機能性を有する微細構造体
【課題】表面に反応性を付与することで機能性に優れ、安価で量産性の高い樹脂製の微細構造体の提供を目的とする。
【解決手段】１個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合しエポキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、イソシアネート基、アルコキシシリル基、メチロール基のいずれか一つ以上を有する単量体Ｚ、単量体Ｚと混合した時に均一な液体となり１個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合し単量体Ｚを含まない単量体Ｘ、および単量体Ｘと混合した時に均一な液体となり２個以上の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合する単量体Ｙからなり、（単量体Ｘ＋単量体Ｚ）と単量体Ｙの重量比が９０／１０〜５５／４５の範囲にある単量体Ｘ，Ｙ及びＺの重合体Ａ、および単量体Ｘと単量体Ｙと単量体Ｚとの混合液体に溶解またはコロイド状に分散する重合体Ｂを主たる成分とする重合体組成物からなり、表面にミクロな凹凸構造を有することを特徴とする。
【解決手段】１個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合しエポキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、イソシアネート基、アルコキシシリル基、メチロール基のいずれか一つ以上を有する単量体Ｚ、単量体Ｚと混合した時に均一な液体となり１個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合し単量体Ｚを含まない単量体Ｘ、および単量体Ｘと混合した時に均一な液体となり２個以上の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合する単量体Ｙからなり、（単量体Ｘ＋単量体Ｚ）と単量体Ｙの重量比が９０／１０〜５５／４５の範囲にある単量体Ｘ，Ｙ及びＺの重合体Ａ、および単量体Ｘと単量体Ｙと単量体Ｚとの混合液体に溶解またはコロイド状に分散する重合体Ｂを主たる成分とする重合体組成物からなり、表面にミクロな凹凸構造を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に抗体及び酵素等のタンパク質やポリペプチド、発光分子、クロミック分子、蛍光分子、キレート分子等の機能性物質を固定するのに有用な微細構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の細胞や微生物の中から必要な性質をもったものを選び出すことは、バイオテクノロジーの技術分野において重要な要素となる。
また、小さなチップ上で分析、検査、合成等が可能であれば試料、試薬の微量化、反応の時間短縮が期待できることから、マイクロウエルアレイ、マイクロ流路チップ等の各種マイクロチップが提案されている。
従来このようなマイクロチップにおいては、流路、液だめ、ウェルなどの構造的機能を利用するのみであったが、さらにチップを高機能化するために、チップ表面に酵素、抗体などの機能分子を導入することが検討されている。
特許文献１には、多孔質構造部を形成し、この多孔質構造部に酵素、抗体等を固定する技術を開示するが構造が限定的であり汎用性に劣る。
また、マイクロウエルアレイ等のような表面に微小の複数の有底孔を有するようなチップに表面機能性を付与することができないものである。
従来は、シリコンを用いた微細構造体が一般的であったが、高価であることから樹脂製の微細構造体が提案されている（特許文献２）。
しかし、従来の熱可塑性樹脂チップやＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）製チップは素材が不活性であり、それ自体に抗体や酵素等の機能性物質を表面に固定することはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１７１２８号公報
【特許文献２】特許第３８６７１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、表面に反応性を付与することで機能性に優れ、安価で量産性の高い樹脂製の微細構造体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る表面反応性微細構造体は、１個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合し、エポキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、イソシアネート基、アルコキシシリル基、メチロール基のいずれか一つ以上を有する単量体Ｚ、単量体Ｚと混合した時に均一な液体となり１個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合し単量体Ｚを含まない単量体Ｘ、および単量体Ｘと混合した時に均一な液体となり２個以上の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合する単量体Ｙとからなり、（単量体Ｘ＋単量体Ｚ）と単量体Ｙの重量比が９０／１０〜５５／４５の範囲にある単量体Ｘ，Ｙ及びＺの重合体Ａ、および単量体Ｘと単量体Ｙと単量体Ｚとの混合液体に溶解またはコロイド状に分散する重合体Ｂを主たる成分とする重合体組成物からなり、表面にミクロな凹凸構造を有することを特徴とする。
【０００６】
単量体Ｚは、１個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合し、エポキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、メチロール基、イソシアネート基、アルコキシシリル基のいずれか一つ以上を有するものであれば特に限定はない。
このような単量体の例としては、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、４−ビニルシクロヘキサンモノエポキサイド、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、フマール酸、マレイン酸、ケイ皮酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−イソブトキシメチルアクリルアミド、マレインアミド、２−アミノエチルビニルエーテル、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ｔ−ブチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、ｍ−イソプロペニル−α，α−ジメチルベンジルイソシアネート、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリスメトキシエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランなどが挙げられる。
【０００７】
単量体Ｘは、単量体Ｚと均一に混合し、１個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合する単量体Ｚを含まないモノマーであれば特に制限は無く、ビニルモノマー類、（メタ）アクリレート類、アクリルアミド類などを使用することができる。
単量体Ｘは１種類のモノマーでも良く、２種類以上のモノマーを混合したものでも良い。
単量体Ｘは、微細構造体を製造する際の生産性を高める観点からは重合速度が速いことが好ましく、このような単量体としては（メタ）アクリロイル基の化学構造を有する単量体が好ましい。
また単量体Ｘは、自家蛍光が小さいのが好ましく、その点で芳香族化合物でないのが好ましい。
以上のような単量体Ｘとしては、アルキル基、シクロアルキル基がエステル部分に結合した（メタ）アクリレートが挙げられる。
このような単量体の例としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、ノニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレートなどが挙げられる。
【０００８】
単量体Ｙは、単量体Ｘと混合したした時に均一な液体となり２個以上の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合するモノマーであれば特に制限は無いが、蛍光の観点からは芳香族化合物でないのが好ましい。
このような単量体Ｙの例としては、ジ（メタ）アクリル酸エチレングリコール、ジ（メタ）アクリル酸ブタンジオール、ジ（メタ）アクリル酸１，６−ヘキサンジオール、ジ（メタ）アクリル酸１，１０−デカンジオール、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
単量体Ｙは１種類のモノマーでも良く、２種類以上のモノマーを混合したものでも良い。
【０００９】
単量体Ｘ，Ｙ及びＺの割合において、（単量体Ｘ＋単量体Ｚ）と単量体Ｙとの重量比を９０／１０〜５５／４５の範囲に設定したのは、単量体Ｙが架橋剤として作用することで成形後の型への粘着性を抑えることで離型性を改善したものであり、また逆に単量体Ｙが多くなり過ぎても樹脂の弾性が失われ離型性が低下するから上記の範囲に設定した。
また、単量体Ｘと単量体Ｚの割合は、単量体Ｘと単量体Ｚの重量比を９７／３〜６０／４０の範囲に設定するのが好ましい。
単量体Ｚが樹脂表面に反応性、吸着性を付与するものであり、また逆に単量体Ｚが多くなりすぎると樹脂の弾性低下や粘接着性の増大から離型性が低下するからである。
【００１０】
本発明に係る表面反応性微細構造体に弾性をある程度付与し、離型性を向上させるには単量体Ｘは、それを重合した重合体のガラス転移温度が２０℃以下であるようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る表面反応性微細構造体にあっては、樹脂表面に選択特異的に反応性を付与するのが望ましく、タンパク質や細胞等が非特異的に吸着するのは好ましくない。
そこで、単量体Ｘは、炭素数３以上のアルキル基を有する単量体と水酸基および／またはアルコキシキ基を有する単量体の混合物にして樹脂素材そのものの表面の親水・疎水性を制御するのが好ましい。
【００１２】
重合体Ｂは、単量体Ｘ，Ｙ及びＺの混合液体に溶解またはコロイド状に分散する重合体であれば特に制限はなく、ポリ（メタ）アクリレート類、ビニル系ポリマー類、ジエン系ポリマー類、縮合系ポリマー類等が使用できる。
また、本発明において重合体Ｂは、コア・シェル型の高分子微粒子であってもよい。
重合体Ｂをコア・シェル型の高分子微粒子とした場合に、本発明に係る微細構造体を単量体Ｘ，Ｙ及びＺの混合物に重合体Ｂを溶解又は分散させ、光重合により硬化させる際に粘度の上昇が抑えられ取扱いが容易となる。
重合体Ｂのコア・シェル型高分子微粒子は、伸張した歪１００％の状態における発生応力が１００ＭＰａ以下であるのが好ましく、２０ＭＰａ以下であるのがより好ましい。
前記のとおり微細構造体を構成する重合体組成物には、離型性を向上するために弾性を付与することが必要なため、重合体Ｂは柔軟であることが好ましい。
コア・シェル粒子の粒子径には特に制限が無いが、製造方法としては乳化重合を使用しやすいことを考慮すると、粒子径は０．０１〜１０μｍの範囲にあるものが使用しやすい。
コア・シェル粒子のシェルに使用される高分子は特に制限は無いが、製造方法として乳化重合を使用しやすいことや蛍光の発生を考慮すると、ポリメチルメタクリレートのような（メタ）アクリレート重合体およびその共重合体、ポリ酢酸ビニルおよびその共重合体などが挙げられる。
コア・シェル粒子のコアに使用される高分子は特に制限は無いが、製造方法として乳化重合を使用しやすいことや蛍光の発生を考慮すると、ポリブチルアクリレートのような（メタ）アクリレート重合体およびその共重合体、ポリ酢酸ビニルおよびその共重合体などが挙げられる。
コア・シェル型の高分子微粒子は、形状を保持するために、少なくともコア部分が架橋されているのが好ましい。
これにより重合体Ｂは微細構造体を構成する重合体組成物の中で安定に分散相を形成し、柔軟な場合には弾性体として良好に機能することができる。
架橋を形成する単量体については特に制限が無く、ジビニルモノマー類、ジ（メタ）アクリレート類、アリル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
【００１３】
本発明に係る微細構造体は、マイクロウエルアレイチップ、マイクロ流路チップ、マイクロチャンネルチップ、細胞培養プレート等、各種チップに採用でき、マイクロウエルアレイチップ等の場合には、１個の細胞や微生物が各ウエルに収納できるのがスクリーニングしやすく好ましい。
この場合にウエルの大きさは対象とする細胞や微生物により設計されることになるが、凹部径０．１μｍ〜５００μｍ、凹部深さ０．１μｍ〜５００μｍの範囲で設計できる。
またマイクロ流路チップ等溝状又は凸状の帯形状部を有するものであれば溝又は凸部の幅０．１μｍ〜５００μｍ、溝の深さ又は凸部の高さ０．１μｍ〜５００μｍの範囲で設計できる。
【００１４】
本発明の微細構造体は、前記の単量体Ｘ、単量体Ｙ、及び単量体Ｚ、重合体Ｂを主成分として混合した光硬化性樹脂を鋳型に流し込み光重合により固化して作製することが好ましい。
本発明においては、高い生産性や寸法精度が得られる方法で微細構造体を提供することを目的とするため、鋳型を用いる光重合による作製が好ましい。
本発明の微細構造体の作製に使用する光硬化性樹脂には光重合開始剤を添加してもよい。
光重合開始剤については特に制限はなく、ベンゾインエーテル系、ケタール系、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、チオキサントン系などの光重合開始剤から自由に選択して用いることができる。
また光硬化性樹脂には、本発明の効果を阻害しない範囲で、モノマー、ポリマー、無機フィラーなどを自由に配合しても良い。
光重合に用いる光照射装置については特に制限が無く、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ＵＶ放電管などを装備した装置を自由に用いることができる。
光硬化性樹脂の硬化は、重合性の観点から窒素雰囲気中で行なうのがより好ましい。
【００１５】
本発明に係る微細構造体は、エポキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、イソシアネート基、アルコキシシリル基、メチロール基、及び水酸基のいずれか一つ以上を有する反応性ポリマーを、請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体の表面の少なくとも一部に固定したことを特徴とする表面反応性ポリマー微細構造体として使用できる。
このような反応性ポリマーとしては、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸共重合体、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸共重合体、ポリアリルアミン、ポリアリルアミン共重合体、ポリグリシジルメタクリレート、ポリグリシジルメタクリレート共重合体、ポリペプチドなどを使用することができる。
反応性ポリマーを表面反応性微細構造体に固定する方法は特に限定されず、反応性ポリマー溶液中に表面反応性微細構造体を浸漬する方法、反応性ポリマー溶液を表面反応性微細構造体に塗布し溶媒を蒸発させる方法などを自由に用いることができる。
反応性ポリマーの固定において、反応性ポリマーの官能基と表面反応性微細構造体の官能基とを共有結合させる場合には、加熱したり触媒や架橋剤を用いたりしても良い。
例えば、一方の官能基がカルボキシル基で他方がアミノ基の場合は、カルボジイミド類を架橋剤として用いることにより温和な条件で効率よく結合させることができる。
反応性ポリマーは、微細構造体の表面に固定されたのちにはその含有する官能基を他の官能基に変換しても良い。
例えばポリアクリル酸などのカルボキシル基を有する反応性ポリマーにおいては、固定化の後に残ったカルボキシル基をコハク酸イミドエステル構造に変換することができ、これによりタンパク質などのアミノ基を有する分子を温和な条件で効率よく微細構造表面に固定することができるようになる。
また、タンパク質、ポリペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、蛍光分子、発光分子、キレート分子、クロミック分子のいずれか一つ以上を、請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体または請求項５記載の表面反応性ポリマー微細構造体の表面の少なくとも一部に固定したことを特徴とする表面機能性微細構造体として使用できる。
このように反応性ポリマーを微細構造体の表面にグラフトすると、この反応性ポリマーに、酵素や抗体などを含むタンパク質、ポリペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、蛍光分子、発光分子、キレート分子、クロミック分子のいずれかの機能分子を容易に固定できるからである。
このよう機能分子の固定化の方法としては、表面反応性微細構造体または表面反応性ポリマー微細構造体にそれらが有する官能基を利用して吸着させてもよい。
また、タンパク質やポリペプチドはそれ自身がアミノ基、カルボキシル基などを有するので、表面反応性微細構造体または表面反応性ポリマー微細構造体の官能基としてそれらに反応するもの選択することにより、共有結合で固定化してもよい。
また、ＤＮＡ、ＲＮＡ、蛍光分子、発光分子、キレート分子、クロミック分子においては、それらの機能を保持したまま表面反応性微細構造体または表面反応性ポリマー微細構造体の官能基と共有結合できる化学構造を導入して、固定化しても良い。
本発明に係る微細構造体は、請求項１〜６のいずれかに記載の微細構造体の微細構造を有しない面に、ガラス、プラスチック、金属のいずれかからなるプレートを貼付した微細構造体複合プレートとして使用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る微細構造体においては、樹脂表面に単量体Ｚによる反応基を導入したのでこの反応基に抗体や酵素等を直接的に固定することができ、またこの反応基に反応性ポリマーを固定化して、この反応性ポリマーに抗体や酵素を固定することもできる。
さらには、樹脂表面に導入した反応基を利用して、発光分子、クロミック分子、蛍光分子、キレート分子等の機能性分子を固定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】微細構造体の組成を示す。
【図２】微細構造体の製造プロセスを示す。
【図３】光硬化のプロセス例を示す。
【図４】微細構造体の走査型電子顕微鏡写真例を示す。
【図５】実施例１の赤外吸収スペクトルチャートを示す。
【図６】実施例１から単量体Ｚを除いた場合の赤外吸収スペクトルチャートを示す。
【図７】実施例３の赤外吸収スペクトルチャートを示す。
【図８】実施例３の微細構造体の表面にポリアクリル酸を固定したものの赤外吸収スペクトルチャートを示す。
【図９】比較例２の赤外吸収スペクトルチャートを示す。
【図１０】実施例４の微細構造体の表面にポリアクリルアミンを固定したものを示す。
【図１１】表面反応性ポリマー微細構造体の例を示す。
【図１２】実施例８の蛍光画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の表面反応性微細構造体の作製に、原材料として以下のものを使用した。
単量体Ｚとして、和光純薬製のアクリル酸、メタクリル酸グリシジルを使用した。
単量体Ｘとして、和光純薬工業製のｎ−ブチルアクリレート（重合体のガラス転移温度：−５０℃）、２−メトキシエチルアクリレート（重合体のガラス転移温度：−５０℃）を使用した。
単量体Ｙとして、日本油脂製のジエチレングリコールジメタクリレートであるブレンマーＰＤＥ−１００を使用した。
重合体Ｂとして、クラレ製のパラペットＳＡ−ＮＷ２０１（コア・シェル型高分子微粒子で、歪１００％の発生応力１１ＭＰａ）を使用した。
光重合開始剤として、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製の光重合開始剤 Ｃｉｂａ ＤＡＲＯＣＵＲ １１７３（２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン）を使用した。
【００１９】
（実施例１）
前記の単量体Ｚ、単量体Ｘ、単量体Ｙ、重合体Ｂ、光重合開始剤の中から図１の実施例１に記載したものを選択し、図１の重量部でガラス製サンプル管に量り取って混合したのち、重合体が溶解して均一に分散するまで室温の暗所で攪拌し、光硬化性樹脂を用意した。
次に図２に示すように、鋳型１（シリコン基板をドライエッチングして作製したもので、図中の上面に型となる凹凸構造を有する）の上に前記の光硬化性樹脂２を置き、さらにその上からガラスプレート３（使用直前まで３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業製）に１２時間以上浸漬した）をのせて光硬化性樹脂が鋳型上面全体に広がるようにした。
このようにして用意した鋳型、光硬化性樹脂、ガラスプレートを窒素雰囲気中に置き、図３のようにしてスライドガラス上面からの高さが２ｃｍのところに紫外線ランプ（アズワン株式会社製 ＬＵＶ−１６、２２Ｗ）を置いて３０分間紫外線照射したのちに、鋳型を外してガラスプレート上に表面微細構造体を用意した。
鋳型としてスタンパ１（ウェルアレイ作製用のスタンパで、開口部が内接円直径１０μｍの正六角形で深さ１５μｍのウェルが２０μｍの間隔で正方格子状に並んだ構造を作製できる）を使用し、上記のようにして得られた表面微細構造体の凹凸構造を、パターン面の上から走査型電子顕微鏡観察した結果を図４に示す。
この成形体においては、ウェル開口部のエッジ部分での樹脂の未充填や変形などが全く認められず、全体としてもスタンパ構造を忠実に転写した微細構造が認められた。
表面微細構造体の表面について、ＡＴＲ法による赤外分光分析を実施した。
得られた赤外吸収スペクトルを図５に示す。
スペクトルにはカルボキシル基に特徴的な３２００ｃｍ−１を頂点としたブロードなピークや１７００ｃｍ−１付近のブロードなピークが認められ、微細構造表面にカルボキシル基が導入できていることを確認した（比較のために、実施例１の単量体Ｚを除いた樹脂について同様に測定した赤外吸収スペクトルを、図６に示す）。
【００２０】
（実施例２〜４）
前記の単量体Ｚ、単量体Ｘ、単量体Ｙ、重合体Ｂ、光重合開始剤の中から図１の実施例２〜４に記載したものを選択し、鋳型としてスタンパ１を使用して実施例１と同様に表面微細構造体を用意した。
このようにして得られた実施例２〜４の各表面微細構造体の凹凸構造を、実施例１と同様にして走査型電子顕微鏡観察したところ、これら全ての成形体においてウェル開口部のエッジ部分での樹脂の未充填や変形などが全く認められず、全体としてもスタンパ構造を忠実に転写した微細構造が認められた。
実施例２〜４の表面微細構造体の表面について、実施例１と同様にＡＴＲ法による赤外分光分析を実施した。
得られた実施例３の表面微細構造体の赤外吸収スペクトルを図７に示す。
スペクトルにはエポキシ環に特徴的な９１０ｃｍ−１のピークが認められ、微細構造表面にエポキシ基が導入できていることを確認した。
実施例２および４の表面微細構造体の赤外吸収スペクトルについても前記同様にエポキシ環に特徴的なピークが認められ、微細構造表面にエポキシ基が導入できていることを確認した。
【００２１】
（参考例１）
前記の単量体Ｚ、単量体Ｘ、単量体Ｙ、重合体Ｂ、光重合開始剤の中から図１の参考例１に記載したものを選択し、鋳型としてスタンパ１を使用して実施例１と同様に表面微細構造体を用意することを試みた。
しかしこの場合は、光硬化性樹脂が硬化したのちに樹脂とスタンパ１が接着して離型することが困難な場合があった。
これは、単量体Ｚの割合が多いためと認められる。
【００２２】
（実施例５）
実施例３で得た表面にエポキシ基を有する表面反応性微細構造体に、反応性ポリマーであるポリアクリル酸を固定することを試みた。
ポリアクリル酸（ポリアクリル酸５，０００ 和光純薬製）を１０重量％の濃度でメタノールに溶解し、この溶液に表面反応性微細構造体を浸漬した後に取り出し、メタノール蒸発させて表面反応性微細構造体の表面を薄いポリアクリル酸フィルムで覆った。
このようにした表面反応性微細構造体を１３０℃で１時間加熱した後に、微細構造体表面を蒸留水でよく洗浄して乾燥した。
得られた微細構造体の表面について実施例１と同様にして赤外分光分析した。
得られたスペクトルを図８に示す。
スペクトルにはポリアクリル酸のカルボキシル基に特徴的な３４００ｃｍ−１付近を頂点としたブロードなピークや１７００ｃｍ−１付近のブロードなピークが認められた。
さらに９１０ｃｍ−１のエポキシ環に由来するピークが消失していることから、表反応性微細構造体の表面にあったエポキシ基がポリアクリル酸のカルボキシル基の一部と反応していることが推定された。
以上から、表面にポリアクリル酸が固定された表面反応性ポリマー微細構造体が得られることを確認した。
【００２３】
（比較例１）
前記の単量体Ｘ、単量体Ｙ、重合体Ｂ、光重合開始剤の中から図１の比較例１に記載したものを選択し、鋳型としてスタンパ１を使用して実施例１と同様に表面微細構造体（単量体Ｚを含まない）を用意した。
この表面微細構造体を用い実施例５と同様にしてポリアクリル酸の固定を行い、表面を赤外分光分析した。
得られたスペクトルを図９に示す。
スペクトルには前記のポリアクリル酸に特徴的なピークは認められず、官能基を持たない表面微細構造体では表面に反応性ポリマーを固定できないことを確認した。
【００２４】
（実施例６）
実施例４で得た表面にエポキシ基を有する表面反応性微細構造体に、反応性ポリマーであるポリアリルアミンを固定することを試みた。
表面反応性微細構造体の一部をポリアリルアミン水溶液「Poly(allylamine), 20wt% solution in water ALDRICH製」に１時間接触させたのち、蒸留水でよく洗浄して乾燥した。
得られた微細構造体は、その全体を濃度０．１重量％のＦＩＴＣ（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ−４−ｉｓｏｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ 同仁化学製）水溶液に１時間浸漬した後に取り出して蒸留水でよく洗浄して乾燥した。
このようにＦＩＴＣによりアミノ基を蛍光染色した微細構造体を、蛍光顕微鏡観察しその画像を撮影した（図１０参照）。
図１０の画像では、ポリアリルアミンが接触した部分にはＦｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎによる緑色の蛍光が認めれたが、ポリアリルアミンが接触しない部分には蛍光は認められなかった。
以上から、表面にポリアリルアミンが固定された表面反応性ポリマー微細構造体が得られることを確認した。
【００２５】
（実施例７〜９）
実施例５と同様にして、図１１の実施例７〜９に記載した表面反応性微細構造体、反応性ポリマーを用いて表面反応性ポリマー微細構造体を用意した。
さらにこれらの表面反応性ポリマー微細構造体に蛍光標識抗体の固定を次のように試みた。
濃度２μｇ／ｍｌの抗体水溶液（抗体はＣｙ３で蛍光標識したＣＥＤＡＲＬＡＮＥ製、Ｃｙ３ Ｇｏａｔ Ｆ（ａｂ’）２ Ａｎｔｉ−Ｍｏｕｓｅ ＩｇＧ（Ｈ＋Ｌ）を使用）と、濃度２０ｍｇ／ｍｌの１−シクロヘキシル−３−（２−モルホリノエチル）カルボジイミド メト−ｐ−トルエンスルホナート（和光純薬工業製）水溶液とを１：１で混合した溶液に、表面反応性ポリマー微細構造体を３０℃で１時間浸漬したのち、微細構造体を溶液から取り出し蒸留水で洗浄して乾燥した。
このようにして得た微細構造体を蛍光顕微鏡観察し（ＯＬＹＭＰＵＳ製の高級システム顕微鏡ＢＸ５０およびユニバーサル落射蛍光装置ＢＸ−ＦＬＡを使用）、さらにＣＣＤカメラ（ＯＬＹＭＰＵＳ製、ＤＰ７０）により蛍光画像を得た。
実施例８の微細構造体の蛍光画像を図１２に示す。
図１２の画像では全体に蛍光分子に由来する赤色の発光が認められ、これより表面に抗体が固定されたことを確認し、実施例７および９で得た微細構造体についても同様にして抗体の固定を確認した。
抗体の固定量を評価するために、蛍光画像の輝度測定を実施した。
輝度測定は、同じ撮影条件で得た全ての画像について同じ位置から６８０×５１２ピクセルの画像を切り出してグレースケールに変換したのち、全ピクセルの輝度の平均値を求めることにより行った。
測定された輝度（図１１参照）は、実施例７〜９の何れにおいても表面官能基を有しない微細構造体と比較し３倍以上と高く（後の比較例２を参照）、よく抗体が固定されていることを確認した。
【００２６】
（実施例１０）
実施例７〜９と比較するために、表面にカルボキシル基を有する実施例１の表面反応微細構造体を用い、そのまま実施例７〜９と同様に蛍光標識抗体の固定を試みた。
このようにして得た微細構造体の蛍光画像の輝度測定を実施例７〜９と同様に行った。
測定された輝度（図１１参照）は、表面官能基を有しない微細構造体と比較すると高かったが（後の比較例２を参照）、ポリアクリル酸の固定により表面に多数の官能基を有する実施例７〜９の場合には及ばなかった。
【００２７】
（比較例２）
表面に官能基を有しない微細構造体おける抗体固定を評価するために、比較例１の微細構造体を用いて実施例７〜９と同様にして蛍光標識抗体の固定を試みた。
このようにして得た微細構造体の蛍光画像の輝度測定を実施例７〜９と同様に行ったところ、測定された輝度（図１１参照）は、実施例７〜９の場合と比較して１／３以下であった。
この値は、比較例１の微細構造体についてそのまま輝度測定した時の値（輝度測定値：２８）と同等であり、比較例１の表面に官能基を有しない微細構造体では、表面に抗体固定されないことが確認された。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に抗体及び酵素等のタンパク質やポリペプチド、発光分子、クロミック分子、蛍光分子、キレート分子等の機能性物質を固定するのに有用な微細構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の細胞や微生物の中から必要な性質をもったものを選び出すことは、バイオテクノロジーの技術分野において重要な要素となる。
また、小さなチップ上で分析、検査、合成等が可能であれば試料、試薬の微量化、反応の時間短縮が期待できることから、マイクロウエルアレイ、マイクロ流路チップ等の各種マイクロチップが提案されている。
従来このようなマイクロチップにおいては、流路、液だめ、ウェルなどの構造的機能を利用するのみであったが、さらにチップを高機能化するために、チップ表面に酵素、抗体などの機能分子を導入することが検討されている。
特許文献１には、多孔質構造部を形成し、この多孔質構造部に酵素、抗体等を固定する技術を開示するが構造が限定的であり汎用性に劣る。
また、マイクロウエルアレイ等のような表面に微小の複数の有底孔を有するようなチップに表面機能性を付与することができないものである。
従来は、シリコンを用いた微細構造体が一般的であったが、高価であることから樹脂製の微細構造体が提案されている（特許文献２）。
しかし、従来の熱可塑性樹脂チップやＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）製チップは素材が不活性であり、それ自体に抗体や酵素等の機能性物質を表面に固定することはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１７１２８号公報
【特許文献２】特許第３８６７１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、表面に反応性を付与することで機能性に優れ、安価で量産性の高い樹脂製の微細構造体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る表面反応性微細構造体は、１個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合し、エポキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、イソシアネート基、アルコキシシリル基、メチロール基のいずれか一つ以上を有する単量体Ｚ、単量体Ｚと混合した時に均一な液体となり１個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合し単量体Ｚを含まない単量体Ｘ、および単量体Ｘと混合した時に均一な液体となり２個以上の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合する単量体Ｙとからなり、（単量体Ｘ＋単量体Ｚ）と単量体Ｙの重量比が９０／１０〜５５／４５の範囲にある単量体Ｘ，Ｙ及びＺの重合体Ａ、および単量体Ｘと単量体Ｙと単量体Ｚとの混合液体に溶解またはコロイド状に分散する重合体Ｂを主たる成分とする重合体組成物からなり、表面にミクロな凹凸構造を有することを特徴とする。
【０００６】
単量体Ｚは、１個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合し、エポキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、メチロール基、イソシアネート基、アルコキシシリル基のいずれか一つ以上を有するものであれば特に限定はない。
このような単量体の例としては、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、４−ビニルシクロヘキサンモノエポキサイド、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、フマール酸、マレイン酸、ケイ皮酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−イソブトキシメチルアクリルアミド、マレインアミド、２−アミノエチルビニルエーテル、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ｔ−ブチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、ｍ−イソプロペニル−α，α−ジメチルベンジルイソシアネート、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリスメトキシエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランなどが挙げられる。
【０００７】
単量体Ｘは、単量体Ｚと均一に混合し、１個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合する単量体Ｚを含まないモノマーであれば特に制限は無く、ビニルモノマー類、（メタ）アクリレート類、アクリルアミド類などを使用することができる。
単量体Ｘは１種類のモノマーでも良く、２種類以上のモノマーを混合したものでも良い。
単量体Ｘは、微細構造体を製造する際の生産性を高める観点からは重合速度が速いことが好ましく、このような単量体としては（メタ）アクリロイル基の化学構造を有する単量体が好ましい。
また単量体Ｘは、自家蛍光が小さいのが好ましく、その点で芳香族化合物でないのが好ましい。
以上のような単量体Ｘとしては、アルキル基、シクロアルキル基がエステル部分に結合した（メタ）アクリレートが挙げられる。
このような単量体の例としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、ノニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレートなどが挙げられる。
【０００８】
単量体Ｙは、単量体Ｘと混合したした時に均一な液体となり２個以上の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合するモノマーであれば特に制限は無いが、蛍光の観点からは芳香族化合物でないのが好ましい。
このような単量体Ｙの例としては、ジ（メタ）アクリル酸エチレングリコール、ジ（メタ）アクリル酸ブタンジオール、ジ（メタ）アクリル酸１，６−ヘキサンジオール、ジ（メタ）アクリル酸１，１０−デカンジオール、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
単量体Ｙは１種類のモノマーでも良く、２種類以上のモノマーを混合したものでも良い。
【０００９】
単量体Ｘ，Ｙ及びＺの割合において、（単量体Ｘ＋単量体Ｚ）と単量体Ｙとの重量比を９０／１０〜５５／４５の範囲に設定したのは、単量体Ｙが架橋剤として作用することで成形後の型への粘着性を抑えることで離型性を改善したものであり、また逆に単量体Ｙが多くなり過ぎても樹脂の弾性が失われ離型性が低下するから上記の範囲に設定した。
また、単量体Ｘと単量体Ｚの割合は、単量体Ｘと単量体Ｚの重量比を９７／３〜６０／４０の範囲に設定するのが好ましい。
単量体Ｚが樹脂表面に反応性、吸着性を付与するものであり、また逆に単量体Ｚが多くなりすぎると樹脂の弾性低下や粘接着性の増大から離型性が低下するからである。
【００１０】
本発明に係る表面反応性微細構造体に弾性をある程度付与し、離型性を向上させるには単量体Ｘは、それを重合した重合体のガラス転移温度が２０℃以下であるようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る表面反応性微細構造体にあっては、樹脂表面に選択特異的に反応性を付与するのが望ましく、タンパク質や細胞等が非特異的に吸着するのは好ましくない。
そこで、単量体Ｘは、炭素数３以上のアルキル基を有する単量体と水酸基および／またはアルコキシキ基を有する単量体の混合物にして樹脂素材そのものの表面の親水・疎水性を制御するのが好ましい。
【００１２】
重合体Ｂは、単量体Ｘ，Ｙ及びＺの混合液体に溶解またはコロイド状に分散する重合体であれば特に制限はなく、ポリ（メタ）アクリレート類、ビニル系ポリマー類、ジエン系ポリマー類、縮合系ポリマー類等が使用できる。
また、本発明において重合体Ｂは、コア・シェル型の高分子微粒子であってもよい。
重合体Ｂをコア・シェル型の高分子微粒子とした場合に、本発明に係る微細構造体を単量体Ｘ，Ｙ及びＺの混合物に重合体Ｂを溶解又は分散させ、光重合により硬化させる際に粘度の上昇が抑えられ取扱いが容易となる。
重合体Ｂのコア・シェル型高分子微粒子は、伸張した歪１００％の状態における発生応力が１００ＭＰａ以下であるのが好ましく、２０ＭＰａ以下であるのがより好ましい。
前記のとおり微細構造体を構成する重合体組成物には、離型性を向上するために弾性を付与することが必要なため、重合体Ｂは柔軟であることが好ましい。
コア・シェル粒子の粒子径には特に制限が無いが、製造方法としては乳化重合を使用しやすいことを考慮すると、粒子径は０．０１〜１０μｍの範囲にあるものが使用しやすい。
コア・シェル粒子のシェルに使用される高分子は特に制限は無いが、製造方法として乳化重合を使用しやすいことや蛍光の発生を考慮すると、ポリメチルメタクリレートのような（メタ）アクリレート重合体およびその共重合体、ポリ酢酸ビニルおよびその共重合体などが挙げられる。
コア・シェル粒子のコアに使用される高分子は特に制限は無いが、製造方法として乳化重合を使用しやすいことや蛍光の発生を考慮すると、ポリブチルアクリレートのような（メタ）アクリレート重合体およびその共重合体、ポリ酢酸ビニルおよびその共重合体などが挙げられる。
コア・シェル型の高分子微粒子は、形状を保持するために、少なくともコア部分が架橋されているのが好ましい。
これにより重合体Ｂは微細構造体を構成する重合体組成物の中で安定に分散相を形成し、柔軟な場合には弾性体として良好に機能することができる。
架橋を形成する単量体については特に制限が無く、ジビニルモノマー類、ジ（メタ）アクリレート類、アリル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
【００１３】
本発明に係る微細構造体は、マイクロウエルアレイチップ、マイクロ流路チップ、マイクロチャンネルチップ、細胞培養プレート等、各種チップに採用でき、マイクロウエルアレイチップ等の場合には、１個の細胞や微生物が各ウエルに収納できるのがスクリーニングしやすく好ましい。
この場合にウエルの大きさは対象とする細胞や微生物により設計されることになるが、凹部径０．１μｍ〜５００μｍ、凹部深さ０．１μｍ〜５００μｍの範囲で設計できる。
またマイクロ流路チップ等溝状又は凸状の帯形状部を有するものであれば溝又は凸部の幅０．１μｍ〜５００μｍ、溝の深さ又は凸部の高さ０．１μｍ〜５００μｍの範囲で設計できる。
【００１４】
本発明の微細構造体は、前記の単量体Ｘ、単量体Ｙ、及び単量体Ｚ、重合体Ｂを主成分として混合した光硬化性樹脂を鋳型に流し込み光重合により固化して作製することが好ましい。
本発明においては、高い生産性や寸法精度が得られる方法で微細構造体を提供することを目的とするため、鋳型を用いる光重合による作製が好ましい。
本発明の微細構造体の作製に使用する光硬化性樹脂には光重合開始剤を添加してもよい。
光重合開始剤については特に制限はなく、ベンゾインエーテル系、ケタール系、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、チオキサントン系などの光重合開始剤から自由に選択して用いることができる。
また光硬化性樹脂には、本発明の効果を阻害しない範囲で、モノマー、ポリマー、無機フィラーなどを自由に配合しても良い。
光重合に用いる光照射装置については特に制限が無く、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ＵＶ放電管などを装備した装置を自由に用いることができる。
光硬化性樹脂の硬化は、重合性の観点から窒素雰囲気中で行なうのがより好ましい。
【００１５】
本発明に係る微細構造体は、エポキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、イソシアネート基、アルコキシシリル基、メチロール基、及び水酸基のいずれか一つ以上を有する反応性ポリマーを、請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体の表面の少なくとも一部に固定したことを特徴とする表面反応性ポリマー微細構造体として使用できる。
このような反応性ポリマーとしては、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸共重合体、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸共重合体、ポリアリルアミン、ポリアリルアミン共重合体、ポリグリシジルメタクリレート、ポリグリシジルメタクリレート共重合体、ポリペプチドなどを使用することができる。
反応性ポリマーを表面反応性微細構造体に固定する方法は特に限定されず、反応性ポリマー溶液中に表面反応性微細構造体を浸漬する方法、反応性ポリマー溶液を表面反応性微細構造体に塗布し溶媒を蒸発させる方法などを自由に用いることができる。
反応性ポリマーの固定において、反応性ポリマーの官能基と表面反応性微細構造体の官能基とを共有結合させる場合には、加熱したり触媒や架橋剤を用いたりしても良い。
例えば、一方の官能基がカルボキシル基で他方がアミノ基の場合は、カルボジイミド類を架橋剤として用いることにより温和な条件で効率よく結合させることができる。
反応性ポリマーは、微細構造体の表面に固定されたのちにはその含有する官能基を他の官能基に変換しても良い。
例えばポリアクリル酸などのカルボキシル基を有する反応性ポリマーにおいては、固定化の後に残ったカルボキシル基をコハク酸イミドエステル構造に変換することができ、これによりタンパク質などのアミノ基を有する分子を温和な条件で効率よく微細構造表面に固定することができるようになる。
また、タンパク質、ポリペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、蛍光分子、発光分子、キレート分子、クロミック分子のいずれか一つ以上を、請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体または請求項５記載の表面反応性ポリマー微細構造体の表面の少なくとも一部に固定したことを特徴とする表面機能性微細構造体として使用できる。
このように反応性ポリマーを微細構造体の表面にグラフトすると、この反応性ポリマーに、酵素や抗体などを含むタンパク質、ポリペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、蛍光分子、発光分子、キレート分子、クロミック分子のいずれかの機能分子を容易に固定できるからである。
このよう機能分子の固定化の方法としては、表面反応性微細構造体または表面反応性ポリマー微細構造体にそれらが有する官能基を利用して吸着させてもよい。
また、タンパク質やポリペプチドはそれ自身がアミノ基、カルボキシル基などを有するので、表面反応性微細構造体または表面反応性ポリマー微細構造体の官能基としてそれらに反応するもの選択することにより、共有結合で固定化してもよい。
また、ＤＮＡ、ＲＮＡ、蛍光分子、発光分子、キレート分子、クロミック分子においては、それらの機能を保持したまま表面反応性微細構造体または表面反応性ポリマー微細構造体の官能基と共有結合できる化学構造を導入して、固定化しても良い。
本発明に係る微細構造体は、請求項１〜６のいずれかに記載の微細構造体の微細構造を有しない面に、ガラス、プラスチック、金属のいずれかからなるプレートを貼付した微細構造体複合プレートとして使用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る微細構造体においては、樹脂表面に単量体Ｚによる反応基を導入したのでこの反応基に抗体や酵素等を直接的に固定することができ、またこの反応基に反応性ポリマーを固定化して、この反応性ポリマーに抗体や酵素を固定することもできる。
さらには、樹脂表面に導入した反応基を利用して、発光分子、クロミック分子、蛍光分子、キレート分子等の機能性分子を固定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】微細構造体の組成を示す。
【図２】微細構造体の製造プロセスを示す。
【図３】光硬化のプロセス例を示す。
【図４】微細構造体の走査型電子顕微鏡写真例を示す。
【図５】実施例１の赤外吸収スペクトルチャートを示す。
【図６】実施例１から単量体Ｚを除いた場合の赤外吸収スペクトルチャートを示す。
【図７】実施例３の赤外吸収スペクトルチャートを示す。
【図８】実施例３の微細構造体の表面にポリアクリル酸を固定したものの赤外吸収スペクトルチャートを示す。
【図９】比較例２の赤外吸収スペクトルチャートを示す。
【図１０】実施例４の微細構造体の表面にポリアクリルアミンを固定したものを示す。
【図１１】表面反応性ポリマー微細構造体の例を示す。
【図１２】実施例８の蛍光画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の表面反応性微細構造体の作製に、原材料として以下のものを使用した。
単量体Ｚとして、和光純薬製のアクリル酸、メタクリル酸グリシジルを使用した。
単量体Ｘとして、和光純薬工業製のｎ−ブチルアクリレート（重合体のガラス転移温度：−５０℃）、２−メトキシエチルアクリレート（重合体のガラス転移温度：−５０℃）を使用した。
単量体Ｙとして、日本油脂製のジエチレングリコールジメタクリレートであるブレンマーＰＤＥ−１００を使用した。
重合体Ｂとして、クラレ製のパラペットＳＡ−ＮＷ２０１（コア・シェル型高分子微粒子で、歪１００％の発生応力１１ＭＰａ）を使用した。
光重合開始剤として、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製の光重合開始剤 Ｃｉｂａ ＤＡＲＯＣＵＲ １１７３（２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン）を使用した。
【００１９】
（実施例１）
前記の単量体Ｚ、単量体Ｘ、単量体Ｙ、重合体Ｂ、光重合開始剤の中から図１の実施例１に記載したものを選択し、図１の重量部でガラス製サンプル管に量り取って混合したのち、重合体が溶解して均一に分散するまで室温の暗所で攪拌し、光硬化性樹脂を用意した。
次に図２に示すように、鋳型１（シリコン基板をドライエッチングして作製したもので、図中の上面に型となる凹凸構造を有する）の上に前記の光硬化性樹脂２を置き、さらにその上からガラスプレート３（使用直前まで３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業製）に１２時間以上浸漬した）をのせて光硬化性樹脂が鋳型上面全体に広がるようにした。
このようにして用意した鋳型、光硬化性樹脂、ガラスプレートを窒素雰囲気中に置き、図３のようにしてスライドガラス上面からの高さが２ｃｍのところに紫外線ランプ（アズワン株式会社製 ＬＵＶ−１６、２２Ｗ）を置いて３０分間紫外線照射したのちに、鋳型を外してガラスプレート上に表面微細構造体を用意した。
鋳型としてスタンパ１（ウェルアレイ作製用のスタンパで、開口部が内接円直径１０μｍの正六角形で深さ１５μｍのウェルが２０μｍの間隔で正方格子状に並んだ構造を作製できる）を使用し、上記のようにして得られた表面微細構造体の凹凸構造を、パターン面の上から走査型電子顕微鏡観察した結果を図４に示す。
この成形体においては、ウェル開口部のエッジ部分での樹脂の未充填や変形などが全く認められず、全体としてもスタンパ構造を忠実に転写した微細構造が認められた。
表面微細構造体の表面について、ＡＴＲ法による赤外分光分析を実施した。
得られた赤外吸収スペクトルを図５に示す。
スペクトルにはカルボキシル基に特徴的な３２００ｃｍ−１を頂点としたブロードなピークや１７００ｃｍ−１付近のブロードなピークが認められ、微細構造表面にカルボキシル基が導入できていることを確認した（比較のために、実施例１の単量体Ｚを除いた樹脂について同様に測定した赤外吸収スペクトルを、図６に示す）。
【００２０】
（実施例２〜４）
前記の単量体Ｚ、単量体Ｘ、単量体Ｙ、重合体Ｂ、光重合開始剤の中から図１の実施例２〜４に記載したものを選択し、鋳型としてスタンパ１を使用して実施例１と同様に表面微細構造体を用意した。
このようにして得られた実施例２〜４の各表面微細構造体の凹凸構造を、実施例１と同様にして走査型電子顕微鏡観察したところ、これら全ての成形体においてウェル開口部のエッジ部分での樹脂の未充填や変形などが全く認められず、全体としてもスタンパ構造を忠実に転写した微細構造が認められた。
実施例２〜４の表面微細構造体の表面について、実施例１と同様にＡＴＲ法による赤外分光分析を実施した。
得られた実施例３の表面微細構造体の赤外吸収スペクトルを図７に示す。
スペクトルにはエポキシ環に特徴的な９１０ｃｍ−１のピークが認められ、微細構造表面にエポキシ基が導入できていることを確認した。
実施例２および４の表面微細構造体の赤外吸収スペクトルについても前記同様にエポキシ環に特徴的なピークが認められ、微細構造表面にエポキシ基が導入できていることを確認した。
【００２１】
（参考例１）
前記の単量体Ｚ、単量体Ｘ、単量体Ｙ、重合体Ｂ、光重合開始剤の中から図１の参考例１に記載したものを選択し、鋳型としてスタンパ１を使用して実施例１と同様に表面微細構造体を用意することを試みた。
しかしこの場合は、光硬化性樹脂が硬化したのちに樹脂とスタンパ１が接着して離型することが困難な場合があった。
これは、単量体Ｚの割合が多いためと認められる。
【００２２】
（実施例５）
実施例３で得た表面にエポキシ基を有する表面反応性微細構造体に、反応性ポリマーであるポリアクリル酸を固定することを試みた。
ポリアクリル酸（ポリアクリル酸５，０００ 和光純薬製）を１０重量％の濃度でメタノールに溶解し、この溶液に表面反応性微細構造体を浸漬した後に取り出し、メタノール蒸発させて表面反応性微細構造体の表面を薄いポリアクリル酸フィルムで覆った。
このようにした表面反応性微細構造体を１３０℃で１時間加熱した後に、微細構造体表面を蒸留水でよく洗浄して乾燥した。
得られた微細構造体の表面について実施例１と同様にして赤外分光分析した。
得られたスペクトルを図８に示す。
スペクトルにはポリアクリル酸のカルボキシル基に特徴的な３４００ｃｍ−１付近を頂点としたブロードなピークや１７００ｃｍ−１付近のブロードなピークが認められた。
さらに９１０ｃｍ−１のエポキシ環に由来するピークが消失していることから、表反応性微細構造体の表面にあったエポキシ基がポリアクリル酸のカルボキシル基の一部と反応していることが推定された。
以上から、表面にポリアクリル酸が固定された表面反応性ポリマー微細構造体が得られることを確認した。
【００２３】
（比較例１）
前記の単量体Ｘ、単量体Ｙ、重合体Ｂ、光重合開始剤の中から図１の比較例１に記載したものを選択し、鋳型としてスタンパ１を使用して実施例１と同様に表面微細構造体（単量体Ｚを含まない）を用意した。
この表面微細構造体を用い実施例５と同様にしてポリアクリル酸の固定を行い、表面を赤外分光分析した。
得られたスペクトルを図９に示す。
スペクトルには前記のポリアクリル酸に特徴的なピークは認められず、官能基を持たない表面微細構造体では表面に反応性ポリマーを固定できないことを確認した。
【００２４】
（実施例６）
実施例４で得た表面にエポキシ基を有する表面反応性微細構造体に、反応性ポリマーであるポリアリルアミンを固定することを試みた。
表面反応性微細構造体の一部をポリアリルアミン水溶液「Poly(allylamine), 20wt% solution in water ALDRICH製」に１時間接触させたのち、蒸留水でよく洗浄して乾燥した。
得られた微細構造体は、その全体を濃度０．１重量％のＦＩＴＣ（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ−４−ｉｓｏｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ 同仁化学製）水溶液に１時間浸漬した後に取り出して蒸留水でよく洗浄して乾燥した。
このようにＦＩＴＣによりアミノ基を蛍光染色した微細構造体を、蛍光顕微鏡観察しその画像を撮影した（図１０参照）。
図１０の画像では、ポリアリルアミンが接触した部分にはＦｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎによる緑色の蛍光が認めれたが、ポリアリルアミンが接触しない部分には蛍光は認められなかった。
以上から、表面にポリアリルアミンが固定された表面反応性ポリマー微細構造体が得られることを確認した。
【００２５】
（実施例７〜９）
実施例５と同様にして、図１１の実施例７〜９に記載した表面反応性微細構造体、反応性ポリマーを用いて表面反応性ポリマー微細構造体を用意した。
さらにこれらの表面反応性ポリマー微細構造体に蛍光標識抗体の固定を次のように試みた。
濃度２μｇ／ｍｌの抗体水溶液（抗体はＣｙ３で蛍光標識したＣＥＤＡＲＬＡＮＥ製、Ｃｙ３ Ｇｏａｔ Ｆ（ａｂ’）２ Ａｎｔｉ−Ｍｏｕｓｅ ＩｇＧ（Ｈ＋Ｌ）を使用）と、濃度２０ｍｇ／ｍｌの１−シクロヘキシル−３−（２−モルホリノエチル）カルボジイミド メト−ｐ−トルエンスルホナート（和光純薬工業製）水溶液とを１：１で混合した溶液に、表面反応性ポリマー微細構造体を３０℃で１時間浸漬したのち、微細構造体を溶液から取り出し蒸留水で洗浄して乾燥した。
このようにして得た微細構造体を蛍光顕微鏡観察し（ＯＬＹＭＰＵＳ製の高級システム顕微鏡ＢＸ５０およびユニバーサル落射蛍光装置ＢＸ−ＦＬＡを使用）、さらにＣＣＤカメラ（ＯＬＹＭＰＵＳ製、ＤＰ７０）により蛍光画像を得た。
実施例８の微細構造体の蛍光画像を図１２に示す。
図１２の画像では全体に蛍光分子に由来する赤色の発光が認められ、これより表面に抗体が固定されたことを確認し、実施例７および９で得た微細構造体についても同様にして抗体の固定を確認した。
抗体の固定量を評価するために、蛍光画像の輝度測定を実施した。
輝度測定は、同じ撮影条件で得た全ての画像について同じ位置から６８０×５１２ピクセルの画像を切り出してグレースケールに変換したのち、全ピクセルの輝度の平均値を求めることにより行った。
測定された輝度（図１１参照）は、実施例７〜９の何れにおいても表面官能基を有しない微細構造体と比較し３倍以上と高く（後の比較例２を参照）、よく抗体が固定されていることを確認した。
【００２６】
（実施例１０）
実施例７〜９と比較するために、表面にカルボキシル基を有する実施例１の表面反応微細構造体を用い、そのまま実施例７〜９と同様に蛍光標識抗体の固定を試みた。
このようにして得た微細構造体の蛍光画像の輝度測定を実施例７〜９と同様に行った。
測定された輝度（図１１参照）は、表面官能基を有しない微細構造体と比較すると高かったが（後の比較例２を参照）、ポリアクリル酸の固定により表面に多数の官能基を有する実施例７〜９の場合には及ばなかった。
【００２７】
（比較例２）
表面に官能基を有しない微細構造体おける抗体固定を評価するために、比較例１の微細構造体を用いて実施例７〜９と同様にして蛍光標識抗体の固定を試みた。
このようにして得た微細構造体の蛍光画像の輝度測定を実施例７〜９と同様に行ったところ、測定された輝度（図１１参照）は、実施例７〜９の場合と比較して１／３以下であった。
この値は、比較例１の微細構造体についてそのまま輝度測定した時の値（輝度測定値：２８）と同等であり、比較例１の表面に官能基を有しない微細構造体では、表面に抗体固定されないことが確認された。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合し、エポキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、イソシアネート基、アルコキシシリル基、メチロール基のいずれか一つ以上を有する単量体Ｚ、
単量体Ｚと混合した時に均一な液体となり１個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合し単量体Ｚを含まない単量体Ｘ、
および単量体Ｘと混合した時に均一な液体となり２個以上の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合する単量体Ｙとからなり、
（単量体Ｘ＋単量体Ｚ）と単量体Ｙの重量比が９０／１０〜５５／４５の範囲にある単量体Ｘ，Ｙ及びＺの重合体Ａ、
および単量体Ｘと単量体Ｙと単量体Ｚとの混合液体に溶解またはコロイド状に分散する重合体Ｂを主たる成分とする重合体組成物からなり、表面にミクロな凹凸構造を有することを特徴とする表面反応性微細構造体。
【請求項２】
単量体Ｘは、それを重合した重合体のガラス転移温度が２０℃以下であることを特徴とする請求項１記載の表面反応性微細構造体。
【請求項３】
単量体Ｘは、炭素数３以上のアルキル基を有する単量体と水酸基および／またはアルコキシル基を有する単量体の混合物であることを特徴とする請求項１又は２記載の表面反応性微細構造体。
【請求項４】
重合体Ｂは、コア・シェル型の高分子微粒子からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表面反応性微細構造体。
【請求項５】
エポキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、イソシアネート基、アルコキシシリル基、メチロール基、及び水酸基のいずれか一つ以上を有する反応性ポリマーを、請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体の表面の少なくとも一部に固定したことを特徴とする表面反応性ポリマー微細構造体。
【請求項６】
タンパク質、ポリペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、蛍光分子、発光分子、キレート分子、クロミック分子のいずれか一つ以上を、請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体または請求項５記載の表面反応性ポリマー微細構造体の表面の少なくとも一部に固定したことを特徴とする表面機能性微細構造体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の微細構造体の微細構造を有しない面に、ガラス、プラスチック、金属のいずれかからなるプレートを貼付したことを特徴とする微細構造体複合プレート。
【請求項８】
前記単量体Ｘ、単量体Ｙ、単量体Ｚ、重合体Ｂを主成分とする光硬化性樹脂を鋳型に流し込み光重合により固化して作製することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体、請求項５記載の表面反応性ポリマー微細構造体、請求項６に記載の表面機能性微細構造体及び請求項７記載の微細構造体複合プレートのうち、いずれかを用いたことを特徴とするマイクロ流路チップ。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体、請求項５記載の表面反応性ポリマー微細構造体、請求項６に記載の表面機能性微細構造体及び請求項７記載の微細構造体複合プレートのうち、いずれかを用いたことを特徴とするマイクロチャンネルチップ。
【請求項１１】
請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体、請求項５記載の表面反応性ポリマー微細構造体、請求項６に記載の表面機能性微細構造体及び請求項７記載の微細構造体複合プレートのうち、いずれかを用いたことを特徴とするマイクロウェルアレイチップ。
【請求項１２】
請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体、請求項５記載の表面反応性ポリマー微細構造体、請求項６に記載の表面機能性微細構造体及び請求項７記載の微細構造体複合プレートのうち、いずれかを用いたことを特徴とする細胞培養プレート。
【請求項１】
１個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合し、エポキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、イソシアネート基、アルコキシシリル基、メチロール基のいずれか一つ以上を有する単量体Ｚ、
単量体Ｚと混合した時に均一な液体となり１個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合し単量体Ｚを含まない単量体Ｘ、
および単量体Ｘと混合した時に均一な液体となり２個以上の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合する単量体Ｙとからなり、
（単量体Ｘ＋単量体Ｚ）と単量体Ｙの重量比が９０／１０〜５５／４５の範囲にある単量体Ｘ，Ｙ及びＺの重合体Ａ、
および単量体Ｘと単量体Ｙと単量体Ｚとの混合液体に溶解またはコロイド状に分散する重合体Ｂを主たる成分とする重合体組成物からなり、表面にミクロな凹凸構造を有することを特徴とする表面反応性微細構造体。
【請求項２】
単量体Ｘは、それを重合した重合体のガラス転移温度が２０℃以下であることを特徴とする請求項１記載の表面反応性微細構造体。
【請求項３】
単量体Ｘは、炭素数３以上のアルキル基を有する単量体と水酸基および／またはアルコキシル基を有する単量体の混合物であることを特徴とする請求項１又は２記載の表面反応性微細構造体。
【請求項４】
重合体Ｂは、コア・シェル型の高分子微粒子からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表面反応性微細構造体。
【請求項５】
エポキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、イソシアネート基、アルコキシシリル基、メチロール基、及び水酸基のいずれか一つ以上を有する反応性ポリマーを、請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体の表面の少なくとも一部に固定したことを特徴とする表面反応性ポリマー微細構造体。
【請求項６】
タンパク質、ポリペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、蛍光分子、発光分子、キレート分子、クロミック分子のいずれか一つ以上を、請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体または請求項５記載の表面反応性ポリマー微細構造体の表面の少なくとも一部に固定したことを特徴とする表面機能性微細構造体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の微細構造体の微細構造を有しない面に、ガラス、プラスチック、金属のいずれかからなるプレートを貼付したことを特徴とする微細構造体複合プレート。
【請求項８】
前記単量体Ｘ、単量体Ｙ、単量体Ｚ、重合体Ｂを主成分とする光硬化性樹脂を鋳型に流し込み光重合により固化して作製することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体、請求項５記載の表面反応性ポリマー微細構造体、請求項６に記載の表面機能性微細構造体及び請求項７記載の微細構造体複合プレートのうち、いずれかを用いたことを特徴とするマイクロ流路チップ。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体、請求項５記載の表面反応性ポリマー微細構造体、請求項６に記載の表面機能性微細構造体及び請求項７記載の微細構造体複合プレートのうち、いずれかを用いたことを特徴とするマイクロチャンネルチップ。
【請求項１１】
請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体、請求項５記載の表面反応性ポリマー微細構造体、請求項６に記載の表面機能性微細構造体及び請求項７記載の微細構造体複合プレートのうち、いずれかを用いたことを特徴とするマイクロウェルアレイチップ。
【請求項１２】
請求項１〜４のいずれかに記載の表面反応性微細構造体、請求項５記載の表面反応性ポリマー微細構造体、請求項６に記載の表面機能性微細構造体及び請求項７記載の微細構造体複合プレートのうち、いずれかを用いたことを特徴とする細胞培養プレート。
【図１】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−４６８５３（Ｐ２０１１−４６８５３Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９７６００（Ｐ２００９−１９７６００）
【出願日】平成２１年８月２８日（２００９．８．２８）
【出願人】（０００２３６９２０）富山県 (197)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２８日（２００９．８．２８）
【出願人】（０００２３６９２０）富山県 (197)
【Ｆターム（参考）】
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