(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被分析物を検出するための物質または被分析物が固定された基材表面であって、基材表面を該物質または被分析物と同時にか、または該表面に該物質または被分析物が固定された後に、ポリエチレングリコール鎖セグメントをベースにする非架橋ポリマー含有液で処理して形成された基材表面であって、
該非架橋ポリマーが、式（Ｉ）：
Ｒ1−Ｌ1−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)n−Ｌ2−Ｘ （Ｉ）
（式中、Ｒ1は水素原子、メチル、保護されていてもよいホルミル、
保護されていてもよいアミノ、保護されていてもよいカルボキシ、
保護されていてもよいヒドロキシルまたはビニルスルホニル基を表
し、
Ｌ1およびＬ2は相互に独立して、原子価結合またはリンカーを表
し、
Ｘは多孔質粒子表面に当該ポリマー分子を固定することのできる
共有結合または物理的相互作用を介する結合を形成するための官能
基または機能性部分を表し、そして
ｎは２〜２０,０００の整数である）
で表され、かつ、
Ｘがシラノール基、カルボキシル基、アミノ基、またはモノ−もしくはジ−低級アルキル置換アミノ基を側鎖に有するオリゴまたはポリマー主鎖部分、メルカプト基を側鎖に有するオリゴまたはポリマー主鎖部分、シラノール基を側鎖に有するオリゴまたはポリマー主鎖部分、カルボキシル基を側鎖に有するオリゴまたはポリマー主鎖部分、スルホ基を側鎖に有するオリゴまたはポリマー主鎖部分、ヒドロキシル基を側鎖に有するオリゴまたはポリマー主鎖部分、複数のイミノ基（−ＮＨ−）を主鎖に有するオリゴまたはポリイミン主鎖部分、オリゴまたはポリラクチド主鎖部分からなる群より選ばれる、
ことを特徴とする基材表面。
【請求項２】
Ｘが複数のイミノ基（−ＮＨ−）を主鎖に有するオリゴまたはポリイミン主鎖部分を表す請求項１記載の基材表面。
【請求項３】
Ｘが、式
−（ＣＨ2ＣＨ2ＮＨ）m−Ｒ2
（式中、Ｒ2は炭素原子数１〜６の直鎖もしくは分岐のアルキル基であり、ｍは１〜２，０００の整数を表す）
で表される請求項２記載の基材表面。
【請求項４】
Ｘがモノ−もしくはジ−低級アルキル置換アミノ基を側鎖に有するオリゴまたはポリマー主鎖部分を表す請求項１記載の基材表面。
【請求項５】
Ｘが、式
【化１】
0004665762.tif 000017
（式中、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6は独立して、水素原子または低級アルキルを表し、ｌは１〜２,０００の整数を表し、Ｌ3は、
【化２】
0004665762.tif 000018
−ＣＯＮＨ（ＣＨ2）P−および−ＣＯＮＲ7（ＣＨ2）P−からなる群より選ばれ、ここでPは１〜１０の整数であり、Ｒ7はヘテロ原子を含んでもよい低級アルキルを表す）で表される請求項４記載の基材表面。
【請求項６】
被分析物を検出するための物質または被分析物が特異的結合対の一員であり、該
特異的結合対の一員が抗原、ハプテン、抗体、オリゴ核酸、酵素、酵素の基質、糖、レクチン、ホルモン、受容体タンパク質、アビジンおよびビオチンからなる群より選ばれる請求項１〜５のいずれかに記載の基材表面。
【請求項７】
基材表面が電気化学センサー表面、表面プラズモンセンサー表面、水晶発振センサー表面、固相化酵素免疫アッセイ（ＥＬＩＳＡ）用マイクロプレート表面、タンパク質ブロットもしくは核酸ブロット用プラスチックフィルム表面、および核酸のハイブリダイゼーション用マイクロアレイ表面からなる群より選ばれる請求項１〜５のいずれかに記載の表面。
【請求項８】
基材表面が金粒子表面、半導体ナノ粒子表面、磁性体粒子表面、シリカ粒子表面、多孔質粒子表面、およびこれらの粒子のいずれか一種を含むラテックス粒子表面からなる群より選ばれる請求項１〜５のいずれかに記載の基材表面。
【請求項９】
（Ａ）基材表面を用意し、
（Ｂ）該基材表面に固定しうるように修飾された被分析物を検出するための物質または被分析物の水性溶液およびポリエチレングリコール鎖セグメントをベースにする非架橋ポリマー含有液を、同時かまたは続いて、それぞれが（Ａ）の基材表面に固定化されるのに十分な条件下で該基材表面と接触させることを特徴とし、さらに、
該非架橋ポリマーが、式（Ｉ）：
Ｒ1−Ｌ1−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)n−Ｌ2−Ｘ （Ｉ）
（式中、Ｒ1は水素原子、メチル、保護されていてもよいホルミル、
保護されていてもよいアミノ、保護されていてもよいカルボキシ、
保護されていてもよいヒドロキシルまたはビニルスルホニル基を表
し、
Ｌ1およびＬ2は相互に独立して、原子価結合またはリンカーを表
し、
Ｘは多孔質粒子表面に当該ポリマー分子を固定することのできる
共有結合または物理的相互作用を介する結合を形成するための官能
基または機能性部分を表し、そして
ｎは２〜２０,０００の整数である）
で表され、かつ、
Ｘがシラノール基、カルボキシル基、アミノ基、またはモノ−もしくはジ−低級アルキル置換アミノ基を側鎖に有するオリゴまたはポリマー主鎖部分、メルカプト基を側鎖に有するオリゴまたはポリマー主鎖部分、シラノール基を側鎖に有するオリゴまたはポリマー主鎖部分、カルボキシル基を側鎖に有するオリゴまたはポリマー主鎖部分、スルホ基を側鎖に有するオリゴまたはポリマー主鎖部分、ヒドロキシル基を側鎖に有するオリゴまたはポリマー主鎖部分、複数のイミノ基（−ＮＨ−）を主鎖に有するオリゴまたはポリイミン主鎖部分、オリゴまたはポリラクチド主鎖部分からなる群より選ばれることを特徴とする、
請求項１記載の基材表面の作製方法。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかに記載の基材表面を備えたバイオセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、基材、特にバイオセンサーチップ等、の表面に関し、より具体的には、ポリエチレングリコール（以下、ＰＥＧと略記する場合あり。）鎖セグメントをベースにする非架橋ポリマーで処理された基材表面、ならび該表面を備えたバイオセンサーに関する。
【背景技術】  タンパク質や脂質などの生体分子混在下で特定の物質を検出する免疫診断法やバイオセンサー等は疾病の早期検出診断法として広く応用されてきている。しかしながら共存するバイオ分子のバイオセンサー表面への非特異吸着が特異的反応と同時に起こるため、バックグラウンドノイズとして妨害し、これが高感度化の妨げとなってきた。さらに、診断粒子にあっては非特異吸着によるバックグラウンドに加え、生物学的流体又はその希釈液中での分散安定化が大きな問題となっていた。本発明者らは以前、ポリエチレングリコールのような水溶性高分子を基材表面にブラシ状に構築することにより、センサー表面の非特異吸着を抑制するだけでなく、ナノ粒子の分散安定化も向上させ、新しいバイオ診断ツールとしての材料を供給してきた。具体的には、これらの発明を記載するものとして、増大した密度のポリ（エチレンオキシド）のブラシ様構造表面（例えば、ＷＯ  ０３／０７６９３３Ａ１）、ポリ（エチレングリコール）セグメントを含有するポリマー誘導体を担持するバイオセンサー表面（例えば、特開２００３−１４９２４５）、分散安定化機能性金属微粒子及び半導体微粒子（例えば、特開２００２−０８０９０３）を挙げることができる。
これらの発明では構築したブラシ先端に抗体等のバイオ分子を結合させ、抗原認識等の特異的反応を高感度にセンシングするシステムとして利用される。しかしながらブラシ表面はタンパク質等の吸着を極めて妨げること等の原因により、ブラシ先端への抗体のようなタンパク質の担持量を上げることが困難な場合があり、これが高感度化を妨げることがあった。別法として、固相表面に抗体あるいは抗原を結合させた後に、固相表面の余分なタンパク質結合部位にグリコシルエチル（メタ）クリレート由来のポリマーを付着させて、測定試料中に含まれうる夾雑タンパク質等の非特異吸着を防止する方法（特開平１０−１２３１３５号）、また、上記のグリコシルエチルに代え、ポリエチレングリコール鎖を有する（メタ）アクリレート由来のポリマーで免疫反応に使用する固相表面を保護すること（特開平１１−２８７８０２号）も、提案されている。
しかし、これらのポリマーはタンパク質等の非特異吸着を抑制すべき固相表面への結合性または固定化能が十分でない場合や、仮に固定化能を高めた場合には免疫反応に関与する、例えば、抗体の抗原に対する特異的結合能に悪影響を及ぼすことがある。また、バイオ特異的結合対、例えばストレプトアビジンとビオチンとの親和性を利用して、予めストレプトアビジンを担持する固相にビオチン化抗体を結合させ、該固相をビオチン化ポリエチレ制することも提案されている（特開平１１−２１１７２７号）。しかし、この方法は、固相表面に、予め、バイオ特異的結合対の一員を固定しておく必要がある。
【発明の開示】
本発明者らは、以上のような従来法に比べ、より安定な非特異吸着を抑制し得る表面であって、しかも簡単に調製できる表面を提供すべく検討してきた。その結果、意外にも、実用に供されている抗体または抗原等を固定化した免疫アッセイ用の固相表面（例えば、金、ポリスチレン、またはポリフッ化ビニリデン由来の表面）を、特別な結合手段を設けることなく、しかも抗体または抗原等の特異的結合能に悪影響を及ぼすことなく、ＰＥＧ鎖ブラシを該表面に固定できることを見出した。また、抗体等の認識能がＰＥＧ鎖長依存的に作用するため、該鎖長の最適化等を考慮した設計をすることにより、特異的な分子認識を高感度で行う方法を見出した。
したがって、本発明によれば、被分析物を検出するための物質または被分析物が固定された基材表面であって、基材表面を該物質または被分析物と同時にか、または該表面に該物質または被分析物が固定された後に、ポリエチレングリコール鎖セグメントをベースにする非架橋ポリマー含有液で処理して形成された基材表面が提供される。
好ましい態様の本発明としては、上記のポリエチレングリコール鎖セグメントをベースにする非架橋ポリマーが、式（Ｉ）：
Ｒ１−Ｌ１−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ−Ｌ２−Ｘ            （Ｉ）
（式中、Ｒ１は水素原子、メチル、保護されていてもよいホルミル、保護されていてもよいアミノ、保護されていてもよいカルボキシ、保護されていてもよいヒドロキシルまたはビニルスルホニル基を表し、
Ｌ１およびＬ２は相互に独立して、原子価結合またはリンカーを表し、
Ｘは多孔質粒子表面に当該ポリマー分子を固定することのできる共有結合または物理的相互作用を介する結合を形成するための官能基または機能性部分を表し、そして
ｎは２〜２０，０００の整数である）
で表される基材表面が提供される。
別の態様の本発明としては、（Ａ）基材表面を用意し、（Ｂ）該基材表面に固定しうるように修飾された被分析物を検出するための物質の水性溶液およびポリエチレングリコール鎖セグメントをベースにする非架橋ポリマー含有液を、同時かまたは続いて、それぞれが（Ａ）の基材表面に固定化されるのに十分な条件下で該基材表面と接触させることを特徴とする請求資１記載の基材表面の作製方法が提供される。
また、別の態様の本発明として、上記の基材表面を備えたバイオセンサーも提供される。
【図面の簡単な説明】  図１は、ヒトＩｇＧを固定化した表面のブロッキング能と抗ヒトＩｇＧ抗体センジングの結果を示すグラフである。
図２は、ストレプトアビジン固定ＰＥＧ化金コロイド溶液へのビオチン化ＢＳＡの添加前後の吸収の変動を示す図である。
図３は、ビオチン−ＰＥＧブラシ表面を有するｓｐｒセンサーへストレプトアビジン担持及びＢＳＡ担持ＰＥＧ化金コロイド溶液を接触させたときのセンサーグラムの変化量を示すグラフである。
図４は、ビオチン−ＰＥＧブラシ表面を有するｓｐｒセンサーへ抗ビオチン抗体担持ＰＥＧ化金コロイド溶液を接触させたときのセンサーグラムの変化量を示すグラフである。
図５は、磁性ラテックスに対するアセタール−ＰＥＧ／ＰＡＭＡ表面処理条件とゼータ電位の関係を示すグラフである。
図６は、アセタール−ＰＥＧ／ＰＡＭＡ表面処理及び未処理磁性ラテックスに対するウシ血清アルブミンの吸着量の洗浄回数に対する依存性を示すグラフである。
図７は、ヤギＩｇＧ抗体担持ダイナビーズをブロックポリマーでコーティングし、抗ヤギＩｇＧ検出能を比較した。左側５つのデータが各種粒子のセンシング能、右側５つのデータは表面に抗体を担持していない粒子への非特異吸着を示すグラフである。
図８は、図６より得られたＳ／Ｎを示すグラフである。ＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ−ＯＨのブロッキングがもっともよい。
図９は、ＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ−ＯＨによるＪＳＲ抗体担持磁性粒子の表面処理の結果を示すグラフである。非特異吸着が極めて抑制されていることが確認される。
図１０は、ＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ−ＯＨによるＪＳＲ抗体担持磁性粒子の表面処理の結果を示すグラフである。抗原検出能が十分高いことが確認された。
図１１は、ＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ−ＯＨによるダイナビーズ抗体担持磁性粒子の表面処理の結果を示すグラフである。抗原検出能が十分高いことが確認された。
図１２は、ＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ−ＯＨによるダイナビーズ抗体担持磁性粒子の表面処理の結果を示すグラフである。非特異吸着が表面処理により抑制されている。
図１３は、ＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ−ＯＨによるダイナビーズ抗体担持磁性粒子の表面処理、Ｓ／Ｎを示す。
図１４は、ウエスタンブロット用ＰＶＤＦ膜への蛍光標識タンパクの非特異吸着の有無を示す図面に代わる写真である。
図１５は、ガラス表面をＡｃｅｔａｌ−ＰＥＧ−ｂ−ＰＡＭＡで処理したときの表面電位の比較を示すグラフである。
図１６は、実施例１６によるウエスタンブロット法を実施した結果を示す図面に代わる写真である。
図１７は、シリコーン表面上を、ポリトリメトキシシリルプロピルメタクリレート−ＰＥＧグラフト共重合体（ＰＴＳＰＭ−ｇ−ＰＥＧ１１００）で処理した時の表面電荷を、未処理のシリコーン表面と比較した図面である。
図１８は、ポリトリメトキシシリルプロピルメタクリレート−ＰＥＧグラフト共重合体（ＰＴＳＰＭ−ｇ−ＰＥＧ１１００）を洗浄したガラス表面上に塗布し、それをモールドとしてシリコーンを成型加工すると同時に処理した時の表面電荷を、未処理のシリコーン表面、およびポリエチレングリコールホモポリマーで修飾した表面と比較した結果を示すグラフである。
図１９は、表面処理後のシリコーン表面に対する、蛍光標識したヒトＩｇＧの吸着性を未処理表面と比較した結果を示すグラフである。
図２０は、表面処理後のシリコーン表面に対する、蛍光標識したウシ血清アルブミンの吸着性を未処理表面と比較した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明にいう、被分析物（ａｎａｌｙｔｅ）を検出するための物質または被分析物には、バイオ特異的結合対、例えば、抗原もしくはハプテンと抗体、オリゴ核酸とそれにストリンジェントな条件下でハイブリダイズする核酸、酵素とその基質糖とレクチン、ホルモンとその受容体タンパク質、アビジン（ストレプトアビジンを包含する）とビオチン（テスチオビオチン、イミノビオチン、アミノビオチンを包含する）が挙げられる。したがって、特異的結合対の一員は、上記の結合対を形成するいずれか一方を意味する。
かような物質（これ自体が被分析物であってもよい）が固定化された基材表面は、固相の形態にあり、これらの物質を検出するためのバイオアッセイチップ、バイオセンサー等の表面であり、それらの表面の素材は、本発明の目的に沿うものであれば、いかなるものであってもよい。しかし、基材表面は、当該技術分野で通常用いられている電気化学センサー表面、（例えば、貴金属、酸化金属等製）、表面プラズモン（ＳＰＲ）センサー表面（例えば、貴金属製）、水晶発振センサー表面、固相化酵素免疫アッセイ（ＥＬＩＳＡ）用マイクロプレート表面（例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン製）、タンパク質ブロットもしくは核酸ブロット用プラスチック表面（例えば、ニトロセルロース等のセルロース誘導体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロン製）、核酸のハイブリダイゼーション用マイクロアレイ表面（例えば、ガラス、プラスチック製）、その他、ガラス製、シリコーン製（例えば、ポリジメチルシロキサン処理）表面が好ましい。また、基材および基材表面が一体となるような例としては、金粒子表面、半導体粒子表面、磁性体粒子表面、シリカ粒子表面、多孔質粒子表面、およびこれらの粒子のいずれか一種を含むラテックス粒子表面等が好ましい例として挙げられる。
上記の特異的結合対の一員または他の一員がこれらの表面に固定しうるように修飾されたものとは、当該技術分野でそれ自体既知の様式、例えば、基材表面が金の蒸着膜の場合、該一員の末端にメルカプト基を導入させたもの等を挙げることができる。
本発明の基材表面は、基材表面に固定しうるように修飾された被分析物を検出するための物質または被分析物（例えば、特異的結合対の一員）と同時にか、または表面に該物質もしくは被分析物が固定された後に、ポリエチレングリコール鎖セグメントをベースにする非架橋ポリマー含有液で基材表面を処理して形成されたものである。好ましくは、被分析物を検出するための物質または被分析物が、予め固定された基材表面に、その後、ポリエチレングリコール鎖セグメントをベースにする非架橋ポリマーで前記表面を処理して形成された基材表面を挙げることができる。本発明に従えば、該物質または被分析物が、予め固定された基材表面は、現在、当該技術分野で使用され、または使用すべく提案されている表面であって、上記に詳述した表面に該当するすべてを包含する。
このような表面処理に効果的に使用できるポリマーは、式（Ｉ）で表されるものである。式（Ｉ）のポリマーにおけるＸの具体例としては、限定されるものでないが、メルカプト基（−ＳＨ）、シラノール基（Ｓｉ（ＯＨ）３）、カルボキシル基、アミノ基である。また、Ｘは、複数のイミノ基（−ＮＨ−）を主鎖に有するオリゴまたはポリイミノ主鎖部分、例えば、式
−（ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ）ｍ−Ｒ２
（ここで、Ｒ２は水素原子または低級アルキル（例えば、炭素原子数１〜６の直鎖もしくは分岐のアルキルであり、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ヘキシル等である。以下、同じ。）基を表し、ｍは１〜２，０００の整数を表す。）
で表される。また、Ｘは、モノーもしくはジー低級アルキル置換アミノ基を側鎖に有するオリゴまたはポリマー主鎖部分、例えば、式
0004665762.tif 000002
（ここで、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６は独立して、水素原子または低級アルキルを表し、ｌは１〜２，０００の整数を表し、Ｌ３は、
0004665762.tif 000003
−ＣＯＮＨ（ＣＨ２）Ｐ−および−ＣＯＮＲ７（ＣＨ２）Ｐ−からなる群より選ばれ、ここでＰは１〜１０の整数であり、Ｒ７はヘテロ原子を含んでもよい低級アルキルを表す）表わす。このようなＸを有するポリマーは、例えば、Ｙ．Ｎａｇａｓａｋｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．Ｒａｐｉｄ  Ｃｏｍｍｕｎ．１９９７，１８，９２７に記載の方法あるいは、特願２００３−４９０００に従って製造することができる。
また、Ｘはシラノール基（またはトリメトキシシリル基）を側鎖に有するオリゴまたはポリマー主鎖部分、例えば、式
0004665762.tif 000004
（ここで、Ｒ３、Ｒ４およびＬ３は上記に同じであり、Ｒ８は低級アルキル、特にメチルであるかまたは水素原子である。）で表される。このようなＸを有するポリマーは、例えば、上記Ｙ．Ｎａｇａｓａｋｉ  ｅｔ  ａｌ．，または米国特許第５，９２９，１７７号に記載の方法に準じて、製造できた、トリアルコキシシリル体を、必要により加水分解して得られる。
また、Ｘは、カルボキシル基を側鎖に有するオリゴまたはポリマー主鎖部分、例えば、式
0004665762.tif 000005
（ここで、Ｒ３、Ｒ４およびｌは上記に同じ。）
で表される。また、Ｘはオリゴまたはポリラクチド主鎖部分、例えば、式
0004665762.tif 000006
（ここで、ｑは２〜１０，０００の整数である。）で表される。このようなＸを有するポリマーは、例えば、米国特許第５，９２５，７２０号に記載されている。その他のポリマーも、種々のＸを有するポリマーの製法に準じて、または改良して得ることができる。
なお、Ｘがトリメトキシシリル基を側鎖に有するポリマーの製造に使用できるモノマー、例えば、トリメトキシシリルプロピル（メタ）アクリレートとポリエチレングリコール（メタ）アクリレートとの共重合体、例えば、式
0004665762.tif 000007
（ここで、ｒ、ｓおよびｔは独立して２〜１０，０００の整数であり、Ｒ３は独立して水素原子またはメチル基である。）
で表されるポリマーは、基材表面がシリコーン製である場合に、本発明にいうポリマーに包含される。このようなポリマーは、上述のようなバイオセンサー表面の処理だけでなく、キャピラリー電気泳動用カラム表面、その他のマイクロ流路表面を処理するためのポリマーとしても有用である。かような表面は試料溶液の流れに対して安定であり、また、例えば生体試料中のタンパク質等の吸着を抑制して、目づまり等を防止できる。
さらに、式（Ｉ）における、Ｌ１がリンカーである場合の代表的なものとしては、限定されるものでないが、−（ＣＨ２）ｐ−Ｏ−、−（ＣＨ２）ｑ
0004665762.tif 000008
で表される連結基であることができ、ここでｐ、ｑおよびｒはそれぞれ独立して０〜８の整数である。これらのリンカーは記載した方向性で上記の式（Ｉ）のＬ１部分に組み込まれる構造を有する。一方、Ｌ２がリンカーである場合の代表的なものとしては、限定されるものでないが、−（ＣＨ２）ｋ−、
0004665762.tif 000009
でき、ここで、ｋおよびｌは１〜６の整数である。これらのリンカーは記載した方向性で上記の式（Ｉ）のＬ２部分に組み込まれる構造を有する。
さらに、Ｒ１の定義における保護されていてもホルミルとは、式
0004665762.tif 000010
で表され、ＲａおよびＲｂは、相互に独立して、低級アルキルを表すか、一緒になってメチル置換エチレンを表すか、あるいはＲａ−ＯおよびＲｂ−Ｏ−が一緒になってＯ＝を表す（この場合にホルミルＯＣＨ−となる）。また、保護されていてもよいアミノ、保護されていてもよいカルボキシ、保護されていてもよいヒドロキシルは、例えばペプチド合成等の技術分野で周知の保護基により保護されているか、または未保護の状態にある基を意味する。さらに、保護されたアミノ基にはマレイミドが包含され、ヒドロキシル保護基にはｐ−トルエンスルホニル基も包含される。
本発明に従う、基材表面は、基材表面を用意し、そして上述した修飾された被分析物を検出するための物質または被分析物の水性溶液（ＰＢＳ等で緩衝化された水溶液を包含する。）と、上記のポリマー含有液（水混和性の有機溶媒、例えば、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、等、およびＰＢＳ等で緩衝化されていてもよい水性溶液）とを、同時に用いて、基材表面と、これらの物質およびポリマーが基材表面に固定化されるのに十分な条件下で、接解させることにより作製できる。十分な条件下としては、使用するポリマーおよび基材表面の性質によって異なるが、５℃から前記物質が変性しない温度、例えば、５５℃までの温度で、数時間から数１０時間インキュベートする条件が挙げられる。また、予め固定された該物質を有する基材表面をポリマーで処理する条件も、前記の条件とほぼ同じ条件で実施できる。こうして、本発明の基材表面が提供できる。このようなポリマーは、通常、基材表面の面積基準で、１０−６〜１０３ｍｇ／ｃｍ２、好ましくは１０−４〜１０２ｍｇ／ｃｍ２、さらに好ましくは１０−３〜１０ｍｇ／ｃｍ２となるように使用される。
以下、具体例を挙げ、本発明をさらに説明する。
参考例１：アセタール−ＰＥＧ−ＯＨの製造
0004665762.tif 000011
アルゴン下、ナスフラスコ中、室温において、開始剤４−ヒドロキシメチルベンズアルデヒドジメチルアセタール１．０ｍｍｏｌ（１．８２２ｍｏｌ／ｌ−ＴＨＦ溶液、０．５５ｍｌ）を溶媒テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）２５ｍｌにマイクロシリンジで加え、Ｋ−ナフタレン１．０ｍｍｏｌ（０．３２８ｍｏｌ／ｌ−ＴＨＦ溶液、３．０５ｍｌ）を加えて１０分間メタル化を施した。次いで、エチレンオキシド１４０ｍｍｏｌ（６．９ｍｌ）を加えて水冷下で２日間撹拌し、アニオン開環重合を行った。その後、純水を数滴加えて反応を停止させ、ジエチルエーテル沈澱（２ｌ）、クロロホルム抽出（飽和食塩水に対して３回）、減圧乾燥、ベンゼン凍結乾燥により精製を行った。この生成物の収量は４．５ｇ（９０％）であった。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーの測定により、得られたポリマーは単峰性であり、その数平均分子量は６，０６７であり、仕込み分子量６，０００とほぼ一致していた。
同様にＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計）の測定においても、得られたポリマーは単峰性であり、その数平均分子量は６，０５０であった。また、これらのピークの測定値と計算値を比較した結果、このポリマーはエチレンオキシド骨格を主鎖に有し、α−末端にアセタール基、ω−末端に水酸基を有するヘテロテレケリックポリエチレンオキシドであることが確認された。
さらに、得られたポリマーのＤＭＳＯ中での１Ｈ−ＮＭＲ（プロトン核磁気共鳴）スペクトルより、このポリマーはエチレンオキシド骨格を主鎖に有し、α−末端にアセタール基、ω−末端に水酸基を有するヘテロテレケリックポリエチレンオキシドであることが確認された。
参考例２：ベンズアルデヒド−ＰＥＧ−ＯＨの調製
0004665762.tif 000012
上記までに得られたアセタール−ＰＥＯ−ＯＨ１．０ｇをナスフラスコ中、３５℃において９０％酢酸水溶液２０ｍｌに溶解し、５時間攪拌する。その後１０Ｎ−ＨＣｌを用いてｐＨを８に調整し、純水に対する透析（区画分子量３５００、１，２，４，６，８，１２時間後に水を交換）を１日行い、次いで減圧乾燥、ベンゼン凍結乾燥により回収した。この生成物の収量は０．８８ｇ（８８％）であった。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーの測定によって、得られたポリマーは単峰性であった。またその数平均分子量は６，０５６であり、理論分子量６，０５４とほぼ一致していた。
同様にＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳの測定においても、得られたポリマーは単峰性であり、その数平均分子量は６，０２３であった。また、これらのピークの測定値と計算値を比較した結果、このポリマーはα−末端のアセタール基が脱保護された、ベンズアルデヒド−ＰＥＧ−ＯＨである事が確認された。
さらに、得られたポリマーのＤＭＳＯ中での１Ｈ−ＮＭＲ（プロトン核磁気共鳴）スペクトルより１０ｐｐｍ付近にアルデヒドプロトンのスペクトルが見られ、この結果からもα−末端のアセタール基が脱保護されて、アルデヒド（ホルミル基）となっていることが確認された。
参考例３：ＰＥＨＡ−Ｐｈｅｎｙｌ−ＰＥＧ−ＯＨの製造。
0004665762.tif 000013
ベンズアルデヒド−ＰＥＧ−ＯＨ２５０ｍｇを、５ｍｌのメタノールに溶解する。ナスフラスコにＰＥＧの１００倍ｍｏｌ量のＰＥＨＡ（５ｍｍｏｌ，１．２ｍｌ）を入れ、これを２０ｍｌのメタノールに溶解した後、氷冷しながら５Ｎ−ＨＣｌを用いてｐＨを６に調整する。このＰＥＨＡメタノール溶液を激しく攪拌しながら、ベンズアルデヒド−ＰＥＧ−ＯＨメタノール溶液をゆっくり滴下し、室温で４時間攪拌してシッフ塩基を形成させる。次いで還元剤として５ｍｍｏｌ（ＰＥＧの１００倍ｍｏｌ量，約３００ｍｇ）のＮａＢＨ３ＣＮを３０分おきに計３回反応溶液に加えた後、２４時間攪拌する。得られた反応溶液を純水に対して２日間透析する（区画分子量１，０００、３，６，１８，２４，３０，４２，４８時間後に水を交換）。その後、減圧濃縮により適当な濃度にし、凍結乾燥により回収した。この生成物の収量は７５ｍｇ（３０％）であった。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーの測定によって、得られたポリマーは単峰性であった。またその数平均分子量は５，８００であり、理論分子量６，２７０とほぼ一致していた。
また、得られたポリマーのＤ２Ｏ中での１Ｈ−ＮＭＲ（プロトン核磁気共鳴）スペクトルから、ベンズアルデヒド−ＰＥＧ−ＯＨにおいて１０ｐｐｍ付近に見られたアルデヒドプロトンのスペクトルが消失し、さらに３．４ｐｐｍ付近にアミンとベンゼン環に挟まれたメチルプロトンのものと思われるスペクトルが新たに現れていることから、α−末端のアルデヒドにＰＥＨＡが還元アミノ化によって結合した、目的物のＰＥＨＡ−Ｐｈｅｎｙｌ−ＰＥＧ−ＯＨ（またはＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ−ＯＨとも略記する。）が合成されたことが確認された。
参考例４  磁性粒子担持ラテックスの調製
スチレン４ｍＬ、水４５ｍＬ、過硫酸カリウム０．０２４ｇを２００ｍＬフラスコに加え、７０°Ｃ，３５０ｒｐｓで２８時間重合させた。得られたラテックスは平均粒径１μｍの単分散であることをＴＥＭ及び動的光散乱測定から確認した。
このラテックス溶液２５ｍＬと水１２５ｍＬを３００ｍＬフラスコ中混合し、塩酸にてｐＨを１．７に調製した後ＦｅＣｌ３（０．４０５ｇ）及びＦｅＳＯ４（０．２５ｇ）を添加し、激しく撹拌しながらアンモニア水によってｐＨを９にする。このようにして得られたフェリコロイドラテックスは磁石に容易に引き寄せられ、ラテックス表面にフェライトが生成していることが確認された。
参考例５  金チップ表面の調製
オゾン洗浄した金チップを，１ｍｇ／ｍＬとなるように５０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４，１Ｍ  ＮａＣｌ）に溶解させたａｃｅｔａｌ−ＰＥＧ−ＳＨ（Ｍｎ＝５，０００）に浸漬させ，室温で３０分間振盪した。これを５０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４，１Ｍ  ＮａＣｌ）で１回洗浄し，５０ｍＭ水酸化ナトリウムに３０秒間浸してから，再び５０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４，１Ｍ  ＮａＣｌ）で３回洗浄した。この操作を２回繰り返した。更に，このチップを，１ｍｇ／ｍＬとなるように５０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４，１Ｍ  ＮａＣｌ）に溶解させたＭｅＯ−ＰＥＧ−ＳＨ（Ｍｎ＝２，０００）に浸漬させ、室温で３０分間振盪した．これを５０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４，１Ｍ  ＮａＣｌ）で１回洗浄し，５０ｍＭ水酸化ナトリウムに３０秒間浸漬させてから，再び５０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４，１Ｍ  ＮａＣｌ）で金チップ表面を３回洗浄した。
この操作を２回繰り返すことにより，金チップ表面のＰＥＧ修飾を行った（混合ブラシの調製）。次にＰＥＧ修飾金チップを０．１ｍｏｌ／Ｌ塩酸に浸漬させ，室温で３時間，穏やかに振盪して，ＰＥＧ末端のアセタール基をアルデヒド基に変換した。次に，１ｍｇ／ｍＬとなるように１００ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ５．５，１Ｍ  ＮａＣｌ）に溶解したビオシチン−ヒドラジド（ＥＺ−ＬｉｎｋＴＭ；ＰＩＥＲＣＥ）に金チップを浸漬させ，室温で３時間振盪して，金チップ表面にビオチンを導入した。
実施例１  金表面に対する表面作製
オゾン洗浄した金基板（日本レーザー電子製）をシャーレ中、室温において、１ｍＭ  ４，４’−ｄｉｔｈｉｏｄｉｂｕｔｙｒｉｃ  ａｃｉｄ（溶媒；エタノール）に少なくとも１２時間浸漬した後、エタノールで２回洗浄した。１ｍＬの蒸留水にＥＤＣ（１−ｅｔｈｙｌ−３−（３−ｄｉｍｅｔｙｌａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ）２５ｍｇと９ｍｌのジオキサンに溶解したＮＨＳ（Ｎ−ｈｙｄｒｏｘｙｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ）１５ｍｇの混合溶液をシャーレに加え、洗浄済みの基板を浸し、穏やかに室温で３０分振盪し活性化させた。
活性化させた基板を表面プラズモンセンサー（日本レーザー電子製、ＳＰＲ）にセットし、２５°Ｃ、５・Ｌ／ｍｉｎ、６０μＬのμＬ条件で１μＭヒトＩｇＧを表層に固定する。ＩｇＧ固定化表面に２５°Ｃ、５Ｌ／ｍｉｎ、６０μＬの条件でエタノールアミン（ｐＨ８．６）と１ｍｇ／ｍＬアセタール−ポリエチレングリコール−ｂ−ポリ（メタクリル酸  ２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル）（以後、Ａｃｅｔａｌ−ＰＥＧ／ＰＡＭＡと略記、ＰＥＧ鎖長及びＰＡＭＡ鎖長はそれぞれ５６６０及び２７８０であり、（５６６０／２７８０）と略記する）を２回インジェクトした。このようにして得られた表面に対する非特異吸着能及び特異的吸着能をｓｐｒを用いて測定した。図１にしめすようにエタノールアミンでブロッキングした表面のリゾチーム非特異吸着能が４ｘ１０−２（°）に対して、ａｃｅｔａｌ−ＰＥＧ／ＰＡＭＡ（５６６０／２７８０）ではほぼ完全に非特異吸着を抑制する表面が得られた。また、抗ヒトＩｇＧ抗体を接触させると効率的に検出されることが確認された。
参考例６ビオチン標識ＢＳＡの調製方法
５０ｍＭ炭酸緩衝液（ｐＨ９．６）１ｍｌに溶解させたＢＳＡ（コーンフラクションＶ，ＷＡＫＯ）５ｍｇに，２０ｍｇ／ｍｌとなるようにＤＭＳＯに溶解させたＢｉｏｔｉｎ−（ＡＣ５）２−ＯＳｕ（ＤＯＪＩＮＤＯ）２１ｕｌを添加し，室温において２時間反応させた．これをゲル濾過して，未反応のＢｉｏｔｉｎ−（ＡＣ５）２−ＯＳｕを除くとともに，バッファを２０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．５，０．１５Ｍ  ＮａＣｌ，１ｍＭ  ＥＤＴＡ）に置換した．得られたビオチン標識ＢＳＡをＨＡＢＡ法により定量した結果，ＢＳＡ１分子あたり，約５分子のビオチンが導入されたことが確認できた．
実施例２  ストレプトアビジン金コロイド粒子の調製とａｃｅｔａｌ−ＰＥＧ−ＰＡＭＡ（４５００／３２００）による安定化（ＳＡＧＣＰＥＧ／ＰＡＭＡ（４５００／３２００）と表記）
金コロイド溶液（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅ，平均粒径４０ｎｍ，濃度０．０１％）に金コロイド粒子の１０３倍となるように，ストレプトアビジン（ＩｍｍｕｎｏＰｕｒｅ）水溶液を加え，室温において１時間インキュベートし，金粒子表面にストレプトアビジンを吸着させた．次いで，金粒子とポリマーのモル比が１：１×１０６となるようにａｃｅｔａｌ−ＰＥＧ／ＰＡＭＡ（４５００／３２００）水溶液を加えて，４℃において一晩反応させた．その後，遠心分離［４℃，４０００×ｇ，３０分］して，沈渣を回収する操作を３回繰り返して余剰のストレプトアビジンおよびポリマーを除いた。
得られたＰＥＧ修飾金コロイド粒子は，遠心精製後の再分散性がよく，１０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４，０．１５Ｍ  ＮａＣｌ）中でも安定に存在することがＵＶ−ｖｉｓスペクトル測定により，確認できた。
このようにして調製したストレプトアビジン担持ＰＥＧ化金コロイドの認識能を凝集試験による分子認識試験を行った。ＰＥＧ修飾ストレプトアビジン金コロイド粒子に参考例６で調製したビオチン導入ＢＳＡを添加したとき，吸収スペクトル（８００ｎｍ−４００ｎｍ）におけるピークトップのシフトが認められ，金コロイド表面のストレプトアビジンとビオチンの相互作用が確認できた。（図２）
実施例３  ストレプトアビジン担持金コロイド粒子の調製とａｃｅｔａｌ−ＰＥＧ−ＳＨ（Ｍｎ＝１０，０００、５，０００）による安定化（ＳＡＧＣＰＥＧ−ＳＨ（１００００）及びＳＡＧＣＰＥＧ−ＳＨ（５０００）と表記）
実施例２のａｃｅｔａｌ−ＰＥＧ−ＰＡＭＡ（４５００／３２００）の代わりにＭｅＯ−ＰＥＧ−ＳＨ（Ｍｎ＝１０，０００）及びＭｅＯ−ＰＥＧ−ＳＨ（Ｍｎ＝５，０００）を用いたいた以外は実施例２と全く同様の方法でストレプトアビジン担持ＰＥＧ化金コロイドを調製した。得られたストレプトアビジン担持ＰＥＧ化金コロイドの分散安定性は実施例２と同様極めて高かった。
参考例７  牛胎児血清アルブミン（ＢＳＡ）担持ＰＥＧ化金コロイドの調製とａｃｅｔａｌ−ＰＥＧ−ＰＡＭＡ（４５００／３２００）による安定化（ＢＳＡＧＣＰＥＧ／ＰＡＭＡ（４５００／３２００）と表記）
実施例２のストレプトアビジンの代わりにＢＳＡを用いたいた以外は実施例２と全く同様の方法でストレプトアビジン担持ＰＥＧ化金コロイドを調製した。得られたＢＳＡ担持ＰＥＧ化金コロイドの分散安定性は実施例２と同様極めて高かった。
参考例８  牛胎児血清アルブミン（ＢＳＡ）担持ＰＥＧ化金コロイドの調製とａｃｅｔａｌ−ＰＥＧ−ＳＨ（Ｍｎ＝５，０００）による安定化（ＢＳＡＧＣＰＥＧ−ＳＨ（５０００）と表記）
実施例３のストレプトアビジンの代わりにＢＳＡを用いたいた以外は実施例３と全く同様の方法でストレプトアビジン担持ＰＥＧ化金コロイドを調製した。得られたＢＳＡ担持ＰＥＧ化金コロイドの分散安定性は実施例２と同様極めて高かった。
実施例４  ストレプトアビジン及びＢＳＡ担持ＰＥＧ化金コロイドの分子認識能の確認
このようにして得られた分散安定化したストレプトアビジン及びＢＳＡ担持ＰＥＧ化金コロイドの分子認識能をｓｐｒ（ＢＩＡＣＯＲＥ１０００）にて確認した。参考例５で調製したビオチンを有するＰＥＧ化金表面に測定温度２５°Ｃ，流速１０・Ｌ／ｍｉｎで，１％ＢＳＡ（ウシ血清アルブミン）を含む５０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４，０．１５Ｍ  ＮａＣｌ）に溶解させた修飾金コロイド粒子を反応させて，表面プラズモン共鳴測定法により角度変化を測定した。
図３にｓｐｒの結果を示す。ＢＳＡを担持させた金コロイドはビオチン化ｓｐｒ表面では殆ど関知しない。また、ＰＥＧ鎖１０，０００のストレプトアビジン担持ＰＥＧ化金コロイドでもｓｐｒシグナルは小さかった。しかし、ＰＥＧ５，０００及びＰＥＧ／ＰＡＭＡ（４５００／３２００）で処理した金コロイドは極めて高い信号を出し、金コロイドに担持したストレプトアビジンがｓｐｒセンサー表面のビオチンと効率的に作用していることが確認された。
実施例５  抗ビオチン抗体担持金コロイド粒子の調製とａｃｅｔａｌ−ＰＥＧ−ＰＡＭＡ（５６６０／２７８０）による安定化
ストレプトアビジン及びａｃｅｔａｌ−ＰＥＧ／ＰＡＭＡ（４５００／３２００）の代わりに抗ビオチン抗体及びａｃｅｔａｌ−ＰＥＧ／ＰＡＭＡ（５６６０／２７８０）を使った以外実施例２とまったく同様の方法で抗ビオチン担持ＰＥＧ化金コロイドの調製を行い、分散安定化を確認した。
実施例６  抗ビオチン抗体担持金コロイド粒子の調製とａｃｅ−ＰＥＧ−ＳＨ（Ｍｎ＝１０，０００、５，０００）による安定化
ストレプトアビジン代わりに抗ビオチン抗体使った以外実施例３とまったく同様の方法で抗ビオチン担持ＰＥＧ化金コロイドの調製を行い、分散安定化を確認した。
実施例７  抗ビオチン抗体担持ＰＥＧ化金コロイドの分子認識の確認
このようにして得られた分散安定化した抗ビオチン抗体担持ＰＥＧ化金コロイドの分子認識能を実施例４と全く同様の操作でｓｐｒ（ＢＩＡＣＯＲＥ１０００）にて確認した。図４にｓｐｒの結果を示す。抗体を担持した金コロイドではストレプトアビジン担持ＰＥＧ化金コロイド（Ｍｎ＝１００００）では検出されなかったａｃｅ−ＰＥＧ−ＳＨ（１００００）でも高い信号を検出し、特異的認識能を有する抗体担持金コロイドが供出された。
実施例８  磁性粒子表面へのＰＥＧブロッキング
参考例４で調製したフェライト担持ラテックスを用い、アセタール−ＰＥＧ／ＰＡＭＡで表面処理した。表１に示したように、サンプル管に所定量のアセタール−ＰＥＧ／ＰＡＭＡを量りとり、ここに１０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ＝７．１８）５ｍｌを加え攪拌溶解させた。この溶液に磁性ラテックスを加え、撹拌した後、洗浄操作（リン酸緩衝液×４回）を行い、未吸着ＰＥＧ−ｂ−ＰＡＭＡの除去をおこなった。洗浄操作終了後、分散安定性の確認を行った上で、フェライト粒子の表面電荷を確認する目的でゼータ電位測定を行った。
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図５に示すように、未処理ラテックスのゼータ電位は−４０ｍＶと負の値を示すのに対し、ブロックコーティングしたものはほぼ完全に表面電位が遮蔽されていることが確認され、きれいにコーティングされていることが確認された。
このようにして調製したアセタール−ＰＥＧ／ＰＡＭＡコーティング磁性ラテックスに対するタンパク質の非特異吸着性能を評価した。磁性ラテックス２．５ｍｇにアセタール−ＰＥＧ／ＰＡＭＡ３．２ｍｇで処理したもの及びしていないものを上述と同様の条件で用意し、リン酸緩衝液中（ｐＨ＝７．１；Ｉ＝１０ｍＭ）で２ｍＬのリン酸緩衝液に溶解させたＦＩＴＣ−ＢＳＡ１７．８・ｇ溶液を混合した。１時間後、磁石を使用して粒子の分離を行い、上澄み液について蛍光分光光度計を使用して励起波長４９０ｎｍにおける発光波長５２０ｎｍの蛍光強度を測定することで、ＦＩＴＣ−ＢＳＡ量を算出した。図６に洗浄回数に対する粒子表面に吸着したＦＩＴＣ−ＢＳＡの量を示す。ブロックポリマーをコーティングしていない粒子では洗浄によってタンパク質がはがれないものの、コーティングした粒子では４回の洗浄でほぼ完全にはがされ、非特異的な吸着を抑制できることが確認された。
実施例９表面にＰＥＧブラシを有する磁性粒子の調製方法（２）
参考例４で調製した磁性ラテックスの代わりにＪＳＲの磁性粒子を使った以外は実施例８と全く同様の方法で表面処理を行った。磁性粒子０．５ｍｇに対してアセタール−ＰＥＧ／ＰＡＭＡを同量及び１０倍量用いて表面処理を行ったところ、未処理のラテックスに比べて、分散性が飛躍的に向上した。実際未処理の粒子は沈降速度が速いため、ゼータ電位を測定することができないものの、ポリマー処理粒子のゼータ電位はそれぞれ−４ｍＶ及び＋１ｍＶであり、表面が遮蔽されていることが確認された。
実施例１０トシル基を有する磁性粒子（ダイナビーズ）に抗体を担持させた後にアセタール−ＰＥＧ／ポリアミンによって表面ブロッキングする方法
エッペンドルフチューブにダイナビーズの１０ｍＭトリス緩衝溶液（ＴＢＳ溶液ｐＨ＝８．１２；０．１５Ｍ  ＮａＣｌ）：４６．９・Ｌ（ダイナビーズ量：９３．７５・ｇ）及びＧｏａｔ−ＩｇＧ／１０ｍＭトリス緩衝溶液（ＴＢ溶液ｐＨ＝８．１２）：１５０μＬ（抗体量：３０μｇ）を加え、３７°Ｃ下にて３０分間反応を行い、磁石で粒子を回収後、反応後未反応物の除去を目的として１０ｍＭＴＢＳ（ｐＨ＝８．１２）で３回洗浄を行った。
このようにして抗体を担持した磁性粒子表面にブロッキング剤／ＴＢ溶液：１５０μＬを加え、室温下にて一時間反応を行った。反応終了後、未反応物の除去を目的として１０ｍＭＴＢＳ（ｐＨ＝８．１２）で３回洗浄を行った。洗浄終了後、Ａｎｔｉ−Ｇｏａｔ−ＩｇＧ／ＴＢ溶液：１５０μＬを加え、室温下にて１時間反応を行った。反応終了後、未反応物の除去を目的として１０ｍＭＴＢＳ（ｐＨ＝８．１２）で３回洗浄を行った。洗浄終了後、白色９６穴プレートに分取し基質として４−ＭＵＰ（４−Ｍｅｔｈｙｌｕｍｂｌｌｉｆｅｒｙｌ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ、シグマ）：１００μＬを加え、室温下にて３０分間反応を行った後０．５Ｍ  ＮａＯＨ水溶液：３５μＬを加えることで反応を終了させた。反応終了後、磁石を使用して粒子の分離を行い、上澄み液を黒色９６穴プレートに分取した後、マイクロプレートリーダーを使用して励起波長３５５ｎｍにおける発光波長４６０ｎｍの蛍光強度を測定することで、粒子表面に結合されているＧｏａｔ−ＩｇＧの検出を行った。なお、実験条件は表２に示した通りである。
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＊１０ｍＭＴＢ：Ｔｒｉｚｍａ−ｂａｓｅ：１．０Ｍ  ＨＣｌ：蒸留水：ｐＨ＝８．１２
＊１０ｍＭＴＢＳ：Ｔｒｉｚｍａ−ｂａｓｅ：１．０Ｍ  ＨＣｌ：蒸留水：ｐＨ＝８．１５  ０．１５Ｍ  ＮａＣｌ  １ｗｔ％グリシン／ＴＢ：１０ｍＭＴＢ５０ｍＬにグリシン０．５ｇを溶解させたものを使用した
＊１０ｗｔ％グリシン／ＴＢ：１０ｍＭＴＢ５０ｍＬにグリシン５ｇを溶解させたものを使用した
＊ＢＳＡ／ＴＢ：１０ｍＭＴＢ（ｐＨ８．１２）２ｍＬにＢＳＡ１５ｍｇを溶解させたものを使用した
＊ＰＥＧ−ｂ−ＰＡＭＡ／ＴＢ：１０ｍＭＴＢ（ｐＨ８．１２）５ｍＬにＰＥＧ−ｂ−ＰＡＭＡ１ｍｇを溶解させたものを使用した
＊ＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ／ＴＢ：１０ｍＭＴＢ（ｐＨ８．１２）ｍＬにＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ１ｍｇを溶解させたもの使用した
＊Ａｎｔｉ  Ｇｏａｔ  ＩｇＧ  ＡＬＰ  ｃｏｎｊｕｇａｔｅ：原液を３０，０００倍に希釈し使用した
＊４−ＭＵＰ（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）：４−Ｍｅｔｈｙｌｕｍｂｌｌｉｆｅｒｙｌ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ
図７にはダイナビーズに結合された抗原の検出能評価結果を示し、図８には各系のＳ／Ｎ比を示した。図７に示したＣｏｎｔｒｏｌ系において酵素（ＡＬＰ）と基質（４−ＭＵＰ）の反応に由来する発光強度は、「ＰＥＧ−ｂ−ＰＡＭＡ＋１ｗｔ％グリシン」＞「ＰＥＧ−ｂ−ＰＡＭＡ＋１０ｗｙ％グリシン」＞「ＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ（Ｐ／Ｂ＝１）」＞「ＰＥＨＡ−ＰＥＧ（Ｐ／Ｂ＝１０）」＞「ＢＳＡ」となることが確認された。図８に示したように各系のＳ／Ｎ比は「ＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ（Ｐ／Ｂ＝１０）」＞「ＢＳＡ」＞「ＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ（Ｐ／Ｂ＝１）」＞「「ＰＥＧ−ｂ−ＰＡＭＡ＋１０ｗｙ％グリシン」＞「ＰＥＧ−ｂ−ＰＡＭＡ＋１ｗｔ％グリシン」となることが確認された。この結果より、ブロッキング剤としてＰＥＨＡ−ＰＥＧ（Ｐ／Ｂ＝１０）系がもっとも良いことがわかった。
実施例１１  ＰＥＨＡ−Ｐｈｅｎｙｌ−ＰＥＧ−ＯＨによる表面処理（ＪＳＲ磁性粒子）
ＰＥＨＡ−Ｐｈｅｎｙｌ−ＰＥＧ−ＯＨ  ０、０．５、１．０、２．０、３．０、４．０ｗｔ％の各濃度と、ＪＳＲ磁性粒子溶液（抗ＡＦＰラビット抗体担持、７ｕｇ／ｍｇ  ｂｅａｄｓ（０．３５ｕｇ／ｔｅｓｔ）、カルボン酸表面粒子、磁性粒子：１０ｍｇ／ｍｌ）を１対１で混和し、ボルテックスで攪拌後４℃にて終夜回転することにより表面処理を行い１％ＢＳＡ  ＰＢＳで１０倍希釈する。
１０μＬの５０％ＮＲＳ（正常ウサギ血清）／ＰＢＳ、１％ＢＳＡ／ＰＢＳ、ＮＨＳ（正常人血清）をそれぞれ１％ＢＳＡ／ＰＢＳ５０μＬ及び磁性粒子溶液を５０μＬ加え，ボルテックス撹拌後１時間振とうすることにより反応させる。磁石により分離ＴＢＳＴ（トリスバッファー０．１５Ｍ  ＮａＣｌにＴＷＥＥＮ２０；０．０５％含有）で２回洗浄した後、抗ＡＦＰ−モノクロナール抗体（市販原液（Ｗａｋｏ  ０１６−１４５１１）の３０００倍希釈を５０ｕＬ）を加え、１時間振とう反応させる。磁石により分離洗浄する（同上）。その後アンチマウスアルカリホスファターゼＩｇＧ抗体（抗マウス（ヤギ）−アルカリフォスファターゼ・コンジュゲート（ｓｉｇｍａ  Ａ３６８８）の原液を５０００倍希釈。１％ＢＳＡ／ＰＢＳ）を加え、１時間振とう反応させる。洗浄後基質溶液４ＭＵＰ（シグマ）１２０ｕＬを加え撹拌後室温で３０分静置後０．５規定のＮａＯＨ４０μＬ加えて反応を停止。この溶液を１００ｕＬをプレート（ヌンク４３７１１１）に移し、プレートリーダー（Ｅｘ／Ｅｍ＝３５５／４６０ｎｍ）で測定した。
図９に示すようにＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ−ＯＨで処理することにより非特異吸着（ＮＳＢ）が抑制されていることが確認された。また、図１０に示すように高感度検出が可能となった。
実施例１２実施例１１の一次抗体を加える前にＡＦＰ（αフェトプロテイン；Ａｓｐｅｎ  Ｂｉｏ  Ｉｎｃ．１０５Ｓ（Ｌｏｔ．９９０６２８Ｖ１ＳＳ）５００Ｋ  ＩＵ／ｍｇ）を５０％ＮＲＳ、１％ＢＳＡ  ＰＢＳ、ＮＨＳを用いて５、１００、５００、１０００ＩＵ／ｍｌに希釈調製し、各磁性粒子に加えた以外、同様の方法で測定を行った。この結果、ＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ−ＯＨでブロッキングをしてもＡＦＰ検出が行われることを確認した。
実施例１３  ＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ−ＯＨによるダイナビーズ（表面トシル基）のブロッキング
▲１▼チューブに所定量のビーズ溶液及び抗原溶液を加え室温下にて１．０ｈｒ反応を行い、ＴＢＳで洗浄を行った。
▲２▼▲１▼にＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ−ＯＨを加え室温下にて１．０ｈｒ反応を行い、ＴＢＳで洗浄を行った。
▲３▼▲２▼を９６穴プレートに分注し抗体溶液を加え室温下にて１．０ｈｒ反応を行い、ＴＢＳで洗浄を行った（実施例１２と同様の方法）。
▲３▼▲３▼に基質（４−ＭＵＰ）を加え室温下にて０．５ｈｒ反応を行い、０．５Ｍ  ＮａＯＨ水溶液を加え反応を終了させた。
▲４▼磁石を使用してビーズを固定し、上澄み液を新しい９６穴プレートに分注した後、プレートリーダーを使用してＥｘ／Ｅｍ＝３５５ｎｍ／４６０ｎｍにおける発光強度を測定することで抗原の検出を行った。
▲５▼別途、▲１▼の処理を省き、▲２▼〜▲５▼の処理を行い、非特異吸着量を求めた。
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＊抗原溶液：抗原（Ｇｏａｔ−ＩｇＧ）をＴＢに溶解させ使用した
＊０．６５ｗｔ％ブロック剤溶液：種々のブロック剤（ＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ、ＢＳＡ）をＴＢに溶解させ使用した
＊抗体溶液：抗体（アルカリフォスファターゼコンジュゲートＡｎｔｉ  Ｇｏａｔ−ＩｇＧ）をＴＢＳで３０，０００倍に希釈し使用した
＊基質：４−Ｍｅｔｈｙｌｕｍｂｅｒｉｆｅｒｙｌ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ（４−ＭＵＰ）抗体検出量を図１１、非特異吸着量を図１２に示す。ＰＥＨＡ−Ｐｈ−ＰＥＧ−ＯＨでブロッキングした場合にも検出感度は低下せず、非特異吸着が大きく抑制されていることが確認された。
図１３にＳ／Ｎ比を示す。アルブミンブロッキングに比べて効果的である。
実施例１４  ウエスタンブロット法（１）
ＢＳＡ検出系としてウエスタンブロット法を用い、各種ブロッキング剤と本発明で用いるポリマーの比較を行った。ＳＤＳポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）により分離したＢＳＡを、ゲルからポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）膜（イモビロンＰ、日本ミリポア社製）に１ｃｍ２あたり１ｍＡの定電流で、２時間転写を行った。ゼラチン（ＥＩＡグレード試薬、バイオラッド社製）、アセタール−ポリエチレングリコール／ポリメタクリル酸ジメチルアミノエチルブロック重合体（ａｃｅｔａｌ−ＰＥＧ−ｂ−ＰＡＭＡ）、及びメトキシ−ポリエチレングリコール／ポリ乳酸ブロック重合体（ＰＬＡの分子量の違いにより、ｍｅｔｈｏｘｙ−ＰＥＧ−ＰＬＡ５０００とｍｅｔｈｏｘｙ−ＰＥＧ−ＰＬＡ５００の２種類を用いた）を用いて、ブロッキング剤の性能比較を行った。ブロッキング操作は、転写した膜を１％ポリマー含有ＰＢＳ溶液に浸漬し、室温で２時間または４℃で一晩、軽く振とうすることにより行った。
検出は、一次抗体として抗ＢＳＡ抗体（ウサギ）、二次抗体として、ビオチン標識抗ウサギ抗体（ロバ）を用い、蛍光標識ストレプトアビジンにより行った。結果を図１４に示す。図から、従来汎用されているゼラチンに比べて、本発明で用いるポリマーでは良好な非特異吸着抑制効果が観察される。
実施例１５  ガラス表面のＰＥＧコーティング処理
本発明の表面処理剤を用いてガラス基盤表面にＰＥＧグラフト鎖を構築した。測定には、分子量の異なる二種類のＡｃｅｔａｌ−ＰＥＧ−ｂ−ＰＡＭＡ（サンプル▲１▼：ＰＥＧ  Ｍｗ＝４，６００、ＰＡＭＡ  Ｍｗ＝３，８００およびサンプル▲２▼：ＰＥＧ  Ｍｗ＝１０，０００、ＰＡＭＡ  Ｍｗ＝３，８００）を用いた。ζ電位測定に用いるガラス板（１５×３０×１ｍｍ）は、使用前に濃硫酸：過酸化水素水＝１：１のピラニア溶液を用いて８０℃で１時間煮沸洗浄を施し、脱イオン水で数回置換したあと超音波洗浄を１０分間おこなった。
コーティング処理：処理法▲１▼（湯浴中、酸性条件下で吸着（分子運動の活性化）ζ電位測定時のイオン強度に合わせ、またＰＡＭＡのプロトン化促進のため試験官に７．５ｍＭのＨＣｌ水溶液（ｐＨ＝２．１）１５ｍｌを調製し、５０℃および８０℃の湯浴中で、０．５ｗｔ％のＡｃｅｔａｌ−ＰＥＧ−ｂ−ＰＡＭＡ溶液１０ｍｌを調整、温度を保ったまま、ガラスを浸漬し１時間静置することにより、ガラス表面処理を行った。
処理法▲２▼  （高塩濃度水溶液中において、室温・酸性条件下で吸着）
１Ｍ  ＮａＣｌ含有７．５ｍＭ  ＨＣｌ水溶液（ｐＨ２．１）１０ｍｌを調製し、１ｍｇ／ｍｌの濃度でＡｃｅｔａｌ−ＰＥＧ−ｂ−ＰＡＭＡを溶解した。本溶液中にガラスを浸漬し３０分室温で静置し、１Ｍ  ＮａＣｌ含有７．５ｍＭ  ＨＣｌ水溶液（ｐＨ２．１）で洗浄し、再び上記のＰＥＧ水溶液に３０分静置することにより表面処理を行った。
以上のサンプルを用い、表面処理による電気浸透流の抑制効果をζ電位のｐＨ依存性をもとに評価した。
ζ電位測定：大塚電子株式会社製ＬＥＺＡ−６００型装置を用い、レーザードップラー法により測定をおこなった。ζ電位のｐＨ依存性は酸性側から初めて、ｐＨ３、５、７、８、９、１０と上げていき、測定は各ｐＨにつき２〜３回おこない、安定した値を測定値とした。
ζ電位のｐＨ依存性：未修飾ガラスと２５、５０、８０℃に置いて吸着処理を施したＰＥＧ修飾ガラス表面におけるζ電位のｐＨ依存性を図１５に示す。Ａｃｅｔａｌ−ＰＥＧ−ｂ−ＰＡＭＡを用いることにより、未修飾ガラスに比較して、ｐＨによる表面電位の変動が小さく、表面が外部環境の影響を受けにくい表面が構築された。
実施例１６  ウエスタンブロット法（２）
ウエスタンブロット法における発色系として、アルカリフォスファターゼ標識二次抗体を用い、α−フェトプロテイン（以下、ＡＦＰ）の検出系における本発明のブロック共重合体のブロッキング効果を、従来汎用されているブロッキング剤と比較した例を示す。サンプルとして、▲１▼１０倍希釈した正常人血清で８，０００ＩＵ／ｍｌとなるようにＡＦＰを希釈したもの、および▲２▼蛋白濃度２０μｇ／ｍｌの細胞抽出液で８，０００ＩＵ／ｍｌとなるようにＡＦＰを希釈したものを用い、実施例１４に記載した方法に準じて、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）とメトキシ−ポリエチレングリコール／ポリ乳酸ブロック重合体（ＰＥＧ−ＰＬＡ）におけるブロッキング効果の比較を行った。
検出は、一次抗体として抗ＡＦＰ抗体（ウサギ）、二次抗体として、アルカリフォスファターズ標識抗ウサギ抗体（ロバ）を用い、気質として、５−ブロモ−４−クロロ−３−インドリルフォスフェート／ニトロブルーテトラゾリウム（ＢＣＩＰ／ＮＢＰＴ）を用いた。
結果を図１６に示す。図から従来汎用されているＢＳＡに比較して、本発明における表面処理剤ＭｅｔｈｏｘｙＰＥＧ−ＰＬＡ５０００において、良好な非特異吸着抑制効果によるバックグラウンドの低減が観察された。図１６中の略号および各施行番号は、以下の意味を有する。
Ａ：ＢＳＡを用いた場合
▲１▼  一次抗体５０００倍希釈、  二次抗体２５００倍希釈
▲２▼  一次抗体５０００倍希釈、  二次抗体５０００倍希釈
▲３▼  一次抗体５０００倍希釈、  二次抗体１００００倍希釈
▲４▼  一次抗体１００００倍希釈、二次抗体２５００倍希釈
▲５▼  一次効体１００００倍希釈、二次抗体５０００倍希釈
▲６▼  一次抗体１００００倍希釈、二次抗体１００００倍希釈
Ｂ：ＭｅｔｈｏｘｙＰＥＧ−ＰＬＡ５０００を用いた場合
▲７▼  一次抗体５０００倍希釈、二次抗体２５００倍希釈
▲８▼  一次抗体５０００倍希釈、二次抗体５０００倍希釈
▲９▼  一次抗体５０００倍希釈、二次抗体１００００倍希釈
▲１０▼一次抗体１００００倍希釈、二次抗体２５００倍希釈
▲１１▼一次抗体１００００倍希釈、二次抗体５０００倍希釈
▲１２▼一次抗体１００００倍希釈、二次抗体１００００倍希釈
実施例１７  ＰＥＧセグメントを含有するグラフト共重合体を用いたマイクロ流路の表面処理
シリコーンコンパウンド表面を、ＰＥＧグラフトポリマーで修飾することによる表面の改質、およびタンパク吸着について検討した。
シリコーンコンパウンドの作製：ダウコーニング社製ＳＩＬＩＧＡＲＤ  １８４  ＥＬＡＳＴＭＥＲ  ＫＩＴを用い、ＳＩＬＩＣＯＮＥ  ＥＬＡＳＴＭＥＲ：ＳＩＬＩＣＯＮＥ  ＥＬＡＳＴＭＥＲ  ＣＵＲＩＮＧ  ＡＧＥＮＴ＝１０：１（重量比）を混合して、ガラス製の型に流し、６５℃で１時間、さらに１００℃で１時間処理することにより、シリコーン基板の成型加工を行った。
上記の方法で調製したシリコーン表面を洗浄の後、ポリメトキシシリルプロピルメタクリレート−ＰＥＧグラフト共重合体（ＰＴＳＰＭ−ｇ−ＰＥＧ１１００）、ＰＥＧホモポリマー（ＰＥＧ１１００）を室温で４時間反応させ、シリコーン表面をＰＥＧブラシで修飾した。
上記の方法で調製した表面における、ζ電位の比較を行った。その結果を図１７に示す。本発明による方法で処理した表面は、ｐＨによる表面電位の変化が少なく、電気的に中性であり、イオン的相互作用の少ない表面であることが示された。
実施例１８ポリジメトキシシリル（ＰＰＭＳ）を作成する際にモールド表面にＰＴＳＰＭ−ｇ−ＰＥＧ又は重合性ビニル基を有するＰＥＧマクロモノマーを塗っておくことによる一括表面処理法。
基盤となるＰＤＭＳを重合する際に、ガラス表面に直接ＰＥＧを含むグラフト共重合体、ＰＴＳＰＭ−ｇ−ＰＥＧ１１００をスピンコートし、そのガラスをモールドとして、ＰＤＭＳの重合と同時にＰＥＧによる表面処理を行い、ζ電位による評価を行った。
上記方法により処理した表面の、ζ電位、およびウシ血清の非特異吸着性を評価した。その結果を、図１８に示す。未処理のシリコーン表面が、マイナスに帯電しているのに対し、ＰＴＳＰＭ−ｇ−ＰＥＧ１１００で処理した表面は、ｐＨ４〜８の範囲で、ほぼ中性を示し、ＰＥＧブラシで表面が修飾されたことが示された。
また、処理表面へのタンパク質の非特異吸着を蛍光標識したアルブミン、およびＩｇＧを用いて評価した結果を、それぞれ図１９，２０に示す。いずれのタンパク質の場合も表面処理により吸着性が著しく減少し、しかも未処理のシリコーン表面では吸着量のばらつきが大きいのに対し、処理表面では再現性よく、非特異吸着の抑制が達成された。
【産業上の利用可能性】  本発明によれば、バイオセンサー基材表面への血液、血漿等の試料中に存在する夾雑タンパク質等の非特異吸着を有意に抑制した基材表面を提供できる。したがって、バイオセンサーの製造業またはバイオセンサーを用いる、例えば臨床診断業において利用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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