(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）で示される繰り返し単位を持ち、かつ重量平均分子量が８００〜５００，０００であるＮ−アルキルアクリルアミド共重合体と架橋剤とを含有する組成物
【化１】
0004140924.tif 000008
（一般式（１）において、Ｒ1及びＲ2は、同一または異なっても良く、水素原子または炭素数１から４のアルキル基を表し、Ｒ3は、前記架橋剤と架橋可能な官能基としてヒドロキシ基、カルボキシ基またはエポキシ基を有する、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリルアミド、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリルアミド、グリシジルメタクリルアミド、γ−ヒドロキシ酸アクリレート、γ−ヒドロキシ酸メタクリレート、γ−ヒドロキシ酸アクリルアミド、γ−ヒドロキシ酸メタクリルアミド、アクリル酸、またはメタクリル酸から選ばれる炭化水素構造を表す。ｘ及びｙは、それぞれｘ＋ｙ＝１、０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１を満たす任意の数である。）
及び酸発生剤を溶剤に溶解した溶液を含有する塗膜形成剤。
【請求項２】
架橋剤は、エポキシ系架橋剤、メラミン系架橋剤、グリコウリル系架橋剤、ヒドロキシ基またはカルボキシ基を２つ以上有する化合物である請求項１に記載の塗膜形成剤。
【請求項３】
酸発生剤は、オニウム塩、スルホニルオキシイミド及びスルホン酸エステルから成る群から選ばれる少なくとも1種である請求項１〜２のいずれか１項に記載の塗膜形成剤。
【請求項４】
溶剤として、水、１−メトキシ−２−プロパノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、トルエン、キシレン、シクロヘキサノン、２−ヒドロキシプロピオン酸エチル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、２−ヒドロキシ−３−メチルブタン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸エチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、３−エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、及び乳酸ブチルからなる群から選ばれる少なくとも一種を用いる請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗膜形成剤。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の塗膜形成剤を基板上に塗布して塗膜を形成する工程、前記塗膜にマスクを介して酸発生剤を活性化させる放射線を照射してドットパタンを形成する工程、及び前記ドットパタンを加熱により架橋させて、架橋生成物を構成成分とするドットパタンを形成する工程、を含むことを特徴とするドットパタンを有するチップの製造方法。
【請求項６】
放射線が、水銀ランプ光、電子線、またはエキシマレーザーである請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
ドットパタンの加熱による架橋を、酸触媒の不存在下で、ホットプレートまたはベーク炉を用いて、１７０℃以上３００℃以下の温度範囲で、３０分以上２４時間以内行う請求項５〜６のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
ドットパタンの加熱による架橋を、酸触媒の存在下で、ホットプレートまたはベーク炉を用いて、９０℃以上１７０℃未満で１０秒以上３０分未満の間行う請求項５〜７のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項９】
ドットパタンを形成する基板は、シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板、マイカ基板、セラミック基板、または金属基板である請求項５〜８のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
直径１〜１０００μｍのドットを１ｃｍ2当たり１０個〜３０，０００，０００個有するチップを得る請求項５〜９のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗膜形成剤及びドットパタンを有するチップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリ（N-イソプロピルアクリルアミド）（PNIPAAm）は感熱応答性ポリマーとして知られている。PNIPAAmの水溶液は温度変化によって相分離を起こし、31 ℃以下では水に溶解、それ以上の温度では不溶化し析出する。N-イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)は、ラジカル開始剤により容易に重合し、PNIPAAmが得られる。また、NIPAAmは他の機能性モノマーと共重合することも知られており、得られるポリマーは、温度変化のみならず、光、電場、pH変化、溶媒交換などのいろいろな刺激に応答する。【０００３】
感熱応答性ポリマーは、生体材料を固定化するための材料として使用されることも知られている(特開2003-102466号公報(特許文献1)、特開平9-23876号公報(特許文献2))。【０００４】
一方、細胞を1つ1つのレベルで特定し、選別し、選別された細胞を用いる試みがなされている。例えば、１つ１つのリンパ球の抗原特異性を個別に検出し、さらに検出された1つの抗原特異的リンパ球を回収し、回収された1つの抗原特異的リンパ球を用いて、例えば、抗体を製造することが検討されている（民谷ら、BIO INDUSTRY, p60-67, Vol.20, No.7, 2003 (非特許文献1)）。【０００５】
しかし、通常のPNIPAAmの塗布膜は、水や極性有機溶媒に、非常に溶解しやすい。従って、PNIPAAmの塗布膜を用いて、細胞等の生体材料を固定化しようとすると、水に触れた部分がどんどん解け出してしまう。
また、PNIPAAmの塗布膜を微細加工しようと、レジストをPNIPAAmの塗布膜の上層に重ね塗りすると、レジスト溶媒にPNIPAAmが溶け出し、両層が混合してしまう。【０００６】
そこで本発明の目的は、水や水溶液、さらには、有機溶媒に不溶性であり、かつ感熱応答性を有する材料を提供することにある。
さらに本発明の目的は、この感熱応答性を有する材料を用いたチップ等を提供することにある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］一般式（１）で示される繰り返し単位を持ち、かつ重量平均分子量が８００〜５００，０００であるＮ−アルキルアクリルアミド共重合体と架橋剤とを含有する組成物
［化１］
0004140924.tif 000002
（一般式（１）において、Ｒ1及びＲ2は、同一または異なっても良く、水素原子または炭素数１から４のアルキル基を表し、Ｒ3は、前記架橋剤と架橋可能な官能基としてヒドロキシ基、カルボキシ基またはエポキシ基を有する、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリルアミド、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリルアミド、グリシジルメタクリルアミド、γ−ヒドロキシ酸アクリレート、γ−ヒドロキシ酸メタクリレート、γ−ヒドロキシ酸アクリルアミド、γ−ヒドロキシ酸メタクリルアミド、アクリル酸、またはメタクリル酸から選ばれる炭化水素構造を表す。ｘ及びｙは、それぞれｘ＋ｙ＝１、０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１を満たす任意の数である。）
及び酸発生剤を溶剤に溶解した溶液を含有する塗膜形成剤。
［２］架橋剤は、エポキシ系架橋剤、メラミン系架橋剤、グリコウリル系架橋剤、ヒドロキシ基またはカルボキシ基を２つ以上有する化合物である［１］に記載の塗膜形成剤。
［３］酸発生剤は、オニウム塩、スルホニルオキシイミド及びスルホン酸エステルから成る群から選ばれる少なくとも1種である［１］〜［２］のいずれかに記載の塗膜形成剤。
［４］溶剤として、水、１−メトキシ−２−プロパノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、トルエン、キシレン、シクロヘキサノン、２−ヒドロキシプロピオン酸エチル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、２−ヒドロキシ−３−メチルブタン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸エチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、３−エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、及び乳酸ブチルからなる群から選ばれる少なくとも一種を用いる［１］〜［３］のいずれかに記載の塗膜形成剤。
［５］［１］〜［４］のいずれかに記載の塗膜形成剤を基板上に塗布して塗膜を形成する工程、前記塗膜にマスクを介して酸発生剤を活性化させる放射線を照射してドットパタンを形成する工程、及び前記ドットパタンを加熱により架橋させて、架橋生成物を構成成分とするドットパタンを形成する工程、を含むことを特徴とするドットパタンを有するチップの製造方法。
［６］放射線が、水銀ランプ光、電子線、またはエキシマレーザーである［５］に記載の製造方法。
［７］ドットパタンの加熱による架橋を、酸触媒の不存在下で、ホットプレートまたはベーク炉を用いて、１７０℃以上３００℃以下の温度範囲で、３０分以上２４時間以内行う［５］〜［６］のいずれかに記載の製造方法。
［８］ドットパタンの加熱による架橋を、酸触媒の存在下で、ホットプレートまたはベーク炉を用いて、９０℃以上１７０℃未満で１０秒以上３０分未満の間行う［５］〜［７］のいずれかに記載の製造方法。
［９］ドットパタンを形成する基板は、シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板、マイカ基板、セラミック基板、または金属基板である［５］〜［８］のいずれかに記載の製造方法。
［１０］  直径１〜１０００μｍのドットを１ｃｍ2当たり１０個〜３０，０００，０００個有するチップを得る［５］〜［９］のいずれかに記載の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水や水溶液、さらには、有機溶媒に不溶性であり、かつ感熱応答性を有する材料を提供することができる。さらに本発明によれば、感熱応答性を有する材料を用いたバイオシート等の物品やチップを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（感熱応答性ポリマー組成物）
本発明の感熱応答性ポリマー組成物は、一般式（１）で示される繰り返し単位を持ち、かつ重量平均分子量が８００〜５００，０００の範囲であるＮ−アルキルアクリルアミド共重合体と架橋剤とを含有する組成物である。上記Ｎ−アルキルアクリルアミド共重合体の、重量平均分子量は好ましくは、５，０００〜１００，０００の範囲である。【００１１】
【化２】
0004140924.tif 000003
【００１２】
一般式（１）において、Ｒ1及びＲ2は、同一または異なっていても良く、水素原子または炭素数１から４のアルキル基を表し、Ｒ3は、前記架橋剤と架橋可能な官能基を有する炭化水素構造を表す。炭素数１から４のアルキル基は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基である。ｘ及びｙは、それぞれｘ＋ｙ＝１、０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１を満たす任意の数である。好ましくは、０．６＜ｘ≦０．９５、０．０５≦ｙ＜０．４を満たす任意の数である。尚、一般式（１）の両末端は水素である。【００１３】
架橋剤と架橋可能な官能基を有する炭化水素構造は、例えば、前記架橋剤と架橋可能な官能基をエステル部に持つアクリレート構造、メタクリレート構造、アクリルアミド構造、メタクリルアミド構造であることができる。【００１４】
架橋剤と架橋可能な官能基は、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基またはエポキシ基であることができる。【００１５】
架橋可能な官能基を有する炭化水素構造は、より具体的には、例えば、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリルアミド、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリルアミド、グリシジルメタクリルアミド、γ―ヒドロキシ酸アクリレート、γ―ヒドロキシ酸メタクリレート、γ―ヒドロキシ酸アクリルアミド、γ―ヒドロキシ酸メタクリルアミド、アクリル酸、メタクリル酸を挙げることができる。【００１６】
架橋剤は、例えば、エポキシ系架橋剤、メラミン系架橋剤、グリコウリル系架橋剤、ヒドロキシ基またはカルボキシ基を２つ以上有する化合物であることができる。【００１７】
エポキシ系架橋剤は、例えば、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、１，２−シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルエステル、１，２−ナフタレンジカルボン酸ジグリシジルエステル、１，３−ナフタレンジカルボン酸ジグリシジルエステル、１，４−ナフタレンジカルボン酸ジグリシジルエステル、１，５−ナフタレンジカルボン酸ジグリシジルエステル、１，６−ナフタレンジカルボン酸ジグリシジルエステル、１，７−ナフタレンジカルボン酸ジグリシジルエステル、１，８−ナフタレンジカルボン酸ジグリシジルエステル、２，３−ナフタレンジカルボン酸ジグリシジルエステル、２，６−ナフタレンジカルボン酸ジグリシジルエステル、２，７−ナフタレンジカルボン酸ジグリシジルエステル、１，４−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、ビスフェノール−Ａ−ジグリシジルエーテル、ビスフェノール−Ｓ−ジグリシジルエーテル、ビス［４−（２，３−エポキシ プロピルチオ）フェニル］サルファイド、または１，４−ビス（グリシジルオキシ）ベンゼンであることができる。【００１８】
メラミン系架橋剤は、例えば、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミンまたはヘキサプロポキシメチルメラミンであることができる。【００１９】
グリコウリル系架橋剤は、例えば、１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）グリコウリル、１，３，４，６−テトラキス（エトキシメチル）グリコウリル、または１，３，４，６−テトラキス（プロポキシメチル）グリコウリルであることができる。【００２０】
ヒドロキシ基またはカルボキシ基を２つ以上有する化合物は、例えば、１，２−ジヒドロキシナフタレン、１，３−ジヒドロキシナフタレン、１，４−ジヒドロキシナフタレン、１，５−ジヒドロキシナフタレン、１，６−ジヒドロキシナフタレン、１，７−ジヒドロキシナフタレン、１，８−ジヒドロキシナフタレン、２，３−ジヒドロキシナフタレン、２，６−ジヒドロキシナフタレン、２，７−ジヒドロキシナフタレン、１，３−シクロペンタンジオール、２，６−キノリンジオール、２，３−ジヒドロキシキノキサリン、１，４−ジオキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ポリビニルアルコール、１，２−ナフタレンジカルボン酸、１，３−ナフタレンジカルボン酸、１，４−ナフタレンジカルボン酸、１，５−ナフタレンジカルボン酸、１，６−ナフタレンジカルボン酸、１，７−ナフタレンジカルボン酸、１，８−ナフタレンジカルボン酸、２，３−ナフタレンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、１，２−シクロペンタンジカルボン酸、２，５−チオフェンジカルボン酸、２−メチル−３，４−キノリンジカルボン酸、９，１０−アントラセンジカルボン酸、ジヒドロアントラセン−９，１０−ジカルボン酸、クエン酸、こはく酸、ポリアクリル酸、またはポリメタクリル酸であることができる。【００２１】
（塗膜を有する基板の製造方法）
本発明は、塗膜を有する基板の製造方法を包含し、この方法は、上記本発明の感熱応答性ポリマー組成物を基板に塗布して塗膜を形成する工程、得られた塗膜を加熱により架橋させる工程を含む。【００２２】
感熱応答性ポリマー組成物を塗布する基板は、例えば、シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板、マイカ基板、セラミック基板、または金属基板であることができる。【００２３】
感熱応答性ポリマー組成物の基板への塗布は、例えば、組成物を溶剤に溶解する工程、得られた溶液を基板上に滴下する工程、及び基板を回転することによって溶媒を蒸発させ塗膜を得る工程を含むことができる。
本発明の方法では、例えば、１０ｎｍ〜１００μｍの厚さの塗膜を作製することができる。【００２４】
組成物を溶解する溶剤としては、例えば、水、１−メトキシ−２−プロパノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、トルエン、キシレン、シクロヘキサノン、２−ヒドロキシプロピオン酸エチル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、２−ヒドロキシ−３−メチルブタン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸エチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、３−エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチルを用いることができる。これらの溶剤は単独で、または２種以上の組合せで使用することができる。【００２５】
溶剤へ溶解した組成物の濃度は、所望の溶液粘度、塗膜厚さ等を考慮して適宜決定でき、例えば、０．５重量％〜３０重量％の範囲とすることができる。【００２６】
得られた溶液を基板上に滴下する。基板上への溶液の滴下は、例えば、フォトレジスト塗布用ノズル、スポイト、シリンジもしくはインクジェットプリンタ用ノズルによって行うことができる。溶液の滴下量は、所望の塗膜厚さおよび基板面積を考慮して適宜決定できるが、例えば、１０μＬ〜１０ｍＬの範囲とすることができる。【００２７】
溶液を滴下した基板は、回転することによって溶媒を蒸発させて塗膜を得る。回転による溶媒の蒸発は、例えば、回転によって生じる気流によって、さらには、外部からヒーターによって加熱を行うことによって行うことができる。【００２８】
塗膜の加熱は、例えば、ホットプレートもしくはベーク炉を用い、１７０℃以上３００℃以下の温度範囲で、３０分以上２４時間以内行うことができる。【００２９】
（物品）
本発明の物品は、上記本発明の製造方法により得られた塗膜を有する基板を含むものである。この物品は、塗膜温度を制御することにより、塗膜に生体物質を接着し、または塗膜から生体物質を剥離するために用いられる。この物品は、例えば、バイオシートであることができる。バイオシートとは、シート表面に生体物質を固定化し、場合によってはシート表面から生体物質を回収することが可能なシートである。例えば、バイオシート上に複数のリンパ球を固定化し、それぞれの生理活性を測定した後、特異的な活性を示すリンパ球のみ回収するシート、表皮細胞や肝細胞をシート上に固定化し、所定の大きさまで培養した後、培養された組織構造を維持したまま回収するシート、細胞、蛋白質、染色体、DNA等をシート上に固定化し、切断、接合等のマニピュレーション操作を行うシート、さらにはその後、切断、接合した生体物質を剥離させ、回収するシート、複数の神経細胞をシート上に固定化し、神経ネットワークを形成するシート、さらには、任意の神経細胞のみを剥離させ、シート上に任意の神経ネットワークを形成するシートであることができる。【００３０】
未架橋のＮ−アルキルアクリルアミドポリマーは、アルキル基の構造によって、それぞれ固有の下限臨界点温度（ＬＣＳＴ）を有している。下限臨界点温度以下の温度では分子表面が親水性あるいは水溶性を呈して水に溶けるが、臨界点温度以上の温度では分子表面が疎水性を示すので水中に析出する。上記本発明のバイオシートも、塗膜形成に用いた感熱応答性ポリマー内のＮ−アルキルアクリルアミドのアルキル基の構造に対応した上記の下限臨界点温度以上の温度環境にすると、膜表面が疎水性を有し、生体物質に対する接着性を発現させることができる。また、上記下限臨界点温度より低い温度環境にすると、膜表面が親水性を示し、生体物質に対する接着性が失われ、生体物質の剥離が生じる。例えば、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドポリマーの下限臨界点温度は約３２℃であり、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド構造を有する感熱応答性ポリマーを用いたバイオシートを、下限臨界点温度以上の３４℃付近に保持するとことで、生体物質に対する接着性を持たせることができる。また、下限臨界点温度よりも低い１５℃付近に保持すると、生体物質をバイオシートから剥離させることができる。【００３１】
生体物質の接着方法としては、バイオシートを下限臨界点温度以上に保持した状態で、生体物質を溶かした溶液、または、懸濁液をシート上に滴下するか、基板自体を上記液中に浸す方法が挙げられる。バイオシートを下限臨界点温度以上に保持する手段としては、下限臨界点温度以上の恒温槽に基板を入れる、または下限臨界点温度以上のプレート上に基板を置く方法が挙げられる。また、シート全体を下限臨界点温度以上に保持する必要はなく、生体物質を接着させたい部分のみ、赤外線レーザーの照射や小型のヒーターで局所的に加熱し、下限臨界点温度以上にすることも可能である。【００３２】
生体物質を剥離する方法としては、バイオシートを下限臨界点温度より低い温度にする方法が挙げられる。さらには、剥離した生体物質を洗浄によってシート上から除去する工程を含んでもよい。バイオシートを下限臨界点温度より低い温度にする手段としては、下限臨界点温度より低い温度の恒温槽に基板を入れる、または下限臨界点温度より低い温度のプレート上に基板を置く方法が挙げられる。また、シート全体を下限臨界点温度より低い温度にする必要はなく、生体物質を剥離させたい部分にのみ、下限臨界点温度より低い温度の液体をピペットやシリンジ等の先端から流し込み接触させる方法や、小型のペルチェ素子を用いて局所的に冷却する方法も可能である。【００３３】
また、本発明のバイオシートで接着、剥離の制御ができる生体物質としては、特に制限はないが、例えば、リンパ球、表皮細胞、肝細胞、神経細胞、幹細胞等の細胞、タンパク質、染色体、ＤＮＡ等が挙げられる。【００３４】
（チップ）
本発明は、ドットパタンを有するチップの製造方法を包含し、この方法は、上記本発明の感熱応答性ポリマー組成物を用いて基板にドットパタンを形成する工程、上記ドットパタンを加熱により架橋させて、架橋生成物を構成成分とするドットパタンを形成する工程を含む。基板としては、前記物品で用いた基板と同様の物を用いることができる。【００３５】
基板へのドットパタンの形成は、例えば、組成物を溶剤に溶解した溶液を基板上に、インクジェット印刷するか、またはマスクを介してスクリーン印刷することで行われる。これら以外にも、凹凸を有するスタンパーの凸部に前記溶液を塗り、基板に押し当てて、溶液を基板へ転写するコンタクトプリントリソグラフィ法や、塗膜を基板上に形成後、熱架橋する前に、凹凸を有するスタンパーを押し当てて、凹凸パタンを転写した後に熱架橋させるエンボス加工法によってもドットパタンの形成は行うことができる。組成物を溶解する溶剤は、前記塗膜の形成で説明したものと同様の物を用いることができる。【００３６】
本発明は、上記以外のドットパタンを有するチップの製造方法も包含し、この方法は、上記本発明の感熱応答性ポリマー組成物及び酸発生剤を溶剤に溶解した溶液を基板上に塗布して塗膜を形成する工程、前記塗膜にマスクを介して酸発生剤を活性化させる放射線を照射してドットパタンを形成する工程、及び前記ドットパタンを加熱により架橋させて、架橋生成物を構成成分とするドットパタンを形成する工程、を含む。【００３７】
酸発生剤は、活性放射線照射により酸を発生するものであれば良く、活性放射線は、例えば、水銀ランプ光、電子線、またはエキシマレーザーであることができる。酸発生剤としては、例えば、トリフェニルスルホニウムトリフレ−ト、トリフェニルスルホニウムノナフレート等のオニウム塩、Ｎ−トリフルオロメタンスルホニルオキシナフチルイミド、Ｎ−メタンスルホニルオキシナフチルイミド等のスルホニルオキシイミド、さらには、スルホン酸エステル等を挙げることができる。【００３８】
組成物及び酸発生剤を溶解する溶剤は、前記塗膜の形成で説明したものと同様の物を用いることができる。酸発生剤の含有量は、パタン形成に必要な露光感度を考慮して適宜決定でき、例えば、感熱応答性ポリマー１００重量部に対して、０．１重量部から２０重量部の範囲とすることができる。【００３９】
ドットパタンの加熱による架橋は、塗膜が酸触媒を含まない場合には、例えば、ホットプレートもしくはベーク炉を用いて、１７０℃以上３００℃以下の温度範囲で、３０分以上２４時間以内で行うことができる。また、塗膜が酸触媒を含む場合には、ドットパタンの加熱による架橋は、ホットプレートまたはベーク炉を用いて、９０℃以上１７０℃未満で１０秒以上３０分未満の間行うことができる。ここで、酸触媒とは、塗布溶液中に酸を直接添加しておいたものでも良く、前記酸発生剤を含む塗膜への放射線の照射によって発生する酸でも良い。尚、触媒としては、例えば、塩酸、臭酸、硫酸、硝酸、メタンスルホン酸、トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等の酸が挙げられる。【００４０】
（チップ）
本発明のチップは、上記本発明の製造方法により得られたドットパタンを基板に有するチップである。このチップは、ドット温度を制御することにより、ドットに生体物質を接着し、またはドットから生体物質を剥離するために用いられる。ドットの大きさ、形状、密度、配置（パタンの形状）等は、目的に応じて適宜決定できる。例えば、ドットの直径は、例えば、１〜１０００μｍの範囲とすることができ、また、ドットの形状は円形または矩形（例えば、正方形）であることができ、ドットの密度は、例えば、１ｃｍ2当たり１０〜３０，０００，０００個とすることができる。【００４１】
本発明のチップは、上記バイオシートと同様に、生体物質の接着及び剥離を制御しながら、生体物質をハンドリングすることができる。生体物質としては、特に制限はないが、例えば、リンパ球、表皮細胞、肝細胞、神経細胞、幹細胞等の細胞、タンパク質、染色体、ＤＮＡ等が挙げられる。
【実施例】
【００４２】
以下本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
（実施例１）
Ｎ−イソプロピルアクリルアミドモノマー（２）０．９１ｇ（８．０×１０-3モル）と、ヒドロキシエチルアクリレートモノマー（３）０．２３ｇ（２．０×１０-3モル）をテトラヒドロフラン３０ｍｌに溶解し、１０分間窒素バブリングを行った。続いて、重合開始剤として２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）０．０４ｇを加え、窒素雰囲気下、７０℃で過熱還流して、６時間重合を行った。重合後、ｎ−ヘキサン３００ｍｌに溶液を注ぎ、ポリマーを析出させ、濾別、乾燥して、白色のポリマーを得た。得られたポリマーの構造は、種々の分析法からＮ−イソプロピルアクリルアミド構造のモル分率８０％、ヒドロキシエチルアクリレート構造のモル分率２０％のポリマー（４）であることがわかった。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によりテトラヒドロフラン中で、このポリマーのポリスチレン換算の分子量を調べたところ、重量平均分子量が６３，０００、数平均分子量が４５，０００であった。【００４３】
【化３】
0004140924.tif 000004
【００４４】
次に、上記ポリマー１００重量部と、架橋剤としてトリメチロールプロパントリグリシジルエーテル（５）１５重量部を、１−メトキシ−２−プロパノール１０００重量部に溶解し、これを孔径０．４０μｍのテフロンフィルターを用いて濾過し、塗布溶液とした。
ヘキサメチルジシラザンで疎水処理したガラス基板上に、上記の塗布溶液を回転速度３０００ｒｐｍで回転塗布した。塗布後１８０℃で３０分間加熱処理して、ヒドロキシエチルアクリレート構造内のヒドロキシ基と、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル構造内のエポキシ基間で架橋反応を進行させ、膜厚３μｍの架橋された塗膜を得た。【００４５】
【化４】
0004140924.tif 000005
上記塗膜を上記ポリマー（４）の良溶媒であるテトラヒドロフランに１分間浸した後、残膜厚を測定し、残膜率（初期膜厚を１として規格化）を求めたところ、残膜率が０．９となり、架橋反応によって上記塗膜が、溶剤に対して充分に不溶化していることがわかった。
次に、上記塗膜に対する生体物質（リンパ球）の接着、剥離の制御を、塗膜温度を変化させることによって行った。上記塗膜を３４℃もしくは１５℃に保持しながら、リンパ球懸濁液を滴下し、１５分間静置した後、保持温度と同じ温度の水で洗浄操作を行った。塗膜温度を３４℃に保つことによって、塗膜表面にリンパ球が接着し、洗浄後にもリンパ球が流されずに残存した（図１の写真１）。それに対し、塗膜温度を１５℃に保つと、塗膜表面のリンパ球が剥離し、洗浄操作によってリンパ球が塗膜上から流された（図１の写真２）。【００４６】
（実施例２）
実施例１のヒドロキシルエチルアクリレートモノマーをグリシジルメタクリレートモノマー（６）に替えたことを除いて、実施例１の合成方法を反復した。得られたポリマーの構造は、種々の分析法からＮ−イソプロピルアクリルアミド構造のモル分率８０％、グリシジルメタクリレート構造のモル分率２０％のポリマー（７）であることがわかった。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によりテトラヒドロフラン中で、このポリマーのポリスチレン換算の分子量を調べたところ、重量平均分子量が７２，０００、数平均分子量が４５，０００であった。【００４７】
【化５】
0004140924.tif 000006
【００４８】
次に、上記ポリマー１００重量部と、架橋剤として１，４−シクロヘキサンジメタノール（８）１５重量部を、ジアセトンアルコール１０００重量部に溶解し、これを孔径０．４０μｍのテフロンフィルターを用いて濾過し、塗布溶液とした。【００４９】
【化６】
0004140924.tif 000007
【００５０】
トリメチルクロロシランで疎水処理したシリコン基板上に、上記の塗布溶液を回転速度３０００ｒｐｍで回転塗布した。塗布後１８０℃で３０分間加熱処理して、グリシジルメタクリレート構造内のエポキシ基と、１，４−シクロヘキサンジメタノール構造内のヒドロキシ基間で架橋反応を進行させ、膜厚３μｍの架橋された塗膜を得た。【００５１】
上記塗膜を上記ポリマー（７）の良溶媒であるテトラヒドロフランに１分間浸した後、残膜厚を測定し、残膜率（初期膜厚を１として規格化）を求めたところ、残膜率が０．９となり、架橋反応によって上記塗膜が、溶剤に対して充分に不溶化していることがわかった。【００５２】
次に、実施例１と同様に、上記塗膜に対する生体物質（リンパ球）の接着、剥離の制御を、塗膜温度を変化させることによって行った。上記塗膜を３４℃もしくは１５℃に保持しながら、リンパ球懸濁液を滴下し、１５分間静置した後、保持温度と同じ温度の水で洗浄操作を行った。塗膜温度を３４℃に保つことによって、塗膜表面にリンパ球が接着し、洗浄後にもリンパ球が流されずに残存した。それに対し、塗膜温度を１５℃に保つと、塗膜表面のリンパ球が剥離し、洗浄操作によってリンパ球が塗膜上から流された。【００５３】
（実施例３）
架橋剤と架橋可能な官能基を有する炭化水素構造（Ｒ3）のモル分率、及び、温度感受性を有するＮ−イソプロピルアクリルアミド構造のモル分率
実施例１の合成例のように、重合に用いるＮ−イソプロピルアクリルアミドモノマー（２）とヒドロキシエチルアクリレートモノマー（３）の割合を制御することによって、異なるモル分率を有する種々のポリマーを合成した。【００５４】
次に、上記ポリマー１００重量部と、架橋剤としてトリメチロールプロパントリグリシジルエーテル（５）１５重量部を、１−メトキシ−２−プロパノール１０００重量部に溶解し、これを孔径０．４０μｍのテフロンフィルターを用いて濾過し、塗布溶液とした。【００５５】
ヘキサメチルジシラザンで疎水処理したガラス基板上に、上記の塗布溶液を回転速度３０００ｒｐｍで回転塗布した。塗布後１８０℃で３０分間加熱処理して、架橋反応を進行させ、膜厚３μｍの塗膜を得た。【００５６】
上記塗膜の溶剤に対する溶解性と、ヒドロキシエチルアクリレート構造のモル分率の関係を調べた。膜厚３μｍの上記塗膜をテトラヒドロフランに１分間浸した後、残膜厚を測定し、残膜率（初期膜厚を１として規格化）を求めた。結果を図２に示す。これによると、ヒドロキシエチルアクリレート構造のモル分率が５％以上になると、残膜率が０．７以上になり、溶剤に対して塗膜が充分に不溶化することがわかった。また、ヒドロキシエチルアクリレート構造のモル分率が５％未満になると、充分な架橋密度が得られず、溶剤に対して充分に不溶化しないことがわかった。【００５７】
次に、実施例１と同様に、上記塗膜に対する生体物質（リンパ球）の接着、剥離の制御を、塗膜温度を変化させることによって行った。ヒドロキシエチルアクリレート構造のモル分率が５％未満のポリマーを用いた塗膜では、１５℃に塗膜を保持しながら、リンパ球懸濁液を滴下すると、懸濁液に塗膜が溶解してしまい、温度による接着、剥離の制御ができなかった。ヒドロキシエチルアクリレート構造のモル分率が５％以上４０％未満、かつ、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド構造のモル分率が６０％以上９５％未満のポリマーを用いた塗膜では、塗膜温度を１５℃に保つことによって、塗膜表面のリンパ球は剥離し、洗浄操作によってリンパ球が塗膜上から流された。また、塗膜温度を３４℃に保つと、塗膜表面にリンパ球が接着し、洗浄後にもリンパ球が流されずに残存した。ヒドロキシエチルアクリレート構造のモル分率が５％以上、かつ、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド構造のモル分率が６０％未満のポリマーを用いた塗膜では、温度感受性を示すＮ−イソプロピルアクリルアミド構造が少ないために、塗膜温度を１５℃から３４℃に変化させても、塗膜表面にリンパ球が接着せず、温度による接着、剥離の制御ができなかった。【００５８】
（実施例４）
架橋剤の量
実施例１で合成したポリマー（４）１００重量部に対して、種々の量の架橋剤トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル（５）を、１−メトキシ−２−プロパノール１０００重量部に溶解し、これを孔径０．４０μｍのテフロンフィルターを用いて濾過し、塗布溶液を作製した。【００５９】
ヘキサメチルジシラザンで疎水処理したガラス基板上に、上記の塗布溶液を回転速度３０００ｒｐｍで回転塗布した。塗布後１８０℃で３０分間加熱処理して、架橋反応を進行させ、膜厚３μｍの架橋された塗膜を得た。【００６０】
上記塗膜の溶剤に対する溶解性と、ポリマーに対する架橋剤の割合の関係を調べた。膜厚３μｍの上記塗膜をテトラヒドロフランに１分間浸した後、残膜厚を測定し、残膜率（初期膜厚を１として規格化）を求めた。結果を図３に示す。これによると、ポリマー１００重量部に対して、架橋剤が１０重量部以上になると、残膜率が０．７以上になり、溶剤に対して塗膜が充分に不溶化することがわかった。また、ポリマー１００重量部に対して、架橋剤が１０重量部未満になると、充分な架橋密度が得られず、溶剤に対して充分に不溶化しないことがわかった。【００６１】
次に、実施例１と同様に、上記塗膜に対する生体物質（リンパ球）の接着、剥離の制御を、塗膜温度を変化させることによって行った。ポリマー１００重量部に対して、架橋剤が１０重量部未満の塗布溶液を用いた塗膜では、１５℃に塗膜を保持しながら、リンパ球懸濁液を滴下すると、懸濁液に塗膜が溶解してしまい、温度による接着、剥離の制御ができなかった。ポリマー１００重量部に対して、架橋剤が１０重量部以上、４０重量部以下の塗布溶液を用いた塗膜では、塗膜温度を３４℃に保つことによって、塗膜表面にリンパ球が接着し、洗浄後にもリンパ球が流されずに残存した。また、塗膜温度を１５℃に保つと、塗膜表面のリンパ球は剥離し、洗浄操作によってリンパ球が塗膜上から流された。ポリマー１００重量部に対して、架橋剤が４０重量部より多い塗布溶液を用いた塗膜では、架橋密度が高くなり過ぎて、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド構造の温度感受性を阻害してしまい、塗膜温度を３４℃から１５℃に変化させても、塗膜表面にリンパ球が接着したままで、塗膜表面のリンパ球が剥離せず、温度による接着、剥離の制御ができなかった。【００６２】
（実施例５）
酸触媒の添加による架橋反応の低温、短時間化
実施例１で合成したポリマー（４）１００重量部に対して、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル（５）１５重量部を、１−メトキシ−２−プロパノール１０００重量部に溶解し、さらに、架橋反応の触媒としてトリフルオロメタンスルホン酸を１重量部添加した。これを孔径０．４０μｍのテフロンフィルターを用いて濾過し、塗布溶液を作製した。（触媒としては、塩酸、臭酸、硫酸、硝酸、メタンスルホン酸、トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等の酸が挙げられる。）【００６３】
ヘキサメチルジシラザンで疎水処理したガラス基板上に、上記の塗布溶液を回転速度３０００ｒｐｍで回転塗布した。塗布後１３０℃で５分間加熱処理して、架橋反応を進行させ、膜厚３μｍの架橋された塗膜を得た。
上記塗膜をテトラヒドロフランに１分間浸した後、残膜厚を測定し、残膜率（初期膜厚を１として規格化）を求めたところ、残膜率が０．９となり、酸触媒の添加によって低温、短時間でも架橋反応が充分進行し、上記塗膜が溶剤に対して充分に不溶化していることがわかった。【００６４】
尚、酸触媒を添加しない塗布溶液を用いた塗膜では、塗布後１７０℃以下の加熱処理では２時間行っても、充分な不溶化が起こらなかったが、１８０℃で３０分加熱処理を行うと充分な不溶化が起こった。【００６５】
（実施例６）
酸発生剤の添加によるフォトパターニング
実施例１で合成したポリマー（４）１００重量部と、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル（５）２０重量部を、１−メトキシ−２−プロパノール１０００重量部に溶解し、さらに、酸発生剤としてＮ−トリフルオロメタンスルホニルオキシナフチルイミド５重量部を添加した。これを孔径０．２μｍのテフロンフィルターを用いて濾過し、塗布溶液とした。ここでは、酸発生剤としてN−トリフルオロメタンスルホニルオキシナフチルイミドを用いた。【００６６】
ヘキサメチルジシラザンで処理したガラス基板上に、上記の塗布溶液を回転塗布し、９０℃で３０秒間加熱処理して溶媒のみを揮発させ、膜厚３μｍの塗膜を形成した。高圧水銀ランプを光源とするマスクアライナを用いて、マスクを介してこの塗膜への露光を行った。露光後１３０℃で５分間加熱処理を行い、酸が発生した露光部のみ架橋反応を進行させた。その後、テトラヒドロフランを用いて現像を１分間行い、続いて、３０秒間ヘキサンでリンスした。その結果、ネガ型の１０μｍドットパタンが得られた。【００６７】
次に、実施例１と同様に、上記基板上のドットパタンに対する生体物質（リンパ球）の接着、剥離の制御を、塗膜温度を変化させることによって行った。基板温度を３４℃に保つことによって、ドットパタン表面にリンパ球が接着し、洗浄後にもリンパ球が流されずに残存した。また、基板温度を１５℃に保つと、ドットパタン表面のリンパ球は剥離し、洗浄操作によってリンパ球が塗膜上から流された。【００６８】
尚、本実施例では、感光性基として光酸発生剤を用いることで、得られた塗膜パタンは４００〜６００ｎｍの光に対する吸収や蛍光特性を持たず、特に、生体物質の蛍光観察時に、塗膜パタン自身による遮光や蛍光によって観察が阻害されることがない、という利点がある。【００６９】
（実施例７）
スクリーン印刷法によるパターニング
実施例１で合成したポリマー（４）１００重量部と、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル（５）２０重量部を、１−メトキシ−２−プロパノール４００重量部に溶解し、トリフルオロメタンスルホン酸を１重量部添加した。これを孔径０．２μｍのテフロンフィルターを用いて濾過し、スクリーン印刷用溶液とした。【００７０】
ヘキサメチルジシラザンで処理したガラス基板に、スクリーン印刷用マスクを介し、上記溶液を用いてスクリーン印刷を行った。印刷後９０℃で３０秒間加熱処理して溶媒を蒸発させ、続いて１２０℃で５分間加熱処理を行い、架橋反応を進行させた。その結果、３００μｍのドットパタンが得られた。【００７１】
次に、実施例１と同様に、上記基板上ドットパタンに対する生体物質（リンパ球）の接着、剥離の制御を、塗膜温度を変化させることによって行った。基板温度を３４℃に保つことによって、ドットパタン表面にリンパ球が接着し、洗浄後にもリンパ球が流されずに残存した。また、基板温度を１５℃に保つと、ドットパタン表面のリンパ球は剥離し、洗浄操作によってリンパ球が塗膜上から流された。【００７２】
（実施例８）
インクジェット法によるパターニング
実施例１で合成したポリマー（４）１００重量部と、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル（５）２０重量部を、１−メトキシ−２−プロパノール３０００重量部に溶解した。これを孔径０．２μｍのテフロンフィルターを用いて濾過し、インクジェット用溶液とした。【００７３】
ヘキサメチルジシラザンで処理したガラス基板に、インクジェットプリンタを用いて上記溶液をドットパタン状に吹き付けた。吹き付け後９０℃で３０秒間加熱処理して溶媒を揮発させ、続いて１８０℃で３０分間加熱処理を行い、架橋反応を進行させた。その結果、３００μｍのドットパタンが得られた。【００７４】
次に、実施例１と同様に、上記基板上ドットパタンに対する生体物質（リンパ球）の接着、剥離の制御を、塗膜温度を変化させることによって行った。基板温度を３４℃に保つことによって、ドットパタン表面にリンパ球が接着し、洗浄後にもリンパ球が流されずに残存した。また、基板温度を１５℃に保つと、ドットパタン表面のリンパ球は剥離し、洗浄操作によってリンパ球が塗膜上から流された。【００７５】
（実施例９）
フォトレジストの重ね塗りによるパターニング
実施例１で作製した加熱処理後（架橋済み）の感熱応答性塗膜上に、フォトレジスト（ＯＦＰＲ−８００；東京応化製）を回転塗布し、膜厚１．５μｍのレジスト膜を上層として新たに形成した。高圧水銀ランプを光源とするマスクアライナを用いて、マスクを介してこのレジスト膜への露光を行った。露光後、アルカリ現像液を用いて現像を行い、直径１０μｍの円形の穴パタンを有するレジスト膜が得られた。その結果、上層のレジスト膜の穴パタン部分のみ、その穴を通して、下層の感熱応答性塗膜が表面に表れている構造を持つチップが得られた（図４）。【００７６】
次に、実施例１と同様に、上記チップ上の穴パタンを通して表面に表れている感熱応答性塗膜に対する生体物質（リンパ球）の接着、剥離の制御を、感熱応答性塗膜の温度を変化させることによって行った。基板温度を３４℃に保つことによって、穴パタンを通して表面に表れている感熱応答性塗膜部分にリンパ球が一個ずつ接着し、洗浄後にも感熱応答性塗膜部分のリンパ球だけは流されずに残存した。また、基板温度を１５℃に保つと、感熱応答性塗膜部分のリンパ球は剥離し、キャピラリーで吸い込むことで容易にリンパ球を回収することができた。【００７７】
また、この時、フォトレジスト；ＯＦＰＲ−８００の代わりに、４００〜６００ｎｍの光に対して蛍光特性を持たないレジストを用いると、レジスト自身からの蛍光が抑制され、生体物質からの蛍光観察が行い易くなった。さらには、生体物質を接着させにくい生体適合性のあるレジストを用いると、穴パタンを通して表面に表れている感熱応答性塗膜以外のレジスト膜部分に、不用な生体物質が強く吸着することがなく、その後の洗浄操作が容易になった。【００７８】
４００〜６００ｎｍの光に対して吸収や蛍光特性を持たないレジストとしては、感光性基として、ジアゾナフトキノン基やアジド基を持たない化学増幅型のレジストを用いた。特に、波長４００nm以下の光に対してのみ反応する光酸発生剤を用いている化学増幅型ジストが優れていた。【００７９】
生体適合性のあるレジストとしては、レジストのベースポリマーとして、ヒドロキシエチルメタクリレート構造を５０ｍｏｌ％以上有する共重合体、もしくは、メトキシエチルアクリレート構造を５０ｍｏｌ％以上有する共重合体、もしくは、フォスファチジルコリン構造を５０ｍｏｌ％以上有する共重合体を用いているレジストが優れていた。【００８０】
（実施例１０）
スクリーン印刷の重ね塗りによるパターニング
実施例１で作製した加熱処理後（架橋済み）の感熱応答性塗膜上に、スクリーン印刷用マスクを介し、スクリーン印刷用レジストを用いてスクリーン印刷を行った。印刷後１２０℃で２時間加熱処理し、膜厚３μｍ、直径１０μｍの穴パタンを有するレジスト膜を得た。その結果、上層のレジスト膜の穴パタン部分のみ、その穴を通して、下層の実施例１で作製した感熱応答性塗膜が表面に表れている構造を持つチップが得られた。【００８１】
次に、実施例１と同様に、上記チップ上の穴パタンを通して表面に表れている感熱応答性塗膜に対する生体物質（リンパ球）の接着、剥離の制御を、感熱応答性塗膜の温度を変化させることによって行った。基板温度を３４℃に保つことによって、穴パタンを通して表面に表れている感熱応答性塗膜部分にリンパ球が接着し、洗浄後にも感熱応答性塗膜部分のリンパ球だけは流されずに残存した。また、基板温度を１５℃に保つと、感熱応答性塗膜部分のリンパ球は剥離し、キャピラリーで吸い込むことで容易にリンパ球を回収することができた。【００８２】
（実施例１１）
実施例１で基板の疎水処理（基板と感熱応答性塗膜の密着性向上のため）に用いたヘキサメチルジシラザンの代わりに、エポキシ基を有するシラン化剤を用いると、基板と感熱応答性塗膜との間に強い共有結合が生じ、基板と感熱応答性塗膜の密着性が大幅に向上した。その結果、温度変化の繰り返しによる膜の剥離は全く見られなくなった。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明によれば、細胞等を温度制御により任意に接着脱離できるバイオシートやチップを提供することができ、細胞を用いたスクリーニング（抗原、抗体、化学物質等）や診断、さらには再生医療のための培養細胞シート等の作製等にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】実施例１における塗膜に対する生体物質（リンパ球）の接着、剥離の制御の状態を示す写真。
【図２】実施例3における塗膜の溶剤に対する溶解性と、ヒドロキシエチルアクリレート構造のモル分率の関係を調べた結果を示す。
【図３】実施例４における塗膜の溶剤に対する溶解性と、ポリマーに対する架橋剤の割合の関係を調べた結果を示す。
【図４】実施例９において作成したチップの断面説明図を示す。
【図１】
0004140924.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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