專利名稱：生物芯片用基板、生物芯片、生物芯片用基板的制造方法以及生物芯片的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物分子的檢測技術(shù)，特別涉及生物芯片用基板、生物芯片、 生物芯片用基板的制造方法以及生物芯片的制造方法。
背景技術(shù)：
所謂的生物芯片，是將與作為被檢測對象的靶生物分子特異地結(jié)合的探針 生物分子固定在基板表面的特定位置的元件的總稱。作為生物芯片的代表例的脫氧核糖核酸(DNA)芯片，被用于檢測血液或細胞的提取液中所含有的耙 DNA的種類和量。就DNA芯片來說，例如在載玻片等基板上，分別陣列狀地 排列數(shù)千 數(shù)萬種作為具有已知序列的單鏈DNA的探針DNA。當(dāng)向DNA芯 片供給含有熒光標(biāo)識的靶DNA的被檢液時，只有序列與探針DNA有互補關(guān) 系的靶DNA與探針DNA由氫鍵結(jié)合，形成互補的雙鏈。因此，固定有耙DNA 的部分發(fā)出熒光，所以通過測定基板上的熒光發(fā)色位置和其發(fā)色強度，能夠知 道靶DNA的種類和量。因而，正如特表2002-537869號爿isj艮所記載的那樣， 在制造DNA芯片時，需要只在基板表面的特定位置上固定規(guī)定序列的探針 DNA。但是，只在特定位置上固定探針DNA是困難的。因此，在檢測工序中， 與結(jié)合在特定位置以外的探針DNA反應(yīng)的靶DNA成為背景噪聲，成為使 DNA芯片的檢測精度降低的因素。 發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的第l方式，提供一種生物芯片用基板，其具備能在表面上 導(dǎo)入多個羥基的基體；配置在基體上、設(shè)有達到基體的多個孔的金屬系膜；酉己 置在金屬系膜上的交聯(lián)性的高分子膜。根據(jù)本發(fā)明的第2方式，提供一種生物芯片，其具備基體；配置在基體 上、設(shè)有達到基體的多個孔的金屬系膜；從多個孔的各個孔露出的基體表面上 結(jié)合的多個探針生物分子。根據(jù)本發(fā)明的第3方式，提供一種生物芯片用基板的制造方法，其包含 準(zhǔn)備能在表面導(dǎo)入多個羥基的基體的步驟；在基體上形成金屬系膜的步驟；在 金屬系膜上形成交聯(lián)性的高分子膜的步驟；選擇性地除去高分子膜的一部分的 步驟；將一部分被選擇性地除去的高分子膜作為蝕刻掩模使用，在金屬系膜上 形成達到基體的多個孔的步驟。根據(jù)本發(fā)明的第4方式，提供一種生物芯片的制造方法，其包含準(zhǔn)備基 體的步驟；在基體上形成金屬系膜的步驟；在金屬系膜上形成交聯(lián)性的高分子 膜的步驟；選擇性地除去高分子膜的一部分的步驟；將一部分被選擇性地除去 的高分子膜作為蝕刻掩模使用，在金屬系膜上形成達到基體的多個孔的步驟； 在從多個孔露出的基體的表面上導(dǎo)入多個羥基的步驟；使多個探針生物分子各 自結(jié)合在多個羥基上的步驟；將金屬系膜和高分子膜浸入堿溶液中，使高分子 膜從金屬系膜剝離的步驟。根據(jù)本發(fā)明的第5方式，提供一種生物芯片的制造方法，其包含準(zhǔn)備具 備基體、金屬系膜、高分子膜和多個羥基的生物芯片用基板的步驟；使多個探 針生物分子各自結(jié)合在多個羥基上的步驟；將金屬系膜和高分子膜浸入堿溶液 中，使高分子膜從金屬系膜剝離的步驟，其中，所述金屬系膜配置在基體上、 設(shè)有達到基體的多個孔的金屬系膜，所述高分子膜為配置在金屬系膜上的交聯(lián) 性的高分子膜，所述多個羥基為在從多個孔露出的基體表面上導(dǎo)入的羥基。根據(jù)本發(fā)明的第6方式，提供一種生物芯片用基板，其具備能在表面導(dǎo) 入多個羥基的基體；使探針生物分子與各個多個羥基結(jié)合時配置在基體上、具 有規(guī)定基體的表面的探針生物分子的結(jié)合區(qū)域的多個貫通孔的保護部件。根據(jù)本發(fā)明的第7方式，提供一種生物芯片，其具備透光性的基體；配 置在基體上、設(shè)有達到基體的多個貫通孔的遮光膜；在從各個多個貫通孔露出 的基體上結(jié)合的多個探針生物分子。根據(jù)本發(fā)明的第8方式，提供一種生物芯片，其具備透光性的基體；配 置在基體的第1面上、設(shè)有達到第1面的多個貫通孔的遮光膜；在與基體的第 1面相對的基體的第2面上結(jié)合的多個探針生物分子。根據(jù)本發(fā)明的第9方式，提供一種生物芯片，其具備透光性的支持部件； 在支持部件上結(jié)合的多個探針生物分子；在支持部件的外周配置的遮光部件。


圖l是本發(fā)明的第1實施方式所涉及的生物芯片用基板的俯視圖。圖2是本發(fā)明的第1實施方式所涉及的生物芯片用基板的斷面圖。 圖3是表示本發(fā)明第1實施方式所涉及的高分子膜的組成的化學(xué)式。 圖4是表示本發(fā)明的第1實施方式所涉及的生物芯片用基板的第1工序斷 面圖。圖5是表示本發(fā)明的第1實施方式所涉及的生物芯片用基板的第2工序斷 面圖。圖6是表示本發(fā)明的第1實施方式所涉及的生物芯片用基板的第3工序斷 面圖。圖7是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的俯視圖。 圖8是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的第1斷面圖。 圖9是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的第l放大斷面圖。 圖IO是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的第2斷面圖。 圖11是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的第2放大斷面圖。 圖12是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的第3放大斷面圖。 圖13是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的第l工序斷面圖。 圖14是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的第2工序斷面圖。 圖15是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的第3工序斷面圖。 圖16是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的第4工序斷面圖。 圖17是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的核苷亞磷酰胺的化學(xué)式。 圖18是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的核苷的堿基的第1化學(xué)式。 圖19是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的第5工序斷面圖。 圖20是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的第6工序斷面圖。 圖21是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的第7工序斷面圖。 圖22是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的第8工序斷面圖。 圖23是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的第9工序斷面圖。 圖24是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的第IO工序斷面圖。 圖25是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的核苷的堿基的第2化學(xué)式。圖26是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的第11工序斷面圖。 圖27是本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片的第12工序斷面圖。 圖28是本發(fā)明的實施方式的第2實施方式的變形例所涉及的生物芯片的 第1工序斷面圖。圖29是本發(fā)明的實施方式的第2實施方式的變形例所涉及的生物芯片的第2工序斷面圖。圖30是本發(fā)明的第3實施方式所涉及的生物芯片用基板的俯視圖。 圖31是本發(fā)明的第3實施方式所涉及的生物芯片用基板的斷面圖。 圖32是本發(fā)明的第4實施方式所涉及的生物芯片的俯視圖。 圖33是本發(fā)明的第4實施方式所涉及的生物芯片的第1斷面圖。 圖34是本發(fā)明的第4實施方式所涉及的生物芯片的第2斷面圖。 圖35是本發(fā)明的第4實施方式所涉及的生物芯片的第1工序斷面圖。 圖36是本發(fā)明的第4實施方式所涉及的生物芯片的第2工序斷面圖。 圖37是本發(fā)明的第4實施方式所涉及的生物芯片的第3工序斷面圖。 圖38是本發(fā)明的第4實施方式所涉及的生物芯片的第4工序斷面圖。 圖39是本發(fā)明的第4實施方式所涉及的生物芯片的第5工序斷面圖。 圖40是本發(fā)明的第4實施方式所涉及的生物芯片的第6工序斷面圖。 圖41是本發(fā)明的第4實施方式所涉及的生物芯片的第3斷面圖。 圖42是本發(fā)明的第4實施方式的變形例所涉及的生物芯片的第1工序斷面圖。圖43是本發(fā)明的第4實施方式的變形例所涉及的生物芯片的第2工序斷 面圖。圖44是本發(fā)明的第5實施方式所涉及的生物芯片的俯視圖。圖45是本發(fā)明的第5實施方式所涉及的生物芯片的第1斷面圖。圖46是本發(fā)明的第5實施方式所涉及的生物芯片的第1工序斷面圖。圖47是本發(fā)明的第5實施方式所涉及的生物芯片的第2工序斷面圖。圖48是本發(fā)明的第5實施方式所涉及的生物芯片的第2斷面圖。圖49是本發(fā)明的第5實施方式所涉及的生物芯片的第3斷面圖。圖50是本發(fā)明的第6實施方式所涉及的生物芯片的俯視圖。9圖51是本發(fā)明的第6實施方式所涉及的生物芯片的第1斷面圖。 圖52是本發(fā)明的第6實施方式所涉及的生物芯片的第1工序斷面圖。 圖53是本發(fā)明的第6實施方式所涉及的生物芯片的第2工序斷面圖。 圖54是本發(fā)明的第6實施方式所涉及的生物芯片的第3工序斷面圖。 圖55是本發(fā)明的第6實施方式所涉及的生物芯片的第4工序斷面圖。 圖56是本發(fā)明的第6實施方式所涉及的生物芯片的第2斷面圖。 圖57是本發(fā)明的其他實施方式所涉及的生物芯片的俯視圖。
具體實施方式
以下，說明本發(fā)明的實施方式。在以下的附圖的記載中，相同或類似部分 用相同或類似的符號表示。但是，附圖是示意圖。因此，具體的尺寸等可以參 照以下的說明來判斷。另外，在附圖相互之間，包含相互的尺寸的關(guān)系和比例 不同的部分是當(dāng)然的。第1實施方式本發(fā)明的第1實施方式所涉及的生物芯片用基板，如圖1和從II-II方向 看的斷面圖即圖2所示，具備在表面上能導(dǎo)入多個羥基(-OH)的基體15、和 配置在基體 15 上的、設(shè)有達到基體 15 的多個孔 41a，41b,41c，41d,41e，41f,41g，41h,41i,42a，42b，42c,42d,42e，42f,42h,42i，43a,43b，43c ,43d，43e，43f，43g，43h，43i，44a，44b，44c，44d,44e,44f，44g,44h，44i,45a,45b，45c，45d，45 e，45f,45g，45h,45i，46a,46b，46c,46d,46e，46f，46g，46h,46i,47a,47b，47c,47d,47e，47f，4 7g，47h,47i,48a,48b，48c，48d,48e，48f,48g,48h,48i，49a,49b,49c,49d，49e,49f,49g，49h， 49i的金屬系膜13?；w15的膜厚例如是550pm，作為基體15的材料，能夠 使用在合成石英(Si02)和表面上形成有自然氧化膜的硅基板等。金屬系膜 13的膜厚例如10nm~10pm，優(yōu)選為50nm。作為金屬系膜13的材料，能夠使 用鈦(Ti)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、鈮(Nb)、鉭(Ta)和鎢(W)等過渡金屬、 或者鋁(Al)和金(Au)等金屬，特別優(yōu)選Ti。作為金屬系膜13的材料，還 可以使用一氧化鈦(TiO )或二氧化鈦(Ti02 )等過渡金屬氧化物、氮化鈦(TiN) 等過渡金屬氮化物、以及碳化鈦(TiC)等過渡金屬碳化物。另外，作為金屬 系膜13的材料，也可以使用氧化銦錫ITO (Indium Tin Oxide)等。此外，第1實施方式所涉及的生物芯片用基板具備配置在金屬系膜13上膜11。高分子膜11對氟酸(HF )、硝酸(HN03 )以及水(H20 ) 的混合液等酸性溶液為不溶性，例如膜厚為20pm。作為高分子膜ll的材料， 能夠使用對紫外線感光性的環(huán)氧樹脂，優(yōu)選化藥精微化工(化藥 MICROCHEM)公司的SU-8-3000系列等。高分子膜ll，如圖3所示，由分 別交聯(lián)的多個環(huán)氧樹脂llla、 lllb、 lllc、 llld構(gòu)成。當(dāng)采用以上的圖1至圖3所示的生物芯片用基板制作生物芯片時，如在后 面釆用圖26詳述的那樣，在從多個孔41a 41i，42a 42i,43a 43i,44a 44i,45a 45i, 46a~46i，47a~47i，48a~48i,49a~49i中露出的基體15表面上，導(dǎo)入探針生物分子 后，將探針生物分子中含有的氨基用堿溶液脫保護時，容易從金屬系膜13上 剝離高分子膜11。特別是將SU-8用于高分子膜11的材料時，從金屬系膜13 的剝離就更容易。由于導(dǎo)入揮:針生物分子后高分子膜11容易從金屬系膜13上 剝離，因此能夠防止在金屬系膜13的表面上導(dǎo)入探針生物分子。因而，僅在 從多個孑L 41a~41i，42a~42i,43a~43i，44a~44i,45a~45i，46a~46i，47a 47i, 48a 48i， 49a 49i中露出的基體15表面上，能導(dǎo)入探針生物分子，在金屬系膜13的表 面上不會附著探針生物分子。因而，在靶生物分子的檢測工序中，能夠消除背 景噪聲。導(dǎo)入探針生物分子后的容易的剝離，是在高分子膜11和金屬系膜13 的組合中能觀察到的現(xiàn)象。因此，在第1實施方式所涉及的生物芯片用基板中， 在基體15上配置金屬膜13,進而在金屬膜13上配置高分子膜11。接著，采用圖4至圖6,對第1實施方式所涉及的生物芯片用基板的制造 方法進行說明。(a) 如圖4所示，準(zhǔn)備由Si02等構(gòu)成的基體15，采用濺射法或化學(xué)氣相 沉積(CVD)法等在基體15上形成由Ti等構(gòu)成的金屬系膜13。形成金屬系 膜13后，用氧(02)等離子體對表面進行5分鐘處理。接著，如圖5所示， 在金屬系膜13上旋涂含有SU-8-3000等感光性的環(huán)氧樹脂的溶液，形成高分 子膜ll。作為旋涂的條件，例如，用5秒鐘加速至每分鐘300轉(zhuǎn)，每分鐘300 轉(zhuǎn)維持10秒鐘。進而，用5秒鐘加速至每分鐘500轉(zhuǎn)，每分鐘500轉(zhuǎn)維持15 秒鐘。然后，用5秒鐘加速至每分鐘4500轉(zhuǎn)，每分4500轉(zhuǎn)維持30秒鐘。最 后，用5秒鐘停止旋轉(zhuǎn)。(b) 形成高分子膜ll后，預(yù)固化(pre-baked)處理高分子膜11。首先，將基體15放在設(shè)定成65。C的加熱板上，經(jīng)過2分鐘后，將加熱板設(shè)定為80°C。 經(jīng)過20分鐘后，將加熱板設(shè)定為95。C，放置15分鐘。經(jīng)過15分鐘后，切斷 加熱板的電源，放置1個小時。然后，采用具有與圖1所示的多個孔 41a~41i，42a 42i，43a~43i，44a 44i，45a~45i,46a~46i，47a~47i,48a~48i,49a~49i的各 自形狀對應(yīng)的掩模圖案的光掩模，在紫外線下選擇性地曝光高分子膜11的一 部分。曝光后，對高分子膜11進行曝光后烘烤(PEB)處理。具體地，將基 體15放在設(shè)定為65。C的加熱板上，經(jīng)過2分鐘后，將加熱板設(shè)定為95。C,放 置6分鐘。經(jīng)過6分鐘后，切斷加熱板的電源，放置1個小時。然后，采用 SU-8顯影液等使高分子膜11顯影時，由于高分子膜具有感光性，因此如圖6 所示，高分子膜11的一部分被選擇性地除去。(c)將一部分被選擇性地除去的高分子膜11作為蝕刻掩模使用，利用各 向同性的濕式蝕刻選擇性地除去金屬系膜13的一部分。作為蝕刻溶液，可以 使用氟酸(HF)、硝酸(HN03)和水(H20)的混合液等。通過選擇性的除去， 各自形成圖2所示的多個孔41a 41i,42a~42i,43a~43i，44a~44i， 45a 45i, 46a~46i,47a~47i，48a 48i,49a~49i，完成第1實施方式所涉及的生物芯片用基板 的制造方法。根據(jù)以上所示的第1實施方式所涉及的生物芯片用基板的制造方法，由于 由SU-8-3000等構(gòu)成的交聯(lián)性的高分子膜11對蝕刻溶液具有強耐溶劑性，因 此不需要在濕式蝕刻后除去高分子膜ll，在金屬系膜13上形成新保護膜。為 此，將高分子膜11作為形成各個多個孔41a~41i，42a 42i，43a~43i，44a~44i， 45a 45i， 46a 46i， 47a~47i,48a~48i，49a~49i時的蝕刻掩模使用，并且，蝕刻工序 后也能夠用作金屬系膜13的保護膜。這里，能夠省略金屬系膜13形成后的 02等離子體處理。第2實施方式本發(fā)明的第2實施方式所涉及的生物芯片用基板，如圖7和從ni-m方向看的斷面圖即圖8所示，具備基體15、和配置在基體15上的、設(shè)有達到基體 15的多個孑L 41a,41b,41c,41d,41e，41f,41g,41h，41i,42a，42b，42c，42d,42e，42f,42h, 42i,43a,43b，43c,43d，43e，43f，43g，43h，43i，44a，44b，44c，44d，44e，44f,44g，44h,44i,45a, 45b，45c，45d,45e，45f,45g,45h，45i,46a，46b，46c,46d，46e，46f，46g，46h，46i，47a,47b，47c,47d,47e,47f,47g,47h，47i,48a,48b，48c,48d,48e，48f，48g，48h,48i，49a，49b，49c，49d，49 e，49f,49g，49h，49i的金屬系膜13?；w15和金屬系膜13各自的膜厚和材料與 圖1所示的生物芯片用基板相同，因此省略說明。進而，第2實施方式所涉及的生物芯片，如圖8所示，具備在通過多個孔 41a 41i的各孔露出的基體15的表面上配置的多個生物物質(zhì)層 91a，91b，91c ，91d,91e,91f，91g,91h,91i。在多個生物物質(zhì)層91a 91i的各個層中， 多個DNA、多個核糖核酸(RNA)、多個肽核酸(PNA)或者多個蛋白質(zhì)等多 個探針生物分子的各自的官能團，如圖9所示，與基體15表面的羥基(-OH) 共價結(jié)合。探針生物分子為DNA、 RNA或PNA時，各自的序列設(shè)計成與靶 生物分子互補。對于在基體15表面上直接配置生物物質(zhì)層91a 91i的各個層，并不限定 第2實施方式。在圖10所示的例子中，在基體15的通過多個孔41a 41i的各 孔露出的部分的表面上，配置硅烷偶聯(lián)層81a，81b,81c ，81d, 81e，81f,81g,81h，81i。 在各個硅烷偶聯(lián)層81a 81i中，如圖11所示，多個硅烷偶聯(lián)劑各自的曱基 (-CH3)或乙基(-C2H5)與基體15表面的羥基(-OH)通過酸堿反應(yīng)而化學(xué) 結(jié)合。多個硅烷偶聯(lián)劑各自可以使用3-環(huán)氧丙氧基丙基三曱氧基硅烷、3-環(huán)氧丙 氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙 基)-3-氨基丙基曱基二曱氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三曱氧基硅烷、 N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三曱氧基硅烷、3-氨基 丙基三乙氧基硅烷等。在各個硅烷偶聯(lián)層81a 81i上，配置生物物質(zhì)層91a,91b，91c,91d， 91e，91f,91g，91h，91i。在各個生物物質(zhì)層91a 91i中，多個探針生物分子每個中 所導(dǎo)入的亞磷酰胺^f汙生物通過水解與硅烷偶聯(lián)層81a 81i的硅烷偶聯(lián)劑的環(huán)氧 基共價結(jié)合?；蛘?，硅烷偶聯(lián)劑和探針生物分子可以通過交聯(lián)劑結(jié)合。例如，受體、配 體、拮抗體、抗體、抗原等蛋白質(zhì)中含有的賴氨酸(Lys)的氨基(-麗2)、天 冬氨酸(Asp)和谷氨酸(Glu)的羧基(-COOH)、酪氨酸(Tyr)的酚基 (-C6H4(OH))、組氨酸(His)的咪唑基(-C3H3N2)、半胱氨酸(Cys)的巰基(-SH)等官能團可以與硅烷偶聯(lián)劑的氨基或環(huán)氧基用交聯(lián)劑結(jié)合。圖12所 示的例子中，將硅烷偶聯(lián)劑的氨基(-NH2)和抗體95a，95b，95c的氨基(-NH2), 用在兩端與氨基(-NH2 )反應(yīng)的交聯(lián)劑即辛二酸二琥珀酰亞胺酯(Disuccinimidyl suberate: DSS )結(jié)合。作為交聯(lián)劑，此外，還能使用在兩端與氨基反應(yīng)的雙石黃基琥珀酰亞胺辛二 酸鹽(Bis[sulfosuccinimidyl] suberate : BS3 ) 、 二曱亞胺(Dimethyl suberimidate.HCl: DMS )、戊二酸二琥珀酰亞胺酯(Disuccinimidyl glutarate: DSG)、羅曼試劑(Loman's Reagent )、 3,3，-二硫雙磺基琥珀酰亞胺丙酸酯(3，3，-Dithiobis [sulfosuccinimidyl propionate] : DTSSP)、乙二醇雙琥珀酰亞 胺琥珀酸酯(Ethylene glycol bis[succinimidylsuccinate]: EGS )、氨基和羧基反 應(yīng)的1-乙基-3-[3- 二曱基氨基丙基]碳二亞胺鹽酸鹽(l國Ethyl-3-[3-Dimethylaminopropyl]carbodiimide hydrochloride: EDC )等。 另外，作為交聯(lián)劑，可以使用與氨基和巰基反應(yīng)的間-馬來酰亞胺基苯曱 基-N-羥基丁二酰胺酉旨(m-Maleimidobenzyl-N國hydroxysuccinimide ester: MBS )、 琥珀酰亞胺4- (N-馬來酰亞胺基曱基)-環(huán)己烷-l-羧酸酯(Succinimidyl 4-(N-maleimidomethyl) -cyclohexane-l-carboxylate: SMCC )、琥珀酰亞胺4-(只十 國馬來酰亞胺苯基)-丁酸酉旨(Succinimidyl4-[p畫maleimidophenyl]國butyrate: SMPB)、 1^-3虎珀酰亞胺畫3- (2-吡p定二碌u)丙酸酉旨(N誦Succinimidyl畫3-[2-pyridyld他io]propionate: SPDP)、 N-(，馬來酰亞胺丁氧基)磺基琥珀酰亞 胺磺酸酯(N-[，Maleimidobutyloxy]sulfosuccinimide ester: Sulfo-GMBS )、磺 基琥珀酰亞胺6-[3，(2-吡咬二辟O-丙酰胺]己酸酯(Sulfosuccinimidyl 6國[3，(2-pyridyldithio)隱propionamide]hexanoate: Sulfo-LC-SPDP )、間-馬來酰亞 胺苯曱?；?N-羥基磺基-琥珀酰亞胺酯(m-Maleimidebenzoyl -N-hydoroxysulfo-succinimide ester: Sulfo-MBS )、磺基琥珀酰亞胺-4-( N-馬來 酰亞胺曱基)-環(huán)己烷畫l-羧酸酯(Sulfosuccinimidy 4[N-maleimidomethyl] -cyclohexane-l-carboxylate: Sulfo-SMCC)、磺基琥珀酰亞胺-4-(p-馬來酰亞胺 苯基)丁酸酉旨(Sulfosuccinimidy4-[p-maleimidophenyl]-butyrate: Sulfo-SMPB ) 等。在圖7所示的其他多個孔42a 42i， 43a 43i， 44a 44i, 45a 45i， 46a 46i， 47a 47i, 48a 48i， 49a 49i的各孔的斷面中，與圖8至圖12相同，因此省略說14明。接著，采用圖13至圖27,對第2實施方式所涉及的生物芯片的制造方法 進行說明。(a) 首先，準(zhǔn)備圖1和圖2所示的生物芯片用基板。接著，將生物芯片 用基板于室溫下，在經(jīng)攪拌的氳氧化鈉(NaOH)溶液中放置2個小時。這里， 所謂的NaOH溶液，是混合98g的NaOH、 294ml的蒸餾水以及392ml的乙醇 的溶液。通過放置在NaOH溶液中，如圖13所示，在從各個孔41a 41i中露 出的基體15的表面上導(dǎo)入多個羥基(-OH)。羥基(-OH)的導(dǎo)入可以由紫外 臭氧清洗機等來實施。(b) 將3-環(huán)氧丙氧基丙基曱基二乙氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基三乙氧 基硅烷等在官能團中具有環(huán)氧基的硅烷偶聯(lián)劑、或者N-2 (氨基乙基)3-氨基 丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷等在 官能團中具有胺的硅烷偶聯(lián)劑等，滴在圖2所示的由各個孔41a 41i露出的基 體15的表面上，形成圖14所示的各個硅烷偶聯(lián)劑層81a,81b，81c,81d,81e， 81f,81g,81h,81i。例如，將具有環(huán)氧基的硅垸偶聯(lián)劑在15。C的環(huán)境下滴下時， 如圖15所示，在基體15表面上導(dǎo)入多個環(huán)氧基。只要圖14所示的金屬系膜 13不透明，則在滴下硅烷偶聯(lián)劑時，就容易判斷孔41a 41i的位置。(c) 將殘留在基體15表面的未反應(yīng)的羥基(-OH),例如，用醋酸酐和 1-曱基咪唑(四氬呋喃溶液)處理，來乙?；M行封閉。接著，如圖16所 示，將在基體15表面導(dǎo)入的硅烷偶聯(lián)劑的環(huán)氧基水解，將羥基(-OH)導(dǎo)入 各個硅烷偶聯(lián)劑層81a 81i中。(d) 如圖17所示，準(zhǔn)備5，末端用二曱氧基三苯曱基(DMTr)保護、3， 末端的羥基被三價的亞磷酰胺衍生物取代的第l堿基的核苷。如圖18所示， 核苷中含有的腺嘌呤(A)和胞嘧啶(C)的氨基用苯甲?；Ｗo，鳥嘌呤(G) 的氨基用異丁基保護。接著，將第l堿基的核苷，滴在圖14所示的各硅烷偶 聯(lián)劑層81a 81i上。利用滴下，如圖19所示，釆用堿基催化劑等，使第l堿 基的核苷的氰乙基亞磷酰胺衍生物結(jié)合在硅烷偶聯(lián)劑的羥基(-OH)上。(e) 硅烷偶聯(lián)劑的未反應(yīng)的羥基(-OH)用醋酸酐和1-曱基咪唑(四氫 呋喃溶液)處理，來乙?；璧K與第2堿基以后的核苷的結(jié)合。接著，將第1堿基的核苷的二曱氧基三苯曱基(DMTr)用3%的三氯乙^/二氯甲烷酸性 溶劑脫保護，如圖20所示，將5，羥基(-OH)導(dǎo)入第1個堿基的核苷中。(f) 將3，末端的羥基被三價的亞磷酰胺衍生物取代的第2堿基的核苷滴 在硅烷偶聯(lián)層81a 81i上，如圖21所示，采用堿基催化劑等將第2堿基的核 苷的氰乙基亞磷酰胺衍生物用縮合反應(yīng)結(jié)合在第1堿基的核苷的5，羥基(-OH)上。第1堿基的核苷的未反應(yīng)的5，鞋基(-OH)用醋酸酐和四氳呋喃 溶液處理，來乙?；?，進行封閉。(g) 在縮合反應(yīng)中生成的亞磷酸三酯鍵，用碘和水(含有吡啶的四氬咬 喃溶液)氧化，如圖22所示，轉(zhuǎn)換成更穩(wěn)定的磷酸三酯鍵。然后，除去第2 堿基的二曱氧基三苯曱基(DMTr),如圖23所示，重復(fù)與核苷亞磷酰胺的縮 合反應(yīng)，直至形成目的的DNA鏈長，形成圖10所示的生物物質(zhì)層91a 91i。(h) DNA延長后，將基體15在55。C沉入氨水(NH4OH)等堿溶液中 30分鐘，進4亍堿溶液處理，使得高分子膜11浸透。NH40H水的重量百分比 濃度在調(diào)節(jié)時為40%。通過堿溶液處理，如圖24所示，結(jié)合在磷酸基上的氰 乙基保護基脫離。另外，腺噤呤(A)、胞嘧啶(C)、鳥嘌呤(G)等堿基如 圖25所示，被脫保護。進而，通過堿溶液處理，金屬系膜13和高分子膜11 的密合力降低。然后，將基體15從NH40H水中取出，用空氣槍等向圖26所 示的高分子月莫11的側(cè)面115吹射空氣等氣體，使高分子膜11從金屬系膜13 上剝離。最后，如圖27所示將末端的二曱氧基三苯曱基(DMTr)脫保護，完 成第2實施方式所涉及的生物芯片的制造方法。在以往的生物芯片的制造方法中，并沒有這樣的技術(shù)在形成生物物質(zhì)層 的過程中，用高分子膜等保護設(shè)有多個孔的膜，然后將高分子膜從設(shè)有多個孔 的膜方便地剝離。因此，如果不保護設(shè)有多個孔的膜就形成生物物質(zhì)層的話， 硅烷偶聯(lián)劑結(jié)合在設(shè)有多個孔的膜的表面上，在硅烷偶聯(lián)劑上結(jié)合探針生物分 子。因而，在設(shè)有多個孔的膜上也結(jié)合被熒光標(biāo)記的靶生物分子，在檢測工序 時存在形成背景噪聲的問題。特別是在微量測定中，期待這樣的技術(shù)只在從 多個孔的各孔露出的基板表面上捕集靶生物分子，在設(shè)有多個孔的膜上不捕集 靶生物分子，能夠提高熒光檢測的對比度。與此相對，根據(jù)第2實施方式所涉及的生物芯片的制造方法，如圖13至圖27所示，在形成生物物質(zhì)層91a 91i的過程中，用高分子膜ll保護金屬系 膜13,形成生物物質(zhì)層91a 91i后，高分子膜11從金屬系膜13上剝離。因此， 不會在金屬系膜13上導(dǎo)入探針生物分子，作為結(jié)果，在金屬系膜13上不結(jié)合 靶生物分子。因而，如果采用第2實施方式的生物芯片，由于在靶生物分子的 檢測工序中不生成背景噪聲，因此能夠以高精度檢測靶生物分子的種類和濃度 等。此外，在圖17至圖25所示的DNA合成過程中，由于在金屬系膜13上 配置高分子膜ll,因此也能夠確保多個孔42a 49i的各自的深度。因此，能夠 將用于DNA合成的充足的合成試劑滴在多個孔42a 49i的各孔中。另外，通 過浸入到在氰乙基保護基的脫離和腺噤呤(A)、胞嘧啶(C)、鳥嘌呤(G) 等的脫保護中使用的NH4OH水中，高分子膜11能從金屬系膜13上容易地剝 離。因此，不需要制備用于剝離高分子膜11的特別的剝離用溶液，并且，也 不需要將高分子膜11浸入特別的剝離用溶液，因此不會損傷生物物質(zhì)層91a 91i中的探針生物分子。容易剝離高分子膜11的現(xiàn)象，是在高分子膜11 形成在金屬系膜13上時見到的特異性的現(xiàn)象，以往，并沒有在金屬系膜13 上形成作為保護膜的高分子膜11的生物芯片的制造方法。特別是高分子膜由 SU-8-3000構(gòu)成，金屬系膜13由Ti構(gòu)成時，顯示出良好的剝離性。在圖13 至圖27中，說明的是在從多個孔42a 42i, 43a 43i， 44a 44i, 45a 45i, 46a 46i， 47a 47i， 48a 48i， 49a 49i的各孔中露出的基體15上形成硅烷偶聯(lián)劑層81a 81i 后，形成生物物質(zhì)層91a 91i的方法，但在圖13所示的多個羥基(-OH)各自 上可以不通過硅烷偶聯(lián)劑層81a 81i來固定探針生物分子，這也是當(dāng)然的。 (第2實施方式的變形例)在圖7所示的多個孔41a 41i, 42a 42i, 43a 43i, 44a 44i, 45a 45i, 46a 46i, 47a 47i, 48a 48i， 49a 49i的各孔上也能夠合成具有不同堿基序列的探針 DNA。以下，7十在多個孑匕41a 41i, 42a 42i, 43a 43i, 44a 44i， 45a 45i, 46a 46i, 47a 47i， 48a 48i， 49a 49i的各孔上合成具有不同堿基序列的探針DNA的方法 進行說明。(a)如圖14所示，分別形成硅烷偶聯(lián)層81a 81i之后，將各硅烷偶聯(lián)層 81a 81i中含有的硅烷偶聯(lián)劑的環(huán)氧基水解，在各硅烷偶聯(lián)層81a 81i上導(dǎo)入 羥基(-OH)。然后，使具有5堿基的胸腺嘧啶(T)的核苷依次結(jié)合在硅烷偶聯(lián)劑上。接著，如圖28所示，向孔41d, 41e， 41f中埋入填充樹脂，形成阻 擋層130a， 130b, 130c。填充樹脂的材料中，能夠使用將平均分子量20000 的聚羥基苯乙烯(PHS)以5%的重量比溶解于二曱基亞砜(DMSO)的溶液。(b) 用3%的三氯乙酸/二氯曱烷酸性溶劑將沒有填埋填充樹脂的孔 41a，41b，41c，41g，41h，41i的各自的核苷的二曱氧基三苯曱基(DMTr)脫保護。 然后，用溶劑除去阻擋層130a， 130b， 130c。接著，將3，末端的羥基被三價 的亞磷酰胺衍生物取代的新的核苷滴入孔41a 41i時，新的核苷只與二曱氧基 三苯曱基(DMTr)被脫保護的孔41a,41b,41c，41g,41h，41i的核苷的5'羥基(-OH) 反應(yīng)結(jié)合。(c) 如圖29所示，向圖14所示的孔41a,41b，41c,41g,41h，41i填埋填充樹 脂，形成阻擋層131a， 131b， 131c， 131d， 131e， 131f。接著，用3%的三氯 乙酸/二氯曱烷酸性溶劑將沒有填埋填充樹脂的孔41d,41e，41f的各自的核苷的 二甲氧基三苯曱基(DMTr)脫保護，用溶劑除去阻擋層131a, 131b， 131c， 131d， 131e, 131f。然后，將3，末端的羥基被三價的亞磷酰胺衍生物取代的新 的核苷滴入孔41a 41i時，新的核苷只與二曱氧基三苯甲基(DMTr)被脫保 護的孔41d，41e，41f的核苷的5'羥基(-OH)反應(yīng)結(jié)合。(d) 然后，通過反復(fù)進行向孔41a 41i的任一個內(nèi)部填埋填充樹脂、二 甲氧基三苯曱基(DMTr)的脫保護、填充樹脂的除去以及核苷的聚合反應(yīng)， 使得在多個孔41a 41i， 42a 42i， 43a 43i, 44a 44i, 45a 45i， 46a 46i, 47a 47i, 48a 48i, 49a 49i的各孔上合成具有不同堿基序列的探針DNA。在圖28和圖29所示的DNA合成過程中，由于高分子膜11配置在金屬 系膜13上，因此能夠充分地確保多個孔42a 49i的各自的深度。因此，填充 樹脂向多個孔42a 49i的填埋也變得更加簡單。 (第3實施方式)第3實施方式所示的生物芯片用基板，如圖30和從XXXI-XXXI方向觀 察的斷面圖即圖31所示，具備能在表面導(dǎo)入多個羥基的基體15、以及使探針 生物分子與多個羥基分別結(jié)合時配置在基體15上、具有規(guī)定基體15表面的探 針生物分子的結(jié)合區(qū)域的多個貫通孔141a，141b，141c，141d，141e，141f，141g，141h， 141i，142a，142b，142c，142d,142e，142f，142h，142i,143a,143b，143c,143d，143e，143f，143g， 143h， 143i，l 44a， 144b， 144c， 144d， 144e, 144f， 144g， 144h， 144i， 145a， 145b， 145c， 14 5d,145e,145f,145g,145h，145i，146a，146b，146c，146d,146e，146f,146g,146h,146i，147 a，147b，147c，147d，147e，147f，147g，147h，147i,148a，148b,148c,148d,148e，148f,148g， 148h, 148i， 149a， 149b， 149c， 149d， 149e, 149f， 149g, 149h， 149i的保護部件211 。在將探針生物分子導(dǎo)入從多個貫通孔141a 149i的各孔露出的基體15表 面上的期間，保護部件211被密合配置在基體15上。作為保護部件211的材 料，能夠使用SU-8等樹脂、硅(Si)橡膠和聚二曱基硅氧烷(PDMS)等對 核酸合成試劑具有耐剝離性的材料。在基體15的表面導(dǎo)入探針生物分子的方 法與圖15至圖25中說明的方法相同，因此省略說明。在從多個貫通孔 141a 149i的各孔露出的基體15的表面上導(dǎo)入4果針生物分子后，從基體15上 除去保護部件211。從基體15除去保護部件211后，在基體15上，只有從多 個貫通孔141a 149i的各孔露出的部分上導(dǎo)入有探針生物分子，在其他的部分 上未導(dǎo)入探針生物分子。因此，在基體15表面上，靶生物分子只結(jié)合在從多 個貫通孔141a 149i的各孔露出的部分上，不與其他部分結(jié)合。因而，在靶生 物分子的檢測工序中，可以消除由于靶生物分子非特異性地結(jié)合在基體15表 面而產(chǎn)生的背景噪聲。如第1和第2實施方式中說明的那樣，當(dāng)然也可以在基 體15和保護部件211之間配置金屬系膜。 (第4實施方式)本發(fā)明的第4實施方式所涉及的生物芯片，如圖32和從 X X XIII-X X XIII方向觀察的斷面圖即圖33所示，具備能在表面導(dǎo)入多個羥 基(-OH)的透光性的基體15,以及配置在基體15上、設(shè)有達到基體15的多 個貫通孔241a,241b,241c，241d，241e，241f，241g，241h,241i,242a,242b,242c，242d， 242e,242f，242h,242i，243a，243b，243c，243d,243e,243f，243g，243h,243i，244a，244b，2 44c,244d，244e，244f，244g,244h，244i,245a，245b,245c,245d,245e,245f,245g,245h,24 5i，246a,246b，246c,246d，246e,246f，246g,246h，246i,247a，247b,247c,247d，247e，247 f,247g，247h，247i，248a，248b，248c，248d，248e，248f，248g，248h，248i，249a，249b,249c, 249d，249e,249f，249g,249h,249i的遮光膜113。作為遮光膜113的材料，可以使 用鈦(Ti)、柏(Pt)、鉻(Cr)、鈮(Nb)、鉭(Ta)和鎢(W)等過渡金屬、 或者鋁(Al)和金(Au)等金屬。作為遮光膜113的材料，另外，也可以使用一氧化鈦(TiO)或二氧化鈦(Ti02)等過渡金屬氧化物、氮化鈦(TiN)等 過渡金屬氮化物、以及碳化鈦(TiC)等過渡金屬碳化物等。多個貫通孔 241a 249i各孔的直徑為300,以上。此外，第4實施方式所涉及的生物芯片，如圖33所示，具備在通過多個 貫通孔241a 249i各孔露出的基體15的表面上配置的多個生物物質(zhì)層 91a,91b,91c,91d，91e,91f,91g,91h，91i。在多個生物物質(zhì)層91a 91i各孔中，如在 圖9中說明的那樣，多個DNA、多個RNA、多個PNA或者多個蛋白質(zhì)等的 多個探針生物分子的各自的官能團與基體15表面的羥基(-OH)共價結(jié)合。對于在基體15表面直接配置生物物質(zhì)層91a 91i各個層，并不限定第4 實施方式。在圖34所示的例子中，在通過基體15的多個貫通孔241a 241i各 孔露出的部分的表面上，配置硅烷偶聯(lián)層81a,81b,81c，81d,81e,81f,81g,81h,81i。 在硅烷偶聯(lián)層81a 81i各層中，如在圖11中說明的那樣，多個硅烷偶聯(lián)劑的 各自的曱基(-CH3)或乙基(-C2H5)與基體15表面的羥基(-OH)通過酸堿 反應(yīng)來化學(xué)結(jié)合。或者，硅烷偶聯(lián)劑和探針生物分子可以通過交聯(lián)劑結(jié)合。圖 32所示的其他的多個貫通孔242a 242i， 243a 243i, 244a 244i， 245a 245i， 246a 246i, 247a 247i， 248a 248i, 249a 249i各自的斷面圖與圖33同樣，因此 省略說明。以上，圖32至圖34所示的第4實施方式所涉及的生物芯片中，多個生物 物質(zhì)層91a 91i被點狀地配置在透光性的基體15上，此外，在多個生物物質(zhì) 層91a 91i各層的周圍配置遮光膜113。采用第4實施方式所涉及的生物芯片 進行;險測時，將用生物素標(biāo)記的靶生物分子滴在多個生物物質(zhì)層91a 91i各層 上。將生物芯片放置對于靶生物分子和探針生物分子之間的相互作用必要的時 間后，洗凈生物芯片除去未反應(yīng)的靶生物分子。接著，將包含標(biāo)記有辣根過氧 化物酶(HRP: Horseradish Peroxidase)的鏈霉親和素的溶液滴在多個生物物 質(zhì)層91a 91i各層上。在室溫下靜置l個小時后，洗凈生物芯片，除去未反應(yīng) 的鏈霉親和素。洗凈后，將含有四曱基聯(lián)苯胺(TMB: Tetmmethyl benzidine) 的溶液滴在多個生物物質(zhì)層91a 91i上。這里，如果靶生物分子被多個生物物 質(zhì)層91a 91i捕集，由于靶生物分子的HRP， TMB顯色。因而，如果從基體 15的與配置有遮光膜113的面相反側(cè)的背面照射照明光，由于遮光膜113提20高對比度，因此用基體15的透過光能夠容易地確認多個生物物質(zhì)層91a 91i 的各層有無顯色反應(yīng)。另外，通過使多個貫通孔241a 249i各孔的直徑為300|im 以上，也能夠用肉眼確認多個生物物質(zhì)層91a 91i的各層有無顯色反應(yīng)。接著，采用圖35至圖40,對第4實施方式所涉及的生物芯片的制造方法 進行說明。(a) 如圖35所示，準(zhǔn)備由Si02等構(gòu)成的基體15，采用濺射法或CVD法 等在基體15上形成由Ti等構(gòu)成的遮光膜113。形成遮光膜113后，用02等離 子體對表面進行5分鐘處理。接著，如圖36所示，在遮光膜113上旋涂含有 SU-8-3000系列等感光性環(huán)氧樹脂的溶液，形成高分子膜11。形成高分子膜 11后，預(yù)烘焙處理高分子膜11。然后，采用具有與圖32所示的多個貫通孔 241 a~241 i,242a~242i,243a~243i，244a~244i，245a~245i，246a~246i,247a~247i， 248a 248i,249a 249i各自形狀對應(yīng)的掩模圖案的光掩模，在紫外線下選擇性地 曝光高分子膜11的一部分。曝光后，對高分子膜ll進行PEB處理。然后， 采用SU-8顯影液等使高分子膜11顯影，如圖37所示，選擇性地除去高分子 膜ll的一部分。(b) 將一部分被選擇性地除去的高分子膜11作為蝕刻掩模使用，利用各 向同性的濕式蝕刻選擇性地除去遮光膜113的一部分。通過選擇性地除去，形 成圖38所示的多個貫通孔241a 241i,242a 242i,243a 243i， 244a 244i,245a 245i，246a 246i，247a 247i, 248a 248i,249a 249i。接著，將基體15于室溫下， 在攪拌后的氬氧化鈉(NaOH)溶液中放置2個小時，在從貫通孔241a 241i 各孔露出的基體15的表面上，如在圖13中說明的那樣，導(dǎo)入多個羥基(-OH)。(c) 將官能團上具有胺的硅烷偶聯(lián)劑等滴在從圖38所示的貫通孔 241a 241i各孔露出的基體15的表面上，形成圖39所示的硅烷偶聯(lián)層 81a，81b，81c，81d，81e，81f，81g,81h,81i。例如，將含有環(huán)氧基的硅烷偶聯(lián)劑在15°C 的環(huán)境下滴下時，如在圖15中說明的那樣，在基體15表面導(dǎo)入多個環(huán)氧基。 通過圖39所示的透光性的基體15與遮光膜113的對比，在滴下硅烷偶聯(lián)劑時， 能夠容易地判斷貫通孔241a 241i的位置。(d) 將殘留在基體15表面的未反應(yīng)的羥基(-OH)乙?；?，進行封閉。 接著，如在圖16中說明的那樣，將導(dǎo)入基體15表面的硅烷偶聯(lián)劑的環(huán)氧基水解，在硅烷偶聯(lián)層81a 81i各層上導(dǎo)入羥基(-OH)。然后，通過與圖17至圖 23的說明同樣的方法，形成圖34所示的生物物質(zhì)層91a 91i。將基體15進行 堿溶液處理，以浸透高分子膜ll，如在圖24中說明的那樣，使結(jié)合于磷酸基 的氰乙基保護基脫離。另外，如在圖25中說明的那樣，使腺嘌呤(A)、胞嘧 啶(C)、鳥噪呤(G)等堿基被脫保護。進而，通過堿溶液處理，遮光膜113 和高分子膜11的密合力降低。然后，從NH40H水中取出基體15,用空氣槍 等向圖40所示的高分子膜11的側(cè)面115吹射空氣等氣體，使高分子膜11從 遮光膜113上剝離。最后，如圖27中說明的那樣，將末端的二曱氧基三苯曱 基(DMTr)脫保護，完成第4實施方式所涉及的生物芯片的制造方法。第4實施方式所涉及的生物芯片的制造法并不限于此。例如，在圖35中 說明了采用濺射法或CVD法等在基體15上形成遮光膜。與此相對，例如釆 用UV固化型的黑色網(wǎng)孔版油墨(screen ink)等，可以在基體15上形成具有 多個貫通孔241a 249i的遮光膜113?；蛘?，可以預(yù)先準(zhǔn)備具有多個貫通孔 241a 249i的遮光膜113,用粘接劑等貼附在基體15上。此時，遮光膜113的 材料并不限于金屬類，可以使用樹脂或不溶紙等。另外，可以采用噴墨打印機 等形成遮光膜。另外，第4實施方式所涉及的生物芯片的基體15，如圖41所 示，可以具有與遮光膜113的多個貫通孔241a 241i分別連通的多個孔 51a，51b，51c，51d，51e，51f,51g，51h,51i。多個生物物質(zhì)層91a 91i被配置在多個孔 51a 51i的各自的底部。在制造圖41所示的生物芯片時，如圖38所示，在遮 光膜113上形成多個貫通孔241a 241i后，進而用干式蝕刻法等將遮光膜113 蝕刻掩模，選擇性地除去基體15。例如，在想要確保被檢液的容量的情況下 等，可以在基體15上形成多個孔51a 51i。第4實施方式的變形例也可以在從圖32所示的多個貫通孔241a 241i， 242a 242i, 243a 243i, 244a 244i, 245a 245i， 246a 246i, 247a 247i, 248a 248i， 249a 249i各孔露出的 基體15表面上合成具有不同堿基序列的探針DNA。以下，對在多個貫通孔 241a 241i, 242a 242i， 243a 243i， 244a 244i, 245a 245i, 246a 246i, 247a 247i, 248a 248i， 249a 249i各孔上合成具有不同堿基序列的探針DNA的方法進行說 明。(a) 如圖39所示，形成硅烷偶聯(lián)層81a 81i之后，將硅烷偶聯(lián)層81a 81i 各層中含有的硅烷偶聯(lián)劑的環(huán)氧基水解，在硅烷偶聯(lián)層81a 81i各層上導(dǎo)入羥 基(-OH)。然后，使具有5堿基的胸腺嘧啶(T)的核苷依次結(jié)合在硅烷偶聯(lián) 劑上。接著，如圖42所示，向貫通孔241d， 241e， 241f中填埋填充樹脂，形 成阻擋層130a, 130b， 130c。(b) 用3%的三氯乙^/二氯甲烷酸性溶劑將沒有填埋填充樹脂的貫通孔 241a，241b,241c，241g,241h，241i的各自的核苷的二曱氧基三苯曱基(DMTr)脫 保護。然后，用溶劑除去阻擋層130a， 130b, 130c。接著，將3'末端的羥基 被三價的亞磷酰胺衍生物取代的新的核苷滴入貫通孔241a 241i內(nèi)部時，新的 核苦只與二曱氧基三苯甲基(DMTr)被脫保護的核苷的5'羥基(-OH)反應(yīng) 結(jié)合。(c) 如圖43所示，向圖39所示的貫通孔241a，241b，241c，241g，241h，241i 填埋填充樹脂，形成阻擋層131a, 131b, 131c， 131d， 131e， 131f。接著，用 3 %的三氯乙酸/ 二氯曱烷酸性溶劑將沒有填埋填充樹脂的貫通孔 241d,241e，241f的各自的核苷的二甲氧基三苯甲基(DMTr)脫保護，用溶劑除 去阻擋層131a, 131b, 131c, 131d, 131e， 131f。然后，將3，末端的羥基被三 價的亞磷酰胺衍生物取代的新的核苷滴入貫通孔241a 241i時，新的核苷只與 二甲氧基三苯曱基(DMTr)被脫保護的貫通孔241d，241e，241f內(nèi)的核苷的5， 羥基(-OH)反應(yīng)結(jié)合。(d) 然后，通過反復(fù)進行向貫通孔241a 241i的任一個內(nèi)部填埋填充樹 脂、二甲氧基三苯曱基(DMTr)的脫保護、填充樹脂的除去以及核苷的聚合 反應(yīng)，在多個貫通孔241a 241i， 242a 242i， 243a 243i， 244a 244i, 245a 245i， 246a 246i， 247a 247i， 248a 248i， 249a 249i各孔上合成具有不同堿基序列的 探針DNA。(第5實施方式)第5實施方式所涉及的生物芯片，如圖44和從XLV-XLV方向觀察的斷 面圖即圖45所示，具備透光性的基體15、以及配置在基體15的第1面10上、 設(shè)有達到第1面10上的多個貫通孔241a，241b,241c,241d,241e，241f,241g, 241h，241i的遮光膜113、以及在基體15的與第1面相對的基體15的第2面20上結(jié)合的具有多個揮 計生物分子的多個生物物質(zhì)層91a,91b,91c，91d，91e, 91f,91g,91h,91i，92a，92b，92c,92d,92e，92f,92h，92i,93a,93b,93c,93d，93e，93f，93g，93h ，93i，94a，94b，94c，94d，94e，94f，94g，94h，94i,95a，95b，95c,95d，95e,95f，95g，95h，95i，96a ,96b，96c，96d,96e，96f,96g，96h，96i，97a，97b,97c，97d，97e,97f，97g,97h,97i,98a,98b，98 c，98d,98e,98f，98g,98h，98i，99a，99b,99c,99d,99e，99f,99g，99h，99i。多個生物物質(zhì)層 91a 91i的各自的放大斷面圖與圖9相同，因此省略說明。另外，如圖ll和圖 12所示，當(dāng)然可以通過硅烷偶聯(lián)劑或交聯(lián)試劑等將多個探針生物分子結(jié)合在 基體15上。將含有用生物素標(biāo)記的靶生物分子的被^r液滴在圖44和圖45所 示的多個生物物質(zhì)層91a 99i各層上后，將含有用HRP標(biāo)記的鏈霉親和素的 溶液滴在多個生物物質(zhì)層91a 91i各層上。靜置和洗凈后，將含有TMB的溶 液滴在多個生物物質(zhì)層91a 91i上。這里，如果多個生物物質(zhì)層91a 91i各層 上捕集有靶生物分子，則由于靶生物分子的HRP,使TMB顯色。因而，當(dāng)從 第1面IO側(cè)照射照明光時，通過從貫通孔241a 241i各孔入射到基體15的照 明光的透過光，能夠容易地確認有無顯色反應(yīng)。接著，對第5實施方式所涉及的生物芯片的制造方法進行說明。首先，通 過在圖35至圖38中說明的方法，在基體15的第l面IO上形成具有多個貫通 孔241a 241i的遮光膜113。在圖46中，采用平版印刷法等在基體15的第2 面上形成具有多個開口的高分子膜311。高分子膜311的多個開口的各自的形 成位置與遮光膜113的多個貫通孔241a 241i的形成位置相對。在圖47中， 在從高分子膜311的多個開口中露出的基體15的第2面20上形成多個生物物 質(zhì)層91a 91i。然后，將高分子膜311從第2面20上剝離，完成第5實施方式 所涉及的生物芯片。第5實施方式所涉及的生物芯片的形狀不限于圖45。例如，如圖48所示， 在基體15上設(shè)置孔61a，61b，61c，61d,61e,61f ，61g，61h，61i,在各個孔61a 61i的 底部可以配置多個生物物質(zhì)層91a 99i?；蛘?，如圖49所示，可以在第2面 20上配置生物物質(zhì)層191。如果從基體15的第1面IO側(cè)照射照明光，則由于 遮光膜113限制照射光的入射區(qū)域，因此，即使生物物質(zhì)層191均一地配置在 第2面20上，有無顯色反應(yīng)的對比變得很清楚。 (第6實施方式)第6實施方式所涉及的生物芯片，如圖50和從LI-LI方向XH察的斷面圖 即圖51所示，具備透光性的多個支持部件215a,215b,215c，215d，215e，215f， 215g，215h，215i、具有在多個支持部件215a 215i上結(jié)合的多個探針生物分子的 多個生物物質(zhì)層291a，291b,291c,291d,291e,291f ,291g,291h,291i、以及在支持部 件215a 215i各自的外周上配置的遮光部件213。在多個支持部件215a 215i 的材料中，可以使用Si02等。作為遮光部件213的材料，可以使用金屬類以 及樹脂等。圖50所示的多個生物物質(zhì)層292a，292b，292c,292d，292e，292f,292h， 292i，293a,293b，293c，293d,293e,293f，293g,293h,293i，294a,294b,294c,294d，294e， 294f,294g，294h,294i,295a，295b,295c，295d，295e，295f，295g，295h,295i，296a，296b,2 96c，296d，296e，296f，296g，296h，296i，297a，297b，297c，297d，297e，297f，297g,297h，29 7i，298a,298b，298c，298d，298e，298f，298g,298h，298i,299a,299b,299c,299d，299e，299 f，299g，299h,299i的下部，配置支持部件。多個生物物質(zhì)層291a 299i的各自的 放大斷面圖與圖9所示的生物物質(zhì)層91a的放大斷面圖相同，因此省略說明。 另外，如圖11和圖12所示，當(dāng)然可以通過硅烷偶聯(lián)劑或交聯(lián)試劑等將多個探 針生物分子結(jié)合在多個支持部件215a 215i上。將含有用生物素標(biāo)記的靶生物 分子的被檢液滴在圖50和圖51所示的多個生物物質(zhì)層291a 299i上后，將含 有用HRP標(biāo)記的鏈霉親和素的溶液滴在多個生物物質(zhì)層91a 99i上。靜置和 洗凈后，將含有TMB的溶液滴在多個生物物質(zhì)層91a 91i上。這里，如果多 個生物物質(zhì)層91a 91i上捕集有靶生物分子，則由于靶生物分子的HRP,使 TMB顯色。因而，當(dāng)從未配置多個生物物質(zhì)層291a 299i的一側(cè)照射照明光 時，通過入射到多個支持部件215a 215i的照明光的透過光與遮光部件213的 對比，能夠容易地確認有無顯色反應(yīng)。接著，對第6實施方式所涉及的生物芯片的制造方法進行說明。首先，如 圖52所示，準(zhǔn)備具有多個貫通孔71a,71b，71c，71d，71e，71f ,71g,71h,71i的遮光 部件213。在圖53中，將多個支持部件215a 215i分別插入多個貫通孔71a 71i 上。在圖54中，采用平版印刷法等在遮光部件213上形成具有露出多個支持 部件215a 215i的多個開口的高分子膜311。在圖55中，在多個支持部件 215a 215i上分別形成多個生物物質(zhì)層91a 91i。然后，除去高分子膜311，完 成第6實施方式所涉及的生物芯片。第6實施方式所涉及的生物芯片的形狀不限于圖51。例如，如圖56所示， 多個支持部件215a 215i各自的厚度可以與遮光部件213的厚度不同。通過使 遮光部件213比多個支持部件215a 215i厚，可以設(shè)置出側(cè)壁為遮光部件213、 底面為多個支持部件215a 215i各自的表面的多個孔，在多個孔的底面分別配 置生物物質(zhì)層291a,291b,291c，291d,291e,291f，291g,291h，291i。(其他的實施方式)如上所述，本發(fā)明通過實施方式來記載，但作為這公開的一部分的記述和 附圖不應(yīng)該理解成限定本發(fā)明。根據(jù)該公開中，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該得知各種 代替的實施方式、實施方式以及運用技術(shù)。例如，如圖57所示，在多個孔 41a 41i， 42a 42i， 43a 43i， 44a 44i, 45a 45i， 46a 46i, 47a 47i， 48a 48i, 49a 49i 之間，通過在金屬系膜13上設(shè)置槽120a，120b,120c,120d,能夠用肉眼更容易 地判斷41a 41i， 42a 42i, 43a 43i, 44a 44i, 45a 45i, 46a 46i， 47a 47i, 48a 48i， 49a 49i各自的存在位置。另外，將槽120a 120d設(shè)置在金屬系膜13上時，在 生物芯片的制造工序中高分子膜11能更容易從金屬系膜13上剝離。這樣，應(yīng) 理解為本發(fā)明包含在這里未記載的各種實施方式等。因而，本發(fā)明只由緣于該 公開的妥當(dāng)?shù)膶＠臋?quán)利要求的發(fā)明特定事項來限定。工業(yè)上的應(yīng)用性本發(fā)明的生物芯片用基板、生物芯片、生物芯片用基板的制造方法以及生 物芯片的制造方法能夠用于醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、家庭用品產(chǎn)業(yè)、化妝品產(chǎn)業(yè)等。
權(quán)利要求
1.一種生物芯片用基板，其特征在于，具備能在表面導(dǎo)入多個羥基的基體；配置在所述基體上、設(shè)有達到所述基體的多個孔的金屬系膜；配置在所述金屬系膜上的交聯(lián)性的高分子膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物芯片用基板，其中，所述基體由氧化硅構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物芯片用基板，其中，所述金屬系膜由 鈥構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物芯片用基板，其中，所述金屬系膜由 過渡金屬氧化物構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物芯片用基板，其中，所述金屬系膜由 過渡金屬氮化物構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物芯片用基板，其中，所述金屬系膜由 過渡金屬碳化物構(gòu)成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的生物芯片用基板，其中，所述高 分子膜對酸性溶液為不溶性。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的生物芯片用基板，其中，所述高 分子膜具有感光性。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的生物芯片用基板，其中，所述高 分子膜由環(huán)氧樹脂構(gòu)成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的生物芯片用基板，其中，所述高 分子膜由SU8構(gòu)成。
11. 一種生物芯片，其特征在于，具備基體；配置在所述基體上、設(shè)有 達到所述基體的多個孔的金屬系膜；結(jié)合在從所述多個孔的各孔露出的所述基 體表面上的多個探針生物分子。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的生物芯片，其中，所述基體由氧化硅構(gòu)成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的生物芯片，其中，所述金屬系膜由鈦構(gòu)成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的生物芯片，其中，所述金屬系膜由過渡 金屬氧化物構(gòu)成。
15. 根據(jù)權(quán)利要求ll或12所述的生物芯片，其中，所述金屬系膜由過渡 金屬氮化物構(gòu)成。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的生物芯片，其中，所述金屬系膜由過渡 金屬碳化物構(gòu)成。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11至16中任一項所述的生物芯片，其中，所述多個探 針生物分子通過在所述表面導(dǎo)入的多個羥基而結(jié)合在所述表面上。
18. —種生物芯片用基板的制造方法，其特征在于，包含準(zhǔn)備能在表面 導(dǎo)入多個羥基的基體的步驟；在所述基體上形成金屬系膜的步驟；在所述金屬 系膜上形成交聯(lián)性的高分子膜的步驟；選擇性地除去所述高分子膜的一部分的 步驟；將所述一部分被選擇性地除去的高分子膜作為蝕刻掩模使用，在所述金 屬系膜上形成達到所述基體的多個孔的步驟。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的生物芯片用基板的制造方法，其中，所述金 屬系膜由鈦構(gòu)成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的生物芯片用基板的制造方法，其中，所述金 屬系膜由過渡金屬氧化物構(gòu)成。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的生物芯片用基板的制造方法，其中，所述金 屬系膜由過渡金屬氮化物構(gòu)成。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的生物芯片用基板的制造方法，其中，所述金 屬系膜由過渡金屬碳化物構(gòu)成。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18至22中任一項所述的生物芯片用基板的制造方法， 其中，所述高分子膜由環(huán)氧樹脂構(gòu)成。
24. 根據(jù)權(quán)利要求18至23中任一項所述的生物芯片用基板的制造方法， 其中，所述高分子膜由SU8構(gòu)成。
25. —種生物芯片的制造方法，其特征在于，包含準(zhǔn)備基體的步驟；在 所述基體上形成金屬系膜的步驟；在所述金屬系膜上形成交聯(lián)性的高分子膜的 步驟；選擇性地除去所述高分子膜的一部分的步驟；將所述一部分被選擇性地 除去的高分子膜作為蝕刻掩模使用，在所述金屬系膜上形成達到所述基體的多個孔的步驟；在從所述多個孔露出的所述基體的表面上導(dǎo)入多個羥基的步驟； 使多個探針生物分子分別與所述多個羥基結(jié)合的步驟；將所述金屬系膜和所述 高分子膜浸入堿溶液中，使所述高分子膜從所述金屬系膜剝離的步驟。
26. —種生物芯片的制造方法，其特征在于，包含準(zhǔn)備具備基體、金屬 系膜、高分子膜和多個羥基的生物芯片用基板的步驟；使多個探針生物分子分 別與所述多個羥基結(jié)合的步驟；將所述金屬系膜和所述高分子膜浸入堿溶液 中，使所述高分子膜從所述金屬系膜剝離的步驟，其中，所述金屬系膜配置在 所述基體上、設(shè)有達到所述基體的多個孔；所述高分子膜為在所述金屬系膜上 配置的交聯(lián)性高分子膜；所述多個羥基為在從所述多個孔露出的所述基體的表 面上導(dǎo)入的幾基。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的生物芯片的制造方法，其中，所述基體 由氧化硅構(gòu)成。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25至27中任一項所述的生物芯片的制造方法，其中， 所述金屬系膜由鈦構(gòu)成。
29. 根據(jù)權(quán)利要求25至27中任一項所述的生物芯片的制造方法，其中， 所述金屬系膜由過渡金屬氧化物構(gòu)成。
30. 根據(jù)權(quán)利要求25至27中任一項所述的生物芯片的制造方法，其中， 所述金屬系膜由過渡金屬氮化物構(gòu)成。
31. 根據(jù)權(quán)利要求25至27中任一項所述的生物芯片的制造方法，其中， 所述金屬系膜由過渡金屬碳化物構(gòu)成。
32. 根據(jù)權(quán)利要求25至31中任一項所述的生物芯片的制造方法，其中， 所述高分子膜由環(huán)氧樹脂構(gòu)成。
33. 根據(jù)權(quán)利要求25至31中任一項所述的生物芯片的制造方法，其中， 所述高分子膜由SU8構(gòu)成。
34. 根據(jù)權(quán)利要求25至33中任一項所述的生物芯片的制造方法，其中， 進一步包含將所述多個探針生物分子中含有的氨基用所述堿溶液脫保護的步 驟。
35. 根據(jù)權(quán)利要求25至34中任一項所述的生物芯片的制造方法，其中， 使所述高分子膜從所述金屬系膜剝離的步驟包含向所述高分子膜的側(cè)面吹射
36. —種生物芯片用基板，其特征在于，具備能在表面導(dǎo)入多個羥基的 基體；使探針生物分子與所述多個羥基各自結(jié)合時配置在所述基體上、具有規(guī) 定所述基體表面的所述探針生物分子的結(jié)合區(qū)域的多個貫通孔的保護部件。
37. —種生物芯片，其特征在于，具備透光性的基體；配置在所述基體 上、設(shè)有達到所述基體的多個貫通孔的遮光膜；結(jié)合在從所述多個貫通孔的各 孔露出的所述基體上的多個探針生物分子。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的生物芯片，其中，在所述基體上設(shè)有與所述 多個貫通孔連通的多個孔。
39. —種生物芯片，其特征在于，具備透光性的基體；配置在所述基體 第1面上、設(shè)有達到所述第1面的多個貫通孔的遮光膜；結(jié)合在與所述基體的 所述第1面相對的所述基體的第2面上的多個探針生物分子。
40. 根據(jù)權(quán)利要求37至39中任一項所述的生物芯片，其中，所述基體由 氧化硅構(gòu)成。
41. 根據(jù)權(quán)利要求37至40中任一項所述的生物芯片，其中，所述多個探 針生物分子通過在所述基體上導(dǎo)入的多個羥基而被結(jié)合在所述基體上。
42. —種生物芯片，其特征在于，具備透光性的支持部件；結(jié)合在所述 支持部件上的多個探針生物分子；配置在所述支持部件的外周的遮光部件。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的生物芯片，其中，所述支持部件由氧化硅構(gòu)成。
44. 根據(jù)權(quán)利要求42或43所述的生物芯片，其中，所述多個探針生物分 子通過所述支持部件上導(dǎo)入的多個羥基而被結(jié)合在所述支持部件上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生物芯片用基板，其具備能在表面上導(dǎo)入多個羥基的基體；配置在基體上、設(shè)有達到基體的多個孔的金屬系膜；配置在金屬系膜上的交聯(lián)性高分子膜。
文檔編號G01N33/53GK101263390SQ200680033870
公開日2008年9月10日 申請日期2006年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日
發(fā)明者五所尾康博, 佐佐木和子, 堀口康子, 小原太輔, 山崎信介, 石川尚弘, 黑巖孝朗 申請人:株式會社山武