生物芯片保持件、生物芯片保持件的制造方法、生物芯片按压件及生物芯片保持件套装

技术领域

本发明涉及生物芯片保持件等，详细而言，涉及实施生物芯片洗涤处理等时所使用的生物芯片保持件等。

背景技术

已知研究来源于生物体的检体所含的物质的所谓生物芯片。该生物芯片通过将作为检测用试样(探针)的蛋白质、蛋白质片断、肽、肽衍生物、核酸、核酸衍生物、糖链、糖链衍生物固定于玻璃、高分子、膜等载体，使来源于生物体的检体与该检测用试样反应来研究来源于生物体的检体所含的物质。

作为这样的生物芯片，已知DNA芯片(DNA微阵列)、抗体阵列、抗原阵列、肽阵列等。

使用了作为生物芯片的代表例之一的DNA芯片的被称为DNA芯片法的分析法是通过将多个DNA片断高密度地排列固定于平面基板片上，在各个固定化了的DNA片断与检体之间发生核酸:核酸间杂交反应而进行核酸检测和定量的方法。

更具体而言，在该DNA芯片法中，例如，将包含由荧光色素、酶、低分子化合物等标记了的样品的检体溶液供于DNA芯片，通过杂交使互补的核酸彼此结合，用高分辨率解析装置读取从包含形成了杂交的单元的区域发出的信号。

此外，作为这样的DNA芯片，已知将多根中空丝用树脂等固定后做成中空丝排列体，从该排列体的一端向各中空丝的中空部导入包含捕获探针的丙烯酰胺等聚合性单体溶液，使其在中空部内凝胶化，之后，沿与中空丝的长度方向正交的方向切断而制造的贯通孔型DNA芯片(毛细管阵列片)(专利文献1)。

该毛细管阵列片具有如下特征：包含捕获探针的凝胶沿厚度方向贯通芯片而填充于延伸的贯通孔，并且在芯片的两面露出，因此能够使填充于贯通孔部的凝胶所含的捕获探针从芯片的正反两面进行反应。

毛细管阵列片那样的、能够从两面使检测用试样反应的生物芯片与检体试样的反应处理是通过将芯片嵌入专用支座(专利文献2)、进一步将该支座装入专用处理装置而进行的。

然而，专利文献2中记载的方法无法迅速地处理大量的芯片，因而是没有效率的。

另一方面，作为能够大量且有效地处理生物芯片的方法，提出了将生物芯片容纳于在板表面形成有多个凹部的孔板的各孔而进行处理的方法(专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-133453号公报

专利文献2：日本特开2005-121606号公报

专利文献3：美国专利5545531号说明书

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在上述专利文献3的方法中，在孔板的孔底安装生物芯片，进行杂交处理等，因此具有不适于处理上述毛细管阵列片等在芯片两面露出有检测用试样的生物芯片这样的问题。

本发明是为了解决这样的问题而提出的，其目的在于，提供能够大量且有效地处理在芯片两面露出有检测用试样的生物芯片的生物芯片保持件、生物芯片保持件的制造方法、生物芯片按压件和生物芯片保持件套装。

用于解决课题的方法

根据本发明，提供一种生物芯片保持件，其具备：

容纳生物芯片的凹部、和

设于该凹部的的边缘，将容纳在该凹部的生物芯片以该生物芯片的背面从该凹部的底面向上方间隔开的状态进行支撑的支撑部。

根据这样的构成，能够大量且有效地处理在芯片两面露出有检测用试样的生物芯片。

根据本发明的其他优选方式，

上述支撑部将生物芯片支撑为大致水平。

根据本发明的其他优选方式，

上述支撑部形成于上述凹部的底部。

此外，凹部可以设置与该凹部的外部连通的流路。

根据本发明的其他优选方式，

上述凹部在板表面形成有多个。

根据这样的构成，能够利用用于孔板处理的以往处理装置来高效地处理生物芯片。

根据本发明的其他优选方式，

上述生物芯片保持件的至少底面的一部分由含有环烯烃共聚物的膜构成。

根据本发明的其他方式，提供一种生物芯片保持件的制造方法，其具备将含有环烯烃共聚物的膜熔接在上述任一生物芯片保持件的凹部的底面的步骤。

根据本发明的其他方式，提供一种生物芯片按压件，其特征在于，是将生物芯片保持件的凹部内所容纳的生物芯片固定在上述凹部内的按压件，所述生物芯片保持件具备：容纳生物芯片的凹部；以及设于该凹部的边缘，将容纳在该凹部的生物芯片以该生物芯片的背面从该凹部的底面向上方间隔开的状态支撑为大致水平的支撑部，

所述生物芯片按压件具备与上述凹部内所容纳的上述生物芯片的边缘从上方抵接的框状形状。

根据具有这样的构成的生物芯片按压件，能够防止生物芯片在生物芯片保持件的凹部内浮出，从而能够进行恰当的洗涤处理以及图像读取等。

根据本发明的其他优选方式，

生物芯片按压件的下端部设有缺口部。

根据本发明的其他优选方式，

上述生物芯片在边缘具备缺口部，

上述缺口部形成在当上述按压件与上述生物芯片的边缘抵接时与上述生物芯片的缺口部沿上下方向对齐的位置。

根据这样的构成，通过对齐的按压件的缺口部和生物芯片的缺口部，包含检体的处理用液体有效地流通至生物芯片的背面侧。

根据本发明的其他方式，提供一种生物芯片保持件套装，其具备：

生物芯片保持件，其具备容纳生物芯片的凹部；以及设于该凹部的边缘，将容纳在该凹部的生物芯片以该生物芯片的背面从该凹部的底面向上方间隔开的状态支撑为大致水平的支撑部，和

按压件，其将上述凹部所容纳的生物芯片固定在上述凹部内。

根据本发明的其他优选方式，

上述按压件是与上述生物芯片的边缘从上方抵接的框状构件。

根据这样的构成，能够防止生物芯片的浮出，从而可以进行恰当的洗涤处理和图像读取等。

根据本发明的其他优选方式，

上述按压件在下端部具备缺口部。

根据本发明的其他优选方式，

上述生物芯片在边缘具备缺口部，

上述按压件的缺口部形成在当上述按压件与上述生物芯片的边缘抵接时与上述生物芯片的缺口部沿上下方向对齐的位置。

根据这样的构成，通过对齐的按压件的缺口部和生物芯片的缺口部，包含检体的处理用液体也有效地流通至生物芯片的背面侧。

发明效果

根据本发明，提供能够大量且有效地处理在芯片两面露出有检测用试样的生物芯片的生物芯片保持件、生物芯片保持件的制造方法、生物芯片按压件和生物芯片保持件套装。

附图说明

图1是示意性表示本发明的由生物芯片保持件保持的DNA芯片的构成的立体图。

图2是示意性表示本发明的优选实施例的生物芯片保持件的构成的立体图。

图3是放大表示图2的生物芯片保持件的凹部的立体图。

图4是示意性表示在图3的生物芯片保持件中容纳有图1的DNA芯片的状态的图。

图5是概略性表示图2的生物芯片保持件以及构成保持套装的按压件的构成的立体图。

图6是示意性表示用按压件固定图3的生物芯片保持件所容纳的图1的DNA芯片的状态的图。

图7是示意性表示本实施方式的生物芯片保持件的使用状态的图。

图8是示意性表示本发明的其他优选实施例的生物芯片保持件的构成的立体图。

图9是示意性表示本发明的另一优选实施例的生物芯片保持件的构成的立体图。

具体实施方式

以下，根据附图来说明本发明的第一实施方式的生物芯片保持件。

首先，对作为由生物芯片保持件保持的生物芯片的一例的DNA芯片10的构成进行说明，但本发明中对于DNA芯片没有限制。图1是表示DNA芯片10的构成的示意性立体图。在本说明书中，有时将生物芯片保持件的凹部称为孔。

本实施方式的由生物芯片保持件保持的DNA芯片10是具备贯通孔的DNA芯片。贯通孔的形状也没有限制。例如，贯通孔的横截面的形状可以是圆形、椭圆形、多边形中的任一种。从制造的容易性等观点出发，优选例如由上述专利文献1中记载的方法制造的、横截面的形状为圆形即具有圆柱状贯通孔的DNA芯片。根据该方法，DNA芯片10是将填充有包含检测用试样的凝胶或多孔性材料的中空丝束切断而形成的所谓毛细管阵列片。

此外，不限于具备贯通孔的毛细管阵列片，也可以使用仅一个面或两面固定有检测用试样的玻璃板、树脂板、硅板等平面基板。在本发明中，由于使用两面固定有检测用试剂的平面基板更容易发挥本发明的效果，因此优选。

还可以使用：在该平面基板上，以预定的间隔，将每种预定的检测用试样固定而得的物体(点样法等；参照Science270,467-470(1995)等)；此外，在平面基板上的特定位置，将每种预定的检测用试样连续合成而得的物体(光刻法等；参照Science251,767-773(1991)等)。

DNA芯片10具有近似长方形的主体12。图中，DNA芯片的形状为近似长方形，但本发明的DNA芯片的形状不限于此，例如为近似正方形、圆形、椭圆形、多边形等，能够根据使用目的等进行适当选择。在主体12的中央部，形成有由中空丝形成的多个贯通孔14。予以说明的是，图1中，为了简化，仅示意性地以3×3的排列示出了9个由中空丝形成的贯通孔14。然而，贯通孔的数量不限于9，任一数量均可。例如，可以以9×12的配置设置合计为108的贯通孔。进一步，还可以利用内径更小的中空丝以24×19的配置设置合计为456的贯通孔。这些贯通孔14所形成的主体12的中央部区域成为检测用试样保持区域16。

在DNA芯片10的长度方向两端的侧部(短边)，分别形成有沿厚度方向贯通主体12并且从侧缘延伸至内侧的缺口部18、20。如果是进入孔内的液体通过缺口部流通至生物芯片的下方侧，从而在生物芯片的背面(下侧面，即与孔的底面相对的面)侧也能够进行合适的处理的形态，则缺口部的数量、形状、位置等没有特别限制。缺口部的数量优选为2个以上。缺口部的位置优选处于对面侧部，如本实施方式那样，缺口部20优选具有比缺口部18大的尺寸。如果为该形态，则通过将洗涤液供给喷嘴配置于DNA芯片的大缺口部20的上方，并且将吸引喷嘴配置于DNA芯片10的小缺口部18的上方，从而能够更有效地进行洗涤，因而更优选。

接下来，对支撑DNA芯片10的本实施方式的生物芯片保持件22的构成进行说明。图2是示意性表示生物芯片保持件22的构成的立体图，图3是放大表示生物芯片保持件22的凹部24的立体图。

生物芯片保持件的凹部的数量没有限制，可以为1个，也可以为多个。在使用具有多个凹部的生物芯片保持件的情况下，能够同时处理多个DNA芯片。例如，如图2所示，生物芯片保持件22是孔板，详细而言，是与ANSI/SBS规定对应的96(8×12)孔的孔板。然而，可以使用384孔的孔板等其他孔数的孔板，进一步，还可以根据生物芯片的形状来使用其他形状的孔板。

此外，为了使1个孔与孔的外部连接，可以具有1个或多个流路。保持件在具有多个孔的生物芯片保持件的情况下，可以是各孔彼此通过流路而连接的构成。

本实施方式的孔板的材质没有特别限制，优选由透明性高的玻璃、聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚砜等聚合物或共聚物形成。它们之中，更优选由包含具有低荧光性且高透过性、高耐热性等性质的环烯烃共聚物的材料形成，进一步优选为降冰片烯与乙烯共聚而成的环烯烃共聚物。更详细而言，优选使用作为降冰片烯与乙烯利用金属茂催化剂共聚而成的环烯烃共聚物而熟知的POLYPLASTICS(株)制的“TOPAS”(商品名)、具有同样性质的日本ZEON(株)的“ZEONEX”(商品名)。

在本发明中，在检测或测定DNA芯片时，有时从生物芯片保持件的底面照射光而进行检测或测定，因此优选至少孔的底面的一部分或整体由上述材质形成。通过将由上述材质形成的膜与生物芯片保持件的凹部的底部熔接，也能够使该凹部的底部的整体或一部分包含上述材质。

此外，为了反应有时也从下表面加热，因此优选用耐热性的保护膜保护底面直至进行检测。

如图3所示，生物芯片保持件(孔板)22的各孔24的一例是，上端开口的长方体状的具备内部空间的凹部。关于凹部的形状，只要能够适合收纳DNA芯片10，则可以是上述长方体状，也可以是多棱柱状，还可以是圆柱状。进一步，在凹部侧面，可以设置与孔板的外部连通，使液体流通的流路。在形成有这样的流路的情况下，可以以上表面(与凹部的底面相对的面)闭合了的状态使用生物芯片保持件。孔24的内部空间的横截面的尺寸、形状优选被设定为与所保持的DNA芯片10的平面形状大体相同。其结果是DNA芯片10即使在孔24内为大致水平状态也能够收纳。

在以上表面闭合了的状态使用生物芯片保持件的情况下，为了闭合上表面而使用的构件的形状、材质等没有限制。还能够使用板状的构件，还能够使用片状的构件。此外，该构件的大小也没有限制，只要能够充分覆盖凹部的开口部即可，可以根据检测装置的种类等进行适当选择。在具有多个凹部的生物芯片保持件的情况下，只要充分覆盖该多个凹部即可。进一步，该构件的厚度也没有特别限制，能够根据检测装置的种类等进行适当选择。

该构件的材质也没有特别限制，可以由与孔板相同的材料制成，也可以由不同的材料制成。例如，优选由透明性高的玻璃、聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚砜等聚合物或共聚物形成。它们之中，更优选由包含具有低荧光性并且高透过性、高耐热性等性质的环烯烃共聚物的材料形成，进一步优选为降冰片烯与乙烯共聚而成的环烯烃共聚物。

更详细而言，优选使用作为降冰片烯与乙烯利用金属茂催化剂共聚而成的环烯烃共聚物而熟知的POLYPLASTICS(株)制的“TOPAS”(商品名)、具有同样的性质的日本ZEON(株)的“ZEONEX”(商品名)。通过使用这样的材料，能够从孔板的上方照射激发光而观察荧光。

在孔24的边缘，设有从下方支撑DNA芯片10的支撑部26。支撑部26优选形成于孔24的边缘的底部。如果为该形态，则用液体浸渍整个生物芯片时所需的液量变少，能够进行有效的处理，因此优选。

例如，DNA芯片10通过四个角与各支撑部26的顶面26a抵接，从而被支撑部26支撑(图4)。其结果是借助该支撑部26，孔24内所容纳的DNA芯片10以背面隔离在孔24d的底面24a的上方的状态受到支撑。通过使各支撑部的顶面的高度位置一致，能够大致水平地支撑DNA芯片。在本发明中，保持DNA芯片时，没必要一定以大致水平的方式支撑，但保持为大致水平时处理效率变得良好，因此优选。此时，支撑部26的顶面26a与DNA芯片10的检测用试样保持区域16的外侧区域抵接。进一步，支撑部26的顶面26a通过在上下方向不与缺口部18、20重叠的位置与DNA芯片10抵接。

如图3等所示，在本实施方式的生物芯片保持件(孔板)22中，支撑部26以在孔24的底部的各角与孔24的底面24a和内侧面相接的方式配置，并且具有近似三棱柱形状，优选与生物芯片保持件(孔板)22以相同材料一体成型。

然而，支撑部26不限于该形态，只要是能够以将生物芯片的背面隔离在凹部的底面的上方的状态大致水平(与孔的底面24a大致平行)地支撑生物芯片的形态即可。

支撑部26也可以为例如四棱柱以上的多棱柱状或扇柱状等。此外，在孔24具有矩形的横截面的情况下，支撑部26优选设置于边缘的对角位置。此外，支撑部26的数量为2个以上，特别优选为4个。如果为该数量，则液体的移动难以产生不均。

从孔24的底面至支撑部26的顶面的高度(支撑部26的厚度)能够根据孔24的深度、生物芯片(DNA芯片10)的厚度进行适当选择。优选从孔24内的底面至与支撑部26相接的生物芯片背面的空间所充满的液量设定为10μL～100μL，优选设定为20μL～60μL程度的高度。如果为该范围内，则可以充分地确保间隙，洗涤效率不会降低。

在本实施方式的生物芯片保持件22中，可以使用从上方按压孔24所容纳的DNA芯片10、在与支撑部之间固定或夹持DNA芯片10、洗涤处理中等将DNA芯片固定在预定位置的按压件。图5是大致地表示作为该按压件的一例的按压件28的构成的立体图。

如图5所示，按压件28优选为框状构件。按压件28的外侧的尺寸形状被设定为与孔24的内侧的尺寸形状大体相等，如图6所示，以与支撑部26之间夹持DNA芯片10的状态嵌合于孔24的内侧。在此，框状中也包括环状、U字形、框状的一边缺失了那样的形状等。

此外，按压件28的框部分所包围的中央的矩形空间优选为与支撑部26之间夹持DNA芯片10时，如图6所示，至少DNA芯片10的检测用试样保持区域16露出的尺寸形状。如果为该形状，则检测时保持定量性。

进一步，在按压件28的下部，形成有缺口部30、32。该缺口部优选构成为：与支撑部26之间夹持DNA芯片10时，位于DNA芯片10的缺口部18、20的上方，以使按压件28的下表面不封闭缺口部18、20。特别优选在与生物芯片的缺口部沿上下方向对齐的位置形成。

此外，优选在按压件28的上端，一体地形成有向外侧突出的一对突起34、34。通过具有突起，从而能够在搅拌、离心时防止滑动。

一对突起34、34分别设于按压件28上的相对位置，在按压件28嵌合于孔24内时，挤压孔24的内壁，从而不易使按压件28从孔24脱落。

然而，只要是能够防止生物芯片浮出的形态，就没有特别限制，可以通过将按压件的材料设为金属等质量大的材料来防止浮出。此时，该按压件的形状可以为框状或环状，也可以为框状或环状的一部分缺失了的U字形、C字形或L字形。

按压件28在本实施方式中由聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等热塑性树脂材料构成。然而，只要不包含阻碍杂交反应、抗原抗体反应等检测反应的物质，材料就没有特别限制。

另外，检测时，在使用荧光检测的情况下，如果柱塞(plug)的自身荧光强，则S/N比降低，检测精度降低。因此，在这样的用途中，需要选择自身荧光小的材料。关于自身荧光大的材料，可以添加吸收荧光的添加剂、例如炭黑等，使自身荧光大幅减小。

可以将这样的按压件与上述生物芯片保持件组合而作为套装使用或流通。

接下来，对本实施方式的生物芯片保持件的使用方法进行说明。

首先，将DNA芯片10导入检验对象的孔板22的各孔24，并将DNA芯片10配置于孔24内的支撑部26上(图4)。接着，向各孔24插入按压件28，将DNA芯片10夹持在支撑部26和按压件28之间。

此时，支撑部26和按压件28在检测用试样保持区域16的外部位置与DNA芯片10抵接。进一步，按压件28的缺口部30、32位于DNA芯片10的缺口部18、20的上方，DNA芯片10的缺口部18、20维持上下开放的状态。

此外，设于按压件28的上端的一对突起34、34挤压孔24的内壁面，因此按压件28相对于孔24被牢固地固定，其结果是DNA芯片10也在孔24内被可靠地固定。

图7是示意性表示本实施方式的生物芯片保持件的使用状态的图。如图7所示，在本实施方式的生物芯片保持件22中，借助支撑部26，在保持于孔24的底面24a靠上方的DNA芯片10的下方形成空间。因此，能够向杂交处理后的DNA芯片10的下方的该空间加入从洗板机等自动处理装置的洗涤液供给喷嘴36如箭头A所示供给的洗涤液，有效地进行DNA芯片10的背面侧的洗涤。另外，孔24内的洗涤液如箭头B所示利用吸引喷嘴38被排出。

此外，通过将洗涤液供给喷嘴36配置于DNA芯片10的大缺口部20的上方，将吸引喷嘴38配置于DNA芯片10的小缺口部18的上方，从而能够更有效地洗涤。

进行这样的洗涤工序等后，向孔板，优选从孔板的下方照射激发光来实施观察荧光等的检测工序。

不限于本发明的上述实施方式，能够在权利要求的范围所记载的技术思想范围内进行各种变更、变形。

上述实施方式的生物芯片保持件22是多个孔以二维(格子状)形成的所谓孔板的形态，也可以是仅有一个孔的生物芯片保持件40(图8)、多个(8个)孔排列成一排的生物芯片保持件42(图9)的形态。

此外，在上述实施方式中，使用DNA芯片作为生物芯片，但本发明也能够用于保持其他生物芯片，例如抗体阵列、抗原阵列、肽阵列等。

实施例

以下，对本发明的实施例进行说明。实施例中，将0.12MTris-HCl/0.12MNaCl/0.05％Tween-20溶液设为TNT缓冲溶液，将0.12MTris-HCl/0.12MNaCl溶液设为TN缓冲溶液。

(实施例1)

准备孔间的配置符合ANSI/SBS规定的(孔中心间隔9mm)正方形的96孔板。在该孔板中，各孔的底面的四个角形成有厚度400μm的与上述实施方式的支撑部26同样的支撑部。关于该孔板，整个板为环烯烃共聚物(POLYPLASTICS(株)制，商品名TOPAS)，能够从底面进行荧光观察。

准备三菱丽阳(株)制的DNA芯片。DNA芯片的纵横为7.4mm、厚度为0.25mm，包括横9列、纵12行的凝胶点样。

进一步，准备与图5所示的按压件具有同样的形状(纵横约7.5mm，缺口部的高度约300μm)，添加了炭黑的聚碳酸酯树脂制的按压件。

将上述DNA芯片收纳于孔板的各孔内，用上述按压件固定。

接着，如下制作实验中使用的Cy5-链霉亲和素溶液(以后，称为“Cy5溶液”)。

向Streptavidin-Cy5(1mgGEHEALTHCARE#PA45001)加入灭菌水1mL，不发泡地缓慢溶解后，以102μL分注成8瓶，废弃剩余液。在-20℃以遮光状态保存直至使用。使用时，从前述8瓶中的1瓶取100μL，与50ml的TN缓冲溶液混合。

利用制作的50mL的Cy5溶液，向前述孔中的2个孔各加入300μL，以700rpm进行板搅拌后，用CCD相机方式的三菱丽阳公司检测器从下表面进行荧光观察，结果全部饱和。

之后，将板使用HydroFlex(Tecan公司制)以TNT缓冲溶液300μL洗涤4次后，以700rpm进行板搅拌，接着进行1分钟板离心。之后，与刚才同样，用CCD相机方式的三菱丽阳公司检测器从下表面进行荧光观察，结果荧光强度在所有芯片中稳定，值为500左右。

(比较例1)

使用各孔的底面未形成支撑部的正方形的96孔板，除此之外，与实施例1同样地收纳芯片并进行实验。

向孔中的2个孔各加入300μL的50mL的Cy5溶液，以700rpm进行板搅拌后，用CCD相机方式的三菱丽阳公司检测器从下表面进行荧光观察，结果仅点样部发光，可知液体没有达到下表面。

符号说明

10：DNA芯片

12：主体

14：贯通孔

16：检测用试样保持区域

18、20缺口部

22：生物芯片保持件

24：凹部

26：支撑部

26a：顶面

28：按压件

30、32：缺口部。