JP2010077189A - Gel composition, method for producing the same, and microarray using the gel composition - Google Patents
Gel composition, method for producing the same, and microarray using the gel composition Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010077189A JP2010077189A JP2008244124A JP2008244124A JP2010077189A JP 2010077189 A JP2010077189 A JP 2010077189A JP 2008244124 A JP2008244124 A JP 2008244124A JP 2008244124 A JP2008244124 A JP 2008244124A JP 2010077189 A JP2010077189 A JP 2010077189A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gel
- gel composition
- temperature
- polymer
- poly
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 126
- 238000002493 microarray Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 21
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 109
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical group NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 33
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 24
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 14
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 claims description 5
- RESPXSHDJQUNTN-UHFFFAOYSA-N 1-piperidin-1-ylprop-2-en-1-one Chemical compound C=CC(=O)N1CCCCC1 RESPXSHDJQUNTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DGPVNNMFVYYVDF-UHFFFAOYSA-N 1-prop-2-enoylpyrrolidin-2-one Chemical compound C=CC(=O)N1CCCC1=O DGPVNNMFVYYVDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- COYVWKMZTCAFHO-UHFFFAOYSA-N n-methyl-n-propan-2-ylprop-2-enamide Chemical compound CC(C)N(C)C(=O)C=C COYVWKMZTCAFHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001977 poly(N,N-diethylacrylamides) Polymers 0.000 claims description 4
- ZOTWHNWBICCBPC-UHFFFAOYSA-N n-ethyl-n-methylprop-2-enamide Chemical compound CCN(C)C(=O)C=C ZOTWHNWBICCBPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 18
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 183
- QNILTEGFHQSKFF-UHFFFAOYSA-N n-propan-2-ylprop-2-enamide Chemical compound CC(C)NC(=O)C=C QNILTEGFHQSKFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 63
- 239000002585 base Substances 0.000 description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 description 29
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 28
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 27
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 23
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 19
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 18
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 108010025899 gelatin film Proteins 0.000 description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 15
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 14
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 13
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 12
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 10
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 10
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- KWYHDKDOAIKMQN-UHFFFAOYSA-N N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine Chemical compound CN(C)CCN(C)C KWYHDKDOAIKMQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 9
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 7
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 7
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 5
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 5
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 5
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 5
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 4
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 4
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 4
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 4
- ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N n,n'-methylenebisacrylamide Chemical compound C=CC(=O)NCNC(=O)C=C ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000655 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 4
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 229920002477 rna polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- OZAIFHULBGXAKX-VAWYXSNFSA-N AIBN Substances N#CC(C)(C)\N=N\C(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-VAWYXSNFSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HFBMWMNUJJDEQZ-UHFFFAOYSA-N acryloyl chloride Chemical compound ClC(=O)C=C HFBMWMNUJJDEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000012986 chain transfer agent Substances 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000011557 critical solution Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 2
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M methacrylate group Chemical group C(C(=C)C)(=O)[O-] CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229940088644 n,n-dimethylacrylamide Drugs 0.000 description 2
- YLGYACDQVQQZSW-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethylprop-2-enamide Chemical compound CN(C)C(=O)C=C YLGYACDQVQQZSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 2
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 2
- AVTLBBWTUPQRAY-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanobutan-2-yldiazenyl)-2-methylbutanenitrile Chemical compound CCC(C)(C#N)N=NC(C)(CC)C#N AVTLBBWTUPQRAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WYGWHHGCAGTUCH-UHFFFAOYSA-N 2-[(2-cyano-4-methylpentan-2-yl)diazenyl]-2,4-dimethylpentanenitrile Chemical compound CC(C)CC(C)(C#N)N=NC(C)(C#N)CC(C)C WYGWHHGCAGTUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N Betaine Natural products C[N+](C)(C)CC([O-])=O KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010064571 Gene mutation Diseases 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N Heavy water Chemical compound [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N Methylamine Chemical compound NC BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-O N,N,N-trimethylglycinium Chemical compound C[N+](C)(C)CC(O)=O KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 1
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 229920000954 Polyglycolide Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000002262 Schiff base Substances 0.000 description 1
- 150000004753 Schiff bases Chemical class 0.000 description 1
- 238000012300 Sequence Analysis Methods 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003275 alpha amino acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000007869 azo polymerization initiator Substances 0.000 description 1
- 229960003237 betaine Drugs 0.000 description 1
- LBSPZZSGTIBOFG-UHFFFAOYSA-N bis[2-(4,5-dihydro-1h-imidazol-2-yl)propan-2-yl]diazene;dihydrochloride Chemical compound Cl.Cl.N=1CCNC=1C(C)(C)N=NC(C)(C)C1=NCCN1 LBSPZZSGTIBOFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001818 capillary gel electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000013611 chromosomal DNA Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- UFULAYFCSOUIOV-UHFFFAOYSA-N cysteamine Chemical compound NCCS UFULAYFCSOUIOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- XZODTMKFUIRSME-UHFFFAOYSA-N dimethyl-[3-(prop-2-enoylamino)propyl]azanium;propane-1-sulfonate Chemical compound CCCS([O-])(=O)=O.C[NH+](C)CCCNC(=O)C=C XZODTMKFUIRSME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol dimethacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCOC(=O)C(C)=C STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000010195 expression analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012921 fluorescence analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001917 fluorescence detection Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 125000004356 hydroxy functional group Chemical group O* 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N methacrylamide Chemical compound CC(=C)C(N)=O FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- OVHHHVAVHBHXAK-UHFFFAOYSA-N n,n-diethylprop-2-enamide Chemical compound CCN(CC)C(=O)C=C OVHHHVAVHBHXAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DJVKJGIZQFBFGS-UHFFFAOYSA-N n-[2-[2-(prop-2-enoylamino)ethyldisulfanyl]ethyl]prop-2-enamide Chemical compound C=CC(=O)NCCSSCCNC(=O)C=C DJVKJGIZQFBFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FIBUWQFQYAAXHD-UHFFFAOYSA-N n-cyclopropyl-2-methylprop-2-enamide Chemical compound CC(=C)C(=O)NC1CC1 FIBUWQFQYAAXHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LCXIFAOALNZGDO-UHFFFAOYSA-N n-cyclopropylprop-2-enamide Chemical compound C=CC(=O)NC1CC1 LCXIFAOALNZGDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZIWDVJPPVMGJGR-UHFFFAOYSA-N n-ethyl-2-methylprop-2-enamide Chemical compound CCNC(=O)C(C)=C ZIWDVJPPVMGJGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SWPMNMYLORDLJE-UHFFFAOYSA-N n-ethylprop-2-enamide Chemical compound CCNC(=O)C=C SWPMNMYLORDLJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YPHQUSNPXDGUHL-UHFFFAOYSA-N n-methylprop-2-enamide Chemical compound CNC(=O)C=C YPHQUSNPXDGUHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-O oxonium Chemical compound [OH3+] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 description 1
- 229920001078 poly (N-Isopropyl methacrylamide) Polymers 0.000 description 1
- 229920003213 poly(N-isopropyl acrylamide) Polymers 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920001281 polyalkylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 239000004633 polyglycolic acid Substances 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 108091008146 restriction endonucleases Proteins 0.000 description 1
- 238000007142 ring opening reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-O sulfonium Chemical compound [SH3+] RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
Abstract
【課題】解析の際には透明性を有し、温度を上げることにより、ゲル全体の収縮を抑制しつつ検体の拡散性を向上させることができるゲル組成物およびそれを用いたマイクロアレイを目的とする。
【解決手段】アクリルアミド系モノマーと架橋剤との共重合により得られる網目構造体からなる基盤ゲル10と、基盤ゲル10に一端が共有結合された感温性ポリマー14とを含むことを特徴とするゲル組成物1。基板を有し、該基板上に形成された区画に、前記ゲル組成物が配置されているマイクロアレイ。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a gel composition that has transparency in analysis and can improve the diffusibility of a sample while suppressing shrinkage of the entire gel by raising the temperature, and a microarray using the same. To do.
A base gel comprising a network structure obtained by copolymerization of an acrylamide monomer and a cross-linking agent, and a thermosensitive polymer having one end covalently bonded to the base gel. Gel composition 1. A microarray having a substrate, wherein the gel composition is disposed in a compartment formed on the substrate.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ゲル組成物およびその製造方法、ならびに該ゲル組成物を用いたマイクロアレイに関する。 The present invention relates to a gel composition, a method for producing the same, and a microarray using the gel composition.
遺伝子の分析手段においては、特定のプローブを使用してDNA配列の解析、遺伝子発現解析などを一括して実施できるマイクロアレイが広く用いられている。このようなマイクロアレイの具体例としては、基板の2次元表面上でフォトリソグラフィーによりキャプチャープローブ(DNA(デオキシリボ核酸)、ペプチドなど)が逐次的に合成されたマイクロアレイ(特許文献1)、予め合成しておいたキャプチャープローブが基板の2次元表面上にスポッティングされたマイクロアレイ(特許文献2)、樹脂板などからなる基板に複数の溝または貫通孔(中空部)が形成され、それらの溝または貫通孔の内部にDNAなどを含有するゲルが保持されたマイクロアレイ(特許文献3)、平面基板上にDNAなどを含有するゲルのスポットが配置されたマイクロアレイ(特許文献4)などが知られている。また、中空繊維の中空部にゲルが保持された中空繊維配列体が、該中空繊維配列体の繊維軸と交叉する方向に切断されることにより得られるマイクロアレイ(特許文献5)が知られている。 As a gene analysis means, a microarray that can perform DNA sequence analysis, gene expression analysis, and the like collectively using a specific probe is widely used. As a specific example of such a microarray, a microarray (Patent Document 1) in which capture probes (DNA (deoxyribonucleic acid), peptides, etc.) are sequentially synthesized on the two-dimensional surface of a substrate by photolithography is synthesized in advance. A plurality of grooves or through holes (hollow portions) are formed in a microarray (Patent Document 2) in which a capture probe placed is spotted on a two-dimensional surface of the substrate, a resin plate, and the like. A microarray in which a gel containing DNA or the like is held (Patent Document 3), a microarray in which spots of gel containing DNA or the like are arranged on a flat substrate (Patent Document 4), and the like are known. Also known is a microarray (Patent Document 5) obtained by cutting a hollow fiber array in which a gel is held in a hollow part of a hollow fiber in a direction crossing the fiber axis of the hollow fiber array. .
DNAマイクロアレイでは、基板に固定されたキャプチャーDNA(キャプチャープローブ)が前記基板に沿って倒れたような状態となることで、対象の遺伝子由来のDNA断片とのハイブリダイゼーション(二重螺旋形成反応)の効率が低くなることがある。
しかし、特許文献3〜5のようなゲルを用いたマイクロアレイでは、ゲル中の三次元反応場において、より生態環境に近いハイブリダイゼーションが可能となる。また、基板の2次元表面にキャプチャーDNAが固定されたマイクロアレイに比べて、一区画に固定化できるキャプチャーDNA量が多い。そのため、キャプチャーDNAと対象のDNA断片とのハイブリダイゼーション効率が高くなり、解析の精度および効率に優れる。
In the DNA microarray, the capture DNA (capture probe) fixed on the substrate is in a state of falling along the substrate, so that hybridization (double helix formation reaction) with the DNA fragment derived from the target gene is performed. Efficiency may be reduced.
However, in the microarray using the gel as in
また、このようなマイクロアレイでは、検査対象となるDNA断片などの試料(以下、「検体」という。)がゲル組成物の網目構造中で充分に拡散することで、ゲル組成物中のキャプチャーDNAとの高いハイブリダイゼーション効率が達成される。しかし、特許文献3〜5のようなマイクロアレイでは、ゲルの網目構造中で検体が充分に拡散せず、検査に使用できる領域がゲル表面に限定される場合もあった。
In such a microarray, a sample such as a DNA fragment to be examined (hereinafter referred to as “specimen”) is sufficiently diffused in the network structure of the gel composition, so that the captured DNA in the gel composition High hybridization efficiency is achieved. However, in the microarrays as described in
このように、マイクロアレイに用いるゲル組成物は、キャプチャープローブと検体との反応時には検体の拡散性に優れていることが重要である。また、それと同時に蛍光分析などの解析時には透明性に優れていることも重要である。
そこで、ゲルの編目構造の有効細孔径を大きくし、検体の拡散性を向上させる特性を有するゲル組成物として、図3に示すように、モノマーと架橋剤とキャプチャープローブとを共重合させて得られる網目構造体からなる基盤ゲル110と、該基盤ゲル110の構成成分には共有結合されていない感温性ポリマー114とを含むゲル組成物101が示されている(特許文献6)。このゲル組成物101は、基盤ゲル110の網目構造中に、直鎖状の感温性ポリマー114が絡んだ構造を有している。また、感温性ポリマー114は、相転移温度以上になると疎水性相互作用により収縮する性質を有している。
Thus, it is important that the gel composition used for the microarray is excellent in the diffusibility of the specimen when the capture probe reacts with the specimen. At the same time, it is also important to have excellent transparency during analysis such as fluorescence analysis.
Therefore, as shown in FIG. 3, a gel composition having characteristics that increase the effective pore size of the gel stitch structure and improve the diffusibility of the specimen is obtained by copolymerizing a monomer, a crosslinking agent, and a capture probe. A
ゲル組成物101は、相転移温度よりも低温では、図3(A)に示すように、感温性ポリマー114が広がった状態であり、巨視的には均質で透明である。一方、相転移温度よりも高温では、図3(B)に示すように、感温性ポリマー114が疎水性相互作用により基盤ゲル110を巻き込みながら収縮し、該基盤ゲル110中の細孔112が崩壊して疎密構造を形成する。このとき、基盤ゲル110の網目構造が不均一な疎密構造となるためにゲル組成物101が白濁化する。
このようなゲル組成物101を基板に形成された区画に配置することにより、解析の際には透明性を有し、かつハイブリダイゼーション(40〜60℃程度)の際には検体の拡散性が向上するマイクロアレイを得ることができる。
By disposing such a
しかし、ゲル組成物101では、高温時に感温性ポリマー114が基盤ゲル110を巻き込みながら収縮することで疎密構造を形成するため、それに伴って基盤ゲル110が収縮し、ゲル組成物101自体の収縮が見られる。そのため、基盤ゲル110の収縮により、その基盤ゲル110中に作り出される疎な部分が充分に大きくならず、ハイブリダイゼーションの際の検体の拡散性が充分に向上しないことがあった。また、場合によっては、その収縮によりゲル組成物101が基板の区画から剥離してしまうおそれもあった。
以上のような理由から、解析の際には透明であり、ハイブリダイゼーション時などには検体の拡散性が向上するゲル組成物として、ゲル組成物自体の収縮を伴わないものが望まれている。
However, in the
For the reasons described above, a gel composition that is transparent during analysis and improves the diffusibility of the specimen during hybridization or the like is desired without shrinkage of the gel composition itself.
そこで本発明では、解析の際に透明性を有し、温度を上げることにより、ゲル組成物自体の収縮を抑制しつつ検体の拡散性を向上させることができるゲル組成物およびその製造方法を目的とする。また、該ゲル組成物を用いたマイクロアレイを提供する。 Therefore, the present invention has an object to provide a gel composition that has transparency during analysis and can improve the diffusibility of the specimen while suppressing the shrinkage of the gel composition itself by increasing the temperature, and a method for producing the same. And Moreover, the microarray using this gel composition is provided.
本発明のゲル組成物は、アクリルアミド系モノマーと架橋剤との共重合により得られる網目構造体からなる基盤ゲルと、該基盤ゲルに一端が共有結合された感温性ポリマーとを含むことを特徴とする組成物である。
また、本発明のゲル組成物は、前記感温性ポリマーが、ポリ(N−エチル(メタ)アクリルアミド)、ポリ(N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド)、ポリ(N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド)、ポリ(N−シクロプロピル(メタ)アクリルアミド)、ポリ(N−メチル−N−エチルアクリルアミド)、ポリ(N,N−ジエチルアクリルアミド)、ポリ(N−メチル−N−イソプロピルアクリルアミド)、ポリ(N−メチル−N−n−プロピルアクリルアミド)、ポリ(N−アクリロイルピロリドン)、ポリ(N−アクリロイルピペリジン)からなる群から選択される1種のポリマーまたは2種以上のポリマーの混合物であることが好ましい。
また、前記感温性ポリマーの共重合率が、0.01〜4mol%であることが好ましい。
また、前記感温性ポリマーの相転移温度が20〜50℃であることが好ましい。
また、前記感温性ポリマーの前記基盤ゲルへの共有結合が、前記感温性ポリマーの末端に不飽和結合が導入された感温性マクロモノマーを用いることにより形成されていることが好ましい。
また、さらに、前記基盤ゲルに共有結合された生体関連物質を含むことが好ましい。
The gel composition of the present invention comprises a base gel composed of a network structure obtained by copolymerization of an acrylamide monomer and a crosslinking agent, and a thermosensitive polymer having one end covalently bonded to the base gel. It is a composition.
In the gel composition of the present invention, the thermosensitive polymer may be poly (N-ethyl (meth) acrylamide), poly (Nn-propyl (meth) acrylamide), poly (N-isopropyl (meth) acrylamide). ), Poly (N-cyclopropyl (meth) acrylamide), poly (N-methyl-N-ethylacrylamide), poly (N, N-diethylacrylamide), poly (N-methyl-N-isopropylacrylamide), poly ( N-methyl-Nn-propylacrylamide), poly (N-acryloylpyrrolidone), poly (N-acryloylpiperidine), one polymer or a mixture of two or more polymers preferable.
Moreover, it is preferable that the copolymerization rate of the said thermosensitive polymer is 0.01-4 mol%.
Moreover, it is preferable that the phase transition temperature of the said thermosensitive polymer is 20-50 degreeC.
Moreover, it is preferable that the covalent bond of the thermosensitive polymer to the base gel is formed by using a thermosensitive macromonomer in which an unsaturated bond is introduced at the end of the thermosensitive polymer.
Furthermore, it is preferable that a bio-related substance covalently bonded to the base gel is included.
また、本発明のマイクロアレイは、基板を有し、該基板上に形成された区画に、前記いずれかのゲル組成物が配置されている。
また、本発明のマイクロアレイは、前記区画が、溝または貫通孔により形成されていることが好ましい。
Moreover, the microarray of the present invention has a substrate, and any one of the gel compositions is arranged in a compartment formed on the substrate.
In the microarray of the present invention, the partition is preferably formed by a groove or a through hole.
また、本発明のゲル組成物の製造方法は、アクリルアミド系モノマーと感温性マクロモノマーとの共重合反応により前記いずれかのゲル組成物を製造する方法である。 Moreover, the manufacturing method of the gel composition of this invention is a method of manufacturing one of the said gel compositions by copolymerization reaction of an acrylamide type monomer and a thermosensitive macromonomer.
本発明のゲル組成物は、解析時には透明性を有しており、温度を上げることにより、ゲル組成物自体の収縮を抑制しつつ検体の拡散性を向上させることができる。
また、本発明の製造方法によれば、解析時には透明性を有しており、温度を上げることにより、ゲル組成物自体の収縮を抑制しつつ検体の拡散性を向上させることができるゲル組成物を得ることができる。
また、本発明のマイクロアレイは、解析時には透明性を有しており、温度を上げることにより検体の拡散性が向上する。また、その際のゲル自体の収縮が抑制されているため、ゲル組成物が基板の区画から剥離することがなく、安定して高効率な解析を行うことができる。
The gel composition of the present invention has transparency at the time of analysis, and by increasing the temperature, it is possible to improve the diffusibility of the specimen while suppressing the shrinkage of the gel composition itself.
Further, according to the production method of the present invention, the gel composition has transparency at the time of analysis and can improve the diffusibility of the specimen while suppressing the shrinkage of the gel composition itself by increasing the temperature. Can be obtained.
Further, the microarray of the present invention has transparency at the time of analysis, and the diffusibility of the specimen is improved by raising the temperature. Moreover, since the shrinkage | contraction of the gel itself in that case is suppressed, a gel composition does not peel from the division of a board | substrate, but can perform a stable and highly efficient analysis.
<ゲル組成物>
以下、本発明のゲル組成物の実施形態の一例について、図1および2に基づいて説明する。図1は、第1実施形態のゲル組成物1を示した概念図である。また、図2は、第2実施形態のゲル組成物2を示した概念図である。
<Gel composition>
Hereinafter, an example of an embodiment of the gel composition of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a
[第1実施形態]
ゲル組成物1は、図1に示すように、アクリルアミド系モノマーと架橋剤との共重合により得られる網目構造体からなる基盤ゲル10と、該基盤ゲル10に一端が共有結合された感温性ポリマー14とを含む組成物である。ゲル組成物1は、基盤ゲル10により形成された細孔12内に感温性ポリマー14が配置される。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the
基盤ゲル10は、アクリルアミド系モノマーと架橋剤との共重合により形成される網目構造体であり、ゲル組成物1の基盤となるゲルである。
アクリルアミド系モノマーとしては、例えば、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(DMAA)、N−イソプロピルアクリルアミド(NIPAM)が挙げられる。
これらのアクリルアミド系モノマーは、1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよいが、1種のみの使用または2種の併用が好ましい。2種のアクリルアミド系モノマーを併用する場合は、DMAAとNIPAMの併用がより好ましい。
The
Examples of acrylamide monomers include acrylamide, methacrylamide, N-methylacrylamide, N, N-dimethylacrylamide (DMAA), and N-isopropylacrylamide (NIPAM).
These acrylamide monomers may be used alone or in combination of two or more, but are preferably used alone or in combination of two. When two acrylamide monomers are used in combination, DMAA and NIPAM are more preferable.
架橋剤は、エチレン性不飽和結合を2個以上有する多官能性モノマーである。
架橋剤としては、例えば、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、N,N’−ジアリル(1,2−ヒドロキシエチレン)−ビスアクリルアミド、N,N’−シスタミン−ビスアクリルアミド、N−アクリロイルトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン、ポリエチレングリコールジメタクリレートなどが挙げられる。なかでも、N,N’−メチレンビスアクリルアミドが好ましい。
これらの架橋剤は、1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
The crosslinking agent is a polyfunctional monomer having two or more ethylenically unsaturated bonds.
Examples of the crosslinking agent include N, N′-methylenebisacrylamide, N, N′-diallyl (1,2-hydroxyethylene) -bisacrylamide, N, N′-cystamine-bisacrylamide, and N-acryloyltris (hydroxy). And methyl) aminomethane and polyethylene glycol dimethacrylate. Of these, N, N′-methylenebisacrylamide is preferable.
These crosslinking agents may be used alone or in combination of two or more.
架橋剤の使用量は、主剤となるモノマー(アクリルアミド系モノマーおよび後述する感温性モノマー)のmol量と架橋剤のmol量とのmol比が、架橋剤1に対して、主剤となるモノマーが4〜500の範囲であることが好ましい。
前記mol比が、架橋剤1に対して主剤となるモノマーが4以上であれば、基盤ゲル10の網目構造が不均一になることで解析時(室温)などの低温環境においてゲル組成物1が白濁することを抑制しやすい。また、架橋剤1に対して主剤となるモノマーが500以下であれば、充分な架橋度を有する網目構造体からなる基盤ゲル10が得られやすい。
The amount of the crosslinking agent used is such that the molar ratio between the molar amount of the monomer (acrylamide monomer and thermosensitive monomer described later) and the molar amount of the crosslinking agent is the amount of the monomer as the main agent with respect to the
When the molar ratio is 4 or more as a main monomer with respect to the
また、ゲル組成物1においては、基盤ゲル10を形成するアクリルアミド系モノマーとして、後述する感温性ポリマー14の形成に用いる誘導体と同一のモノマー成分(例えば、NIPAMなど。以下、「モノマー成分(M1)」という。)を用いることもできるが、アクリルアミド系モノマーとしてそのような成分のみを用いると、基盤ゲル10自体の相転移により生じる収縮および白濁の影響が大きくなると考えられる。そのため、本発明においては、アクリルアミド系モノマーとしてモノマー成分(M1)とそれ以外のモノマー成分とを用いた共重合により得られる基盤ゲル10であることが好ましい。これらの共重合比は、全アクリルアミド系モノマー100mol%に対してモノマー成分(M1)が50mol%以下であることが好ましい。
Further, in the
感温性ポリマー14は、相転移温度(以下、「Tc」という。)、すなわちLCST(Lower Critical Solution Temperature)を有するポリマーである。LCSTは下限臨界溶液温度とも呼ばれ、LCSTを有するポリマーはその温度以上で相分離を引き起こし、不溶化して白濁するか沈殿する。感温性ポリマー14は、前記Tcを超える温度になると、疎水性に転移して収縮する性質を有している。
The temperature-
感温性ポリマー14を形成する誘導体としては、例えば、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−シクロプロピル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−エチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−メチル−N−イソプロピルアクリルアミド、N−メチル−N−n−プロピルアクリルアミド、N−アクリロイルピロリドン、N−アクリロイルピペリジンが挙げられる。これらの誘導体は1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
Examples of derivatives that form the temperature-
感温性ポリマー14は、ポリ(N−エチルアクリルアミド)、ポリ(N−エチルメタクリルアミド)、ポリ(N−n−プロピルアクリルアミド)、ポリ(N−n−プロピルメタクリルアミド)、ポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)(以下、「NIPAMポリマー」という。)、ポリ(N−イソプロピルメタクリルアミド)、ポリ(N−シクロプロピルアクリルアミド)、ポリ(N−シクロプロピルメタクリルアミド)、ポリ(N−メチル−N−エチルアクリルアミド)、ポリ(N,N−ジエチルアクリルアミド)、ポリ(N−メチル−N−イソプロピルアクリルアミド)、ポリ(N−メチル−N−n−プロピルアクリルアミド)、ポリ(N−アクリロイルピロリドン)、ポリ(N−アクリロイルピペリジン)からなる群から選択される1種以上の感温性ポリマーであることが好ましい。
The temperature-
本発明における感温性ポリマー14は、例えばマイクロアレイに用いる場合、ゲル組成物内で生体関連物質(キャプチャープローブ)と検体とを反応させる際に検体の拡散性がより向上する点から、それらを反応させる温度よりもTcが低いものを用いることが好ましい。例えば、DNAマイクロアレイの場合には、通常ハイブリダイゼーションが行なわれる40〜60℃程度よりもTcが低い感温性ポリマー14を用いることが好ましい。一方、マイクロアレイによる解析時(室温)における透明性の点からは、ある程度Tcが高い感温性ポリマー14であることが好ましい。
感温性ポリマー14は、ハイブリダイゼーションバッファー(2×SSC、0.2%SDS)中でのTcが20〜50℃のものがより好ましく、ポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)、ポリ(N,N−ジエチルアクリルアミド)であることが特に好ましい。
When the
The temperature-
また、感温性ポリマー14の誘導体として、両イオン性のポリマー(ベタインポリマー)を用いることもできる。
両イオン性のポリマーは、分子内に第4アンモニウム塩基、オキソニウム塩基、スルホニウム塩基などを有するポリマーであり、N,N−ジメチル(アクリルアミドプロピル)アンモニウムプロパンサルフォネイト(以下、「DMAAPS」という。)を用いたポリマーであることが好ましい。
Further, as a derivative of the temperature-
The zwitterionic polymer is a polymer having a quaternary ammonium base, an oxonium base, a sulfonium base or the like in the molecule, and N, N-dimethyl (acrylamidopropyl) ammonium propane sulfonate (hereinafter referred to as “DMAAPS”). It is preferable that it is a polymer using.
LSCTを有する感温性ポリマーは、用いる溶液の塩濃度などによってLSCTが大きく変化する。特に、本発明のゲル組成物を核酸検出などのマイクロアレイなどに用いる場合、ハイブリダイゼーション時のバッファー組成によって感温性ポリマー14を選定することが重要となる。NIPAMポリマーなどは高塩濃度領域ではLCSTが下がり、室温においても白濁するためにDNAマイクロアレイなどには適用し難くなる。しかし、低塩濃度領域では良好な相転移挙動を示す。
The temperature-sensitive polymer having LSCT changes greatly depending on the salt concentration of the solution used. In particular, when the gel composition of the present invention is used for a microarray for nucleic acid detection or the like, it is important to select the
これに対し、DMAAPSを用いたポリマーは、両イオン性ポリマーであるため高い塩濃度領域の溶液中では分子が溶解する。そのため、用いるバッファー組成に応じた感温性ポリマー14とすることができる。例えば、2×SSC以下の塩濃度(0.2%SDS添加)であればNIPAMポリマー、2×SSCより高い塩濃度(0.2%SDS添加)であればDMAAPSを用いた感温性ポリマー14であることが好ましい。
ただし、特にポリマー部分にDMAAPSを用いる場合には、単独では塩溶液中で分子が溶解し、温度を上げても相転移しなくなる。そのため、この場合は、DMAAPSと、塩溶液中で溶解せずにLCSTを有する感温性ポリマーを形成する誘導体(好ましくはNIPAM)とを共重合した感温性ポリマー14とすることが好ましい。これにより、相転移温度を調整することが可能となる。
On the other hand, since the polymer using DMAAPS is a zwitterionic polymer, molecules are dissolved in a solution in a high salt concentration region. Therefore, it can be set as the temperature
However, in particular, when DMAAPS is used for the polymer portion, the molecule dissolves alone in the salt solution, and no phase transition occurs even when the temperature is raised. Therefore, in this case, it is preferable to use the temperature-
感温性ポリマー14にDMAAPSを用いる場合、DMAAPSの割合は、感温性ポリマー14の共重合に用いる誘導体の合計(100mol%)に対して、5〜15mol%であることが好ましい。
DMAAPSの割合が5mol%以上であれば、高い塩濃度条件への適用が容易になる。また、DMAAPSの割合が15mol%以下であれば、感温性ポリマー14が充分な相転移を起こしやすい。
When DMAAPS is used for the temperature-
When the ratio of DMAAPS is 5 mol% or more, application to high salt concentration conditions becomes easy. Moreover, if the ratio of DMAAPS is 15 mol% or less, the temperature-
感温性ポリマー14の質量平均分子量は、感温性ポリマー14の全長が細孔12の大きさ(架橋点間の距離)よりも小さくなるようにすることが好ましく、細孔12の大きさによっても異なるが、2000〜20000であることが好ましく、2000〜10000であることがより好ましい。
感温性ポリマー14の質量平均分子量が2000以上であれば、強度に優れたゲル組成物1が得られやすい。また、感温性ポリマー14の質量平均分子量が20000以下であれば、感温性ポリマー14が基盤ゲル10を巻き込まずに収縮するため、ゲル組成物1自体が収縮することを抑制しやすい。
The mass average molecular weight of the temperature-
If the mass average molecular weight of the temperature-
本発明のゲル組成物は、このような感温性ポリマー14が、その一端で基盤ゲル10に共有結合されている。
感温性ポリマー14の基盤ゲル10への共有結合は、例えば、前述した感温性ポリマーの末端に不飽和結合が導入された感温性マクロモノマーを用いることにより形成することができる。具体的には、例えば感温性ポリマーの末端にビニル基などを導入して感温性マクロモノマーを製造し、それをアクリルアミド系モノマーおよび架橋剤と共重合させることにより、基盤ゲル10に一端が共有結合された感温性ポリマー14が得られる。前記不飽和結合を有する官能基(不飽和官能基)はビニル基には限定されず、アクリレートやメタクリレート骨格のものでもよい。
In the gel composition of the present invention, such a temperature-
The covalent bond of the
感温性ポリマーの末端に不飽和結合を導入する方法は、その末端に所望の不飽和結合を導入することができれば特に限定されない。以下に具体例として、NIPAMポリマー(感温性ポリマー)の末端にビニル基を導入してNIPAMマクロモノマー(感温性マクロモノマー)を得る方法を示す。NIPAMマクロモノマーの合成スキームは以下の通りである。ただし、該合成スキーム中のnは繰り返し単位数を示す。 The method for introducing an unsaturated bond at the terminal of the thermosensitive polymer is not particularly limited as long as a desired unsaturated bond can be introduced at the terminal. As a specific example, a method for obtaining a NIPAM macromonomer (temperature-sensitive macromonomer) by introducing a vinyl group at the end of a NIPAM polymer (temperature-sensitive polymer) is shown below. The synthesis scheme of NIPAM macromonomer is as follows. However, n in the synthesis scheme represents the number of repeating units.
工程(I)は、Kanekoらの方法(Macromolecules,28,7712(1995))を利用した反応であり、連鎖移動剤として2−アミノエタンチオール(AESH)を用い、NIPAMを重合したNIPAMポリマーの末端にアミノ基を導入することによりポリマー(1)が得られる。
溶媒としては、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)などの極性溶剤を用いることができる。
反応温度は、60〜100℃であることが好ましい。
重合開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)などを用いることができる。
Step (I) is a reaction utilizing the method of Kaneko et al. (Macromolecules, 28, 7712 (1995)), and using 2-aminoethanethiol (AESH) as a chain transfer agent, the end of the NIPAM polymer obtained by polymerizing NIPAM Polymer (1) can be obtained by introducing an amino group into.
As the solvent, polar solvents such as N, N-dimethylformamide (DMF) and dimethyl sulfoxide (DMSO) can be used.
The reaction temperature is preferably 60 to 100 ° C.
As polymerization initiators, 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) ) Etc. can be used.
工程(II)は、Liらの方法(Small,2,917(2006))を用いた方法であり、工程(I)で得られたポリマー(1)と塩化アクリロイルとを反応させ、末端のアミノ基部分にビニル基を導入することによりNIPAMマクロモノマー(2)が得られる。
溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)などの極性溶剤を用いることができる。
反応温度は、30〜50℃であることが好ましい。
Step (II) is a method using the method of Li et al. (Small, 2, 917 (2006)), in which the polymer (1) obtained in step (I) is reacted with acryloyl chloride, and the terminal amino acid is reacted. The NIPAM macromonomer (2) is obtained by introducing a vinyl group into the base part.
As the solvent, a polar solvent such as N, N-dimethylformamide (DMF) or dimethyl sulfoxide (DMSO) can be used.
The reaction temperature is preferably 30 to 50 ° C.
ゲル組成物の製造における共重合時の全モノマー濃度(アクリルアミド系モノマーおよび感温性マクロモノマーの合計)は、100〜700mol/m3であることが好ましい。
全モノマー濃度が100mol/m3以上であれば、より高強度のゲル組成物が得られやすい。また、全モノマー濃度が700mol/m3以下であれば、検体の拡散性がより向上したゲル組成物1が得られる。
The total monomer concentration at the time of copolymerization in the production of the gel composition (the total of the acrylamide monomer and the thermosensitive macromonomer) is preferably 100 to 700 mol / m 3 .
If the total monomer concentration is 100 mol / m 3 or more, a gel composition with higher strength can be easily obtained. Moreover, if the total monomer concentration is 700 mol / m 3 or less, the
感温性マクロモノマーの共重合率は、アクリルアミド系モノマーおよび感温性マクロモノマーの合計(100mol%)に対して、0.01〜4mol%であることが好ましくい。
感温性マクロモノマーの共重合率が0.01mol%以上であれば、強度に優れたゲル組成物1が得られやすい。また、感温性マクロモノマーの共重合率が4mol%以下であれば、充分にゲル化が進行したゲル組成物1が得られやすく、ゲル組成物1内での検体の拡散性を向上させやすい。
The copolymerization rate of the temperature-sensitive macromonomer is preferably 0.01 to 4 mol% with respect to the total (100 mol%) of the acrylamide monomer and the temperature-sensitive macromonomer.
If the copolymerization rate of the temperature-sensitive macromonomer is 0.01 mol% or more, the
尚、感温性マクロモノマーを製造する方法は前述の方法には限定されず、導入する不飽和結合に応じた方法を用いることができる。
また、感温性ポリマー14の一端を基盤ゲル10に共有結合する方法は感温性マクロモノマーを用いる方法には限定されず、例えば、予め基盤ゲルのポリマー鎖中に反応性官能基を導入しておき、該官能基と反応する官能基を導入した感温性ポリマーと反応させる方法を用いてもよい。ここで利用できる反応としては、例えば、アルデヒド基とアミノ基とでシッフ塩基を形成させる反応やエチレンオキサイドとアミノ基との開環反応を利用する反応、または同じくエポキシとカルボン酸との反応などが挙げられる。
In addition, the method of manufacturing a thermosensitive macromonomer is not limited to the above-mentioned method, The method according to the unsaturated bond introduce | transduced can be used.
Further, the method of covalently bonding one end of the
[第2実施形態]
ゲル組成物2は、ゲル組成物1にさらに生体関連物質が含まれている組成物であり、図2に示すように、アクリルアミド系モノマーと架橋剤の共重合により得られる網目構造体からなる基盤ゲル10と、該基盤ゲル10に一端が共有結合された感温性ポリマー14と、基盤ゲル10に共有結合された生体関連物質16を含む組成物である。ゲル組成物2では、基盤ゲル10により形成された細孔12内に、感温性ポリマー14と生体関連物質16が配置される。
基盤ゲル10を形成するアクリルアミド系モノマーおよび架橋剤、感温性ポリマー14についてはゲル組成物1と同じであるので説明を省略する。
[Second Embodiment]
The
The acrylamide-based monomer, the crosslinking agent, and the temperature-
生体関連物質16は、検出または測定の対象となる物質(検体)を捕獲するキャプチャープローブである。
生体関連物質16としては、DNA、RNA(リボ核酸)、蛋白質、脂質などが挙げられる。これらの生体関連物質は、市販品であってもよく、生細胞などから得ることもできる。生細胞からのDNAの抽出は、Blinらの方法(Nucleic Acids Res.,3,2303(1976))などを用いることができる。また、生細胞からのRNAの抽出は、Favaloroらの方法(Methods.Enzymol.,65,718(1980))などを用いることができる。
The
Examples of the
また、DNAとしては、鎖状若しくは環状のプラスミドDNAまたは染色体DNAを用いることができる。さらには、制限酵素若しくは化学的に切断したDNA断片、試験管内で酵素などにより合成されたDNAまたは化学合成したオリゴヌクレオチドなどを用いることもできる。 As the DNA, a chain or circular plasmid DNA or chromosomal DNA can be used. Furthermore, a restriction enzyme or a chemically cleaved DNA fragment, DNA synthesized by an enzyme or the like in a test tube, or a chemically synthesized oligonucleotide can also be used.
生体関連物質16は、アクリルアミド系モノマーおよび架橋剤との共重合反応により、基盤ゲル10の網目構造に固定することができる。すなわち、生体関連物質16は、感温性ポリマー14と同様に、共重合反応可能な不飽和官能基を導入し、アクリルアミド系モノマーおよび架橋剤と共重合させることにより、基盤ゲル10に共有結合させることができる。
不飽和官能基としては、ビニル基の他、アクリレート基や、メタクリレート基が挙げられる。不飽和官能基は、生体関連物質16の機能を損なわない限り、そのいずれの部位に導入されていてもよい。例えば、生体関連物質16が核酸の場合、不飽和官能基は核酸の末端、鎖中のいずれに導入されていてもよい。ただし、生体関連物質16と検体とのハイブリダイゼーション効率がより向上する点から、核酸の末端に導入されていることが好ましい。
前記不飽和官能基は、国際公開第02/062817号パンフレットに記載の方法などにより導入することができる。
The
Examples of unsaturated functional groups include acrylate groups and methacrylate groups in addition to vinyl groups. The unsaturated functional group may be introduced at any site as long as the function of the
The unsaturated functional group can be introduced by the method described in WO 02/062817 pamphlet.
生体関連物質16の共重合率は、目的、用途に応じて調整することができ、アクリルアミド系モノマー、感温性ポリマー14および生体関連物質16の合計(100mol%)に対して、10〜100000μmol%であることが好ましく、100〜10000μmol%であることがより好ましい。
生体関連物質16の共重合率が10μmol%以上であれば、ゲル組成物2をマイクロアレイなどに用いた場合の検出、測定の効率および精度を向上させやすい。また、生体関連物質16の共重合率が100000μmol%以下であれば、ゲル組成物2内での検体の拡散性を向上させやすい。
The copolymerization rate of the
If the copolymerization rate of the
本発明のゲル組成物は、前記アクリルアミド系モノマー、架橋剤、感温性ポリマー、生体関連物質以外の他の成分を含んでいてもよい。
他の成分としては、例えば、グリセリンなどが挙げられる。
The gel composition of the present invention may contain components other than the acrylamide monomer, the crosslinking agent, the temperature sensitive polymer, and the biological substance.
Examples of other components include glycerin.
[製造方法]
以下、本発明のゲル組成物の製造方法として、前述のゲル組成物1およびゲル組成物2の製造方法の一例について説明する。
ゲル組成物1は、アクリルアミド系モノマー、架橋剤、および感温性マクロモノマーを共重合させることにより得ることができる。また、ゲル組成物2は、アクリルアミド系モノマー、架橋剤、感温性マクロモノマー、および生体関連物質を共重合させることにより得ることができる。
[Production method]
Hereinafter, an example of a method for producing the
The
前記共重合の方法としては、例えば、重合開始剤を用いる方法が挙げられる。
重合開始剤は、重合反応の間に感温性マクロモノマーや生体関連物質が分解しない方法であれば特に限定されず、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]ジハイドロクロライド、APS(過硫酸アンモニウム)、KPS(過硫酸カリウム)などが挙げられる。
また、重合開始剤としてAPS、KPSを用いる場合は、重合促進剤としてTEMED(テトラメチルエチレンジアミン)を用いることが好ましい。
Examples of the copolymerization method include a method using a polymerization initiator.
The polymerization initiator is not particularly limited as long as it is a method in which the thermosensitive macromonomer and the biological substance are not decomposed during the polymerization reaction. 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane ] Dihydrochloride, APS (ammonium persulfate), KPS (potassium persulfate), etc. are mentioned.
Moreover, when using APS and KPS as a polymerization initiator, it is preferable to use TEMED (tetramethylethylenediamine) as a polymerization accelerator.
重合に用いる溶媒としては、水、エタノールなどを用いることができる。
また、重合温度は、用いる感温性マクロモノマーのTcよりも低い温度となる範囲内で、アゾ系の重合開始剤を用いる場合には45℃以上、APS、KPSを単独で用いる場合は50℃以上、APS、KPSにTEMEDを併用する場合は20〜40℃の範囲内とすることが好ましい。
As a solvent used for the polymerization, water, ethanol or the like can be used.
The polymerization temperature is within a range lower than the Tc of the temperature-sensitive macromonomer to be used. When an azo polymerization initiator is used, it is 45 ° C. or higher, and when APS or KPS is used alone, 50 ° C. As mentioned above, when using TEMED together with APS and KPS, it is preferable to set it within the range of 20-40 degreeC.
以上説明した本発明のゲル組成物は、Tcより低い温度では、図1(A)および図2(A)に示すように、基盤ゲル10の細孔12内で感温性ポリマー14が広がって存在している。そのため、細孔12の有効細孔径が感温性ポリマー14により縮小された状態となっており、該感温性ポリマー14が障害となって検体の拡散性に劣る。ただし、この状態ではゲル組成物は巨視的に透明であるため解析には適している。ここで、本発明における「透明」とは、光透過率がゲルの厚さ2mmで80%程度以上であることを意味する。
In the gel composition of the present invention described above, the temperature-
一方、Tcよりも高い温度になると、図1(B)および図2(B)に示すように、基盤ゲル10に一端が共有結合された感温性ポリマー14が収縮することで、細孔12の有効細孔径が、感温性ポリマー14がない場合とほぼ同等の状態となる。これにより、ゲル組成物中での検体の拡散性が向上する。感温性ポリマー14は温度を下げることで図1(A)および図2(A)に示したような拡がった状態に戻り、ゲル組成物は巨視的に透明になる。
以上のように、生体関連物質を有するゲル組成物を用いて検出や測定を行う場合に、該生体関連物質と検体との反応効率を向上させることができる。
On the other hand, when the temperature is higher than Tc, as shown in FIGS. 1 (B) and 2 (B), the temperature-
As described above, when detection or measurement is performed using a gel composition having a biological substance, the reaction efficiency between the biological substance and the specimen can be improved.
また、本発明のゲル組成物では、このような機構により検体の拡散性を向上させるため、基盤ゲル10が感温性ポリマー14の収縮に巻き込まれて収縮し、ゲル組成物自体が収縮することが抑制される。したがって、基盤ゲル10の収縮により細孔12の有効細孔径が縮小することを抑制することができ、検体の拡散性が充分に向上する。
Further, in the gel composition of the present invention, the
以上のように、本発明のゲル組成物は、生体関連物質と検体との反応の際には温度をTcよりも高くすることにより感温性マクロモノマーを収縮させて拡散性を向上させ、検体の検出時にはTcよりも低い温度にすることでゲル組成物を均一に戻して透明に変化させ、蛍光検出の際の励起光をゲル全体に透過させることができる。そのため、検出感度が極めて高くなる。 As described above, the gel composition of the present invention improves the diffusibility by shrinking the temperature-sensitive macromonomer by raising the temperature above Tc during the reaction between the biological substance and the specimen. At the time of detection, the gel composition can be returned uniformly and changed to be transparent by setting the temperature lower than Tc, and excitation light at the time of fluorescence detection can be transmitted through the entire gel. Therefore, the detection sensitivity becomes extremely high.
本発明のゲル組成物は、例えば、生体関連物質(キャプチャープローブ)を保持するゲル(ゲル組成物2)を遺伝子解析に使用することができる。例えば、前述のゲル組成物2を管状体の中空部に充填することによりゲル保持管状体を作製することで、特開平3−47097号公報に記載のごとく、遺伝子変異を解析するためのツールとして使用できる。前記中空部へのゲル組成物の保持は、キャピラリーゲル電気泳動に使用されるキャピラリーカラムを作製するのと同様の方法で実施することができる。
In the gel composition of the present invention, for example, a gel (gel composition 2) holding a biological substance (capture probe) can be used for gene analysis. For example, as described in JP-A-3-47097, by preparing a gel-holding tubular body by filling the hollow portion of the tubular body with the
<マイクロアレイ>
以下、本発明のマイクロアレイについて説明する。本発明のマイクロアレイは、基板を有し、該基板に形成された区画に前述のゲル組成物が配置されている。以下、その実施形態の一例について説明する。
<Microarray>
Hereinafter, the microarray of the present invention will be described. The microarray of the present invention has a substrate, and the gel composition described above is arranged in a section formed on the substrate. Hereinafter, an example of the embodiment will be described.
本実施形態のマイクロアレイ20は、図4に示すように、基板22に複数の管状体24が固定されており、管状体24が有する中空部が貫通孔26(区画)を形成している。また、貫通孔26にはゲル組成物2が保持されている。
In the
基板22は、複数本の管状体24が束ねられたものを固定化する接着剤により形成される。
接着剤は、マイクロアレイの製造に通常用いられる樹脂を用いることができ、例えば、ニッポラン4276、コロネート4403(登録商標。日本ポリウレタン工業(株)製)などのポリウレタン樹脂接着剤が挙げられる。
The
As the adhesive, a resin usually used in the production of microarrays can be used, and examples thereof include polyurethane resin adhesives such as Nipponran 4276 and Coronate 4403 (registered trademark, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.).
基板22の形状は、通常、貫通孔(管状体)を規則的に配列させて、正方形または長方形とされるが、これらに限定されるものではない。「規則的に」とは、一定の大きさの枠の中に含まれる管状体の本数が一定となるよう順序よく配列させることをいう。
また、基板22の厚さは、50μm〜1mmであることが好ましい。
The shape of the
Moreover, it is preferable that the thickness of the board |
管状体24は、中空部を有する管状の形態であれば、ガラス管、ステンレス管、中空繊維、パルプなどいずれの形態であってもよい。加工性、取り扱いの容易さを考慮すると中空繊維を使用することが好ましい。なお、中空繊維としては、特に限定されるものではないが、例えば合成繊維、半合成繊維、再生繊維、天然繊維などが挙げられる。また、管状体24は、多孔質管状体、非多孔質管状体のいずれでもよいが、ゲル組成物の重合前の前駆体溶液の中空繊維外への拡散や、ゲル組成物の乾燥を抑制する点から、非多孔質管状体であることが好ましい。
The
管状体24の材質は特に限定はなく、シリカ、ガラスなどの無機材料や、以下に示す有機材料などが挙げられる。
有機材料としては、例えば、ナイロン6、ナイロン66、芳香族ポリアミドなどのポリアミド系材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカーボネートなどのポリエステル系材料、ポリアクリロニトリルなどのアクリル系材料、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系材料、ポリメタクリル酸メチルなどのポリメタクリレート系材料、ポリビニルアルコール系材料、ポリ塩化ビニリデン系材料、ポリ塩化ビニル系材料、ポリウレタン系材料、フェノール系材料、ポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系材料、ポリアルキレンパラオキシベンゾエート系材料などが挙げられる。また、カーボンブラックなどの黒色顔料が含有されていてもよい。
The material of the
Examples of the organic material include polyamide materials such as
貫通孔26(管状体24の中空部)は、整列固定化されていることが好ましい。
貫通孔26の内径(管状体24の内径)は、特に限定されないが、1mm以下であることが好ましく、10μm〜300μmであることがより好ましい。
The through hole 26 (hollow part of the tubular body 24) is preferably aligned and fixed.
The inner diameter of the through hole 26 (the inner diameter of the tubular body 24) is not particularly limited, but is preferably 1 mm or less, and more preferably 10 μm to 300 μm.
貫通孔26の数(区画数)は、管状体24の本数により決定される。本発明のマイクロアレイの区画数は、マイクロアレイにおける通常の区画数とすることができ、10〜10000個/cm2であることが好ましい。
The number of through holes 26 (number of sections) is determined by the number of
[製造方法]
本発明のマイクロアレイは、以下の(i)〜(iii)の工程により製造することができる。
工程(i):複数本の管状体をそれらの長手方向が一致するように集束して集束物を得る工程。
工程(ii):前記集束物の各々の管状体の中空部に、アクリルアミド系モノマー、架橋剤および感温性マクロモノマーを含む前駆体溶液(本発明のゲル組成物の重合前の溶液)を充填し、中空部内で所定の重合温度(例えば40℃以下の重合温度)で共重合反応する工程。
工程(iii): 集束物を、該集束物の長手方向と交叉する方向に切断する工程。
工程(ii)では、中空部に本発明のゲル組成物2(生体関連物質を含むゲル組成物)を含むものを充填することが好ましい。
[Production method]
The microarray of the present invention can be produced by the following steps (i) to (iii).
Step (i): A step of converging a plurality of tubular bodies so that their longitudinal directions coincide with each other to obtain a converged object.
Step (ii): Filling the hollow part of each tubular body of the converged product with a precursor solution (a solution before polymerization of the gel composition of the present invention) containing an acrylamide monomer, a crosslinking agent, and a thermosensitive macromonomer. And a step of carrying out a copolymerization reaction at a predetermined polymerization temperature (for example, a polymerization temperature of 40 ° C. or less) in the hollow portion.
Step (iii): A step of cutting the converging object in a direction crossing the longitudinal direction of the converging object.
In the step (ii), it is preferable to fill the hollow portion with the
以下、マイクロアレイの製造方法の一実施形態例として、図1に例示した、貫通孔26を100個有する、基板22の形状が正方形のマイクロアレイ20を製造する方法について説明する。
工程(i)では、10本の管状体を、1列に束ねて固定化して1層のシートとした後、各々の管状体の長手方向が一致するように、前記シートが10層になるように重ねて固定化することにより集束物を得る。工程(i)における管状体の固定化方法は、例えば、ポリウレタン樹脂接着剤などの接着剤により行う方法が挙げられる。
Hereinafter, as an embodiment of a microarray manufacturing method, a method of manufacturing the
In step (i), 10 tubular bodies are bundled in a row and fixed to form a single layer sheet, and then the sheet is formed into 10 layers so that the longitudinal directions of the respective tubular bodies coincide. A converging object is obtained by being fixed on the substrate. Examples of the method for immobilizing the tubular body in the step (i) include a method performed using an adhesive such as a polyurethane resin adhesive.
ついで、工程(ii)において、集束物の各々の管状体の中空部に本発明のゲル組成物の前駆体溶液を充填する。前駆体溶液の充填方法は特に限定されず、例えば、集束物の一方の端部を前駆体溶液中に浸した状態で、もう一方の端部側から吸引する方法であってもよく、集束物の一方の端部側から前駆体溶液を押し込む方法であってもよい。
また、管状体の一方を封止し、減圧した後、開放端を前駆体溶液に浸し、その状態で常圧に戻すことにより吸引する方法であってもよい。
Subsequently, in the step (ii), the hollow portion of each tubular body of the bundle is filled with the precursor solution of the gel composition of the present invention. The method for filling the precursor solution is not particularly limited. For example, the method may be a method in which one end of the convergent product is immersed in the precursor solution and sucked from the other end side. Alternatively, the precursor solution may be pushed from one end side.
Moreover, after sealing one side of a tubular body and decompressing, the method of attracting | sucking by immersing an open end in a precursor solution and returning to a normal pressure in that state may be sufficient.
工程(ii)における前駆体溶液の共重合の重合温度は、用いる感温性マクロモノマーのTc以下で行うことが好ましい。好ましい温度範囲は40℃以下である。重合温度が40℃より高い温度で行うと、重合中に感温性マクロモノマーが相転移し、白濁したゲル組成物になりやすくなる。このようなゲル組成物は、温度を低くしても透明にならないため、解析には不適切である。前述のような温度で重合を行うための開始剤としては、APSにTEMEDを添加したものや光分解型の開始剤などを用いることができる。 The polymerization temperature of the copolymerization of the precursor solution in the step (ii) is preferably performed at Tc or less of the temperature-sensitive macromonomer to be used. A preferable temperature range is 40 ° C. or less. When the polymerization temperature is higher than 40 ° C., the temperature-sensitive macromonomer undergoes phase transition during the polymerization and tends to become a cloudy gel composition. Such a gel composition is not suitable for analysis because it does not become transparent even at low temperatures. As an initiator for carrying out the polymerization at the temperature as described above, a material obtained by adding TEMED to APS, a photolytic initiator, or the like can be used.
工程(iii)では、得られた集束物を、該集束物の長手方向と交叉する方向に切断して薄片化する。これにより、100個の貫通孔26が形成された、所望の厚さの基板22を有するマイクロアレイ20が得られる。切断方法は、集束物を所望の厚さで切断できる方法であれば特に限定されず、例えば、ミクロトームにより切断する方法などが挙げられる。
In step (iii), the obtained converging object is cut into a thin piece by cutting in a direction crossing the longitudinal direction of the converging object. Thereby, the
また、以上説明した工程(i)〜(iii)によりマイクロアレイ20を得ることができるが、工程(i)と工程(ii)の順序は特に限定されず、工程(ii)を行った後に工程(i)を行ってもよい。すなわち、各々の管状体の中空部に前駆体溶液を充填して重合反応した(工程(ii))後に、それらの管状体を集束して集束物を形成(工程(i))し、該集束物を薄片化してマイクロアレイを得る方法であってもよい(国際公開第00/5376号パンフレット参照)。
Moreover, although the
以上説明した本発明のマイクロアレイは、本発明のゲル組成物を用いていることから、通常室温で行なわれる解析時には透明性を有しており、ハイブリダイゼーションなどの温度を上昇させた際には検体の拡散性を向上させることができるため、高効率かつ高精度な解析が可能となる。
尚、本発明のマイクロアレイは、図4に例示したマイクロアレイには限定されない。例えば、本発明のマイクロアレイの区画は、マイクロアレイ20のような貫通孔には限定されず、溝による区画であってもよい。ただし、前述の工程(i)〜(iii)による大量生産に適している点から、管状体を用いた貫通孔により区画を形成するマイクロアレイであることが好ましい。
Since the microarray of the present invention described above uses the gel composition of the present invention, it is transparent at the time of analysis usually performed at room temperature, and the sample is raised when the temperature such as hybridization is increased. Therefore, it is possible to analyze with high efficiency and high accuracy.
The microarray of the present invention is not limited to the microarray illustrated in FIG. For example, the section of the microarray of the present invention is not limited to the through hole as in the
また、ゲル組成物2の代わりにゲル組成物1を配置したマイクロアレイであってもよい。
また、平面基板上に重合前または重合開始直後のキャプチャープローブを含む前駆体溶液を、予め定めた区画にスポッティングしたマイクロアレイであってもよい(特表平6−507486号公報、米国特許第5770721号明細書参照)。
Moreover, the microarray which arrange | positioned the
Alternatively, a microarray in which a precursor solution containing a capture probe before polymerization or immediately after the start of polymerization is spotted on a predetermined section on a flat substrate may be used (Japanese Patent Publication No. 6-507486, US Pat. No. 5,770,721). See the description).
以下、実施例および比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
<感温性マクロモノマー>
[製造例1]
前述の合成スキームを用いて感温性マクロモノマーであるNIPAMマクロモノマーを合成した。
工程(I)では、連鎖移動剤であるAESH(0.43446g)、NIPAM(11.5900g)、および溶媒であるDMFを、75℃のオイルバスに設置したコンデンサー付きのパラブルフラスコに仕込み、高純度窒素ガスを2時間パージした。次いで、予めDMFに溶解して室温にて高純度窒素ガスでパージしておいた重合開始剤のAIBN(0.1774g)を加え、高純度窒素ガス雰囲気下で15時間反応させた。反応に用いたDMFは45mLであった。
反応終了後、真空乾燥機を用いてDMFを除去し、感温性マクロモノマーの前駆体である末端にアミノ基を有するポリマー(1)を得た。次いで、ポリマー(1)を精製するために、得られた反応物をアセトンに再溶解させ、ジエチルエーテルに滴下し、ポリマー(1)を沈殿させた。その後、濾過を行い、再度ジエチルエーテルで精製した後、乾燥を行った。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited by the following description.
<Temperature sensitive macromonomer>
[Production Example 1]
A NIPAM macromonomer, which is a thermosensitive macromonomer, was synthesized using the synthesis scheme described above.
In step (I), the chain transfer agent, AESH (0.43446 g), NIPAM (11.5900 g), and the solvent, DMF, were charged into a parabolic flask with a condenser placed in an oil bath at 75 ° C. Purity nitrogen gas was purged for 2 hours. Next, AIBN (0.1774 g) of a polymerization initiator that had been dissolved in DMF in advance and purged with high-purity nitrogen gas at room temperature was added, and reacted for 15 hours in a high-purity nitrogen gas atmosphere. DMF used for the reaction was 45 mL.
After completion of the reaction, DMF was removed using a vacuum dryer to obtain a polymer (1) having an amino group at the terminal, which is a precursor of a thermosensitive macromonomer. Next, in order to purify the polymer (1), the obtained reaction product was redissolved in acetone and dropped into diethyl ether to precipitate the polymer (1). Thereafter, filtration was performed, and purification was again performed with diethyl ether, followed by drying.
工程(II)では、得られたポリマー(1)(3.0g)、塩化アクリロイル(20mL)、およびDMF(5mL)をサンプル瓶に投入し、高純度窒素ガスをパージしながら室温で30分間攪拌した。これを温度40℃の恒温槽に移し、さらに2時間、高純度窒素ガス雰囲気下で攪拌し、反応を行った。反応終了後、得られた反応液をジエチルエーテルに滴下し、反応生成物のNIPAMマクロモノマーを沈殿させ、濾過した。更に、同様の操作を2回行って精製し、濾過回収したNIPAMマクロモノマーを真空乾燥した。 In step (II), the obtained polymer (1) (3.0 g), acryloyl chloride (20 mL), and DMF (5 mL) were put into a sample bottle, and stirred at room temperature for 30 minutes while purging high-purity nitrogen gas. did. This was transferred to a constant temperature bath at a temperature of 40 ° C. and further stirred for 2 hours in a high purity nitrogen gas atmosphere to carry out the reaction. After completion of the reaction, the resulting reaction solution was added dropwise to diethyl ether to precipitate the NIPAM macromonomer of the reaction product and filtered. Further, the same operation was performed twice to purify, and the NIPAM macromonomer recovered by filtration was vacuum-dried.
[NMR分析]
製造例1で得られたNIPAMマクロモノマーを1H−NMRにより分析した結果を図5に示す。1H−NMRの測定溶媒には重水(D2O)を使用した。
図5(A)、(B)に示すように、NMRスペクトルの5.6〜6.5ppmの範囲に、ビニル基に特有のピーク(g)、(h)、(i)が見られ、末端にビニル基を有する目的のNIPAMマクロモノマーが得られていることが確認された。
[NMR analysis]
FIG. 5 shows the result of analyzing the NIPAM macromonomer obtained in Production Example 1 by 1 H-NMR. Heavy water (D 2 O) was used as a measurement solvent for 1 H-NMR.
As shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B), peaks (g), (h), (i) peculiar to the vinyl group are observed in the range of 5.6 to 6.5 ppm of the NMR spectrum, It was confirmed that the desired NIPAM macromonomer having a vinyl group was obtained.
また、NMRスペクトルにおけるピーク積分比から、得られたNIPAMマクロモノマーの分子量を推算した。図6に示すように、末端のビニル基のピーク(H分1つのピーク)とNIPAMポリマー部分のイソプロピル基のピーク(H分6つのピーク)との積分比(1:125.7383)より、NIPAMポリマー部分の繰り返し単位数はn=21と推定した。これにより、NIPAMマクロモノマーの質量平均分子量は2500g/mol程度であると推定した。 Moreover, the molecular weight of the obtained NIPAM macromonomer was estimated from the peak integration ratio in the NMR spectrum. As shown in FIG. 6, from the integral ratio (1: 125.7383) between the peak of the vinyl group at the end (one peak at H) and the peak of the isopropyl group at the NIPAM polymer portion (6 peaks at H), NIPAM The number of repeating units in the polymer portion was estimated to be n = 21. Thus, the mass average molecular weight of the NIPAM macromonomer was estimated to be about 2500 g / mol.
[相転移温度の測定]
また、製造例1で得られたNIPAMマクロモノマーの相転移温度(Tc)を、溶液の透過度(波長600nm)の温度依存性を測定することにより評価した。透過度の測定には、ペルチェ素子温度制御機能付き分光光度計(日本分光V530型)を用いた。水中、およびハイブリダイゼーションバッファー(2×SSC、0.2%SDS)中に、NIPAMマクロモノマーを5g/Lの割合で溶解し、透過度の温度依存性を求めた。その結果を図7に示す。
[Measurement of phase transition temperature]
Further, the phase transition temperature (Tc) of the NIPAM macromonomer obtained in Production Example 1 was evaluated by measuring the temperature dependence of the solution permeability (wavelength 600 nm). For the measurement of transmittance, a spectrophotometer with a Peltier element temperature control function (JASCO V530 type) was used. NIPAM macromonomer was dissolved at a rate of 5 g / L in water and in a hybridization buffer (2 × SSC, 0.2% SDS), and the temperature dependence of the permeability was determined. The result is shown in FIG.
図7に示すように、水中では、約34℃で著しい透過度の減少が起こっており、この温度がTcであるとみなすことができる。この製造例1で得られたNIPAMマクロモノマーのTcは、高分子量のNIPAMポリマー(ビニル基を導入していないもの)と同等の値であった。
また、ハイブリダイゼーションバッファー中では、Tcは水中の場合と比べて高温側に数℃シフトしていた。これは、塩であるSSCのTcを低下させる作用に比べ、界面活性剤であるSDSのTcを上昇させる作用がより大きいためであると考えられる。
As shown in FIG. 7, in water, a significant decrease in permeability occurs at about 34 ° C., and this temperature can be regarded as Tc. The Tc of the NIPAM macromonomer obtained in Production Example 1 was a value equivalent to that of a high molecular weight NIPAM polymer (without introducing a vinyl group).
Further, in the hybridization buffer, Tc was shifted by several degrees C. on the high temperature side as compared with that in water. This is considered to be because the effect | action which raises Tc of SDS which is surfactant is larger than the effect | action which reduces Tc of SSC which is a salt.
<ゲル組成物>
[実施例1]
アクリルアミド系モノマーであるN,N−ジメチルアクリルアミド(DMAA)、架橋剤であるN,N’−メチレンビスアクリルアミド(MBAA)、前記NIPAMマクロモノマーを、溶媒である水に溶解し、重合開始剤であるAPS、重合促進剤であるTEMEDを用いて、NIPAMマクロモノマーのTcより低い20℃で重合反応を行い、基盤ゲルと該基盤ゲルに一端が共有結合されたNIPAMポリマーとを有するゲル組成物を得た。尚、架橋剤の濃度は4mol/m3、TEMEDおよびAPSの濃度はそれぞれ10mol/m3および0.5mol/m3とした。また、全モノマー(DMAAとNIPAMマクロモノマーの合計)濃度を400mol/m3、NIPAMマクロモノマーの共重合率を5mol%とした。
全モノマー濃度を400mol/m3、架橋剤濃度を4mol/m3とした場合、架橋点間距離はDMAA単位100個程度(分子量10000程度)となると考えられ、NIPAMマクロモノマーよりも大きくなる。
<Gel composition>
[Example 1]
N, N-dimethylacrylamide (DMAA), which is an acrylamide monomer, N, N′-methylenebisacrylamide (MBAA), which is a cross-linking agent, and the NIPAM macromonomer are dissolved in water as a solvent to form a polymerization initiator. Using APS and TEMED, which is a polymerization accelerator, a polymerization reaction is performed at 20 ° C. lower than the Tc of the NIPAM macromonomer to obtain a gel composition having a base gel and a NIPAM polymer having one end covalently bonded to the base gel. It was. The concentration of the crosslinking agent was 4 mol / m 3 , and the concentrations of TEMED and APS were 10 mol / m 3 and 0.5 mol / m 3 , respectively. The concentration of all monomers (sum of DMAA and NIPAM macromonomer) was 400 mol / m 3 , and the copolymerization rate of NIPAM macromonomer was 5 mol%.
Total monomer concentration 400 mol / m 3, if a crosslinking agent concentration of 4 mol / m 3, the distance between crosslinking points is considered to be 100 or so DMAA units (molecular weight of about 10000), is larger than NIPAM macromonomer.
[実施例2〜13]
前記全モノマー濃度およびNIPAMマクロモノマーの共重合率を表1に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様にしてゲル組成物を得た。
実施例1〜13で得られたゲル組成物のゲル化の状態を評価した結果を表1に示す。ゲル化の評価は、以下の基準に基づいて行なった。
◎:充分にゲル化した。
○:ゲル化が見られたが柔らかかった。
[Examples 2 to 13]
A gel composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the total monomer concentration and the copolymerization ratio of the NIPAM macromonomer were changed as shown in Table 1.
Table 1 shows the results of evaluating the gelation state of the gel compositions obtained in Examples 1 to 13. The gelation was evaluated based on the following criteria.
(Double-circle): It gelatinized fully.
○: Gelation was observed but soft.
表1に示すように、全モノマー濃度が400mol/m3の場合には、NIPAMマクロモノマーの共重合率が5mol%(実施例1)では得られたゲル組成物が柔らかかったが、3.5mol%以下(実施例2〜6)ではより強度に優れたゲル組成物が得られた。また、全モノマー濃度が300mol/m3の場合では、NIPAMマクロモノマーの共重合率が3.5mol%(実施例7)では得られたゲル組成物が柔らかかったが、3mol%以下(実施例8および9)ではより強度に優れたゲル組成物が得られた。
また、全モノマー濃度が267mol/m3の場合は、NIPAMマクロモノマーの共重合率が3mol%(実施例10)であっても1mol%(実施例11)であっても共に強度に優れたゲル組成物が得られ、全モノマー濃度が200mol/m3の場合(実施例12および13)に比べて強度に優れたゲル組成物が得られやすいことが分かった。
As shown in Table 1, when the total monomer concentration was 400 mol / m 3 , the obtained gel composition was soft when the NIPAM macromonomer copolymerization rate was 5 mol% (Example 1). % Or less (Examples 2 to 6), a gel composition having higher strength was obtained. When the total monomer concentration was 300 mol / m 3 , the gel composition obtained was soft when the NIPAM macromonomer copolymerization rate was 3.5 mol% (Example 7), but 3 mol% or less (Example 8). And in 9), a gel composition having better strength was obtained.
When the total monomer concentration is 267 mol / m 3 , the gel is excellent in strength both when the copolymerization rate of the NIPAM macromonomer is 3 mol% (Example 10) or 1 mol% (Example 11). A composition was obtained, and it was found that a gel composition excellent in strength was easily obtained as compared with the case where the total monomer concentration was 200 mol / m 3 (Examples 12 and 13).
[実施例14〜17]
全モノマー濃度を400mol/m3、NIPAMマクロモノマーの共重合率を0.5、1、2、3mol%とし、厚さ3mmのスペーサーを2枚のガラス板で挟んで形成した空間内で、APSおよびTEMEDを用いて20℃で重合反応を行い、厚さ3mmの板状ゲルを作製した。架橋剤の濃度は4mol/m3、TEMEDおよびAPSの濃度はそれぞれ10mol/m3および0.5mol/m3とした。それ以外は、実施例1〜13と同様に行った。
[Examples 14 to 17]
In a space formed by sandwiching a spacer with a thickness of 3 mm between two glass plates with a total monomer concentration of 400 mol / m 3 , a copolymerization rate of NIPAM macromonomer of 0.5, 1, 2, 3 mol%, And TEMED were used to conduct a polymerization reaction at 20 ° C. to produce a plate-like gel having a thickness of 3 mm. The concentration of the crosslinking agent was 4 mol / m 3 , and the concentrations of TEMED and APS were 10 mol / m 3 and 0.5 mol / m 3 , respectively. Other than that was performed similarly to Examples 1-13.
[白濁化の評価]
光路長10mmの石英セルを用い、前記板状ゲルを該石英セルに入るように切断して挿入し、板状ゲルが光路に対して垂直になるようにペルチェ素子温度制御機能付き分光光度計(日本分光V530)に設置し、水中における透過度を測定した。測定結果を図8(A)に示す。
また、同様の方法でハイブリダイゼーションバッファー(2×SSC、0.2%SDS)中における透過度を測定した。測定結果を図8(B)に示す。
[Evaluation of clouding]
Using a quartz cell with an optical path length of 10 mm, the plate-like gel is cut and inserted so as to enter the quartz cell, and a spectrophotometer with a Peltier element temperature control function ( Installed in JASCO V530), the permeability in water was measured. The measurement results are shown in FIG.
Further, the permeability in a hybridization buffer (2 × SSC, 0.2% SDS) was measured in the same manner. The measurement results are shown in FIG.
図8(A)に示すように、水中の場合は、NIPAMマクロモノマーのTcである34℃を超えるとゲル(板状ゲル)が白濁した。また、この白濁の程度は、NIPAMマクロモノマーの共重合率が高くなるにつれて大きくなった。ただし、共重合率が3mol%になると白濁の程度が小さくなった。これは、共重合時のNIPAMマクロモノマーの割合が多くなることで、ゲル化の程度が低下するためであると考えられる。
また、ハイブリダイゼーションバッファー中では、図8(B)に示すように、NIPAMマクロモノマーの共重合率が2mol%の場合に70℃で若干の白濁化が見られたが、それ以外の共重合率の場合には白濁化が見られなかった。
As shown in FIG. 8A, in the case of water, the gel (plate-like gel) became cloudy when the temperature exceeded 34 ° C., which is the Tc of the NIPAM macromonomer. Further, the degree of white turbidity increased as the copolymerization rate of the NIPAM macromonomer increased. However, when the copolymerization rate was 3 mol%, the degree of cloudiness was reduced. This is considered to be because the degree of gelation is reduced by increasing the proportion of NIPAM macromonomer during copolymerization.
Further, in the hybridization buffer, as shown in FIG. 8 (B), when the copolymerization rate of the NIPAM macromonomer was 2 mol%, a slight turbidity was observed at 70 ° C. In the case of, no clouding was observed.
[実施例18]
NIPAMマクロモノマーの共重合率を1mol%とし、内径3.4mmのガラス管内で合成する以外は、実施例14〜17と同様にして円柱状ゲルを作製した。
[Example 18]
Cylindrical gels were prepared in the same manner as in Examples 14 to 17 except that the NIPAM macromonomer copolymerization rate was 1 mol% and synthesis was performed in a glass tube having an inner diameter of 3.4 mm.
[参考例1]
NIPAMマクロモノマーを用いなかった以外は実施例18と同様の方法で円柱状ゲルを作製した。
[Reference Example 1]
A columnar gel was prepared in the same manner as in Example 18 except that the NIPAM macromonomer was not used.
[膨潤度の温度依存性]
実施例18および参考例1で得られた円柱状ゲルについて、円柱状ゲルの膨潤径を、水中およびハイブリダイゼーションバッファー(2×SSC、0.2%SDS)中で各温度にて読み取り顕微鏡を用いて測定し、その温度依存性を評価した。水中での結果を図9(A)、ハイブリダイゼーションバッファー中での結果を図9(B)に示す。図9(A)、(B)における破線は、ゲルの合成に用いたガラス管の内径(3.4mm)を示している。
[Temperature dependence of swelling degree]
For the columnar gel obtained in Example 18 and Reference Example 1, the swelling diameter of the columnar gel was read at each temperature in water and in a hybridization buffer (2 × SSC, 0.2% SDS) using a microscope. The temperature dependence was evaluated. The results in water are shown in FIG. 9A, and the results in hybridization buffer are shown in FIG. 9B. The broken lines in FIGS. 9A and 9B indicate the inner diameter (3.4 mm) of the glass tube used for the gel synthesis.
実施例18の円柱状ゲルの膨潤径は、図9(A)に示すように、水中において基盤ゲル(DMAA)のみの参考例1と比較して多少収縮が見られたが、その温度依存性は小さかった。また、ハイブリダイゼーションバッファー中では、図9(B)に示すように、参考例1とほぼ同等の膨潤径であり、温度依存性が非常に小さかった。
水中に比べてハイブリダイゼーションバッファー中における温度依存性が小さいのは、界面活性剤であるSDSによりNIPAMポリマーの収縮がある程度低減されるためであると考えられる。
As shown in FIG. 9A, the swelling diameter of the columnar gel of Example 18 was somewhat contracted in water as compared with Reference Example 1 containing only the base gel (DMAA), but its temperature dependence. Was small. In the hybridization buffer, as shown in FIG. 9B, the swelling diameter was almost the same as in Reference Example 1, and the temperature dependency was very small.
The reason why the temperature dependence in the hybridization buffer is smaller than in water is considered to be because the shrinkage of the NIPAM polymer is reduced to some extent by SDS as a surfactant.
次に、基盤ゲルに一端が共重合されたNIPAMポリマー(感温性ポリマー)の収縮による検体の拡散性の向上について評価するため、モデル物質として濃度測定が容易なローダミンBを用い、該ローダミンBの拡散係数の温度依存性を測定した。以下、拡散係数の温度依存性の測定について説明する。 Next, in order to evaluate the improvement in the diffusibility of the specimen due to the shrinkage of the NIPAM polymer (temperature-sensitive polymer) having one end copolymerized with the base gel, rhodamine B, which is easy to measure the concentration, is used as a model substance. The temperature dependence of the diffusion coefficient was measured. Hereinafter, measurement of the temperature dependence of the diffusion coefficient will be described.
[実施例19]
全モノマー濃度を400mol/m3、NIPAMマクロモノマーの共重合率を1mol%として、図10に示すガラス製ゲルホルダー30内で重合反応を行なってゲル組成物からなるゲル膜1Aを得た。架橋剤の濃度は4mol/m3、TEMEDおよびAPSの濃度はそれぞれ10mol/m3および0.5mol/m3とした。
ガラス製ゲルホルダー30は、上部にゲル組成物の前駆体溶液を投入する開口を有するガラス板32が2枚のガラス板34で挟まれ、さらに金網38を有するガラス板36で挟まれた形態を有しており、ガラス板32、34および金網38で囲まれる空間内でゲル膜を製造することができる。そして、ゲル膜1Aを通過できる溶液などが、一方の側から金網38、ゲル膜、金網38を順に通って他方の側へと通過できるようになっている。
ガラス板32の上部に形成された開口は、接着剤40により封止した。
[Example 19]
With the total monomer concentration being 400 mol / m 3 and the copolymerization rate of NIPAM macromonomer being 1 mol%, a polymerization reaction was carried out in a
The
The opening formed in the upper part of the
次いで、2つのガラスセル52(容量500mL)を有し、各々のガラスセル52にそれぞれ300mLの水が入れられ、さらにそれらガラスセル52A、52Bが共に恒温槽54に入れられている拡散係数測定装置50(図11)の2つのガラスセル52A、52Bの間に、ゲル膜1Aを有するガラス製ゲルホルダー30を設置した。その後、ゲル膜1Aおよびガラスセル52A、52B内の水の温度を所定温度まで上げ、ガラスセル52Aの水中に前記所定温度のローダミンB水溶液(ローダミンB濃度:0.2g/L)100mLを注入し、ガラスセル52Bに水100mLを注入した。その後、ガラスセル52B側に拡散してきたローダミンBの濃度を経時的に測定し、拡散係数の温度依存性を評価した。ガラスセル52BにおけるローダミンBの濃度の測定は、分光光度計(日本分光V530型)を用いて波長533nmにて行なった。
Next, a diffusion coefficient measuring apparatus that has two glass cells 52 (capacity 500 mL), each glass cell 52 is filled with 300 mL water, and both
[比較例1]
NIPAMマクロモノマーを用いていないDMAAのみのゲル膜1Bを形成した以外は、実施例19と同様にしてガラスセル52BにおけるローダミンBの濃度を測定し、拡散係数の温度依存性を評価した。
[Comparative Example 1]
The concentration of rhodamine B in the
[拡散係数の測定および評価]
拡散係数は、以下に示す手順で算出することができる。
まず、時間tまでにゲル膜を透過したローダミンBの単位面積あたりの量Qは、下記式で表される。
C(t):時間tにおけるガラスセル52B側のローダミンBの濃度
V:ガラスセル52B内の溶液の容積
X:ゲル膜の面積
[Measurement and evaluation of diffusion coefficient]
The diffusion coefficient can be calculated by the following procedure.
First, the amount Q per unit area of rhodamine B that has passed through the gel membrane by time t is represented by the following formula.
C (t): concentration of rhodamine B on the
上記式において、C(t)はガラスセル52A側のローダミンBの初期濃度C0に比べて非常に小さく、ローダミンBのゲル膜の透過速度が一定であると仮定し、拡散に関するFickの式を適用すると、次式が導かれる。
D:ゲル膜中の拡散係数
d:ゲル膜の厚さ
これにより、拡散係数Dは次式のように表されるので、ガラスセル52B側のローダミンBの濃度の経時変化を測定することにより拡散係数を算出することができる。
D: Diffusion coefficient in the gel film d: Gel film thickness As a result, the diffusion coefficient D is expressed by the following equation. Therefore, diffusion is measured by measuring the change over time in the concentration of rhodamine B on the
測定については、ハイブリダイゼーションバッファー中では、バッファーとローダミンBとの間に相互作用が見られたため、水中での測定のみとした。
実施例19および比較例1における拡散係数の温度依存性の測定結果を図12に示す。また、実施例19における拡散係数のアレニウス(Arrhenius)プロットを図13に示す。
Regarding the measurement, an interaction was observed between the buffer and rhodamine B in the hybridization buffer.
The measurement results of the temperature dependence of the diffusion coefficient in Example 19 and Comparative Example 1 are shown in FIG. Further, an Arrhenius plot of the diffusion coefficient in Example 19 is shown in FIG.
図12に示すように、NIPAMマクロモノマーを共重合したNIPAMポリマーを有するゲル膜である実施例19では、温度上昇と共に拡散係数が大きく増加し、25℃の場合に比べて70℃では拡散係数が約4倍になっていた。また、水中でのNIPAMマクロモノマー(NIPAMポリマー)のTcである34℃の前後で拡散係数の増加傾向が異なっていた。一方、NIPAMマクロモノマーを用いていないDMAAのみの比較例1では、拡散係数が温度上昇と共に増加しているものの、低温領域において拡散係数が実施例19よりも大きかった。
このように、実施例19と比較例1は、低温領域では拡散係数に差が見られたが、温度上昇に伴ってその差が減少し、高温領域ではそれらの拡散係数がほぼ同等となった。
As shown in FIG. 12, in Example 19, which is a gel film having a NIPAM polymer copolymerized with a NIPAM macromonomer, the diffusion coefficient increases greatly with increasing temperature, and the diffusion coefficient at 70 ° C. is higher than that at 25 ° C. It was about 4 times. Moreover, the increasing tendency of the diffusion coefficient was different around 34 ° C., which is the Tc of the NIPAM macromonomer (NIPAM polymer) in water. On the other hand, in Comparative Example 1 in which only DMAA without NIPAM macromonomer was used, the diffusion coefficient increased with increasing temperature, but the diffusion coefficient was larger than that in Example 19 in the low temperature region.
Thus, Example 19 and Comparative Example 1 showed a difference in the diffusion coefficient in the low temperature region, but the difference decreased as the temperature increased, and the diffusion coefficient became almost the same in the high temperature region. .
この結果は、以下のように考えられる。実施例19のゲル膜1Aと比較例1のゲル膜1Bは、全モノマー量が共に400mol/m3であるため、より分子量が大きい長鎖のNIPAMポリマーを有する実施例19のゲル膜1Aの方が高密度である。そのため、Tcよりも低い温度では、NIPAMポリマーが拡がった構造で存在していることで、ゲル膜1Aの有効細孔径が小さくなっており、ローダミンBの拡散がゲル膜1Bに比べてより抑制されている。一方、Tcよりも高い温度では、NIPAMポリマーが収縮することによりゲル膜1Aの有効細孔径がゲル膜1Bの有効細孔径とほぼ同等となるために、拡散係数の温度依存性に対するNIPAMポリマーの影響が非常に小さくなり、拡散係数がほぼ同等になると考えられる。
This result is considered as follows. Since the
また、実施例19のゲル膜1Aでは、図13に示すように、Tc付近でアレニウスプロットの勾配(−Ea/RT、Ea:活性化エネルギー、R:気体定数)が大きく変化しており、Tcより低い温度に比べて高い温度で活性化エネルギーが小さくなっていた。この結果も、Tcを超えるとNIPAMポリマーの収縮が起こることで、ローダミンBの拡散性が向上することを示していると考えられる。
Further, in the
本発明のゲル組成物は、解析の際には透明性を有し、温度を上昇させることで検体の拡散性を向上させることができる。そのため、高効率で高精度な検出または測定が行えるマイクロアレイなどとして好適に使用できる。 The gel composition of the present invention has transparency in the analysis, and can improve the diffusibility of the specimen by increasing the temperature. Therefore, it can be suitably used as a microarray that can perform detection or measurement with high efficiency and high accuracy.
1 ゲル組成物 2 ゲル組成物 10 基盤ゲル 12 細孔 14 感温性ポリマー 16 生体関連物質 20 マイクロアレイ 22 基板 24 管状体 26 貫通孔
DESCRIPTION OF
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008244124A JP2010077189A (en) | 2008-09-24 | 2008-09-24 | Gel composition, method for producing the same, and microarray using the gel composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008244124A JP2010077189A (en) | 2008-09-24 | 2008-09-24 | Gel composition, method for producing the same, and microarray using the gel composition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010077189A true JP2010077189A (en) | 2010-04-08 |
Family
ID=42208006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008244124A Pending JP2010077189A (en) | 2008-09-24 | 2008-09-24 | Gel composition, method for producing the same, and microarray using the gel composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010077189A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016503085A (en) * | 2012-12-21 | 2016-02-01 | ソシエテ・デクスプロワタシオン・デ・プロデュイ・プール・レ・アンデュストリー・シミック・セピックSociete D’Exploitation De Produits Pour Les Industries Chimiques Seppic | Novel amphoteric polymer with temperature sensitive characteristics |
| CN113072717A (en) * | 2021-03-23 | 2021-07-06 | 北京理工大学 | Silk fibroin-NIPAM photonic crystal hydrogel and preparation method thereof |
-
2008
- 2008-09-24 JP JP2008244124A patent/JP2010077189A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016503085A (en) * | 2012-12-21 | 2016-02-01 | ソシエテ・デクスプロワタシオン・デ・プロデュイ・プール・レ・アンデュストリー・シミック・セピックSociete D’Exploitation De Produits Pour Les Industries Chimiques Seppic | Novel amphoteric polymer with temperature sensitive characteristics |
| CN113072717A (en) * | 2021-03-23 | 2021-07-06 | 北京理工大学 | Silk fibroin-NIPAM photonic crystal hydrogel and preparation method thereof |
| CN113072717B (en) * | 2021-03-23 | 2022-10-04 | 北京理工大学 | A kind of silk fibroin-NIPAM photonic crystal hydrogel and preparation method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gan et al. | Poly (N-acryloyl-N ‘-propylpiperazine): A new stimuli-responsive polymer | |
| RU2216547C2 (en) | Method for polymerization immobilization of biological macromolecules and composition for its realization | |
| WO2000042423A1 (en) | Copolymers for capillary gel electrophoresis | |
| CN101703923A (en) | Hydrophilic, high protein binding, low fluorescence western blotting membrane | |
| JP2011509410A (en) | Surface functionalization of plastic optical fibers | |
| EP2030009A1 (en) | Separation device for isoelectric focusing | |
| JP2007244374A (en) | Nucleic acid-responsive gel, method for producing the same, and use thereof | |
| JP2010077189A (en) | Gel composition, method for producing the same, and microarray using the gel composition | |
| US20170003281A1 (en) | Responsive hydrogel for the detection of biomolecules | |
| EP2294396A1 (en) | An electrophoresis cassette | |
| KR20050008671A (en) | Gel having biosubstance fixed thereto and microarray utilizing the gel | |
| US8937171B2 (en) | Nucleic-acid-responsive gel, method for producing same, and use of same | |
| JP2009242583A (en) | Composition for gel formation, capillary tube and microarray for detecting biological material, and manufacturing method of capillary tube and microarray for detecting biological material | |
| CN100567339C (en) | (N-vinylamide) polymers and copolymers and their use in capillary electrophoresis | |
| JP3515570B2 (en) | Hollow fiber, gel-filled hollow fiber, and fiber array flake with comb-shaped polymer introduced on the inner wall | |
| JP2008013663A (en) | Semi-IPN gel and bioarray-immobilized microarray using the same | |
| JP2010259340A (en) | Through-hole microarray and manufacturing method thereof | |
| JP5194638B2 (en) | Solid phase material for immobilizing minute objects, solid phase body having immobilized minute objects, and method for producing the same | |
| JP5349241B2 (en) | Method for producing gel-filled array and method for producing biochip | |
| JP2007101185A (en) | Gel in which probes are immobilized on two or more kinds of substituted (meth) acrylamide derivatives and microarray using the same | |
| JP2005290107A (en) | Gel with fixed capture probe and capture probe-immobilized gel microarray using the same | |
| JP5252270B2 (en) | Nucleic acid-responsive gel, method for producing the same, and use thereof | |
| JP2006047043A (en) | Method for producing microarray for detecting biologically relevant substances | |
| JP2003079377A (en) | Gel containing polyhydric alcohol holding bio-related substances | |
| JP2012208115A (en) | Method for producing gel microarray for detecting bio-related material |