(57)【要約】本発明は小型光学的化学もしくは生物化学センサーデバイス（例えばイオンセンシング用バルクオプトード等）の作製方法に関し、前記デバイスは平面部分を有する基体材料を備え、前記平面部分が光学現象、例えばエバネッセント波に基づく表面プラズモン共鳴、に基づく変換器に相当し、前記平面部分上には、該平面の空間的に離隔した所定位置に配置された（生物）化学センサードットのマルチ分析アレイが配列されていて、前記センサードットが (i)ポリマーマトリックスおよび(ii)１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分を備えており、当該方法は、(ａ)平面部分を有する基体材料を与えること；(ｂ)１種又はそれ以上のスポッティング流体を与えること；(ｃ)該基体材料の平面部分上に該１種又はそれ以上のスポッティング流体をピン・プリンター・デポジッティング機構（アレイヤー）によりデポジットし、該スポッティング流体を固結させることを含んで成る。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的（生物）化学センサーデバイスの作製方法であって、前記デバイスが、平面部分を有する基体材料を備え、前記平面が光学現象に基づく変換器に相当し、前記平面部分上には、該平面の空間的に離隔した所定位置に配置された複数の（生物）化学センサードットが配列されており、前記センサードットが
(i)ポリマーマトリックス、および
(ii)１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分、
を備えており、
当該方法が、
(ａ)平面部分を有する基体材料を与えること；
(ｂ)１種又はそれ以上のスポッティング流体であって、各々が
(i)ポリマーおよび／またはポリマー前駆体；および
(ii)１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分に相当する要素；
の少なくとも１種を含むものを与えること；
(ｃ)該基体材料の平面部分の空間的に離隔した所定位置に該１種又はそれ以上のスポッティング流体を「ピン・リング」デポジション機構により同時または逐次的にデポジットし、該スポッティング流体を固結させることを含んで成る方法。
【請求項２】
光学現象が透過、蛍光および表面プラズモン共鳴より選択されるものである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
光学現象が表面プラズモン共鳴である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
基体材料が、ガラス、シリカ、誘電体無機材料、プラスチックおよび水素もしくは重水素終端表面をもったシリコンより選択されるベース材料を含んで成る、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
基体材料が、金属およびシリコンより選択される少なくとも１種の表面層材料から成る平面部分を備えた、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
表面層材料が１０〜５００ｎｍの厚さを有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
基体材料の平面が、下記の二官能性試薬：
Ｘ−Ｚ−Ｙ
［式中、Ｘは−ＯＲ’、非対称形もしくは対称形のジスルフィド（−ＳＳＲ’Ｙ’，−ＳＳＲＹ）、スルフィド（−ＳＲ’Ｙ’，−ＳＲＹ）、ジセレニド（−ＳｅＳｅＲ’Ｙ’，−ＳｅＳｅＲＹ）、セレニド（−ＳｅＲ’Ｙ’，−ＳｅＲ’Ｙ’）、チオール（−ＳＨ）、セレノール（−ＳｅＨ）、−Ｎ＝Ｃ、−ＮＯ2 、三価リン化合物群、−ＮＣＳ、−ＯＣ（Ｓ）ＳＨ、チオカルバメート、ホスフィン、チオ酸（−ＣＯＳＨ）、ジチオ酸（−ＣＳＳＨ）、−Ｓｉ（ＯＲ／Ｒ／Ｈ）3 およびハロゲンより選択され、
置換基ＲおよびＲ’は各々が独立して、任意的に置換されてよいＣ1-30 アルキル、任意的に置換されてよいＣ2-30 アルケニル、任意的に置換されてよいＣ2-30 アルキニルおよび任意的に置換されてよいアリールより選択され、
ＹおよびＹ’はヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、ホルミル、ヒドラジン、カルボニル、エポキシ、ビニル、アリル、アクリル、エポキシおよびメタクリルより選択され、
Ｚは２官能基間のリンカー（ビラジカル）である。］
による処理によって化学修飾される、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
上記１種又はそれ以上のスポッティング流体の少なくとも１種が、ポリアクリレート類、ポリアニリン類、ポリ（ブタジエン）、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリメタクリレート類、ポリスチレン類、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリウレタン類、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（塩化ビニル）、エポキシノボラック樹脂および上記ポリマーの共重合体または三元共重合体より選択されるポリマーを含む、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
上記１種又はそれ以上のスポッティング流体の少なくとも１種が、モノマー型アクリレート、モノマー型メタクリレート、オリゴマーおよび架橋剤より選択されるポリマー前駆体を含む、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
上記１種又はそれ以上のスポッティング流体の少なくとも１種が可塑剤を含む、請求項８および請求項９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
スポッティング流体が重合開始剤を含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
（生物）化学的認識部分がイオノホア、クロモイオノホアおよび複合親脂性無機イオンより選択される、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
スポッティング流体が熱、紫外光による照射、可視光による照射に曝されることにより又は電子で誘発される励起により固結される、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
２種又はそれ以上のスポッティング流体が上記平面の各所定位置に逐次的にデポジットされ、該スポッティング流体が該スポッティング流体の最後のデポジション後に固結される、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
２種又はそれ以上のスポッティング流体が上記平面の各所定位置に逐次的にデポジットされ、該スポッティング流体が該スポッティング流体の各々のデポジション後に固結される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
（生物）化学センサードットの各々が異なる（生物）化学的認識部分を備えた、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
センサーデバイスが少なくとも５個の異なるセンサードットを備えた、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
光学現象が表面プラズモン共鳴であり、基体材料がプラスチックベース材料および金属表面層材料から作られ、センサードットが可塑剤を含む架橋アクリレートまたはポリ塩化ビニルから作られる、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
上記金属が金であり、上記ベース材料がポリエーテルイミドである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
上記請求項のいずれか一項に記載の方法により得られる（生物）化学センサーデバイス。
【請求項２１】
（生物）化学センサードットの各々が異なる（生物）化学的認識部分を備えた、請求項２０に記載の（生物）化学センサーデバイス。
【請求項２２】
センサーデバイスが少なくとも５個の異なるセンサードットを備えた、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の光学的（生物）化学センサーデバイスを使用する、２種又はそれ以上の検体のモニター及び／又はキャラクタライズ方法。
【請求項２４】
光学的（生物）化学センサーデバイスとの組合せにおいて表面プラズモン共鳴法を利用する、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多数の異なる化合物を同時にモニターするのに有用な光学的（生物）化学センサーデバイスの作製に関する。他の可能な応用はコンビナトリアルライブラリーのハイスループットスクリーニング、食品品質のモニタリングおよび生物学的成分の検出などである。より詳しくは、本発明は複数のポリマー型（生物）化学センサードットを備えた光学的（生物）化学センサーデバイスの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学および生物化学センサーの分野のトレンド［R. Kellner, M. Otto, M. Wildmer, Analytical Chemistry: The Approved Text to the FECS Curriculum Analytical Chemistry, Wiley-VCH 1998, p 359-360 及び 375ff］は、薬物開発のための新規化合物のスクリーニングとともに例えば環境的サンプルおよび臨床的サンプルのハイスループット分析の増大する需要を満たすために古典的分析方法を実行する新たな手法を改良発展することである。特に、化学的および生物化学的センシング技術の小型化は多大な関心を受けており、ケモメトリックデータ処理およびニューラルネットワークのための新たなアプローチの開発によって更に支えられているプロセスは、個別の結果の合計を超える応答パターンに内蔵された情報へのアクセスを可能とする。
【０００３】
化学および生物化学センサー［すなわち（生物）化学センサー］は、「液体もしくは気体中の化学成分の濃度を連続的に認識し及びこの情報を電気的もしくは光学的信号にリアルタイムで変換することができるデバイス」として定義されている［R. Kellner, M. Otto, M. Wildmer, Analytical Chemistry: The Approved Text to the FECS Curriculum Analytical Chemistry, Wiley-VCH 1998］。これに関連して、化学的検知可能層（chemically sensitive layer）がいわゆる変換器（transducer）と結合されており、これが（生物）化学情報を電気的もしくは光学的信号に変換し、この信号がデータ評価ユニットにより記録される。化学的検知可能層は、認識系で直接修飾された表面か又は認識系でドープされた薄膜により被覆された表面とすることができ；例えば、化学的検知可能ポリマー膜が電極と結合されて検体濃度（もしくは活性）の関数としてサンプル溶液に対するその電位差を測定し得るか；又はそれらが光ファイバーのような光学変換器に被覆されて検体濃度の関数として（吸光度または屈折率のような）光学変化を測定し得る。
【０００４】
ＥＰ ０ ３５８ ９９１ に記載されているようなバルクオプトード膜は、光学的イオンセンシング用化学的検知層の例である。特定のイオンと選択的に相互作用する化学物質はイオノホアと呼ばれ、それらの選択性を増大または統制するためのポテンシオメトリック膜電極において従来から用いられている。その他の要素、特に親脂性イオン（「対イオン」）およびｐＨ感受性色素（「クロモイオノホア」）とのイオノホアの組合せは、可逆的および再現可能な色変化を伴って、与えられたｐＨにおいて特定のイオンに応答する膜材料を提供する。測定のために基準電極が必要条件であるそれらの電気化学的類縁物と異なり、そのような膜に基づく光学センサー（「オプト（ロ）ード」(opt(r)odes)）は、基準なしで機能し、電気干渉に敏感でなく、そのため該センサーを小型化システムに統合することが遥かに容易となる。さらに、該センサーから１種よりも多くのパラメータを導き出すことができるので、光学的方法をケモメトリック技術、パターン認識などと組み合わせ得る：例えば、電気化学センサーが一般に１種の値（例えば電位または電流）を生じるだけであるところ、吸光度および屈折率の両方に関するデータ、時間的情報もしくはスペクトル形状が測定され得る。
【０００５】
化学的応答性ポリマーを用いる光学的センシングをセンシングアレイの概念と組み合わせるためには、個々のセンシング要素の各々からの信号が相互に区別できるような態様で個々の小さなドットが基体上に配列される必要がある。一つのアプローチは、ディッキンソン（Dickinson）らにより実証されているように光ファイバーをバンドル（束）又はアレイ（配列）として構成することである［Nature 1996, 382, 697-700; Johnson et al., Anal. Chem. 1997, 69, 4641-4648 も参照］。ポリマープローブの光学変化を用いるマルチセンシングの利点を実証するために行われた代表例はウォルト（Walt）のグループによる研究である（例えばAnal. Chem 70 1998 1242-1248）。ここでは、微小球センサーが数千のマイクロメータースケールの穴（well）にランダムに取り込まれている。これらはファイバーコア及びクラッドの異なるエッチング速度を利用して光ファイバーの表面からフッ化水素酸によりエッチング処理されている。別法として、洗練された部位選択的光重合が同グループによりそのようなファイバーバンドル相に採用されている（スティーマーズ（Steemers）及びウォルト（Walt）によるレビューであるMikrochim. Acta 131, 99-105 (1999)参照）。そのような研究は小型化ポリマーアレイに基づくセンシング技術の潜在能力を強く確認する。しかしながら、個別修飾すること及び次にファイバーをバンドル化することから、このアプローチをセンサー層の大量生産や異なる多種のセンサーシステムに伴うセンサー層の生産を行うために実施できないことは明らかである。他方、多くの実施可能なデバイスにとって、個々のセンサー要素をそのような研究で実現されているサイズ（数マイクロメーター）までスケールダウンする必要はないであろう。例えば、１２０μｍ直径の３６ドットは３０μｍドット間（dot-to-dot）距離で１ｃｍ×１ｃｍ領域に依然として容易に配列し得る。
【０００６】
理想的なセンサーデバイスは、複数の異なる、独立して空間的に離隔したポリマーセンサー領域を備えるべきである（この文脈においてセンシングドットと称されるこれらの領域はおおよそ円形の形状とミクロ域の寸法（直径１０〜１０００μｍ）を有する）。異なるセンシングドット間の応答を互いに区別するために、イメージング技術、例えばカメラまたは直線もしくは２次元ＣＣＤアレイ、および適当なソフトウェアを次に使用し得る。これらのセンサーデバイスはより大きな柔軟性、再現性を示す場合もあり、またセンシング領域の数を増やすことが容易な場合もある。イメージング（画像化）を介する分析用の光学的センシング領域のアレイの潜在能力は、最近、ラコウ(Rakow）らにより臭い検出用の測色（colorimetric）センサーにおいて実証されている［Rakow et al., Nature 406 (2000) 701-713］。
【０００７】
原則としてイメージングを行うことができ、そのためポリマー系センシングドットのアレイで使用できる、多数の異なる光学的センシング方式がある。最も単純な場合には、透明なキャリアプレートがセンシングドットで修飾され得る。適当なガスケットおよびカバープレートを用いる場合には、フローチャンネル（流路）を形成でき、これが例えばドットの上方の地下水サンプルの流れを可能とする。光源がカバープレートの上部に取り付けられて両プレートおよびサンプルを通じて照らすことができ、次に、下方プレートよりも下のイメージング検出器（例えばカメラ）が個々のドットの色応答に関する全情報を含有する画像を記録し得る。勿論、適当な非透明表面上のセンシングドットの全反射または拡散を利用する類似のシステムを考案することも可能であろう。類似のシステムにおいて蛍光モニタリングも可能であろう。
【０００８】
より洗練された光学的センシング方式は、光学的に濃度が高い媒体内の光の全反射により屈折率の異なる２相の間の面で起こる減衰する定在波、エバネッセント波(evanescent wave）の現象を使用するものである。そのような波は、回折格子のような適当な構造体における全反射表面において直接に起こるか、又は関連する適当な光学構造体上の適当な金属（典型的には金または銀）の薄膜内のいわゆる表面プラズモン（集団電子振動）の励起を介して起こる。そのようなデバイスは変換器表面と非常に近接しての光学的性質の測定を可能とするので、ＷＯ００／４６５８９ （Vir A/S）に記載されているようなポリマーセンシングドットのアレイと組み合わせることもできる。さらに、エバネッセント波は吸収をモニターするよりも蛍光を励起するために使用され得ることにより、フルオリメトリック（fluorimetric：蛍光測定）センシングを可能とする。
【０００９】
適当な光学変換器としては、ポリマードットの光学的性質の変化、例えば特に吸収、屈折率または蛍光変化の検出を可能とする（それによりポリマードットの化学的応答をモニターすることを可能とする）、光導波路、表面プラズモン共鳴フィルム、反射型回折格子カップラ、光導波路、マッハ-ツェンダー干渉計またはハルトマン干渉計がある。
【００１０】
しかしながら、空間的に離隔した光学的センシング用（生物）化学センサードットのアレイを製造する自動化方法がこれまで存在していない。
【００１１】
流体小滴の自動化された散布のために幾つかの技術が利用可能である。例えば印刷技術から知られているインクジェット技術は、流体がキャピラリーからデポジット（deposit）されることを特徴とする。キャピラリーからの流体の放出は、異なるアプローチによって実現できる。ドロップ・オン・デマンド式アプローチでは、ピエゾアクチュエータによる電圧の印加により、キャピラリーの周囲のセラミック襟状体（collar）がキャピラリー内に音波を生じさせ、その結果生じるキャピラリーの変形により、液体柱の制御された部分が小滴として放出される。連続式アプローチでは、流体が圧力下で放出される結果、流体の流れを発生させ、圧電アクチュエータによる電圧の印加により、再び小滴が生成し放出される。連続式インクジェット技術は食品および製薬産業において製品のラベリングのために広く用いられている。インクジェット技術も、ニューマン（Newman）らにより、電流測定（amperometric）バイオセンサー用の膜の調製において用いられているが［Newman et al. Analytical Chemistry 1995, 67, 4594-4599］、そこでは小滴が融合してフィルムを形成する。他の関連技術は、マイクロピペット等のようなマイクロおよびナノディスペンシング装置である。
【００１２】
これらの技術のいずれも、低表面張力および高粘度をもった流体のデポジション（deposition）に適したものでなく、これらの流体の適用の結果としてディスペンシング装置内の気泡形成を招く場合が多い。プリントヘッドの加熱により流体の粘度を減少し得るが、同時に揮発性溶媒の蒸発も生じ得るためプリントヘッドの目詰りが起こり得る。さらに、粘弾性がそのようなプリンターにおいて重大な性能上の問題を引き起こすことが知られている。ノズル内の高剪断力の下で非ニュートン挙動が発生する結果、不安定な滴の形成または小滴サテライトの形成が生じ得る。
【００１３】
上で簡単に概説したことから、インクジェット技術がポリマーまたはポリマー前駆体の流体のデポジション（deposition）のために適した選択でないことは明らかである。これらの流体の物理化学的性質は、デポジション工程だけでなく、ポンプを通じたディスペンシング機構への吸引をも妨げることになる。
【００１４】
サンプルの吸引、ポンプおよびフラッシュ処理を伴わない、流体のマイクロアレイ構成(microarraying）のための別の技術は、ピン・プリンターもしくはアレイヤー、例えば米国特許第５，８０７，５２２号に記載されているクイル(quill）・プリンターのようなオープンデポジット装置である。ピン・プリンター技術では、デポジットされるべき流体が小容器（通常はマイクロタイタープレートの穴）からピックアップされる。こうして、装置を満たす必要があるスポッティング流体の量が少なくされるが、このことが（生物）化学的認識要素についての高い評価を受けるセンシング膜の調製において重要な特徴である。しかしながら、クイル・プリンターは、流体の受取りがクイルへの吸上げに基づくものであり、上述のような問題が起こり得るので、高粘度をもったポリマーおよびポリマー前駆体のデポジションに適していない。もう一つの不利な点はデポジットされる流体ドットの大きさを再現するのが非常に困難であるということであり、例えば幾つかの市販されるプリンターはプレ印刷ステップで一定のドットサイズを実現することを必要とする。
【００１５】
オープンデポジット装置のもう一つの例は、ＷＯ９９／３６７６０に記載されているようなピン・リング技術（pin-ring）である。ピン・リング技術は生物学的サンプルの再現可能なマイクロアレイの作製のために開発され、流体を保持および移送する基本機構として表面張力に基づくものである。
【発明の開示】
【００１６】
本発明は請求項１に記載されるような光学的（生物）化学センサーデバイスの作製方法に関する。
【００１７】
本発明はまた、上記方法により得られる光学的（生物）化学センサーデバイスおよび該デバイスの使用方法にも関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は光学的（生物）化学センサーデバイスの作製方法に関する。該（生物）化学センサーは、基体材料上に配列された、明確に空間的に離隔した（生物）化学センサードットを備えている。より具体的には、該（生物）化学センサーデバイスは、平面部分を有する基体材料を備えており、この平面部分が光学現象に基づく変換器に相当し、この平面部分上には、該平面の空間的に離隔した所定位置に配置された複数の（生物）化学センサードットが配列されており、これらセンサードットが (i)ポリマーマトリックスおよび(ii)１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分を備えている。
【００１９】
「複数の（生物）化学センサードット」という表現との関連において「複数」という用語は、技術文献で頻繁に用いられる用語「アレイ」と同義である。
【００２０】
「（生物）化学」((bio)chemical）という用語は、「生物化学および化学」と同じ意味を有し、それにより化学分野と同様に生物化学分野における反応および試薬を包含することが意図される。
【００２１】
「認識部分」（recognition moieties）という用語は、関連するポリマーマトリックスの光学的性質を直接的に又は間接的に変化させるべく、検体と相互作用する化学基のみならず、例えばカスケード式に、光学的性質の変化に関与する化学基をも包含することが意図される。「認識系」（recognition system）という用語は、関連するポリマーマトリックスの光学的性質の変化に全体で（例えばカスケード反応により）関与する１種又はそれ以上の認識部分を含んで成る系を包含する。
【００２２】
センサーデバイスは、平面部分を有する「基体材料」を備えている。「基体材料」という用語は、表面層材料（下記を参照）の１またはそれ以上の層で任意的にコートされてよいベース材料を意味することが意図される。基体材料の平面部分が光学現象に基づく変換器に相当すべきことが理解されるべきである。
【００２３】
基体材料の平面部分の寸法は、一般には１〜５０ｍｍ幅および２〜１００ｍｍ長、より具体的には２〜２５ｍｍ幅および５〜５０ｍｍ長、例えば４〜８ｍｍ幅および８〜１６ｍｍ長である。
【００２４】
基体材料はベース材料を含み、該ベース材料の平面部分に相当する表面層材料も任意的に含む。本発明の一部の実施態様においては、ベース材料と表面層材料が同一材料である基体材料を利用することも可能である。基体は、当然ながら、複数層の表面層材料を含んでもよい。
【００２５】
当該方法が複数の（生物）化学センサードットの作製に適用できるための重要な要件は、デポジットされた流体が所定位置に局在したままの状態にあって、基体材料全体を濡らすように拡がらないことである。このセンサードットの接触領域がドットのサイズ（直径）を定める。
【００２６】
ベース材料は（生物）化学センサーデバイスの集積部分を構成するものであり、一般には、ガラス、シリカ、誘電体無機材料、例えばＳｉＯ2 、ＰｔＯx （ここでｘ＝１または２）、Ａｌ2Ｏ3 、ＴｉＯ2 、Ｔａ2Ｏ5 、ＭｇＦ2 またはＳｉ3Ｎ4 等、プラスチック、例えばアクリル樹脂等、シクロオレフィンポリマー（TOPAS(商標））、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド（ULTEM(商標））、または水素もしくは重水素終端表面をもったシリコンより選択される材料、特にガラスおよびプラスチック、の滑らかな平面の形態にある。
【００２７】
本文脈において「誘電体」という用語は、電気の不良導体であって、それを通過する電場の力を持続する材料を意味する。
【００２８】
ベース材料は、多くの場合、変換器の光学性能を統制するように表面層材料の少なくとも１層でコートされる。そのような表面層材料は、一般に金属（例えば金、銀、銅またはプラチナ等）、シリカおよびシリコン、好ましくは金、銀、銅およびシリコンより選択される。
【００２９】
表面層材料は、一般には１０〜５００ｎｍ、より具体的には表面プラズモン共鳴測定と特に関連する２０〜８０ｎｍの厚さを有する。
【００３０】
本発明の一実施態様において、基体材料は１種又はそれ以上の金属および上で定義された誘電体無機材料の多層構造であり、この多層構造は、例えば金属−誘電体または金属−誘電体−金属サンドイッチ構造であってよい。
【００３１】
本発明の一実施態様において、基体材料は透明であり、（生物）化学センサードットのバルク吸収の測定を可能とする。
【００３２】
本発明の別の実施態様において、支持表面は全反射性であり、（生物）化学センサードットの光学的性質の反射分光測定を可能とする。
【００３３】
本発明の別の実施態様において、支持表面は（生物）化学センサードットの光学的性質の拡散反射分光測定を可能とすべく拡散反射性である。
【００３４】
（生物）化学センサードットのサイズ、形状および接着性は、基体材料の表面の修飾によって、スポッティング流体が該表面を濡らすか又は該表面へ化学的に結合するようになる能力を減少または増大させることにより更に制御し得る。
【００３５】
本発明の一実施態様において、基体材料の平面は、下記の二官能性試薬による処理によって化学修飾される。
Ｘ−Ｚ−Ｙ
［式中、Ｘは−ＯＲ’、非対称形もしくは対称形のジスルフィド（−ＳＳＲ’Ｙ’，−ＳＳＲＹ）、スルフィド（−ＳＲ’Ｙ’，−ＳＲＹ）、ジセレニド（−ＳｅＳｅＲ’Ｙ’，−ＳｅＳｅＲＹ）、セレニド（−ＳｅＲ’Ｙ’，−ＳｅＲＹ）、チオール（−ＳＨ）、セレノール（−ＳｅＨ）、−Ｎ＝Ｃ、−ＮＯ2 、三価リン化合物群、−ＮＣＳ、−ＯＣ（Ｓ）ＳＨ、チオカルバメート、ホスフィン、チオ酸（−ＣＯＳＨ）、ジチオ酸（−ＣＳＳＨ）、−Ｓｉ（ＯＲ／Ｒ／Ｈ）3 およびハロゲンより選択され、
置換基ＲおよびＲ’は各々が独立して、任意的に置換されてよいＣ1-30 アルキル、任意的に置換されてよいＣ2-30 アルケニル、任意的に置換されてよいＣ2-30 アルキニルおよび任意的に置換されてよいアリールより選択され、
ＹおよびＹ’はヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、ホルミル、ヒドラジン、カルボニル、エポキシ、ビニル、アリル、アクリル、エポキシおよびメタクリルより選択され、
Ｚは２官能基間のリンカー（ビラジカル）であり、一般には、任意的に置換されてよいＣ1-12 アルキレン、任意的に置換されてよいＣ2-12 アルケニレンおよび任意的に置換されてよいＣ2-30 アルキニレン（Ｎ、Ｓ、ＯおよびＳｉ等のような異種原子が中に介在してもよい）を表わす。］
【００３６】
本文脈において「Ｃ1-30 アルキル」という用語は、直鎖状、環状または分岐状の１ないし３０炭素原子を有する炭化水素基を意味し、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、ブチル、tert−ブチル、イソブチル、シクロブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル等であり、同様に「Ｃ1-6 アルキル」という用語は、直鎖状、環状または分岐状の１ないし６炭素原子を有する炭化水素基を意味し、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、tert−ブチル、イソブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル等、特にメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、tert−ブチル、イソブチル、シクロヘキシルである。
【００３７】
同様に「Ｃ2-30 アルケニル」という用語は、直鎖状、環状または分岐状の２ないし３０炭素原子および１つ又はそれ以上の不飽和結合を有する炭化水素基を意味することが意図され、同様に「Ｃ2-6 アルケニル」という用語は、直鎖状、環状または分岐状の２ないし６炭素原子および１つ又はそれ以上の不飽和結合を有する炭化水素基を意味することが意図される。アルケニル基の例は、ビニル、アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、ヘプタデカエニルである。アルカジエニル基の例は、ブタジエニル、ペンタジエニル、ヘキサジエニル、ヘプタジエニル、ヘプタデカジエニルである。アルカトリエニル基の例は、ヘキサトリエニル、ヘプタトリエニル、オクタトリエニルおよびヘプタデカトリエニルである。
【００３８】
同様に、「Ｃ2-30 アルキニル」という用語は、直鎖状または分岐状の２ないし３０炭素原子を有し、かつ三重結合を含む炭化水素基を意味することが意図される。その例は、エチニル、プロピニル、ブチニル、オクチニルおよびドデカイニルである。
【００３９】
「アルキル」、「アルケニル」および「アルキニル」という用語との関連において、「任意的に置換されてよい」という用語は、問題となる基が、ヒドロキシル、Ｃ1-6 アルコキシ、カルボキシル、Ｃ1-6 アルコキシカルボニル、Ｃ1-6 アルキルカルボニル、ホルミル、アリール、アリールオキシカルボニル、アリールカルボニル、ヘテロアリール、アミノ、モノおよびジ（Ｃ1-6 アルキル）アミノ、カルバモイル、モノおよびジ（Ｃ1-6 アルキル）アミノカルボニル、アミノ−Ｃ1-6 アルキル−アミノカルボニル、モノおよびジ（Ｃ1-6 アルキル）アミノ−Ｃ1-6 アルキル−アミノカルボニル、Ｃ1-6 アルキルカルボニルアミノ、シアノ、カルバミド、ハロゲンより選択される基により、１回または数回、好ましくは１〜３回、置換されてよいことを意味し、ここでアリールおよびヘテロアリールは、Ｃ1-4 アルキル、Ｃ1-4 アルコキシ、ニトロ、シアノ、アミノまたはハロゲンにより１〜５回、好ましくは１〜３回、置換されてよい。特に好ましい例は、ヒドロキシル、Ｃ1-6 アルコキシ、カルボキシル、アリール、ヘテロアリール、アミノ、モノおよびジ（Ｃ1-6 アルキル）アミノおよびハロゲンであり、ここでアリールおよびヘテロアリールは、Ｃ1-4 アルキル、Ｃ1-4 アルコキシ、ニトロ、シアノ、アミノまたはハロゲン（フルオロ、クロロ、ブロモおよびヨード等）により１〜３回置換されてよい。
【００４０】
本文脈において「アリール」という用語は、全体的または部分的に芳香族性の炭素環式環もしくは環系を意味し、例えばフェニル、ナフチル、１，２，３，４−テトラヒドロナフチル、アントラシル、フェナントラシル、ピレニル、ベンゾピレニル、フルオレニルおよびキサンテニルがあり、中でもフェニルが好ましい例である。
【００４１】
「アリール」という用語との関連において「任意的に置換されてよい」という用語は、問題となる基がＣ1-4 アルキル、Ｃ1-4 アルコキシ、ニトロ、シアノ、アミノまたはハロゲンにより１〜５回、好ましくは１〜３回、置換されてよいことを意味する。
【００４２】
「ヘテロアリール」という用語は、１またはそれ以上の炭素原子が異種原子、例えば窒素（＝Ｎ−または−ＮＨ）、硫黄、および／または酸素原子により置換された、全体的または部分的に芳香族性の炭素環式環もしくは環系を意味する。このようなヘテロアリール基の例は、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、ピロリル、イミダゾイル、ピラゾイル、ピリジニル、ピラジニル、ピリダジニル、ピペラジニル、クマリル、フリル、キノリル、ベンゾチアゾイル、ベンゾトリアゾリル、ベンゾジアゾリル、ベンゾオキサゾリル、フタラジニル、フタラニル、トリアゾリル、テトラアゾリル、イソキノリル、アクリジニル、カルバゾリル、ジベンゾアゼピニル、インドリル、ベンゾピラゾリル、フェノキサゾニルである。
【００４３】
官能基Ｙは、多くの場合、ポリマーまたはポリマー前駆体と相互作用するように選択される。一部の実施態様において、ＹおよびＹ’は同一である。
【００４４】
表面の化学修飾はスポッティング流体の基体材料を濡らす能力を変化させ、それ故にこの材料をスポッティング流体の特定の組成に対して明確なセンサードットを生じさせるように調整し得る。
【００４５】
本発明の一実施態様において、Ｙは、ポリ塩化ビニルと反応し、表面材料に共有結合したポリ塩化ビニルドットを生じ得るアミノ基を表わす。
【００４６】
本発明の一実施態様において、金もしくは銀によるコート処理表面をアリルチオールもしくはメタクリロイルチオールで処理することにより、メタクリレートもしくはアクリレート等のポリマー前駆体と重合時に反応し得る表面を生じさせ、基体材料に共有結合した複数のメタクリレートもしくはアクリレートセンサードットを生じさせ得る。
【００４７】
本発明のさらに別の実施態様において、ガラスもしくはシリコン酸化物表面をアリルシランまたはメタクロイルシランで処理することにより、メタクリレートもしくはアクリレート等のポリマー前駆体と重合時に反応し得る表面を生じさせ、基体材料に共有結合した複数のメタクリレートもしくはアクリレートセンサードットを生じ得る。
【００４８】
本発明のさらに別の実施態様において、金もしくは銀によるコート処理表面を１１−メルカプトウンデカノール等のようなヒドロキシル末端脂肪族チオールで処理することにより、ドデシルメタクリレートおよび１，６−ヘキサンジオールジメタクリレートを含有するスポッティング流体の安定な小滴のデポジションを可能とする表面を生じさせる。
【００４９】
本発明の代替的な実施態様においては、基体材料の濡れが、基体材料の表面上の小さな穴（well）のようなミクロ構造によって制御される。スポッティング流体が穴の中にデポジットされ、その中で拡がるようにされる。穴の直径および深さが結果として生じるセンサードットのサイズおよび高さを定める。本発明の一つの好ましい実施態様において、穴の直径は５０ないし１０００μｍであり、穴の深さは１ないし５０μｍである。
【００５０】
基体材料は平面部分を有する。基体材料の全てが該デバイス中の平面または平面群に相当する必要はないことが理解されるべきである。基体材料は、回折格子、平面の上に延びるリム、取付け用の孔などを備えた他の部分を有してよい。本発明との関連において重要なことは、基体材料が少なくとも１つの平面部分を有し、その上に複数の（生）化学センサードットが設けられることである。
【００５１】
この平面部分が「光学現象に基づく変換器」に相当する。「光学現象」という用語は、屈折、反射、拡散反射率、減衰反射率、透過、スペクトル変化、色変化、吸収、反射の臨界角、表面プラズモン共鳴等のようなエバネッセント波現象、蛍光および蛍光消光を包含することが意図され、好ましくは透過、蛍光および表面プラズモン共鳴、特に表面プラズモン共鳴である。これらの現象は、分光法、分光測光法、測光法、ＳＰＲ技術、全反射蛍光（Total Internal Reflection Fluorescence：ＴＩＲＦ）センシング、回折格子カプラセンシング(Grating Coupler sensing：ＧＣＳ）、共鳴ミラーセンシング、反射干渉分光法(Reflectometric Intererence Spectroscopy：ＲＩＦＳ）、統合型光学デバイス（導波管）、統合型光学干渉計、臨界角屈折率計、等のような多数の変換器技術の基礎となるものである。
【００５２】
「光学的性質の変化」という用語および類似の用語は、（生物）化学センサードットの光学的性質の変化、例えば特に吸収、屈折率または蛍光変化、の検出を可能とする（それによりポリマードットの化学的応答をモニターすることを可能とする）、上述の光学現象の変化を包含することが意図される。
【００５３】
個々の（生物）化学センサードットは同じ化学組成を有し得るが、一般には、該センサードットは全てが同一であるわけではない。したがって、本発明により作製されるデバイスは、一般的には少なくとも５個、例えば少なくとも１５個の異なるセンサードットを備えている。このことは、異なるセンサードットのポリマーマトリックスが一般には同一であるが、該１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分が異なり、それにより同一デバイスで複数の検体を同定することを可能とすると言える。好ましい実施態様では、該空間的に離隔した（生物）化学センサードットの各々が異なる（生物）化学的認識部分を備えている。
【００５４】
代替的な実施態様では、幾つかのセンサードットの組成は、非相同サンプルにおける検体の分布を画像化するために同一であってもよい。
【００５５】
本発明による方法により形成される（生物）化学センサーデバイスは、基体材料の平面部分のｘ−ｙ平面における空間的に離隔した所定位置に複数の（生物）化学センサードットを備えている。実際の目的のためには、ｘ方向においてセンサードット間で均等な距離をもつと共にｙ方向においてセンサードット間で均等な距離をもつ（ここでｘ方向およびｙ方向におけるドット間の距離は同じであっても異なってもよい）ようにセンサードットをデポジットすることが多くの場合に望ましい。本発明の好ましい実施態様では、ｘ方向およびｙ方向における（生物）化学センサードットの中心間の距離が独立して（生物）化学センサードットの直径の１．１〜１０倍の範囲にある。
【００５６】
複数の（生物）化学センサードットを設けるために、当該方法は、
(ａ)平面部分を有する基体材料を与えること；
(ｂ)１種又はそれ以上のスポッティング流体であって、各々が
(i)ポリマーおよび／またはポリマー前駆体；および
(ii)１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分に相当する要素；
の少なくとも１種を含むものを与えること；
(ｃ)該基体材料の平面部分の空間的に離隔した所定位置に該１種又はそれ以上のスポッティング流体を「ピン・リング」デポジション機構により同時または逐次的にデポジットし、該スポッティング流体を固結させることを含んで成る。
【００５７】
「固結」という用語は、例えば熱、紫外光による照射、可視光による照射に曝すことによる又は電子で誘発される励起による、重合、重縮合、架橋、ゾル・ゲル法、溶媒の蒸発を含むことが意図される。
【００５８】
当該方法は、１種又はそれ以上のポリマーおよび／またはポリマー前駆体を含む流体（以下「スポッティング流体」と称する）を基体材料の平面部分上に「ピン・リング」デポジッティング法によりスポッティングすることを含む。次に、スポッティング流体を支持表面上で、溶媒の蒸発、ポリマー前駆体の重合またはそれらの組合せのいずれかにより固結させることによって、複数の空間的に離隔したセンサードットが生じる。
【００５９】
本発明に適用される「ピン・リング」デポジッティング法は、生物学的材料の特にマイクロアレイの作製方法としてGenetic MicroSystems（商標）（ＷＯ９９／３６７６０）により元々導入されたものであり、そこでは二次元表面に生物学的材料が接着結合または共有結合される。本発明は「ピン・リング」デポジッティングシステムを複数の（生物）化学センサーポリマードットの作製のために有利に使用できることを新たに見出したものであり、ここでは空間的に離隔したセンサードットの表面の又は表面上の三次元マトリックスに（生物）化学的認識部分が構成される。
【００６０】
「ピン・リング」デポジッティング法は、流体を保持および移送する基本機構として表面張力に基づくものである。鍵となる機構の要素は、該リングに対して垂直に延びる垂直ロッドにより所定位置に保持され、かつ基体に対して平行に配向された円形の開放した「リング」から成る。該リングの中心に垂直ピンが置かれている。該リングロッドおよびピンの両方をｘ−ｙ平面において相互に一定の関係に保ちながら、各部分がｚ軸方向に別々に移動できるように装置を制御するために該リングロッドおよびピンの両方が取り付けられている。リングがスポッティング流体に浸されて持ち上げられると、それがサンプルの部分量(aliquot）を回収し、このサンプルの部分量が表面張力によりリングの中心に保持される。次に、ピン・リング機構をｘ−ｙ平面における何れかの所望の位置させる。基体材料上にドットを作ることを望むときは、リングを通じてピンを下方に駆動させる。ピンがリングを通過するときに、スポッティング流体の部分量が内部リングメニスカスからピンの底部に移され、ピンの下方面に新たに垂れ下がる滴を形成する。ピン上の流体が基体材料と接触するまで、ピンは下方に移動し続ける。次に、ピンが持ち上げられると、重力と表面張力の組み合わさった力によってスポッティング流体が基体材料上にドットとしてデポジットされる。
【００６１】
流体を移すために、ピンと基体との間には衝撃も機械的接触も必要とされない。
【００６２】
リングの内部メニスカスを通じてのピンの移動は、何らかの最小閾値を通過するように十分な部分量の流体が取り除かれるまでメニスカスを破壊しない。リング内のピン上に所定量の流体が与えられると、ピン駆動工程は何回も繰り返すことができるため、単一の移動するピン・リング組立体により非常に多数の類似のドットを生成することができる。
【００６３】
このデポジット流体の量はピンの寸法に依存し、ピンの半径と等しい半径をもった半球の体積とおおよそ等しく、このピンの半径は今日の利用可能なハードウェアでは５０ないし５００μｍの範囲にある。このことは本願に記載されている実施態様にとって一般に望ましい。
【００６４】
本発明にとって特徴的なのは、スポッティング流体の少なくとも１種がポリマーおよび／またはポリマー前駆体を含むこと、およびスポッティング流体の少なくとも１種が１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分に相当する要素を含むことである。
【００６５】
一つの実施態様では、ポリマーおよび／またはポリマー前駆体のみならず１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分に相当する要素も含む１種のみのスポッティング流体が用いられる。
【００６６】
好ましい実施態様では、少なくとも２種のスポッティング流体が用いられ；第１のスポッティング流体がポリマーおよび／またはポリマー前駆体を含み、第２のスポッティング流体が１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分に相当する要素を含む。好ましい実施態様では、第２のスポッティング流体の前に第１のスポッティング流体がデポジットされる。
【００６７】
適当なポリマーの例としては、ポリアクリレート類、例えばポリ（メチルプロペノエート）またはポリ（２−メチルプロペノエート）、ポリアニリン類、ポリ（ブタジエン）、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリメタクリレート類、例えばポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（オクチルメタクリレート）、ポリ（デシルメタクリレート）またはポリ（イソデシルメタクリレート）、ポリスチレン類、例えばポリスチレン、ポリ（４−tert−ブチルスチレン）またはポリ（４−メトキシスチレン）、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリウレタン類、例えばテコフレックス（Tekoflex（登録商標））EG 80A、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（塩化ビニル）、エポキシノボラック樹脂、例えばシェル(Shell）からの5U 8、および上記ポリマーの共重合体または三元共重合体、例えばエチレン・酢酸ビニル共重合体、を含むプラスチック樹脂がある。特定の例としては、ポリ（デシルメタクリレート）、ポリ（イソデシルメタクリレート）、Tekoflex（登録商標）EG 80A、およびポリ（塩化ビニル）がある。
【００６８】
本文脈において「ポリマー前駆体」という用語は、重合、重縮合および架橋によりマクロ分子型、ポリマー型構造を形成するモノマー、ダイマー、オリゴマー、プレポリマーのみならず架橋剤をも表わす。
【００６９】
プラスチックモノマーの例としては、モノマー型アクリレート、例えばアクリル酸、ｎ−ブチルアクリレート、イソデシルアクリレート、アクリルアミド、ヘキサンジオールジアクリレート、シクロヘキサンジオールジアクリレート、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドまたはトリプロピレングリコールジアクリレート、モノマー型メタクリレート、例えばメタクリル酸、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、トリフルオロエチルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレートまたは１，６−ヘキサンジオールジメタクリレートがある。プラスチックモノマーの特定の例としては、ｎ−ブチルアクリレート、イソデシルアクリレート、デシルメタクリレート、および１，６−ヘキサンジオールジメタクリレートがある。
【００７０】
本発明により含まれるモノマー型単位のもう一つの類は、有機シラン等のような金属もしくは半金属化合物、例えば、テトラメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシランおよびオルトケイ酸テトラメチルであり、これらはアルキル−Ｏ−Ｓｉ結合の加水分解によりシラノール（ＳｉＯＨ基）を生じ、これが重縮合によりゾル・ゲル（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）を形成する。この例では、ゾル・ゲル（「ポリマー」前駆体）が溶媒としてのアルコール、水および酸との組合せにおいて用いられる。
【００７１】
オリゴマーの例としては、脂肪族ウレタンジアクリレートオリゴマー、例えばエベクリル（Ebecryl）230（分子量５０００）およびエベクリル（Ebecryl）270（分子量１５００）（UCB chemicals から）、および架橋剤、例えばグルタルアルデヒドとの組合せにおいて生物化学的認識要素を物理的に取り込み得る水不溶型のマクロ分子型ポリマー型構造を形成する、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）等のタンパク質がある。
【００７２】
スポッティング流体が１種又はそれ以上の溶媒を更に含み得ることは明らかであろう。この溶媒または溶媒混合物は、デポジッティング工程の間、該ポリマーおよび／またはポリマー前駆体が該溶媒中に溶解または懸濁されたままの状態にあるように、そしてスポッティング流体が基体材料上に小滴としてデポジットされるまでスポッティング流体の固結が起きないように選択されるべきである。好ましくは、基体材料上へのスポッティング流体のデポジションの後に、溶媒または溶媒混合物が自発的に蒸発する。しかしながら、一部の非揮発性溶媒または溶媒混合物の場合には、溶媒または溶媒混合物の適切かつ迅速な蒸発および次のセンサードットの固結を確実にするために、熱または減圧を適用することが必要な場合がある。
【００７３】
適当な溶媒としては、ケトン、例えばアセトン、ブタノン、４−メチル−２−ペンタノン、シクロペンタノンまたはシクロヘキサノン、炭化水素、例えばｎ−ヘキサン、ｎ−ペンタン、ベンゼン、トルエンまたはキシレン、エステル、例えば酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチルまたはセバシン酸ジエチル、アルコール、例えばメタノール，エタノール、グリセロール、エタノールアミンまたはフェノール、酸、例えば蟻酸または酢酸、アミド、例えばＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドまたはＮ−メチルピロリドン、ハロゲン化炭化水素、例えばジクロロメタン、クロロホルム、テトラクロルエタンまたはクロロベンゼン、ニトロメタン、ニトロベンゼン、水およびこれらの混合物がある。
【００７４】
スポッティング流体は１種又はそれ以上の可塑剤を更に含み得る。適当な可塑剤の例としては、エステル、例えばビス（１−ブチルペンチル）アジペート、ビス（１−ブチルペンチル）デカン−１，１０−ジイル−ジグルタレート、ビス（２−エチルヘキシル）アジペート、ビス（２−エチルヘキシル）フタレート、ビス（２−エチルヘキシル）セバケート、ジブチルフタレート、ジブチルセバケート、１０−ヒドロキシデシルブチレート、テトラウンデシルベンズヒドロール−３，３’，４，４’−テトラカルボキシレート、テトラウンデシルベンゾフェノン−３，３’，４，４’−テトラカルボキシレート、トリス（２−エチルヘキシル）トリメリテート、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチルフェニルホスホネート、イソデシルジフェニルホスフェート、トリブチルホスフェートまたはトリス（２−エチルヘキシル）ホスフェート、エーテル、例えばジベンジルエーテル、ベンジル２−ニトロフェニルエーテル、２−シアノフェニルオクチルエーテル、ドデシル２−ニトロフェニルエーテル、ドデシル［２−（トリフルオロメチル）フェニル］エーテル、［１２−（４−エチルフェニル）ドデシル］２−ニトロフェニルエーテル、２−フルオロフェニル２−ニトロフェニルエーテル、２−ニトロフェニルフェニルエーテル、２−ニトロフェニルオクチルエーテル、２−ニトロフェニルペンチルエーテルまたはオクチル［２−（トリフルオロメチル）フェニル］エーテル、アルコール、例えば１−デカノール、１−ドデカノール、１−ヘキサデカノール、１−オクタデカノール、５−フェニル−１−ペンタノールまたは１−テトラデカノール、ハロゲン化炭化水素、例えば１−クロロナフタレンまたはクロロパラフィン、ホスフィンオキシド、例えばトリオクチルホスフィンオキシド、およびこれらの混合物がある。特定の例としては、ビス（２−エチルヘキシル）セバケート、ドデシル［２−（トリフルオロメチル）フェニル］エーテル、および２−ニトロフェニルオクチルエーテルがある。
【００７５】
本発明の一実施態様では、可塑剤が溶媒を構成する。
【００７６】
本発明によるスポッティング流体の特定の例としては、シクロヘキサノン中に溶解された、１：１ないし１：４、例えばおよそ１：２の比のポリ（塩化ビニル）（ＰＶＣ）およびビス（２−エチルヘキシル）セバケート（ＤＯＳ）がある。シクロヘキサノンは、適度に遅い速度で蒸発し、デポジッティング機構の目詰りを起こすことなく基体材料上の約１００〜４００流体小滴のデポジションを可能とする。
【００７７】
スポッティング流体がポリマー前駆体を含む場合に、ポリマードットを得るために該ポリマー前駆体の重合（固結の１種類）が必要とされる。この重合／固結プロセスは、スポッティング流体小滴のデポジションの後であってスポッティング流体小滴が熱、紫外もしくは可視光による照射に曝されることによって又は電子で誘発される励起によって開始されるか又は自発的に起こるまで、起こらないのが好ましい。しかしながら、一部のポリマー前駆体の場合には、重合開始剤が存在しない限り、重合工程が開始されず又は望ましくない程に遅くなる。そのため、スポッティング流体は重合開始剤を更に含み得る。重合開始剤の例としては、ベンゾフェノンまたは過酸化ベンゾイル等の光増感剤と更に組み合わせて使用し得るラジカル開始剤α，α−ジメトキシ−α−フェニルアセトフェノンがある。
【００７８】
同様に、ゾル・ゲルの形成におけるようなポリマー前駆体の重縮合は、水および／または酸の存在を必要とする場合があり、これらをスポッティング流体に含めてもよい。場合によっては、デポジットされたゾル・ゲル前駆体スポッティング流体が水および／または酸蒸気へ曝されることによって重縮合が阻害され得る。
【００７９】
ポリマーマトリックスの機能は（生物）化学的認識系のための担体(carrier）を与えることである。本発明において（生物）化学的認識系は、特定の検体に曝されることによりポリマーマトリックスの物理的性質、例えば光学的性質、の変化を誘導する１種又はそれ以上の要素を含み得る複合体に関する。基体材料の平面部分が適当な変換器を形成することにより、これがポリマーマトリックスの物理的（光学的）性質の変化の検出を容易にし、それにより特定の検体の検出および定量を可能とする。全ての（生物）化学的認識部分が検体と直接的に相互作用する必要はなく、それらの組合せが（例えばカスケード式に）ポリマーマトリックスの物理的特性の変化を生じさせてもよいことが理解されるべきである。
【００８０】
（生物）化学的認識部分に相当する要素は、ポリマー型網目の中に物理的に取り込まれるか、ポリマー骨格に共有結合するか、ポリマー上の荷電基とイオン性相互作用するか又はポリマー相に物理的に溶解するかの何れかにより、センサードットのマトリックス中または界面付近に保持される。
【００８１】
本発明の代替的な実施態様において、（生物）化学的認識系の１種又はそれ以上の要素がセンサードットの表面に直接に固定化される。このことは、酵素、抗体、触媒抗体（catalytic antibodies）、タンパク質、核酸およびこれらの誘導体、例えばＰＮＡ（ペプチド核酸）またはＬＮＡ（ロックド核酸）、アプタマー、レセプター、または細胞もしくは組織セグメントを含む（生物）化学的認識部分にとって特に重要である。但し、これらの（生物）化学的認識部分は上述のようにセンサードットのマトリックス中または界面付近に保持されてもよい。しかしながら、そのようなポリマーマトリックスの表面に付着された認識部分は、認識系の残りの（埋め込まれた）要素に対する直接の化学結合が存在する場合には、認識系の一部分として考えられるだけであることが理解されるべきである。
【００８２】
本発明の好ましい実施態様において、当該方法により作製されたセンサーデバイスは複数のオプトード膜を備えている。オプトード膜は、検体の活性に対して可逆的に応答する単一の熱力学的均一相として考えられる。オプトード膜は、化学的認識部分のための担体として機能するポリマーマトリックスから成る。この化学的認識系は、ポリマーマトリックス中に物理的に取り込まれるか又は化学的に結合されるリガンド（イオンキャリア、イオノホア、インジケータ、錯化剤）を含み得る。検体とリガンドとの相互作用により光学的信号が発生し、それによりリガンド自体または追加的な化合物（クロモイオノホア、フルオロイオノホア、インジケータ色素）が、他のイオンとの複合体形成により、その光学的性質を変化させる。
【００８３】
本発明の一実施態様において、当該方法により作製されるセンサーデバイスは複数のイオン選択的オプトード膜であり、ここで化学的認識系は、例えばイオン選択的電気的中和イオノホアおよびＨ+ 選択的電気的中和クロモイオノホアと同様に親脂性アニオン性部位を含む。検体カチオンに対して水素イオンを交換することにより、膜はその色を変化させる。このスペクトル特性の変化が光学的検出のために用いされる。ポリマーマトリックス内に存在するイオンの一定量を確保するために、親脂性アニオン性部位が加えられる。
【００８４】
イオノホアの例としては、イオン特異的イオノホア、例えばリチウム特異的イオノホアであるＮ，Ｎ’−ジヘプチル−Ｎ，Ｎ’，５，５−テトラメチル−３，７−ジオキサノナンジアミドまたはＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトライソブチル−シス−シクロヘキサン−１，２−ジカルボキサミド、ナトリウム特異的イオノホアであるＮ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチル−４，４’，４”−プロピリジントリス（３−オキサブチルアミド）、４−オクタデカノイルオキシメチル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラシクロヘキシル−１，２−フェニレンジオキシジアセトアミドまたは４−tert−ブチルカリックス［４］アレン−四酢酸テトラエチルエステル、カリウム特異的イオノホアであるバリノマイシン、２−ドデシル−２−メチル−１，３−プロパンジイル−ビス［Ｎ−［５’−ニトロ（ベンゾ−１５−クラウン−５）−４’−イル］カルバメート］または４−tert−ブチル−２，２，１４，１４−テトラホモ−２ａ，１４ａ−ジオキサカリックス［４］アレン−四酢酸テトラ−tert−ブチルエステル、アンモニウム特異的イオノホアである４−［Ｎ−（１−アダマンチル）カラバモイルアセチル］−１３−［Ｎ−（ｎ−オクタデシル）カルバモイルアセチル］−１，７，１０，１６−テトラオキサ−４，１３−ジアザシクロオクタデカン、セシウム特異的イオノホアであるカリックス［６］アレン−六酢酸ヘキサエチルエステル、マグネシウム特異的イオノホアであるＮ，Ｎ”−オクタメチレン−ビス（Ｎ’−ヘプチル−Ｎ’−メチル−メチルマロンアミド）、Ｎ，Ｎ”−オクタメチレン−ビス（Ｎ’−ヘプチル−Ｎ’−メチル−マロンアミド）、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリス［３−（ヘプチルメチルアミノ）−３−オキソプロピオニル］−８，８’−イミノジオクチルアミン、７−［（１−アダマンチルカルバモイル）アセチル］−１６−［（オクタデシルカルバモイル）アセチル］−１，４，１０，１３−テトラオキサ−７，１６−ジアザシクロオクタデカン、カルシウム特異的イオノホアである（−）−（Ｒ，Ｒ）−Ｎ，Ｎ’−ビス［１１−（エトキシ−カルボニル）ウンデシル］−Ｎ，Ｎ’−４，５−テトラメチル−３，６−ジオキサオクタン−ジアミド、カルシマイシン、１０，１９−ビス−［（オクタデシルカルバモイル）メトキシアセチル］−１，４，７，１３，１６−ペンタオキサ−１０，１９−ジアザシクロヘンエイコサン、バリウム特異的イオノホアであるＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラシクロヘキシル−オキシビス（ｏ−フェニレンオキシ）ジアセトアミド、重金属特異的イオノホアであるｏ−キシリレンビス（Ｎ，Ｎ−ジイソブチルジチオカルバメート）（特に銅）、Ｓ，Ｓ’−メチレンビス（Ｎ，Ｎ−ジイソブチルジチオカルバメート）（特に銀）、Ｏ，Ｏ”−ビス［２−（メチルチオ）エチル］−tert−ブチルカリックス［４］アレン（特に銀）、メチレンビス（２−チオベンゾチアゾール）（特に銀）、５−テトラデシル−１，４−ジオキサ−８，１１−ジチアシクロテトラデカン（特に銀）、７−テトラデシル−６，９−ジオキサ−２，１３−ジチアテトラデカン（特に銀）、テトラブチルチウラムジスルフィド（特に亜鉛）、Ｎ−フェニル−イミノ二酢酸Ｎ’，Ｎ’−ジシクロヘキシル−ビス−アミド（特に亜鉛）、Ｎ，��，Ｎ’，Ｎ’−テトラブチル−３，６−ジオキサオクタンジ（チオアミド）、［１，１’−ビスシクロヘキシル］−１，１’−２，２’−テトロール（特にカドミウム）、Ｎ，Ｎ−ジオクタデシル−Ｎ’，Ｎ’−ジプロピル−３，６−ジオキサオクタンジアミド（特に鉛）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラドデシル−３，６−ジオキサオクタンジチオアミド（特に鉛）、tert−ブチルカリックス［４］アレン−テトラキス（Ｎ，Ｎ−ジメチルチオアセトアミド）（特に鉛）、tert−ブチルカリックス［６］アレン−エチレンオキシジフェニルホスフィン（特に鉛）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラドデシル−３，６−ジオキサオクタン−１−チオ−８−オキサジアミド（特に鉛）、５，７，１２，１４−テトラメチルジベンゾテトラアザアニュレン（特に鉛）、１，１０−ジベンジル−１，１０−ジアザ−１８−クラウン−６（特に鉛）、Ｏ−メチルジヘキシルホスフィンオキシドＯ’−ヘキシル−２−エチルリン酸（特にウラニルイオン）、アニオン選択的イオノホア、例えば塩化トリドデシルメチルアンモニウム、またはフッ化物および塩化物特異的イオノホアであるクロロ（２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチルポルフィリナート）ガリウム（III） 、クロロ（５，１０，１５，２０−テトラフェニルポルフィリナート）ガリウム（III） 、ヒドロキソ（５，１０，１５，２０−テトラキス（ｏ−ピバルアミドフェニル）ポルフィリナート）ガリウム（III） 、クロロ（２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチルポルフィリナート）インジウム（III） 、クロロ（５，１０，１５，２０−テトラフェニルポルフィリナート）インジウム（III） 、ヒドロキソ（５，１０，１５，２０−テトラキス（ｏ−ピバルアミドフェニル）ポルフィリナート）インジウム（III） 、クロロ（２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチルポルフィリナート）タリウム（III） 、クロロ（５，１０，１５，２０−テトラフェニルポルフィリナート）タリウム（III） 、［Ｎ，Ｎ−［４，５−ビス（ドデシルオキシ）−１，２−フェニレンビス［ニトリロメチリジン（２−ヒドロキシ−１，３−フェニレン）］アセトアミド］−Ｎ，Ｎ’，Ｏ，Ｏ’］ジオキソウラニウム、４，５−ジメチル−３，６−ジオクチルオキシ−１，２−フェニレンビス（トリフルオロ酢酸水銀）、３，６−ジドデシルオキシ−４，５−ジメチル−１，２−フェニレンビス（塩化水銀）、［９］マーキュラカルボランド（mercuracarborand）−３、ルテニウム（II）（２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチルポルフィリン）カルボニル、塩化トリオクチル錫、塩化トリシクロヘキシル錫から成る群より選択されるものがあり、他のイオノホアとしては三ヨウ化物特異的イオノホアである２，４，６，８−テトラフェニル−２，４，６，８−テトラアザビシクロ［３．３．０］オクタン、亜硝酸特異的イオノホアであるシアノアクアコビリニン酸ヘプタキス（２−フェニルエチルエステル）、ジシアノコビリニン酸ヘプタプロピルエステル、アクオ−シアノ−コビンアミド、炭酸および硫化物特異的イオノホアである３，１２−ビス（トリフルオロアセトベンゾイル）コール酸、トリフルオロアセチル−ｐ−ブチルベンゼン、オクタ���シル４−ホルミルベンゾエート、および硫酸特異的イオノホアである硫酸ジベカインおよびα，α’−ビス（ｎ’−フェニルチオウレイレン）−ｍ−キシレンがある。特定の例としては、４−tert−ブチルカリックス［４］アレン−四酢酸テトラエチルエステル、２−ドデシル−２−メチル−１，３−プロパンジイルビス［Ｎ−［５’−ニトロ（ベンゾ−１５−クラウン−５）−４’−イル］カルバメート］、４−［Ｎ−（１−アダマンチル）カラバモイルアセチル］−１３−［Ｎ−（ｎ−オクタデシル）カルバモイルアセチル］−１，７，１０，１６−テトラオキサ−４，１３−ジアザシクロオクタデカン、（−）−（Ｒ，Ｒ）−Ｎ，Ｎ’−ビス［１１−（エトキシ−カルボニル）ウンデシル］−Ｎ，Ｎ’−４，５−テトラメチル−３，６−ジオキサオクタン−ジアミド、塩化トリドデシルメチルアンモニウム、ヒドロキソ（５，１０，１５，２０−テトラキス（ｏ−ピバルアミドフェニル）ポルフィリナート）インジウム（III） 、およびシアノアクアコビリニン酸ヘプタキス（２−フェニルエチルエステル）がある。
【００８５】
クロモイオノホアの例としては、９−（ジエチルアミノ）−５−（オクタデカノイルイミノ）−５Ｈ−ベンゾ［ア］フェノキサジン、９−ジメチルアミノ−５−［４−（１６−ブチル−２，１４−ジオキソ−３，１５−ジオキサエイコシル）フェニルイミノ］ベンゾ［ア］フェノキサジン、９−（ジエチルアミノ）−５−［（２−オクタデシル）イミノ］ベンゾ［ア］フェノキサジン、５−オクタデカノイルオキシ−２−（４−ニトロフェニルアゾ）フェノール、９−（ジエチルアミノ）−５−（ナフトイルイミノ）−５Ｈ−ベンゾ［ア］フェノキサジン、４’，５’−ジブロモフルオレッセインオクタデシルエステル、フルオレッセインオクタデシルエステル、４−（オクタデシルアミノ）アゾベンゼン、およびＮ−２，４−ジニトロ−６−（オクタデシルオキシ）フェニル−２’，４’−ジニトロ−（トリフルオロメチル）フェニルアミンから成る群より選択されるものがある。特定の例としては、９−（ジエチルアミノ）−５−（オクタデカノイルイミノ）−５Ｈ−ベンゾ［ア］フェノキサジン、および９−ジメチルアミノ−５−［４−（１６−ブチル−２，１４−ジオキソ−３，１５−ジオキサエイコシル）フェニルイミノ］ベンゾ［ア］フェノキサジンがある。
【００８６】
複合親脂性無機イオン(complex lipophilic inorganic ions）の例としては、テトラキス［３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ボレート、テトラキス（４−クロロフェニル）ボレート、テトラキス（４−フルオロフェニル）ボレート、およびテトラドデシルアンモニウムから成る群より選択されるものがある。特定の例としては、テトラキス［３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ボレート、およびテトラドデシルアンモニウムがある。
【００８７】
本発明の一実施態様においては、化学的認識系が、１種のイオノホア、１種のクロモホア、および１種の複合親脂性無機イオンを含む。
【００８８】
本発明のもう一つの実施態様においては、生物化学的認識系が酵素または酵素群と着色試薬を含み、例えば酵素（例えばグルコースオキシダーゼ）に検体（例えばグルコース）が結合されるときに該酵素が酸素の存在下で該検体を酸化する。この認識系は、光学的検出を容易にするために、この酸化の反応生成物であるグルコン酸または過酸化水素と相互作用し得る要素（例えば前者がｐＨ指示薬をプロトン化し得るか又は後者が色素を酸化し得る）を更に含んでよい。
【００８９】
本発明の一実施態様においては、光学現象が表面プラズモン共鳴であり、基体材料がプラスチックベース材料および金属表面層材料から作製され、センサードットが可塑剤を含むポリ塩化ビニルまたは架橋アクリレートから作製される。特に、金属は金であり、ベース材料はポリエーテルイミドである。
【００９０】
本発明の代替的な実施態様において、化学的認識がポリマー構造自体によって生じる。検体の活性に対して可逆的に応答するとともに、キャビティ（空孔）を含むポリマー型構造を有することによって特徴付けられるポリマー型材料は、分子インプリントポリマー（molecular imprinted polymers）と称される。分子インプリントポリマーの調製には、多くの場合に検体自体であるテンプレート（鋳型）分子の存在下で、ポリマー前駆体、例えばアクリレート類を重合させる。次に、ポリマーマトリックスからテンプレート分子を取り除くことによって、検体に特異的な結合部位を構成するキャビティがポリマーマトリックス内に生じる。キャビティへの検体の結合により、ポリマーマトリックスの光学的／物理的性質の変化を生じる。本発明のこの特定の実施態様においては、テンプレート分子（「ネガティブ」であるが本願での「認識部分」）はスポッティング流体に含まれ、次に、固結したセンサードットの洗浄により化学的認識部位／系が形成される。
【００９１】
上に示したように、センサードットのポリマーマトリックス中への（生物）化学的認識系の導入は、１又はそれ以上の逐次的な工程を含む異なる方法で達成することができる。これらの工程は、１又はそれ以上の洗浄工程、１又はそれ以上の「ピン・リング」デポジッティング工程ならびに１又はそれ以上の固結工程、例えば熱、減圧、又は異なる線源による照射に曝すことを含み得る。
【００９２】
本発明の一実施態様においては、（生物）化学的認識系の要素が、ポリマーおよび／またはポリマー前駆体と同一のスポッティング流体に含有される。
【００９３】
一実施態様では、２種又はそれ以上のスポッティング流体が平面の各所定位置に逐次的にデポジットされ、スポッティング流体の最後のデポジション後にスポッティング流体が固結させられる。
【００９４】
もう一つの実施態様では、２種又はそれ以上のスポッティング流体が平面の各所定位置に逐次的にデポジットされ、スポッティング流体の各デポジション後にスポッティング流体が固結させられる。
【００９５】
本発明の別の実施態様においては、（生物）化学的認識系の１種又はそれ以上の要素を含む１種又はそれ以上の流体を、予め形成されたセンサードットに「ピン・リング」デポジッション法により重ね合わせ（superimposition）することによって、センサードットのポリマーマトリックス中に（又はポリマーマトリックス上に）化学的または生物学的認識系を導入し得る。この実施態様では（生物）化学的認識要素を含む流体が溶媒および／または可塑剤を更に含んでよい。
【００９６】
このアプローチは、重合条件に曝されたときに損傷を受け得る認識要素の導入にとって有利となり得るだけでなく、異なるパターンをもった（生物）化学センサーデバイスを製造する経済的方法をも示し得る。
【００９７】
本発明の一実施態様において、センサードットのポリマーマトリックス中への該化学的認識系の導入は、以下の方法で行われる。ポリマーおよび／またはポリマー前駆体と可塑剤とを含む第１のスポッティング流体を基体材料上にデポジットする。このスポッティング流体を固結させる。適当な溶媒を用いて固結センサードットを洗浄することにより可塑剤を再び取り除く。固結したポリマーマトリックスの上部に、１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分に相当する要素の形態にある（生物）化学的認識系と可塑剤とを含む第２のスポッティング流体をデポジットし、該ポリマーマトリックスを再び可塑化する。次に、その組合せを固結させる。
【００９８】
本発明の一実施態様においては、固結したセンサードットと同様に固結していないセンサードットの小滴への、溶媒、可塑剤、重合開始剤および（生物）化学的認識要素から成る群より選択される１種又はそれ以上の要素を含む１種又はそれ以上の流体の逐次的な重ね合わせによって、（生物）化学センサードットを支持表面上に構成し得る。
【００９９】
より一層好ましい実施態様においては、センサードットの１つ又はそれ以上が、温度、劣化、検体、バルク溶液屈折率、ポリマーマトリックスの膨潤、イオン強度からの影響に起因する不特定の変化や、該センサー変換器に用いられる光源の変動に応答する基準ポリマーマトリックスを含む基準センサードットに相当する。この基準センサードットは、１種又はそれ以上の（生物）化学的認識要素を除いて基準であるセンサードットの全要素を含み得る。
【０１００】
（生物）化学センサードットの直径は一般には１〜１０００μｍ、より好ましくは１５０〜２５０μｍであり、該ドットの高さは０．１〜１０００μｍ、より好ましくは１〜５μｍである。流体重ね合わせ工程の数が、通常、センサードットの直径および高さを制御する。
【０１０１】
本発明の方法により作製される（生物）化学センサードットは、同一サンプル中に含まれる２種又はそれ以上の検体の並列的な検出および定量のために使用し得る。当業者は本発明の広範な潜在的適用範囲を認識するであろう。
【実施例】
【０１０２】
実施例１
市販「ピン・リング」アレイヤーの改良
市販の「ピン・リング」アレイヤー（Affimetrix 417, 以前はGenetic MicrosystemよりGMS 417として）を、生物学的または生化学的流体でなくポリマーまたはポリマー前駆体を含むスポッティング流体のデポジションのために適合させる、すなわち、ピン洗浄用のエタノール等の有機溶媒を用いた連続使用のために適合させる。チュービング（一般にはシリコーン）を、更に溶媒耐性のＦＥＰ（フルオロエチレン−プロピレン）チュービングに交換した。同様に、洗浄液を洗浄ステーションに送るポンプ(AS Thomas）を取り外して、同モデルの「化学薬品耐性」バージョンに取り換える。ドアの保護ロックを失効させて、洗浄瓶を用いたテトラヒドロフランによる手動洗浄のためにピンにアクセスできるようにする。クランプでなく（又はクランプに加えて）フローレストリクター（流量絞り弁）を洗浄溶媒チュービングに取り付けて、洗浄ステーション内のノズルから噴出する溶媒の制御量を増大できるようにする。保護ホイルを用いて、装置の透明フロントドアの内側を覆うことにより、少ない洗浄溶媒が跳ね返る場合の損傷から装置を保護することができる。吸引により液槽から洗浄液を除去する真空ポンプの出口を実験用換気系（フード）に接続して、作業環境に溶媒蒸気が大量に導入されることを防止する。マイクロタイタープレート穴の中のアレイヤーに導入する。一般的なポリスチレンプレートは多くの有機溶媒に対して耐性でなく、これがポリプロピレンプレートが選択される理由である。
【０１０３】
実施例２
ガラス材料上の複数の小型化ＰＶＣドットの作製
ポリ（塩化ビニル）（高分子量）３３ｍｇおよび可塑剤ビス（２−エチルヘキシル）セバケート（ＤＯＳ）６６ｍｇをシクロヘキサノン８００μＬ中に溶解させ、その結果得られるスポッティング流体の３５μＬを２５６穴ポリプロピレン製マイクロタイタープレートの穴Ａ１に注入する。１２５μｍピンを備えたGMS 417 アレイヤーを使用して、ＰＶＣドットのデモンストレーションアレイを市販のガラスもしくは金コート処理ガラス顕微鏡スライドのような基体上に容易にデポジットすることができる（図１）。特注金属アダプタープレートを用いることにより、他の支持表面を装置内に設けてもよい。ＰＶＣ−ＤＯＳ残留物を除去するためにテトラヒドロフランでピンを洗浄する。これは手動により行ってよく、又は洗浄ラインおよび対応して適合された装置内の液槽の中で適当な溶媒を使用してよい。
【０１０４】
実施例３
複数の小型化ナトリウム選択的（生物）化学センサードットの作製
９−（ジエチルアミノ）−５−（オクタデカノイルイミノ）−５Ｈ−ベンゾ［ア］フェノキサジン２．９ｍｇ、テトラキス［３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ホウ酸ナトリウム４．６ｍｇ、４−tert−ブチルカリックス［４］アレーン四酢酸テトラエチルエステル１０．０ｍｇ、ビス（２−エチルヘキシル）セバケート１３９．２ｍｇおよびポリ（塩化ビニル）（高分子量）６９．１ｍｇをシクロヘキサノン２ｍｌ中に溶解させる。その結果得られるスポッティング流体の３５μＬを２５６穴ポリプロピレン製マイクロタイタープレートの穴Ａ１に注入する。１２５μｍピンを備えたGMS 417 アレイヤーを使用して、可塑化ＰＶＣをベースとするナトリウム選択的（生物）化学センサードットを金コート処理ガラス顕微鏡スライド上に作製した。センシングドットの機能性、すなわち、緩衝溶液中の標的イオンであるナトリウムに対する応答は、光ファイバー吸光光度法または表面プラズモン共鳴分光法により、それぞれ確認することができる。後者はクラマース−クローニヒの関係式によりスペクトル／吸光度変化に関係付けられる膜における屈折率変化を検出するものである。
【０１０５】
実施例４
メタクリレートを含むスポッティング流体を用いた複数のセンサードットの作製
１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート１６０ｍｇ、ドデシルメタクリレート１００ｍｇ、ビス（２−エチルヘキシル）セバケート２００ｍｇ、およびラジカル開始剤、例えば、α，α−ジメトキシ−α−フェニルアセトフェノン１ｍｇ、または光増感剤としてのベンゾフェノン５ｍｇとともに過酸化ベンゾイル２．５ｍｇから調製したスポッティング流体の３５μＬを、２５６穴ポリプロピレン製マイクロタイタープレートの穴Ａ１に注入する。１２５μｍピンを備えたGMS 417 アレイヤーを使用して、光重合メタクリレートセンサードットのデモンストレーションアレイを市販の顕微鏡スライド上に作製した。スポッティング流体のデポジション後に、ピンをエタノール等の適当な溶媒で洗浄した。デポジッション後に、スポッティング流体を不活性ガス雰囲気中でＵＶ光に通常１０〜２０分曝すことにより、スポッティング流体小滴を光重合した。このような実験は、メタクリレートカクテルドットが高精度をもって多数生成でき、その直後に光重合できることを納得のいくように実証するものである。スポッティング流体に数％（ｗ／ｗ）の濃度で（生物）化学的認識要素（例えばイオノホア、クロモイオノホア、複合親脂性無機イオン）を加える結果として、デポジション工程に影響を及ぼすことなくセンシングドットのアレイが生じる。しかしながら、これらの要素の多数が光漂白（フォトブリーチ）可能であるので、センシング要素を導入する代替ルートとして再可塑化（replasticizing）を選択できる。この目的に向けて、認識要素を含まない可塑化ドットをデポジットし、次にテトラヒドロフランで処理して材料から可塑剤を取り除く。その後に、ビス（２−エチルヘキシル）セバケート中に（生物）化学的認識要素（例えばイオノホア、クロモイオノホア、複合親脂性無機イオン）を含む流体の小滴を、ポリマードットの上部に直接的にデポジットし得る。十分な時間が経つと、可塑剤およびそれと共に該センシング要素がポリマーマトリックス中に取り込まれ、その結果として機能性イオン選択的（生物）化学センサードットを生じる。
【０１０６】
実施例５
ポリマードットの重ね合わせ
５．Ｉ
３×３ドットの４つのアレイＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが得られるようにして、実施例４のスポッティング流体に類似のスポッティング流体をガラス顕微鏡スライド上にデポジットした。次に、これらのドットを不活性ガス中でＵＶ照射により光重合した。Affimetrix 418蛍光スキャナーを用いてセンサードットの画像を撮り（図２）、重ね合わせが成功したことを確認した（アレイＢにおいて実験誤差に起因して重ね合わせに失敗し、そこでは２つの個々のアレーが位置ずれしたことに留意）。
【０１０７】
５．II
さらに、アラインメント（整列）試験用のアレイヤーのキャリブレーションソフトウェアにおける機能を使用して、実施例２のスポッティング流体に類似のスポッティング流体を２０×２０アレイにデポジットした。このデポジッションを位置ずれしたドット位置となるように繰り返した。図３のスキャナー画像は２つのアレイを示し、それらが重なり合っている領域を示す。アレイの外観の僅かな相違は、顕微鏡スライドの異なる表面の使用により生じるのが最も起こり得る原因である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】シクロヘキサノン中ＰＶＣ／ＤＯＳを含むスポッティング流体の「ピン・リング」デポジションにより得られた複数のセンサードットの写真画像である（実施例２）。ドット直径はおよそ２００μｍである。
【図２】メタクリレートを含むスポッティング流体のデポジション（実施例４）及びその後の支持表面上でのポリマー前駆体の重合により得られた光重合メタクリレートのスポッティング流体小滴のアレイ（Ａ〜Ｄ）の蛍光画像である。第二の組のアレイがＡ，Ｃの上部に直接的に重ね合わされ、光重合されている（実施例５．Ｉ）。
【図３】「ピン・リング」キャリブレーション機能により生成した、部分的に重ね合わせされたＰＶＣ−ＤＯＳドットアレイ（実施例５．II）（蛍光スキャナーにより得られた画像）である。外側の白枠は第二のアレイを、内側の白枠はドット重ね合わせ領域を囲んでいる。
【国際公開パンフレット】
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2004531703.tif 000003
2004531703.tif 000004
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2004531703.tif 000032
2004531703.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成15年5月20日(2003.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的（生物）化学センサーデバイスの作製方法であって、前記デバイスが、平面部分を有する基体材料を備え、前記平面が光学現象に基づく変換器に相当し、前記平面部分上には、該平面の空間的に離隔した所定位置に配置された複数の（生物）化学センサードットが配列されており、前記センサードットが
(i)ポリマーマトリックス、および
(ii)１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分、
を備えており、
前記ポリマーマトリックスが前記１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分のための担体を与え、
当該方法が、
(ａ)平面部分を有する基体材料を与えること；
(ｂ)１種又はそれ以上のスポッティング流体であって、前記スポッティング流体の少なくとも１種が
(i)ポリマーおよび／またはポリマー前駆体；
を含み、かつ、前記スポッティング流体の少なくとも１種が
(ii)１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分に相当する要素；
を含むものを与えること；
(ｃ)該基体材料の平面部分の空間的に離隔した所定位置に該１種又はそれ以上のスポッティング流体を「ピン・リング」デポジション機構により同時または逐次的にデポジットし、該スポッティング流体を固結させること、
工程（ｃ）は前記ポリマーおよび／またはポリマー前駆体が前記１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分のための担体を与えるように行われること、を含んでなる方法。
【請求項２】
光学現象が透過、蛍光および表面プラズモン共鳴より選択されるものである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
光学現象が表面プラズモン共鳴である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
基体材料が、ガラス、シリカ、誘電体無機材料、プラスチックおよび水素もしくは重水素終端表面をもったシリコンより選択されるベース材料を含んで成る、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
基体材料が、金属およびシリコンより選択される少なくとも１種の表面層材料から成る平面部分を備えた、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
表面層材料が１０〜５００ｎｍの厚さを有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
基体材料の平面が、下記の二官能性試薬：
Ｘ−Ｚ−Ｙ
［式中、Ｘは−ＯＲ’、非対称形もしくは対称形のジスルフィド（−ＳＳＲ’Ｙ’，−ＳＳＲＹ）、スルフィド（−ＳＲ’Ｙ’，−ＳＲＹ）、ジセレニド（−ＳｅＳｅＲ’Ｙ’，−ＳｅＳｅＲＹ）、セレニド（−ＳｅＲ’Ｙ’，−ＳｅＲ’Ｙ’）、チオール（−ＳＨ）、セレノール（−ＳｅＨ）、−Ｎ＝Ｃ、−ＮＯ2 、三価リン化合物群、−ＮＣＳ、−ＯＣ（Ｓ）ＳＨ、チオカルバメート、ホスフィン、チオ酸（−ＣＯＳＨ）、ジチオ酸（−ＣＳＳＨ）、−Ｓｉ（ＯＲ／Ｒ／Ｈ）3 およびハロゲンより選択され、
置換基ＲおよびＲ’は各々が独立して、任意的に置換されてよいＣ1-30 アルキル、任意的に置換されてよいＣ2-30 アルケニル、任意的に置換されてよいＣ2-30 アルキニルおよび任意的に置換されてよいアリールより選択され、
ＹおよびＹ’はヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、ホルミル、ヒドラジン、カルボニル、エポキシ、ビニル、アリル、アクリル、エポキシおよびメタクリルより選択され、
Ｚは２官能基間のリンカー（ビラジカル）である。］
による処理によって化学修飾される、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
上記１種又はそれ以上のスポッティング流体の少なくとも１種が、ポリアクリレート類、ポリアニリン類、ポリ（ブタジエン）、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリメタクリレート類、ポリスチレン類、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリウレタン類、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（塩化ビニル）、エポキシノボラック樹脂および上記ポリマーの共重合体または三元共重合体より選択されるポリマーを含む、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
上記１種又はそれ以上のスポッティング流体の少なくとも１種が、モノマー型アクリレート、モノマー型メタクリレート、オリゴマーおよび架橋剤より選択されるポリマー前駆体を含む、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
上記１種又はそれ以上のスポッティング流体の少なくとも１種が可塑剤を含む、請求項８および請求項９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
スポッティング流体が重合開始剤を含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
（生物）化学的認識部分がイオノホア、クロモイオノホアおよび複合親脂性無機イオンより選択される、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
スポッティング流体が熱、紫外光による照射、可視光による照射に曝されることにより又は電子で誘発される励起により固結される、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
２種又はそれ以上のスポッティング流体が上記平面の各所定位置に逐次的にデポジットされ、該スポッティング流体が該スポッティング流体の最後のデポジション後に固結される、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
２種又はそれ以上のスポッティング流体が上記平面の各所定位置に逐次的にデポジットされ、該スポッティング流体が該スポッティング流体の各々のデポジション後に固結される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
（生物）化学センサードットの各々が異なる（生物）化学的認識部分を備えた、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
センサーデバイスが少なくとも５個の異なるセンサードットを備えた、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
光学現象が表面プラズモン共鳴であり、基体材料がプラスチックベース材料および金属表面層材料から作られ、センサードットが可塑剤を含む架橋アクリレートまたはポリ塩化ビニルから作られる、上記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
上記金属が金であり、上記ベース材料がポリエーテルイミドである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
平面部分を有する基体材料を備え、前記平面が光学現象に基づく変換器に相当し、前記平面部分上には、該平面の空間的に離隔した所定位置に配置された複数の（生物）化学センサードットが配列されており、前記センサードットが
(i)ポリマーマトリックス、および
(ii)１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分、
を備えており、
前記ポリマーマトリックスが前記１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分のための担体を与える、（生物）化学センサーデバイス。
【請求項２１】
（生物）化学センサードットの各々が異なる（生物）化学的認識部分を備えた、請求項２０に記載の（生物）化学センサーデバイス。
【請求項２２】
センサーデバイスが少なくとも５個の異なるセンサードットを備えた、請求項２１に記載の（生物）化学センサーデバイス。
【請求項２３】
光学現象が透過、蛍光および表面プラズモン共鳴より選択されるものである、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の（生物）化学センサーデバイス。
【請求項２４】
光学現象が表面プラズモン共鳴である、請求項２３に記載の（生物）化学センサーデバイス。
【請求項２５】
基体材料が、ガラス、シリカ、誘電体無機材料、プラスチックおよび水素もしくは重水素終端表面をもったシリコンより選択されるベース材料を含んで成る、請求項２０〜２４のいずれか一項に記載の（生物）化学センサーデバイス。
【請求項２６】
基体材料が、金属およびシリコンより選択される少なくとも１種の表面層材料から成る平面部分を備えた、請求項２０〜２５のいずれか一項に記載の（生物）化学センサーデバイス。
【請求項２７】
表面層材料が１０〜５００ｎｍの厚さを有する、請求項２６に記載の（生物）化学センサーデバイス。
【請求項２８】
基体材料の平面が、下記の二官能性試薬：
Ｘ−Ｚ−Ｙ
［式中、Ｘは−ＯＲ’、非対称形もしくは対称形のジスルフィド（−ＳＳＲ’Ｙ’，−ＳＳＲＹ）、スルフィド（−ＳＲ’Ｙ’，−ＳＲＹ）、ジセレニド（−ＳｅＳｅＲ’Ｙ’，−ＳｅＳｅＲＹ）、セレニド（−ＳｅＲ’Ｙ’，−ＳｅＲ’Ｙ’）、チオール（−ＳＨ）、セレノール（−ＳｅＨ）、−Ｎ＝Ｃ、−ＮＯ2 、三価リン化合物群、−ＮＣＳ、−ＯＣ（Ｓ）ＳＨ、チオカルバメート、ホスフィン、チオ酸（−ＣＯＳＨ）、ジチオ酸（−ＣＳＳＨ）、−Ｓｉ（ＯＲ／Ｒ／Ｈ）3 およびハロゲンより選択され、
置換基ＲおよびＲ’は各々が独立して、任意的に置換されてよいＣ1-30 アルキル、任意的に置換されてよいＣ2-30 アルケニル、任意的に置換されてよいＣ2-30 アルキニルおよび任意的に置換されてよいアリールより選択され、
ＹおよびＹ’はヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、ホルミル、ヒドラジン、カルボニル、エポキシ、ビニル、アリル、アクリル、エポキシおよびメタクリルより選択され、
Ｚは２官能基間のリンカー（ビラジカル）である。］
による処理によって化学修飾されている、請求項２０〜２７のいずれか一項に記載の（生物）化学センサーデバイス。
【請求項２９】
（生物）化学的認識部分がイオノホア、クロモイオノホアおよび複合親脂性無機イオンより選択される、請求項２０〜２８のいずれか一項に記載の（生物）化学センサーデバイス。
【請求項３０】
（生物）化学センサードットの各々が異なる（生物）化学的認識部分を備えた、請求項２０〜２９のいずれか一項に記載の（生物）化学センサーデバイス。
【請求項３１】
センサーデバイスが少なくとも５個の異なるセンサードットを備えた、請求項３０に記載の（生物）化学センサーデバイス。
【請求項３２】
光学現象が表面プラズモン共鳴であり、基体材料がプラスチックベース材料および金属表面層材料から作られており、センサードットが可塑剤を含む架橋アクリレートまたはポリ塩化ビニルから作られている、請求項２０〜３１のいずれか一項に記載の（生物）化学センサーデバイス。
【請求項３３】
上記金属が金であり、上記ベース材料がポリエーテルイミドである、請求項３２に記載の（生物）化学センサーデバイス。
【請求項３４】
平面部分を有する基体材料を備え、前記平面が光学現象に基づく変換器に相当し、前記平面部分上には、該平面の空間的に離隔した所定位置に配置された複数の（生物）化学センサードットが配列されており、前記センサードットが
(i)ポリマーマトリックス、および
(ii)１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分、
を備えており、
前記ポリマーマトリックスが前記１種又はそれ以上の（生物）化学的認識部分のための担体を与える、光学的（生物）化学センサーデバイスを使用することによって行われる、２種又はそれ以上の検体のモニター及び／又はキャラクタライズ方法。
【請求項３５】
光学的（生物）化学センサーデバイスとの組合せにおいて表面プラズモン共鳴法を利用する、請求項３４に記載の方法。
【国際調査報告】
2004531703.tif 000034
2004531703.tif 000035
2004531703.tif 000036
2004531703.tif 000037