JP2816428B2 - Method of patterning functional material and patterned functional material - Google Patents
Method of patterning functional material and patterned functional materialInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、機能性材料の固定
化に関する。[0001] The present invention relates to immobilization of a functional material.
【0002】[0002]
【従来の技術】生物学的分子の構造を表面でコントロー
ルする技術は、バイオセンシング、細胞誘導、コンビナ
トリアルケミストリー及び分子的電子工学に広い範囲の
利用可能性がある。表面上で生物学的活性分子と細胞を
それらの構造物中に垂直に組み込むよう固定化した分子
構造を構築する技術の進歩は、これらの構造を側方に整
列化、即ちパターン化することにますます興味が向けら
れている。BACKGROUND OF THE INVENTION Techniques for controlling the structure of biological molecules at the surface have a wide range of applications in biosensing, cell guidance, combinatorial chemistry and molecular electronics. Advances in the technology of constructing immobilized molecular structures on surfaces that incorporate biologically active molecules and cells vertically into their structures have resulted in lateral alignment, or patterning, of these structures. There is increasing interest.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、複数
の機能性材料をパターン化する技術を提供することにあ
る。An object of the present invention is to provide a technique for patterning a plurality of functional materials.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は、下記の項1〜
項7を提供するものである。Means for Solving the Problems The present invention provides the following items 1 to
Item 7 is provided.
【0005】項1. 基体上に(1)非カルボキシル基形
成性の重合体成分と(2)(メタ)アクリル酸−tert−ブ
チルエステル重合体成分を有する被覆膜を形成し、該被
覆膜に光または電子ビーム照射して基体表面にパターン
を形成し、該パターン上にアミノ基を有する機能性材料
を縮合剤の存在下に適用し、アミド結合を介して機能性
材料を該パターンに沿って整列させる、機能性材料の基
体上への固定化方法。Item 1. A coating film comprising (1) a non-carboxyl group-forming polymer component and (2) a (meth) acrylic acid-tert-butyl ester polymer component is formed on a substrate, and a light or electron beam is applied to the coating film. Irradiating to form a pattern on the substrate surface, applying a functional material having an amino group on the pattern in the presence of a condensing agent, and aligning the functional material along the pattern via an amide bond; A method for immobilizing a conductive material on a substrate.
【0006】項2. (1)非カルボキシル基形成性の重
合体成分が、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、
ポリエチルメタクリレート(PEMA)、ポリプロピル
メタクリレート(PPMA)、ポリメチルアクリレート
(PMA)、ポリエチルアクリレート(PEA)、ポリ
プロピルアクリレート(PPA)、ポリメタクリルアミ
ド、ポリアクリルアミドあるいはこれらモノマーの共重
合体からなる群から選ばれる少なくとも1種からなり;
及び(2)(メタ)アクリル酸−tert−ブチルエステル重
合体成分が、P(tBu)MA(ポリ−tert−ブチルメ
タクリレート)、P(tBu)A(ポリ−tert−ブチル
アクリレート)および(tBu)MA(tert−ブチルメ
タクリレート)と(tBu)A(tert−ブチルアクリレ
ート)の共重合体からなる群から選ばれる少なくとも1
種であることを特徴とする項1記載の機能性材料の基体
上への固定化方法。Item 2. (1) The non-carboxyl group-forming polymer component is polymethyl methacrylate (PMMA),
It consists of polyethyl methacrylate (PEMA), polypropyl methacrylate (PPMA), polymethyl acrylate (PMA), polyethyl acrylate (PEA), polypropyl acrylate (PPA), polymethacrylamide, polyacrylamide, or a copolymer of these monomers. At least one member selected from the group;
And (2) (meth) acrylic acid -tert- butyl ester polymer component, P (t Bu) MA (poly -tert- butyl methacrylate), P (t Bu) A (poly -tert- butyl acrylate) and ( t Bu) MA (tert- butyl methacrylate) and (t Bu) a (at least one selected from the group consisting of a copolymer of tert- butyl acrylate)
Item 4. The method according to Item 1, wherein the functional material is a seed.
【0007】項3. 基体上に(1)非カルボキシル基形
成性のモノマーと(2)アクリル酸−tert−ブチルエステ
ル及びメタクリル酸−tert−ブチルエステルからなる群
から選ばれる少なくとも1種のモノマーとの共重合体を
有する被覆膜を形成し、該被覆膜に光または電子ビーム
照射して基体表面にパターンを形成し、該パターン上に
アミノ基を有する機能性材料を縮合剤の存在下に適用
し、アミド結合を介して機能性材料を該パターンに沿っ
て整列させる、機能性材料の基体上への固定化方法。Item 3. Having a copolymer of (1) a non-carboxyl group-forming monomer and (2) at least one monomer selected from the group consisting of acrylic acid-tert-butyl ester and methacrylic acid-tert-butyl ester on a substrate Forming a coating film, irradiating the coating film with light or electron beam to form a pattern on the substrate surface, applying a functional material having an amino group on the pattern in the presence of a condensing agent, A method for immobilizing a functional material on a substrate, wherein the functional material is aligned along the pattern through the method.
【0008】項4. 機能性材料が蛋白質、酵素、多
糖、核酸、細菌、ウイルス、培養細胞からなる群から選
ばれる少なくとも1種である項1〜3のいずれかに記載
の方法。Item 4. Item 4. The method according to any one of Items 1 to 3, wherein the functional material is at least one selected from the group consisting of proteins, enzymes, polysaccharides, nucleic acids, bacteria, viruses, and cultured cells.
【0009】項5. 機能性材料が神経細胞である項1
〜3のいずれかに記載の方法。Item 5. Item 1 in which the functional material is a nerve cell
A method according to any one of claims 1 to 3.
【0010】項6. 項1〜3のいずれかの方法により
得ることができる基体上にパターン化状態で固定化され
た機能性材料。Item 6. Item 4. A functional material immobilized in a patterned state on a substrate obtained by the method according to any one of Items 1 to 3.
【0011】項7. 2種以上の機能性材料が、別々の
パターンに従い基体上に固定化された項6に記載の機能
性材料。Item 7. Item 7. The functional material according to item 6, wherein two or more types of functional materials are immobilized on a substrate according to different patterns.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の特徴は、アクリル酸また
はメタクリル酸のtert−ブチルエステルの重合体又は共
重合体を被覆膜の成分として配合することで、該被覆膜
に光または電子ビームを照射したときにtert−ブチルエ
ステルのtert−ブチル基が切断されてカルボキシル基が
生成し、該カルボキシル基と機能性材料のアミノ基が、
縮合剤の作用によりアミド結合を介して連結され、結果
として、光または電子ビームを照射した部分にのみ機能
性材料が整列されることになることを特徴としている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention is characterized in that a polymer or a copolymer of tert-butyl ester of acrylic acid or methacrylic acid is blended as a component of a coating film, so that the coating film has a photo- or electronic property. When irradiated with a beam, the tert-butyl group of the tert-butyl ester is cleaved to generate a carboxyl group, and the carboxyl group and the amino group of the functional material are
It is characterized in that the functional material is linked via an amide bond by the action of the condensing agent, and as a result, the functional material is aligned only in the portion irradiated with the light or the electron beam.
【0013】本発明において、「非カルボキシル基形成
性」とは、カルボキシル基を含有せず、光または電子ビ
ームを照射したときにカルボキシル基を生成しないこと
を意味する。In the present invention, "non-carboxyl group-forming" means that the compound does not contain a carboxyl group and does not generate a carboxyl group when irradiated with light or an electron beam.
【0014】「非カルボキシル基形成性重合体成分」と
しては、光または電子ビームを照射した後にカルボキシ
ル基(−COOH)を有しない重合体であれば特に限定
されず、例えば、ポリメチルメタクリレート(PMM
A)、ポリエチルメタクリレート(PEMA)、ポリプ
ロピルメタクリレート(PPMA)、ポリメチルアクリ
レート(PMA)、ポリエチルアクリレート(PE
A)、ポリプロピルアクリレート(PPA)、ポリメタ
クリルアミド、ポリアクリルアミドあるいはこれらモノ
マーの共重合体、好ましくはPMMAが挙げられる。The "non-carboxyl group-forming polymer component" is not particularly limited as long as it is a polymer having no carboxyl group (-COOH) after irradiation with light or an electron beam. For example, polymethyl methacrylate (PMM)
A), polyethyl methacrylate (PEMA), polypropyl methacrylate (PPMA), polymethyl acrylate (PMA), polyethyl acrylate (PE
A), polypropyl acrylate (PPA), polymethacrylamide, polyacrylamide or a copolymer of these monomers, preferably PMMA.
【0015】「非カルボキシル基形成性のモノマー」
は、共重合体形成後に光または電子ビームを照射したと
きにカルボキシル基を形成しないモノマーであれば特に
限定されず、例えばメチルメタクリレート(MMA)、
エチルメタクリレート(EMA)、プロピルメタクリレ
ート(PMA)、メチルアクリレート(MA)、エチル
アクリレート(EA)、プロピルアクリレート(P
A)、メタクリルアミド、アクリルアミドからなる群か
ら選ばれる1種または2種以上のモノマーが挙げられ、
好ましくはMMAが挙げられる。"Non-carboxyl group-forming monomer"
Is not particularly limited as long as it does not form a carboxyl group when irradiated with light or an electron beam after the formation of the copolymer. Examples thereof include methyl methacrylate (MMA),
Ethyl methacrylate (EMA), propyl methacrylate (PMA), methyl acrylate (MA), ethyl acrylate (EA), propyl acrylate (P
A), one or two or more monomers selected from the group consisting of methacrylamide and acrylamide;
Preferably, MMA is used.
【0016】本発明において、(メタ)アクリル酸−te
rt−ブチルエステル重合体成分とは、P(tBu)MA
(ポリ−tert−ブチルメタクリレート)、P(tBu)
A(ポリ−tert−ブチルアクリレート)、および(tB
u)MA(tert−ブチルメタクリレート)と(tBu)
A(tert−ブチルアクリレート)の共重合体が挙げら
れ、好ましくはP(tBu)MAが挙げられる。(メ
タ)アクリル酸−tert−ブチルエステル重合体成分は、
上記の重合体および共重合体を単独でまたは2種以上を
混合して用いることができる。In the present invention, (meth) acrylic acid-te
The rt- butyl ester polymer component, P (t Bu) MA
(Poly -tert- butyl methacrylate), P (t Bu)
A (poly-tert-butyl acrylate) and ( tB
u) MA (tert- butyl methacrylate) and (t Bu)
Copolymer A (tert-butyl acrylate) and the like, preferably is P (t Bu) MA. (Meth) acrylic acid-tert-butyl ester polymer component,
The above-mentioned polymers and copolymers can be used alone or in combination of two or more.
【0017】本発明の光または電子ビーム感受性の被覆
膜は、(1)非カルボキシル基形成性のモノマーと(2)アク
リル酸−tert−ブチルエステル及びメタクリル酸−tert
−ブチルエステルからなる群から選ばれる少なくとも1
種のモノマーとの共重合体から構成されていてもよい。
好ましい共重合体としては、メチルメタクリレート(M
MA)とtert−ブチルメタクリレート((tBu)M
A)との共重合体が挙げられる。The light- or electron-beam-sensitive coating film of the present invention comprises (1) a non-carboxyl group-forming monomer and (2) tert-butyl acrylate and tert-methacrylic acid.
At least one selected from the group consisting of -butyl ester
It may be composed of a copolymer with a kind of monomer.
Preferred copolymers include methyl methacrylate (M
MA) and tert- butyl methacrylate ((t Bu) M
And a copolymer with A).
【0018】被覆膜中の(1)非カルボキシル基形成性の
重合体成分(第1重合体成分)と(2)(メタ)アクリル
酸−tert−ブチルエステル重合体成分(第2重合体成
分)の比率は、光または電子ビーム照射によりパターン
を形成できる限り特に限定されず、例えば第1重合体成
分/第2重合体成分=20〜50/80〜50重量%、
好ましくは約50重量%/約50重量%が好適な比率と
して例示される。In the coating film, (1) a non-carboxyl group-forming polymer component (first polymer component) and (2) a (meth) acrylic acid-tert-butyl ester polymer component (second polymer component) Is not particularly limited as long as a pattern can be formed by light or electron beam irradiation. For example, first polymer component / second polymer component = 20 to 50/80 to 50% by weight,
Preferably about 50% by weight / about 50% by weight is exemplified as a suitable ratio.
【0019】被覆膜を構成する共重合体の(1)非カルボ
キシル基形成性のモノマー(第1モノマー)と(2)アク
リル酸−tert−ブチルエステル及びメタクリル酸−tert
−ブチルエステルからなる群から選ばれる少なくとも1
種のモノマー(第2モノマー)の比率は、光または電子
ビーム照射によりパターンを形成できる限り特に限定さ
れず、例えば第1モノマー/第2モノマー=20〜50
/80〜50重量%、好ましくは約50重量%/約50
重量%が好適な比率として例示される。(1) Non-carboxyl group-forming monomer (first monomer) and (2) acrylic acid-tert-butyl ester and methacrylic acid-tert of the copolymer constituting the coating film
At least one selected from the group consisting of -butyl ester
The ratio of the species monomer (second monomer) is not particularly limited as long as a pattern can be formed by light or electron beam irradiation. For example, first monomer / second monomer = 20 to 50
/ 80-50% by weight, preferably about 50% by weight / about 50% by weight
% By weight is exemplified as a suitable ratio.
【0020】本発明において、光または電子ビーム照射
により形成されたカルボキシル基と機能性材料のアミノ
基をアミド結合により連結させるものであればよく、特
に限定されないが、好ましくはEDC(1−エチル−3
−{3−ジメチルアミノプロピル}−カルボジイミド塩
酸塩)が挙げられる。In the present invention, the carboxyl group formed by irradiation of light or electron beam and the amino group of the functional material may be connected by an amide bond, and is not particularly limited. Preferably, EDC (1-ethyl- 3
-{3-dimethylaminopropyl} -carbodiimide hydrochloride).
【0021】本発明において、アミノ基を有する機能性
材料は、基体表面に形成したパターンに沿って固定化さ
れる。「整列させる」とは、光または電子ビーム照射部
位に機能性材料を固定化することを意味する。In the present invention, the functional material having an amino group is immobilized along a pattern formed on the surface of the substrate. “Align” means immobilizing a functional material at a light or electron beam irradiation site.
【0022】機能性材料としては、アミノ基を有する高
分子ないし巨大分子であれば特に制限されないが、例え
ば蛋白質、酵素、多糖、核酸、細菌、ウイルス、培養細
胞等が挙げられ、好ましくは、神経細胞等の培養細胞お
よび蛋白質が挙げられる。上記の蛋白質、酵素等以外の
機能性材料は、多糖(アミノ糖含有多糖)を除き、表面
に存在する蛋白質由来のアミノ基(−NH2)を介して
結合する。The functional material is not particularly limited as long as it is a polymer or macromolecule having an amino group, and examples thereof include proteins, enzymes, polysaccharides, nucleic acids, bacteria, viruses, and cultured cells. Examples include cultured cells such as cells and proteins. Except for the polysaccharide (amino sugar-containing polysaccharide), functional materials other than the above proteins, enzymes, and the like bind via a protein-derived amino group (—NH 2 ) present on the surface.
【0023】蛋白質としては、特に限定されないが、例
えば、視床下部ホルモン(TRH、LHRH等)、下垂
体ホルモン(バゾプレッシン、オキシトシン、LSH、
TSH等)、消化管ホルモン(セクレチン、インスリ
ン、グルカゴン)等のペプチドホルモン、インターフェ
ロン(α、β、γ)、インターロイキン(IL−1〜I
L−6等)、アビジン、アルブミン、アクチン、ミオシ
ン、フィブリン、ヘモグロビン等の生物由来の各種蛋白
質が挙げられ、これらは、糖蛋白質も含む。The protein is not particularly restricted but includes, for example, hypothalamic hormones (TRH, LHRH, etc.), pituitary hormones (vasopressin, oxytocin, LSH,
TSH, etc.), peptide hormones such as gastrointestinal hormones (secretin, insulin, glucagon), interferons (α, β, γ), interleukins (IL-1 to I-I)
L-6), avidin, albumin, actin, myosin, fibrin, hemoglobin, and other various biologically derived proteins, and these also include glycoproteins.
【0024】酵素としては、酸化還元酵素(各種デヒド
ロゲナーゼ、オキシダーゼ、レダクターゼ、オキシゲナ
ーゼ、ヒドロペルオキシダーゼ)、加水分解酵素(プロ
テアーゼ、エステラーゼ、グリコシダーゼ)、転移酵素
(メチルトランスフェラーゼ、カルボキシトランスフェ
ラーゼ、アシルトランスフェラーゼ、アミノトランスフ
ェラーゼ、グリコシルトランスフェラーゼ)、リアーゼ
(アルドラーゼ、デカルボキシラーゼ、デヒドラター
ゼ、カルボキシキナーゼ)、異性化酵素(ラセマーゼ、
エピメラーゼ、シス−トランスイソメラーゼ、糖イソメ
ラーゼ、トートメラーゼ、Δ−イソメラーゼ、ムター
ゼ、シクロイソメラーゼ)、合成酵素(DNAリガー
ゼ、クエン酸シンターゼ、リンゴ酸シンターゼ、アント
ラニル酸シンターゼ等)が挙げられる。The enzymes include oxidoreductases (various dehydrogenases, oxidases, reductases, oxygenases, hydroperoxidases), hydrolases (proteases, esterases, glycosidases), transferases (methyltransferase, carboxytransferase, acyltransferase, aminotransferase, Glycosyltransferase), lyase (aldolase, decarboxylase, dehydratase, carboxykinase), isomerase (racemase,
Epimerase, cis-trans isomerase, sugar isomerase, tautomerase, Δ-isomerase, mutase, cycloisomerase) and synthase (DNA ligase, citrate synthase, malate synthase, anthranilate synthase, etc.) are exemplified.
【0025】多糖としては、グルコサミン、マンノサミ
ン、ガラクトサミン等のアミノ糖を繰り返し単位とする
多糖が挙げられる。Examples of the polysaccharide include polysaccharides having an amino sugar as a repeating unit, such as glucosamine, mannosamine, and galactosamine.
【0026】核酸としては、DNA、RNAが挙げられ
る。Examples of the nucleic acid include DNA and RNA.
【0027】細菌としては、大腸菌、酵母、枯草菌等が
挙げられる。The bacteria include Escherichia coli, yeast, Bacillus subtilis and the like.
【0028】ウイルスとしては、インフルエンザウイル
ス、ヘルペスウイルス、アデノウイルス、エイズウイル
ス、肝炎ウイルス(A,B、C型)が挙げられる。Examples of the virus include influenza virus, herpes virus, adenovirus, AIDS virus, and hepatitis virus (A, B, C).
【0029】培養細胞としては、神経細胞、腫瘍細胞、
各種臓器、器官、組織、リンパ球、等の正常細胞が挙げ
られる。The cultured cells include nerve cells, tumor cells,
Examples include normal cells such as various organs, organs, tissues, and lymphocytes.
【0030】好ましい機能性材料としては、アビジン等
の蛋白質及び神経細胞が挙げられる。Preferred functional materials include proteins such as avidin and nerve cells.
【0031】パターンを表面に形成する基体の材質は、
特に限定されないが、例えばガラス、シリコン、金属、
セラミック、プラスチック、天然又は合成樹脂等が挙げ
られる。基体の形状は特に限定されないが、平板状であ
るのが好ましい。The material of the substrate on which the pattern is formed on the surface is
Although not particularly limited, for example, glass, silicon, metal,
Ceramics, plastics, natural or synthetic resins and the like can be mentioned. The shape of the substrate is not particularly limited, but is preferably a flat plate.
【0032】ポジティブトーンのパターン化 以下、基体表面上のパターン形成を、第1重合性成分と
してPMMAを、第2重合性成分としてP(tBu)M
Aを用いた場合を例にとり、説明する。PMMA/P(
tBu)MAに代えて、第1モノマー(例えばPMM
A)と第2モノマー(例えばP(tBu)MA)の共重
合体を用いても、同様にパターン化を行うことができ
る。The patterning of the positive tone following a pattern formation on the substrate surface, the PMMA as a first polymerizable component, as the second polymerizable component P (t Bu) M
The case where A is used will be described as an example. PMMA / P (
t Bu) Instead of MA, a first monomer (eg, PMM
Be a copolymer of A) and a second monomer (e.g., P (t Bu) MA), it can be carried out similarly patterned.
【0033】光または電子ビーム感受性の被覆膜は、基
体上にPMMA/P(tBu)MAから構成される感受
性樹脂組成物を溶媒(例えばメチルエチルケトン、クロ
ロホルム、トルエン等)に溶かした溶液を用いてスピン
コート、塗布、スプレー、浸漬等により被覆、乾燥し、
該感受性樹脂に光(例えば、紫外線(200nmあるいはそれ
より短波長))または電子ビーム(〜20kV)を照射
し、パターンを形成する。The coating film of the light or electron beam sensitivity, PMMA / P (t Bu) solvent composed sensitive resin composition from MA (e.g. methyl ethyl ketone, chloroform, toluene, etc.) on a substrate a solution of a used Spin coating, coating, spraying, dipping, etc., and drying,
The sensitive resin is irradiated with light (for example, ultraviolet rays (200 nm or shorter wavelength)) or an electron beam (ビ ー ム 20 kV) to form a pattern.
【0034】感受性樹脂層中のPMMAとP(tBu)
MAの比率は、パターンを形成できる限り特に限定され
ず、例えばPMMA/P(tBu)MA=20〜50/
80〜50重量%;好ましくは約50重量%/約50重
量%が好適な比率として例示される。この樹脂組成物
は、上記2種の市販ポリマー(PMMAとP(tBu)
MA)の混合物として用いることも可能であり、また、
2種のモノマーであるMMAと(tBu)MAを混合の
後、酸性条件で100℃〜105℃で還流して得られた
混合物(共重合体)を用いることもできる。PMMA and P ( t Bu) in the sensitive resin layer
The ratio of MA is not particularly limited as long as capable of forming a pattern, for example, PMMA / P (t Bu) MA = 20~50 /
80 to 50% by weight; preferably about 50% by weight / about 50% by weight is exemplified as a suitable ratio. This resin composition is composed of the above two commercially available polymers (PMMA and P ( t Bu)).
MA) can be used as a mixture,
After mixing the MMA and (t Bu) MA which is two monomers, the resulting mixture was refluxed at 100 ° C. to 105 ° C. under acidic conditions (copolymer) can be used.
【0035】PMMAとP(tBu)MAの分子量は、
特に限定されないが、好適な分子量は約50000〜7
5000である。これらは、市販品として、容易に入手
できる。The molecular weight of PMMA and P ( t Bu) MA is
Although not particularly limited, a suitable molecular weight is about 50,000 to 7
5000. These can be easily obtained as commercial products.
【0036】パターンの形成方法を、以下のスキームに
示す。A method for forming a pattern is shown in the following scheme.
【0037】[0037]
【化1】 Embedded image
【0038】〔式中、R3は、機能性材料の任意のアミ
ノ基を除いた部分を示す。mは2以上の任意の整数を示
す。〕 mの好ましい値は、450〜650程度である。[In the formula, R 3 represents a portion of the functional material excluding any amino group. m represents an arbitrary integer of 2 or more. The preferable value of m is about 450 to 650.
【0039】基板上に機能性材料(R3NH2)を含む培
養液ないし水等の溶媒を加えておく。この状態で基板上
の被覆層に光(例えばエキシマレーザー)または電子ビ
ームを照射して、被覆層中のP(tBu)MA(1)を
ポリメタクリル酸(2)に変換し、酸の存在下にEDC
と培養液ないし水等の溶媒中に存在する機能性材料のア
ミノ基と反応して、機能性材料をパターンに沿って整列
(固定化)させることができる。A culture solution containing a functional material (R 3 NH 2 ) or a solvent such as water is added to the substrate. And irradiating the coating layer on the substrate in this state light (e.g. an excimer laser) or electron beam, converts P in the coating layer (t Bu) MA (1) poly methacrylic acid (2), the presence of an acid EDC below
Reacts with the amino group of the functional material present in a solvent such as a culture solution or water, whereby the functional material can be aligned (immobilized) along the pattern.
【0040】EDCは、機能性材料に対し等モルまたは
過剰量用いる。EDC is used in an equimolar or excess amount with respect to the functional material.
【0041】機能性材料は、細胞の場合、基板1cm2当
たり10〜107個程度、蛋白質の場合基板1cm2当たり
10〜1012個程度固定化される。The functional material in the case of cells, the substrate 1 cm 2 per 10 to 10 7 or so, are 10 to 10 12 about fixed when the substrate 1 cm 2 per protein.
【0042】以下に、具体的操作手順を示す。スキーム
1およびスキーム2は単なる例示であるので、当業者で
あれば、各種条件を適宜変更して実施することができ
る。 The specific operation procedure will be described below. scheme
1 and Scheme 2 are merely exemplaryBecause there is,
If necessary, various conditions can be changed as appropriate
You.
【0043】スキーム1(基板の作成) (I-i)出発物質 固形分=約5%(PMMA(約50%)+P(tBu)
MA(約50%)) 溶媒の比率=約95%、メチルエチルケトン (I-ii)コーティング 基体:シリコン、厚み=1mm スピンコートによる前記PMMA/P(tBu)MA溶
液のコーティングは、500rpmで30秒間、次いで
3000rpmで1分間の条件で行う。 Scheme 1 (Preparation of Substrate) (Ii) Starting Material Solid Content = about 5% (PMMA (about 50%) + P ( t Bu)
MA (about 50%)) Ratio = about 95% of the solvent, methyl ethyl ketone (I-ii) coating a substrate: silicon, coating the by thickness = 1 mm spin coating PMMA / P (t Bu) MA solution, 30 seconds at 500rpm And then at 3000 rpm for 1 minute.
【0044】上記条件で得たレジストフィルムの厚み
は、約0.60μmである。The thickness of the resist film obtained under the above conditions is about 0.60 μm.
【0045】(I-iii)乾燥工程(ベーキング) 装置:熱対流炉(convection oven) 加熱条件:90℃で30分間スキーム2(機能性材料のパターン化) (II-i)パターン化 エネルギー:20kVの電子ビーム照射機で照射 印刷方法:ビームの走査でパターン形成(マスクも使用
可能) (II-ii)パターン化された基体上への機能性材料の整列
・固定化 第1工程:機能性材料溶液をパターン化されたレジスト
フィルム上に加える 第2工程:EDC溶液を加える 第3工程:室温で2時間待つ。(I-iii) Drying step (baking) Apparatus: convection oven Heating condition: 90 ° C. for 30 minutes Scheme 2 (patterning of functional material) (II-i) Patterning energy: 20 kV Printing method: pattern formation by beam scanning (a mask can also be used) (II-ii) Alignment and immobilization of functional material on patterned substrate 1st step: functional material Add solution on patterned resist film Second step: Add EDC solution Third step: Wait 2 hours at room temperature.
【0046】(II-iii)機能性材料溶液の除去 第1工程:基体を培養皿のウエルの底に置く 第2工程:レジスト表面を繰り返し洗浄する。(II-iii) Removal of Functional Material Solution First Step: Placing the Substrate on the Bottom of the Well of the Culture Dish Second Step: The resist surface is repeatedly washed.
【0047】第2工程後に、工程(II-i)〜工程(II-iii)
の第2工程を繰り返し行えば、2種以上の機能性材料が
基体上に各々整列・固定化された材料が得られる。After the second step, steps (II-i) to (II-iii)
By repeatedly performing the second step, a material in which two or more types of functional materials are aligned and fixed on the substrate is obtained.
【0048】[0048]
【発明の効果】本発明の方法によれば、基体上に形成さ
れたパターンに沿って、アミノ基を有する任意の機能性
材料を固定化することができる。According to the method of the present invention, any functional material having an amino group can be immobilized along a pattern formed on a substrate.
【0049】光または電子ビーム照射によるパタ−ン形
成を複数回に分けて行い、各々のパターンに沿って異な
る種類の機能性材料を固定化することができる。例えば
一次構造の類似した複数の酵素を連続して固定化し、酵
素とアミノ酸配列との関係を調べたり、複数の神経細胞
をパターンに沿って固定化し、ネットワーク状の構造を
形成して、神経細胞の働きのメカニズムを研究したり、
筋肉、血液凝固系、電子伝達系等の相互に関係する複数
のアミノ基含有機能性材料を一定の位置関係に配置し、
各構成要素の関係を調べたりすることができる。The pattern formation by light or electron beam irradiation can be performed a plurality of times, and different types of functional materials can be fixed along each pattern. For example, immobilize multiple enzymes with similar primary structures in succession, examine the relationship between enzymes and amino acid sequences, or immobilize multiple neurons in a pattern to form a network-like structure, To study the mechanism of work,
Muscle, blood coagulation system, arrange a plurality of amino group-containing functional materials related to each other such as electron transfer system in a certain positional relationship,
For example, it is possible to check the relationship between the components.
【0050】また、基体上にトランジスタを形成し、さ
らに神経細胞を固定化することで、神経細胞の電位変化
を感知するセンサーないし電子デバイスとしての応用に
も有用である。Further, by forming a transistor on a substrate and further immobilizing a nerve cell, it is useful for application as a sensor or an electronic device for sensing a potential change of the nerve cell.
【0051】また、基体上に格子状のパターンを形成
し、各枠毎に異なる配列のペプチドを格子状パターンの
各マスに固定化するか、または各マス上でアミノ酸を異
なる配列になるように順番に結合させて、ペプチドライ
ブラリーを1つの基体上に作ることができ、ある分子が
どのペプチドに親和性を有するかを試験する簡便な方法
を提供することができる。これは、コンビナトリアルケ
ミストリーのスクリーニング技術としての応用にも有用
であることを示している。Further, a lattice pattern is formed on the substrate, and a peptide having a different sequence is immobilized on each cell of the lattice pattern for each frame, or an amino acid is arranged in a different sequence on each cell. Sequentially coupled, peptide libraries can be created on a single substrate, providing a convenient way to test which peptides have affinity for which molecules. This indicates that combinatorial chemistry is also useful for application as a screening technique.
【0052】[0052]
【実施例】以下に、本発明を実施例を用いて説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
【0053】実施例1 (1)基板作製 PMMAとP(tBu)MA(約50:約50重量%)
からなる樹脂をメチルエチルケトンに溶解して約5%の
固体含量を有する溶液を調製した。該溶液を、方形シリ
コン板(10mm×10mm、厚さ1.0mm)上に、
(i)500rpm、30秒及び(ii)3000rpm、1
分間の散布周期でスピンコートし、0.60μmの厚さ
の均一なレジストフィルムを形成し、熱対流炉(convect
ion oven)中90℃、30分間乾燥させて基板を作成し
た。[0053] Example 1 (1) substrate produced PMMA and P (t Bu) MA (about 50: about 50 wt%)
Was dissolved in methyl ethyl ketone to prepare a solution having a solids content of about 5%. The solution was placed on a square silicon plate (10 mm × 10 mm, thickness 1.0 mm)
(i) 500 rpm, 30 seconds and (ii) 3000 rpm, 1
Spin coating with a spraying cycle of 1 minute to form a uniform resist film with a thickness of 0.60 μm, and heat convection oven (convect
The substrate was dried at 90 ° C. for 30 minutes in an ion oven.
【0054】基板上に電子ビーム照射装置を用いて、パ
ターンを形成した。A pattern was formed on the substrate by using an electron beam irradiation device.
【0055】シャーレ状の形状の容器に入れた基体上に
EDC(4mg)を水1mlに溶かした水溶液0.5ml
を加え、直ちに該溶液に蛍光分子ローダミンを結合した
アビジン(1mg)を水1mlに溶かした溶液を0.02
ml加え、23℃で2時間処理して、アビジンを基体上
に結合させた。次いで、該基体を洗浄して、過剰のアビ
ジンを除去した。得られた基体に500nmの光を照射
し、蛍光を観察すると、パターン上にアビジン分子が整
列していることが確認された。0.5 ml of an aqueous solution obtained by dissolving EDC (4 mg) in 1 ml of water was placed on a substrate placed in a dish-like container.
Was immediately added to the solution, and a solution prepared by dissolving avidin (1 mg) bound to the fluorescent molecule rhodamine in 1 ml of water was immediately added to 0.02%.
Then, the mixture was treated at 23 ° C. for 2 hours to bind avidin to the substrate. The substrate was then washed to remove excess avidin. When the obtained substrate was irradiated with light of 500 nm and observed for fluorescence, it was confirmed that avidin molecules were aligned on the pattern.
【0056】同じ視野の蛍光試験の結果を参考写真1、
2に示す。参考写真1は、ローダミンに適したフィルタ
ーで観察した場合のもので、参考写真2は不適当なフィ
ルターで観察した場合のものである。これより、パター
ンに蛍光性アビジンが結合していることがわかる。The results of the fluorescence test in the same visual field are shown in Reference Photo 1,
It is shown in FIG. Reference photograph 1 is a case observed with a filter suitable for rhodamine, and reference photograph 2 is a case observed with an inappropriate filter. This indicates that fluorescent avidin is bound to the pattern.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C09D 133/06 C09D 133/06 133/26 133/26 C12N 11/00 C12N 11/00 C12Q 1/00 C12Q 1/00 C (56)参考文献 特開 平7−168356(JP,A) 特開 平5−9231(JP,A) 特開 平4−230758(JP,A) 特開 昭59−48487(JP,A) 特開 平1−39986(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07K 17/00 - 17/14 C12N 11/00 - 11/14 G03F 7/039 G03F 7/38──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI C09D 133/06 C09D 133/06 133/26 133/26 C12N 11/00 C12N 11/00 C12Q 1/00 C12Q 1/00 C ( 56) References JP-A-7-168356 (JP, A) JP-A-5-9231 (JP, A) JP-A-4-230758 (JP, A) JP-A-59-48487 (JP, A) Hei 1-39986 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C07K 17/00-17/14 C12N 11/00-11/14 G03F 7/039 G03F 7/38
Claims (7)
合体成分と(2)(メタ)アクリル酸−tert−ブチルエス
テル重合体成分を有する被覆膜を形成し、該被覆膜に光
または電子ビーム照射して基体表面にパターンを形成
し、該パターン上にアミノ基を有する機能性材料を縮合
剤の存在下に適用し、アミド結合を介して機能性材料を
該パターンに沿って整列させる、機能性材料の基体上へ
の固定化方法。1. A coating film comprising (1) a non-carboxyl group-forming polymer component and (2) a (meth) acrylic acid-tert-butyl ester polymer component is formed on a substrate, and said coating film is formed. A pattern on the surface of the substrate by irradiating the functional material having an amino group on the pattern in the presence of a condensing agent, and applying the functional material along the pattern via an amide bond. A method for immobilizing a functional material on a substrate, wherein the functional material is aligned.
が、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチ
ルメタクリレート(PEMA)、ポリプロピルメタクリ
レート(PPMA)、PMA(ポリメチルアクリレー
ト)、ポリエチルアクリレート(PEA)、ポリプロピ
ルアクリレート(PPA)、ポリメタクリルアミド、ポ
リアクリルアミドあるいはこれらモノマーの共重合体か
らなる群から選ばれる少なくとも1種からなり;及び
(2)(メタ)アクリル酸−tert−ブチルエステル重合体
成分が、P(tBu)MA(ポリ−tert−ブチルメタク
リレート)、P(tBu)A(ポリ−tert−ブチルアク
リレート)および(tBu)MA(tert−ブチルメタク
リレート)と(tBu)A(tert−ブチルアクリレー
ト)の共重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種
である請求項1記載の機能性材料の基体上への固定化方
法。(1) The non-carboxyl group-forming polymer component is polymethyl methacrylate (PMMA), polyethyl methacrylate (PEMA), polypropyl methacrylate (PPMA), PMA (polymethyl acrylate), polyethyl acrylate. (PEA), polypropyl acrylate (PPA), polymethacrylamide, polyacrylamide or at least one selected from the group consisting of copolymers of these monomers; and
(2) (meth) -tert- butyl ester polymer component acrylic acid, P (t Bu) MA (poly-tert-butyl methacrylate), P (t Bu) A (poly-tert-butyl acrylate) and (t fixed Bu) MA (tert-butyl methacrylate) to (t Bu) a (tert- butyl acrylate) copolymer selected from the group consisting of body at least one kind of claim 1, wherein the functional material on the substrate Method.
ノマーと(2)アクリル酸−tert−ブチルエステル及びメ
タクリル酸−tert−ブチルエステルからなる群から選ば
れる少なくとも1種のモノマーとの共重合体を有する被
覆膜を形成し、該被覆膜に光または電子ビーム照射して
基体表面にパターンを形成し、該パターン上にアミノ基
を有する機能性材料を縮合剤の存在下に適用し、アミド
結合を介して機能性材料を該パターンに沿って整列させ
る、機能性材料の基体上への固定化方法。3. A method according to claim 1, wherein (1) a non-carboxyl group-forming monomer and (2) at least one monomer selected from the group consisting of acrylic acid tert-butyl ester and methacrylic acid tert-butyl ester. Forming a coating film having a copolymer, irradiating the coating film with light or an electron beam to form a pattern on a substrate surface, and forming a functional material having an amino group on the pattern in the presence of a condensing agent. A method for immobilizing a functional material on a substrate, which is applied and aligns the functional material along the pattern via an amide bond.
細菌、ウイルス、培養細胞からなる群から選ばれる少な
くとも1種である請求項1〜3のいずれかに記載の方
法。4. The functional material is a protein, an enzyme, a polysaccharide, a nucleic acid,
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the method is at least one selected from the group consisting of bacteria, viruses, and cultured cells.
のいずれかに記載の方法。5. The functional material is a nerve cell.
The method according to any of the above.
ことができる基体上にパターン化状態で固定化された機
能性材料。6. A functional material immobilized in a patterned state on a substrate obtainable by the method according to claim 1.
に従い基体上に固定化された請求項6に記載の機能性材
料。7. The functional material according to claim 6, wherein two or more types of functional materials are immobilized on a substrate according to different patterns.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15612296A JP2816428B2 (en) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | Method of patterning functional material and patterned functional material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15612296A JP2816428B2 (en) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | Method of patterning functional material and patterned functional material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09316428A JPH09316428A (en) | 1997-12-09 |
| JP2816428B2 true JP2816428B2 (en) | 1998-10-27 |
Family
ID=15620810
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15612296A Expired - Lifetime JP2816428B2 (en) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | Method of patterning functional material and patterned functional material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2816428B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8137964B2 (en) | 2006-03-02 | 2012-03-20 | Osaka University | Method of producing three-dimensional tissue and method of producing extracellular matrix used in the same |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100429910B1 (en) * | 2001-09-12 | 2004-05-03 | 학교법인 포항공과대학교 | Method for high resolution patterning of by low energy electron beam |
| JP5286690B2 (en) * | 2006-10-10 | 2013-09-11 | 株式会社リコー | Method for producing surface functional member, surface functional member and electrophoretic element |
-
1996
- 1996-05-27 JP JP15612296A patent/JP2816428B2/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| US8137964B2 (en) | 2006-03-02 | 2012-03-20 | Osaka University | Method of producing three-dimensional tissue and method of producing extracellular matrix used in the same |
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| JPH09316428A (en) | 1997-12-09 |
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