和するときに、異なる材料間の歪整合により基板１２／マスク層１４インターフェースで応力の不整合が発達し得る。いずれにせよ、基板１２の表面１３のサイズが減少し、該表面１３上のマスク層１４またはマスク層１４／結合剤コーティング１５複合体が変形して立体表面積の所望の増加を生じるように、基板１２の緩和に関与する力はマスク層１４の機械特性より大きくなるべきである。
【００４８】
マスク層１４と基板１２との間の付着は、基板１２からのマスク層１４の全体的な層間剥離を防止するのに十分であるべきである。所望のアレイ１０は、好ましくは、起伏状表面を含むため、基板１２およびマスク層１４間のある程度の層間剥離は実際に生じ、およびなお本発明に従って有用なアレイを提供し得る。しかし、基板１２からのマスク層１４の層間剥離の程度は、アレイ上で行われるアッセイを妨害するかまたはマスク層１４および基板由来の任意のコーティングの効果を消失するほど大きくなるべきではない。
【００４９】
アレイ１０はマスク層１４／結合剤コーティング１５複合体を含む場合、結合剤コーティング１５およびマスク層１４の間の付着は、マスク層１４からの結合剤コーティング１５の全体的な層間剥離を防止するのに十分であるべきである。所望のアレイ１０は、好ましくは起伏状の表面を含むため、ある程度の層間剥離は実際に生じ、およびなお本発明に従って有用なアレイを提供し得る。しかし、マスク層１４からの結合剤コーティング１５の層間剥離の程度は、アレイ上で行われるアッセイを妨害するかまたは結合剤コーティング１５およびアレイ１０由来の任意の材料（例えば、反応物）の効果を消失するほど大きくなるべきではない。
【００５０】
重要なことに、例えば、配向性基板１２を緩和するために熱エネルギーを使用すると、実際にマスク層１４と基板１２との間の粘着が向上する。起伏のため、基板１２およびマスク層１４は、例えば、基板材料が図３に例示されるようなマスク層１４によって形成される構造に流動する絡み合った構造を形成する。冷却時、絡み合った構造は、基板１２からのマスク層１４の層間剥離を減少または最小化するのに役立ち得る。しかし、基板１２の表面は、緩和後ではマスク層１４と絡み合った構造を形成し得ないことも理解すべきである。
【００５１】
基板上にマスク層が配置された基板を緩和することによって提供される起伏状表面の１つの利点は、表面積の増加によってアレイのシグナル強度を増加するさらなる機会が提供される。起伏状表面は、反応物が比較的平坦な表面に結合する場合の反応物密度に比べて、所定の面積においてより多くの反応物を提供することができる。また、基板の緩和前に反応物が固定される場合、表面上における反応物の互いの空間的関係が固定される。基板の緩和時、コーティングの表面は起伏状になり、事実上、投影表面積について反応物の密度は増加するが、立体表面積によりそれらの相対的分離が実質的に維持される。この様に間隔を置くことによって、潜在的な立体密集を最小にする一方、コーティングにおいてまたはその付近で反応物もしくは結合部位の提示が可能になる。次いで、このことにより、予期される分析物に関する迅速な相互作用動力学および励起エネルギーに応答して分析物から放出される電磁シグナルの強度の増加を容易にする。
【００５２】
基板材料／選択
本発明の基板１２は、好ましくはポリマー材料である。基板の材料は、得られるアレイのアプリケーションを考慮して選択される。基板材料は、好ましくは試薬ならびに温度およびｐＨなどのアッセイの条件に適合する。
【００５３】
多くのポリマー材料は、本発明における使用に適切であり得る。しかし、結合剤コーティングの高い表面積を形成するために、以下に詳細に記載のように、エネルギー、好ましくは熱が、特定の期間、フィルムに適用される場合に、材料は、好ましくは配向性、即ち、フィルム平面内で少なくとも１つの方向に収縮するフィルムであり得る。
【００５４】
エラストマー材料も本発明における基板としての使用に適切である。エラストマー材料は、コーティングおよび反応物固定の前に少なくとも１つの方向に伸張および収縮されるべきであり、次いで回収され、それによって伸張された状態から基板表面の投影表面積が減少する。
【００５５】
配向性フィルムについて、収縮は、フィルム平面内の任意の２つの直交する方向で等しくなる必要はないが、実質的に均一な収縮が好ましい。フィルム平面の方向の機能として収縮を考慮すると、フィルム内の点から点への実質的に均一な方向依存性収縮が好ましく、即ち、フィルムは、好ましくは、フィルム平面の位置に係わりなく、各方向で実質的に等量だけ収縮する。用いられるフィルムが実質的な収縮特徴を示さない場合、整合インジケーターを結合部位に添加するかまたはそうでなければ整合インジケーターを用いて仕上げアレイに結合部位を整合し得る。
【００５６】
本発明の出発基板材料は配向性フィルムを含むが、本発明のアレイの基板は、一般に製造後に緩和され、即ち、基板は一般にもはや配向性でないかまたは事実等方性である。裏打ちを基板に適用し、より配向性の少ない状態で基板を維持することができる。裏打ちは随意的に解放ライナーを含んでもよく、所望であれば裏打ちを取り出すことが可能である。
【００５７】
好適な配向性フィルムとしては、二軸配向性低密度ポリエチレン、二軸配向性線状低密度ポリエチレン、および二軸配向性超低密度ポリエチレンが挙げら得る。二軸配向性フィルムは２つの直交する平面内方向（以後、「ｘ」および「ｙ」方向と呼ぶ）で収縮するため、該二軸配向性フィルムが好ましい。本発明における仕様に適切な他の配向性フィルムは、当該分野に公知の方法によって作製される単軸、二軸、または多軸配向性フィルムを含み、該方法としては、溶解配向、ブロンフィルム、バブル、ダブルバブル、および管状プロセス、長さ配向、幅出しのプロセス、マンドレルを超える延長、熱形成、ならびにブロー成形が挙げられるが、これらに限定されない。
【００５８】
本発明の基板において用いられえるポリマーとしては、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレンおよびエチレンのコポリマー（エチレンプロピレンコポリマーおよびエチレン酢酸ビニルコポリマーを含む）、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、およびポリメチルペンテンを含むポリオレフィン、ポリアセタール、ポリアミド６およびポリアミド６６を含むポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、およびポリエチレンナフタレートを含むポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、およびポリフッ化ビニリデンを含むハロゲン化ポリマー、一般的な目的のポリスチレンおよびシンジオタクチックポリスチレンを含むスチレンポリマー、酢酸セルロースおよびプロピオン酸セルロースを含むセルロースエステル、ポリエーテルエーテルケトンならびに一酸化炭素とエチレンおよび／またはプロピレンとのコポリマーおよびターポリマーを含むポリケトン、ビスフェノールＡのポリカーボネートを含むポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィドを含むフェニル環ポリマー、ポリスルホン、ポリウレタン、アクリル酸、メタクリル酸およびそれらのエステルのポリマー、アイオノマー、ならびに任意の上記のポリマーのコポリマー、ブレンド、あるいは層状構造が挙げられるが、これらに限定されない。これらのポリマーの任意の配向性フィルムは、任意に架橋することができる。
【００５９】
本発明における使用に適切であり得るエラストマー材料の例としては、天然ゴム、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ポリイソブチレン、ポリブテン、ニトリル、ポリウレタン、シリコーン、ランダムコポリマーおよびターポリマー（エチレン−プロピレンコポリマーおよびエチレン−プロピレン−ジエンモノマーターポリマーなど）、ならびにブロックコポリマーが挙げられる。
【００６０】
マスク層
マスク層材料は、２つの特徴に基づいて選択することができる。それらの特徴には、マスク層の光学密度および緩和された基板上で起伏状表面を形成する能力が含まれる。基板材料と同様に、マスク層における材料は、好ましくは試薬ならびに温度およびｐＨなどのアッセイの条件に適合する。
【００６１】
光学密度については、高密度アレイに対して使用される場合、マスク層１４が選択された波長の光の伝達を実質的に減少または防止することが好ましい。伝達の減少は、得られるアレイによって提供されるシグナル対バックグランド比を効果的に増加するのに十分なほどに有意であるべきである。緩和後、マスク層１４の光学密度は、選択された波長の光について約０．５以上、より好ましくは選択された波長の光について約１．０以上、さらにより好ましくは選択された波長の光について約１．５以上、さらにより好ましくは選択された波長の光について約２．０以上であることが好ましくあり得る。マスク層１４の実際の光学密度に関係なく（基板および他の任意の材料とは独立して）、マスク層１４の緩和前または本来の光学密度は、好ましくは緩和後の（選択された波長の光についての）光学密度より小さい。
【００６２】
マスク層１４の光学密度は、以下の試験方法のセクションに記載の方法に従って決定することができる。マスク層１４の光学密度は波長依存性であり得るため、選択された波長に対する光学密度として本明細書に記載している。それらの選択された波長は、１以上の特定の波長または波長の範囲を含むことができる。
【００６３】
場合によって、マスク層１４は、アレイ１０上に入射する励起エネルギーに応答して分析物から放出される電磁シグナルの検出に顕著な悪影響を及ぼし得る波長以外の光を伝達することができる。例えば、マスク層１４は、該マスク層を通って基板１２を通過する励起エネルギーがほとんどないかまたは全く認められないほどに十分に高い励起エネルギー対する光学密度を示すことができる。その結果、励起エネルギーは、所望の分析物以外のアレイ１０内の材料を実質的に励起することが妨げられている。
【００６４】
１つの代替例では、マスク層１４は励起エネルギーまたはその重要な部分を伝達することができるが、アッセイ技術においてアレイに結合している所望の分析物によって発生する電磁シグナルの波長の光に対して、比較的高い光学密度を示し得る。言い換えれば、基板における励起エネルギーとの相互作用に帰属し得る任意の電磁シグナル、例えば、蛍光は、アレイ１０の前面の上に配置される検出器への伝達をマスク層１４によって実質的に遮断される。その結果、検出器は、アレイ１０上の所望の分析物の励起によって発生する電磁シグナルを主に検出する
【００６５】
上記のマスク層１４に対する光学密度は、基板１２の緩和後のアレイ１０に関するものである。しかし、マスク層１４は、基板１２が緩和される前に提供されるのが好ましい。その結果、基板１２の緩和の前に提供されるマスク層１４の本来の光学密度は、典型的に、基板１２の緩和後のマスク層１４の光学密度より低くなるであろう。言い換えれば、基板１２の緩和は、マスク層１４の光学密度を増加するのに有用であり得る。
【００６６】
多くの場合、マスク層１４の厚さは、本来の光学密度に相関し得る。同様に、（沈着された）マスク層１４が厚くなれば、緩和後に所望の密度の結合部位１６が得られない程度に緩和中の基板１２の収縮が過剰に制限されたり減少することがある。マスク層１４の本来の光学密度を低くし、対応する厚さを低くすることによって、収縮に対する抵抗または緩和中の基板表面積の減少は、より厚いマスク層１４に比べて典型的により低下する。その結果、より薄くて、高学密度が低いマスク層１４は、より高い光学密度を有するより厚いマスク層１４に比べて改善された性能を提供する。
【００６７】
マスク層１４の厚さが増加すると該マスク層１４の曲げ剛性が増加するため、マスク層１４が厚いほど起伏の寸法が大きくなると思われる。理論的には、曲げ剛性が高い層ほど、低い剛性の（他のすべての変数が等しい）対象物より大きな半径で曲がることが予想される。実際には、曲げ剛性は、基板１２についてのマスク層１４の粘着特性の影響も受ける。
【００６８】
マスク層１４は様々な異なる形態を取ることができる。１つの実施形態では、マスク層は、基板１２の表面１３上に沈着された金属含有コーティングの形態を取ることができる。金属含有コーティングは、金属フィルムを基板上に沈着させるための任意の公知の技術、例えば、蒸着、スパッタなどによって形成することができる。あるいは、基板上に金属含有コーティングを提供するための他の任意の適切な技術を使用してもよい。例えば、マスク層１４は、基板１２の表面１３上に形成される金属含有マトリックスの形態で提供することができる。
【００６９】
金属含有マスク層１４は、１種以上の金属、１種以上の金属化合物、または１種以上の金属と１種以上の金属化合物との組み合わせを含んでもよい。マスク層１４に適切な金属の例としては、チタン、クロム、スズ、鉄、白金、パラジウム、銀、およびそれらの２つ以上の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。金属化合物もマスク層１４の形成に使用することができる。例えば、マスク層１４は、金属に換えて、または金属に加えて、１種以上の酸化金属、例えば、二酸化チタンを含んでもよい。場合によっては、マスク層１４は、１種以上の金属、１種以上の金属化合物、または１種以上の金属と１種以上の金属化合物との組み合わせから本質的になることが好ましくあり得る。
【００７０】
マスク層１４のためのもう１つの代替例は、該マスク層は基板１２の表面１３に依存する１つ以上のインクを含み得ることである。該インクは硬化性インク、例えば、１００％個体インクなどの紫外線硬化性インクの形態であることが好ましくあり得る。マスク層１４において使用される単一または複数のインクは、色素、染料、合成樹脂、金属粒子など（またはこれらもしくは他の材料の組み合わせ）を含んでもよいが、但し、選択された波長の光はマスク層１４を通って伝達されないかまたは光の伝達は実質的に減少する。インクが染料を含む場合、それらは、所望の分析物の存在の検出に依存するアッセイ波長を妨害しない波長で非蛍光または蛍光であることが好ましい。
【００７１】
さらに、基板１２の表面は、処理および／または清浄して、基板１２に対するマスク層１４の付着を構造させることができる。例えば、基板１２は、（例えば、酸素環境で）プラズマ処理することができ、または該基板はコロナ処理することができる。また、他の処理を使用してもよい。さらに、具体的には示さないが、基板１２とマスク層１４との間にさらなる層（例えば、結束層、下塗り、粘着剤など）を導入して、基板に対するマスク層の付着を向上させることもできる。
【００７２】
マスク層１４は、基板１２の表面１３の実質的に全面積上に提供され得るか、または基板１２の表面１３の少なくとも一部はマスク層１４を含み得る。部分的に被覆された基板の１つの例では、マスクは、基板の表面上において規則的パターンであってもまたは不規則的なパターンであってもよい個別の非連続的な面積において提供され得る。後者の場合、基板の緩和時に、マスク層を含む面積のそれぞれの立体表面積は、これらの面積の投影表面積より大きくなる。同様に、個別の非連続的な面積それぞれにおけるマスク層の光学密度は、基板の緩和後に、それらの面積の本来の光学密度より増加する。
【００７３】
本明細書ではマスク層１４は単一かつ均一な層を含むものとして例示されているが、該マスク層１４は、同一または異なる材料の２つ以上のサブ層として代替的に提供することができる。
【００７４】
結合剤コーティング
広範な結合剤コーティングが本発明における使用に適切であり得るが、但し、コーティングはマスク層に適合し、固定化反応物に適切であり、アレイ上において行われるアッセイおよび付随の条件に適合する。
【００７５】
結合剤１５は、基板１２の表面１３の実質的に全面積上かまたは基板１２の表面１３の少なくとも一部上に提供され得る。表面１３の少なくとも一部上に提供される場合、結合剤コーティング１５は、そのような表面上において規則的パターンであってもまたは不規則的なパターンであってもよい個別の非連続的な面積において提供され得る。マスク層も基板１２の表面１３の少なくとも一部上に提供される場合、結合剤コーティング１５はマスク層１４に覆われるそれらの面積のみ、マスク層１４に覆われないそれらの面積のみ、またはマスク層１４に覆われる面積およびマスク層１４に覆われないそれらの面積の両方上に提供され得る。
【００７６】
好適な結合剤は、米国特許第４，３０４，７０５号、同第４，４５１，６１９号、同第５，２６２，４８４号、同第５，３４４，７０１号、および同第５，４０３，９０２号において教示されるコポリマーにより提供されるものなどのアズラクトン部分であり得る。特に好適なコポリマーは、親水性または水溶性コモノマーを使用して調製される、アクリルアミドおよびアクリルアミド誘導体、ヒドロキシエチルアクリレートおよびメタクリレートなどのコポリマーであり得る。アズラクトン結合剤の他に、他の結合剤を含むコポリマーを利用することもできる。例えば、これらには、エポキシ、カルボン酸、水酸基、アミン、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド、イソ−およびイソチオシアネート、無水物、アルデヒド、ならびに反応物の固定化について当該分野において周知である他の基が含まれる。結合剤を含むコポリマーは、当該分野において周知の段階的伸長または鎖伸長高分子化プロセスのいずれかによって調製することができる。
【００７７】
アズラクトン部分は、オリゴヌクレオチドを含む多くの反応物を伴う反応に適切であるため、アズラクトン部分が好ましい。アズラクトン部分は一般に加水分解に安定であり、従って、本発明のアプリケーションに使用される場合に比較的長い貯蔵寿命を有する。これらの部分はまた、一般に広範な反応物との高い反応性を示す。
【００７８】
結合剤コーティングは架橋することができるかまたはそうでなければ処理して不溶化するか、Ｔgを改変するか、またはコーティングの粘着特性を改変することができる。例えば、得られるコーティングのＴgを上昇させるために、架橋剤で低いＴgを有するコポリマーを処方することができる。押出しコーティング、ダイコーティング、浸漬コーティング、エアナイフコーティング、グラビアコーティング、カーテンコーティング、吹き付けコーティング、巻き線コーティング棒の使用などの当該分野において公知であるいくつかの従来技術のいずれかによって、コーティングをマスク層１４に適用することができる。コーティングは溶液から、続いて、溶媒の除去、または１００％固体処方物の融解コーティングによって作製され得る。
【００７９】
本発明に従って製造される物品がマスク層１４上で結合剤コーティング１５を含む場合、結合剤コーティング１５は、好ましくは少なくとも約０．１ミクロンの厚さを有する。結合剤コーティング１５の厚さは約１０ミクロン以下であることが好ましく、約１ミクロン未満のコーティングは、より厚いコーティングを使用する場合に生じ得る拡散の問題を最小限にするのに好適である。目的の反応物は、固定された反応物に接触する前にコーティングを介して拡散するべきかもしれない。結合剤コーティング１５は比較的厚い、例えば、約１０ミクロンより大きい場合、必要な拡散時間は、分析物／反応物相互作用の動力学を遅くし得る。さらに、コーティング１５が非常に厚い場合、そのようなコーティングの曲げ剛性は高いため、コーティングはマスク層１４から剥離することがある。
【００８０】
結合剤コーティング１５のマスク層１４への付着は、所望であれば当業者に公知の方法のいずれかによって改善することができる。これらの方法には、マスク層１４に対する様々な前処理または該マスク層上におけるさらなるコーティング（コロナもしくはプラズマ処理または下塗りの適用）が含まれる。適切な下塗り剤としては、ポリエチレンイミン、塩化ポリビニリデン、米国特許第５，６０２，２０２号に記載のような下塗り剤、および米国特許第５，２０４，２１９号、同第５，４６４，９００号、同第５，６３９，５４６号に記載のような二官能性シランと組み合わせた酸化無機金属のコロイド分散が挙げられるが、これらに限定されない。
【００８１】
マスク層１４および結合剤コーティング１５は共有結合を形成して、結合剤コーティングを基底マスク層に確保することが所望され得る。共有結合を提供することができる材料の１つの組み合わせは、二酸化チタンで形成されるマスク層１４およびアズラクトン結合剤コーティング中の架橋剤としてアミノシラン試薬を使用して形成される結合剤コーティング１５を含む。分子のアミノ末端はアズラクトン結合剤と反応することができるが、１つの分子のシラン基は、もう１つの分子由来のシラン基と反応して、架橋を形成することができる。架橋に関与しないいくつかのシラン基は反応して、マスク層１４中の二酸化チタンと共有結合を形成することができる。マスク層１４と結合剤コーティング１５との間の共有結合は、特に強力なシステムを提供することができる。
【００８２】
あるいは、二酸化チタンマスク層１４は、アズラクトン結合剤コーティングを伴わずにアミノシラン試薬と共に使用することができ、この場合、シラン基は、マスク層１４中の二酸化チタンと共有結合を形成する一方、コーティング１５中のアミノ基は所望の反応物を捕捉するための結合剤として機能する。
【００８３】
単一な均一層として例示されているが、結合剤コーティング１５は、一緒になって結合剤コーティング１５を構成する１つ以上のサブ層内に結合剤が存在することができる２つ以上のサブ層を含むことができる。図７を参照すると、結合剤を含む第１のサブ層１１５ａは、結合剤を含む第２のサブ層１１５ｂで上塗りすることができる。第１および第２のサブ層１１５ａおよび１１５ｂ中の結合剤は、同じであっても異なっていてもよい。好ましくは、２つのサブ層１１５ａおよび１１５ｂは、相互に付着するかまたは相互に化学結合する。
【００８４】
例えば、マスク層１１４は、アズラクトン部分を含む第１のポリマーサブ層１１５ａで被覆することができ、次いで、これは、任意の正に荷電した部分、例えば、アミン部分を含む第２のポリマーサブ層１１５ｂで上塗りされる。アミン部分が第２のサブ層１１５ｂに提供され、アズラクトンが第１のサブ層１１５ａに提供される場合、アミン部分およびアズラクトンは反応して、共にサブ層に共有結合する。さらに、遊離な正に荷電した基が第２のサブ層１１５ｂに残存して、ｃＤＮＡなどの反応物を固定することが予想される。
【００８５】
サブ層１１５ａおよび１１５ｂは共有結合を形成し、様々な理由で、反応物は第２のサブ層１１５ｂ中の正に荷電した基に対してイオン結合を形成することが好ましくあり得る。理由の１つは、イオン結合が、例えば共有結合よりも迅速に形成することである。さらに、荷電密度をいくらか制御することができる。例えば、第２のサブ層１１５ｂがアミン部分についてポリエチレンイミン（ＰＥＩ）を含む場合、荷電密度は、例えば、コーティング中のＰＥＩ濃度およびＰＥＩ構造（例えば、分子あたりのアミン基の数など）に基づいて制御することができる。該荷電密度は、第２のサブ層１１５ｂの表面上の反応密度に影響することができる。
【００８６】
例示的方法
本発明に関連して使用される基板は、緩和によってそれらの表面積を減少させることが可能である。少なくともマスク層材料は、好ましくは、緩和前に基板に適用される。基板が配向性ポリマーから形成される場合、加熱によって基板の表面積を減少する緩和が典型的に達成され、該基板は少なくとも１つの方向に緩和される。基板がエラストマーである場合、該基板は、マスク層が基板の表面上に適用される前に所望される単一または複数の方向に伸展および収縮されるのが好ましい。次いで、緩和は、エラストマー基板を解放して、少なくとも部分的に伸展前の状態に戻すことを可能にすることを包含する。
【００８７】
図８を参照すれば、本発明の１つの例示的方法は、少なくとも部分的な配向性ポリマーフィルムである基板出発材料により開始する。配向性ポリマーフィルムは、方向付けする間のフィルムの伸展の程度に一部依存する面積緩和減少を示す。本発明の方法では、面積緩和減少は、エネルギーが適用されてアレイ２１０の基板を緩和（例えば、収縮）した後に方向付けされ、予め緩和されたディメンションからのアレイ２１０の基板の表面積の減少の測定値である。例えば、十分な熱の適用後に「ｘ」方向で５０パーセント（５０％）および「ｙ」方向で５０パーセント（５０％）収縮する１０ｃｍ×１０ｃｍ（１００ｃｍ2）の緩和前表面積を有するアレイは、５ｃｍ×５ｃｍ（２５ｃｍ2面積）まで減少し、それによって７５パーセント（７５％）の面積緩和減少を示す。約２５パーセント（２５％）の面積緩和減少は本発明における仕様に好適であり、約７５パーセント（７５％）を超える面積緩和減少が最も好適である。何故なら、この大きさの面積緩和減少を示すフィルムは、極めて高い密度アレイを達成することが可能であるからである。結合部位密度の増加についても図８に例示されており、ここで、結合部位２１６間の空間配置は面積緩和減少の一部として減少する。さらに、結合部位２１６のそれぞれのサイズも減少する。
【００８８】
図９を参照すれば、本発明に従うもう１つの例示的方法が示される。本方法は、「ｘ」および／または「ｙ」方向で延伸するエラストマー基板３１２により開始し、延伸条件を保持する。エラストマー材料を延伸する方法は、幅出しデバイスを使用することかまたはフレームもしくはマンデレル上で材料を延伸することを含む。ほとんどのアプリケーションでは、反応物が基板３１２に平行な並びで固定または結合されて、アレイ３１０上に結合部位３１６を形成するように、「ｘ」および「ｙ」両方の形状構成における基板の均一な延伸が好ましい。しかし、反応物／結合部位３１６の他のパターン、例えば、反応物のファン形状アレイなどを所望してもよい。従って、延伸の程度およびパターンは、仕上げアレイ３１０の所望の形状に依存し得る。
【００８９】
例えば、図３に戻って参照すれば、反応物は、固定のためにアレイ１０（好ましくは主面）に導入され、結合部位１６を作製する。固定の形態は、例えば、基板またはその上の層／コーティング内で反応物を物理的に捕捉するなどの物理的固定を含み得るが、これらに限定されない。図１を参考にすると、本発明の実施形態では、反応物を導入し、結合剤コーティング１５を使用してアレイ１０に固定することができる。上記の方法のいずれかを使用して、アレイ１０上に結合剤コーティング１５を提供することができる。
【００９０】
どのようにして反応物２２がアレイ１０に固定されるかに係わらず、当該分野において公知の任意の数の方法を使用して、反応物２２をアレイ１０に導入することができ、該方法はオンチップまたはオフチップ合成を含む。かかる技術を用いて、本発明の方法を使用し、アレイ部位密度を、例えば、２０倍を超えて増加させることができる。しかし、高スループット製造の目的のために、オンチップおよびオフチップ合成で使用されるような精巧なミニチュア化されたツールおよび方法を使用しなくてもよい。従って、最初の基板のサイズが比較的大きい（例えば、４ｃｍ×４ｃｍ表面を有する基板）ため、大量の反応物を短期間の間に沈着させることができる。形成して得られる結合部位は比較的大きくてもよく、例えば、約０．２５ｍｍ2〜１．０ｍｍ2の面積が本発明の使用において適切である。例えば、固定しようとする反応物２２を含有する溶液は、キャピラリーチューブのアレイ、整列されたピペッティングデバイス、または貯蔵部のトレイから液滴を移すように設計されたポストのアレイによって同時に導入することができる。
【００９１】
反応物は、登録の目的のための既知のパターンでアレイに導入されるのが好ましい。一旦、アッセイを行うのに使用される寸法まで基板のサイズが減少した時に、最初の出発位置と最終位置とを相関させるためには、反応物の最初の出発位置は既知でなければならない。それぞれの結合部位は、最初の出発位置と終点との間の相関関係を援助するための染料または他の指示物を含んでもよい。指示物、例えば、染料は、好ましくは、アレイ１０上の結合源事象を検出する目的のために使用される染料または指示物とは異なる検出形態、例えば、光源、波長などを有する。
【００９２】
例えば、図８および９を参照すれば、反応物のアレイへの固定後、基板は緩和されて、その表面積が減少する。緩和は、例えば、配向性フィルムの場合に熱などのエネルギーの適用を含んでもよい（図８を参照のこと）。あるいは、緩和は、エストラマー基板の場合の延伸力の解放を含んでもよい（図９を参照のこと）。
【００９３】
サイズ減少前後のアレイ上の結合部位の数は等価である。しかし、反応物、結合部位および結合剤の密度の増加は、存在するならば劇的であり得る。本発明の方法に従って製造されたアレイは、例えば、１ｃｍ2あたり１，０００を超える結合部位密度を可能にする。好適な密度は、１ｃｍ2あたり少なくとも２５，０００であり、最も好適な密度は、１ｃｍ2あたり６０，０００を超える。従って、本発明の方法により、製造者は、反応物の最初の固定からサイズを減少する状態までの間に、４、１０、および２０をも超えるかなり実質的な倍数で結合部位の密度を増大させることが可能である。
【００９４】
それぞれの結合部位の面積は、これらの同じ倍数だけ減少することができ、それによって、各部位で反応物の密度が増加する。反応物の密度の増加は、アッセイを行う際、例えば、蛍光、吸収、または化学発光種がレポーターとして使用される際に、検出のためのより強度な電磁シグナルが所望される場合に有利である。
【００９５】
配向性フィルム基板については、熱の適用によって表面積の減少が生じるのが好ましい。しかし、基板の主面積の減少を生じるいずれの形態であっても、本発明の目的に十分である。好ましくは、熱の適用などのサイズが変更される形態であっても、例えば、マスク層、結合剤コーティング、反応物などの任意の構成要素の完全性、および反応物の活性を実質的に損なわない。例えば、かなりの高温を用いて、オリゴヌクレオチドが固定された基板を、（摂氏約１５０℃で）外オリゴヌクレオチドによって生じる以後のＤＮＡのハイブリダイゼーション能を破壊することなく収縮することができる。
【００９６】
エストラマー材料基板については、延伸条件で材料を拘束している力を解放することによって表面積の減少を達成することができる。その後、基板は処理されて、基板は減少形式で保持される。例えば、裏打ちまたは他の物理的構造を基板に固定して、基板をサイズが変更された形式で保持することができる。
【００９７】
基板のサイズの変更後、所望であれば、基板を処理して、表面積が減少した状態で基板を保持することができる。そのような処理には、基板の架橋が含まれ得る。あるいは、寸法が安定化するような裏打ちを基板に施すような物理的態様を使用してもよい。
【００９８】
本発明の方法によって製造されるアレイは、遺伝子の配列決定、遺伝子発現のモニタリング、遺伝子地図作成、疾患の検出、薬物の発見、および組み合わせ化学を含むが、これらに限定されない様々な用途に有用である。
【００９９】
当業者であれば、本発明の方法が大量生産に基づく使用に適応することを認識するであろう。
【０１００】
代替的実施形態
上記のアレイは結合剤コーティングとは異なるマスク層を含むが、マスク層の機能と結合剤コーティングの機能とを組み合わせることも可能である。図１０を参照すれば、アレイ４１０の部分の断面図は緩和前の状態で例示されており、これには上記のマスク層の光学特性と、反応物４２２をアレイ４１０の表面に結合させるのに必要な結合剤とを組み合わせるコーティング４３０が含まれている。
【０１０１】
そのような組み合わせ（マスク／結合剤コーティング４３０）の１つの例として、基板４１２上で沈着／形成された適切な結合剤と組み合わされたインクを挙げることができる。
【０１０２】
さらなるもう１つの代替例では、本発明に従って製造され得るアレイは、結合剤および結合剤コーティングを必ずしも必要としない。沿うようなアレイの１つの例が図１１および図１２に例示されており、図中の基板５１２は、金を含むマスク層５１４を含んでいる。オリゴヌクレオチドがスルフヒドリル（−ＳＨ）基を含む場合、そのような金層を使用して、オリゴヌクレオチドをマスク層５１４の金に共有結合させることによって、反応物５２２を直接結合部位５１６に結合させることができる。図１１は、緩和前のそのようなシステムを示す。図１２は、緩和後の基板５１２のシステムを示しており、その後、結合部位５１６の密度が増加し、それぞれの結合部位の反応物５２２の密度が増加する。
【０１０３】
起伏状マスク層を有する基板
基底基板の緩和後に起伏状表面を提供するマスク層を含む基板を使用すると、本明細書に記載の高密度アレイに係わる重要な利点が提供されるが、緩和された基板および起伏状金属含有層のみを含む基板は、上記の高密度アレイ以外の用途でも有用であることが理解されよう。図１３を参照すると、そのような物品の例が例示されており、それには、立体表面積の増加を提供する金属含有層６１４を有する基板６１２が含まれている。上記のように、基板６１２の緩和により、物品上の表面積の増加を達成するのに使用される他の技術に匹敵するまたはそれらより良好であり得る表面積の有意な増加を提供することができる。
【０１０４】
その結果、他の多くの場面で起伏状金属含有層を伴う緩和されたポリマー基板の構造およびその形成方法が用いられることは言うまでもなく、本明細書の他の個所に記載されている特定のアプリケーションに限定されるべきではない。
【０１０５】
試験方法
光学密度
本明細書に記載の光学密度は、Ｍａｃｂｅｔｈ  ＴＲ９２７  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ（Ｋｏｌｌｍｏｒｇｅｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｎｅｗｂｕｒｇｈ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＵＳＡ）を使用して決定した。すべての読み取りは、機器のブラックフィルター設定により乾燥サンプルを使用して行った。
【０１０６】
実施例
以下の実施例は、本発明の特徴、利点、および他の詳細を単にさらに例示するために選択されている。しかし、実施例がこの目的を果たす一方、使用される特定の成分および量ならびに他の条件および詳細は、本発明の範囲を過渡に制限するような様式で解釈されるべきではないことが明らかに理解されるべきである。
【０１０７】
実施例１−１６
様々な構成物を製造し、試験して、基板の緩和前後の光学密度を決定した。さらに、適切な波長の光での励起後に、単一波長の光について、サンプル由来の強度測定値を得た。これらの比較のための強度測定値は試験を行ったすべての構成物で生じる蛍光および光散乱を示す。これらの読み取りは、水和前のサンプルの約１ｃｍ2面積由来の平均値として報告される。光学密度および強度測定値を以下の表１に報告する。さらに、以下に本実施例についてさらに記載する。
【０１０８】
一般に、実施例１、８、および１６を、マスク層を使用していないコントロールとして提供する。実施例６、１１、および１２は、インクを基材とするマスク層の使用を示す。実施例２−５、９および１０は、金属含有マスク層の使用を示す。実施例７および１３−１５は、混合前の結合剤を含むインクを示す。
【０１０９】
ガラススライドを含むそれらの実施例を除き、１５５℃の温度にまで過熱した表面上にサンプルを置くことによって、ポリエチレン収縮性フィルム基板を使用するすべてのサンプルを緩和した。表面をシリコーンフィルム（０．０４０インチ、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）で覆い、収縮性フィルムが加熱された表面に付着するのを防止した。加熱中、サンプルをひっくり返して、サンプルの両面により均等な熱分布を提供した。収縮（典型的に２〜３分後）が認められなくなったら、加熱された表面からサンプルを取り出し、２つの顕微鏡用ガラススライドの間で冷却する。冷却後、スライドの間からサンプルを取り出し、分析する。
【０１１０】
【表１】
0004777563.tif 000002
【０１１１】
実施例１（比較例）
Ｓｅａｌｅｄ  Ａｉｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓｉｍｐｓｏｎｖｉｌｌｅ，ＳＣ，ＵＳＡ）由来の非被覆ポリエチレン収縮性フィルム（Ｃｒｙｏｖａｃ  Ｄ９５５、１ミル厚）を使用して、フィル上にコーティングが沈着される前のバックグランドの減少について比較のためのコントロールとした。
【０１１２】
実施例２
本実施例は、実施例１のポリエチレン収縮性フィルム上にチタン層を含む。標準的なスパッタ方法を使用して、Ｍｉｌｌ  Ｌａｎｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｌｏｗｅｌｌ，ＭＡ，ＵＳＡ）により製造されたウェブ塗布装置でチタン層を被覆した。
【０１１３】
実施例３
実施例１のポリエチレン収縮性フィルムを、酸素環境中でプラズマ処理し、続いて、Ｄｅｎｔｏｎ  Ｖａｃｕｕｍ（Ｍｏｏｒｅｓｔｏｗｎ，ＮＪ，ＵＳＡ）によって作製されたグラファイトるつぼ挿入物の外側で電子ビーム蒸着によって金属が蒸発する蒸着方法を使用して、クロム（Ｃｒ）でコーティングした。
【０１１４】
実施例４
実施例１のポリエチレン収縮性フィルムを、酸素環境中でプラズマ処理し、続いて、Ｄｅｎｔｏｎ  Ｖａｃｕｕｍによって作製されたグラファイトるつぼ挿入物の外側で電子ビーム蒸着によって金属が蒸発する蒸着方法を使用して、スズ（Ｓｎ）でコーティングした。
【０１１５】
実施例５
実施例１のポリエチレン収縮性フィルムを、酸素環境中でプラズマ処理し、続いて、Ｄｅｎｔｏｎ  Ｖａｃｕｕｍによって作製されたグラファイトるつぼ挿入物の外側で電子ビーム蒸着によって金属が蒸発する蒸着方法を使用して、金（Ａｕ）でコーティングした。
【０１１６】
実施例６
標準的なマイクロリバースグラビアコーティング方法を使用して、Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ，ＵＳＡ）由来のメチルエチルケトン（ＭＥＫ）中Ｃａｖａｎａｇｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｆｌｅｍｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ，ＵＳＡ）由来のＣＦＢ−Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｂｌａｃｋ  Ｉｎｋ−３４−０９８の１０：１希釈溶液で、実施例１のポリエチレン収縮性フィルムを被覆した。窒素パージした大気下、チルドロールを使用して、３６５ｎｍでの紫外線エネルギーでインクを硬化させた。
【０１１７】
実施例７
標準的なマイクロリバースグラビアコーティング方法を使用して、Ｖｉｄｅｏｊｅｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．（Ｗｏｏｄ  Ｄａｌｅ，ＩＬ，ＵＳＡ）由来の７％ニトロセルロース−１６８４２０を実施例１のポリエチレン収縮性フィルム上で被覆させた。
【０１１８】
実施例８（比較例）
標準的な押出しコーティング方法を使用して、Ａｌｄｒｉｃｈ由来の１０％エチレンジアミン（１０％ＥＤＡ）で架橋したＭＥＫ中１．５％アズラクトンコポリマー溶液で実施例１のポリエチレン収縮性フィルムを被覆した。この被覆された基板を、Ａｌｄｒｉｃｈから入手したメタノール中Ａｌｄｒｉｃｈ由来の線状ポリエチレンイミン（線状ＰＥＩ）の０．３％溶液でさらに被覆した。
【０１１９】
実施例９
標準的な押出しコーティング方法を使用して、１０％ＥＤＡで架橋したＭＥＫ中１．５％アズラクトンコポリマー溶液で実施例２のチタン被覆ポリエチレン収縮性フィルムを被覆した。この被覆された基板を、メタノール中線状ＰＥＩの０．３％溶液でさらに被覆した。
【０１２０】
実施例１０
標準的な押出しコーティング方法を使用して、メタノール中Ａｌｄｒｉｃｈから入手した高分子量ＰＥＩの０．１５重量％溶液で実施例２のチタン被覆ポリエチレン収縮性フィルムを被覆した。
【０１２１】
実施例１１
標準的な押出しコーティング方法を使用して、１０％ＥＤＡで架橋したＭＥＫ中１．５％アズラクトンコポリマー溶液で実施例６の構成物を被覆した。この被覆された基板を、メタノール中線状ＰＥＩの０．３％溶液でさらに被覆した。
【０１２２】
実施例１２
標準的な押出しコーティング方法を使用して、メタノール中高分子量ＰＥＩの０．１５重量％溶液で実施例６の構成物を被覆した。
【０１２３】
実施例１３
ＭＥＫ中の実施例６の３４−０９８Ｃａｖａｎａｇｈインクの１０：１希釈溶液中で０．４５重量％溶液の線状ＰＥＩを調製した。標準的なマイクロリバースグラビアコーティング方法を使用して、この溶液で実施例１のポリエチレン収縮性フィルムを被覆し、窒素パージした大気下、チルドロールを使用して、３６５ｎｍでの紫外線エネルギーで硬化させた。
【０１２４】
実施例１４
ＭＥＫ中の実施例６の３４−０９８Ｃａｖａｎａｇｈインクの１０：１希釈溶液中で１．８重量％溶液のアズラクトンコポリマーを調製した。標準的なマイクロリバースグラビア方法を使用して、実施例１のポリエチレン収縮性フィルム上にこの用液を被覆させ、窒素パージした大気下、３６５ｎｍでの紫外線エネルギーで硬化させた。この被覆前表面上に、標準的な押出しコーティング方法を使用して、メタノール中高分子量ＰＥＩの０．１５重量％溶液を被覆させた。
【０１２５】
実施例１５
標準的な押出しコーティング方法を使用して、１０％ＥＤＡで架橋したＭＥＫ中１．５％アズラクトンコポリマー溶液で実施例１３の構成物を被覆した。この被覆された基板を、メタノール中線状ＰＥＩの０．３％溶液でさらに被覆した。
【０１２６】
実施例１６
顕微鏡用シリカガラススライドを使用して、光学密度（ＯＤ）およびスキャンした強度測定値を得た。
【０１２７】
先に記載の特定の実施形態は本発明の実施を例示したものである。本発明は、本明細書に具体的に記載されていないいずれの要素および用語がなくても適切に実施することができる。本明細書に記載のすべての特許、特許出願、および公開物のすべての開示内容は、その全体を個別に組み入れるかのごとく参考として本明細書に援用される。
【０１２８】
本発明の様々な改変および変更は、本発明の範囲から逸脱することなく当業者には明らかであろう。本発明は、本明細書に記載の例示的実施形態に過度に制限されることはないが、請求の範囲に記載の制限事項およびそれらの制限事項の等価物によって制御されるべきことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  基板の緩和前の本発明のアレイの側面図である。
【図２】  本発明の方法に従って製造されるアレイの平面図であって、ここで、各文字は異なる反応物を表す。
【図３】  本発明の方法に従って製造される１つのアレイの部分の緩和後の断面図である。
【図４】  緩和前のチタン被覆基板の表面のＳＥＭである。
【図５】  緩和後のチタン被覆基板の表面のＳＥＭである。
【図６】  緩和後の金被覆基板の表面のＳＥＭである。
【図７】  本発明の代替的実施形態である。
【図８】  本発明の１つの例示的方法である。
【図９】  本発明のもう１つの例示的方法である。
【図１０】  本発明の方法に従って製造される代替的アレイの部分の断面図である。
【図１１】  本発明に従って製造されるもう１つのアレイの部分の緩和前の断面図である。
【図１２】  基板の緩和後の図１１のアレイの断面図である。
【図１３】  本発明に従って製造される物品の部分の緩和後の断面図である。
【図１】
0004777563.tif 000003
【図２】
0004777563.tif 000004
【図３】
0004777563.tif 000005
【図４】
0004777563.tif 000006
【図５】
0004777563.tif 000007
【図６】
0004777563.tif 000008
【図７】
0004777563.tif 000009
【図１３】
0004777563.tif 000010
【図８】
0004777563.tif 000011
【図９】
0004777563.tif 000012
【図１０】
0004777563.tif 000013
【図１１】
0004777563.tif 000014
【図１２】
0004777563.tif 000015