JP2651301B2 - Method for manufacturing bio device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、生物の情報処理機能
を模倣したバイオ素子の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a bio-element imitating the information processing function of a living thing.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来のコンピュータは、主として、シリ
コン半導体などの無機質系材料によって構成されてお
り、フォン・ノイマン（Ｖａｎ Ｎｅｕｍａｎｎ）方式
によって直列型の論理演算を実行するもの（以下、ノイ
マン型コンピュータと称する）であった。しかし、この
方式は、論理演算を正確に行うことはできたが、多数の
情報処理を同時に平行して行うことが困難でありパター
ン認識は不得意であるという欠点を有していた。2. Description of the Related Art A conventional computer is mainly composed of an inorganic material such as a silicon semiconductor, and executes serial logic operation according to a Van Neumann system (hereinafter referred to as a Neumann computer). ). However, this method has a drawback that, although it is possible to perform a logical operation accurately, it is difficult to perform a large number of information processes simultaneously in parallel, and is not good at pattern recognition.

【０００３】これに対し高等動物は、周知の通り、パタ
ーン認識等を容易に行う。したがって、脳に見られるよ
うなパターン認識や学習・記憶機能がどのような原理に
基づいて実行されているのかについて解明しこれらを模
倣すれば、ノイマン型コンピュータでは満足し得なかっ
たさまざまな機能を持つコンピュータ例えばバイオコン
ピュータの実現が可能となると期待されている。そこで
近年、生体機能の模倣に関する研究が盛んに行われてい
る。In contrast, higher animals easily perform pattern recognition and the like, as is well known. Therefore, by elucidating the principles on which pattern recognition and learning and memory functions such as those found in the brain are performed and imitating them, various functions that could not be satisfied with Neumann-type computers can be realized. It is expected that the realization of a computer having such as a biocomputer will be possible. In recent years, research on imitation of biological functions has been actively conducted.

【０００４】例えば、この出願の出願人に係る特開昭６
３ー１１１４２８号公報には、バイオコンピューターの
センサーとしての使用が期待できるバイオ素子及びその
製造方法が開示されている。For example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-111428 discloses a bioelement which can be expected to be used as a sensor of a biocomputer and a method for producing the same.

【０００５】この公報に開示のバイオ素子は生体の視覚
機能を模倣したものであり、生体類似物質を用いて形成
したリポソームであって入射した光をイオンまたは化学
物質に変換するリポソームを基板上に二次元配列して構
成されていた。これにより、生体上の網膜上での視細胞
の電位変化の場と同様な場を得ようとしている。[0005] The bio-element disclosed in this publication simulates the visual function of a living body, and a liposome formed by using a bio-like substance, which converts incident light into ions or chemical substances, is provided on a substrate. It consisted of a two-dimensional array. This seeks to obtain a field similar to that of the potential change of the photoreceptor cells on the retina in the living body.

【０００６】また、この公報に開示の製造方法では、ラ
ングミュアブロジェット（ＬＢ）法によって基板に抗体
を固定し、この基板に前記リポソームであって抗原を含
むリポソームを抗原−抗体反応を利用して二次元配列さ
せていた。また、ＬＢ法により基板に固定された抗体に
エレクトロンビームやイオンビームを選択的に照射する
ことによって抗体の不要部分を基板から選択的に除去
し、この基板に上記リポソームを抗原−抗体反応を利用
して固定することによって、当該リポソームを基板に任
意に配列させていた。In the production method disclosed in this publication, an antibody is immobilized on a substrate by a Langmuir-Blodgett (LB) method, and the liposome, which is an liposome containing an antigen, is immobilized on the substrate by utilizing an antigen-antibody reaction. They were arranged two-dimensionally. In addition, by selectively irradiating the antibody fixed to the substrate with an electron beam or an ion beam by the LB method, unnecessary portions of the antibody are selectively removed from the substrate, and the liposome is applied to the substrate using an antigen-antibody reaction. Thus, the liposomes were arbitrarily arranged on the substrate.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バイオ素子の製造方法では、基板にリポソームを配列す
る上で抗原抗体反応を用いていたため、リポソームと基
板との結合強度は必ずしも満足のゆくものではなかっ
た。また、リポソームの配列パターン形成のためにエレ
クトロンビームやイオンビームを選択的に照射する必要
があるためビーム走査のための工数がかかるなどの問題
があった。However, in the conventional method for manufacturing a biodevice, since the antigen-antibody reaction is used for arranging liposomes on the substrate, the bonding strength between the liposome and the substrate is not always satisfactory. Did not. In addition, since it is necessary to selectively irradiate an electron beam or an ion beam in order to form an array pattern of liposomes, there is a problem in that the number of steps for beam scanning is increased.

【０００８】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従ってこの発明の目的は、基板にリポソーム
を所定の配列で固定して成るバイオ素子を製造する際に
従来よりリポソームを基板に強固にしかも簡便に固定で
きる方法を提供することにある。[0008] The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a biodevice comprising liposomes fixed on a substrate in a predetermined arrangement. An object of the present invention is to provide a method that can be firmly and easily fixed.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明によれば、基板にリポソームを所定の配列
で固定して成るバイオ素子を製造するに当たり、基板へ
のリポソームの固定は、前述の基板に光反応性ビオチン
を用いてビオチンの配列パターンを形成する工程と、該
ビオチンの配列パターンにアビジンを介しリポソームを
固定する工程とを含む工程で行なうことを特徴とする。According to the present invention, in order to achieve this object, according to the present invention, in producing a biodevice comprising liposomes fixed on a substrate in a predetermined arrangement, liposomes are fixed on the substrate by: The method is characterized in that the method comprises a step of forming a biotin sequence pattern on the substrate using photoreactive biotin, and a step of immobilizing liposomes via avidin on the biotin sequence pattern.

【００１０】この発明の実施に当たり、前述のビオチン
の配列パターンへの前述のリポソームの固定は、前述の
リポソームに別途にビオチンを結合させ、該ビオチン結
合済みリポソームと、前述のビオチンの配列パターンを
有する基板とを、アビジンを介し、ビオチンとアビジン
との特異的反応を利用して結合させて行なうのが好適で
ある。In practicing the present invention, the above-mentioned liposome is immobilized on the above-mentioned biotin sequence pattern by separately binding biotin to the above-mentioned liposome, and having the biotin-bound liposome and the above-mentioned biotin sequence pattern. It is preferable to carry out the binding to the substrate via avidin by utilizing a specific reaction between biotin and avidin.

【００１１】さらにこの発明の実施に当たり、前述のビ
オチンの配列パターンの形成は、前述の光反応性ビオチ
ンを含む緩衝液中に前述の基板を浸漬した状態で該基板
にフォトマスクを介して光を選択的に照射することで行
なうのが好適である。In practicing the present invention, the biotin array pattern is formed by irradiating the substrate with a light through a photomask in a state where the substrate is immersed in the buffer containing the photoreactive biotin. It is preferable to perform the irradiation by selective irradiation.

【００１２】なお、この発明でいう基板は、バイオ素子
の設計に応じた任意のもので構成できる。The substrate according to the present invention can be made of any material according to the design of the biodevice.

【００１３】また、光反応性ビオチンとは、例えば、基
板の光が照射された部分のみに選択的に結合するビオチ
ンをいう。具体的には、例えばフナコシ薬品製の商品名
フォトプローブビオチン（Photoprobe Biotin ）などを
挙げることができる。もちろん、基板の光が照射された
部分には結合しないような特性を有するビオチンであっ
ても原理的には構わない。The term "photoreactive biotin" refers to, for example, biotin which selectively binds only to a portion of a substrate irradiated with light. Specifically, for example, Photoprobe Biotin (trade name, manufactured by Funakoshi Chemical Co., Ltd.) and the like can be mentioned. Of course, biotin having a property of not binding to the portion of the substrate irradiated with light may be used in principle.

【００１４】[0014]

【作用】この発明の構成によれば、ビオチンの配列パタ
ーンは、光反応性ビオチンを用いて作製される。そし
て、このビオチンパターンにアビジンを介しリポソーム
が固定される。According to the constitution of the present invention, the sequence pattern of biotin is prepared using photoreactive biotin. Then, liposomes are immobilized on the biotin pattern via avidin.

【００１５】ここで、光反応性ビオチンでないビオチン
を用いた場合そのビオチンパターンの形成は、基板全面
にこのビオチンを結合させた後その不要部分に例えばエ
レクトロンビームを走査しこの部分をアビジンに対し不
活性化するような方法で行なわなければならないと考え
られるが、この発明のように光反応性ビオチンを用いる
と、光を選択的に照射するのみでビオチンパターンが形
成できる。その分製造が容易になる。このような光の選
択的な照射は、フォトリソグラフィ技術で多用されてい
るフォトマスクを用いた露光技術により容易に行なえ
る。Here, when using biotin which is not photoreactive biotin, the biotin pattern is formed by binding the biotin to the entire surface of the substrate, then scanning an unnecessary portion with, for example, an electron beam, and imposing this portion on avidin. Although it is considered that the activation must be performed by a method of activating, the use of a photoreactive biotin as in the present invention allows a biotin pattern to be formed only by selectively irradiating light. The production becomes easy to that extent. Such selective irradiation with light can be easily performed by an exposure technique using a photomask frequently used in the photolithography technique.

【００１６】また、リポソームはビオチンの配列パター
ンにアビジンを介し固定されるので、抗原抗体反応を用
いた場合に較べ、リポソームは基板に１００万倍以上の
強度で固定される。これは、アビジンービオチンの特異
的結合での結合解離定数が１０¹⁵／Ｍ以上であることに
よる。また、抗原−抗体反応では基板及びリポソーム間
の結合は緩衝液のｐＨの変動により不安定（可逆的）で
あるのに対し、この発明ではリポソームと基板との結合
を実質的に不可逆なものとできる。Further, since the liposome is immobilized on the sequence pattern of biotin via avidin, the liposome is immobilized on the substrate at a strength of 1,000,000 times or more as compared with the case where an antigen-antibody reaction is used. This is because the binding dissociation constant in the specific binding of avidin-biotin is 10 ¹⁵ / M or more. In addition, in the antigen-antibody reaction, the binding between the substrate and the liposome is unstable (reversible) due to fluctuations in the pH of the buffer, whereas in the present invention, the binding between the liposome and the substrate is substantially irreversible. it can.

【００１７】[0017]

【実施例】以下、図面を参照してこの発明のバイオ素子
の製造方法の実施例について説明する。図１〜図５はそ
の説明に供する製造工程図である。特に、図１は基板
（例えば石英基板）の前処理工程の説明図、図２は図１
に示した基板を光反応性ビオチンを含む溶液中に入れた
状態で光を選択的に照射した後のこの基板の様子を模式
的に示した図、図３は基板に固定されるリポソームを模
式的に示した図、図４は図３に示した基板にアビジンを
作用させた後の様子を模式的に示した図、図５は図４に
示したアビジン結合済み基板に図３に示したリポソーム
を反応させた後の基板の様子を模式的に示した図であ
る。なお、いずれの図も、この発明を理解できる程度に
各構成成分の寸法、形状および配置関係を概略的に示し
てある。また、以下の説明中の使用薬品、処理方法及び
薬品の使用量、処理時間、処理温度等の数値的条件はこ
の発明の範囲内の好適例にすぎない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a biodevice according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 5 are manufacturing process diagrams for explanation thereof. In particular, FIG. 1 is an explanatory diagram of a pretreatment process for a substrate (for example, a quartz substrate), and FIG.
Fig. 3 schematically shows the state of the substrate after selectively irradiating light with the substrate shown in Fig. 3 placed in a solution containing photoreactive biotin. Fig. 3 schematically shows liposomes immobilized on the substrate. FIG. 4 is a view schematically showing a state after avidin is applied to the substrate shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a view showing the avidin-bound substrate shown in FIG. 4 in FIG. FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a state of a substrate after a liposome is reacted. In each of the figures, the dimensions, shapes, and arrangements of the components are schematically shown so that the present invention can be understood. In the following description, the chemicals used, the processing method, and the numerical conditions such as the amount of the chemical used, the processing time, and the processing temperature are merely preferred examples within the scope of the present invention.

【００１８】１．素子の形成方法 １−１．固定用基板の表面改質 １０容積％のアミノプロピルトリエトキシトシシラン
（型番LS-3150 ：信越シリコーン社製）のエタノール溶
液中で、４ｃｍ×４ｃｍの石英基板を４時間還流する。
その後この基板を溶液中から取り出してエタノールで洗
浄した後、更に熱水で洗浄する。この一連の処理によ
り、基板表面には、光反応性ビオチンとしてのフォトプ
ローブビオチン（Photoprobe(Long Arm ）Biotin（商品
名：フナコシ薬品製））と結合可能なアミノ基が固定さ
れる（図１）。1. Method of forming element 1-1. Surface Modification of Fixing Substrate A 4 cm × 4 cm quartz substrate is refluxed for 4 hours in an ethanol solution of 10% by volume aminopropyltriethoxytoshisilane (model number LS-3150: manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.).
Thereafter, the substrate is taken out of the solution, washed with ethanol, and further washed with hot water. Through this series of treatments, an amino group capable of binding to photoprobe biotin (Photoprobe (Long Arm) Biotin (trade name: manufactured by Funakoshi Chemical Co., Ltd.)) as a photoreactive biotin is fixed on the substrate surface (FIG. 1). .

【００１９】なお、このような前処理を行なわなくとも
フォトプローブビオチンは基板に該基板表面のＯＨ基な
どを介し結合する。そしてこの場合も抗原−抗体反応で
リポソームを基板に固定させる場合よりも強固にリポソ
ームを基板に固定できる。しかし、上述のようなアミノ
基を基板に固定する前処理を行なうとそうしない場合よ
り一層強固にしかも高密度にフォトプローブビオチンを
基板に結合させることができるので好適である。It is to be noted that the photoprobe biotin binds to the substrate via an OH group on the substrate surface without performing such a pretreatment. Also in this case, the liposome can be fixed to the substrate more firmly than when the liposome is fixed to the substrate by an antigen-antibody reaction. However, it is preferable to perform the pretreatment for fixing the amino group to the substrate as described above, since the photoprobe biotin can be more firmly and densely bonded to the substrate than otherwise.

【００２０】１−２．基板上でのビオチンによるパター
ン形成 上述のように表面改質を行なった石英基板を、暗所に
て、上述のフォトプローブビオチン５ｍｇ含む１０ｍｌ
の重炭酸バッファー（ｐＨ８．５）中に浸漬する。な
お、この重炭酸バッファーはシャーレ中に入れてある。
次に、この重炭酸バッファー中に浸漬してある基板に１
００μｍピッチのラインアンドスペースパターンを有す
るフォトマスクをかぶせた。なお、フォトマスクは基板
に密着させてかぶせても良いし、ある距離だけ離してか
ぶせても良い。この実施例では密着させてかぶせてい
る。1-2. Pattern formation with biotin on substrate 10 ml of the above-modified surface-modified quartz substrate containing 5 mg of photoprobe biotin described above in a dark place
In a bicarbonate buffer (pH 8.5). The bicarbonate buffer was placed in a petri dish.
Next, the substrate immersed in the bicarbonate buffer was
A photomask having a line and space pattern of a 00 μm pitch was covered. Note that the photomask may be covered with the substrate in close contact with the substrate or may be covered with a certain distance. In this embodiment, they are covered closely.

【００２１】次に、紫外線照射装置（この場合、Sunlam
p and Adaptor （商品名：フナコシ薬品製））を用
いて、マスク上面３０ｃｍの位置から、基板に１分間光
を照射した。この操作により、石英基板表面の光が照射
された部分のみにビオチンが結合して、図２に示すよう
に、基板１１にビオチンの結合領域１３（図２では斜線
を付して示してある。）が形成される。このようにして
得られた基板を、リン酸バッファー（ｐＨ７．４）で洗
浄し、サンプル基板とした。Next, an ultraviolet irradiation device (in this case, Sunlam
The substrate was irradiated with light for 1 minute from a position 30 cm above the mask using p and Adapter (trade name: manufactured by Funakoshi Chemical Co., Ltd.). By this operation, biotin is bound only to the portion of the quartz substrate surface irradiated with light, and as shown in FIG. 2, the substrate 11 has a biotin binding region 13 (hatched in FIG. 2). ) Is formed. The substrate thus obtained was washed with a phosphate buffer (pH 7.4) to obtain a sample substrate.

【００２２】なお、ここで用いた紫外線照射装置は波長
が３５０〜３７０ｎｍの光を主に発するものとしてい
る。この実施例で用いた光反応性ビオチンはこのような
波長の光によって照射部分の活性化が良好になるからで
ある。The ultraviolet irradiation apparatus used here mainly emits light having a wavelength of 350 to 370 nm. This is because the photoreactive biotin used in this example has good activation of the irradiated portion by light having such a wavelength.

【００２３】１−３．ビオチン化プロテオリポソーム懸
濁液の調製 一方、基板に固定するためのリポソームを次のように用
意する。1-3. Preparation of Biotinylated Proteoliposome Suspension On the other hand, a liposome to be immobilized on a substrate is prepared as follows.

【００２４】先ず、クロロホルム１ｍｌに対し２０ｍｇ
の割合でジパルミトイルフォスファチジルコリン(DPPC
：日本油脂社製）を含有させた（２０ｍｇ／ｍｌ）ジ
パルミトイルフォスファチジルコリン−クロロホルム溶
液５ｍｌと、１ｍｇ／ｍｌアラメシチン（シグマ社製）
−エタノール溶液１ｍｌとを５０ｍｌナス型フラスコ中
で混合し、その後、この混合物からロータリーエバポレ
ーターにより溶媒を減圧除去する。次に、このフラスコ
中に１０ｍｌの重炭酸バッファー（ｐＨ８．５）を加
え、３７゜Ｃの下でボルテックスミキサーで撹拌し、リ
ポソームを構成させた。このとき、光学顕微鏡観察によ
り小胞体の形成を確認した。First, 20 mg per 1 ml of chloroform
Dipalmitoyl phosphatidylcholine (DPPC
5 ml of dipalmitoyl phosphatidylcholine-chloroform solution containing (20 mg / ml) manufactured by NOF Corporation and 1 mg / ml alamesitin (Sigma)
1 ml of an ethanol solution is mixed in a 50 ml eggplant-shaped flask, after which the solvent is removed from this mixture by means of a rotary evaporator under reduced pressure. Next, 10 ml of a bicarbonate buffer (pH 8.5) was added to the flask, and the mixture was stirred with a vortex mixer at 37 ° C. to form liposomes. At this time, the formation of endoplasmic reticulum was confirmed by observation with an optical microscope.

【００２５】次に、リポソーム含有のこの懸濁液をエク
ストルーダ（日油リポソーム社製の粒径調整器）にかけ
てリポソームの径を２００ｎｍ以下に抑えた。リポソー
ム径を２００ｎｍ以下に抑えたのは、径があまり大きな
リポソームであると、基板に形成されたビオチンパター
ン（図２参照）にリポソームを後に固定してもリポソー
ムの固定の様子が明確に確認できないのでこれを回避す
るためである。Next, this liposome-containing suspension was applied to an extruder (a particle size adjuster manufactured by NOF Liposomes) to reduce the diameter of the liposome to 200 nm or less. The reason why the diameter of the liposome was suppressed to 200 nm or less is that if the diameter of the liposome is too large, even if the liposome is subsequently fixed to the biotin pattern (see FIG. 2) formed on the substrate, the appearance of the liposome cannot be clearly confirmed This is to avoid this.

【００２６】次に、エクストルーダの処理済みの懸濁液
中に、１ｍｇ／ｍｌのSulfusuccinimidyl 6-(biotinam
ide）Hexanoate （商品名NHS −LC-BIOTIN ：フナコシ
薬品社製）の重炭酸バファー（ｐＨ８．５）を１ｍｌ加
えて、２時間撹拌しながら反応させる。次に、この懸濁
液を重炭酸バッファー（ｐＨ８．５）により１０倍に希
釈し、サンプル溶液とした。このようにして得たリポソ
ーム懸濁液中のリポソームの状態を図３に示す。図３に
おいて、１５はリン脂質分子、１７はアラメチシン、１
９はビオチンである。Next, 1 mg / ml Sulfusuccinimidyl 6- (biotinam) was added to the treated suspension of the extruder.
ide) 1 ml of bicarbonate buffer (pH 8.5) of Hexanoate (trade name: NHS-LC-BIOTIN: manufactured by Funakoshi Yakuhin) is added, and the mixture is reacted with stirring for 2 hours. Next, this suspension was diluted 10-fold with a bicarbonate buffer (pH 8.5) to obtain a sample solution. The state of the liposome in the liposome suspension thus obtained is shown in FIG. In FIG. 3, 15 is a phospholipid molecule, 17 is alamethicin, 1
9 is biotin.

【００２７】なお、リポソームを構成する際にアラメシ
チンを用いたのは、これが、図３に示したように、リン
脂質分子１５中にアンカーとして良好にとり込まれかつ
リポソーム外部にビオチンの結合を容易とするアミノ基
（図示せず）を出す性質を有するためである。勿論、ア
ラメシチンの代わりにこれと同様な機能を持つものを用
いても良い。アラメシチンに代わる他のものとして例え
ばバクテリオロドプシンを挙げることができる。The reason why alamesitin was used when constructing the liposome is that, as shown in FIG. 3, it is easily incorporated into the phospholipid molecule 15 as an anchor and facilitates the binding of biotin to the outside of the liposome. This is because it has a property of generating an amino group (not shown). Of course, a substance having a similar function may be used instead of alamesitin. Other alternatives to alamesitin include, for example, bacteriorhodopsin.

【００２８】１−４．アビジンービオチン反応によるリ
ポソーム固定基板の作製 次に、１−２項において作製したビオチンの配列パター
ンを有する基板をリン酸バッファー（ｐＨ７．３）で洗
浄した後、１ｍｇ／ｍｌのAVIDIN-D（商品名。フナコシ
薬品社製）の重炭酸バッファー（ｐＨ８．５）溶液に室
温で３０分間浸漬する。このとき、図４に示すように、
基板１１上にはビオチンの結合領域１３を介してアビジ
ン２１が結合する。なお、この図４では１−１項での改
質処理で基板に結合させたアミノ基等の図示は省略して
いる（以下の図５において同じ。）。1-4. Preparation of liposome-immobilized substrate by avidin-biotin reaction Next, the substrate having the biotin sequence pattern prepared in section 1-2 was washed with a phosphate buffer (pH 7.3), and then 1 mg / ml of AVIDIN-D (product) (Funakoshi Chemical Co., Ltd.) in a bicarbonate buffer (pH 8.5) solution for 30 minutes at room temperature. At this time, as shown in FIG.
Avidin 21 binds to the substrate 11 via the biotin binding region 13. In FIG. 4, illustration of amino groups and the like bonded to the substrate in the modification treatment in section 1-1 is omitted (the same applies to FIG. 5 below).

【００２９】次に、アビジン結合済みのこの基板をリン
酸バッファー（ｐＨ７．３）で洗浄した後、上記１−３
項で調整したサンプル溶液中に室温で２時間浸漬する。
この処理によって、図３に示した示したビオチン結合済
みリポソームは、ビオチンパターンを有する基板にアビ
ジンを介して固定される（図５参照）。図５において２
３が、図３に示したビオチン結合済みリポソームであ
る。Next, after washing the avidin-bound substrate with a phosphate buffer (pH 7.3),
Immerse in the sample solution prepared in the section at room temperature for 2 hours.
By this treatment, the biotin-bound liposome shown in FIG. 3 is fixed to the substrate having the biotin pattern via avidin (see FIG. 5). In FIG. 5, 2
3 is the biotin-bound liposome shown in FIG.

【００３０】２．パターン形成の確認 上記のようにして得たリポソーム固定基板（バイオ素
子）におけるリポソームの配列パターンの良否を走査型
電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって確認するために、リポソ
ーム固定基板を以下の手順で加工してＳＥＭ用試料とし
た。2. Confirmation of pattern formation In order to confirm the quality of the liposome array pattern in the liposome-immobilized substrate (bio device) obtained as described above by a scanning electron microscope (SEM), the liposome-immobilized substrate was processed by the following procedure. A sample for SEM was used.

【００３１】先ず、リポソーム固定用基板を１ｗｔ％の
マラカイトグリーンを含む１％グルタールアルデヒドー
リン酸バッファー（ｐＨ７．３）に４゜Ｃで２４時間浸
漬する。このリン酸バッファーからこの基板を取り出し
た後、今度はこの基板を１容積％の割合でＯｓＯ₄ （オ
スミニウム酸）を含むリン酸バッファ（ｐＨ７．３）
に、４゜Ｃの温度で８時間浸漬する。次に、この基板を
５０、６０、８０、９０、９５％のメタノール水溶液に
２０分づつ順に浸漬し、さらにメタノール中に２０分間
浸漬することにより緩やかに脱水する。その後、液体二
酸化炭素を用い、臨界点乾燥器で試料を乾燥させる。First, the liposome-immobilizing substrate is immersed in a 1% glutaraldehyde-phosphate buffer (pH 7.3) containing 1 wt% malachite green at 4 ° C. for 24 hours. After taking out the substrate from the phosphate buffer, the substrate was then replaced with a phosphate buffer (pH 7.3) containing OsO ₄ (osminic acid) at a rate of 1% by volume.
For 8 hours at 4 ° C. Next, this substrate is immersed in a 50, 60, 80, 90, and 95% aqueous methanol solution in order of 20 minutes, and then immersed in methanol for 20 minutes to slowly dehydrate. Thereafter, the sample is dried with a critical point drier using liquid carbon dioxide.

【００３２】次に、この基板上に金（Ａｕ）をスパッタ
法により形成してＳＥＭ用試料とする。なお、スパッタ
は、電圧１．２ｋＶ、電流５ｍＡ、スパッタ時間を８分
とした条件で行なった。Next, gold (Au) is formed on the substrate by a sputtering method to obtain an SEM sample. The sputtering was performed under the conditions of a voltage of 1.2 kV, a current of 5 mA, and a sputtering time of 8 minutes.

【００３３】このように作製したＳＥＭ用試料をＳＥＭ
により観察したところ、約１００μｍ間隔毎に約１００
μｍの幅のライン状のリポソーム付着領域が高密度に存
在することが確認された。The thus prepared SEM sample was subjected to SEM
Observed at about every 100 μm interval,
It was confirmed that a linear liposome attachment region having a width of μm was present at a high density.

【００３４】上述においてはこの発明のバイオ素子の製
造方法の実施例について説明したがこの発明は上述の実
施例に限られない。Although the embodiment of the method for producing a bioelement of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.

【００３５】例えば、上述の実施例では、基板に光反応
性ビオチンの配列パターンを形成し、一方、リポソーム
にも別途にビオチンを結合させ、その後この基板にリポ
ソームをアビジンを介し結合させていた。すなわち、ビ
オチン−アビジン−ビオチンの系により基板にリポソー
ムを固定していた。しかし、基板に光反応性ビオチンの
配列パターンを形成し、リポソームにはアビジンを結合
させて、基板側のビオチンとリポソーム側のアビジンと
を介しリポソームを基板に固定しても勿論良い。ただ
し、実施例の方が基板へのリポソームの固定を強固にで
きると考えられる。For example, in the above-described embodiment, the array pattern of photoreactive biotin was formed on the substrate, while biotin was separately bound to the liposome, and then the liposome was bound to this substrate via avidin. That is, the liposome was immobilized on the substrate using the biotin-avidin-biotin system. However, it is of course possible to form an array pattern of photoreactive biotin on the substrate, bind avidin to the liposome, and fix the liposome to the substrate via biotin on the substrate side and avidin on the liposome side. However, it is considered that the examples can strengthen the fixation of the liposome to the substrate.

【００３６】また、光反応性ビオチンとして、実施例中
ではPhotoprobe (Long Arm ）Biotinを用いたが、Ph
toprobe (S-S) Biotin（フナコシ薬品製）などを用いた
場合でも実施例と同様の結果が得られることは明白であ
る。In the examples, Photoprobe (Long Arm) Biotin was used as the photoreactive biotin.
It is clear that the same results as in the examples can be obtained even when toprobe (SS) Biotin (manufactured by Funakoshi Yakuhin) is used.

【００３７】[0037]

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明のバイオ素子の製造方法によれば、基板上に光反
応性ビオチンを用いビオチンの配列パターンを簡便に形
成できる。そして、ビオチン−アビジンの特異的反応を
利用してリポソームを基板に固定できる。これがため、
抗原−抗体反応を用いていた従来技術に比べ、基板上に
リポソームを安定にしかも簡便に固定できる。As is clear from the above description, according to the method for producing a biodevice of the present invention, a biotin array pattern can be easily formed on a substrate using photoreactive biotin. Then, the liposome can be immobilized on the substrate using a specific biotin-avidin reaction. Because of this,
The liposome can be stably and simply fixed on the substrate as compared with the conventional technique using an antigen-antibody reaction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】この発明のバイオ素子の製造方法の説明に供す
る工程図であり、基板（例えば石英基板）の前処理後の
様子を模式的に示した図である。FIG. 1 is a process diagram for explaining a method of manufacturing a bioelement of the present invention, and is a diagram schematically illustrating a state after pretreatment of a substrate (for example, a quartz substrate).

【図２】この発明のバイオ素子の製造方法の説明に供す
る図１に続く工程図であり、基板に形成されたビオチン
の配列パターンを模式的に示した図である。FIG. 2 is a process drawing following FIG. 1 for describing the method of manufacturing a bioelement of the present invention, and is a view schematically showing an array pattern of biotin formed on a substrate.

【図３】この発明のバイオ素子の製造方法の説明に供す
る図２に続く工程図であり、基板に固定されるリポソー
ムの様子を模式的に示した図である。FIG. 3 is a process drawing following FIG. 2 for explaining the method for producing a bioelement of the present invention, and is a view schematically showing a state of liposomes fixed to a substrate.

【図４】この発明のバイオ素子の製造方法の説明に供す
る図３に続く工程図であり、基板のビオチンパターンに
アビジンを結合させた後の基板の様子を模式的に示した
図である。FIG. 4 is a process drawing following FIG. 3 for explaining the method of manufacturing a bioelement of the present invention, and is a view schematically showing a state of a substrate after avidin is bound to a biotin pattern of the substrate.

【図５】この発明のバイオ素子の製造方法の説明に供す
る図４に続く工程図であり、基板にリポソームを固定し
た後の様子を模式的に示した図である。FIG. 5 is a process drawing following FIG. 4 for explaining the method of manufacturing a bioelement of the present invention, and is a view schematically showing a state after liposomes are fixed on a substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１１：基板 １３：ビオチン（光反応性ビオチン）の結合領域 １５：リン脂質分子 １７：アラメチシン １９：ビオチン ２１：アビジン ２３：ビオチン結合済みのリポソーム 11: Substrate 13: Biotin (photoreactive biotin) binding region 15: Phospholipid molecule 17: Alamethicin 19: Biotin 21: Avidin 23: Biotin-bound liposome

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 海部 勝晶 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (72)発明者 加藤 雅一 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−110224（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−111428（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−11158（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Katsuaki Kaibe 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Inside Oki Electric Industry Co., Ltd. (72) Masakazu Kato 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo No. Oki Electric Industry Co., Ltd. (56) References JP-A-1-110224 (JP, A) JP-A-63-111428 (JP, A) JP-A-62-11158 (JP, A)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 基板にリポソームを所定の配列で固定し
て成るバイオ素子を製造するに当たり、 基板へのリポソームの固定は、 前記基板に光反応性ビオチンを用いてビオチンの配列パ
ターンを形成する工程と、 該ビオチンの配列パターンにアビジンを介しリポソーム
を固定する工程とを含む工程で行なうことを特徴とする
バイオ素子の製造方法。In producing a biodevice comprising liposomes immobilized on a substrate in a predetermined arrangement, immobilizing the liposomes on the substrate comprises forming a biotin arrangement pattern using photoreactive biotin on the substrate. And a step of fixing the liposome to the biotin sequence pattern via avidin. 【請求項２】 請求項１に記載のバイオ素子の製造方法
において、 前記ビオチンの配列パターンへの前記リポソームの固定
は、 前記リポソームに別途にビオチンを結合させ、 該ビオチン結合済みのリポソームと前記ビオチンの配列
パターンを有する基板とを、アビジンを介し、ビオチン
とアビジンとの特異的反応を利用して結合させて行なう
ことを特徴とするバイオ素子の製造方法。2. The method for producing a biodevice according to claim 1, wherein the immobilization of the liposome on the biotin array pattern comprises separately binding biotin to the liposome, and the biotin-bound liposome and the biotin. A method for producing a biodevice, comprising bonding a substrate having the above-mentioned arrangement pattern to a substrate via avidin by utilizing a specific reaction between biotin and avidin. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のバイオ素子の製
造方法において、 前記ビオチンの配列パターンの形成は、 前記光反応性ビオチンを含む緩衝液中に前記基板を浸漬
した状態で該基板にフォトマスクを介して光を選択的に
照射することで行なうことを特徴とするバイオ素子の製
造方法。3. The method for producing a biodevice according to claim 1, wherein the biotin array pattern is formed by immersing the substrate in a buffer solution containing the photoreactive biotin. A method for manufacturing a biodevice, comprising selectively irradiating light through a photomask.