(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面あるいは両面を粗面にすることにより、波長３５０〜８００nmの光透過率を５０〜９０％にしたマイクロチップ用基板であって、粗面の表面粗さである中心線平均粗さ（Ｒａ値）が０．０３〜０．１μmであり、基板の材料が環状ポリオレフィンであるマイクロチップ用基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核酸、タンパク質、酵素、その他の生理物質などを固相基板表面に配置・固定したデバイスであるマイクロチップ用基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
核酸やタンパク質、酵素などを基板に高密度に固定したマイクロチップ技術が急速に広まりつつある。その中でも特にＤＮＡチップの開発が進んでおり、多数の遺伝子の発現パターン情報やゲノムの変異・多型性を、大規模かつ同時並行的に検出可能なデバイスとして注目されている。従来、DNAを固定する担体としては、容易に入手可能かつ優れた表面平滑性を有する、顕微鏡用のスライドガラスが主に用いられてきた。この場合、未処理のガラス表面にDNAを貼り付けても大部分は固定されずに剥がれ落ちてしまうことから、DNAとの親和性・結合力を向上させるためにシランカップリング剤による処理、ポリ−L−リジンによるコーティングなど、様々な表面修飾がなされるのが通例である。
【０００３】
しかしながら、寸法精度、表面精度の高いガラス基板は非常に高価であり、また衝撃等により容易に破損する。さらに、ガラスの表面を物理的あるいは化学的に修飾することは比較的難しく、再現性も得られない。これらのことから、容易に表面処理が可能、かつ安価で破損しにくい基板が求められている。
【０００４】
DNAチップの使用形態は通常、以下の様である。検体組織等から抽出されたDNA（プローブDNA）を蛍光物質あるいは放射性同位体等で標識したものを、チップ上に固定されたDNA（ターゲットDNA）と接触させ、ハイブリダイゼーション（ヌクレオチド配列にもとづく結合）を起こさせる。結合状態を蛍光強度、あるいは放射線量として検出し、プローブDNAとターゲットDNAとの関連性を評価する。検出法としては、より簡便な蛍光法が主流になりつつあり、スキャナーと称される検出器が用いられる。スキャナーは通常、励起光発生装置、光学フィルター、および検出装置を備え、DNAチップ上の蛍光を検出することができる。
【０００５】
さて、蛍光法により検出を行う場合、DNAチップのバックグラウンド蛍光量が重要となる。ここでバックグラウンドとは、検出目標である蛍光物質（通常、プローブDNAに固定されている）以外の部位から発生する蛍光に起因する信号をさす。具体的には、DNAチップ基板の発する蛍光、測定装置など外部環境に起因する干渉光等があげられる。DNAチップの発する蛍光に関しては、チップ基板の材料として無蛍光性ないしは低蛍光性の物質を用いることで解決可能である。しかしながら、基板に蛍光を発しないものを用いても測定装置など外部環境からの影響によるバックグラウンドを解消することはできなかった。
【０００６】
現在主に利用されているスキャナーでは、DNAチップの試料点着面に対して直接励起光を照射し、蛍光物質から発せられた蛍光を受光器にて検出するという方式が用いられている。この際、励起光の一部は基板を透過してスキャナーの治具等に達し、その反射光の影響でチップのバックグラウンドにムラの生じることがある。バックグラウンドにムラが生じた場合、DNAチップから得られるデータの再現性・信頼性に支障をきたすおそれがある。従来用いられているDNAチップ用基板としては、ガラスを材料としているものが多いが、ガラスのように透明性の高い基板では励起光が透過しやすいために特にムラの影響が大きくなってしまう。このため、低蛍光性であり、かつ、バックグラウンドのムラを低減可能な基板が求められていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、測定装置など外部環境に起因するバックグラウンドのムラを低減したマイクロチップ用基板を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、片面あるいは両面を粗面にすることにより、波長３５０〜８００nmの光透過率を５０〜９０％にしたマイクロチップ用基板であって、粗面の表面粗さである中心線平均粗さ（Ｒａ値）が０．０３〜０．１μmであり、基板の材料が環状ポリオレフィンであるマイクロチップ用基板である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明についてさらに詳しく説明する。測定装置等の外部環境からの影響によるノイズの低減には、基板の光透過率を下げることが有効である。すなわち、光透過率を下げることにより、基板を透過して測定装置治具等に達する励起光の量を減らし、かつ、測定装置治具等からの反射光が検出装置に達する量を低減することが可能である。
基板の光透過率を下げる手段としては、表面の粗面化、金属・カーボン等の蒸着、染料・顔料の混練などによる着色等を利用することができる。製造時のコスト、簡便性の観点から、表面の粗面化による方法が好ましい。また、基板の材料としては、ガラス、金属、合成樹脂などを用いることができるが、加工性に優れ、破損しにくく、安価で、かつ表面処理が容易であるという利点を併せ持つ、合成樹脂を用いることが好ましい。
【００１０】
（粗面）
以下、表面の粗面化について述べる。透明な材料が粗面化により半透明となるのは、表面の微小な凹凸により光が散乱するためであり、その光透過率は表面粗さに依存する。マイクロチップ用基板の表面粗さについては、中心線平均粗さ（Ra値）が好ましくは０．０１〜０．２μｍ、より好ましくは０．０３〜０．１μｍであり、さらに最も好ましくは０．０４〜０．０８μｍである。
【００１１】
表面を粗面化する方法は乾式法と湿式法に大別される。乾式法として、機械的な粗面化、プラズマ接触処理、イオンビーム処理、エキシマレーザー処理等を利用することができる。機械的な粗面化とは、物理的な力を付加して表面に微小な凹凸を付与する方法である。具体的には、金型形状の転写、砥粒等による研磨、サンドペーパーや布などによるスクラッチング、粒子の吹き付けなどを利用することができる。表面の粗さを高度に制御する必要がある場合、プラズマ接触処理、イオンビーム処理、エキシマレーザー処理等を利用することができる。湿式法には、薬剤処理、溶剤処理等がある。具体的には、酸、アルカリ、材料の良溶媒を用いた処理で表面の一部を溶解させ、粗面化を実現することができる。
【００１２】
上述の粗面化法のうち、製造の容易性の観点から、機械的な粗面化が好ましい。その中でも、金型形状の転写による方法がより好ましい。金型の形状を転写する手段として、簡便かつ低コストで一定の粗面を大量に製造することが可能である熱成形を利用することが好ましい。熱成形の方法としては、射出成形、圧縮成形、押出成形等を利用することができる。
【００１３】
金型に微細な凹凸をもうけることの副次的な効果として、成形後に基板を金型より離型する際、金型と成形品の密着性が平滑な金型を用いた場合よりも小さいために、成形品に余分な応力を付加する必要がなく、より寸法精度に優れた基板の作製が可能であることが挙げられる。ＤＮＡチップをスキャナで解析する際、チップ基板に反りがあると焦点が合わず、検出感度の低下やバックグラウンドの増大がおこる可能性があった。また、スポッターによりDNA溶液を基板上に点着するさい、平滑なガラス製基板や合成樹脂製基板を用いた場合、スポッターの基板固定用ステージと基板が密着してしまい、点着処理終了後に基板を取り除く際に破損・変形する可能性があった。粗面を有する基板の場合、密着性が低いために上述のような現象は起きず、粗面を有する基板の優位性が明らかである。
【００１４】
（合成樹脂）
基板の材質となる合成樹脂としては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を用いることができるが、熱可塑性樹脂が製造効率の観点から好ましい。熱可塑性樹脂として、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、塩化ビニル、メタクリル樹脂等のポリオレフィン、アクリロニトリル−スチレン共重合体（AS樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ABS樹脂）、ポリエステル類、ポリ塩化ビニリデン、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリイミド、ポリサルホン、含フッ素樹脂などを用いることができる。
【００１５】
熱硬化性樹脂として、たとえばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル類、ビニルエステル類、ジアリルフタレート樹脂等を用いることができる。基板自身の蛍光発生量を抑えるため、ポリエチレンやポリプロピレン等の直鎖状ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、含フッ素樹脂等を用いることがより好ましく、耐熱性、耐薬品性、低蛍光性に特に優れる環状ポリオレフィンを用いることが最も好ましい。
【００１６】
ここで環状ポリオレフィンとは、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をさす。前者の例としては、たとえばノルボルネン、ジシクロペンタジエン、テトラシクロドデセンに代表されるノルボルネン系モノマー、及び、これらのアルキル置換体を開環重合して得られる重合体を水素添加して製造される飽和重合体である。
【００１７】
後者の共重合体はエチレンやプロピレン、イソプロピレン、１−ブテン、３-メチル-１-ブテン、１−ペンテン、３−メチル-１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン等のα-オレフィンと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である。共重合体では、エチレンとの共重合体が最も好ましい。
これらの樹脂は単独で用いてもよく、2種類またはそれ以上の共重合体あるいは混合物であってもよい。また、樹脂成分以外に繊維状、球状その他の形状を有する無機物あるいは有機物充填材、または各種添加剤成分を含んでもよい。
【００１８】
（光透過率）
基板の透明性については、試料点着面の法線方向における波長３５０〜８００ｎｍの光の透過率が、好ましくは５０〜９５％、より好ましくは７５〜９５％であり、８０〜９０％であることが特に好ましい。DNAチップを用いた各種解析において、現在主流の検出法は蛍光色素Cy3およびCy5を利用した二色蛍光標識法であり、両者の励起波長／蛍光波長はそれぞれ、５５０ｎｍ／５７０ｎｍ、６４９ｎｍ／６７０ｎｍである。また、他の主な蛍光物質の励起波長、蛍光波長は概ね４００〜７００ｎｍの内にあり、可視光領域でもある３５０〜８００ｎｍの光の透過率を下げることによりノイズ光の低減が大いに期待できる。
【００１９】
【実施例】
本発明を以下の実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
エチレンとジシクロペンタジエンのランダム共重合体（13Ｃ−ＮＭＲで測定したエチレン含有量７１ｍｏｌ％、ＭＦＲ：２５ｇ／１０分、熱変形温度：１３５℃）：１０００ｇに対し、ヒンダードフェノール（チバガイギー製イルガノックス１０７６）：５ｇを添加して、ドライブレンド後に、２７０℃にて２軸混練機にて溶融混練した後、ペレタイズ化した。このペレットを用いて射出成形した。金型の片面にエッチング処理を施すことにより微細な凹凸をもうけ、成形温度２７５〜２８５℃、射出圧１６００Ｋｇｆ／ｃｍ2、金型温度９０℃、冷却時間１５秒の条件で射出成形を行った。
【００２０】
成形品の形状は厚さ１ｍｍの板状であった。成形品の表面粗さは、粗面側でＲａ値が０．０４〜０．０８μｍ、平滑面側で０．００２〜０．００３μｍであった。紫外可視分光光度計（島津製作所製、波長分解能１０ｎｍ）により測定した成形品の吸光度は、表１に示すように３５０〜８００ｎｍの波長領域において８５〜９０％であった。成形品のバックグラウンドの分布をDNAチップ用スキャナ（ScanArray 4000、Packard BioChip Technologies製）を用いて評価したした結果を表２のヒストグラムに示す。比較例１（両面鏡面基板）と比べてヒストグラムはシャープになった。これはバックグラウンドにムラが少ないことを示す。
【００２１】
（実施例２）
金型の両面にエッチング処理を施すことにより微細な凹凸をもうけ、実施例１に準ずる条件で成形を行った。 成形品の吸光度は表１に示すように３５０〜８００ｎｍの波長領域において８０〜８５％であった。
【００２２】
（比較例１）
両面に鏡面磨きを施し平滑化した金型を用い、実施例１に準ずる条件で成形を行った。成形品の吸光度は、表１に示すように３５０〜８００ｎｍの波長領域において９０〜９５％であった。実施例１に準ずる条件にてバックグラウンドの分布を評価した結果を表２のヒストグラムに示す。実施例１の片面粗面基板と比較してバックグラウンドのヒストグラムはブロードになったが、これはバックグラウンドにムラが比較的多いことを示す。
【００２３】
【表１】
0003806022.tif 000002
【００２４】
【表２】
0003806022.tif 000003
【００２５】
【発明の効果】
本発明により、片面あるいは両面が粗面であり、測定時にバックグラウンドのムラの少ないDNAチップ用基板を作製することができる。特に、基板の材料として熱成形可能な合成樹脂を用いる場合、表面に微細な凹凸をもうけた金型を使用することにより、大量かつ安価に粗面化基板を作製可能である。バックグラウンドの低減は、遺伝子解析等に有効に利用することのできる高い検出限界、良好な再現性を有するDNAチップの作製を可能とする。