(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノルボルネンまたはノルボルネン誘導物の少なくとも一つがモノマー単位として含まれている飽和環状ポリオレフィン系樹脂を有するプラスチック基板の表面を酸素又は酸素を含むガス雰囲気下の低温プラズマ放電処理により酸化処理した直後に、純水に浸漬することでラジカル状態あるいはπ結合している炭素原子に水酸基を導入し、基板の表面を構成する分子層に存在する炭素原子で、π結合を有する炭素原子が１５％以下であるマイクロチップ用プラスチック基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロチップ用プラスチック基板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、様々な遺伝子解析技術が開発され、生命機能の解明に拍車がかかっている。医療において各種疾患と動的に対応する遺伝子多型のデータベースを構築できれば、ターゲットとなる疾患関連遺伝子群の同定が可能となり、さらにはカスタムメイド治療や新しいドラッグデザインによる新薬の開発などを進めることができると考えられている。こうした中で、非常にスモールスケールな抽出、反応、検出など行えるマイクロアレイや、多数の遺伝子、あるいは多数の試料を同時に測定できるということで、遺伝子多型解析の最有力技術としてＤＮＡチップといったようなマイクロチップが注目されている。
【０００３】
しかし、マイクロチップにはまだ多くの課題が存在している。ＤＮＡチップには数百〜数万種類のＤＮＡがスポッティングで配列されており非常に高価であるが、比較的多く使われているスタンフォード式の基板のスライドガラスに製造、輸送や検査で取扱う過程において落下などの衝撃が加わった場合、非常に破損しやすい難点がある。マイクロアレイもガラスに高度な微細加工技術を用いて精密に加工が施されており、製造コストが非常に高くなってしまう。
【０００４】
そのため、医療において広く一般的に用いられるには、患者から試料を採取して行う遺伝子解析の前に行なわれる種々の過程を簡便に実施出来るように現在よりもさらに取り扱いやすく、安価な製品が望まれており、この課題を解決する為に最近では、落下等の衝撃に強く、低価格での供給が可能な基板として、シリコンウェハーやスライドガラスの代わりにプラスチックの成形品を利用する試みが行なわれ始めているところである。さらに基板の材質としてプラスチックを選択することにより、抽出、混合や反応を行なうことが可能な微細加工によるマイクロリアクターの機能を付加した様々な形状を射出成形などの方法によって量産が可能となる利点がある。
またＤＮＡチップでＤＮＡの担体として電極や振動子が用いられている場合でも、核酸を固定するスペーサーとしてプラスチックが用いられる場合もある（特開昭６３−５０１９２０号公報）。
【０００５】
しかし、プラスチックをマイクロアレイやＤＮＡチップの基板として用いる場合、基板を構成する物質の分子構造によっては基板自体が蛍光を放つ。基板から発せられた蛍光はノイズとなって蛍光標識が発する蛍光シグナルと混在する。この蛍光は蛍光標識物質を用いた検出系において検出感度を下げる大きな要因となっている。
【０００６】
これらの課題を改善する方法として、極力蛍光を放たないプラスチックとしてｎ電子やπ電子を持たない高分子ポリマー、例えば特開２００１−２３１５５６号公報に開示されているように環状オレフィン構造を有する重合体単独または環状オレフィンとα−オレフィンとの共重合体を水素添加した飽和重合体（以下、飽和環状ポリオレフィン系樹脂とする）等、を基板の材料として選択して用いることができる。これに酸化処理を加えたて水酸基を導入した後、特開昭６０−１５５６０号公報に開示されているようにアミノシラン化剤をコートしてアミノ基を導入することで、蛍光法を用いた検出方法を行えるプラスチック製の基板を供給することができる。
【０００７】
しかし、上記の方法を駆使することで蛍光法を用いた検出方法を行えるようになったが、酸化処理を行うことによって、ある特定の波長では石英ガラス製の基板と比べると蛍光が強く発せられる場合があり、まだ十分な解決策を得るまでに達していなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、基板に酸化処理を加えた基板のることによって増大する蛍光を抑制したマイクロチップ用プラスチック基板を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これらの課題の解決について鋭意研究を重ねた結果、酸化処理の段階の一つとして、例えばノルボルネン樹脂の基板に酸素ガス低温プラズマ放電処理を行ない、この処理を行った直後に溶媒が水である液体に浸漬することにより、蛍光が酸化処理を行う以前の基板とほぼ同程度であるプラスチック基板を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち本発明は、
（１）ノルボルネンまたはノルボルネン誘導物の少なくとも一つがモノマー単位として含まれている飽和環状ポリオレフィン系樹脂を有するプラスチック基板の表面を酸素又は酸素を含むガス雰囲気下の低温プラズマ放電処理により酸化処理した直後に、純水に浸漬することでラジカル状態あるいはπ結合している炭素原子に水酸基を導入し、基板の表面を構成する分子層に存在する炭素原子で、π結合を有する炭素原子が１５％以下であるマイクロチップ用プラスチック基板の製造方法、
である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられる飽和環状ポリオレフィン系樹脂は、環状オレフィン構造を有する重合体単独または環状オレフィンとα−オレフィンとの共重合体を水素添加した飽和重合体が好ましい。
前者の例として、例えば、一般式（１）で表されるノルボルネンの開環重合体の水素添加物等が挙げられる。
【００１３】
【化１】
0003960791.tif 000002
（ただし、上記式（１）中、Ｒ1およびＲ2は水素または炭素数１〜１０の炭化水素残基でそれぞれ同一または異なっていても良く、また、Ｒ1およびＲ2は互いに環を形成しても良い。）
【００１４】
一般式（１）で表せる構造単位を有する重合体は、モノマーとしてノルボルネン、及びそのアルキル又はアルキリデン置換体であり、具体的には、５−メチル−２−ノルボルネン、５，６−ジメチル−２−ノルボルネン、５−エチリデン−２−ノルボルネン等があり、これ以外にもジシクロペンタジエン、２，３−ジヒドロジシクロペンタジエン、及びこれらのメチル、エチル等のアルキル置換体を使用し、開環重合で得られる開環重合体を水素添加して製造される飽和重合体がある。
【００１５】
また、一般式（２）で示される環状オレフィン系モノマーの重合体、或いはエチレン、プロピレン、イソプロピレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン等のα−オレフィンと一般式（２）で示される環状オレフィン系モノマーのランダム共重合体を水素添加することにより製造される飽和重合体を用いても良い。
【００１６】
【化２】
0003960791.tif 000003
（ただし、上記式（２）中、Ｒ1およびＲ8は水素及びハロゲン原子及び炭化水素残基よりなる群から選ばれ、Ｒ5〜Ｒ8は互いに環を形成しても良い。）
【００１７】
さらには、一般式（３）で示される環状オレフィン系モノマーの重合体、或いはエチレン、プロピレン、イソプロピレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン等のα−オレフィンと一般式（３）で示される環状オレフィン系モノマーのランダム共重合体を水素添加することにより製造される飽和重合体を用いても良い。
【００１８】
【化３】
0003960791.tif 000004
（ただし、上記式（２）中、Ｒ1およびＲ12は水素及びハロゲン原子及び炭化水素残基よりなる群から選ばれ、Ｒ9〜Ｒ12は互いに環を形成しても良い。）
【００１９】
一般式（１）〜（３）記載の飽和したポリオレフィン系樹脂を原材料としてマイクロチップ用プラスチック基板を成形する上でには、基板の成形方法及び形状には特に制限はない。成形性を考慮すると、押出成形、圧縮成形、射出成形又は、エマルジョン成形等の方法が好適であり、また試験方法やハンドリングを考慮し、フィルムシート、ビーズ、スライド板等が基板の形状として好ましい。
【００２０】
次に、これら基板に物理化学的に酸化処理を施して、基板の表面に水酸基を導入する。酸化処理の方法には特に制限はなく、紫外線処理、コロナ放電処理、電子線処理、低周波及び高周波低温プラズマ放電処理、酸化反応剤を含む化学処理溶液を用いる方法等が考えられる。この中でも簡便かつ形状に制限されないで、酸化反応試薬の廃棄処理に問題なく、かつ水酸基の導入密度を調節しやすい、酸素ガス雰囲気下での低温プラズマ放電処理が最も好ましい。
【００２１】
上記の方法により、基板の表面に水酸基を導入した直後、さらにラジカル状態あるいはπ結合している炭素原子に水酸基の導入を施した。この段階での水酸基の導入方法は処理及び後処理で水分子と接触する機会があるものが好ましく、過マンガン酸塩の希アルカリ性水溶液、アルコール−水混合溶媒、純水などの溶液に浸漬したり、濃硫酸に浸漬した後に純水に浸漬したり、湿度８０〜１００％雰囲気と接触させる方法が考えられる。この中でも簡便かつ形状に制限されないで、廃棄処理の問題がない純水に浸漬する方法が最も好適である。
【００２２】
酸化処理として酸素ガス低温プラズマ放電処理を行った場合には、基板表面の炭素原子は酸素ラジカルによって炭素原子のラジカル状態やπ結合が生成することが予想される。他の種類の光透過率が高い樹脂であるポリスチレンやポリカーボネートでは元来ポリマーの分子構造に芳香環を含むため樹脂自身の蛍光が強く、酸化処理によって増加する蛍光のノイズとして問題にならなかった。
【００２３】
しかし、ノルボルネン樹脂のような飽和環状ポリオレフィン系樹脂の分子構造にはπ結合が含まれておらず、元々の樹脂自身の蛍光は非常に小さい。酸素ガス低温プラズマ放電処理を施した場合、基板表面上に存在する炭素原子の約１０〜２５％がπ結合を有し、これが酸素ガス低温プラズマ放電処理により基板自体の蛍光増加の要因になったと考えられる。
【００２４】
酸素ガス低温プラズマ放電処理による基板自体の蛍光増加は、酸素ガス低温プラズマ放電処理直後に純水に浸漬するだけでも、ラジカル状態の炭素原子に水酸基を導入し、酸化処理による自己蛍光の増加を抑制することが可能である。基板の表面を構成する分子層に存在する炭素原子で、π結合を有する炭素原子の割合が１５％以下であれば、自己蛍光によるノイズは測定に支障がない。これより基板の表面を構成する分子層に存在する炭素原子で、π結合を有する炭素原子の割合は１５％以下が好ましく、さらに好ましいのは１０％以下である。
【００２５】
また上記の処理を施すことにより、基板表面に水酸基を多く導入でき、基板に表面処理を加える上で反応部位が増加する効果も得られる。例えば、従来の技術に記載した特開昭６０−１５５６０号公報に開示されているようにアミノシラン化剤をコートする場合、基板表面上に水酸基が多く存在するほどアミノシラン化剤を多くコートすることが可能である。後述の実施例のように、飽和環状ポリオレフィン系樹脂の基板に酸素ガス低温プラズマ放電処理を施すだけに比べて、酸素ガス低温プラズマ放電処理直後に純水に浸漬した基板は、基板の表面を構成する分子層に存在する水酸基が約１．５倍多く導入できる。
【００２６】
【実施例】
次に本発明について実施例によりさらに詳細に説明する。
（実施例）
エチレンとノルボルネン誘導物であるジシクロペンタジエンのランダム共重合体の水素添加物を用いてスライドを射出成形し、成形品Ａを得た。これを減圧下で酸素ガスを通気しながら高周波低温プラズマを発生させて１０分間の酸化処理をした。その直後に純水に１０秒間浸漬処理を施した。
【００２７】
（比較例）
実施例の成形品Ａを減圧下で酸素ガスを通気しながら高周波低温プラズマを発生させて１０分間の酸化処理を施した。
【００２８】
［１］自己蛍光
実施例、比較例のスライドを、落射式蛍光顕微鏡（励起光波長５３２ｎｍ、蛍光波長５６０ｎｍ）で観察した。ＣＣＤカメラで蛍光を撮影し画像データより蛍光量を比較評価した。
評価結果を表１に示す。これより本発明の処方を施すことによって、バックグラウンドの蛍光を抑えられることが認められた。
【００２９】
［２］ＥＳＣＡ分析
実施例、比較例から切り出した試験片をＥＳＣＡ（機種：ＦＩ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＳＹＳＴＥＭＳ社製  ＥＳＣＡＬＡＢ  ２２０ｉ−ＸＬ、分析面積：０．６ｍｍφ、光電子脱出角：９０ｄｅｇ、真空度：１．５×１０-6Ｐａ、Ｘ線原：ＡｌＫα線）により表面分析を行ない、基板の表面を構成する分子層に存在する炭素原子の結合状態別の割合を比較評価した。評価結果を表２に示す。これより本発明の処方を施すことによって、水酸基が増加し、π結合を有する炭素原子が減少することが認められた。
【００３０】
【表１】
0003960791.tif 000005
【００３１】
【表２】
0003960791.tif 000006
【００３２】
【発明の効果】
本発明の処方により、基板に酸化処理を加えることで増大する基板自身の蛍光を抑制したマイクロチップ用プラスチック基板を製造することが可能である。