(57)【要約】バイオセンサと併用するのに適当な表面検出器アレイデバイスが開示されている。該デバイスは、基板から形成され、該基板は、複数の別個の二重層適合性表面領域を規定する表面を有し、該領域は、１個またはそれ以上の二重層障壁領域で分離されている。該二重層適合性表面領域は、その上に、水性フィルムで分離された支持体流体二重層を備えている。該二重層は、選択されたレセプターまたは生体分子を含有し得る。バルク水相は、この基板表面上の二重層を覆っている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面検出器アレイデバイスであって、該デバイスは、以下の部分を含む：
基板であって、該基板は、複数の別個の二重層適合性表面領域を規定する表面を有し、該領域は、１個またはそれ以上の二重層障壁領域で分離されている；
バルク水相であって、該水相は、該基板の表面を覆っている；
脂質二重層拡張部であって、該脂質二重層拡張部は、該二重層適合性表面領域の各々に備えられている；および
水性フィルムであって、該水性フィルムは、各二重層適合性表面領域と対応する脂質二重層拡張部との間に差し挟まれている；
ここで、該二重層適合性表面領域および該二重層障壁表面領域は、異なる材料から形成されており、そして
ここで、各二重層適合性領域に備えられた各二重層拡張部は、隣接する二重層拡張部とは組成的に異なる、
デバイス。
【請求項２】
さらに、複数の群の前記二重層適合性領域を含み、ここで、該群が、それぞれ、前記二重層拡張部が組成的に類似している領域を規定し、ここで、異なる群にある該二重層拡張部が、組成的に異なる、請求項１に記載の検出器。
【請求項３】
バイオセンサ領域のアレイを形成する方法であって、ここで、各領域は、異なる公知の脂質二重層組成物を有し、該方法は、以下の工程を包含する；
バイオセンサアレイを提供する工程であって、該バイオセンサアレイは、複数の脂質二重層適合性領域を有し、該適合性領域は、１個またはそれ以上の二重層障壁領域で取り囲まれている；
２種またはそれ以上の異なる脂質二重層組成物を装填した勾配形成デバイスを提供する工程であって、該勾配形成デバイスは、表面にスポットを形成するスポット形成デバイスと流体連絡している；
バイオセンサアレイ加工物を保持し並進運動させる多軸並進運動テーブルを提供する工程；
バイオセンサアレイ加工物を設置する工程であって、該加工物は、１個またはそれ以上の障壁領域で取り囲まれた複数の二重層適合性領域を有する；および
該勾配形成デバイスから生じる混合脂質二重層組成物のスポットを形成して、勾配を形成し、このような組成物混合物を形成しつつ分配している間、少なくとも１本の軸で、該テーブルを並進運動し、それにより、異なる割合の各脂質二重層組成物を異なる連続位置に分配する工程。
【請求項４】
勾配バイオセンサアレイを作製する方法であって、該方法は、以下：
異なる原料に由来の実質的に層流の２種の異なる組成物を１個の混合チャンバに流すことにより、第一および第二原料から含有された第一および第二の異なる脂質二重層形成組成物を共に混合する工程であって、該混合チャンバは、該２種の異なる組成物が該混合チャンバを貫流している間にその層流特性を保持し、ここで、勾配を形成する各異なる組成物混合物の対向端は、第一端および第二端を有し、さらに、該勾配の該第一端から始まって該勾配の第二端で終わる異なる割合の組成物の組合せを含み、該第一端は、第一組成物に面し、そして第二端は、他の第二組成物に面し、ここで、該混合チャンバは、該勾配を、該アレイの表面を横切る実質的な層流で、該勾配を分配するように適合され、ここで、該勾配に含有された該組成物は、該アレイの二重層適合性領域と最初に接触すると、捕捉され保持される、
工程を包含する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般に、支持した流体二重層およびそれらを選定領域に閉じ込める方法に関する。さらに具体的には、本発明は、別個にアドレス可能な支持した流体二重層膜の微細加工アレイおよびそれらの使用に関する。
【０００２】
（参考文献）
【０００３】
【表１】
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2004506208.tif 000004
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（発明の背景）
過去数年にわたって、所望の活性について数百万出ないにしても数千の化合物のスクリーニングを促進するために、多数の高処理能力スクリーニング方法が開発されている。このような方法は、典型的には、潜在的に有効な化合物のレセプターへの結合を検出することに基づいている。これらの結合アッセイは、所望の活性を有し得る化合物の母集団に制約を加える際に有効であるが、典型的には、この活性を任意の詳細度で評価するには、あまり適していない。
【０００４】
潜在的に活性な化合物の生体活性は、典型的には、効率は低いがより多くの情報を提供する「二次スクリーン」またはアッセイを使用して評価されるが、これらには、典型的には、訓練された技術者または科学者が相当な時間をかける必要がある。一体化膜タンパク質に影響を与える候補化合物（例えば、レセプターおよびイオンチャンネル）を評価するために、１化合物あたりで必要な時間量は、もし、このアッセイが電気生理学的な活性に対する効果を含むなら、数時間または数日であり得る。従って、さらに詳細な分析を行ってもよい少数の化合物を確認するために、このような一体化膜タンパク質の活性に影響を与える化合物のさらに効率的な「二次スクリーン」が必要とされている。
【０００５】
（発明の要旨）
１つの局面において、本発明は、表面検出器アレイデバイスを含む。該デバイスは、以下の部分を含む：基板であって、該基板は、複数の別個の二重層適合性表面領域を規定する表面を有し、該領域は、１個以上の二重層障壁領域で分離されている；バルク水相であって、該水相は、該基板の表面を覆っている；脂質二重層拡張部（ｅｘｐａｎｓｅ）であって、該脂質二重層拡張部は、該二重層適合性表面領域の各々に備えられている；および水性フィルムであって、該水性フィルムは、各二重層適合性表面領域と対応する脂質二重層拡張部との間に差し挟まれている。一般に好ましい実施形態では、該二重層適合性表面領域および該二重層障壁表面領域は、異なる材料から形成されている。
【０００６】
前記二重層適合性表面領域は、このような二重層適合性表面特性を有する種々の材料のいずれかから形成され得、これには、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＣａＦ２および雲母だけでなく、高分子フィルム（例えば、ポリアクリルアミドまたはデキストランフィルム）が挙げられる。ＳｉＯ２は、二重層適合性表面領域を形成するのに特に有効な材料である。
【０００７】
前記二重層障壁表面領域は、このような二重層障壁表面特性を有する種々の材料のいずれかから形成され得、これには、金、ポジティブフォトレジストおよび酸化アルミニウムが挙げられる。
【０００８】
一般的な実施形態では、前記脂質二重層拡張部は、以下からなる群から選択される少なくとも１種の脂質を含有する：ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、ホスファチジン酸、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジルグリセロールおよびスフィンゴミエリン。
【０００９】
１実施形態では、前記デバイスは、約１０個と約１００個の間の異なる二重層適合性表面領域を含む。他の実施形態では、該デバイスは、少なくとも約２５００個の異なる二重層適合性表面領域を含む。さらに他の実施形態では、該デバイスは、少なくとも約２５，０００個の異なる二重層適合性表面領域を含む。さらに他の実施形態では、該デバイスは、少なくとも約２５０万個の異なる二重層適合性表面領域を含む。
【００１０】
前記二重層適合性表面領域は、一般的な１実施形態では、約１μｍと約１０μｍの間の幅の二重層障壁領域により、互いから分離されている。
【００１１】
異なる二重層適合性表面領域上の脂質二重層拡張部は、異なる組成物を有し得、さらに、選定した生体分子を含有し、異なる拡張部は、異なる生体分子（例えば、イオンチャンネルまたは膜貫通レセプター）を有する。該生体分子は、脂質分子に共有結合または非共有結合され得る。非共有結合相互作用の例には、静電相互作用および特定の分子相互作用（例えば、ビオチン／ストレプトアビジン相互作用）が挙げられる。生体分子の例には、タンパク質（例えば、リガンドおよびレセプター）だけでなく、ポリヌクレオチドおよび他の有機化合物が挙げられる。
【００１２】
他の局面では、本発明は、複数の別個にアドレス可能な脂質二重層領域を有する表面検出器デバイスを形成する方法を包含する。該方法は、以下の工程を包含する：（ｉ）平面基板を処理して、複数の別個の二重層適合性表面領域を規定する基板表面を形成する工程であって、該二重層適合性表面領域は、１個またはそれ以上の二重層障壁領域で分離されている；および（ｉｉ）該二重層適合性表面領域上に支持二重層を形成するのに好ましい条件下にて、該複数の別個の二重層適合性表面領域に、脂質二重層小胞の懸濁液を塗布する工程。該塗布により、次いで、該二重層障壁領域上に、支持二重層膜が形成される。
【００１３】
さらに他の局面では、本発明は、リガンドの混合物中で選定リガンドを検出する方法を包含する。該方法は、以下の工程を包含する：（ｉ）該混合物を、バイオセンサ表面検出器（例えば、上記のもの）と接触させる工程；および（ｉｉ）それを特異的に結合するレセプターとの該選定リガンドの結合を検出する工程。
【００１４】
さらに他の局面では、本発明は、バイオセンサで使用する表面検出アレイデバイスを包含する。このようなデバイスは、以下の部分を含む：（ｉ）基板であって、該基板は、複数の別個の二重層適合性表面領域を規定する表面を有し、該領域は、１個またはそれ以上の二重層障壁領域で分離されている；（ｉｉ）バルク水相であって、該水相は、該基板の表面を覆っている；（ｉｉｉ）脂質二重層拡張部であって、該脂質二重層拡張部は、該二重層適合性表面領域の各々に備えられている；および（ｉｖ）水性フィルムであって、該水性フィルムは、各二重層適合性表面領域と対応する脂質二重層拡張部との間に差し挟まれている。各二重層拡張部は、同じ種類のレセプターまたは生体分子を含有し、また、異なる二重層拡張部は、異なる種類のレセプターまたは生体分子を含有する。
【００１５】
本発明の他の局面は、表面検出器アレイデバイスを提供し、該デバイスは、以下の部分を含む：基板であって、該基板は、複数の別個の二重層適合性表面領域を規定する表面を有し、該領域は、１個またはそれ以上の二重層障壁領域で分離されている；バルク水相であって、該水相は、該基板の表面を覆っている；脂質二重層拡張部であって、該脂質二重層拡張部は、該二重層適合性表面領域の各々に備えられている；および水性フィルムであって、該水性フィルムは、各二重層適合性表面領域と対応する脂質二重層拡張部との間に差し挟まれている；ここで、該二重層適合性表面領域および該二重層障壁表面領域は、異なる材料から形成されており、そしてここで、各二重層適合性領域に備えられた各二重層拡張部は、隣接する二重層拡張部とは組成的に異なる。本発明の他の実施形態は、複数の群の前記二重層適合性領域を含み、ここで、該群は、それぞれ、前記二重層拡張部が組成的に類似している領域を規定し、ここで、異なる群にある該二重層拡張部は、組成的に異なる。
【００１６】
本発明は、さらに、バイオセンサ領域のアレイを形成する方法を提供し、ここで、各領域は、異なる公知の脂質二重層組成物を有し、該方法は、以下の工程を包含する；
バイオセンサアレイを提供する工程であって、該バイオセンサアレイは、複数の脂質二重層適合性領域を有し、該適合性領域は、１個またはそれ以上の二重層障壁領域で取り囲まれている；
２種またはそれ以上の異なる脂質二重層組成物を装填した勾配形成デバイスを提供する工程であって、該勾配形成デバイスは、表面にスポットを形成するスポット形成デバイスと流体連絡している；
バイオセンサアレイ加工物を保持し並進運動させる多軸並進運動テーブルを提供する工程；
バイオセンサアレイ加工物を設置する工程であって、該加工物は、１個またはそれ以上の障壁領域で取り囲まれた複数の二重層適合性領域を有する；および
該勾配形成デバイスから生じる混合脂質二重層組成物のスポットを形成して、勾配を形成し、このような組成物混合物を形成しつつ分配している間、少なくとも１本の軸で、該テーブルを並進運動し、それにより、異なる割合の各脂質二重層組成物を異なる連続位置に分配する工程。
【００１７】
本発明は、さらに、勾配バイオセンサアレイを作製する方法を提供し、該方法は、以下の工程を包含する：異なる原料に由来の実質的に層流の２種の異なる組成物を１個の混合チャンバに流すことにより、第一および第二原料から含有された第一および第二の異なる脂質二重層形成組成物を共に混合する工程であって、該混合チャンバは、該２種の異なる組成物が該混合チャンバを貫流している間にその層流特性を保持し、ここで、勾配を形成する各異なる組成物混合物の対向端は、第一端および第二端を有し、さらに、該勾配の該第一端から始まって該勾配の第二端で終わる異なる割合の組成物の組合せを含み、該第一端は、第一組成物に面し、そして第二端は、他の第二組成物に面し、ここで、該混合チャンバは、該勾配を、該アレイの表面を横切る実質的な層流で、該勾配を分配するように適合され、ここで、該勾配に含有された該組成物は、該アレイの二重層適合性領域と最初に接触すると、捕捉され保持される。
【００１８】
本発明のこれらのおよび他の目的および特徴は、添付の図面と関連して以下の詳細な説明を読むと、さらに十分に明らかとなる。
【００１９】
（発明の詳細な説明）
（Ｉ．定義）
以下の用語は、他に指示がなければ、下記の意味を有する。
【００２０】
「水性」との用語は、脂質に有害ではない水ベースの液体媒体を意味する。
【００２１】
「レセプター」とは、リガンドと特異的に相互作用できる高分子である。細胞では、レセプターは、典型的には、脂質二重層膜（例えば、細胞外ゴルジまたは核膜）と会合している。インビトロで脂質の拡張部に取り込むためのレセプター（例えば、支持二重層）は、組換え発現した細胞から精製されるか、または小レセプターの場合、化学的に合成されるか、いずれかであり得る。
【００２２】
「リガンド」は、レセプターに特異的に結合できる分子である。このリガンドのレセプターへの結合は、典型的には、高い結合親和性（すなわち、Ｋｍ＞１０５）により特徴付けられ、そしてレセプターの機能の変化（例えば、このレセプターまたはその一部と会合したイオンチャンネルの開放）として、またはレセプターの直接的な環境変化（例えば、表面プラスモン共鳴による結合の検出）として、いずれかで検出され得る。インビボで脂質の拡張部に取り込むためのリガンド（例えば、支持二重層）は、組換え発現した細胞から精製されるか、または小リガンドの場合、化学的に合成されるか、いずれかであり得る。
【００２３】
結合は、１つのタンパク質が別のタンパク質に「非特異的に」固着することから生じるよりもむしろレセプター上の結合部位とリガンドとの間の分子相互作用から生じるなら、「特異的」である。このリガンドが可逆様式でレセプターに結合する場合、結合の特異性は、既知方法に従って、標識したリガンドと過剰の未標識リガンドとを競争させることにより、確認され得る。非特異的な相互作用は、このリガンドまたはレセプターのいずれかに対して結合部位を有さない過剰なタンパク質（例えば、ＢＳＡ）を含ませることにより、最小にできる。
【００２４】
（ＩＩ．表面検出器アレイデバイス）
図１は、本発明による表面検出器アレイデバイス（ＳＤＡＤ）２０の一部の透視図である。このデバイスは、基板２２（例えば、酸化したケイ素または溶融シリカウエハ）から製作される。この基板の寸法は、典型的には、１面あたり約０．５ｃｍ〜約５ｃｍの間であり、厚さ約０．１ｍｍ〜約１ｃｍである。
【００２５】
この基板の表面は、複数の別個の二重層適合性表面領域２４を含み、これらは、１個以上の二重層障壁領域２６で切り離されている。この二重層障壁領域２６は、好ましくは、二重層適合性表面領域２４を形成する材料２２とは異なる材料２８から形成されている。
【００２６】
二重層適合性表面領域２４の各々には、脂質二重層拡張部３０が備えられている。各二重層適合性表面領域２４と、対応する脂質二重層拡張部３０との間には、水性フィルム３２が差し挟まれており、このフィルムは、厚さ約５Åと１５Åとの間（典型的には、約１０Å）である。この基板表面および脂質拡張部は、バルク水相３４で覆われている。
【００２７】
これらの二重層障壁領域は、二重層適合性表面２４に対して、押し下げられているか、同一平面上にあるか、または（図１にて２６で示すように）盛り上がり得る。盛り上がった障壁を有する実施形態では、この障壁の高さは、１０オングストローム〜数マイクロメートルまたはそれ以上の範囲であり得る。これらの障壁の幅は、典型的には、約１００ｎｍと約２５０μｍの間である。好ましくは、この幅は、約１μｍと１００μｍの間である。
【００２８】
本発明を支持して実行した実験の結果によれば、これらの脂質二重層領域は、単に隣接脂質二重層領域の機械的または物理的な分離によっては、機能しない。むしろ、これらの実験は、１表面が二重層障壁領域として作用する特性が、その表面を構成する材料に固有の化学的／静電的な特性であることを示している。このような化学的／静電的な特性の例には、疎水性、誘電浸透性、導電性および表面電荷密度が挙げられる。
【００２９】
同様に、選択した表面の「二重層適合性」の程度は、その形状よりもむしろその固有の材料特性の関数である。膜と表面との間の相互作用には、静電力および水和力、ならびに長距離ファンデルワールス力に由来の引力の寄与が挙げられる。適切な二重層適合性表面では、エネルギー最小値は、その支持表面から離れた約５Åと１５Åとの間（典型的には、約１０Å）の二重層膜を捕捉するが、これは、対応する厚さの水性フィルムによって、この支持表面から分離されている。二重層適合性表面は、典型的には、親水性である。
【００３０】
機能的には、二重層障壁領域または二重層適合性表面領域として使用する材料の適合性は、以下のような簡単な「光脱色後蛍光回復（ＦＲＡＰ）」試験における材料の性能により、評価され得る：
この材料の小試料（蛍光マーカーを含有する）（例えば、約１ｃｍ２の平面を有する部分）は、（例えば、アルゴンプラズマへの暴露、または酸洗浄（それに耐えることができる材料について）を使用して）、本明細書中で記述のようにして、洗浄または処理される。この表面は、次いで、リンスされ、その表面には、選択した量（例えば、５０μｌ）の脂質小胞の懸濁液（これは、材料および方法の項で記述するように調製した）が塗布される。この懸濁液は、数分間（例えば、５分間）にわたって、この表面と接触したままにされる。この表面は、次いで、水性媒体に浸漬されて、（例えば、約１００ｍｌの蒸留水またはＰＢＳを添加することにより）、この懸濁液をすすぎ落とすか実質的に希釈し、この表面は、標準蛍光顕微鏡のステージに移動される。この表面の一部は、次いで、（例えば、その蛍光体に依存して、約１分間）、その光に露光したレポーターの蛍光部分を退色するのに十分に明るい光（例えば、１００Ｗの水銀灯からの光）に露光され、この表面は、（退色スポットのサイズに依存して）、約１０分間にわたって、この顕微鏡下にてモニターされて、蛍光の回復を評価する。
【００３１】
二重層適合性表面を形成できる材料を使用して上記試験を実行したとき、この懸濁液中の小胞は、この蛍光レポーターを含有する支持二重層を形成する表面で融合され、光脱色光への局在化露光により、この光脱色光が集中した表面の領域に対応している二重層の領域が脱色される。このモニタリング期間中にて、この二重層にある脱色領域の蛍光は、この支持二重層の流動性に起因して、回復する。
【００３２】
対照的に、二重層障壁表面を形成する材料を使用して上記試験を実行するとき、この懸濁液中の小胞は、この表面と融合して、流体二重層を形成しない。このような条件下にて、これらの小胞は、そのリンス工程中にてすすぎ落とされるか、またはこの表面に付着し固定化されたままになるか、いずれかである。もし、これらの小胞がすすぎ落とされるなら、蛍光は、殆どまたは全く観察されない。もし、これらの小胞が、この表面に付着するが流動二重層を形成しないなら、光脱色後、この脱色領域では、蛍光は回復されない。いずれにしても、この材料は、有効な二重層材料である。しかしながら、これらの小胞が付着しない材料を使用することは、上記ＦＲＡＰ試験後、固定化脂質または膜材料を含有するものの使用には好ましいことが分かる。
【００３３】
上記試験は、本発明の実行者が手に入れ得る多数の異なる材料を使って、同時に実行され得る。このようにして、およそ数時間で、実行者は、特定の材料が、二重層適合性であるかまたは二重層障壁として役立つかいずれかである表面を形成するのに有効であるかどうかを容易に決定できる。
【００３４】
本発明のデバイスの微細加工で使用するのに適切な本質的に全ての材料は、洗浄するとき、二重層適合性表面領域または二重層障壁領域のいずれかを提供することが分かる。従って、上記の簡単なＦＲＡＰ試験を適用すると、典型的に、試験した各材料を使って、本発明を実行する際に有用な材料が得られる。
【００３５】
脂質二重層障壁に適するようにする特性を有する代表的な材料には、特定の重合体（例えば、フォトレジスト）および種々の金属（例えば、金）および鉱物（例えば、酸化アルミニウム）が挙げられる。フォトレジストの利点は、フォトマスクでパターン化することが比較的に容易であり、非導電性であることにある。酸化アルミニウムは、非導電性および再使用可能の両方の利点を有し、殆どの洗浄手順に耐える。
【００３６】
二重層適合性表面に適するようにする特性を有する代表的な材料には、種々のガラス、酸化ケイ素類（酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含む）、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、マイカ、および種々の高分子フィルム（例えば、薄いポリアクリルアミドまたはデキストランフィルム（例えば、Ｅｌｅｎｄｅｒら、１９９６；Ｋｈｕｎｅｒら、１９９４を参照−両方の内容は、本明細書中で参考として援用されている））が挙げられる。両方の型の高分子フィルムは、適切な二重層適合性表面を形成し、これは、水和して、その高分子フィルムと支持二重層膜との間で、水性のフィルムを提供する。
【００３７】
「二重層適合性」である基板表面を作成するために、この表面は、典型的には、洗浄および／または処理されて、表面不純物（ゴミ、オイルなど）を除去する。適当な処理は、本発明のデバイスの作製または構成に関して、以下で議論される。
【００３８】
この支持二重層それ自体は、自己組立式の二次元流体系であり、これは、典型的には、小胞形成脂質分子の２枚の対向小葉からなる。しかしながら、それは、任意の適切な膜形成性の両親媒性物質（タンパク質および非脂質を含む）から、下記のようにして作成できる。
【００３９】
殆どの小胞形成脂質は、長鎖カルボン酸（例えば、グリセリド）であり、そのグリセロールの水酸基は、（ｉ）脂肪酸鎖および（ｉｉ）荷電部分または極性部分（例えば、リン酸エステル基）でエステル化されている。この小胞形成脂質は、好ましくは、２本の炭化水素鎖（典型的には、アシル鎖）および極性ヘッド基を有するものである。ホスフェート基またはリン脂質を有する長鎖カルボン酸は、本発明で使用するのに特に適している。
【００４０】
種々の合成小胞形成脂質および天然に生じる小胞形成脂質があり、これらには、リン脂質、例えば、ホスファチジルコリン（ＰＣ）、ホスファチジルエタノールアミン（ＰＥ）、ホスファチジルセリン（ＰＳ）、ホスファチジン酸、ホスファチジルイノシトール（ＰＩ）、ホスファチジルグリセロール（ＰＧ）およびスフィンゴミエリンが挙げられ、ここで、その２本の炭化水素鎖は、典型的には、約１４〜２２個の炭素原子長であり、不飽和度が変わる。上記脂質およびリン脂質（そのアシル鎖は、飽和度が変わる）は、商業的に得ることができるか、または公開された方法に従って調製できる。他の適切な脂質には、糖脂質およびステロール（例えば、コレステロール）が挙げられる。
【００４１】
本発明で使用するのが好ましいジアシル鎖脂質には、ジアシルグリセロール、ホスファチジルエタノールアミン（ＰＥ）およびホスファチジルグリセロール（ＰＧ）が挙げられる。これらの脂質は、小胞形成脂質として、主要リポソーム成分として使用され、そして、下記の誘導体化脂質において使用される。これらのリン脂質および他のものの全ては、リン脂質の専門業者（例えば、Ａｖａｎｔｉ　Ｐｏｌａｒ　Ｌｉｐｉｄｓ，Ｉｎｃ．，Ａｌａｂａｓｔｅｒ，Ａｌａｂａｍａ）、および一般化学薬品業者（例えば、Ｓｉｇｍａ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ））から入手できる。
【００４２】
この水性フィルムおよびバルク水相は、任意の適切な水溶液（例えば、緩衝化生理食塩水液（例えば、ＰＢＳ））であり得る。このバルク溶液は、例えば、異なる組成の溶液で貫流リンスすることにより、容易に変えることができる（もちろん、この支持二重層を常に水面下に保つように、注意する）。
【００４３】
上記のように、図１は、このデバイスの二重層適合性表面を形成する材料のウエハから微細加工した支持体グリッドを示す。しかしながら、デバイスはまた、そのデバイスの二重層障壁表面領域を形成する材料のウエハから微細加工され得る。このようなデバイスの１実施形態は、図４で示されている。ここで、本発明のデバイスの構造部分５０は、二重層適合性材料からなる領域（例えば、領域５４）を含有するように、二重層障壁材料５２（例えば、酸化アルミニウム）のウエハを微細加工することにより製造され、この場合、各領域は、複数の別個の二重層適合性表面領域（例えば、領域５６）のうちの１個に対応している。１実施形態では、領域５４は、導電性であり、この表面での膜電位の変化を記録するのに使用できるリード線５８に連結される。導電性二重層適合性材料の一例には、その表面を二重層適合性にするために酸化ケイ素または高分子材料の薄膜で被覆した金属（例えば、金）がある。この酸化ケイ素の薄膜は、導電体ではないものの、容量性電流（ｃａｐａｃｉｔａｔｉｖｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ）を効果的に通すことができる。
【００４４】
あるいは、またはそれに加えて、二重層適合性表面を有する電極は、標準ドープ処理（例えば、ホウ素ドープ処理）ケイ素ウエハから作成され得る。このようなウエハ基板には、二重層適合性表面（その下には、半導体（ドープ処理ケイ素）電極）を設けるために、酸化ケイ素の層が形成され得る。この半導体電極は、もちろん、所望のように、種々の他の要素（例えば、この基板それ自体または別のチップにある半導体素子）のいずれかと連動して、その電極に対応する二重層膜のパッチからの情報の処理を促進するか高めることができる。
【００４５】
本発明に従って、多数の異なるデバイスが製造され得る。これらとしては、以下が挙げられる：（ｉ）２５００個の同じ２００μｍ平方のコラルまたは領域の１ｃｍ２アレイを含むデバイス、（ｉｉ）１０，０００個の同じ１００μｍ平方の領域の１ｃｍ２アレイを含むデバイス、（ｉｉｉ）２μｍのフォトレジストの障壁で分離した約３７，０００個の同じ５０μｍ平方の領域の１ｃｍ２アレイを含むデバイス、および（ｉｖ）１μｍの広域なフォトレジストの障壁で分離した約２８０万個の５μｍ平方のコラル（ｃｏｒｒａｌｓ）または領域の１ｃｍ２アレイを含むデバイス。
【００４６】
本発明の代表的な実施形態には、その二重層脂質拡張部が異なる生体分子（例えば、レセプタータンパク質分子、リガンドタンパク質分子または他のタンパク質分子）を含むデバイスが挙げられる。このようなデバイスは、バイオセンサに特に有用であり、これは、本明細書の適用の節でさらに詳細に記述されており、この二重層適合性表面に蛋白リポソームを融合することにより、下記のようにして、作製される。
【００４７】
蛋白リポソーム小胞は、ガラス表面に融合でき、平面支持膜を作製できることが認められている（Ｂｒｉａｎ　ａｎｄ　ＭｃＣｏｎｎｅｌｌ，１９８４）。この技術は、多くの状況において首尾よく適合されている。一例では、Ｈ−２Ｋｋタンパク質は、洗浄剤透析により、卵ホスファチジルコリン−コレステロール小胞から再構成され、これらの小胞を、ガラスの平面膜を作成するのに使用した（Ｂｒｉａｎ　ａｎｄ　ＭｃＣｏｎｎｅｌｌ，１９８４）。Ｈ−２Ｋｋ含有膜は、細胞と接触したとき、特定の細胞毒性応答を誘発できた。
【００４８】
Ｃｈａｎら（１９９１）は、グリコシルホスファチジルイノシトール（ＧＰＩ）固着膜レセプターが蛋白リポソーム融合から形成された平面膜で側方に可動性であること、およびこの可動性がこの膜への細胞付着を高めることを立証した。他の用途は、支持膜を調製するのに、小胞融合、ラングミュアー−ブロジェット方法論および誘導体化表面の組み合わせを使用する（Ｓｕｉら、１９８８；Ｐｌａｎｔら、１９９５）。
【００４９】
この二重層膜にレセプターまたはイオンチャンネルを取り込むことに加えて、この二重層は、任意数の基または化合物のいずれかで誘導体化されて、所望の特性を有する表面が作製され得る。例えば、これらのリポソームは、表面脂質成分に付着することにより、この脂質の表面に結合したリガンドを含有し得る。一般に、このようなリガンドは、小胞形成脂質の極性ヘッド基にカップリングされる。このようなカップリングを達成する代表的な方法は、以下に記載される。
【００５０】
（ＩＩＩ．別個にアドレス可能な脂質二重層領域を備えた表面検出器デバイスの構造）
本発明の表面検出器デバイスは、好都合には、例えば、実施例１で記述するように、微細加工技術および脂質小胞技術の組合せを使用して、製造され得る。
【００５１】
（Ａ．パターン化した支持グリッドの微細加工）
この基板をパターン化して複数の別個の二重層適合性表面領域（これらは、１個またはそれ以上の二重層障壁領域により、分離されている）を有する基板表面を製造することは、本明細書の利点を有する微細加工技術の当業者が理解する多数の異なる様式で、行われ得る。例えば、当該技術分野で周知のミクロ機械加工方法には、フィルム蒸着プロセス（例えば、スパッタリング、スピン塗装および化学蒸着）、レーザー製作またはフォトリソグラフィ技術、またはエッチング法が挙げられ、これらは、湿潤化学またはプラズマプロセスのいずれかにより、実行され得る。これらのおよび他のミクロ機械加工方法は、例えば、Ｐｅｔｅｒｓｅｎ（１９８２）で要約されており、その内容は、本明細書中で参考として援用されている。当該技術分野で公知の一般的なケイ素加工技術は、例えば、ＷｏｌｆおよびＴａｕｂｅｒ（１９８６）で記述されており、その内容は、本明細書中で参考として援用されている。
【００５２】
あるデバイスは、典型的には、まず、基板材料を選択することにより、そしてパターン化した支持グリッド（本発明の表面検出器アレイデバイスの構造部分）を作成することにより、製造される。この支持グリッドは、本発明の基板表面のパターン化側に備えられている。この基板は、典型的には、二重層適合性材料または二重層障壁材料のいずれか一方の特性を有するように選択された材料からなり、これは、二重層適合性材料または二重層障壁材料の他方の特性を有するストリップを備えている。一般的な１実施形態では、二重層適合性基板材料は、二重層障壁材料のストリップでパターン化される。他の一般的な実施形態では、この基板材料は、二重層障壁材料であり、その表面は、二重層適合性材料の領域でパターン化される。しかしながら、この基板材料は、その初期基板材料がパターン化基板表面で表されないように、二重層適合性材料の領域および二重層障壁材料の領域の両方でパターン化できることが分かる。その基板表面を形成する材料は、表面洗浄および／または処理後、一方が二重層適合性表面領域を生じ、また、他方が二重層障壁領域を生じるように、選択される。
【００５３】
フォトレジストは、本発明に関して、少なくとも２つの潜在的な用途を有する。上述のように、ポジティブフォトレジストは、有効な二重層障壁材料である。もちろん、フォトレジストはまた、引き続いたリソグラフィで本発明の微細加工デバイスを作成するように基板をパターン化するという伝統的な意味で、使用できる。適当なネガティブまたはポジティブレジスト材料は、周知である。通例のネガティブレジスト材料には、二成分ビスアリールアジド／ゴムレジストが挙げられ、また、ポジティブレジスト材料には、二成分ジアゾキノン／フェノール樹脂材料が挙げられる。電子線レジスト（これもまた、適当であり得る）の一例には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）が挙げられる（例えば、Ｔｈｏｍｐｓｏｎら、（１９８３）を参照）。
【００５４】
上記のように、ケイ素は、それを正確かつ効率的に製作できるようにする技術がよく発達しているために、好ましい基板材料であるが、他の材料は、ポリテトラフルオロエチレンのような重合体を含めて、使用され得る。この基板ウエハ（例えば、ケイ素ウエハ）は、典型的には、標準的なＲＣＡクリーンを使用して、洗浄される（Ｋｅｒｎ　ａｎｄ　Ｐｕｏｔｉｎｅｎ，１９７０；Ｗｏｌｆ　ａｎｄ　Ｔａｕｂｅｒ，１９８６）。このウエハは、次いで、酸化物の層（好ましくは、厚さ約０．５μｍ）が形成されるまで、公知方法（Ｗｏｌｆ　ａｎｄ　Ｔａｕｂｅｒ，１９８６）を使用して、蒸気中で、約８００℃と１０００℃との間の温度で、酸化される。この酸化物層は、次いで、約１μｍの厚さで、フォトレジスト層で被覆される。本明細書中で記述するように、この方法は、本発明の代表的な表面検出器アレイデバイスの構造部分を製造するのに使用できるが、これは、現在、その二重層拡張部を作成する小胞懸濁液に晒す前に、下記のように洗浄する必要がある。
【００５５】
あるいは、このフォトレジストパターン化基板は、この二重層障壁領域を形成するフォトレジスト以外の材料を使って表面検出器アレイデバイスを製造するために、標準的なフォトリソグラフィにかけることができる。この場合、被覆した積層体は、サイズおよびレイアウトが所望のパターンに対応しているパターンでインプリントしたフォトマスクを通って、照射される。所望のフォトマスクパターンを有するフォトマスクを形成する方法は、周知である。例えば、石英プレートは、標準的な方法を使用して、電子ビーム加工機および電子ビームレジストを使って、クロムでパターン化できる。あるいは、マスクは、多数の業者（例えば、Ａｌｉｇｎ−Ｒｉｔｅ（Ｂｕｒｂａｎｋ，ＣＡ））のいずれかから商業的に得ることができる。露光は、標準的なコンタクトマストアライナ機（ｃｏｎｔａｃｔ　ｍａｓｋ　ａｌｉｇｎｅｒ　ｍａｃｈｉｎｅ）（例えば、Ｋａｒｌ　Ｓｕｓｓコンタクトリソグラフィ機）で、実行される。従来のポジティブまたはネガティブフォトレジストは、透明視野または暗視野フォトマスクと共に使用され得る。このパターンは、引き続いたエッチングまたはリフトオフプロセスにより、この基板に移動され得る。
【００５６】
このデバイスには、所望のパターンで薄い金属被覆を塗布するのに利用できる多数の異なる技術のいずれかを使用して、電極が製作され得る。これらは、例えば、Ｋｒｕｔｅｎａｔ，１９８６；およびＷｏｌｆ　ａｎｄ　Ｔａｕｂｅｒ，１９８６で概説されており、両方の内容は、本明細書中で参考として援用されている。微小電極の製作で使用される便利で一般的な技術には、真空蒸着、蒸発、スパッタリングおよびメッキが挙げられる。これらの電極には、ドープ処理したケイ素および金属（例えば、白金、金または銀）を含めた種々の導電性材料が使用され得る。
【００５７】
蒸着面積の正確な制御ができる蒸着技術は、このデバイスの選択領域に電極を塗布するのに好ましい。このような技術は、例えば、Ｋｒｕｔｅｎａｔ（上記）およびＷｏｌｆ　ａｎｄ　Ｔａｕｂｅｒで記述されている。それらには、電子ビームを使用する物理的蒸着が挙げられ、この場合、原子は、仮想点源（ｖｉｒｔｕａｌ　ｐｏｉｎｔ　ｓｏｕｒｃｅ）からこの基板へと、視野方向で送達される。レーザー被覆では、レーザーは、この基板上の標的点上へと集中され、キャリヤガスは、粉体塗装材料をこのビームへと投射して、その結果、溶融した粒子は、この基板の方へと加速される。
【００５８】
正確に標的化させる他の技術は、電子ビームを使用して先に蒸着した基板（例えば、従来の電子ビームレジスト（例えば、ＰＭＭＡ）、他の材料（例えば、金属塩）の薄層、単分子層など（例えば、Ｔｉｂｅｒｉｏら、１９９３を参照））の選択的な分解を誘発する。この技術は、サブミクロンの回路経路を製造するのに使用されている（例えば、Ｂａｌｌａｎｔｙｎｅら、１９７３）。これらの異なる領域の寸法は、ニアフィールド走査鏡検（ｎｅａｒ　ｆｉｅｌｄ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）と共に電子ビームリソグラフィを使用してナノメートル規模で膜パターンを作成し画像化し得るので、極めて小さく作製できることが分かる。さらに、二重層障壁特性を有するある種の非伝統的な微細加工材料は、標準的な技術を使用して、パターン化できる。例えば、酸化アルミニウムは、蒸発およびリフトオフにより、ＳｉＯ２基板上でパターン化できる（Ｗｏｌｆ　ａｎｄ　Ｔａｕｂｅｒ，１９８６，ｐ．５３５を参照）。このようなパターン化は、上記の一般的な微細加工と同様に、微細加工サービスを提供している企業（例えば、ＭＣＮＣ（Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｔｒｉａｎｇｌｅ　Ｐａｒｋ，ＮＣ）、ＩＣ　Ｓｅｎｓｏｒｓ（Ｍｉｌｐｉｔａｓ，ＣＡ）およびＳｉｌｉｃａ　Ｓｏｕｒｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｔｅｍｐｅ，　ＡＺ））との作業（ｗｏｒｋ　ｏｕｔ）契約を結ぶことにより、便利に行うことができる。
【００５９】
（Ｂ．パターン化した支持体グリッドの洗浄）
パターン化したグリッドは、製造した後、洗浄および／または処理されて、その基板表面に存在している任意の不純物または汚染物質（これらは、その表面に隣接した脂質二重層の形成を妨げ得る）を剥ぎ取るかエッチングで除く。その洗浄手順は、その二重層障壁領域の機能を実質的に損なわないように、選択される。例えば、これらの障壁領域がフォトレジストから作製される実施形態は、伝統的なピルハナ（ｐｉｒｈａｎａ）溶液酸洗剤（３：１のＨ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２）を使用して洗浄すべきではない。その理由は、この酸が、これらの二重層障壁領域を剥ぎ取ることができるからである。フォトレジストを損なわない代表的な洗浄／処理プロセスは、数分間にわたってパターン化グリッドをアルゴンまたは酸素プラズマに暴露することを使用する。このプラズマは、このフォトレジストをある程度エッチングするものの、このフォトレジスト層を実質的に損傷する前に、この基板（例えば、ＳｉＯ２基板）の表面層から汚染物質を剥ぎ取る。
【００６０】
多数の適当なエッチングおよび／または洗浄手順は、当該技術分野で公知である。４つのこのような手順は、以下で要約する。それらには、上記のものが挙げられ、別々にまたは組み合わせて使用され得る。第一方法では、このデバイス（支持体グリッド）の構造部分は、数時間にわたって、５００℃で焼かれる。この方法は、金またはフォトレジストには適合しない。第二方法では、この支持体は、ピルハナ溶液酸洗剤（３：１のＨ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２）中で洗浄される。この方法は、金および白金とうまく併用できるものの、フォトレジストおよび多くの金属に適合している。第三方法では、この支持体グリッドは、洗浄剤（例えば、ＩＣＮ　Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．（Ａｕｒｏｒａ，Ｏｈｉｏ）製の７×洗浄剤を１：４に希釈したもの）中で煮沸される。この方法は、フォトレジストに適合するが、単独では、それ程効果的には使用されない。第四方法では、この支持体グリッドは、気体プラズマ（例えば、アルゴンまたは酸素）中でエッチングされる。この方法は、第三方法と組み合わせたとき、最も効果的に働くが、単独で使用できる；それは、フォトレジストと併用するのに適当な本明細書中で記述した唯一の手順である。
【００６１】
（Ｃ．支持二重層拡張部の製造）
このような洗浄／エッチング／処理工程に続いて、このグリッドは、チャンバに配置され、選択した脂質から形成された小胞またはリポソームの懸濁液（これは、必要に応じて、選択したタンパク質または他の生体分子を含有する）は、各二重層適合性表面領域と接触される。この懸濁液中の小胞は、一般に、数分以内に、この二重層適合性表面領域と融合して、支持二重層膜を形成する（Ｘｉａら、１９９６；Ｇｒｏｖｅｓら、１９９６）。これらの二重層が形成してグリッドが水性バルク（ｂｕｌｋ　ａｑｕｅｏｕｓ）で溢れる前に、数滴の脂質懸濁液の容量が実質的に蒸発できる程に十分に少ない（例えば、約５μｌ未満）用途では、湿潤チャンバが好ましく使用される。
【００６２】
リポソームは、種々の技術（例えば、Ｓｚｏｋａ，Ｊｒ．ら（１９８０）で詳述したもの）により、調製され得る。本発明を製造する際に有用なリポソームを形成するのに使用される脂質成分は、少なくとも７０％の小胞形成脂質を含有する。一般的な１実施形態では、これらの二重層は、実施例１で記述されているように、形成される。
【００６３】
上述のように、これらの支持二重層は、他の生体分子（例えば、ペプチド、核酸、因子など）のレセプタを含有し得、この支持二重層膜に結合し得るか、またはそこに組み込まれ得る。「誘導体化」リポソームまたは追加部分（例えば、タンパク質）を含むリポソームを使用してこのような「変性」二重層を製造する方法は、周知である（例えば、Ｚａｌｉｐｓｋｙ，１９９５；Ａｌｌｅｎら、１９９５だけでなく、米国特許第６，６０５，６３０号、第４，７３１，３２４号、第４，４２９，００８号、第４，６２２，２９４号および第４，４８３，９２９号を参照）。以下では、数例を述べておく。
【００６４】
このような誘導体化リポソームを調製するのに適当な１手順は、重合体−脂質結合体の前成形リポソームへの拡散を包含する。この方法では、リポソームは、記述された小胞形成脂質から調製され、これらの前成形リポソームは、重合体−脂質結合体のミセルの濃縮分散体を含有する溶液に添加される。この混合物は、次いで、これらのミセル脂質の前成形リポソームへの挿入を達成するのに効果的な条件下にて、インキュベートされる。
【００６５】
他の方法では、この生体分子は、下記のカップリング反応により、この脂質にカップリングされて、生体分子−脂質結合体を形成する。この結合体は、記述するように、リポソーム形成用の脂質の溶液に添加される。他の方法では、生体分子の共有結合のために活性化された小胞形成脂質がリポソームに組み込まれる。形成されたリポソームは、この生体分子に晒されて、その生体分子と活性化脂質との結合を達成する。さらに他の方法（これは、リポソーム含有一体化膜レセプタまたはタンパク質を製造するのに、特に適当である）では、これらのリポソームは、下記のように、単に、このようなタンパク質の存在下で形成され、「蛋白リポソーム」が形成される。
【００６６】
生体分子および小胞形成脂質から構成される結合体を調製するには、種々の方法が利用できる。例えば、水溶性アミン含有生体分子は、このアミン含有生体分子を、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドの活性化エステルを含有するように誘導体化した脂質と反応させることにより、脂質（例えば、ホスファチジルエタノールアミン）と共有結合できる。
【００６７】
他の例として、生体分子、特に、大きい生体分子（例えば、タンパク質）は、報告された方法に従って、脂質とカップリングできる。１方法は、脂質（典型的には、リン脂質）上のアルデヒド基とその生体分子上での第一級アミン（ｐｒｉｏｍａｒｙ　ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄ）との間でのシッフ塩基形成を包含する。このアルデヒド基は、好ましくは、この脂質の過ヨウ素酸塩による酸化により、形成される。このカップリング反応は、その酸化剤を除去した後、Ｈｅａｔｈ（１９８１）で記述されているように、還元剤（例えば、ジチオスレイトール）の存在下にて、実行される。この方法で適当な典型的なアルデヒド−脂質前駆体には、ラクトシルセラミド、トリヘキソシルセラミド、ガラクトセレブロシド、ホスファチジルグリセロール、ホスファチジルイノシトールおよびガングリオシドが挙げられる。
【００６８】
第二の一般的なカップリング方法は、チオール含有生体分子に適用でき、この生体分子と脂質との間でジスルフィド結合またはチオール結合を形成する工程を包含する。そのジスルフィド反応では、脂質アミン（例えば、ホスファチジル−エタノールアミン）は、ピリジルジチオ誘導体（これは、この生体分子内の露出したチオール基と反応できる）を含有するように、変性される。このような方法の反応条件は、Ｍａｒｔｉｎ（１９８１）で見られる。Ｍａｒｔｉｎ（１９８２）で記述されたチオールカップリング方法は、スルフヒドリル反応性リン脂質（例えば、Ｎ−（４）Ｐ−マレイミド−フェニル（ブチリル）ホスファチジルエタノールアミン）を形成することにより、そしてこの脂質をチオール含有生体分子と反応させることにより、実行される。
【００６９】
生体分子を脂質と反応させる他の方法は、その生体分子を、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドの活性化エステルを含有するように誘導体化した脂質と反応させる工程を包含する。この反応は、典型的には、弱い洗浄剤（例えば、デオキシコレート）の存在下にて、実行される。上記反応と同様に、このカップリング反応は、好ましくは、この脂質をリポソームに組み込む前に、実行される。
【００７０】
短いスペーサを介して生体分子をリポソームに結合する方法は、例えば、米国特許第４，７６２，９１５号で記述されている。一般に、ある部分のスペーサアームへの結合は、その小胞形成脂質（典型的には、ジステアロール（ｄｉｓｔｅａｒｏｌ）ホスファチジルエタノールアミン（ＤＳＰＥ））を、親和性部分の結合用の反応性末端基を有する親水性重合体（例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ））で誘導体化することにより、達成できる。リガンドを活性化ＰＥＧ鎖に結合する方法は、当該技術分野で記述されている（Ａｌｌｅｎら、１９９５；Ｚａｌｉｐｓｋｙ，１９９２ａ；Ｚａｌｉｐｓｋｙ，１９９２ｂ；Ｚａｌｉｐｓｋｙ，１９９３；Ｚａｌｉｐｓｋｙ，１９９４）。これらの方法では、ｍＰＥＧの不活性末端メトキシ基は、共役反応に適当な反応性官能基（例えば、アミノ基またはヒドラジド基）で置き換えられる。官能化したＰＥＧは、脂質（典型的には、ＤＳＰＥ）に結合される。これらの官能化したＰＥＧ−ＤＳＰＥ誘導体は、リポソーム形成で使用され、所望のリガンド（すなわち、生体分子）は、リポソーム形成前または形成後に、このＰＥＧ鎖の反応性末端に結合される。
【００７１】
生体分子（例えば、タンパク質）を支持脂質二重層に結合する他の方法は、そのアミノ酸ヒスチジンの側鎖と、その膜表面上に固定化された二価遷移金属イオンとの間の相互作用を介する（Ｍａｌｉｋら、１９９４；Ａｒｎｏｌｄ，１９９１）。この方法は、例えば、種々のタンパク質およびペプチドを脂質単層に結合するのに使用されている（Ｓｈｎｅｋら、１９９４；Ｆｒｅｙら、１９９６；Ｓｉｇａｌら、１９９６）。要約すると、この二重層表面に固定化すべきリガンドまたはレセプタをコード化するｃＤＮＡは、このリガンドまたはレセプタがその末端の１つ（例えば、そのＣ−末端）でポリ−ヒスチジン（例えば、ヘキサ−ヒスチジン）タグを含有するように、設計される。この二重層は、金属キレート化部分（例えば、銅キレート化部分または脂質（Ｓｈｎｅｋら、１９９４；Ｆｒｅｙら、１９９６））から形成されるかそれで誘導体化され、発現されたＨｉｓ−タグタンパク質は、その支持二重層を発生するのに使用される小胞または支持二重層それ自体でインキュベートされる。
【００７２】
選択された生体分子を支持二重層に結合するために、特異的な高親和性分子相互作用もまた、使用され得る。例えば、二重層拡張部は、ビオチン標識脂質（これは、例えば、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｐｒｏｂｅｓ，Ｅｕｇｅｎｅ，ＯＲから入手可能）を含むように形成され得、アビジンまたはステプトアビジン（ｓｔｅｐｔａｖｉｄｉｎ）に結合またはカップリングした生体分子は、そのビオチン部分を介して、この二重層に結合され得る。
【００７３】
生体分子はまた、グリカン−ホスファチジルイノシトール（ＧＰＩ）を介して、支持脂質二重層に結合され得る。結合されるタンパク質は、ＧＰＩ連鎖を含有するように、遺伝的に設計されている（Ｃａｒａｓら、１９８７；Ｗｈｉｔｅｈｏｒｎら、１９９５）。遺伝子にＧＰＩ結合シグナルを組み込むことにより、このタンパク質は、その細胞で後翻訳的に（ｐｏｓｔ−ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌｌｙ）変性され、その結果、そのシグナル位置にて、ＧＰＩ結合が得られる。この種の変性は、タンパク質（例えば、ここで記述したもの）の分子認識特性に影響を与えないことが分かる（Ｌｉｎら、１９９０；ＭｃＨｕｇｈら、１９９５；Ｗｅｔｔｓｔｅｉｎら、１９９１）。
【００７４】
好都合な手法には、標準的な分子生物学方法および手順を使用して、このＧＰＩ結合シグナルを含むベクターに対象タンパク質をコード化するｃＤＮＡ配列をクローンすることがある（例えば、Ａｕｓｕｂｅｌら、１９８８；Ｓａｍｂｒｏｏｋら、１９８９を参照）。代表的なベクターは、Ｗｈｉｔｅｈｏｒｎら（１９９５）で記述されているｐＢＪ１Ｎｅｏ誘導体であり、これは、変性ポリリンカーおよびヒト胎盤アルカリホスファターゼ（ＨＰＡＰ）ＧＰＩ連鎖シグナルを含有する。他の適当なベクターは、ｐＢＪ１Ｎｅｏである（Ｌｉｎら、１９９０）。この構成物は、次いで、標準的なトランスフェクション法、例えば、エレクトロポレーション（これは、例えば、約０．２３ｋＶ／９６０μＦの設定を使用する）を使用して、適当なホスト細胞（例えば、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞）に形質移入される。形質移入した細胞は、例えば、対象タンパク質に抗する抗体を使う蛍光活性化セルソーティング（ＦＡＣＳ）を使用して、選択される。
【００７５】
表面発現が高い形質移入ＣＨＯ細胞は、培養物中で拡大される。ＧＰＩ結合タンパク質は、例えば、洗浄剤抽出により、この細胞膜画分から精製される（Ｓｃｈｉｌｄら、１９９４）。要約すると、殆どコンフルエントなＣＨＯ細胞は、プロテイナーゼ阻害剤およびホスファターゼ阻害剤の反応混液を含有するＰＢＳを使って、媒体なしで洗浄される。これらの細胞は、０．５％のＮＰ４０を含有する同じ緩衝液中にて、氷上で溶解される。核および細胞の細片は、スピンされ、その上澄み液は、抗体アフィニティカラムに装填される。
【００７６】
この洗浄剤は、次いで、このカラム上で、１％オクトグルコシド（ＯＧ）に交換され、それらのタンパク質は、１％ＯＧを含有する塩基（ｐＨ　１１．５）で溶出される。溶出後、これらのタンパク質は、中和した溶出緩衝液に保存されるか、その緩衝液は、ＰＢＳ中の１％ＯＧと交換されるか、いずれかである。精製したＧＰＩ結合タンパク質、または他の任意の所望のタンパク質またはレセプタは、次いで、下記のように、蛋白リポソームに取り込まれ得る。
【００７７】
選択した膜タンパク質を含有する蛋白リポソームは、例えば、Ｓａｄｌｅｒら（１９８４）で記述されたプロトコルを用いる、標準的な方法を使用して調製され得る。この方法では、組換えレセプタタンパク質は、例えば、ＤＥＡＥイオン交換カラムまたはＣｅｎｔｒｉｃｏｎコンセントレータを使用して、適当な緩衝液（例えば、１０ｍＭ　Ｔｒｉｓ　ｐＨ　８．０、０．１％　ＬＤＡＯ緩衝液）中で濃縮される（Ａｍｉｃｏｎ　Ｃｏ．，Ｂｅｖｅｒｌｙ，ＭＡ）。もし望ましいなら、その塩濃度は、透析により、所望の値（例えば、１００ｍＭ　ＮａＣｌ）に調節され得る。
【００７８】
濃縮したレセプタタンパク質は、次いで、攪拌機を備えた小円錐底部バイアル中にて、選択した最終ＲＣ：脂質のモル比まで、小ユニラメラ小胞（ＳＵＶｓ；これは、下記のように調製した；必要に応じて、脂質標識（例えば、Ｔｅｘａｓ　Ｒｅｄ）を使う）の懸濁液に添加される。この比は、一般に、約１：１００と１：１０００の間、好ましくは、約１：３００と１：５００の間である。１実施形態では、この比は、１：３５０である。
【００７９】
上記ＧＰＩ結合タンパク質の場合、これらのタンパク質は、約１００ｎＭの濃度で、ＴＮ２５／５０中にて、１ｍＭの脂質濃度で、ＳＵＶｓと混合されるが、その全ＯＧ濃度は、好ましくは、０．１５％を超えない。その洗浄剤は、４℃で、１リットルのＴＮ２５／５０を３回交換する透析により、除去され得る。透析後、その脂質濃度は、４６５ｎｍでのＮＢＤ−ＰＥの吸光度により決定され得、そして０．２ｍｇ／ｍｌに調節され得る。
【００８０】
あるいは、これらの試料は、Ｓｅｐｈａｒｏｓｅカラム（例えば、Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ　ＣＬ−４Ｂ（Ｓｉｇｍａ）カラム）（これは、脂質吸着量を最小にするために、ＳＵＶｓで予め平衡にした）上で運転され得、そして画分が集められる。その蛋白リポソーム画分の吸収スペクトルが測定され、その真のタンパク質：脂質のモル比は、その脂質標識の吸収ピークを使用して、計算される。
【００８１】
典型的には、これらの画分中のタンパク質：脂質のモル比は、約１：３００に始まり約１：１０００〜１２００で終わる単調な減少に従う。約１：５００またはそれ以下のモル比を有する画分だけが、一般に、平面支持二重層を作製するのに使用される；それより高いモル比を有する画分は、均一な平面二重層を常に形成する訳ではない。
（ＩＶ．応用）
（Ａ．バイオセンサ）
１局面では、本発明は、表面検出器アレイデバイスを有するバイオセンサを包含する。該表面検出器アレイデバイスは、以下の部分を含む：（ｉ）基板であって、該基板は、複数の別個の二重層適合性表面領域を規定する表面を有し、該領域は、１個またはそれ以上の二重層障壁領域で分離されている；（ｉｉ）バルク水相であって、該水相は、該基板の表面を覆っている；（ｉｉｉ）脂質二重層拡張部であって、該脂質二重層拡張部は、該二重層適合性表面領域の各々に備えられている；および（ｉｖ）水性フィルムであって、該水性フィルムは、各二重層適合性表面領域と対応する脂質二重層拡張部との間に差し挟まれており、ここで、各二重層拡張部は、同じ種類のレセプタまたは生体分子を含有し、また、異なる二重層拡張部は、異なる種類のレセプタまたは生体分子を含有する。このレセプタまたは生体分子は、各脂質二重層拡張部またはその中に固着されている。脂質拡張部中のレセプタへの特定のリガンドの特異的な結合は、種々の公知のバイオセンサ検出機構（例えば、光学的検出または電気的検出）のいずれかにより、検出される。
【００８２】
電気的検出を使用するバイオセンサでは、その支持体グリッドは、好ましくは、そのデバイスの各アレイ要素に対して、導電性電極および電子リード線を含む。これらのリード線は、典型的には、このデバイスからの伸長部または「ピン」として終わり、これは、プロセッサに通じるコネクタケーブルまたはリボンと連動できる。これらの電極は、好ましくは、この二重層適合性表面の少なくとも一部をなし、絶縁材料のストリップにより、互いから分離されている。それらは、容量性および導電性の過渡電流（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓ）を検出するのに使用できる。１実施形態では、これらの電極は、この二重層適合性表面の一部をなす。他の実施形態（その構成は、実施例５で詳述する）では、これらの電極は、この二重層適合性表面のすぐ下に位置付けられ、すなわち、その電極表面は、この二重層適合性表面を形成する材料（例えば、低温成長酸化物（例えば、ＳｉＯ２））の薄層で被覆される。１実施形態では、この薄層が絶縁材料である場合、それは、好ましくは、リガンドをイオン泳動性レセプタに結合することにより生じた容量性過渡電流の検出を可能にするように、約１μｍ未満の厚さである。バイオセンサと併用するのに適当な表面検出アレイデバイスの構造部分の１実施形態は、上記のように、図４で示されている。
【００８３】
このデバイスは、プロセッサに連結されているかそれと連動され、このプロセッサは、各アレイ要素からのシグナルを保存および／または分析する。このプロセッサは、次いで、そのデータをコンピュータメモリ（ハードティスクまたはＲＡＭのいずれか）に転送し、そこから、それは、ソフトウェアプログラムにより、それらの結果をさらに分析、印刷および／または表示できる。
【００８４】
別個にアドレス可能なレセプタ含有脂質二重層領域のアレイを使用するバイオセンサは、以前に利用可能であったバイオセンサよりも多くの利点を有する。例えば、そのバイオセンサの膜流動性は、本発明のデバイスに、生細胞のものと類似の表面特性を与える（例えば、Ｃｈａｎら、１９９１；Ｔｏｚｅｒｅｎら、１９９２）。特に強力な１セットの研究（ｃｏｍｐｅｌｌｉｎｇ　ｓｅｔ　ｏｆ　ｓｔｕｄｉｅｓ）では、精製した主要組織適合複合体タンパク質（これは、支持膜に取り込まれている）は、再処理された抗原のヘルパーＴ細胞への提示において、抗原提示細胞を効果的に交換できることが明らかとなった（ＭｃＣｏｎｎｅｌｌら、１９８６；ＷａｔｔｓおよびＭｃＣｏｎｎｅｌｌ，１９８７）。
【００８５】
（１．検出方法）
レセプタベースのバイオセンサは、そのバイオセンサ上の「レセプタ」生体分子への選択された分析物の特異的な結合を検出することにより、作用する。本発明は、細胞膜に似た流体二重層を使用するので、そのレセプタとして、事実上任意の膜貫通、膜固着または膜結合タンパク質が使用できる。このレセプタは、この表面検出器アレイデバイスの二重層拡張部を作成するのに使用される脂質小胞に取り込まれる。レセプタへのリガンドの結合は、典型的には、光学的または電気的／電気化学的のいずれかで、検出される。
【００８６】
光学検出方法には、偏光解析法（Ｃｏｒｓｅｌら、１９８６；Ｊｏｎｓｓｏｎら、１９８５；Ｖｒｏｍａｎ　ａｎｄ　Ａｄａｍｓ，１９６９）、光波ガイダンス（ｏｐｔｉｃａｌ　ｗａｖｅ　ｇｕｉｄａｎｃｅ）（Ｎｅｌｌｅｎ　ａｎｄ　Ｌｕｋｏｓｚ，１９９０）および表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ，Ｃｕｌｌｅｎら、１９８８；Ｌｉｅｄｂｅｒｇら、１９８３）が挙げられる。ＳＰＲは、分子相互作用をリアルタイムでモニターするのに特に有利であり、２個のタンパク質間での結合相互作用の程度の高感度かつ包括的な分析が可能になる。
【００８７】
この手法では、支持体グリッドは、二重層障壁領域で分離された導電性領域（例えば、金）のアレイの支持体グリッドを作製することにより、製造される。次いで、この導電性領域には、非常に薄い高分子フィルム（例えば、ポリアクリルアミドまたはデキストラン；Ｅｌｅｎｄｅｒら、１９９６；Ｋｈｕｎｅｒら、１９９４）が沈着されて、二重層適合性表面領域を形成する。Ｋｈｕｎｅｒら（１９９４）は、３−メタクリル−オキシプロピル−トリメトキシ−シラン（ＭＰＴＳ；Ｓｅｒｖａ，Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ）による表面へのポリアクリルアミドのカップリングを記述している。
【００８８】
これらの選択された分子を含有する二重層は、記述したように沈着され、その二重層含有支持体グリッドは、レセプタを点在させた脂質拡張部のアレイを含む表面に溶液を通す細胞へと設置される。このグリッドは、一定角度で、発光ダイオード（ＬＥＤ）で照射され、反射した光は、光検出器で分析される。その金層との入射光の相互作用により発生するエバネセント電場によって、反射した光は、これらのレセプタから媒体へと約１μｍ（λ＝７６０ｎｍ）伸長している層の環境に感受性である。このレセプタの環境の変化は、例えば、このレセプタへのリガンドの結合によって引き起こされ、特定角度（共鳴角度）の反射での反射率強度の変化として、検出される。
【００８９】
容量検出またはインピーダンス分析もまた、使用され得る。ここで、電極は、それぞれ、この二重層適合性表面領域に組み込まれ、そのバルク水相には、「接地」電極が配置される。可変周波数の関数発生器からの電圧は、選択したアレイ要素を横切って供給される選択した電圧波形を作成するのに使用される。この電圧のピーク間の振幅は、典型的には、約１０Ｖオーダーであるが、実質的には、それ以下であり得る。この電圧は、ある範囲の周波数にわたって加えられ、そのキャパシタンスは、標準的なシグナル処理技術を使用して、シグナル周波数の関数として、測定した電流から決定される。支持二重層のキャパシタンス測定およびインピーダンス分析の応用の例は、例えば、Ｓｔｅｌｚｌｅら、（１９９３）ならびにＳｔｅｌｚｌｅおよびＳａｃｋｍａｎｎ（１９８９）で論述されており、両方の内容は、本明細書中で参考として援用されている。
【００９０】
他の検出方法は、バイオセンサに関連した米国特許で論述されており、これらには、Ｇｉｔｌｅｒら、１９９３；Ｏｓｍａｎら、１９９３；Ｔａｙｌｏｒら、１９９３；Ｃａｓｅら、１９９４；およびＴｏｍｉｃｈら、１９９４が挙げられ、これら全ては、本明細書中で参考として援用されている。
【００９１】
（２．バイオセンサの作製）
表面検出器アレイデバイスは、以下のことを除いて、事実上、上記のようにして製造される：（ｉ）その二重層拡張部を作製するのに使用される小胞は、代表的に、所望のレセプタまたは生体分子を含有する（しかし、このレセプタまたは生体分子はまた、この二重層を形成した後に導入され得る）、および（ｉｉ）代表的に、異なる小胞懸濁液を使って、異なるアレイ要素が作製される。
【００９２】
各アレイ要素の支持二重層に存在している異なる種類のレセプタにより、異なるアレイ要素には、分析物の選択性が与えられる。このような異なる二重層は、これらの異なる生体分子またはレセプタを含有するリポソームまたは蛋白リポソームを使用して、形成され得る。このようなデバイスを作製するのに便利な方法は、蒸発による流体損失をなくすために、湿潤したチャンバに収容されたデバイス基板の異なる隔室に、所望のリポソーム懸濁液のマイクロドロップを沈着することによる。
【００９３】
単一の微細加工した支持体グリッドに異なる組成の二重層を形成するために、当該技術分野で公知の数手法のいずれかが使用できる。１つの適当な方法は、湿潤チャンバ内で、このデバイスの個々の二重層適合性表面領域に、選択した小胞懸濁液を含有するマイクロ小滴を沈着するために、改良インクジェット印刷デバイス（Ｂｌａｎｃｈａｒｄら、１９９６；その内容は、本明細書中で参考として援用されている）を使用する。このデバイスのインクジェット印刷ヘッドは、小胞含有懸濁液の小滴（例えば、直径約１００μｍ）を高密度アレイフォーマットで送達するように改良されている。隣接小滴は、互いに３０μｍの距離で沈着され得る。このような用途での障壁は、典型的には、隣接小滴間で最小分離距離程度の幅（すなわち、約３０μｍ）を有するが、特定の用途では、それより大きくまたは小さくできる。
【００９４】
もちろん、これらの小胞懸濁液はまた、標準的なマイクロピペット技術（すなわち、マイクロマニピュレーターに連結されたホルダー中のマイクロピペット）を使用して、沈着され得る。このマイクロマニピュレーターは、さらに正確で効率的にするために、電動ドライブで制御され得る。このようなドライブは、マイクロマニピュレーターと同様に、例えば、Ｎｅｗｐｏｒｔ　Ｃｏｒｐ．，（Ｉｒｖｉｎｅ，ＣＡ）およびＮａｒａｓｈｉｇｅ　ＵＳＡ，Ｉｎｃ．（Ｇｒｅｅｎｖａｌｅ，ＮＹ）から市販されている。このドライブは、次に、完全に自動化した操作を行うために、マイクロプロセッサにより制御され得る。その全プロセスは、もし望ましいなら、通常の顕微鏡（例えば、解剖顕微鏡）を使用して、モニターできる。
【００９５】
適当なマイクロピペットは、標準的なマイクロピペットプラー（例えば、Ｎａｒａｓｈｉｇｅから入手できるプラー）を使用して、作製され得る。これらのピペットの先端部は、１ミクロン未満から数十ミクロンまたはそれ以上の範囲の開口部直径を有するように、作製できる。このピペットの後部は、所望容量の小胞懸濁液を分配するように設定した標準的な微量注入ポンプに連結できる。
【００９６】
これらの小胞懸濁液を含有する小滴は、数分間にわたって、この基板グリッド上でインキュベートでき、形成可能な事実上全ての膜を形成させる。このグリッドは、次いで、これらの二重層膜の上で適当なバルク水相が確立されるまで、水溶液に穏やかに浸される。これらの二重層を著しく乱すことなく、このグリッドを満たす便利な方法は、その表面がグリッドの上部と同一平面になるまで、このチャンバ中の水溶液のレベルを上げることであるが、それらの隔室は、依然として、最初に沈着した小滴だけを含有する。このグリッドの上部は、次いで、これらの小滴が水溶液の均一なフィルムと合体するまで、この水溶液の微細ミストに晒される。この溶液レベルは、次いで、このグリッドの上に所望容量の水性バルク相を得るために、上昇される。
【００９７】
（３．バイオセンサの使用）
上記のようなバイオセンサ表面検出器アレイデバイスを使用するバイオセンサは、リガンドの複合混合物を含有する溶液中にある低濃度の生体活性分析物またはリガンドを検出するのに使用できる。このような方法では、この表面検出器アレイデバイスは、異なるアレイ位置で、これらの二重層拡張部中の異なるレセプタと共に、構成される。シグナルの変動を制御するために、数個の異なるアレイ要素は、同じ種類のレセプタを含み得る。同様に、指定したアレイ要素は、正および／または負の制御目的に使用され得る。
【００９８】
このバイオセンサ表面検出器アレイデバイスは、次いで、選択したリガンド（例えば、レセプタアゴニスト）の存在について分析されるリガンドの混合物を含有する水溶液と接触されるが、この場合、この接触は、このデバイスのバルク水溶液部分を介して、起こる。言い換えれば、試験する混合物は、このデバイスで洗浄され、そのバルク水性部分と置き換わる。選択したリガンドがレセプタに特異的に結合するとき、その結合は、適当な検出方法により、検出される。例えば、少なくとも１個のアレイ要素の脂質拡張部にアセチルコリンレセプタ（ＡｃｈＲ）を取り込んだアレイデバイスを使用するアセチルコリン（Ａｃｈ）の存在についてのアッセイでは、ＡｃｈＲｓへのＡｃｈの結合は、ＡｃｈＲを含有する要素における膜間電圧または電流の変化として、検出される。
【００９９】
（Ｂ．生体活性スクリーン用の基板）
上記バイオセンサ用途に関連した実施形態では、本発明のデバイスは、化合物の生体活性スクリーンで使用されるレセプタのアレイを保持する基板として、使用され得る。特に、化合物の大ライブラリの高スループットスクリーンは、典型的には、引き続く生体活性試験用の候補化合物を迅速に識別するために、速度および効率について最適化される。このような生体活性試験に、例えば、イオンチャネルアゴニストまたはアンタゴニスト活性用のアッセイが関与しているとき、その試験は、しばしば、その標的イオンチャネルまたはレセプタを発現する個々の細胞の電気生理学的な測定（例えば、パッチクランピング；例えば、Ｈａｍｉｌｌら、１９８１を参照）を使用して、科学者により、一度に１化合物ずつ行われる。この種の分析は、各化合物について、詳細な高品質データを提供するものの、もし、多数の化合物を生体活性についてアッセイすべきであるなら、遅く非効率的である。
【０１００】
本発明のデバイスは、高出力スクリーンで識別された化合物の生体活性を評価するために、第二スクリーンで使用され得、科学者は、少数の真に関心がある化合物に注目できる。これらのデバイスは、事実上、バイオセンサについて上で記述したように、作製される。同種の結合−検出体系が使用され得るが、イオンチャネル型レセプターまたはイオンチャネルに関する生体活性について化合物をアッセイするとき、電気的な検出は、典型的には、光学的な検出よりも好ましい。
【０１０１】
アレイ要素の各々にある電極を用いた電気的な検出を使用するデバイスでは、ウォーターフィルムが、その二重層から電極を分離するので、例えば、電圧依存性のイオンチャネルを活性化するために、その二重層膜を横切って、電場が加えられ得ることが分かる。これにより、そのチャネルが静止状態以外の状態（例えば、活性化状態または不活性化状態）であるとき、このチャネルに結合するだけの化合物をスクリーニングすることが可能となる。
【０１０２】
関連した実施形態では、本発明のデバイスは、化合物のライブラリ（例えば、コンビナトリアルライブラリ）を保持する基板として、使用される。その二重層拡張部は、実施例１で詳述するように、共通のバルク小胞懸濁液から、支持体グリッドに沈着され、各二重層拡張部領域は、次いで、例えば、上で詳述した方法の１つを使用して、選択した生体分子で誘導体化される。この手法が光指向合成（ｌｉｇｈｔ−ｄｉｒｅｃｔｅｄ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）（Ｆｏｄｏｒら、１９９１）を使用する１用途には、そのペプチドが流体膜の拘束パッチの表面で表示される形状で、空間的にアドレス可能な分子ライブラリ（例えば、ペプチドライブラリ）を発生することがある。これは、ここでは、このペプチド配列がアレイでのその位置で規定されること以外は、ある程度、ファージディスプレイと類似している。このようなライブラリは、その膜により得られる天然に類似した表面のために、細胞スクリーニングに特に有用であり得る。
【０１０３】
（Ｃ．高密度の膜タンパク質を使う領域の形成）
本発明はまた、非常に高い膜タンパク質密度の領域を使って支持二重層を形成する方法を包含する。上述のように、タンパク質含有小胞または蛋白リポソームは、典型的には、約１：５００またはそれ以下のタンパク質：脂質モル比で形成できる−それより高いモル比の小胞は、均一な平面二重層を一貫して形成しない。従って、脂質二重層でのタンパク質の高密度アレイは、単に、タンパク質含有小胞を表面と融合して支持二重層を形成することによっては、形成できない。
【０１０４】
しかしながら、実施例３および図３で示すように、もし、この支持二重層が、二重層障壁領域で取り囲まれるコラル（ｃｏｒｒａｌ）で形成され、電場の影響を受けるなら、その膜タンパク質は、非常に密度が高い領域に濃縮できる。この効果は、例えば、その移動焦点を三角形コラルの頂点にすることにより、増幅できる。
【０１０５】
これらのタンパク質は、濃縮した後、引き続く用途（例えば、構造を決定するための回折研究）に使用できる。もし望ましいなら、この電場誘発性の濃度勾配の高密度タンパク質領域は、標準的な架橋方法（例えば、グルタルアルデヒドでの処理）を使用してこれらのタンパク質を架橋することにより、「凍結」できる。
【０１０６】
（Ｄ．レセプタのサイズおよび／または凝集を測定するデバイス）
本発明の他の局面は、その支持二重層に一体化または結合した生体分子の仕分けデバイスに関する。これらの仕分けデバイスは、その表面を別個のパッチに区画化するのではなく、むしろ、二次元篩い（これは、そのデバイスの一端から他端へと次第に小さい「開口部」を有する）として作用するために、これらの二重層適合性表面領域を使用する。本発明のこの局面の構造部分の１実施形態は、図５で上面図として示す。ここで、デバイス７０の構造部分は、ウエハ７２から形成され、これは、二重層障壁領域７６により全側面に接する二重層適合性領域を規定する基板表面７４を有する。この二重層適合性領域はまた、複数の実質的に平行な破線７８により遮断されており、これらは、二重層障壁表面領域を規定する。これらの線にある間隙は、分子の寸法の間隙であり、このデバイスの一端８０から反対側の端部８２へと、次第に小さくなっている。このデバイスの端部の近くには、電極８４、８６が位置しており、これらは、ワイヤ９０を経由して、電源８８に連結されている。
【０１０７】
このデバイスは、膜結合分子をサイズで仕分けするのに使用される。同じ様に荷電したサイズが異なる分子の混合物は、外接する二重層障壁領域と最大間隙を有する破線とにより形成されたウェルに装填される。電源は、一定極性で作動にされ、これらの荷電分子が、その分子を通すには小さすぎる間隙を有する障壁により、その「下流」側で規定されるウェルサイズに従って捕捉されるまで、それらの連続障壁の次第に小さくなる間隙を通って移動させる。
【０１０８】
関連した用途では、これらの二重層障壁領域は、均一または段階的なアレイまたは障壁のネットワークを提供するように配列され、電気泳動された膜分子は、そのアレイを通る移動時間に基づいて、仕分けされる。ここで、その分離方法は、ゲル（例えば、アガロースゲルまたはポリアクリルアミドゲル）を使って得られるものと類似しており、この場合、小さい分子ほど、大きい分子よりも速く移動する。
【０１０９】
本発明の他の局面では、このバイオセンサアレイは、さらに、複数のバイオセンサを含み、この場合、そのアレイ内の１個またはそれ以上のバイオセンサは、このバイオセンサアレイ内に存在している他の残りのバイオセンサとは異なる二重層組成物を有する。得られた勾配バイオセンサアレイは、少なくとも、各バイオセンサに対する二重層組成物の局所集中に関して、それを横切る一次元または二次元勾配を形成する。この勾配の初期形成では、任意の特定の１バイオセンサを横切って、サブ勾配（ｓｕｂ−ｇｒａｄｉｅｎｔ）が存在し得るものの、このようなサブ勾配は、各二重層の下に位置している特定の二重層適合性領域により捕捉された脂質二重層領域内で、急速に均質化する。
【０１１０】
上述のように、脂質小胞を含有する脂質二重層形成組成物が二重層適合性領域（これは、１個またはそれ以上の二重層障壁領域で取り囲まれている）と接触するとき、これらの小胞は、各二重層適合性領域の表面で融合して、その上で、連続二重層拡張部を形成する。各二重層拡張部は、これらの二重層障壁領域の存在により、他のものから分離されているので、得られる二重層拡張部は、各領域の上で支持されて、互いに二次元マトリックス隔離状態にある。結果的に、二重層適合性領域の上にある異なるが隣接した二重層拡張部の組成は、それらが近接しているにもかかわらず、異なったままである。このような結果から、ユーザーは、複数の異なるバイオセンサ領域を有するバイオセンサアレイを迅速かつ確実に作成できるようになり、各領域は、その隣接二重層拡張部について、明確に異なる二重層組成を有するという予期せぬ利点が提供される。二重層組成は、この節の目的上、その二重層それ自体の化学成分および任意の他の成分（これは、脂質−二重層形成小胞（例えば、レセプタサブユニット、異なるレセプタ、他の細胞膜伝達因子など）として、送達中にて、脂質誘導体化可能である）の両方を意味する。この方法を使用して、異なる割合のレセプタサブユニットが「滴定（ｔｉｔｅｒｅｄ）」され得る。さらに、この方法は、異なる割合の二重層形成成分（例えば、異なるリン脂質）を作るのに使用できる。
【０１１１】
各異なる組成物がその各個の二重層適合性領域内に残るように、そして１個またはそれ以上の二重層不適合性領域により、他の異なる二重層組成物（これは、二重層適合性領域を含有する）から分離されるように、異なる二重層組成物をバイオセンサアレイ内で異なる二重層適合性領域と接触させることにより、勾配バイオセンサアレイが作成され得る。１つの方法は、異なる二重層形成組成物をバイオセンサアレイの異なる領域と選択的に接触させる工程を包含し、各アレイは、１個またはそれ以上の二重層障壁領域により互いから分離された複数の二重層適合性領域を含み、その結果、複数の異なる領域を有するバイオセンサアレイが得られ、各領域は、このような領域内に、同じ組成物を有する複数の二重層適合性領域を含むが、このバイオセンサアレイ内の他の領域とは異なる。
【０１１２】
勾配は、種々の様式で形成できる。例えば、簡単な二次元勾配は、小径チャンネル（例えば、毛細管）を通って、少なくとも２個の容器に由来の混合物を互いに流体連絡して引き出すことにより、形成できる。並んで配置した２本のボトルは、その最も簡単な形状では、小孔サイフォンチューブで連結され得、ポンピングまたはサイフォン作用によって、他のチューブにより、この２本ボトル系の２本のボトルのうちの１本から、流体が除去される。各ボトルは、異なる濃度の成分を含有し、これは、この勾配を形成する。その高い濃度または低い濃度のいずれかからどのボトルが引き出されるかに依存して、この２本ボトル系が引き出されるにつれて、高→低または低→高の流出勾配が形成される。その流出液は、次いで、さらに、幅を広げた薄い輪郭のノズルを通り、バイオセンサアレイの表面を被覆し得る。このアレイをノズルに対して側方に移動することにより、そのバイオセンサ表面を横切る混合物の勾配が形成される。勾配形成デバイスは、例えば、米国特許第３，８４０，０４０号、第４，０７４，６８７８号および第４，９６６，７９２号（各内容は、本明細書中で参考として援用されている）で見られるように、当該技術分野で公知であり、これらは、さらに、本発明に従って適応されて、勾配バイオセンサアレイを形成するデバイスが得られる。
【０１１３】
本発明のさらに他の局面は、バイオセンサ領域のアレイを形成する方法を提供し、ここで、各領域は、異なる公知の脂質二重層組成物を有し、該方法は、以下の工程を包含する；バイオセンサアレイを提供する工程であって、該バイオセンサアレイは、複数の脂質二重層適合性領域を有し、該適合性領域は、１個またはそれ以上の二重層障壁領域で取り囲まれている；２種またはそれ以上の異なる脂質二重層組成物を装填した勾配形成デバイスを提供する工程であって、該勾配形成デバイスは、表面にスポットを形成するスポット形成デバイスと流体連絡している；バイオセンサアレイ加工物を保持し並進運動させる多軸並進運動テーブルを提供する工程；バイオセンサアレイ加工物を設置する工程であって、該加工物は、１個またはそれ以上の障壁領域で取り囲まれた複数の二重層適合性領域を有する；および該勾配形成デバイスから生じる混合脂質二重層組成物のスポットを形成して、勾配を形成し、このような組成物混合物を形成しつつ分配している間、少なくとも１本の軸で、該テーブルを並進運動し、それにより、異なる割合の各脂質二重層組成物を異なる連続位置に分配する工程。それゆえ、各組成物の割合に関して、脂質二重層組成物の勾配が形成され、このような勾配の結果は、このアレイの表面を横切ってスポット形成デバイスの出力の相対部分をラスタ走査することにより、このバイオセンサのアレイを横切って分配され、それにより、異なるバイオセンサ位置で、異なる組成物混合物が蒸着される。
【０１１４】
本発明のさらに他の実施形態では、勾配は、一次元で、バイオセンサのアレイの表面を横切って形成され得る。
【０１１５】
他の実施形態は、さらに、このバイオセンサアレイの表面である混合チャンバを含み得、この場合、このアレイに隣接する複数の供給源により、この表面には、第一および第二組成物が供給され、各々は、異なる組成物を含有する。さらに、他の組成物は、さらに、複数の異なる組成物を含有し得、これらは、この混合チャンバと流体連絡した複数の異なる供給源内に含有されている。
【０１１６】
本発明に従って、脂質二重層は、自然に、このアレイを横切って分配された脂質二重層領域の上に形成される。例えば、勾配混合物が勾配形成デバイスから分配されるにつれて、また、このような混合物がバイオセンサアレイ（これは、１個またはそれ以上の二重層障壁領域で取り囲まれた複数の二重層適合性領域を含む）と接触するにつれて、この混合物の成分（例えば、必要に応じて他の二重層成分を含有する脂質二重層小胞）は、これらの二重層適合性領域と接触して、自然に、各二重層適合性領域に隣接した連続脂質二重層を形成するが、このような各連続二重層は、他の連続二重層から不連続であり、二重層不適合性領域により、互いから分離されている。各二重層適合性領域に関連した二重層形成引力は、この勾配混合物から、二重層適合性領域に最初に提示された瞬間混合物（ｉｎｓｔａｎｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ）を捕捉するように働き、それにより、この勾配バイオセンサアレイの形成中に二重層適合性領域に最初に提示されたものとは異なる勾配混合物の引き続いた提示にもかかわらず、このような二重層適合性領域に最初に提示された勾配混合物の混合物特性を形成し保持する。一旦、脂質二重層領域が形成されると、その組成物は、一般に、脂質二重層形成組成物に晒されるなら、変化の影響を受けない。
【０１１７】
本発明のさらに他の実施形態では、複数の勾配形成デバイスは、１個またはそれ以上の二次勾配形成デバイスと流体連絡しており、この場合、第一勾配は、１つまたはそれ以上の異なる勾配と組み合わされて、複雑な勾配形成デバイスを形成し、これは、バイオセンサのアレイを横切って勾配混合物を分配する分配デバイスと流体連絡している。
【０１１８】
図６Ａは、勾配バイオセンサアレイを形成する上下図を描写している。脂質二重層形成組成物Ａは、混合デバイス６０５中の地点６０３で、脂質二重層形成組成物Ｂと混合して、方向６０７で流れる実質的な層流勾配を形成する。図６Ａでライン６０９で示した特定の地点では、この混合流または流出液の断面プロフィールは、図６Ｂでは、グラフ６１１で特徴付けられ得、これは、この断面を横切る各地点でのＡおよびＢの両方の断面濃度を示している。図６Ｃでのグラフ６１３は、その勾配バイオセンサアレイ内の各異なる二重層適合性領域における二重層組成物を示す。
【０１１９】
図７Ａ〜７Ｄは、二組成物勾配バイオセンサアレイの形成を描写している。図７Ａでは、バイオセンサアレイ７０１は、重力に関して、一端で上方へと僅かに偏っている。図２では、第一二重層形成成分７０３は、アレイ７０１の表面７０１ａ上に流れるのに対して、第二二重層形成成分７０５は、表面７０１ａ上へと流れる。各成分から得られた流れストリームは、矢印７０９ａおよび７０９ｂで示すように、アレイ７０１を横切る層流を形成する。図７Ｄで得られたグリッドは、図７Ｃでは、そのアレイのスペクトル強度分析から収集したデータから、一次元で、グラフで描かれている。
【０１２０】
以下の実施例は、本発明を説明するが、決して、本発明を限定するとは解釈されない。
【０１２１】
（材料および方法）
他に指示がなければ、化学物質は、Ｓｉｇｍａ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）またはＵｎｉｔｅｄ　Ｓｔａｔｅｓ　Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨ）から購入した。
【０１２２】
（Ａ．緩衝液）
（標準緩衝液）
１０ｍＭ　Ｔｒｉｓ
１００ｍＭ　ＮａＣｌ（ｐＨ　８．０）
（リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ））
１０×ストック溶液、１リットル：
８０ｇ　ＮａＣ１
２ｇ　ＫＣ１
１１．５ｇ　Ｎａ２ＨＰＯ４−７Ｈ２Ｏ
２ｇ　ＫＨ２ＰＯ４
（ＰＢＳの検量線用溶液（ｐＨ　７．３））
１３７ｍＭ　ＮａＣｌ
２．７ｍＭ ＫＣｌ
４．３ｍＭ　Ｎａ２ＨＰＯ４−７Ｈ２Ｏ
１．４ｍＭ　ＫＨ２ＰＯ４
（Ｂ．脂質および標識）
卵からのＬ−αホスファチジルコリン（卵−ＰＣ）は、Ａｖａｎｔｉ　Ｐｏｌａｒ　Ｌｉｐｉｄｓ（Ａｌａｂａｓｔｅｒ，ＡＬ）から得た。その蛍光プローブであるＮ−（Ｔｅｘａｓ　Ｒｅｄスルホニル）−１，２−ジヘキサデカノイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン、トリエチルアンモニウム塩（Ｔｅｘａｓ　Ｒｅｄ　ＤＨＰＥ）は、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｐｒｏｂｅｓ（Ｅｕｇｅｎｅ，ＯＲ）から得た。
【０１２３】
（Ｃ．リン脂質小胞の調製）
小ユニラメラ小胞（ＳＵＶｓ）は、卵Ｌ−αホスホファチジルコリン（Ａｖａｎｔｉ）を使用して、Ｂａｒｅｎｈｏｌｚら（１９７７）で概説されたプロトコルに従って、調製した。このホスファチジルコリンを、ＨＰＬＣ等級クロロホルム（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）中にて、１モル％のＴｅｘａｓ　ｒｅｄ　ＤＨＰＥと混合し、そして真空デシケーター中で一晩乾燥した。乾燥しつ脂質を、標準緩衝液（これは、Ｓｉｂａｔａフィルターユニットを使用して、Ｒａｉｎｉｎ　Ｎｙｌｏｎ−６６　０．４５μｍフィルターで濾過した）中で、約６ｍｇ／ｍｌまで再懸濁した。この懸濁液を、１分間の冷却期間で切り離した３分間の期間にわたって、流動Ａｒ下にて、Ｂｒａｎｓｏｎ超音波処理器で、透明になるまで超音波処理した（Ｍａｒｔｉｎ，１９９０）。その試料を、次いで、１００，０００Ｘｇで、３０分間にわたって遠心して、その超音波処理器の先端部からＴｉ粒子を除去し、その上澄み液を、１６６，０００Ｘｇで、４時間にわたって遠心して、そのＳＵＶを得た。これらのＳＵＶを、暗所で、Ｎ２またはＡｒ下にて、４℃で保存し、そして３週間以内に使用した。これらの試料中の脂質濃度は、５９０ｎｍでのＴｅｘａｓ　Ｒｅｄプローブ吸収（ε＝１００，０００Ｍ−１ｃｍ−１，Ｈａｕｇｌａｎｄ，１９９２）から、その小胞中でのプローブ濃度が調製したときに１モル％であると仮定して、決定した。この濃度から、収量（ＳＵＶ脂質のｍｇ／初期脂質のｍｇ）を計算したところ、これは、Ｂａｒｅｎｈｏｌｚら（１９７７）が報告したものと等しい。
【０１２４】
（Ｄ．膜電気泳動）
電気泳動研究のために、ＰＢＳ中で支持した膜を、１ｍＭの全イオン強度まで希釈した。これを、次いで、緩衝液下にて、他のカバーガラスとのサンドイッチに組み立てた。この電気泳動セルは、テフロン（登録商標）トラフの溶液充填ウェルにある２個の直径０．０１”の白金ワイヤ電極からなっていた。このカバーグラスサンドイッチを配列して、２個の電極ウェル間で、ブリッジを形成した。このカバーグラスサンドイッチにある溶液を介して、電気接続を達成した。標準的な電源を使って、６０Ｖ／ｃｍまでの電場を加えた。Ｋｅｉｔｈｌｅｙピコアムメーター（ｐｉｃｏａｍｍｅｔｅｒ）（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨ）を使って電流をモニターしたところ、これは、典型的には、１５Ｖ／ｃｍで、単一の１８ｍｍ平方のカバースリップサンドイッチに対して、約３μＡであった。これは、９×１０−５Ｗ（これは、無視できる量のジュール熱を発生するはずである）の全出力損失に相当している。
【０１２５】
（実施例１）
（表面検出器デバイスの構成）
標準的な技術（Ｗｏｌｆ　ａｎｄ　Ｔａｕｂｅｒ，１９８６）を使用して、パターン化した支持体グリッドを微細加工した。Ｓｉｌｒｅｃ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓａｎ　Ｊｏｓｅ，ＣＡ）から、直径１００ｍｍのケイ素１−０−０ウエハを得た。これらのウエハを、酸化炉（Ｔｙｌａｎ，Ｉｎｃ．，Ｓａｎ　Ｄｉｅｇｏ，ＣＡ）中にて、１０００℃で、蒸気中で維持すると、約１μｍ厚の熱酸化物層が発生した。これらのウエハ上に、トラックコーター（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｖａｌｌｅｙ　Ｇｒｏｕｐ，Ｓａｎ　Ｊｏｓｅ，ＣＡ）を使って、１ミクロンの厚さで、標準ポジティブフォトレジスト（Ｓ−１８００；Ｓｈｉｐｌｅｙ　Ｉｎｃ．，Ｍａｒｌｂｏｒｏｕｇｈ，ＭＡ）をスピンした。
【０１２６】
これらのウエハを、約８秒間にわたって、コンタクトマスクアライナ（Ｋａｒｌ　Ｓｕｓｓ　Ａｍｅｒｉｃａ（Ｗａｔｅｒｂｕｒｙ　Ｃｅｎｔｅｒ，ＶＴ），ＭＡ−４）を備えたフォトリソグラフィックマスクによって、約１０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光に露光した。標準的なテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）ベースの現像液（Ｓｈｉｐｌｅｙ）を使用して、トラック現像機（ＳＶＧ）で、現像を行った。これらのウエハを、次いで、アルゴンプラズマ中にて、３分間のエッチングにかけた。
【０１２７】
このウエハ支持体グリッドのパターン化表面を懸濁液と接触することにより、膜を形成したが、この懸濁液は、上記のように調製し、そして直径約２５ｎｍのユニラメラ小胞（これは、主として、１モルパーセントの蛍光標識脂質（Ｔｅｘａｓ　Ｒｅｄ　ＤＨＰＥ）でドープしたＬ−α−ホスファチジルコリン（ＰＣ）からなっている）を含有していた。この懸濁液中の小胞は、およそ数秒で、自然に組み立てて、下記の光脱色および電気泳動実験で明らかなように、この支持体グリッドの二重層適合性領域上で、連続単一二重層を形成した。
【０１２８】
その膜を常にバルク水溶液下で維持しつつ、過剰な小胞をすすぎ落とした。これらの支持二重層の状態をモニターする長期実験の結果から、これらの二重層は、水中で安定であり、数週間の期間にわたって、それらの均一性および流動性を保持していることが明らかになった。
【０１２９】
（実施例２）
（光脱色でアッセイした支持二重層の流動性）
光脱色後の蛍光回復（ＦＲＡＰ）により、この二重層適合性領域またはコラル内での長期流動性を観察した。この実験は、図２Ａおよび２Ｂに関して記述されており、これらの図は、２５個の二重層適合性表面領域またはコラルを含む表面検出器アレイデバイスの概略図を示し、これらの表面領域の各々には、対応している脂質二重層拡張部が備えられている。このデバイスは、一面あたり１００μｍの寸法にしたコラルを作り出すようにフォトレジストでパターン化した酸化ケイ素から作製した。この１０μｍ幅のフォトレジスト（二重層障壁領域）は、図２Ａおよび２Ｂでは、黒色境界として見え、これらは、２５個のコラルを切り離す。その二重層膜には、標識として働くように、Ｔｅｘａｓ　Ｒｅｄ　ＤＨＰＥ脂質プローブ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｐｒｏｂｅｓ，Ｅｕｇｅｎｅ，ＯＲ）を取り込んだ。
【０１３０】
直径が１００μｍ未満の光の円形ビームを使用して、５個の個々のコラル４０内にある蛍光プローブ分子を光脱色すると（図２Ａ）、図２Ｂで図式化した結果が得られた。各コラル内にある分子を拡散混合すると、この円形脱色スポットは、展開して、その正方形コラムを満たした。フォトレジストの線は、側方拡散に対する障壁として作用し、別々のコラル間での混合を防止した。この膜の流動性は、各正方形コラルを満たす脱色領域の展開により、証明された。もし、この膜が流動性ではなかったなら、円形脱色（黒色）領域は、残ったであろう。
【０１３１】
脱色パターン（例えば、図２Ｂで図示したもの）は、何日にもわたって安定であったのに対して、スポットは、単一の連続膜に光脱色したが、約３０分間では、このような障壁は、完全には拡散しなかった。
【０１３２】
（実施例３）
（電気泳動によりアッセイした支持二重層の流動性）
これらの二重層適合性表面領域での支持二重層の流動性はまた、荷電した膜成分の電気泳動再分配により、評価した。この方法により、この脂質二重層の流動性および別個にアドレス可能な異なる二重層適合性表面領域への異なる組成物二重層パッチの拘束の両方が明らかとなる。
【０１３３】
１モル％の蛍光標識脂質であるＴｅｘａｓ　Ｒｅｄ　ＤＨＰＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｐｒｏｂｅｓ）でドープしたＰＣ分子を使用して、上記のようにして、２００μｍ平方のコラルを備えたデバイスを作製した。
【０１３４】
この脂質二重層膜と平行に、１５Ｖ／ｃｍの電場を加えた。この電場を加えると、荷電した分子（ＤＨＰＥで標識した）は、その二重層の平面で漂流するのに対して、中性のＰＣ分子は、この膜のバルクを形成して、この電場の影響を受けなかった。この電場を約２５分間にわたって加えた結果、負に荷電した蛍光プローブの定常状態の電場誘発濃度プロフィール（Ｇｒｏｖｅｓ　ａｎｄ　Ｂｏｘｅｒ，１９９５）が得られた。
【０１３５】
この電場誘発濃度勾配の定量的な説明は、図３で描写するが、これは、２個の２００μｍ微細加工コラルにて、この蛍光プローブ脂質（Ｔｅｘａｓ　Ｒｅｄ　ＤＨＰＥ）の定常状態濃度勾配のビデオ顕微鏡写真から計算した蛍光強度の定量的痕跡を示す。この実験での濃度勾配は、指数関数的プロフィールを採用した。これらの蛍光強度痕跡を計算した画像は、低い光レベルのビデオで撮影したが、これは、蛍光強度の線形画像化について調整した。
【０１３６】
この電場誘発濃度勾配は、完全に可逆的であり、消失するには、それらを１５Ｖ／ｃｍで形成するのとほぼ同じ時間量がかかった。これらのプロフィールは、この膜または二重層障壁領域（すなわち、障壁）に対して何らの明らかな影響を与えることなく、その電場の極性を繰り返し逆転させることにより、切り換えることができた。上記の電場誘発濃度プロフィールは、分子のサイズ、クラスター形成、非理想的混合を研究するのに使用できる。
【０１３７】
（実施例４）
（隣接した二重層拡張部を機械的に分離することにより二重層障壁領域が機能しない）
その二重層障壁表面領域を構成する材料の機械的な分離または固有の特性により、これらの二重層障壁領域が隣接二重層拡張部を隔離するかどうかを決定するために、実験を実行した。上記のように、パターン化されていないＳｉＯ２基板（すなわち、単一の二重層適合性表面を有する基板）に、二重層膜を蒸着した。しかしながら、この二重層適合性表面の微細構成は、上記フォトレジストパターン化ＳｉＯ２基板のものと同じであった。
【０１３８】
この二重層の連続性を、上記のＦＲＡＰおよび電気泳動方法を使用して、アッセイした。それらの結果により、その脂質拡張部は、単一支持膜であり、これは、破壊なしで、波形表面の輪郭に従っていることが明らかとなった。
【０１３９】
（実施例５）
（支持二重層下での電極を使ったアレイデバイスの作成）
本実施例は、二酸化ケイ素の薄層で覆われたケイ素電極の作製を記述している。これらのケイ素電極にワイヤを接続するために、ボンドパッドが使用され得る。
【０１４０】
（Ａ．ウエハ）
酸化物上ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｏｘｉｄｅ）ウエハは、Ｉｂｉｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｄａｎｖｅｒｓ，ＭＡ）から購入した。これらのウエハは、直径１００ｍｍおよび厚さ約５００μｍである。この業者から供給されたとき、これらのウエハは、約０．４μｍ厚の二酸化ケイ素層を有し、これは、約０．２μｍ厚の純粋ケイ素層（これは、このウエハの上面を形成する）の下に埋められていた。
【０１４１】
（Ｂ．プレレジスト洗浄およびレジスト塗装）
これらのウエハを、通常のＲＣＡ洗浄手順（Ｋｅｒｎ　ａｎｄ　Ｐｕｏｔｉｎｅｎ，１９７０；Ｗｏｌｆ　ａｎｄ　Ｔａｕｂｅｒ，１９８６，ｐ．５１６）で洗浄し、１５０℃で３０分間焼き、そしてＳｉｌｉｃｏｎ　Ｖａｌｌｅｙ　Ｇｒｏｕｐ（ＳＶＧ）トラックコーターシステムを使って、通常のスピン塗装を使用して、１μｍのフォトレジスト（Ｓｈｉｐｌｅｙ　Ｓ−１８１３）で被覆した。
【０１４２】
（Ｃ．露光および現像）
そのマスクパターンを、石英基板上のクロムパターンからなる電子ビームマスターマスクを使って、Ｋａｒｌ　Ｓｕｓｓ　ＭＡ−４接触マスクアライナー（ａｌｉｇｎｅｒ）上での８秒間の露光を使用して、露光した。これらのウエハを、次いで、１５分間にわたって、クロロベンゼンに浸漬し、次に、Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｖａｌｌｅｙ　Ｇｒｏｕｐトラック現像機システムを使用して、標準ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）ベースの現像液（Ｓｈｉｐｌｅｙ）で現像した。
【０１４３】
（Ｄ．エッチングおよび薄い酸化物の成長）
これらの電極パターンを、通常のフッ素ベースプラズマエッチング（Ｗｏｌｆ　ａｎｄ　Ｔａｕｂｅｒ，１９８６）（これは、ケイ素を選択的にエッチングするが、二酸化ケイ素はエッチングしない）を使用して、その上部ケイ素層にエッチングした。このプラズマエッチングで使用した気体は、ＳＦ６、Ｏ２およびＣＨＦ３であった。第二ＲＣＡ洗浄に続いて、薄い酸化物は、１０００℃で、蒸気オーブン中にて、０．１μｍの厚さまで成長した。
【０１４４】
（Ｅ．ボンドパット用のパターン）
他のＲＣＡ洗浄を実行し、上記のようにして、新たなレジスト層を蒸着する。新たなパターン（これは、先の工程で成長した酸化物層にある開口部を規定する）を、上記のように、フォトリソグラフィーにより、このレジストに移動し、露光したレジストを、上記のようにして現像した。
【０１４５】
（Ｆ．ボンドパッド用のエッチング開口部）
これらのウエハを、その下にあるケイ素層への接触がボンドパッド用に作製できるように、Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｓａｎｔａ　Ｃｌａｒａ，ＣＡ）反応性イオンエッチング剤（ｅｔｃｈｅｒ）にて、その上部酸化物層にある開放穴にエッチングした。
【０１４６】
（Ｇ．金の蒸発）
このウエハにて、０．３μｍの金層を蒸発させ、次に、先の工程に由来のレジストを除去した。この金を、次いで、アセトンで剥ぎ取ると、金ボンドパッドが得られ、これは、先の工程でエッチングした穴に位置していた。
【０１４７】
本発明は、特定の方法および実施形態を参照して記述されているものの、本発明から逸脱することなく、種々の改良を行い得ることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明の表面検出器アレイデバイス（ＳＤＡＤ）の一部を示す。
【図２Ａ】
図２Ａは、本発明の表面検出器アレイデバイスの５個の異なる領域の脂質二重層において、光脱色する蛍光レポーター脂質の効果を図示している概略図である。
【図２Ｂ】
図２Ｂは、本発明の表面検出器アレイデバイスの５個の異なる領域の脂質二重層において、光脱色する蛍光レポーター脂質の効果を図示している概略図である。
【図３】
図３は、表面検出器アレイデバイスの２個の領域に由来の蛍光強度を示し、各々は、荷電蛍光レポーター脂質の電場誘発濃度勾配を含む。
【図４】
図４は、バイオセンサで使用するのに適切な本発明のデバイスの構造部分を示す。
【図５】
図５は、膜に会合した分子をサイズによって分離する際に使用するのに適切な本発明のデバイスの構造部分を示す。
【図６Ａ】
図６Ａは、勾配バイオセンサアレイを形成する上下図を描写している。
【図６Ｂ】
図６Ｂは、その断面を横切る各地点でのＡおよびＢの両方の断面濃度を描写している。
【図６Ｃ】
図６Ｃは、その勾配バイオセンサアレイ内の各異なる二重層適合性領域における二重層組成物を描写している。
【図７Ａ】
図７Ａは、二組成物勾配バイオセンサアレイの形成を描写している。
【図７Ｂ】
図７Ｂは、二組成物勾配バイオセンサアレイの形成を描写している。
【図７Ｃ】
図７Ｃは、二組成物勾配バイオセンサアレイの形成を描写している。
【図７Ｄ】
図７Ｄは、二組成物勾配バイオセンサアレイの形成を描写している。
【図３】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ｃ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004506208.tif 000071
【国際調査報告】
2004506208.tif 000072
2004506208.tif 000073
2004506208.tif 000074