メトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物表面修飾材料
【課題】タンパク質の非特異吸着を抑制することができる薄膜を形成可能な、高感度バイオセンンシング素子の表面修飾材料となる新規化合物を提供すること。
【解決手段】タンパク質の非特異吸着を抑制することができ、かつ薄膜を形成可能な新規化合物であって、高感度バイオセンンシング素子の表面修飾材料として有用な、下記の（化学式１）で表されるメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を提供する。
（式中、Ｘ１〜Ｘ３はそれぞれ独立してハロゲン、炭素数１〜３のアルコキシ基、又は炭素数１〜３のアルキル基を表す。ただし、Ｘ１〜Ｘ３のうちの少なくとも１つはハロゲン、又は炭素数１〜３のアルコキシ基である。ａは１〜１０の整数である。Ｒは、−（ＣＨ２）ｍ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎ−を表す。ｍは２〜１０の整数であり、ｎは０〜５の整数である。）
【解決手段】タンパク質の非特異吸着を抑制することができ、かつ薄膜を形成可能な新規化合物であって、高感度バイオセンンシング素子の表面修飾材料として有用な、下記の（化学式１）で表されるメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を提供する。
（式中、Ｘ１〜Ｘ３はそれぞれ独立してハロゲン、炭素数１〜３のアルコキシ基、又は炭素数１〜３のアルキル基を表す。ただし、Ｘ１〜Ｘ３のうちの少なくとも１つはハロゲン、又は炭素数１〜３のアルコキシ基である。ａは１〜１０の整数である。Ｒは、−（ＣＨ２）ｍ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎ−を表す。ｍは２〜１０の整数であり、ｎは０〜５の整数である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種材質表面を薄膜修飾可能なメトキシオリゴエチレングリコールを導入したシラン化合物、及びその製造方法、並びに当該メトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を用いた薄膜表面修飾材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオセンサー開発では、測定試料に含まれるタンパク質がセンシング素子表面に非特異に吸着してセンシング機能を低下させるため、タンパク質の非特異吸着を抑制する表面修飾材料が必要である。そのような表面修飾材料に導入される官能基として、ポリエチレングリコールなどのポリエーテル化合物やホスホリルコリンなどのツビッターイオン化合物等が知られている。特にポリエチレングリコールは、その扱い易さからタンパク質の非特異吸着を抑制する生体適合性表面修飾材料として広く研究されている（特許文献１、２）。
表面プラスモン共鳴（ＳＰＲ）センサーや導波モードセンサーなどの高感度バイオセンサー開発では、センシング素子表面での分子認識をより感度よく検出するため、単分子膜を始めとするできるだけ薄い膜による表面修飾が求められる。表面修飾材料には、修飾表面と反応する種々の官能基が導入されている。官能基としてチオールを導入することによって金表面への単分子膜修飾が容易にできることから、チオールを導入した種々の表面修飾材料が開発され、多方面で利用されている。その一方でシランを導入した化合物は、ガラス、布、プラスチック、カーボンなどの多様な材料表面を修飾でき、さらに単分子膜修飾も可能であることから、より汎用性のある表面修飾材料として知られている。
タンパク質の非特異吸着を抑制する表面修飾材料として、チオールやシランを導入したポリエチレングリコール表面修飾材料が開発・市販されているが、高分子である故に修飾表面の膜厚が厚くなり、高感度センシング素子の開発にあたって問題となりうることが知られている。この問題を解決できる薄膜構築表面修飾材料として、チオールを導入したオリゴエチレングリコールやメトキシオリゴエチレングリコール表面修飾材料が開発され、自己集合膜のような高密度な単分子膜を形成することによってタンパク質の非特異吸着抑制機能を発揮していることが報告されている（非特許文献１、２）。しかし修飾できるセンシング素子表面は金に限られ、血清のような医療現場で用いる試料に対するタンパク質などの非特異吸着抑制能力も十分とは言い難い。したがって、金属以外の材質表面にも適用可能な、より広汎な材質の基材表面を薄膜修飾できるような表面修飾材料の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３９５８７号公報
【特許文献２】特開２００８−１７９４号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】S. Herrwerth, W. Eck, S. Reinhardt, and M. Grunze, J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 9359-9366.
【非特許文献２】Z. Zhang, M. Zhang, S. Chen, T. A. Horbett, B. D. Ratner, and S. Jiang, Biomaterials, 2008, 29, 4285-4291.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、単分子膜を初めとする薄膜表面修飾が可能で、血清のような試料を用いた場合でも十分なタンパク質等の非特異吸着抑制効果を示し、ガラスやプラスチックなど、多様な基材表面を修飾できる表面修飾材料を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、タンパク質などの非特異吸着を効果的に抑制するために、自己集合膜のように高密度単分子膜修飾が有効であること、そのような修飾のためには水素結合を形成するアミド基の導入が有効であることに鑑み、メトキシオリゴエチレングリコールを有するカルボン酸誘導体とアミノ基を有するシラン化合物とを反応させることで水素結合を形成するアミド基を有する各種のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン誘導体を合成した。これら誘導体及びその薄膜形成能について鋭意研究した結果、下記（化学式１）の一般式で示される、メトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物が自己集合膜に匹敵する高密度単分子膜修飾可能であることを見出した。当該メトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を用いることで、いろいろな材質のセンシング基板を薄膜表面修飾し、タンパク質の非特異吸着を効果的に抑制することが可能になった。即ち、本発明は、高感度バイオセンサー開発に資する、タンパク質の非特異吸着を抑制する表面修飾材料として有望なメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を提供するものである。
本願発明の新規化合物は、下記（化学式１）の一般式で記載することができ、下記（化学式２）及び（化学式３）を反応させて合成することができる（反応式１）。
【化１】
（式中、Ｘ１〜Ｘ３はそれぞれ独立してハロゲン、炭素数１〜３のアルコキシ基、又は炭素数１〜３のアルキル基を表す。ただし、Ｘ１〜Ｘ３のうちの少なくとも１つはハロゲン、又は炭素数１〜３のアルコキシ基である。ａは１〜１０の整数である。
Ｒは、−（ＣＨ２）ｍ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎ−を表す。ｍは２〜１０の整数であり、ｎは０〜５の整数である。）
【化２】
（式中、ａは（化学式１）における定義と同じであり、Ｙはカルボン酸活性基を表す。）
【化３】
（式中Ｘ１〜Ｘ３、Ｒは、（化学式１）における定義と同じである。）
【化４】
【０００７】
即ち、本発明は以下の通りのものである。
〔１〕 下記の（化学式１）で表される、メトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物；
【化１】
（式中、Ｘ１〜Ｘ３はそれぞれ独立してハロゲン、炭素数１〜３のアルコキシ基、又は炭素数１〜３のアルキル基を表す。ただし、Ｘ１〜Ｘ３のうちの少なくとも１つはハロゲン、又は炭素数１〜３のアルコキシ基である。ａは１〜１０の整数である。
Ｒは、−（ＣＨ２）ｍ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎ−を表す。ｍは２〜１０の整数であり、ｎは０〜５の整数である。）
〔２〕 前記〔１〕に記載のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物（化学式１）の製造方法であって、
下記（化学式２）で表される
【化２】
（式中、ａは（化学式１）の定義と同じであり、Ｙはカルボン酸活性基を表す。）
と、下記（化学式３）で表される
【化３】
（式中、Ｘ１〜Ｘ３、Ｒは、（化学式１）の定義と同じである。）
とを反応させることを特徴とする、方法。
〔３〕 前記〔１〕に記載のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物からなる薄膜であって、装置又はその基材表面の少なくとも１部を修飾している薄膜。
〔４〕 前記〔１〕に記載のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物により、少なくとも１つの表面が修飾されている装置又はその基材。
〔５〕 前記装置が導波モードセンサーであり、その基材が当該装置に用いるバイオセンシング素子である、前記〔４〕に記載の装置又はその基材。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を用いて、いろいろな材質のセンシング基板を薄膜表面修飾することが可能である。修飾した表面は優れたタンパク質等の非特異吸着抑制効果を示し、高感度バイオセンシング素子の構築材料として有望である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】コントロール血清に対する非特異吸着抑制効果 縦軸は反射率ピーク波長シフト値（単位ｎｍ）を表し、図中、Ｍ３ＥＧはメトキシトリエチレングリコール−トリエトキシシランを、Ｍ４ＥＧはメトキシテトラエチレングリコール−トリエトキシシランを、Ｍ５ＥＧはメトキシペンタエチレングリコール−トリエトキシシランを表す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
１．本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物について
本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物は文献未記載の新規化合物であり、いろいろな材質のセンシング素子表面を薄膜表面修飾することが可能である。修飾した表面は優れたタンパク質等の非特異吸着抑制効果を示し、高感度バイオセンシング素子の構築材料として有望である。本発明では、合成したメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物のタンパク質非特異吸着抑制効果を評価するために、導波モードセンサーチップのシリカ表面を修飾し、導波モードセンサーにてタンパク質非特異吸着抑制効果を評価した。
本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物は下記の一般式（化学式１）で表される。
【化１】
上記式中、Ｘ１〜Ｘ３はそれぞれ独立してハロゲン、炭素数１〜３のアルコキシ基、又は炭素数１〜３のアルキル基を表す。ただし、Ｘ１〜Ｘ３のうちの少なくとも１つはハロゲン、又は炭素数１〜３のアルコキシ基である。ここで、アルコキシ基としては、メトキシ基又はエトキシ基が好ましい。ａは１〜１０の整数であり、好ましくはａ＝２〜５である。
Ｒは、−（ＣＨ２）ｍ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎ−を表す。ｍは２〜１０の整数であり、好ましくは、ｍ＝２〜６である。ｎは０〜５の整数であり、好ましくはｎ＝０〜２である。
なお、本明細書中の化学式、反応式内で用いている記号、符号は、同一記号、符号であればそれぞれ全て同じ意味を表す。
【００１１】
２．本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物の製造法
以下、本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物の製造法を説明する。
（２−１）オリゴエチレングリコールカルボン酸エチルエステル誘導体の合成
まず、下記の反応式に従って、グリシンエチルエステル塩酸塩からジアゾ酢酸エチルエステルを合成する。
【化５】
ジアゾ酢酸エチルエステルの製造方法は周知であるが、不安定な化合物であるため市販はされていない。例えば、グリシンエチルエステル塩酸塩と亜硝酸ナトリウムを水−ジクロロメタン混合溶媒に溶かし、希硫酸を加えて撹拌しながら反応させる。生成したジアゾ酢酸エチルエステルを逐次ジクロロメタン層への溶媒抽出により取り出すことによって、８０％以上の高い収率で取得できる。
次いで、下記反応式に従って、上記ジアゾ酢酸エチルエステルを、「Ｈ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂ−ＯＲ１」具体的には、「Ｈ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂ−ＯＣＨ３」で表されるオリゴエチレングリコールモノメチルエーテル、又は「Ｈ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂ−ＯＨ」で表されるオリゴエチレングリコールと反応させる。なお、これらの式中、Ｒ１はメチル基、あるいは水素である。ｂは１〜１０で、かつａ以下の整数であり、好ましくはｂ＝２〜５である。
具体的には、ジアゾ酢酸エチルエステルのジクロロメタン溶液に、上記オリゴエチレングリコールモノメチルエーテル又はオリゴエチレングリコールを加え、三フッ化ホウ素エチルエーテル錯体のジクロロメタン溶液を滴下して反応させる方法が採用できる。
その後、ジクロロメタンを留去した後、減圧蒸留などの周知手段で精製することで６０％以上の収率で、目的の下記「メトキシオリゴエチレングリコールカルボン酸エチルエステル又はオリゴエチレングリコールカルボン酸エチルエステル」を得ることができる。
【化６】
得られるカルボン酸エステル含有オリゴエチレングリコール誘導体は、下記（化学式４）、すなわち（化学式５）又は（化学式６）として示すことができる。
【化７】
【化８】
【化９】
【００１２】
（２−２）メトキシオリゴエチレングリコールカルボン酸の合成
下記反応式に従って、カルボン酸エステル含有オリゴエチレングリコール誘導体を、アルカリ加水分解させることによって、目的とするメトキシオリゴエチレングリコールカルボン酸、又はオリゴエチレングリコールカルボン酸を得ることができる。
【化１０】
得られるメトキシオリゴエチレングリコールカルボン酸は（化学式７）、オリゴエチレングリコールカルボン酸は（化学式８）として示すことができる。
【化１１】
【化１２】
上記オリゴエチレングリコールカルボン酸の場合は、さらに下記反応式に従って、「Ｚ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｃ−ＣＨ３」で表されるオリゴエチレングリコールモノメチルエーテル誘導体と反応させる。なお、これらの式中、Ｚはハロゲン、トシラート、メシラートなどの、水酸基と反応してエーテル結合を形成する反応性の基を表す。ｃは０〜９で、かつａ未満の整数であり、好ましくはｂ＋ｃ＝２〜５であり、ｃ＝０の場合はメチル誘導体となる。
具体的には、オリゴエチレングリコールカルボン酸と水素化ナトリウムのＴＨＦ溶液に、上記オリゴエチレングリコールモノメチルエーテル誘導体のＴＨＦ溶液を滴下して反応させる方法が採用できる。
その後、ＴＨＦを留去した後、シリカゲルカラムなどの周知手段で精製することで目的のメトキシオリゴエチレングリコールカルボン酸を得ることができる。
【化１３】
【００１３】
（２−３）メトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物の合成
本発明の最終目的物であるメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を得るためには、上記（２−２）の合成法によりメトキシオリゴエチレングリコールを導入したカルボン酸誘導体と共に、下記（化学式３）で表されるアミノ基を有するシラン誘導体が必要であるが、当該シラン誘導体は、ほとんど市販化合物として入手可能である。例えば、３−アミノプロピルトリハロゲン化シラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシランなどが東京化成社などにより市販されている。本実施例では、３−アミノプロピルトリエトキシシラン（東京化成社製）を用いている。
【化３】
なお、上記式中、Ｘ１〜Ｘ３、Ｒは、（化学式１）の定義と同じである。
そして、当該（化学式３）のシラン誘導体を、上記（２−２）に従って合成した下記（化学式２）とを下記（反応式１）に従って反応させることによって、目的とするメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を得ることができる。
【化２】
なお、上記式中、ａは（化学式１）の定義と同じであり、Ｙはカルボン酸活性基を表す。カルボン酸活性基としては、当業者に周知であり、典型的にはハロゲン、ヒドロキシスクシンイミド、ＤＣＣ付加体（ジシクロヘキシルカルボジイミド付加体）などが用いられる。
【化４】
この反応は、触媒としてトリエチルアミン、ピリジン、ジメチルアミノピリジンなどの塩基性触媒を用いて行うことができる。触媒として、好ましくはトリエチルアミンが使用される。
使用される溶媒としては、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、ベンゼン、アセトニトリル等の有機溶媒であるが、好ましくはテトラヒドロフランを用いて行われる。メトキシオリゴエチレングリコールを導入したカルボン酸誘導体とシラン誘導体の反応割合は、前者１モルに対して後者を０．５〜２モル程度、好ましくは等モル程度とすればよい。触媒の使用量は、メトキシオリゴエチレングリコールを導入したカルボン酸誘導体１モルに対して１〜５モル、好ましくは２モル程度とすればよい。反応温度は０〜５０℃程度、好ましくは室温（２５℃）とし、反応時間は１２時間程度とすればよい。
このようにして得られるメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物は、慣用されている精製法、例えばＨＰＬＣ法、カラムクロマトグラフィー法、薄層クロマトグラフィー法などにより、又はこれら手法を組み合わせることによって容易に単離精製できる。
また、本発明の目的物が合成できたことは、ＮＭＲや質量分析等により確認できる。
【００１４】
３．本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を用いた基材表面の薄膜形成方法
本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物は、ペプチドアレイ、抗体アレイ、ＤＮＡチップなどのようなタンパク質の非特異吸着の厳密な排除が求められる高感度の各種バイオセンシング素子、チップに用いられる種々の材料表面、例えばシリカ、窒化ケイ素、酸化処理プラスチック、酸化処理カーボンのチップ表面に薄膜を形成することができる。そして、きわめて高いタンパク質の非特異吸着抑制機能を示すことから、広範なバイオセンシング素子表面修飾材料として有効に利用できる。これらのセンシング素子の他、繊維やステンレスの表面にも用いることもでき、広く医療機器類や食品用器具などの外表面や内表面のコート材料としても用いることができる。
本発明において、基材表面が本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物のシリル基と共有結合を形成した薄膜により被覆されることを「表面修飾」という。表面修飾の手法として浸積法の他、塗布、噴霧方法を用いることができるため、対象となる基材の形状、大きさはどのようなものでもよく、タンパク非特異性吸着抑制機能が求められる一部表面のみを修飾することが可能である。本発明における各種の修飾対象を「装置又はその基材」と表現することがある。
【００１５】
本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を用いてチップ表面を薄膜修飾するための手法は、対象となるセンシング素子、チップ毎に最適な手法を選択すればよいが、典型的な手法としては、修飾したい基材、チップなどを完全に洗浄し乾燥した後、本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物の溶液中に当該基材、チップなどを浸積し、洗浄、乾燥する方法を適用できる。浸積工程に変えて塗布、噴霧法を用いても良い。メトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物の溶剤としてはシラン化合物を分解しない有機溶媒であれば何でも使用することができるが、典型的なものとしては、トルエン、エタノール、ＴＨＦがある。ただし、基材の材質がプラスチックの場合は、プラスチック溶解性のあるトルエン、ＴＨＦなどは用いることができないので、エタノールなどのアルコール系溶媒が好ましい。
通常の医療機器類や食品用器具などの表面コートに際しては以上示した薄膜修飾手順により簡便に表面修飾することが可能であるが、導波モードセンサーのように高感度バイオセンサーに用いる場合など、厳格性が要求される場合には自己組織化された単分子膜のような制御された薄膜形成が求められる。そのような、より困難な単分子膜修飾の手順としては、例えば、以下の様に行うことができる。
(1)アセトン中で１０分間超音波洗浄
(2)エタノール中で５分間超音波洗浄
(3)１時間減圧乾燥
(4)合成した表面修飾材料の１ｍＭトルエン溶液に浸積
(5)アセトン中で１分間超音波洗浄後、エタノール洗浄
ここで、上記(4)のチップの浸積時間と温度は、用いるメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物により左右され、Ｍ３ＥＧの場合、０℃〜室温で２４〜７２時間、好ましくは４８時間、Ｍ４ＥＧ及びＭ５ＥＧの場合、加熱条件下（５０℃）で８〜３６時間、好ましくは１５〜２４時間である。
単分子膜が形成されたことは、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）やエリプソメトリー（偏光解析法）などの膜厚測定法により確認することができる。
【実施例】
【００１６】
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はそれに限られるものではない。
（実施例１）メトキシトリエチレングリコール−トリエトキシシラン（Ｍ３ＥＧ）の合成
（１−１）ジアゾ酢酸エチルの合成
【化５】
三口フラスコ（１Ｌ）に亜硝酸ナトリウム３８．１ｇ（０．５５ｍｏｌ）、グリシンエチルエステル塩酸塩６８．４ｇ（０．４９ｍｏｌ）、酢酸ナトリウム１．３６ｇ、水２５０ｍｌを入れ、溶かした後に０℃に冷却する一方で、１０ｗｔ％硫酸水溶液２００ｍｌ、１０ｗｔ％炭酸ナトリウム水溶液５００ｍｌを調製し、同様に０℃に冷却した。冷却したジクロロメタン８０ｍｌと１０ｗｔ％硫酸水溶液３ｍｌを加え、０℃で５分間撹拌した後に分液ロートにてジクロロメタン層を分離し、水溶液は三口フラスコに、ジクロロメタン層は直ちに冷却した炭酸ナトリウム水溶液５０ｍｌで洗浄した後０℃で保存した。再び冷却したジクロロメタン８０ｍｌを加え、１０ｗｔ％硫酸水溶液１５ｍｌを３分かけて滴下し、０℃で３分間撹拌した後に分液ロートにてジクロロメタン層を分離し、水溶液は三口フラスコに、ジクロロメタン層は直ちに冷却した炭酸ナトリウム水溶液５０ｍｌで洗浄した後０℃で保存した。この操作をジクロロメタン層に黄色い着色がなくなるまで繰り返した（７〜８回）。集めたジクロロメタン層をまとめて等量の水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムを用いて一晩脱水し、溶液のまま次の反応に用いた。
黄色液体
粗収率８０％
【００１７】
（１−２）メトキシトリエチレングリコールカルボン酸エチルエステルの合成
【化１４】
三口フラスコ（２Ｌ）にトリエチレングリコールモノメチルエーテル１６４ｇ（１．１８ｍｏｌ）、粗ジアゾ酢酸４５．１ｇ（３９２ｍｍｏｌ、ジクロロメタン溶液）、ジクロロメタン合計１．２Ｌを入れ、加熱還流した。三フッ化ホウ素エチルエーテル錯体エーテル溶液１．５ｍＬ（４７ｗｔ％）のジクロロメタン溶液４０ｍＬを還流が維持できる速度で３０分かけて滴下し、さらに３時間加熱還流した。放冷後反応液を水１Ｌに注ぎ、ジクロロメタン層を分離し、ジクロロメタン層はもう一度水１Ｌで洗浄した。ジクロロメタンを留去し、減圧蒸留にて目的物を精製した。
無色液体、ｂ．ｐ．１１５〜１２０℃／０．２ｍｍＨｇ
収率６５％
【００１８】
（１−３）メトキシトリエチレングリコールカルボン酸の合成
【化１５】
三口フラスコ（３００ｍＬ）にメトキシトリエチレングリコールグリコールカルボン酸エチルエステル１２．５ｇ（５０ｍｍｏｌ）とＴＨＦ１００ｍＬを入れ、室温で撹拌した。水酸化ナトリウム１０．０ｇ（２５０ｍｍｏｌ）の水溶液１００ｍＬを加え、１２時間加熱還流した。放冷後反応液に濃塩酸を加えて酸性にし、ＴＨＦ、水を留去し、残渣にベンゼン１００ｍＬを加えて不溶物を除去した。ベンゼンを留去し、減圧乾燥してそのまま次の反応に用いた。
無色液体
粗収率９７％
【００１９】
（１−４）メトキシトリエチレングリコールカルボン酸クロライドの合成
【化１６】
ナスフラスコ（２００ｍＬ）に粗メトキシトリエチレングリコールカルボン酸１．１１ｇ（５ｍｍｏｌ）、オキザリルクロライド１．２７ｇ（１０ｍｍｏｌ）、ベンゼン８０ｍＬを入れ、室温で撹拌した。ＤＭＦ４滴を加え、室温で６時間撹拌した。ベンゼン、オキザリルクロライドを留去し、減圧乾燥してそのまま次の反応に用いた。
淡褐色液体
粗収率１００％
【００２０】
（１−５）メトキシトリエチレングリコール−トリエトキシシランの合成
【化１７】
ナスフラスコ（３００ｍＬ）に窒素雰囲気下アミノプロピルトリエトキシシラン１．０８ｇ（６ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン１．２１ｇ（１２ｍｍｏｌ）、脱水ＴＨＦ１００ｍＬを入れ、０℃で撹拌した。粗メトキシトリエチレングリコールカルボン酸クロライド１．２０ｇ（５ｍｍｏｌ）の脱水ＴＨＦ溶液３０ｍＬを滴下し、室温で１２時間撹拌した。ＴＨＦを留去し、シリカゲルカラム（クロロホルム：エタノール ＝１００：０→０．５）にて目的物を精製した。
無色液体
収率７９％
１Ｈ−ＮＭＲ；（ＣＤＣｌ３、５００ＭＨｚ）δ：０．６０（２Ｈ、ｔ、Ｊ＝８．４８Ｈｚ)、１．１８（９Ｈ、ｔ、Ｊ＝７．１０Ｈｚ）、１．５５〜１．６５（２Ｈ、ｍ）、３．２４（２Ｈ、ｑ、Ｊ＝６．８８Ｈｚ）、３．３４（３Ｈ、ｓ）、３．４８〜３．５４（２Ｈ、ｍ）、３．５８〜３．６８（１０Ｈ、ｍ）、３．７８（６Ｈ、ｑ、Ｊ＝７．０２Ｈｚ）、３．９５（２Ｈ、ｓ）、３．９９（１Ｈ、ｔ、Ｊ＝５．７０Ｈｚ）
【００２１】
（実施例２）メトキシテトラエチレングリコール−トリエトキシシラン（Ｍ４ＥＧ）の合成
（２−１）トリエチレングリコール酸エチルエステルの合成
【化１８】
三口フラスコ（２Ｌ）にジエチレングリコール２０８ｇ（１．９６ｍｏｌ）、粗ジアゾ酢酸４５．１ｇ（３９２ｍｍｏｌ、ジクロロメタン溶液）、ジクロロメタン合計１．２Ｌを入れ、加熱還流した。三フッ化ホウ素エチルエーテル錯体エーテル溶液１．５ｍＬ（４７ｗｔ％）のジクロロメタン溶液４０ｍＬを還流が維持できる速度で３０分かけて滴下し、さらに３時間加熱還流した。放冷後反応液を水１Ｌに注ぎ、ジクロロメタン層を分離した。水層はクロロホルム４００ｍＬで二回抽出した。ジクロロメタン、クロロホルムを留去し、減圧蒸留にて目的物を精製した。
無色液体、ｂ．ｐ．９８〜１０２℃／０．２５ｍｍＨｇ
収率９０％
【００２２】
（２−２）トリエチレングリコール酸カリウムの合成
【化１９】
三口フラスコ（３００ｍＬ）にトリエチレングリコールグリコール酸エチルエステル３．８４ｇ（２０ｍｍｏｌ）とエタノール１００ｍＬを入れ、室温で撹拌した。炭酸カリウム５．５２ｇ（４０ｍｍｏｌ）の水溶液１００ｍＬを加え、１２時間加熱還流した。放冷後エタノール、水を留去し、減圧乾燥してそのまま次の反応に用いた。
無色固体
粗収率１００％
【００２３】
（２−３）ジエチレングリコールモノメチルエーテルトシラートの合成
【化２０】
三口フラスコ（３００ｍＬ）にジエチレングリコールモノメチルエーテル６．０１ｇ（５０ｍｍｏｌ）、水酸化ナトリウム７．００ｇ（１７５ｍｍｏｌ）、ＴＨＦ３５ｍＬ、水３５ｍＬを入れ、氷冷した。ｐ−トルエンスルホニルクロライド１１．４４ｇ（６０ｍｍｏｌ）のＴＨＦ溶液５０ｍＬを２時間かけて滴下し、さらに０℃で２時間、室温で１２時間撹拌した。反応液を０℃の５ｗｔ％塩酸２００ｍＬに注ぎ、クロロホルム３００ｍＬで抽出した。クロロホルム層を水２００ｍＬで洗浄し、無水硫酸ナトリウムで脱水した。クロロホルムを留去し、減圧乾燥してそのまま次の反応に用いた。
褐色液体
粗収率１００％
【００２４】
（２−４）メトキシテトラエチレングリコールカルボン酸の合成
【化２１】
三口フラスコ（３００ｍＬ）に水素化ナトリウム２．００ｇ（６０％、５０ｍｍｏｌ）とＴＨＦ２００ｍＬを入れ、室温で撹拌した。トリエチレングリコール酸カリウム９．３６ｇ（２０ｍｍｏｌ、炭酸カリウム５．５４ｇを含む）を発熱に注意しながら加え、１００℃に加熱した。ジエチレングリコールメチルエーテルトシラート８．２３ｇ（３０ｍｍｏｌ）のＴＨＦ溶液５０ｍＬを滴下し、１２時間加熱還流した。放冷後反応液にメタノールを加えて過剰の水素化ナトリウムを分解した。ＴＨＦを留去し、得られた残渣を５ｗｔ％塩酸１００ｍＬに注ぎ、クロロホルム１００ｍＬで五回抽出した。クロロホルムを留去し、得られた残渣に５ｗｔ％水酸化ナトリウム水溶液１００ｍＬを加え、室温で１２時間撹拌した。発熱に注意しながら反応液に濃塩酸を加えて酸性にし、クロロホルム１００ｍＬで五回抽出した。クロロホルムを留去し、シリカゲルカラム（クロロホルム：メタノール＝１００：１→２５）にて目的物を精製した。
淡褐色液体
収率５３％
【００２５】
（２−５）メトキシテトラエチレングリコールカルボン酸クロライドの合成
【化２２】
ナスフラスコ（２００ｍＬ）にメトキシテトラエチレングリコールカルボン酸２６６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、オキザリルクロライド２５４ｍｇ（２ｍｍｏｌ）、ベンゼン３０ｍＬを入れ、室温で撹拌した。ＤＭＦ３滴を加え、室温で６時間撹拌した。ベンゼン、オキザリルクロライドを留去し、減圧乾燥してそのまま次の反応に用いた。
淡褐色液体
粗収率１００％
【００２６】
（２−６）メトキシテトラエチレングリコール−トリエトキシシランの合成
【化２３】
三口フラスコ（１００ｍＬ）に窒素雰囲気下アミノプロピルトリエトキシシラン２６６ｍｇ（１．２ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン１５１ｍｇ（１．５ｍｍｏｌ）、脱水ＴＨＦ３０ｍＬを入れ、０℃で撹拌した。粗メトキシテトラエチレングリコールカルボン酸クロライド２８５ｍｇ（１ｍｍｏｌ）の脱水ＴＨＦ溶液２０ｍＬを滴下し、室温で１２時間撹拌した。ＴＨＦを留去し、シリカゲルカラム（クロロホルム：エタノール＝１００：１→５）にて目的物を精製した。
無色液体
収率３６％
１Ｈ−ＮＭＲ；（ＣＤＣｌ３、５００ＭＨｚ）δ：０．６２（２Ｈ、ｔ、Ｊ＝８．４８Ｈｚ)、１．２１（９Ｈ、ｔ、Ｊ＝７．１０Ｈｚ）、１．５８〜１．６７（２Ｈ、ｍ）、３．２７（２Ｈ、ｑ、Ｊ＝６．８８Ｈｚ）、３．３７（３Ｈ、ｓ）、３．５２〜３．５６（２Ｈ、ｍ）、３．６１〜３．６８（１４Ｈ、ｍ）、３．８１（６Ｈ、ｑ、Ｊ＝７．０３Ｈｚ）、３．９７（２Ｈ、ｓ）、６．９７（１Ｈ、ｔ、Ｊ＝６．６５Ｈｚ）
【００２７】
（実施例３）メトキシペンタエチレングリコール−トリエトキシシラン（Ｍ５ＥＧ）の合成
（３−１）トリエチレングリコールモノメチルエーテルトシラートの合成
【化２４】
三口フラスコ（３００ｍＬ）にトリエチレングリコールモノメチルエーテル８．２１ｇ（５０ｍｍｏｌ）、水酸化ナトリウム７．００ｇ（１７５ｍｍｏｌ）、ＴＨＦ３５ｍＬ、水３５ｍＬを入れ、氷冷した。ｐ−トルエンスルホニルクロライド１１．４４ｇ（６０ｍｍｏｌ）のＴＨＦ溶液５０ｍＬを２時間かけて滴下し、さらに０℃で２時間、室温で１２時間撹拌した。反応液を０℃の５ｗｔ％塩酸２００ｍＬに注ぎ、クロロホルム３００ｍＬで抽出した。クロロホルムを留去し、減圧乾燥してそのまま次の反応に用いた。
褐色液体
粗収率９６％
【００２８】
（３−２）メトキシペンタエチレングリコールカルボン酸の合成
【化２５】
三口フラスコ（３００ｍＬ）に水素化ナトリウム２．００ｇ（６０％、５０ｍｍｏｌ）とＴＨＦ２００ｍＬを入れ、室温で撹拌した。トリエチレングリコール酸カリウム９．３６ｇ（２０ｍｍｏｌ、炭酸カリウム５．５４ｇを含む）を発熱に注意しながら加え、１００℃に加熱した。トリエチレングリコールメチルエーテルトシラート９．５５ｇ（３０ｍｍｏｌ）のＴＨＦ溶液５０ｍＬを滴下し、１２時間加熱還流した。放冷後反応液にメタノールを加えて過剰の水素化ナトリウムを分解した。ＴＨＦを留去し、得られた残渣を５ｗｔ％塩酸１００ｍＬに注ぎ、クロロホルム１００ｍＬで五回抽出した。クロロホルム１００ｍＬで五回抽出した。クロロホルムを留去し、得られた残渣に５ｗｔ％水酸化ナトリウム水溶液１００ｍＬを加え、室温で１２時間撹拌した。発熱に注意しながら反応液に濃塩酸を加えて酸性にし、クロロホルム１００ｍＬで五回抽出した。クロロホルムを留去し、シリカゲルカラム（クロロホルム：メタノール＝１００：１→２５）にて目的物を精製した。
淡褐色液体
収率３３％
【００２９】
（３−３）メトキシペンタエチレングリコールカルボン酸クロライドの合成
【化２６】
ナスフラスコ（２００ｍＬ）にメトキシペンタエチレングリコールカルボン酸３１０ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、オキザリルクロライド２５４ｍｇ（２ｍｍｏｌ）、ベンゼン３０ｍＬを入れ、室温で撹拌した。ＤＭＦ３滴を加え、室温で６時間撹拌した。ベンゼン、オキザリルクロライドを留去し、減圧乾燥してそのまま次の反応に用いた。
淡褐色液体
粗収率１００％
【００３０】
（３−４）メトキシペンタエチレングリコール−トリエトキシシランの合成
【化２７】
三口フラスコ（１００ｍＬ）に窒素雰囲気下アミノプロピルトリエトキシシラン２６６ｍｇ（１．２ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン１５１ｍｇ（１．５ｍｍｏｌ）、脱水ＴＨＦ３０ｍＬを入れ、０℃で撹拌した。粗メトキシペンタエチレングリコールカルボン酸クロライド３２９ｍｇ（１ｍｍｏｌ）の脱水ＴＨＦ溶液２０ｍＬを滴下し、室温で１２時間撹拌した。ＴＨＦを留去し、シリカゲルカラム（クロロホルム：エタノール＝１００：１→５）にて目的物を精製した。
無色液体
収率３８％
１Ｈ−ＮＭＲ；（ＣＤＣｌ３、５００ＭＨｚ）δ：０．６３（２Ｈ、ｔ、Ｊ＝８．４８Ｈｚ)、１．２２（９Ｈ、ｔ、Ｊ＝７．０８Ｈｚ）、１．５８〜１．６７（２Ｈ、ｍ）、３．２８（２Ｈ、ｑ、Ｊ＝７．０８Ｈｚ）、３．３７（３Ｈ、ｓ）、３．５２〜３．５７（２Ｈ、ｍ）、３．６１〜３．６９（１８Ｈ、ｍ）、３．８１（６Ｈ、ｑ、Ｊ＝７．０２Ｈｚ）、３．９７（２Ｈ、ｓ）、６．９７（１Ｈ、ｔ、Ｊ＝６．１８Ｈｚ）
【００３１】
（実施例４）メトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物のタンパク質非特異吸着抑制機能評価
合成したＭ３ＥＧ、Ｍ４ＥＧ、Ｍ５ＥＧを用いて導波モードセンサーチップのシリカ表面を修飾し、修飾表面のタンパク質非特異吸着抑制効果を、コントロール血清を用いて評価した。チップの表面修飾は、
(1)アセトン中で１０分間超音波洗浄
(2)エタノール中で５分間超音波洗浄
(3)１時間減圧乾燥
(4)合成した表面修飾材料の１ｍＭトルエン溶液に浸積
(5)アセトン中で１分間超音波洗浄後、エタノール洗浄
という手順で行った。チップ表面修飾の浸積条件は、Ｍ３ＥＧでは室温で浸積４８時間、Ｍ４ＥＧでは５０℃で浸積１５時間、Ｍ５ＥＧでは５０℃で２４時間である。
導波モードセンサーにおける反射率ピークの波長シフト測定は、まずＰＢＳ中でピーク波長を測定し、コントロール血清にチップを５分間浸積した後等量のＰＢＳ溶液で三回洗浄し、再びピーク波長の測定を行い、その波長シフト値を求めた。
図１に、それぞれの化合物で表面修飾した場合の反射率ピーク波長シフト値を示した。比較対象として、表面修飾していない場合の波長シフト値も図に示した。表面修飾していない場合は、コントロール血清に含まれるタンパク質等の非特異吸着によって大きなピーク波長シフト値が観測された。その一方で、表面修飾した場合はいずれも非特異吸着が効果的に抑制され、特にＭ３ＥＧ、Ｍ４ＥＧにおいてはほぼ完全に非特異吸着が抑制されるという結果が得られた（図１）。
以上の結果より、本発明で合成された化合物、Ｍ３ＥＧ、Ｍ４ＥＧ、Ｍ５ＥＧは、いずれもタンパク質の非特異吸着を抑制するシリカ表面修飾材料として有用であることが明らかになった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種材質表面を薄膜修飾可能なメトキシオリゴエチレングリコールを導入したシラン化合物、及びその製造方法、並びに当該メトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を用いた薄膜表面修飾材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオセンサー開発では、測定試料に含まれるタンパク質がセンシング素子表面に非特異に吸着してセンシング機能を低下させるため、タンパク質の非特異吸着を抑制する表面修飾材料が必要である。そのような表面修飾材料に導入される官能基として、ポリエチレングリコールなどのポリエーテル化合物やホスホリルコリンなどのツビッターイオン化合物等が知られている。特にポリエチレングリコールは、その扱い易さからタンパク質の非特異吸着を抑制する生体適合性表面修飾材料として広く研究されている（特許文献１、２）。
表面プラスモン共鳴（ＳＰＲ）センサーや導波モードセンサーなどの高感度バイオセンサー開発では、センシング素子表面での分子認識をより感度よく検出するため、単分子膜を始めとするできるだけ薄い膜による表面修飾が求められる。表面修飾材料には、修飾表面と反応する種々の官能基が導入されている。官能基としてチオールを導入することによって金表面への単分子膜修飾が容易にできることから、チオールを導入した種々の表面修飾材料が開発され、多方面で利用されている。その一方でシランを導入した化合物は、ガラス、布、プラスチック、カーボンなどの多様な材料表面を修飾でき、さらに単分子膜修飾も可能であることから、より汎用性のある表面修飾材料として知られている。
タンパク質の非特異吸着を抑制する表面修飾材料として、チオールやシランを導入したポリエチレングリコール表面修飾材料が開発・市販されているが、高分子である故に修飾表面の膜厚が厚くなり、高感度センシング素子の開発にあたって問題となりうることが知られている。この問題を解決できる薄膜構築表面修飾材料として、チオールを導入したオリゴエチレングリコールやメトキシオリゴエチレングリコール表面修飾材料が開発され、自己集合膜のような高密度な単分子膜を形成することによってタンパク質の非特異吸着抑制機能を発揮していることが報告されている（非特許文献１、２）。しかし修飾できるセンシング素子表面は金に限られ、血清のような医療現場で用いる試料に対するタンパク質などの非特異吸着抑制能力も十分とは言い難い。したがって、金属以外の材質表面にも適用可能な、より広汎な材質の基材表面を薄膜修飾できるような表面修飾材料の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３９５８７号公報
【特許文献２】特開２００８−１７９４号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】S. Herrwerth, W. Eck, S. Reinhardt, and M. Grunze, J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 9359-9366.
【非特許文献２】Z. Zhang, M. Zhang, S. Chen, T. A. Horbett, B. D. Ratner, and S. Jiang, Biomaterials, 2008, 29, 4285-4291.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、単分子膜を初めとする薄膜表面修飾が可能で、血清のような試料を用いた場合でも十分なタンパク質等の非特異吸着抑制効果を示し、ガラスやプラスチックなど、多様な基材表面を修飾できる表面修飾材料を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、タンパク質などの非特異吸着を効果的に抑制するために、自己集合膜のように高密度単分子膜修飾が有効であること、そのような修飾のためには水素結合を形成するアミド基の導入が有効であることに鑑み、メトキシオリゴエチレングリコールを有するカルボン酸誘導体とアミノ基を有するシラン化合物とを反応させることで水素結合を形成するアミド基を有する各種のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン誘導体を合成した。これら誘導体及びその薄膜形成能について鋭意研究した結果、下記（化学式１）の一般式で示される、メトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物が自己集合膜に匹敵する高密度単分子膜修飾可能であることを見出した。当該メトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を用いることで、いろいろな材質のセンシング基板を薄膜表面修飾し、タンパク質の非特異吸着を効果的に抑制することが可能になった。即ち、本発明は、高感度バイオセンサー開発に資する、タンパク質の非特異吸着を抑制する表面修飾材料として有望なメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を提供するものである。
本願発明の新規化合物は、下記（化学式１）の一般式で記載することができ、下記（化学式２）及び（化学式３）を反応させて合成することができる（反応式１）。
【化１】
（式中、Ｘ１〜Ｘ３はそれぞれ独立してハロゲン、炭素数１〜３のアルコキシ基、又は炭素数１〜３のアルキル基を表す。ただし、Ｘ１〜Ｘ３のうちの少なくとも１つはハロゲン、又は炭素数１〜３のアルコキシ基である。ａは１〜１０の整数である。
Ｒは、−（ＣＨ２）ｍ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎ−を表す。ｍは２〜１０の整数であり、ｎは０〜５の整数である。）
【化２】
（式中、ａは（化学式１）における定義と同じであり、Ｙはカルボン酸活性基を表す。）
【化３】
（式中Ｘ１〜Ｘ３、Ｒは、（化学式１）における定義と同じである。）
【化４】
【０００７】
即ち、本発明は以下の通りのものである。
〔１〕 下記の（化学式１）で表される、メトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物；
【化１】
（式中、Ｘ１〜Ｘ３はそれぞれ独立してハロゲン、炭素数１〜３のアルコキシ基、又は炭素数１〜３のアルキル基を表す。ただし、Ｘ１〜Ｘ３のうちの少なくとも１つはハロゲン、又は炭素数１〜３のアルコキシ基である。ａは１〜１０の整数である。
Ｒは、−（ＣＨ２）ｍ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎ−を表す。ｍは２〜１０の整数であり、ｎは０〜５の整数である。）
〔２〕 前記〔１〕に記載のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物（化学式１）の製造方法であって、
下記（化学式２）で表される
【化２】
（式中、ａは（化学式１）の定義と同じであり、Ｙはカルボン酸活性基を表す。）
と、下記（化学式３）で表される
【化３】
（式中、Ｘ１〜Ｘ３、Ｒは、（化学式１）の定義と同じである。）
とを反応させることを特徴とする、方法。
〔３〕 前記〔１〕に記載のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物からなる薄膜であって、装置又はその基材表面の少なくとも１部を修飾している薄膜。
〔４〕 前記〔１〕に記載のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物により、少なくとも１つの表面が修飾されている装置又はその基材。
〔５〕 前記装置が導波モードセンサーであり、その基材が当該装置に用いるバイオセンシング素子である、前記〔４〕に記載の装置又はその基材。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を用いて、いろいろな材質のセンシング基板を薄膜表面修飾することが可能である。修飾した表面は優れたタンパク質等の非特異吸着抑制効果を示し、高感度バイオセンシング素子の構築材料として有望である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】コントロール血清に対する非特異吸着抑制効果 縦軸は反射率ピーク波長シフト値（単位ｎｍ）を表し、図中、Ｍ３ＥＧはメトキシトリエチレングリコール−トリエトキシシランを、Ｍ４ＥＧはメトキシテトラエチレングリコール−トリエトキシシランを、Ｍ５ＥＧはメトキシペンタエチレングリコール−トリエトキシシランを表す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
１．本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物について
本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物は文献未記載の新規化合物であり、いろいろな材質のセンシング素子表面を薄膜表面修飾することが可能である。修飾した表面は優れたタンパク質等の非特異吸着抑制効果を示し、高感度バイオセンシング素子の構築材料として有望である。本発明では、合成したメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物のタンパク質非特異吸着抑制効果を評価するために、導波モードセンサーチップのシリカ表面を修飾し、導波モードセンサーにてタンパク質非特異吸着抑制効果を評価した。
本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物は下記の一般式（化学式１）で表される。
【化１】
上記式中、Ｘ１〜Ｘ３はそれぞれ独立してハロゲン、炭素数１〜３のアルコキシ基、又は炭素数１〜３のアルキル基を表す。ただし、Ｘ１〜Ｘ３のうちの少なくとも１つはハロゲン、又は炭素数１〜３のアルコキシ基である。ここで、アルコキシ基としては、メトキシ基又はエトキシ基が好ましい。ａは１〜１０の整数であり、好ましくはａ＝２〜５である。
Ｒは、−（ＣＨ２）ｍ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎ−を表す。ｍは２〜１０の整数であり、好ましくは、ｍ＝２〜６である。ｎは０〜５の整数であり、好ましくはｎ＝０〜２である。
なお、本明細書中の化学式、反応式内で用いている記号、符号は、同一記号、符号であればそれぞれ全て同じ意味を表す。
【００１１】
２．本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物の製造法
以下、本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物の製造法を説明する。
（２−１）オリゴエチレングリコールカルボン酸エチルエステル誘導体の合成
まず、下記の反応式に従って、グリシンエチルエステル塩酸塩からジアゾ酢酸エチルエステルを合成する。
【化５】
ジアゾ酢酸エチルエステルの製造方法は周知であるが、不安定な化合物であるため市販はされていない。例えば、グリシンエチルエステル塩酸塩と亜硝酸ナトリウムを水−ジクロロメタン混合溶媒に溶かし、希硫酸を加えて撹拌しながら反応させる。生成したジアゾ酢酸エチルエステルを逐次ジクロロメタン層への溶媒抽出により取り出すことによって、８０％以上の高い収率で取得できる。
次いで、下記反応式に従って、上記ジアゾ酢酸エチルエステルを、「Ｈ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂ−ＯＲ１」具体的には、「Ｈ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂ−ＯＣＨ３」で表されるオリゴエチレングリコールモノメチルエーテル、又は「Ｈ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂ−ＯＨ」で表されるオリゴエチレングリコールと反応させる。なお、これらの式中、Ｒ１はメチル基、あるいは水素である。ｂは１〜１０で、かつａ以下の整数であり、好ましくはｂ＝２〜５である。
具体的には、ジアゾ酢酸エチルエステルのジクロロメタン溶液に、上記オリゴエチレングリコールモノメチルエーテル又はオリゴエチレングリコールを加え、三フッ化ホウ素エチルエーテル錯体のジクロロメタン溶液を滴下して反応させる方法が採用できる。
その後、ジクロロメタンを留去した後、減圧蒸留などの周知手段で精製することで６０％以上の収率で、目的の下記「メトキシオリゴエチレングリコールカルボン酸エチルエステル又はオリゴエチレングリコールカルボン酸エチルエステル」を得ることができる。
【化６】
得られるカルボン酸エステル含有オリゴエチレングリコール誘導体は、下記（化学式４）、すなわち（化学式５）又は（化学式６）として示すことができる。
【化７】
【化８】
【化９】
【００１２】
（２−２）メトキシオリゴエチレングリコールカルボン酸の合成
下記反応式に従って、カルボン酸エステル含有オリゴエチレングリコール誘導体を、アルカリ加水分解させることによって、目的とするメトキシオリゴエチレングリコールカルボン酸、又はオリゴエチレングリコールカルボン酸を得ることができる。
【化１０】
得られるメトキシオリゴエチレングリコールカルボン酸は（化学式７）、オリゴエチレングリコールカルボン酸は（化学式８）として示すことができる。
【化１１】
【化１２】
上記オリゴエチレングリコールカルボン酸の場合は、さらに下記反応式に従って、「Ｚ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｃ−ＣＨ３」で表されるオリゴエチレングリコールモノメチルエーテル誘導体と反応させる。なお、これらの式中、Ｚはハロゲン、トシラート、メシラートなどの、水酸基と反応してエーテル結合を形成する反応性の基を表す。ｃは０〜９で、かつａ未満の整数であり、好ましくはｂ＋ｃ＝２〜５であり、ｃ＝０の場合はメチル誘導体となる。
具体的には、オリゴエチレングリコールカルボン酸と水素化ナトリウムのＴＨＦ溶液に、上記オリゴエチレングリコールモノメチルエーテル誘導体のＴＨＦ溶液を滴下して反応させる方法が採用できる。
その後、ＴＨＦを留去した後、シリカゲルカラムなどの周知手段で精製することで目的のメトキシオリゴエチレングリコールカルボン酸を得ることができる。
【化１３】
【００１３】
（２−３）メトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物の合成
本発明の最終目的物であるメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を得るためには、上記（２−２）の合成法によりメトキシオリゴエチレングリコールを導入したカルボン酸誘導体と共に、下記（化学式３）で表されるアミノ基を有するシラン誘導体が必要であるが、当該シラン誘導体は、ほとんど市販化合物として入手可能である。例えば、３−アミノプロピルトリハロゲン化シラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシランなどが東京化成社などにより市販されている。本実施例では、３−アミノプロピルトリエトキシシラン（東京化成社製）を用いている。
【化３】
なお、上記式中、Ｘ１〜Ｘ３、Ｒは、（化学式１）の定義と同じである。
そして、当該（化学式３）のシラン誘導体を、上記（２−２）に従って合成した下記（化学式２）とを下記（反応式１）に従って反応させることによって、目的とするメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を得ることができる。
【化２】
なお、上記式中、ａは（化学式１）の定義と同じであり、Ｙはカルボン酸活性基を表す。カルボン酸活性基としては、当業者に周知であり、典型的にはハロゲン、ヒドロキシスクシンイミド、ＤＣＣ付加体（ジシクロヘキシルカルボジイミド付加体）などが用いられる。
【化４】
この反応は、触媒としてトリエチルアミン、ピリジン、ジメチルアミノピリジンなどの塩基性触媒を用いて行うことができる。触媒として、好ましくはトリエチルアミンが使用される。
使用される溶媒としては、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、ベンゼン、アセトニトリル等の有機溶媒であるが、好ましくはテトラヒドロフランを用いて行われる。メトキシオリゴエチレングリコールを導入したカルボン酸誘導体とシラン誘導体の反応割合は、前者１モルに対して後者を０．５〜２モル程度、好ましくは等モル程度とすればよい。触媒の使用量は、メトキシオリゴエチレングリコールを導入したカルボン酸誘導体１モルに対して１〜５モル、好ましくは２モル程度とすればよい。反応温度は０〜５０℃程度、好ましくは室温（２５℃）とし、反応時間は１２時間程度とすればよい。
このようにして得られるメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物は、慣用されている精製法、例えばＨＰＬＣ法、カラムクロマトグラフィー法、薄層クロマトグラフィー法などにより、又はこれら手法を組み合わせることによって容易に単離精製できる。
また、本発明の目的物が合成できたことは、ＮＭＲや質量分析等により確認できる。
【００１４】
３．本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を用いた基材表面の薄膜形成方法
本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物は、ペプチドアレイ、抗体アレイ、ＤＮＡチップなどのようなタンパク質の非特異吸着の厳密な排除が求められる高感度の各種バイオセンシング素子、チップに用いられる種々の材料表面、例えばシリカ、窒化ケイ素、酸化処理プラスチック、酸化処理カーボンのチップ表面に薄膜を形成することができる。そして、きわめて高いタンパク質の非特異吸着抑制機能を示すことから、広範なバイオセンシング素子表面修飾材料として有効に利用できる。これらのセンシング素子の他、繊維やステンレスの表面にも用いることもでき、広く医療機器類や食品用器具などの外表面や内表面のコート材料としても用いることができる。
本発明において、基材表面が本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物のシリル基と共有結合を形成した薄膜により被覆されることを「表面修飾」という。表面修飾の手法として浸積法の他、塗布、噴霧方法を用いることができるため、対象となる基材の形状、大きさはどのようなものでもよく、タンパク非特異性吸着抑制機能が求められる一部表面のみを修飾することが可能である。本発明における各種の修飾対象を「装置又はその基材」と表現することがある。
【００１５】
本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物を用いてチップ表面を薄膜修飾するための手法は、対象となるセンシング素子、チップ毎に最適な手法を選択すればよいが、典型的な手法としては、修飾したい基材、チップなどを完全に洗浄し乾燥した後、本発明のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物の溶液中に当該基材、チップなどを浸積し、洗浄、乾燥する方法を適用できる。浸積工程に変えて塗布、噴霧法を用いても良い。メトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物の溶剤としてはシラン化合物を分解しない有機溶媒であれば何でも使用することができるが、典型的なものとしては、トルエン、エタノール、ＴＨＦがある。ただし、基材の材質がプラスチックの場合は、プラスチック溶解性のあるトルエン、ＴＨＦなどは用いることができないので、エタノールなどのアルコール系溶媒が好ましい。
通常の医療機器類や食品用器具などの表面コートに際しては以上示した薄膜修飾手順により簡便に表面修飾することが可能であるが、導波モードセンサーのように高感度バイオセンサーに用いる場合など、厳格性が要求される場合には自己組織化された単分子膜のような制御された薄膜形成が求められる。そのような、より困難な単分子膜修飾の手順としては、例えば、以下の様に行うことができる。
(1)アセトン中で１０分間超音波洗浄
(2)エタノール中で５分間超音波洗浄
(3)１時間減圧乾燥
(4)合成した表面修飾材料の１ｍＭトルエン溶液に浸積
(5)アセトン中で１分間超音波洗浄後、エタノール洗浄
ここで、上記(4)のチップの浸積時間と温度は、用いるメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物により左右され、Ｍ３ＥＧの場合、０℃〜室温で２４〜７２時間、好ましくは４８時間、Ｍ４ＥＧ及びＭ５ＥＧの場合、加熱条件下（５０℃）で８〜３６時間、好ましくは１５〜２４時間である。
単分子膜が形成されたことは、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）やエリプソメトリー（偏光解析法）などの膜厚測定法により確認することができる。
【実施例】
【００１６】
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はそれに限られるものではない。
（実施例１）メトキシトリエチレングリコール−トリエトキシシラン（Ｍ３ＥＧ）の合成
（１−１）ジアゾ酢酸エチルの合成
【化５】
三口フラスコ（１Ｌ）に亜硝酸ナトリウム３８．１ｇ（０．５５ｍｏｌ）、グリシンエチルエステル塩酸塩６８．４ｇ（０．４９ｍｏｌ）、酢酸ナトリウム１．３６ｇ、水２５０ｍｌを入れ、溶かした後に０℃に冷却する一方で、１０ｗｔ％硫酸水溶液２００ｍｌ、１０ｗｔ％炭酸ナトリウム水溶液５００ｍｌを調製し、同様に０℃に冷却した。冷却したジクロロメタン８０ｍｌと１０ｗｔ％硫酸水溶液３ｍｌを加え、０℃で５分間撹拌した後に分液ロートにてジクロロメタン層を分離し、水溶液は三口フラスコに、ジクロロメタン層は直ちに冷却した炭酸ナトリウム水溶液５０ｍｌで洗浄した後０℃で保存した。再び冷却したジクロロメタン８０ｍｌを加え、１０ｗｔ％硫酸水溶液１５ｍｌを３分かけて滴下し、０℃で３分間撹拌した後に分液ロートにてジクロロメタン層を分離し、水溶液は三口フラスコに、ジクロロメタン層は直ちに冷却した炭酸ナトリウム水溶液５０ｍｌで洗浄した後０℃で保存した。この操作をジクロロメタン層に黄色い着色がなくなるまで繰り返した（７〜８回）。集めたジクロロメタン層をまとめて等量の水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムを用いて一晩脱水し、溶液のまま次の反応に用いた。
黄色液体
粗収率８０％
【００１７】
（１−２）メトキシトリエチレングリコールカルボン酸エチルエステルの合成
【化１４】
三口フラスコ（２Ｌ）にトリエチレングリコールモノメチルエーテル１６４ｇ（１．１８ｍｏｌ）、粗ジアゾ酢酸４５．１ｇ（３９２ｍｍｏｌ、ジクロロメタン溶液）、ジクロロメタン合計１．２Ｌを入れ、加熱還流した。三フッ化ホウ素エチルエーテル錯体エーテル溶液１．５ｍＬ（４７ｗｔ％）のジクロロメタン溶液４０ｍＬを還流が維持できる速度で３０分かけて滴下し、さらに３時間加熱還流した。放冷後反応液を水１Ｌに注ぎ、ジクロロメタン層を分離し、ジクロロメタン層はもう一度水１Ｌで洗浄した。ジクロロメタンを留去し、減圧蒸留にて目的物を精製した。
無色液体、ｂ．ｐ．１１５〜１２０℃／０．２ｍｍＨｇ
収率６５％
【００１８】
（１−３）メトキシトリエチレングリコールカルボン酸の合成
【化１５】
三口フラスコ（３００ｍＬ）にメトキシトリエチレングリコールグリコールカルボン酸エチルエステル１２．５ｇ（５０ｍｍｏｌ）とＴＨＦ１００ｍＬを入れ、室温で撹拌した。水酸化ナトリウム１０．０ｇ（２５０ｍｍｏｌ）の水溶液１００ｍＬを加え、１２時間加熱還流した。放冷後反応液に濃塩酸を加えて酸性にし、ＴＨＦ、水を留去し、残渣にベンゼン１００ｍＬを加えて不溶物を除去した。ベンゼンを留去し、減圧乾燥してそのまま次の反応に用いた。
無色液体
粗収率９７％
【００１９】
（１−４）メトキシトリエチレングリコールカルボン酸クロライドの合成
【化１６】
ナスフラスコ（２００ｍＬ）に粗メトキシトリエチレングリコールカルボン酸１．１１ｇ（５ｍｍｏｌ）、オキザリルクロライド１．２７ｇ（１０ｍｍｏｌ）、ベンゼン８０ｍＬを入れ、室温で撹拌した。ＤＭＦ４滴を加え、室温で６時間撹拌した。ベンゼン、オキザリルクロライドを留去し、減圧乾燥してそのまま次の反応に用いた。
淡褐色液体
粗収率１００％
【００２０】
（１−５）メトキシトリエチレングリコール−トリエトキシシランの合成
【化１７】
ナスフラスコ（３００ｍＬ）に窒素雰囲気下アミノプロピルトリエトキシシラン１．０８ｇ（６ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン１．２１ｇ（１２ｍｍｏｌ）、脱水ＴＨＦ１００ｍＬを入れ、０℃で撹拌した。粗メトキシトリエチレングリコールカルボン酸クロライド１．２０ｇ（５ｍｍｏｌ）の脱水ＴＨＦ溶液３０ｍＬを滴下し、室温で１２時間撹拌した。ＴＨＦを留去し、シリカゲルカラム（クロロホルム：エタノール ＝１００：０→０．５）にて目的物を精製した。
無色液体
収率７９％
１Ｈ−ＮＭＲ；（ＣＤＣｌ３、５００ＭＨｚ）δ：０．６０（２Ｈ、ｔ、Ｊ＝８．４８Ｈｚ)、１．１８（９Ｈ、ｔ、Ｊ＝７．１０Ｈｚ）、１．５５〜１．６５（２Ｈ、ｍ）、３．２４（２Ｈ、ｑ、Ｊ＝６．８８Ｈｚ）、３．３４（３Ｈ、ｓ）、３．４８〜３．５４（２Ｈ、ｍ）、３．５８〜３．６８（１０Ｈ、ｍ）、３．７８（６Ｈ、ｑ、Ｊ＝７．０２Ｈｚ）、３．９５（２Ｈ、ｓ）、３．９９（１Ｈ、ｔ、Ｊ＝５．７０Ｈｚ）
【００２１】
（実施例２）メトキシテトラエチレングリコール−トリエトキシシラン（Ｍ４ＥＧ）の合成
（２−１）トリエチレングリコール酸エチルエステルの合成
【化１８】
三口フラスコ（２Ｌ）にジエチレングリコール２０８ｇ（１．９６ｍｏｌ）、粗ジアゾ酢酸４５．１ｇ（３９２ｍｍｏｌ、ジクロロメタン溶液）、ジクロロメタン合計１．２Ｌを入れ、加熱還流した。三フッ化ホウ素エチルエーテル錯体エーテル溶液１．５ｍＬ（４７ｗｔ％）のジクロロメタン溶液４０ｍＬを還流が維持できる速度で３０分かけて滴下し、さらに３時間加熱還流した。放冷後反応液を水１Ｌに注ぎ、ジクロロメタン層を分離した。水層はクロロホルム４００ｍＬで二回抽出した。ジクロロメタン、クロロホルムを留去し、減圧蒸留にて目的物を精製した。
無色液体、ｂ．ｐ．９８〜１０２℃／０．２５ｍｍＨｇ
収率９０％
【００２２】
（２−２）トリエチレングリコール酸カリウムの合成
【化１９】
三口フラスコ（３００ｍＬ）にトリエチレングリコールグリコール酸エチルエステル３．８４ｇ（２０ｍｍｏｌ）とエタノール１００ｍＬを入れ、室温で撹拌した。炭酸カリウム５．５２ｇ（４０ｍｍｏｌ）の水溶液１００ｍＬを加え、１２時間加熱還流した。放冷後エタノール、水を留去し、減圧乾燥してそのまま次の反応に用いた。
無色固体
粗収率１００％
【００２３】
（２−３）ジエチレングリコールモノメチルエーテルトシラートの合成
【化２０】
三口フラスコ（３００ｍＬ）にジエチレングリコールモノメチルエーテル６．０１ｇ（５０ｍｍｏｌ）、水酸化ナトリウム７．００ｇ（１７５ｍｍｏｌ）、ＴＨＦ３５ｍＬ、水３５ｍＬを入れ、氷冷した。ｐ−トルエンスルホニルクロライド１１．４４ｇ（６０ｍｍｏｌ）のＴＨＦ溶液５０ｍＬを２時間かけて滴下し、さらに０℃で２時間、室温で１２時間撹拌した。反応液を０℃の５ｗｔ％塩酸２００ｍＬに注ぎ、クロロホルム３００ｍＬで抽出した。クロロホルム層を水２００ｍＬで洗浄し、無水硫酸ナトリウムで脱水した。クロロホルムを留去し、減圧乾燥してそのまま次の反応に用いた。
褐色液体
粗収率１００％
【００２４】
（２−４）メトキシテトラエチレングリコールカルボン酸の合成
【化２１】
三口フラスコ（３００ｍＬ）に水素化ナトリウム２．００ｇ（６０％、５０ｍｍｏｌ）とＴＨＦ２００ｍＬを入れ、室温で撹拌した。トリエチレングリコール酸カリウム９．３６ｇ（２０ｍｍｏｌ、炭酸カリウム５．５４ｇを含む）を発熱に注意しながら加え、１００℃に加熱した。ジエチレングリコールメチルエーテルトシラート８．２３ｇ（３０ｍｍｏｌ）のＴＨＦ溶液５０ｍＬを滴下し、１２時間加熱還流した。放冷後反応液にメタノールを加えて過剰の水素化ナトリウムを分解した。ＴＨＦを留去し、得られた残渣を５ｗｔ％塩酸１００ｍＬに注ぎ、クロロホルム１００ｍＬで五回抽出した。クロロホルムを留去し、得られた残渣に５ｗｔ％水酸化ナトリウム水溶液１００ｍＬを加え、室温で１２時間撹拌した。発熱に注意しながら反応液に濃塩酸を加えて酸性にし、クロロホルム１００ｍＬで五回抽出した。クロロホルムを留去し、シリカゲルカラム（クロロホルム：メタノール＝１００：１→２５）にて目的物を精製した。
淡褐色液体
収率５３％
【００２５】
（２−５）メトキシテトラエチレングリコールカルボン酸クロライドの合成
【化２２】
ナスフラスコ（２００ｍＬ）にメトキシテトラエチレングリコールカルボン酸２６６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、オキザリルクロライド２５４ｍｇ（２ｍｍｏｌ）、ベンゼン３０ｍＬを入れ、室温で撹拌した。ＤＭＦ３滴を加え、室温で６時間撹拌した。ベンゼン、オキザリルクロライドを留去し、減圧乾燥してそのまま次の反応に用いた。
淡褐色液体
粗収率１００％
【００２６】
（２−６）メトキシテトラエチレングリコール−トリエトキシシランの合成
【化２３】
三口フラスコ（１００ｍＬ）に窒素雰囲気下アミノプロピルトリエトキシシラン２６６ｍｇ（１．２ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン１５１ｍｇ（１．５ｍｍｏｌ）、脱水ＴＨＦ３０ｍＬを入れ、０℃で撹拌した。粗メトキシテトラエチレングリコールカルボン酸クロライド２８５ｍｇ（１ｍｍｏｌ）の脱水ＴＨＦ溶液２０ｍＬを滴下し、室温で１２時間撹拌した。ＴＨＦを留去し、シリカゲルカラム（クロロホルム：エタノール＝１００：１→５）にて目的物を精製した。
無色液体
収率３６％
１Ｈ−ＮＭＲ；（ＣＤＣｌ３、５００ＭＨｚ）δ：０．６２（２Ｈ、ｔ、Ｊ＝８．４８Ｈｚ)、１．２１（９Ｈ、ｔ、Ｊ＝７．１０Ｈｚ）、１．５８〜１．６７（２Ｈ、ｍ）、３．２７（２Ｈ、ｑ、Ｊ＝６．８８Ｈｚ）、３．３７（３Ｈ、ｓ）、３．５２〜３．５６（２Ｈ、ｍ）、３．６１〜３．６８（１４Ｈ、ｍ）、３．８１（６Ｈ、ｑ、Ｊ＝７．０３Ｈｚ）、３．９７（２Ｈ、ｓ）、６．９７（１Ｈ、ｔ、Ｊ＝６．６５Ｈｚ）
【００２７】
（実施例３）メトキシペンタエチレングリコール−トリエトキシシラン（Ｍ５ＥＧ）の合成
（３−１）トリエチレングリコールモノメチルエーテルトシラートの合成
【化２４】
三口フラスコ（３００ｍＬ）にトリエチレングリコールモノメチルエーテル８．２１ｇ（５０ｍｍｏｌ）、水酸化ナトリウム７．００ｇ（１７５ｍｍｏｌ）、ＴＨＦ３５ｍＬ、水３５ｍＬを入れ、氷冷した。ｐ−トルエンスルホニルクロライド１１．４４ｇ（６０ｍｍｏｌ）のＴＨＦ溶液５０ｍＬを２時間かけて滴下し、さらに０℃で２時間、室温で１２時間撹拌した。反応液を０℃の５ｗｔ％塩酸２００ｍＬに注ぎ、クロロホルム３００ｍＬで抽出した。クロロホルムを留去し、減圧乾燥してそのまま次の反応に用いた。
褐色液体
粗収率９６％
【００２８】
（３−２）メトキシペンタエチレングリコールカルボン酸の合成
【化２５】
三口フラスコ（３００ｍＬ）に水素化ナトリウム２．００ｇ（６０％、５０ｍｍｏｌ）とＴＨＦ２００ｍＬを入れ、室温で撹拌した。トリエチレングリコール酸カリウム９．３６ｇ（２０ｍｍｏｌ、炭酸カリウム５．５４ｇを含む）を発熱に注意しながら加え、１００℃に加熱した。トリエチレングリコールメチルエーテルトシラート９．５５ｇ（３０ｍｍｏｌ）のＴＨＦ溶液５０ｍＬを滴下し、１２時間加熱還流した。放冷後反応液にメタノールを加えて過剰の水素化ナトリウムを分解した。ＴＨＦを留去し、得られた残渣を５ｗｔ％塩酸１００ｍＬに注ぎ、クロロホルム１００ｍＬで五回抽出した。クロロホルム１００ｍＬで五回抽出した。クロロホルムを留去し、得られた残渣に５ｗｔ％水酸化ナトリウム水溶液１００ｍＬを加え、室温で１２時間撹拌した。発熱に注意しながら反応液に濃塩酸を加えて酸性にし、クロロホルム１００ｍＬで五回抽出した。クロロホルムを留去し、シリカゲルカラム（クロロホルム：メタノール＝１００：１→２５）にて目的物を精製した。
淡褐色液体
収率３３％
【００２９】
（３−３）メトキシペンタエチレングリコールカルボン酸クロライドの合成
【化２６】
ナスフラスコ（２００ｍＬ）にメトキシペンタエチレングリコールカルボン酸３１０ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、オキザリルクロライド２５４ｍｇ（２ｍｍｏｌ）、ベンゼン３０ｍＬを入れ、室温で撹拌した。ＤＭＦ３滴を加え、室温で６時間撹拌した。ベンゼン、オキザリルクロライドを留去し、減圧乾燥してそのまま次の反応に用いた。
淡褐色液体
粗収率１００％
【００３０】
（３−４）メトキシペンタエチレングリコール−トリエトキシシランの合成
【化２７】
三口フラスコ（１００ｍＬ）に窒素雰囲気下アミノプロピルトリエトキシシラン２６６ｍｇ（１．２ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン１５１ｍｇ（１．５ｍｍｏｌ）、脱水ＴＨＦ３０ｍＬを入れ、０℃で撹拌した。粗メトキシペンタエチレングリコールカルボン酸クロライド３２９ｍｇ（１ｍｍｏｌ）の脱水ＴＨＦ溶液２０ｍＬを滴下し、室温で１２時間撹拌した。ＴＨＦを留去し、シリカゲルカラム（クロロホルム：エタノール＝１００：１→５）にて目的物を精製した。
無色液体
収率３８％
１Ｈ−ＮＭＲ；（ＣＤＣｌ３、５００ＭＨｚ）δ：０．６３（２Ｈ、ｔ、Ｊ＝８．４８Ｈｚ)、１．２２（９Ｈ、ｔ、Ｊ＝７．０８Ｈｚ）、１．５８〜１．６７（２Ｈ、ｍ）、３．２８（２Ｈ、ｑ、Ｊ＝７．０８Ｈｚ）、３．３７（３Ｈ、ｓ）、３．５２〜３．５７（２Ｈ、ｍ）、３．６１〜３．６９（１８Ｈ、ｍ）、３．８１（６Ｈ、ｑ、Ｊ＝７．０２Ｈｚ）、３．９７（２Ｈ、ｓ）、６．９７（１Ｈ、ｔ、Ｊ＝６．１８Ｈｚ）
【００３１】
（実施例４）メトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物のタンパク質非特異吸着抑制機能評価
合成したＭ３ＥＧ、Ｍ４ＥＧ、Ｍ５ＥＧを用いて導波モードセンサーチップのシリカ表面を修飾し、修飾表面のタンパク質非特異吸着抑制効果を、コントロール血清を用いて評価した。チップの表面修飾は、
(1)アセトン中で１０分間超音波洗浄
(2)エタノール中で５分間超音波洗浄
(3)１時間減圧乾燥
(4)合成した表面修飾材料の１ｍＭトルエン溶液に浸積
(5)アセトン中で１分間超音波洗浄後、エタノール洗浄
という手順で行った。チップ表面修飾の浸積条件は、Ｍ３ＥＧでは室温で浸積４８時間、Ｍ４ＥＧでは５０℃で浸積１５時間、Ｍ５ＥＧでは５０℃で２４時間である。
導波モードセンサーにおける反射率ピークの波長シフト測定は、まずＰＢＳ中でピーク波長を測定し、コントロール血清にチップを５分間浸積した後等量のＰＢＳ溶液で三回洗浄し、再びピーク波長の測定を行い、その波長シフト値を求めた。
図１に、それぞれの化合物で表面修飾した場合の反射率ピーク波長シフト値を示した。比較対象として、表面修飾していない場合の波長シフト値も図に示した。表面修飾していない場合は、コントロール血清に含まれるタンパク質等の非特異吸着によって大きなピーク波長シフト値が観測された。その一方で、表面修飾した場合はいずれも非特異吸着が効果的に抑制され、特にＭ３ＥＧ、Ｍ４ＥＧにおいてはほぼ完全に非特異吸着が抑制されるという結果が得られた（図１）。
以上の結果より、本発明で合成された化合物、Ｍ３ＥＧ、Ｍ４ＥＧ、Ｍ５ＥＧは、いずれもタンパク質の非特異吸着を抑制するシリカ表面修飾材料として有用であることが明らかになった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の化学式（１）で表される、メトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物；
【化１】
（式中、Ｘ１〜Ｘ３はそれぞれ独立してハロゲン、炭素数１〜３のアルコキシ基、又は炭素数１〜３のアルキル基を表す。ただし、Ｘ１〜Ｘ３のうちの少なくとも１つはハロゲン、又は炭素数１〜３のアルコキシ基である。ａは１〜１０の整数である。
Ｒは、−（ＣＨ２）ｍ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎ−を表す。ｍは２〜１０の整数であり、ｎは０〜５の整数である。）
【請求項２】
請求項１に記載のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物（化学式１）の製造方法であって、
下記（化学式２）で表される
【化２】
（式中、ａは（化学式１）の定義と同じであり、Ｙはカルボン酸活性基を表す。）
と、下記（化学式３）で表される
【化３】
（式中、Ｘ１〜Ｘ３、Ｒは、（化学式１）の定義と同じである。）
とを反応させることを特徴とする、方法。
【請求項３】
請求項１に記載のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物からなる薄膜であって、装置又はその基材表面の少なくとも１部を修飾している薄膜。
【請求項４】
請求項１に記載のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物により、少なくとも１つの表面が修飾されている装置又はその基材。
【請求項５】
前記装置が導波モードセンサーであり、その基材が当該装置に用いるバイオセンシング素子である、請求項４に記載の装置又はその基材。
【請求項１】
下記の化学式（１）で表される、メトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物；
【化１】
（式中、Ｘ１〜Ｘ３はそれぞれ独立してハロゲン、炭素数１〜３のアルコキシ基、又は炭素数１〜３のアルキル基を表す。ただし、Ｘ１〜Ｘ３のうちの少なくとも１つはハロゲン、又は炭素数１〜３のアルコキシ基である。ａは１〜１０の整数である。
Ｒは、−（ＣＨ２）ｍ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎ−を表す。ｍは２〜１０の整数であり、ｎは０〜５の整数である。）
【請求項２】
請求項１に記載のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物（化学式１）の製造方法であって、
下記（化学式２）で表される
【化２】
（式中、ａは（化学式１）の定義と同じであり、Ｙはカルボン酸活性基を表す。）
と、下記（化学式３）で表される
【化３】
（式中、Ｘ１〜Ｘ３、Ｒは、（化学式１）の定義と同じである。）
とを反応させることを特徴とする、方法。
【請求項３】
請求項１に記載のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物からなる薄膜であって、装置又はその基材表面の少なくとも１部を修飾している薄膜。
【請求項４】
請求項１に記載のメトキシオリゴエチレングリコール−シラン化合物により、少なくとも１つの表面が修飾されている装置又はその基材。
【請求項５】
前記装置が導波モードセンサーであり、その基材が当該装置に用いるバイオセンシング素子である、請求項４に記載の装置又はその基材。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−２３２９０４（Ｐ２０１２−２３２９０４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１００３１３（Ｐ２０１１−１００３１３）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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