(57)【要約】【課題】分子認識性に優れる分子認識材料、およびその製造方法を提供することにある。【解決手段】認識対象分子と選択的に結合して前記認識対象分子を認識する分子認識材料であって、組成の異なる複数の層と、前記複数の層のうち少なくとも二つ以上の層に連続して形成される空隙とを有し、前記少なくとも二つ以上の層のうち少なくとも一つの層が前記認識対象分子と分子間相互作用する第一の部位を有する層であり、前記少なくとも二つ以上の層のうち少なくとも一つの層が前記認識対象分子と疎水性相互作用する第二の部位を有する層であることを特徴とする分子認識材料。【選択図】図１
2013002999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
認識対象分子と選択的に結合して前記認識対象分子を認識する分子認識材料であって、
組成の異なる複数の層と、
前記複数の層のうち少なくとも二つ以上の層に連続して形成される空隙とを有し、
前記少なくとも二つ以上の層のうち少なくとも一つの層が前記認識対象分子と分子間相互作用する第一の部位を有する層であり、
前記少なくとも二つ以上の層のうち少なくとも一つの層が前記認識対象分子と疎水性相互作用する第二の部位を有する層であることを特徴とする分子認識材料。
【請求項２】
認識対象分子と選択的に結合して前記認識対象分子を認識する分子認識材料の製造方法であって、
鋳型分子と、前記鋳型分子と分子間相互作用する第一の部位とを有する第一の層を基体上に形成する第一の工程と、
前記第一の層に含まれる前記鋳型分子と疎水性相互作用する第二の部位を有する第二の層を前記第一の層上に形成する第二の工程と、
前記第一の層および前記第二の層に含まれる前記鋳型分子を除去し、前記第一の層および前記第二の層に連続する空隙を形成する第三の工程とを含むことを特徴とする分子認識材料の製造方法。
【請求項３】
前記第一の工程が、前記鋳型分子と分子間相互作用する前記第一の部位を有する第一の機能性分子と、前記鋳型分子とを含む第一の反応液を前記基体の表面に接触させる工程を含む請求項２に記載の分子認識材料の製造方法。
【請求項４】
前記第一の工程が、前記鋳型分子と分子間相互作用する前記第一の部位を有する前記第一の機能性分子と、前記鋳型分子とを含む前記第一の反応液を前記基体の表面に接触させ、前記第一の機能性分子を重合反応させる工程を含む請求項２または３に記載の分子認識材料の製造方法。
【請求項５】
前記第一の反応液が有機溶媒を含む請求項２〜４のいずれか１項に記載の分子認識材料の製造方法。
【請求項６】
前記第一の工程が、前記鋳型分子と分子間相互作用する前記第一の部位を有する下地層を基体上に形成し、前記鋳型分子を含む固定化液を前記下地層に接触させる工程を含む請求項２に記載の分子認識材料の製造方法。
【請求項７】
前記固定化液が有機溶媒を含む請求項６に記載の分子認識材料の製造方法。
【請求項８】
前記第二の工程が、前記第一の層の表面に前記第二の層を形成する工程である請求項２〜７のいずれか１項に記載の分子認識材料の製造方法。
【請求項９】
前記第二の工程が、前記第一の層に含まれる前記鋳型分子と疎水性相互作用する前記第二の部位を有する第二の機能性分子を含む第二の反応液を前記第一の層の表面に接触させる工程を含む請求項２〜８のいずれか１項に記載の分子認識材料の製造方法。
【請求項１０】
前記第二の工程が、前記第一の層に含まれる前記鋳型分子と疎水性相互作用する前記第二の部位を有する前記第二の機能性分子を含む前記第二の反応液を前記第一の層の表面に接触させ、前記第二の機能性分子を重合反応させる工程を含む請求項２〜９のいずれか１項に記載の分子認識材料の製造方法。
【請求項１１】
前記第二の反応液が水を含む請求項９または１０に記載の分子認識材料の製造方法。
【請求項１２】
前記第二の反応液が水とアルコールとを含む請求項９または１０に記載の分子認識材料の製造方法。
【請求項１３】
認識対象分子と選択的に結合して前記認識対象分子を認識する分子認識材料の製造方法であって、
鋳型分子と、前記鋳型分子と疎水性相互作用する第二の部位とを有する第一の層を基体上に形成する第一の工程と、
前記第一の層に含まれる前記鋳型分子と分子間相互作用する第一の部位を有する第二の層を前記第一の層上に形成する第二の工程と、
前記第一の層および前記第二の層に含まれる前記鋳型分子を除去し、前記第一の層および前記第二の層に連続する空隙を形成する第三の工程とを含むことを特徴とする分子認識材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分子認識材料およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酵素−基質、抗原−抗体反応など、生体内では特定の分子だけに特異的に反応する機構が存在する。この機構の鍵となっているのが、特定の分子を特異的に識別、結合する分子認識能である。この分子認識能を有する物質は、他にも遺伝子、糖鎖など、生体内には数多く存在し、現在、各々の組み合わせにおける分子認識機構の解明や新たな組み合わせの探索について数多くの研究がなされている。
【０００３】
この手法のひとつとして、モレキュラーインプリンティング法（鋳型重合法）という技術がある。そして、この方法によって合成された材料はモレキュラーインプリントポリマーと呼ばれている。モレキュラーインプリンティング法とは、特異的に認識したい分子（以下、認識対象分子）を鋳型分子として利用する方法である。このモレキュラーインプリンティング法は、原理上、所望の認識対象分子に合わせて容易に認識材料を構築できるという特徴を有し、人工抗体、人工レセプターの製造方法として期待されている。
【０００４】
モレキュラーインプリントポリマーの形成に重要な重合方法については、一般に、有機溶媒中で行う方法が数多く報告されている。これは、鋳型分子と機能性モノマーとの相互作用に寄与する水素結合を安定に形成するためである。
【０００５】
生体系における抗原−抗体反応は水溶液中でも高い分子認識能を示すことが知られている。この反応には複数の相互作用が寄与し、水素結合のみではなく疎水性相互作用も寄与している。
【０００６】
非特許文献１には、アゾベンゼンカルボン酸を鋳型分子として利用して表面ゾルゲル法で作製した分子認識材料が開示されている。ここでは、分子認識能の発揮に寄与する三つの効果が挙げられている。一つ目は、重合体と鋳型分子のカルボン酸部位との共有結合および非共有結合（水素結合）である。二つ目は、重合体の疎水性部位（Ｔｉ−Ｏネットワークや加水分解されていないブトキシ基）と鋳型分子の芳香環部位との疎水性相互作用である。三つ目は鋳型分子の大きさである。
【０００７】
また、特許文献１には、鋳型分子を包接するホスト化合物を利用した方法が開示されている。まず、表面ゾルゲル法により基板表面に金属酸化物層を形成する。その後、鋳型分子とシクロデキストリンからなるホスト化合物との混合水溶液に、前記金属酸化物層が形成された基板を浸漬する。シクロデキストリンは環状構造であり、その内部に空孔を有している。その構造の外側は親水性、内側は疎水性であるため、構造内部の空孔に疎水性の分子を包接しやすい。そのため、シクロデキストリンに鋳型分子を包接した包接化合物が金属酸化物層に固定される。そして、有機溶剤の洗浄により鋳型分子を取り除き、基板上に認識サイトが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２９８７８２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｓ．Ｌｅｅ；  Ｌａｎｇｍｕｉｒ  ｖｏｌ．１４，  ｐ２８５７（１９９８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非特許文献１では、分子認識能を発揮するために水素結合が寄与している。しかし、水溶液中では機能性モノマーおよび水分子の鋳型分子との競争反応がおき、その結果、鋳型分子と重合体との水素結合が妨害されるので、鋳型分子と重合体との結合の安定性が低い。また、非特許文献１は疎水性相互作用について言及しているものの、分子認識材料側の疎水性部位の安定性が低い。この疎水性部位は大気環境中の水分により加水分解される可能性があるためである。
【００１１】
特許文献１では、分子認識材料側の疎水性部位としてシクロデキストリンが利用されている。しかし、特許文献１では、ホストとゲストとが結合する相互作用は１種類しか寄与していないため、分子認識能が十分でなく、水溶液中での安定性も低い。
【００１２】
そこで、本発明はこのような技術背景に鑑みてなされたものであり、水溶液中でも高い分子認識能を有し、かつ安定性の高い分子認識性に優れる分子認識材料、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、本発明の一態様によれば、認識対象分子と選択的に結合して前記認識対象分子を認識する分子認識材料であって、組成の異なる複数の層と、前記複数の層のうち少なくとも二つ以上の層に連続して形成される空隙とを有し、前記少なくとも二つ以上の層のうち少なくとも一つの層が前記認識対象分子と分子間相互作用する第一の部位を有する層であり、前記少なくとも二つ以上の層のうち少なくとも一つの層は前記認識対象分子と疎水性相互作用する第二の部位を有する層であることを特徴とする分子認識材料が提供される。
【００１４】
また、本発明の他の態様によれば、認識対象分子と選択的に結合して前記認識対象分子を認識する分子認識材料の製造方法であって、鋳型分子と、前記鋳型分子と分子間相互作用する第一の部位とを有する第一の層を基体上に形成する第一の工程と、前記第一の層に含まれる前記鋳型分子と疎水性相互作用する第二の部位を有する第二の層を前記第一の層上に形成する第二の工程と、前記第一の層および前記第二の層に含まれる前記鋳型分子を除去し、前記第一の層および前記第二の層に連続する空隙を形成する第三の工程とを含むことを特徴とする分子認識材料の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、分子間相互作用と疎水性相互作用との両方を利用するため、水溶液中でも高い分子認識能を有し、かつ安定性の高い分子認識性に優れる分子認識材料、およびその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る分子認識材料の空隙に認識対象分子が取り込まれた例を模式的に示す図である。
【図２】本発明に係る空隙を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明に係る相互作用部位を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る分子認識材料は、認識対象分子と選択的に結合して前記認識対象分子を認識する分子認識材料であって、組成の異なる複数の層と、前記複数の層のうち少なくとも二つ以上の層に連続して形成される空隙とを有し、前記少なくとも二つ以上の層のうち少なくとも一つの層が前記認識対象分子と分子間相互作用する第一の部位を有する層であり、前記少なくとも二つ以上の層のうち少なくとも一つの層が前記認識対象分子と疎水性相互作用する第二の部位を有する層であることを特徴とする。
【００１８】
本発明は、分子間相互作用と疎水性相互作用との両方の効果を積極的に利用することで、分子認識性の向上を可能とするものである。  
ここで分子間相互作用とはイオン結合、水素結合、双極子相互作用、ファンデルワールス力、π−π相互作用、電荷移動相互作用を指す。なかでも、イオン結合または水素結合は結合力が強いので好ましい。
【００１９】
図１は本発明に係る分子認識材料の模式図である。１は第一の層であり、２は第二の層である。第一の層１は認識対象分子６と分子間相互作用する第一の部位３を有し、第二の層２は認識対象分子６と疎水性相互作用する第二の部位４を有する。第一の層１と第二の層２とは認識対象分子６を収容するための空隙５を有する。
【００２０】
分子認識能を高めるためには、それぞれの相互作用の種類に相補的な結合基（相互作用部位）が相補的な位置に配置されている必要がある。本発明の空隙、つまり認識サイトにおいては、層ごとに異なる部位が空隙の表面から露出し、図１のように相補的な相互作用を示す分子認識材料を形成することが可能である。特に、本発明に係る認識対象分子と選択的に結合して前記認識対象分子を認識する分子認識材料が複数の層に連続して形成される空隙を有することで、分子間相互作用部位と疎水性相互作用部位とを認識対象分子に対して好適に配置することが可能となる。例えば、図１（ａ）のように、分子間相互作用部位である第一の部位が第一の層に、疎水性相互作用部位である第二の部位が第二の層に含まれる場合であっても、図１（ｂ）のように、第一の部位が第二の層に、第二の部位が第一の層に含まれる場合であってもよい。また、図１（ｃ）のように、分子認識材料は、第一および第二の部位とは同一の、もしくは異なる第三の部位８を有する第三の層７を更に備えるような、三つ以上の層からなってもよい。これらの層の構成は認識対象分子の大きさや、相互作用しうる部位の位置（立体構造）に合わせて適宜選択可能である。このように、層構造を用い相互作用部位を適切に配置することで、鋳型分子、および、認識対象分子の配置、配向の均一性がより向上する。そして、それぞれの層における相互作用部位が分子認識に無駄なく使用される。その結果、相互作用が１種類の場合よりも分子認識能が向上する。
【００２１】
（層）
本発明における認識対象分子と選択的に結合して前記認識対象分子を認識する分子認識材料は、組成の異なる複数の層からなる。  
組成の異なる層とは、構成元素の種類、もしくはその比率が異なる層を意味する。後述の製造方法において、層を形成するための前駆体材料である機能性分子の種類、もしくは混合比を変えることで、この組成の異なる層を形成することが可能となる。
【００２２】
また、図２は本発明に係る空隙を模式的に示す断面図である。本発明に係る複数の層は、後述する空隙を有する。そして、この空隙は認識対象分子に対する認識サイトとなる。したがって、層の厚さは、認識対象分子もしくはその擬似化合物に相当し、０．１ｎｍ〜１μｍ、より好ましくは、０．２ｎｍ〜１００ｎｍ、さらに好ましくは０．２ｎｍ〜１０ｎｍである。但し、図２（ａ）、（ｃ）のように、空隙の底面が第一の層内、もしくは第一の層に接する場合は、第一の層の厚さは前述の厚さ以上で合っても構わない。
【００２３】
尚、これらの層からなる分子認識材料は単独で存在してもよく、基体上に存在してもよい。  
単独である場合は、分子認識材料以外の部材による認識対象分子との相互作用の影響を排除できる。  
一方、基体上に形成される場合は、分子認識材料の製造時、および使用時の取扱いに対する容易性が向上する。したがって、基体の材質、形状はその目的にあわせて適宜変えればよい。例えば、本発明による分子認識材料をカラムに充填し、カラムを検体液中で撹拌して認識反応を行うような場合は、微粒子状の基体や多孔質状の基体を用いることが望ましい。また、基体そのものに分子認識能があってもよい。例えば、回収しやすさを付与するために、基体に磁性微粒子を用いてもよい。検出装置に用いる場合は、基体自体がセンサデバイスとしての機能を有していてもよい。例えば、水晶発振子（以下、「ＱＣＭ」ともいう）やＳＰＲのような検出装置に使用する場合は、金属表面からなる平面状の基体を用いてもよい。
【００２４】
（空隙）
本発明における分子認識材料は、前記複数の層のうち少なくとも二つ以上の層に連続して形成される空隙からなる。  
層を形成する際に認識対象分子を層中に同時に存在させることで、図１に示す層が形成される。その後、有機溶媒を用いて認識対象分子を除去することで空隙が形成される。
【００２５】
本発明による空隙は、後述する製造方法において、認識対象分子もしくはその擬似化合物（以下、鋳型分子）を鋳型として形成される。したがって、その大きさは鋳型分子に相当し、最大直径は０．１ｎｍ〜１μｍ、より好ましくは、０．２ｎｍ〜１００ｎｍ、さらに好ましくは０．２ｎｍ〜１０ｎｍである。そして、この空隙が、認識対象分子を選択的に取り込む認識サイトとなる。
【００２６】
本発明による空隙は、図２のように組成の異なる二つ以上の層に連続して形成される。そして、その空隙の表面に、層ごとに異なる部位（官能基、原子団）が露出していることが特徴である。したがって、空隙は、図２（ａ）のように第一の層を貫通していなくても、図２（ｂ）のように第一の層を貫通していてもよい。また、図２（ｃ）のように、複数の層のうち一つの層、ここでは第一の層、に接していてもよい。
【００２７】
次に、空隙表面に露出する部位について説明する。図３は本発明に係る相互作用部位を模式的に示す図である。図３（ａ）における第一の層１と第二の層２は異なる組成である。したがって、その空隙の表面には、層ごとに異なる部位（官能基、原子団）を露出させることが可能であり、図３（ａ）における第一の部位３と第二の部位４は異なる官能基、もしくは原子団である。また図３（ｂ）の第一の層１内の第一の部位３および第五の部位１０や第二の層２内の第二の部位４および第四の部位９ように、ひとつの層において空隙の表面に露出する部位（官能基、原子団）は複数種あってもよい。さらには、図３（ｃ）の第一の層１内の第二の部位４と第二の層２内の第二の部位４ように、複数種のうち一部が、組成の異なる層において同一であってもよい。つまり、組成の異なる層において空隙表面に露出する部位は、その部位が存在する膜以外の膜に含まれる複数種の部位のうちのひとつ以上が異なれば、本発明の効果は得られる。
【００２８】
（認識対象分子）
本発明における認識対象分子とは、分離、検出の対象となる分子である。  
尚、本発明による分子認識材料を検出装置に用いる場合は、検出装置としての検出対象物質と認識対象分子とは必ずしも同一である必要はなく、検体中の検出対象物質の識別に係わる物質、つまり検出対象物質を間接的に測定できるものでもよい。例えば、検出対象物質に特異的に存在する物質を認識対象分子として検出することでも測定が可能となる。検出対象物質が、抗体、抗原、遺伝子、糖鎖、酵素のようないわゆる生体物質である場合、これらの物質の存在に対して、特異的に存在する他の糖、蛋白質、アミノ酸、抗体、抗原や疑似抗原、ビタミン、遺伝子のような生物に含有される生体物質、およびその関連物質や人工的に合成された擬似生体物質を認識対象分子としてもよい。
【００２９】
本発明に係る分子認識材料は、水素結合のような分子間相互作用と疎水性相互作用との両方の効果を積極的に利用することで、分子認識能の向上を可能とするものである。したがって、本発明は、後述の分子間相互作用、および、疎水性相互作用の両方を形成しうる分子を認識対象分子とすることが好ましい。
【００３０】
（分子間相互作用）
一般に、分子間に働く力である分子間力は大きく６つに分類される。静電力、配向力、誘起力、分散力、電荷移動力、交換斥力である。  
静電力は、イオン間に働く静電相互作用に基づく力であり、クーロン力とも呼ばれる。
配向力は、双極子と双極子、点電荷と双極子の間に働き電荷の偏りに依存した静電的な力である。  
誘起力は、双極子と誘起双極子の間に働く静電的な力である（永久双極子モーメントをもつ極性分子が他の分子に接近すると、その分子に電荷の偏りが現れ誘起双極子が生じる。）。  
分散力は、永久双極子をもたない無極性分子間で働く力である。点電荷や永久双極子をもたない分子でも、分子内の電子の運動により瞬間的な双極子をもつことがある。この瞬間的に生じる双極子とこれによって誘起された別の分子の双極子との間に働く静電的な力が分散力である。  
電荷移動力は、分子間で電子が移動（非局在化）し、系全体が安定化することによって生じる引力である。  
交換斥力は、二つの分子の距離が近づくときに起こる斥力である。
【００３１】
本発明における分子間相互作用とは、これらの分子間力の一種類以上からなり、電磁気学的要因に基づき分子間に働く力、特に分子間引力となる力を指す。具体的には、イオン結合、水素結合、双極子相互作用、ファンデルワールス力、π−π相互作用、電荷移動相互作用である。特に、イオン結合や水素結合は分子間相互作用のなかでは比較的強く、本発明に好適である。また、電荷移動相互作用も、一般にファンデルワールス力よりも大きく好適である。但し、ファンデルワールス力のような弱い力であっても、その力による結合部位が複数形成されれば、分子全体としての結合力は大きくなり、好適に利用できる。
【００３２】
尚、本発明における分子間相互作用とは、分子全体どうしに働く力だけでなく、同様な原理で分子の一部分（官能基、原子団など）に対して働く力も含む。  
したがって、分子間相互作用する部位とは、前記分子間相互作用を形成しうる官能基、原子団が含まれていればよい。
【００３３】
例えば、イオン結合はカチオンとアニオンの間の静電引力による化学結合である。したがって、アミノ基やカルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基のようなイオン性官能基が前記分子間相互作用する部位となる。これらの部位は、後に説明する機能性分子の官能基として分子認識材料に導入しやすく好適である。所望の認識対象分子内のイオン性部位にあわせて、アニオン、カチオンの選択を行えばよい。
【００３４】
水素結合は、窒素、酸素、硫黄、ハロゲンのような電気陰性度が大きな原子（陰性原子）に共有結合で結びついた水素原子が、近傍に位置した他の原子の孤立電子対とつくる相互作用である。したがって、電気陰性度が大きな原子に水素が共有結合で結びついた原子団である−ＯＨや−ＮＨ、およびそれに対して水素結合しうる孤立電子対を有するＯやＮの原子団が、前記分子間相互作用する部位となる。これらの部位も、本発明における分子認識材料に導入しやすく好適である。また、生体物質をはじめ、一般的な分子には、前記水素結合を形成しうる片側の原子団が含まれていることが多い。したがって、その原子団と水素結合しうるもう一方の原子団を含む物質を本発明における分子認識材料に用いればよい。
【００３５】
（疎水性相互作用）
前記電磁気学的要因に基づき分子間に働く力である分子間相互作用に対して、熱力学的要因（エントロピー駆動）に基づく疎水相互作用がある。  
水のような極性溶媒中で非極性分子（あるいは非極性基）が溶媒と分離し凝集する性質のことを疎水効果という。疎水性相互作用は、疎水効果によって非極性（疎水性）分子間に働く引力的相互作用をあらわす。  
疎水性分子の周りの水分子は水素結合によりある種の構造を形成しており、その結果、水分子の自由度が低下してエントロピーが減少する。その減少分をできるだけ小さくしようとして、接触面積を減らすために疎水性分子の凝集が起こる。したがって、疎水性相互作用は前述の分子間相互作用とは異なり、エントロピー由来と考えられている。
【００３６】
尚、本発明における疎水性相互作用は、分子全体どうしに働く力だけでなく、同様な原理で分子の一部分（官能基、原子団など）に対して働く力も含む。  
したがって、疎水性相互作用する部位とは、前記疎水性相互作用を形成しうる官能基、原子団が含まれていればよい。
【００３７】
例えば、アルキル基、フェニル基、フッ化炭素鎖などが疎水性相互作用部位に好ましく用いられる。これらの部位は、本発明における分子認識材料に導入しやすく好適である。また、シクロデキストリンのような構造内部が疎水性である包接化合物を疎水性相互作用部位に用いてもよい。
【００３８】
次に、本発明に係る認識対象分子と選択的に結合して前記認識対象分子を認識する分子認識材料の製造方法について詳細に説明する。  
本発明に係る認識対象分子と選択的に結合して前記認識対象分子を認識する分子認識材料の製造方法は、鋳型分子と、前記鋳型分子と分子間相互作用する第一の部位とを有する第一の層を基体上に形成する第一の工程と、前記第一の層に含まれる前記鋳型分子と疎水性相互作用する第二の部位を有する第二の層を前記第一の層上に形成する第二の工程と、前記第一の層および前記第二の層に含まれる前記鋳型分子を除去し、前記第一の層および前記第二の層に連続する空隙を形成する第三の工程とを含むことを特徴とする。
【００３９】
また、本発明に係る認識対象分子と選択的に結合して前記認識対象分子を認識する分子認識材料の製造方法は、鋳型分子と、前記鋳型分子と疎水性相互作用する第二の部位とを有する第一の層を基体上に形成する第一の工程と、前記第一の層に含まれる前記鋳型分子と分子間相互作用する第一の部位を有する第二の層を前記第一の層上に形成する第二の工程と、前記第一の層および前記第二の層に含まれる前記鋳型分子を除去し、前記第一の層および前記第二の層に連続する空隙を形成する第三の工程とを含むことを特徴とする。
【００４０】
本発明は、鋳型分子に対して、分子間相互作用する部位と疎水性相互作用する部位とを別工程で形成する。したがって、鋳型分子の相互作用しうる部位に対して、分子認識材料側の相互作用部位を相補的な位置に精緻に配置可能となる。このような配置は、それぞれの部位を有する領域を層状に形成し、積層することで可能となる。
【００４１】
（鋳型分子）
以下に示す製造方法により、鋳型分子の形状、大きさに対応し、さらには相補的な官能基、原子団が相補的な位置に配置された認識サイト（空隙）が、分子認識材料に構築される。したがって、本発明に係る鋳型分子とは、認識対象分子もしくはその擬似化合物を指す。擬似化合物とは、認識対象分子の構造と一部が一致している化合物を指し、その構造に対応した認識サイトの形成が可能となるため、本発明においても使用可能である。
【００４２】
（鋳型分子の存在下で鋳型分子と相互作用する部位を有する第一の層を基体上に形成する第一の工程）
本発明における分子間相互作用する部位は、分子間相互作用を形成しうる官能基、原子団が含まれていればよい。また、本発明における疎水性相互作用する部位は、疎水性相互作用を形成しうる官能基、原子団が含まれていればよい。  
また、本発明における第一の層は、基体上に形成され、鋳型分子と、鋳型分子と相互作用する部位とを有することが好ましい。第一の層は、層中に鋳型分子と相互作用部位とが混合した状態でもよい。また、第一の層は、後述のように、相互作用部位を有する下地層の上に鋳型分子が存在した状態でもよい。このとき、鋳型分子は第一の層の表面に形成される。  
したがって、本工程に用いる製造方法は、相互作用部位を有する層を形成可能な方法であればよく、後述する層形成方法が好ましく用いられる。
【００４３】
尚、本発明においては、第二の工程において、第一の層に含まれる鋳型分子とさらに新たな相互作用を形成することが重要である。したがって、膜中に鋳型分子と相互作用部位とを混合した状態で第一の層を形成する場合は、鋳型分子の第一の層内での埋没を避けなければならない。したがって、後述の薄層形成方法が、特に好ましく用いられる。
【００４４】
本発明に好適な層形成方法として、相互作用を形成しうる官能基、原子団を含む化合物（以下、「機能性分子」ともいう）を基体表面に反応させる方法が挙げられる。この方法には、相互作用を形成しうる官能基、原子団を含み、さらに、基体表面と反応可能な部位を有する化合物を機能性分子として用いればよい。尚、相互作用を形成しうる官能基、原子団を含む化合物とは、機能性分子単体で鋳型分子と相互作用しうるものでもよく、機能性分子が層を形成した際に鋳型分子と相互作用しうるものでもよい。つまり、機能性分子が層形成の際に変化し、相互作用しうる状態になるものでもよい。
【００４５】
例えば、基体が、金、銀、もしくは銅を含有する場合は、チオール基やアミノ基などを末端に有する機能性分子が用いられる。また、ガラス、シリカや酸化チタンといった金属酸化物を基体に用いる場合は、シランカップリング剤が機能性分子として用いられる。その他、基体表面にカルボキシル基が存在すればアミノ基を有する化合物、基体表面にアミノ基が存在すればカルボキシル基を有する化合物が機能性分子として好適である。
【００４６】
このように、基体表面と反応可能な部位を有し、さらに鋳型分子と相互作用を形成しうる官能基、原子団を含む化合物を第一の機能性分子として用い、基体表面に形成させることで、相互作用部位を有する層を形成することが可能となる。本発明では、後述のように、このような鋳型分子と相互作用する官能基、原子団を含む化合物を有する層を下地層として先に基体上に形成した後に、下地層表面に鋳型分子を付与し、相互作用部位を有する層を形成させてもよい。また、層を形成させる過程で、鋳型分子を第一の機能性分子と混合し、これらを相互作用させながら層形成してもよい。例えば、金を基体とし、鋳型分子と相互作用可能な部位を有するチオール分子を機能性分子として用いた場合、チオール分子を金表面と反応させた後に、鋳型分子と相互作用可能な部位に鋳型分子を付与して第一の層を形成してもよい。また、チオール分子と鋳型分子とを同時に基板に付与して第一の層を形成してもよい。
【００４７】
また、こうした層の強度を高めるために、重合反応を用いる事ができる。この場合、第一の機能性分子には相互作用部位と重合性部位とが含まれていることが望ましい。尚、相互作用部位を含む第一の機能性分子は、機能性分子単体で鋳型分子と相互作用しうるものでもよく、機能性分子が層を形成した際に鋳型分子と相互作用しうるものでもよい。つまり、機能性分子が層形成の際に変化し、相互作用しうる状態になるものでもよい。
【００４８】
本発明における層の厚さは前述のとおりであり、形成方法としては薄層形成が可能な方法が好ましい。有機反応であれば、反応を制御できるリビングラジカル重合、無機反応であれば、ゾルゲル法や液相析出法が好ましく用いられる。ゾルゲル法は、一般に、金属アルコキシド、金属有機酸塩、硝酸塩、塩化物のような金属化合物を使用し、加水分解、縮合反応を行い、無機重合体を作製する方法である。スピンコート法、ディップコート法、表面ゾルゲル法により薄層化可能な方法であり、好適である。尚、ゾルゲル法は、種々の官能基を有する金属化合物を機能性分子として使用することができ、本発明に好適である。例えば、シラン剤においては種々の官能基を有する化合物が市販されており、ゾルゲル法に使用する機能性分子として好適である、例示すると、アルキルアルコキシシラン、アミノアルコキシシラン、ビニルアルコキシシランなどが挙げられる。また、基体上に金属化合物を付与し所定の溶剤を用いて洗浄する表面ゾルゲル法は、オングストローム、乃至はナノメートル単位の厚さの超薄膜層を形成することが可能であり、特に本発明に好ましい。以上のような方法で、層を形成することが可能となる。こうした層を下地層として先に着体上に形成した後に、下地層表面に鋳型分子を付与し、相互作用部位を有する層を形成させてもよい。また、層を形成させる過程で、鋳型分子を第一の機能性分子と混合し、付与し、これらを相互作用させながら層形成してもよい。後者においては、第一の機能性分子の重合反応中に鋳型分子を共存させることで、第一の機能性分子が鋳型分子と相互作用しながら、層形成が可能となる。そして、鋳型分子に相補的な官能基、原子団を相補的な位置に配置することができる。
【００４９】
尚、基体表面には、第一の層を形成させる開始点となる層や第一の層と基体との密着性を向上させるための層が配置されてもよい。例えば、金基板を基体とし、ゾルゲル法で第一の層を形成する場合、金表面にメルカプトエタノールを作用させＯＨ基の層を形成するとよい。
【００５０】
また、層形成する基体表面に事前に鋳型分子を固定化してもよい。例えば、鋳型分子の所定の部位にリンカーを結合させ、これを介して基体表面に鋳型分子を固定化することも可能である。この場合、基体上の鋳型分子の配置、配向の均一性がより向上する。その結果、第一の層、第二の層それぞれの相互作用部位が無駄なく配置され、より分子認識能が向上する。
【００５１】
次に反応液について説明する。層の中に鋳型分子と相互作用部位とが混合した状態の層を形成する場合は、以下に説明する反応液を用いるとよい。
【００５２】
（分子間相互作用する部位を有する層を形成するための反応液）
分子間相互作用する部位を有する層を形成するための反応液には、鋳型分子と分子間相互作用する部位を有する機能性分子と、鋳型分子とが含まれる。さらには、重合開始剤、架橋剤など、層を形成する反応手法に応じて、他の添加剤が加えられても構わない。
【００５３】
尚、上記反応液には有機溶媒が含まれることが好ましい。本発明における分子間相互作用は、前述のように電磁気学的要因に基づき分子間に働く力を指す。したがって、分子間相互作用は静電的な相互作用の役割が大きい。そして、静電相互作用の大きさは、電荷の大きさだけでなく、溶媒の誘電率、極性にも大きく影響される。水の誘電率は一般的な溶媒のなかでは比較的大きく、分子間の静電相互作用は弱められてしまう。したがって、層形成時に鋳型分子と機能性分子との分子間相互作用を維持するためには、反応液中に含まれる溶媒は有機溶媒、特に水より誘電率の低い無極性溶媒を用いることが望ましい。特に、トルエン、ベンゼンなどが好ましい。また、分子間相互作用の安定性維持のため、アルコールのような他の溶媒を混合しても構わない。ゾルゲル反応のように加水分解が必要な手法の場合は、適宜少量の水を加えてもよい。但し、このように水を加える場合は、事前に前記有機溶媒中で鋳型分子と機能性分子とを混合し、その後に水を加えることが望ましい。  
以上のような反応液を用いることで、分子間相互作用する部位を有する層の形成が可能となる。
【００５４】
（疎水性相互作用する部位を有する層を形成するための反応液）
疎水性相互作用する部位を有する層を形成するための反応液には、鋳型分子と疎水性相互作用する部位を有する機能性分子と、鋳型分子とが含まれる。さらには、重合開始剤、架橋剤など、層を形成する反応手法に応じて、他の添加剤が加えられても構わない。
【００５５】
尚、上記反応液には、水が含まれることが望ましい。本発明における疎水性相互作用とは、前述のように熱力学的要因に基づき分子間に働く力を指し、水分子の自由度に起因する。したがって、層形成時に鋳型分子と機能性分子との疎水性相互作用を維持するためには、反応液中含まれる溶媒に水が含まれることが望ましい。しかしながら、疎水性相互作用部位を有する機能性分子はその本来の性質から水への溶解度が低い場合が多い。このような場合は、反応液の溶媒に、水より沸点が低く、水に良好に溶解もしくは混和する有機溶媒と、水との混合溶媒を用いるとよい。このような混合溶媒を用いると、機能性分子の反応液への溶解、混和が可能となる。特に、ゾルゲル法のように重合反応時に溶媒の蒸発、除去がなされる手法の場合は、この混合溶媒の使用が好適である。機能性分子を溶解した反応液から溶媒の蒸発がなされる際、沸点の低い有機溶媒が選択的に先に蒸発する。それとともに、水の濃度が高まり、疎水性相互作用による機能性分子と鋳型分子との自己集合が促進される。その結果、機能性分子の疎水性部分と鋳型分子の疎水性部分とは凝集しようとし、互いに相補的な位置に配置される。尚、このような有機溶媒としては、アルコール類、アセトン、アセトニトリル、もしくはその混合溶媒を用いるとよい。特にアルコールは好ましく、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ブタノールなどが好適に用いられる。  
以上のような反応液を用いることで、疎水性相互作用する部位を有する層の形成が可能となる。
【００５６】
次に、相互作用部位を有する下地層の上に鋳型分子が存在した状態の層を形成する場合について説明する。
【００５７】
（下地層）
下地層の形成には、前述の層形成方法が利用可能である。基体表面と反応可能な部位を有し、さらに鋳型分子と相互作用を形成しうる官能基、原子団を含む化合物を機能性分子として用いる。基体表面に形成させる手法においては、鋳型分子を混合せずに層形成を行えばよい。こうして、鋳型分子と相互作用する部位を有する下地層が基体上に形成される。  
また、機能性分子の重合反応を利用する場合は、鋳型分子を共存させずに層形成すればよい。
【００５８】
（固定化液）
鋳型分子と相互作用する部位を有する下地層に鋳型分子を固定化し、第一の層を形成する手法として、下地層表面に鋳型分子を含む固定化液を接触させることが好ましい。
固定化液の溶媒は下地層と鋳型分子との相互作用の種類によって変わる。
【００５９】
相互作用が分子間相互作用の場合、有機溶媒が含まれることが好ましい。  
本発明における分子間相互作用は、前述のように電磁気学的要因に基づき分子間に働く力を指す。したがって、分子間相互作用は静電的な相互作用の役割が大きい。そして、静電相互作用の大きさは、電荷の大きさだけでなく、溶媒の誘電率、極性にも大きく影響される。水の誘電率は一般的な溶媒のなかでは比較的大きく、分子間の静電相互作用は弱められてしまう。したがって、鋳型分子と下地層の表面に配置される機能性分子との分子間相互作用を維持し鋳型分子を下地層表面に固定化するためには、固定化液中に含まれる溶媒は有機溶媒、特に水より誘電率の低い無極性溶媒を用いることが望ましい。特に、トルエン、ベンゼンなどが好ましい。また、分子間相互作用の安定性維持のため、アルコールのような他の溶媒を混合しても構わない。
【００６０】
相互作用が疎水性相互作用の場合は、水が含まれることが好ましい。  
本発明における疎水性相互作用とは、前述のように熱力学的要因に基づき分子間に働く力を指し、水分子の自由度に起因する。したがって、鋳型分子と下地層の表面に配置される機能性分子との疎水性相互作用を維持し鋳型分子を下地層表面に固定化するためには、固定化液中に含まれる溶媒に水が含まれることが望ましい。しかしながら、疎水性相互作用部位を有する層はその本来の性質から水をはじく性質が高い。このような場合は、固定化液の溶媒に、水より沸点が低く、水に良好に溶解もしくは混和する有機溶媒と、水との混合溶媒を用いるとよい。このような混合溶媒を用いると、疎水性相互作用部位を有する下地層への固定化液の接触が可能となる。特に、ゾルゲル法のように重合反応時に溶媒の蒸発、除去がなされる手法の場合は、この混合溶媒の使用が好適である。鋳型分子を溶解した固定化液から溶媒の蒸発がなされる際、沸点の低い有機溶媒が選択的に先に蒸発する。それとともに、水の濃度が高まり、疎水性相互作用による下地層の表面に配置される機能性分子と鋳型分子との自己集合が促進される。その結果、下地層に含まれる機能性分子の疎水性部分と鋳型分子の疎水性部分とは凝集しようとし、互いに相補的な位置に配置される。尚、このような有機溶媒としては、アルコール類、アセトン、アセトニトリル、もしくはその混合溶媒を用いるとよい。特にアルコールは好ましく、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ブタノールなどが好適に用いられる。
【００６１】
（鋳型分子の存在下で鋳型分子と相互作用する部位を有する第二の層を第一の層上に形成する第二の工程）
本発明における第二の工程も第一の工程と同様に層を形成する工程である。本工程は、第一の層に含まれる鋳型分子と相互作用する部位を有する第二の層を第一の層上に形成する。好ましくは、第二の工程が、第一の層の表面に第二の層を形成する工程である。また、第二の工程が、第一の層に含まれる鋳型分子と相互作用する部位を有する第二の機能性分子を含む反応液を第一の層の表面に接触させる工程を含む。更に好ましくは、第二の工程が、第一の層に含まれる鋳型分子と相互作用する部位を有する第二の機能性分子を含む反応液を第一の層の表面に接触させ、第二の機能性分子を重合反応させる工程を含む。
【００６２】
第一の層が分子間相互作用する部位を有する層である場合には、第二の層は疎水性相互作用する部位を有する層である。また、第一の層が疎水性相互作用する部位を有する層である場合には、第二の層は分子間相互作用する部位を有する層である。こうした層を形成する第二の工程では、第一の工程と同様な手法が好適に用いられる。
【００６３】
層の厚さは、認識対象分子もしくはその擬似化合物に相当し、０．１ｎｍ〜１μｍ、より好ましくは、０．２ｎｍ〜１００ｎｍ、さらに好ましくは０．２ｎｍ〜１０ｎｍである。また、本工程における層形成方法も薄層形成可能な方法が好ましい。
【００６４】
（鋳型分子を除去する第三の工程）
本工程は、上記複数の層に含まれる鋳型分子を複数の層から除去し、複数の層に連続する空隙を形成する工程である。本工程により、層内には空隙が形成され、認識対象分子を認識する認識サイトとなる。こうして、層ごとに異なる部位が表面から露出する認識サイトが形成される。  
したがって、本工程における鋳型分子の除去法は鋳型分子を層から好適に除去できる手法であれば、限定されるものではない。例えば、有機溶剤、酸、アルカリ液の層への接触による鋳型分子の抽出、層への光照射やオゾン曝露による鋳型分子の分解のような手法が挙げられる。また、これらの手法を複数組み合わせて用いても構わない。
【実施例】
【００６５】
＜実施例１＞
本実施例は、金で被覆したＱＣＭチップを基体とし、チタン化合物からなる第一の層とシラン化合物からなる第二の層を形成し、２−アントラセンカルボン酸認識材料を形成する例である。
【００６６】
（基体の前処理）
まず、基体であるＱＣＭチップの前処理を行った。濃硫酸：過酸化水素水（体積比）を３：１で混合しピラニア洗浄液を調整した。次に、ＱＣＭチップの金表面にこのピラニア洗浄液を滴下した後、５分間静置し、純水で十分に洗浄した。この操作を３回繰り返し、窒素ブローにより乾燥させた。次に、このＱＣＭチップを１０ｍＭメルカプトエタノールのエタノール溶液に一晩浸漬し、エタノールで十分に洗浄し、さらに窒素ブローにより乾燥させた。以上の操作で、金表面に水酸基を形成した。
【００６７】
（第一の層の形成）
トルエンとエタノールの２：１（体積比）混合溶媒にチタンブトキシドと２−アントラセンカルボン酸とを加えて混合し、常温で１２時間以上撹拌した。この溶液に少量の水を加え、反応原液とした。この反応原液をトルエンで２０倍希釈し、第一の反応液とした。
【００６８】
前処理を行ったＱＣＭチップを前記第一の反応液に３分間浸漬した。その後トルエンに１分間浸漬し、余剰な第一の反応液を除去し、さらに窒素ブローにより乾燥させた。混合した水や空気中の湿気から供給される水により、チタンブトキシドの加水分解は進み、さらに脱水縮合により重合が進んだ。尚、トルエンへの浸漬後、もしくは窒素ブロー後に、水や水飽和トルエンに１分程度浸漬して、より積極的にこの加水分解、縮合反応を進めてもよい。
【００６９】
以上の操作で、基体上にチタン化合物と２−アントラセンカルボン酸とからなる第一の層が形成された。このチタン化合物は鋳型分子である２−アントラセンカルボン酸のカルボキシル基と静電的な力、つまり分子間相互作用により複合体を形成する。したがって、第一の層は、鋳型分子と分子間相互作用する部位を有する層となる。
【００７０】
（第二の層の形成）
次に、メタノールと水の混合溶媒にメチルトリメトキシシランを加えて混合撹拌し、第二の反応液とした。さらに触媒として、硝酸などの酸を混合してもよい。メチルトリメトキシシランの濃度は、後に第二の反応液を第一の膜に塗布し第二の層形成を行う際に第二の層が所望の厚さになるように調整すればよい。望ましくは１０ｍＭ以下、さらに望ましくは１ｍＭ以下である。また、この第二の反応液を反応原液とし、さらに溶媒で希釈してもよい。
【００７１】
第一の層が形成されたＱＣＭチップにディップコート法により、第二の反応液を塗布し、乾燥させた。この際、メタノールが選択的に蒸発し、水の濃度が高まった。その結果、メチルトリメトキシシランのアルキル基と鋳型分子との疎水性相互作用による自己集合が促進された。そして、混合した水や空気中の湿気から供給される水により、メチルトリメトキシシランの加水分解は進み、さらに脱水縮合により重合した。以上の操作で、第一の層上にシラン化合物からなる第二の層が形成された。
【００７２】
これらの操作中、水分子のエントロピー減少を小さくするために、メチルトリメトキシシランのアルキル基は鋳型分子の疎水性部分と凝集しようとする。したがって、第二の層は、鋳型分子と疎水性相互作用する部位を有する層となる。
【００７３】
（鋳型分子の除去）
次に、第一の層、第二の層が形成されたＱＣＭチップを、１％アンモニア水溶液に２０分浸漬し、純水で洗浄した。さらにｐＨ４の塩酸水溶液に１分間浸漬し、純水で洗浄した。その後、メタノールに浸漬、洗浄し、窒素ブローにより乾燥させた。  
以上の操作で鋳型分子である２−アントラセンカルボン酸は除去された。  
尚、第一の層の形成、第二の層の形成、鋳型分子の除去は、ＱＣＭチップの共振周波数を測定することにより確認された。第一の層形成、第二の層形成の際には共振周波数は低下し、鋳型分子除去の際には共振周波数は上昇した。  
以上の操作により、２−アントラセンカルボン酸認識材料を得ることができた。
【００７４】
＜実施例２＞
本実施例は、金で被覆したＱＣＭチップを基体とし、チタン化合物からなる第一の層とシラン化合物からなる第二の層を形成し、２−アントラセンカルボン酸認識材料を形成する別の例である。
【００７５】
（基体の前処理）
まず、基体であるＱＣＭチップの前処理は実施例１と同様な手順で行った。
【００７６】
（第一の層の形成）
トルエンとエタノールの１：１（体積比）混合溶媒に１００ｍＭの濃度になるようにチタンブトキシドを混合し、浸漬液とした。  
前処理を行ったＱＣＭチップを前記浸漬液に３分間浸漬した。その後エタノールに浸漬して、余剰な浸漬液を除去し、窒素ブローにより乾燥させた。尚、エタノールによる洗浄後、１分間純水に浸漬し、より積極的に、チタンブトキシドの加水分解、脱水縮合を進めてもよい。以上の操作で、基体上にチタン化合物からなる下地層が形成された。
【００７７】
次に、２−アントラセンカルボン酸をアセトニトリルに溶解し、さらに少量の水を加えて固定化液を調整した。  
この固定化液に前記ＱＣＭチップを１０分間浸漬し、アセトニトリルで軽く洗浄した後に乾燥させた。  
チタン化合物は鋳型分子である２−アントラセンカルボン酸のカルボキシル基と静電的な力、つまり分子間相互作用により複合体を形成する。したがって、これらの操作により、基体上に形成されたチタン化合物からなる下地層上に２−アントラセンカルボン酸が吸着した層が形成された。
【００７８】
以上の操作で、基体上にチタン化合物と２−アントラセンカルボン酸からなる第一の層が形成され、第一の層は、鋳型分子と分子間相互作用する部位を有する層となる。
【００７９】
（第二の層の形成）
第二の層の形成は実施例１と同様な手順で行った。
【００８０】
（鋳型分子の除去）
鋳型分子の除去も実施例１と同様な手順で行った。  
尚、本実施例においても第一の層の形成、第二の層の形成、鋳型分子の除去は、ＱＣＭチップの共振周波数を測定することにより確認された。  
以上の操作により、２−アントラセンカルボン酸認識材料を得ることができた。
【００８１】
＜実施例３＞
本実施例は、金で被覆したＱＣＭチップを基体とし、チタン化合物からなる第一の層とシラン化合物からなる第二の層を形成し、ペプチドであるグリシルフェニルアラニン認識材料を形成する例である。
【００８２】
（基体の前処理）
まず、基体であるＱＣＭチップの前処理は実施例１と同様な手順で行った。
【００８３】
（第一の層の形成）
トルエンとエタノールの１：１（体積比）混合溶媒に１００ｍＭの濃度になるようにチタンブトキシドを混合し、浸漬液とした。  
前処理を行ったＱＣＭチップを前記浸漬液に１分間浸漬した。その後エタノールに浸漬して、余剰な浸漬液を除去し、窒素ブローにより乾燥させた。尚、エタノールによる洗浄後、１分間純水に浸漬し、より積極的に、チタンブトキシドの加水分解、脱水縮合を進めてもよい。以上の操作で、基体上にチタン化合物からなる層が形成された。
【００８４】
次に、グリシルフェニルアラニンを水に溶解し、固定化液を調整した。  
この固定化液に前記ＱＣＭチップを１０分間浸漬し、水で軽く洗浄した後に乾燥させた。  
チタン化合物は鋳型分子であるグリシルフェニルアラニンのカルボキシル基と静電的な力、つまり分子間相互作用により複合体を形成する。したがって、上記操作により、基体上に形成されたチタン化合物からなる層にグリシルフェニルアラニンが吸着した層が形成された。
【００８５】
以上の操作で、基体上にチタン化合物とグリシルフェニルアラニンからなる第一の層が形成され、第一の層は、鋳型分子と分子間相互作用する部位を有する層となる。
【００８６】
（第二の層の形成）
第二の層の形成は実施例１と同様な手順で行った。
【００８７】
（鋳型分子の除去）
鋳型分子の除去も実施例１と同様な手順で行った。  
尚、本実施例においても第一の層の形成、第二の層の形成、鋳型分子の除去は、ＱＣＭチップの共振周波数を測定することにより確認された。  
以上の操作により、グリシルフェニルアラニン認識材料を得ることができた。
【００８８】
＜実施例４＞
本実施例は、金で被覆したＱＣＭチップを基体とし、シラン化合物からなる第一の層とチタン化合物からなる第二の層を形成し、２−アントラセンカルボン酸認識材料を形成する例である。
【００８９】
（基体の前処理）
まず、基体であるＱＣＭチップの前処理は実施例１と同様な手順で行った。
【００９０】
（第一の層の形成）
メタノールと水の混合溶媒にメチルトリメトキシシランと２−アントラセンカルボン酸とを加えて混合し、撹拌し、第一の反応液とした。さらに触媒として、硝酸などの酸を混合してもよい。
【００９１】
前処理を行ったＱＣＭチップにスピンコート法により、第一の反応液を塗布し、乾燥させた。この際、メタノールが選択的に蒸発し、水の濃度が高まった。その結果、メチルトリメトキシシランのアルキル基と鋳型分子との疎水性相互作用による自己集合が促進された。そして、混合した水や空気中の湿気から供給される水により、メチルトリメトキシシランの加水分解は進み、さらに脱水縮合により重合した。以上の操作で、ＱＣＭチップ上にシラン化合物と２−アントラセンカルボン酸からなる第一の層が形成された。
【００９２】
これらの操作中、水分子のエントロピー減少を小さくするために、メチルトリメトキシシランのアルキル基は鋳型分子の疎水性部分と凝集しようとする。したがって、第一の層は、鋳型分子と疎水性相互作用する部位を有する層となる。
【００９３】
（第二の層の形成）
トルエンとエタノールの１：１（体積比）混合溶媒にチタンブトキシドを加えて混合撹拌し、第二の反応液とした。チタンブトキシドの濃度は、後に第二の反応液を第一の膜に塗布し第二の層形成を行う際に第二の層が所望の厚さになるように調整すればよい。望ましくは１０ｍＭ以下、さらに望ましくは１ｍＭ以下である。また、この第二の反応液を反応原液とし、さらに溶媒で希釈してもよい。
【００９４】
第一の層が形成されたＱＣＭチップを前記第二の反応液に３分間浸漬した。その後エタノールに浸漬して、余剰な第二の反応液を除去し、窒素ブローにより乾燥させた。尚、エタノールによる洗浄後、１分間純水に浸漬し、より積極的にチタンブトキシドの加水分解、脱水縮合を進めてもよい。
【００９５】
以上の操作で、第一の層上にチタン化合物からなる第二の層が形成された。このチタン化合物は鋳型分子である２−アントラセンカルボン酸のカルボキシル基と静電的な力、つまり分子間相互作用により複合体を形成する。したがって、第二の層は、鋳型分子と分子間相互作用する部位を有する層となる。
【００９６】
（鋳型分子の除去）
鋳型分子の除去は、実施例１と同様な手順で行った。  
尚、本実施例においても第一の層の形成、第二の層の形成、鋳型分子の除去は、ＱＣＭチップの共振周波数を測定することにより確認された。  
以上の操作により、２−アントラセンカルボン酸認識材料を得ることができた。
【００９７】
＜実施例５＞
本実施例は、金で被覆したＱＣＭチップを基体とし、シラン化合物からなる第一の層とチタン化合物からなる第二の層を形成し、グリシルフェニルアラニン認識材料を形成する例である。
【００９８】
（基体の前処理）
まず、基体であるＱＣＭチップの前処理は実施例１と同様な手順で行った。
【００９９】
（第一の層の形成）
メタノールと水の混合溶媒にメチルトリメトキシシランを混合、撹拌し、浸漬液とした。さらに触媒として、硝酸などの酸を混合してもよい。  
前処理を行ったＱＣＭチップを前記浸漬液に３分間浸漬した。その後メタノールに浸漬して、余剰な浸漬液を除去し、窒素ブローで乾燥させた。尚、メタノールによる洗浄後、１分間純水に浸漬し、より積極的にメチルトリメトキシシランの加水分解、脱水縮合を進めてもよい。以上の操作で、基体上にシラン化合物からなる下地層が形成された。
【０１００】
次に、グリシルフェニルアラニンを水に溶解し、固定化液を調整した。  
この固定化液に前記ＱＣＭチップを１０分間浸漬した。その結果、メチルトリメトキシシランのアルキル基と鋳型分子との疎水性相互作用による自己集合が促進された。したがって、これらの操作により、基体上に形成されたシラン化合物からなる下地層上にグリシルフェニルアラニンが吸着した層が形成された。
【０１０１】
以上の操作で、基体上にシラン化合物とグリシルフェニルアラニンからなる第一の層が形成され、第一の層は、鋳型分子と疎水性相互作用する部位を有する層となる。
【０１０２】
（第二の層の形成）
第二の層の形成は実施例４と同様な手順で行った。
【０１０３】
（鋳型分子の除去）
鋳型分子の除去も実施例１と同様な手順で行った。  
尚、本実施例においても第一の層の形成、第二の層の形成、鋳型分子の除去は、ＱＣＭチップの共振周波数を測定することにより確認された。  
以上の操作により、グリシルフェニルアラニン認識材料を得ることができた。
【０１０４】
＜比較例１＞
実施例１において、第一の層の形成に関する操作のみを行わずに認識材料を作製した。
【０１０５】
＜比較例２＞
実施例１において、第二の層の形成に関する操作のみを行わずに認識材料を作製した。
【０１０６】
＜比較例３＞
実施例２において、第二の層の形成に関する操作のみを行わずに認識材料を作製した。
【０１０７】
〔結合能の検証１〕
実施例１、２、４、比較例１、２、３で作製した認識材料をそれぞれ、アセトニトリル中に浸漬し、撹拌した。共振周波数が安定した値を初期値とした。  
次に、２−アントラセンカルボン酸のアセトニトリル溶液を加え、最終濃度が一致するようにした。そして、再び共振周波数が安定した値を結合値とし、初期値との差を算出した。この差、周波数変化ΔＦ１が２−アントラセンカルボン酸の再結合量に相当する。
実施例１、２、４で作製した認識材料が、比較例１、２、３の認識材料よりも再結合量が多いことにより、本発明による分子認識材料の結合能の高さが証明された。
【０１０８】
〔選択性の検証１〕
同様に、実施例１、２、４、比較例１、２、３で作製した認識材料をそれぞれ、アセトニトリル中に浸漬し、撹拌した。共振周波数が安定した値を初期値とした。  
次に、９−アントラセンカルボン酸のアセトニトリル溶液を加え、最終濃度が一致するようにした。そして、再び共振周波数が安定した値を結合値とし、初期値との差を算出した。この差、周波数変化ΔＦ１´が９−アントラセンカルボン酸の再結合量に相当する。
次に、ΔＦ１とΔＦ１´の比α１を算出した（α１＝ΔＦ１／ΔＦ１´）。この値は分子認識材料の選択性を示す。  
実施例１、２、４で作製した認識材料が、比較例１、２、３の認識材料よりもα１の値が高いことにより、本発明による分子認識材料の選択性の高さが証明された。
【０１０９】
＜比較例４＞
実施例３において、第一の層の形成に関する操作のみを行わずに認識材料を作製した。
【０１１０】
＜比較例５＞
実施例３において、第二の層の形成に関する操作のみを行わずに認識材料を作製した。
【０１１１】
＜比較例６＞
実施例５において、第二の層の形成に関する操作のみを行わずに認識材料を作製した。
【０１１２】
〔結合能の検証２〕
実施例３、５、比較例４、５、６で作製した認識材料をそれぞれ、水中に浸漬し、撹拌した。共振周波数が安定した値を初期値とした。  
次に、グリシルフェニルアラニンの水溶液を加え、最終濃度が一致するようにした。そして、再び共振周波数が安定した値を結合値とし、初期値との差を算出した。この差、周波数変化ΔＦ２がグリシルフェニルアラニンの再結合量に相当する。  
実施例３、５で作製した認識材料が、比較例４、５、６の認識材料よりも再結合量が多いことにより、本発明による分子認識材料の結合能の高さが証明された。
【０１１３】
〔選択性の検証２〕
同様に、実施例３、５、比較例４、５、６で作製した認識材料をそれぞれ、水中に浸漬し、撹拌した。共振周波数が安定したところで、その値を初期値とした。  
次に、グリシルグルタミン酸の水溶液を加え、最終濃度が一致するようにした。そして、再び共振周波数が安定した値を結合値とし、初期値との差を算出した。この差、周波数変化ΔＦ２´がグリシルグルタミン酸の再結合量に相当する。  
次に、ΔＦ２とΔＦ２´の比α２を算出した（α２＝ΔＦ２／ΔＦ２´）。この値は分子認識材料の選択性を示す。  
実施例３、５で作製した認識材料が、比較例４、５、６の認識材料よりもα２の値が高いことにより、本発明による分子認識材料の選択性の高さが証明された。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
物質の分離、検出などに用いることが可能である。
【符号の説明】
【０１１５】
１    第一の層
２    第二の層
３    第一の部位
４    第二の部位
５    空隙
６    認識対象分子
７    第三の層
８    第三の部位
９    第四の部位
１０  第五の部位
【図１】
2013002999.tif 000003
【図２】
2013002999.tif 000004
【図３】
2013002999.tif 000005