特許 6305342 光分解性材料、基板及びそのパターニング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6305342

(24)【登録日】2018年3月16日

(45)【発行日】2018年4月4日

(54)【発明の名称】光分解性材料、基板及びそのパターニング方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/075 20060101AFI20180326BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20180326BHJP

   C08F 20/36 20060101ALI20180326BHJP

   G03F 7/004 20060101ALI20180326BHJP

   G03F 7/09 20060101ALI20180326BHJP

【ＦＩ】

   G03F7/075 511

   C12M1/00 A

   C08F20/36

   G03F7/004 521

   G03F7/09 501

【請求項の数】16

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2014-540912(P2014-540912)

(86)(22)【出願日】2013年10月11日

(86)【国際出願番号】JP2013077804

(87)【国際公開番号】WO2014058061

(87)【国際公開日】20140417

【審査請求日】2016年8月19日

(31)【優先権主張番号】特願2012-226380(P2012-226380)

(32)【優先日】2012年10月11日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】305060567

【氏名又は名称】国立大学法人富山大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000003986

【氏名又は名称】日産化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001999

【氏名又は名称】特許業務法人はなぶさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】岸岡 高広

(72)【発明者】

【氏名】木村 茂雄

(72)【発明者】

【氏名】広井 佳臣

(72)【発明者】

【氏名】臼井 友輝

(72)【発明者】

【氏名】北野 博巳

(72)【発明者】

【氏名】中路 正

(72)【発明者】

【氏名】源明 誠

【審査官】 本田 博幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０３４７４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３９３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６８４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４８４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１３１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Hisatomo Suzuki, Lifu Li, Tadashi Nakaji-Hirabayashi, Hiromi Kitano,Kohji Ohno, Kazuyoshi Matsuoka, Yoshiyuki Saruwatari，Carboxymethylbetaine copolymer layer covalently fixed to a glass substrate，Colloids and Surfaces B: Biointerfaces，２０１２年 ２月 １日，Vol.94，p.107-113

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ ７／００４ − ７／１８

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

式（１）：
（Ｒ_１Ｏ）_３−Ｓｉ−Ｙ− （１）
（式中、Ｒ_１は炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、
Ｙは、硫黄原子、ジチオ炭酸エステル結合基（−Ｓ−Ｃ（＝Ｓ）−）、トリチオ炭酸エステル結合基（−Ｓ−Ｃ（＝Ｓ）−Ｓ−）、炭素原子数１乃至１０のアルキレン基又は置換されていてもよいフェニレン基、或いはこれら二価の基の組み合わせを表す。）
で表される構造を有し、シロキサン結合を介して基板表面に結合することができる起端部と、
該起端部に連なる、下記式（２−ａ）で表される構造単位を含む連結部を含む、光分解性材料であって、
該光分解性材料は、光照射によって、双性イオンのアニオン部分が切断され、双性イオンポリマー鎖がカチオン性ポリマー鎖に構造変化することによるか、又は該材料中にフェニル基を含む場合は該基が分解して双性イオンポリマー鎖が喪失する、光分解性材料。

【化1】

（式中、
Ｒ_２乃至Ｒ_４は、それぞれ独立して、炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、Ｘは、水素原子又は炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、
Ｚは、カルボアニオン（−ＣＯＯ⁻基）又はスルホアニオン（−ＳＯ_３⁻基）を表し、
Ｑは、エステル結合基（−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−又は−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−）、リン酸ジエステル結合基（−Ｏ−Ｐ（＝Ｏ）（−Ｏ⁻）−Ｏ−）、アミド結合基（−ＮＨ−ＣＯ−又は−ＣＯ−ＮＨ−）、炭素原子数１乃至１０のアルキレン基又は置換されていてもよいフェニレン基、或いはこれら二価の基の組み合わせを表し、
ｍ_１は、１乃至２００の整数を表し、
ｎは、１乃至１０の整数を表す。）

【請求項2】

下記式（２−ａ）で表される構造単位と、シロキサン結合を介して基板表面に結合することができる側鎖を有する下記式（３）で表される構造単位とを含むポリマーを含む、光分解性材料であって、
該光分解性材料は、光照射によって、双性イオンのアニオン部分が切断され、双性イオンポリマー鎖がカチオン性ポリマー鎖に構造変化することによるか、又は該材料中にフェニル基を含む場合は該基が分解して双性イオンポリマー鎖が喪失する、光分解性材料。

【化2】

（式中、
Ｒ_２乃至Ｒ_４は、それぞれ独立して、炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、Ｘは、水素原子又は炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、
Ｚは、カルボアニオン（−ＣＯＯ⁻基）又はスルホアニオン（−ＳＯ_３⁻基）を表し、
Ｑは、エステル結合基（−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−又は−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−）、リン酸ジエステ
ル結合基（−Ｏ−Ｐ（＝Ｏ）（−Ｏ⁻）−Ｏ−）、アミド結合基（−ＮＨ−ＣＯ−又は−ＣＯ−ＮＨ−）、炭素原子数１乃至１０のアルキレン基又は置換されていてもよいフェニレン基、或いはこれら二価の基の組み合わせを表し、
ｍ_１は、１乃至２００の整数を表し、
ｎは、１乃至１０の整数を表す。）

【化3】

（式中、
Ｒ_５は、炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、
Ｘは、水素原子又は炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、
Ｑは、エステル結合基（−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−又は−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−）、リン酸ジエステル結合基（−Ｏ−Ｐ（＝Ｏ）（−Ｏ⁻）−Ｏ−）、アミド結合基（−ＮＨ−ＣＯ−又は−ＣＯ−ＮＨ−）、炭素原子数１乃至１０のアルキレン基又は置換されていてもよいフェニレン基、或いはこれら二価の基の組み合わせを表し、
ｍ_２は、１乃至２００の整数を表す。）

【請求項3】

フォトリソグラフィによるパターン形成用材料である、請求項１又は請求項２に記載の光分解性材料。

【請求項4】

フォトリソグラフィがＡｒＦエキシマレーザーを用いて為される、請求項３に記載の光分解性材料。

【請求項5】

上記Ｙ又はＱのいずれか一方又は双方が、置換されていてもよいフェニレン基を含む、請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の光分解性材料。

【請求項6】

タンパク質、細胞又はウイルスを特異的に吸着させたパターンを形成するための材料である、請求項３乃至請求項５のうち何れか一項に記載の光分解性材料。

【請求項7】

請求項１乃至請求項６のうち何れか一項に記載の光分解性材料がシロキサン結合を介して基板の表面に結合してなるパターン形成可能な基板。

【請求項8】

請求項７に記載の基板であって、その表面に結合する光分解性材料がフォトリソグラフィ法によりパターン露光されてなる、パターン形成された基板。

【請求項9】

前記露光がＡｒＦエキシマレーザーを用いて為される、請求項８に記載の基板。

【請求項10】

前記基板が、ガラス基板、金属基板、金属酸化物基板、金属窒化物基板、金属炭化物基板、金属酸窒化物基板、セラミックス基板、シリコン酸化物基板、シリコン窒化物基板、シリコン炭化物基板、シリコン酸窒化物基板又はシリコン基板である、請求項７乃至請求項９のうち何れか一項に記載の基板。

【請求項11】

請求項７乃至請求項１０のうち何れか一項に記載の基板を用いた細胞培養用基板。

【請求項12】

請求項７乃至請求項１０のうち何れか一項に記載の基板を用いたマイクロ流路。

【請求項13】

タンパク質、細胞又はウイルスが特異的に吸着されたパターン形成された基板の製造方法であって、
基板表面に請求項１乃至請求項６のうち何れか一項に記載の光分解性材料をシロキサン結合を介して固定化することにより表面修飾された基板を製造する工程、
該表面修飾された基板をパターン露光することにより基板表面をパターン形成する工程、及び
基板表面のパターン露光された部分にタンパク質、細胞又はウイルスを吸着／接着させる工程、
を含む、パターン形成された基板の製造方法。

【請求項14】

前記パターン露光がＡｒＦエキシマレーザーを用いて為される、請求項１３に記載の製造方法。

【請求項15】

前記パターン形成された基板が、細胞培養用基板である請求項１３又は請求項１４に記載の製造方法。

【請求項16】

前記パターン形成された基板が、マイクロ流路形成用基板である請求項１３又は請求項１４に記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は光パターニングによりタンパク質、細胞又はウイルス等の吸着／接着制御が可能となる光分解性材料、当該材料を用いてパターン形成された基板、並びにその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、細胞に対して接着性と非接着性の二種類の化学種をパターン化した培養基材（又は基板）を用いて、細胞の接着領域と非接着領域を規定する技術（細胞パターニング）の研究が、細胞生物学的な基礎研究から、組織工学から細胞基板センサー等の応用研究といった多岐に亘る分野において進められている。
中でも、特に注目を集めている外部刺激に応じて細胞接着性を変換（スイッチング）する技術分野においては、熱（温度）や電気、光等の外部刺激に応じて相転移、酸化・還元、化学反応などで表面化学種が変換することにより、培養基板上の特定領域の細胞接着性を制御できる機能性材料が、種々検討されている。

【0003】

例えば特許文献１には、光照射によって細胞付着性を付加可能にする細胞付着・培養基材として、光分解性基及び細胞付着抑制基が順に共有結合で結合した材料が提案されている。その他にも、光照射により官能基から光分解性保護基を脱離させることを含む、細胞培養下において新たな細胞接着パターニングの形成及びサイズ変更の実現を図った細胞を固定化した基板の作製方法（特許文献２）、細胞を高精細なパターン状に接着させることを目的とする細胞培養用パターニング基板およびその製造方法（特許文献３）、並びに、細胞の配列制御用具の製法（特許文献４）が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−６５９４５号公報

【特許文献2】特開２００６−６２１４号公報

【特許文献3】国際公開第２００５／１０３２２７号パンフレット

【特許文献4】特開平３−７５７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の文献等に示すように、これまで提案された光照射による細胞付着性制御を図った機能性材料においては、光照射の露光源が高圧水銀灯やｉ線（波長３６５ｎｍ）であることから、接着制御の適用材料に制限があり、ひいては接着制御の対象（細胞等）にも限定があった。また、従来使用される光源では、形成されるパターンサイズがマイクロメートルオーダー（１０^-6ｍ）にとどまっていた。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、より微細なパターンを形成でき、且つ、光源に限定されることなく様々な細胞種、さらにはタンパク質、ウイルス等の吸着／接着制御に対しても適用可能である、新たな材料の提供を目的とする。また、本発明は、該材料を用いてパターン形成された基板、並びにその製造方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねたところ、ベタイン構造を有する双性イオンポリマーが、半導体製造の超微細加工にも用いられるＡｒＦ（フッ化アルゴン）（波長１９３ｎｍ）の照射により、細胞だけでなくタンパク質さらにはウイルス等の吸着性／接着性が変化するものであることを見出し、本発明を完成させた。

【0008】

すなわち、本発明は、第１観点として、式（１）：
（Ｒ_１Ｏ）_３−Ｓｉ−Ｙ− （１）
（式中、Ｒ_１は炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、
Ｙは、硫黄原子、ジチオ炭酸エステル結合基（−Ｓ−Ｃ（＝Ｓ）−）、トリチオ炭酸エステル結合基（−Ｓ−Ｃ（＝Ｓ）−Ｓ−）、炭素原子数１乃至１０のアルキレン基又は置換されていてもよいフェニレン基、或いはこれら二価の基の組み合わせを表す。）
で表される構造を有し、シロキサン結合を介して基板表面に結合することができる起端部と、該起端部に連なる、下記式（２−ａ）又は／及び式（２−ｂ）で表される構造単位を含む連結部を含む、光分解性材料に関する。

【化1】

（式中、
Ｒ_２乃至Ｒ_４は、それぞれ独立して、炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、Ｘは、水素原子又は炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、
Ｚは、カルボアニオン（−ＣＯＯ⁻基）又はスルホアニオン（−ＳＯ_３⁻基）を表し、
Ｑは、エステル結合基（−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−又は−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−）、リン酸ジエステル結合基（−Ｏ−Ｐ（＝Ｏ）（−Ｏ⁻）−Ｏ−）、アミド結合基（−ＮＨ−ＣＯ−又は−ＣＯ−ＮＨ−）、炭素原子数１乃至１０のアルキレン基又は置換されていてもよいフェニレン基、或いはこれら二価の基の組み合わせを表し、
ｍ_１は、１乃至２００の整数を表し、
ｎは、１乃至１０の整数を表す。）
第２観点として、下記式（２−ａ）又は／及び式（２−ｂ）で表される構造単位と、シロキサン結合を介して基板表面に結合することができる側鎖を有する下記式（３）で表される構造単位とを含むポリマーを含む、光分解性材料に関する。

【化2】

（式中、
Ｒ_２乃至Ｒ_４は、それぞれ独立して、炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、Ｘは、水素原子又は炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、
Ｚは、カルボアニオン（−ＣＯＯ⁻基）又はスルホアニオン（−ＳＯ_３⁻基）を表し、
Ｑは、エステル結合基（−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−又は−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−）、リン酸ジエステル結合基（−Ｏ−Ｐ（＝Ｏ）（−Ｏ⁻）−Ｏ−）、アミド結合基（−ＮＨ−ＣＯ−又は−ＣＯ−ＮＨ−）、炭素原子数１乃至１０のアルキレン基又は置換されていてもよいフェニレン基、或いはこれら二価の基の組み合わせを表し、
ｍ_１は、１乃至２００の整数を表し、
ｎは、１乃至１０の整数を表す。）

【化3】

（式中、
Ｒ_５は、炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、
Ｘは、水素原子又は炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、
Ｑは、エステル結合基（−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−又は−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−）、リン酸ジエステ
ル結合基（−Ｏ−Ｐ（＝Ｏ）（−Ｏ⁻）−Ｏ−）、アミド結合基（−ＮＨ−ＣＯ−又は−ＣＯ−ＮＨ−）、炭素原子数１乃至１０のアルキレン基又は置換されていてもよいフェニレン基、或いはこれら二価の基の組み合わせを表し、
ｍ_２は、１乃至２００の整数を表す。）
第３観点として、フォトリソグラフィによるパターン形成用材料である、第１観点又は第２観点に記載の光分解性材料に関する。
第４観点として、フォトリソグラフィがＡｒＦエキシマレーザーを用いて為される、第３観点に記載の光分解性材料に関する。
第５観点として、上記Ｙ又はＱのいずれか一方又は双方が、置換されていてもよいフェニレン基を含む、第４観点に記載の光分解性材料に関する。
第６観点として、タンパク質、細胞又はウイルスを特異的に吸着させたパターンを基板表面に形成するための材料である、第３観点乃至第５観点のうち何れか一項に記載の光分解性材料に関する。
第７観点として、第１観点乃至第６観点のうち何れか一項に記載の光分解性材料がシロキサン結合を介して基板の表面に結合してなるパターン形成可能な基板に関する。
第８観点として、第７観点に記載の基板であって、その表面に結合する光分解性材料がフォトリソグラフィ法によりパターン露光されてなる、パターン形成された基板に関する。
第９観点として、前記露光がＡｒＦエキシマレーザーを用いて為される、第８観点に記載の基板に関する。
第１０観点として、前記基板が、ガラス基板、金属基板、金属酸化物基板、金属窒化物基板、金属炭化物基板、金属酸窒化物基板、セラミックス基板、シリコン基板、シリコン酸化物基板、シリコン窒化物基板、シリコン炭化物基板、シリコン酸窒化物基板又はシリコン基板である、第７観点乃至第１０観点のうち何れか一項に記載の基板に関する。
第１１観点として、請求項７乃至第１０観点のうち何れか一項に記載の基板を用いた細胞培養用基板に関する。
第１２観点として、第７観点乃至第１０観点のうち何れか一項に記載の基板を用いたマイクロ流路に関する。
第１３観点として、タンパク質、細胞又はウイルスが特異的に吸着されたパターン形成された基板の製造方法であって、
基板表面に第１観点乃至第６観点のうち何れか一項に記載の光分解性材料をシロキサン結合を介して固定化することにより表面修飾された基板を製造する工程、該表面修飾された基板をパターン露光することにより基板表面をパターン形成する工程、及び
パターン露光された部分にタンパク質、細胞又はウイルスを吸着／接着させる工程、
を含む、パターン形成された基板の製造方法に関する。
第１４観点として、前記パターン露光がＡｒＦエキシマレーザーを用いて為される、第１３観点に記載の製造方法に関する。
第１５観点として、前記パターン形成された基板が、細胞培養用基板である第１３観点又は第１４観点に記載の製造方法に関する。
第１６観点として、前記パターン形成された基板が、マイクロ流路形成用基板である第１３観点又は第１４観点に記載の製造方法に関する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の光分解性材料は、光照射、特にＡｒＦ照射によって、双性イオンのアニオン部分が切断され、双性イオンポリマー鎖がカチオン性ポリマー鎖に構造変化することによるか、又は該材料中にフェニル基等を含む場合は該基等が分解して双性イオンポリマー鎖が喪失することにより、該分解部分にタンパク質、細胞又はウイルス等の吸着／接着が可能となるため、タンパク質等の吸着性／接着性の制御が可能な材料である。
また本発明の基板は、上記光分解性材料がシロキサン結合を介して表面に強固に結合してなる。そして、マスク等を介して基板を露光することにより、光照射された部分の光分解性材料のみを分解させ、光照射部分にのみタンパク質等に対する吸着性／接着性を容易に付与できる。また、該光分解性材料はＡｒＦ露光することによってナノメートルオーダー（１０^-9ｍ）の超微細なパターンを形成可能である。このため、本発明は所望の形状のマスクを通して光照射することにより、超微細なパターン上にのみタンパク質等の吸着／接着を可能とした基板を提供できる。これは特にナノメートルオーダーの大きさを有するタンパク質又はウイルスを特異的に吸着させたパターン形成に有用である。
さらに本発明のパターン形成された基板の製造方法によれば、タンパク質等が所望のパターン形状に吸着／接着した基板を容易に製造できる。
このように、本発明は、細胞生物学的な基礎研究或いは組織工学や細胞基板センサー等において有用となる新たな手段を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、比較例１にて製造した表面修飾された基板の模式図である。

【図2】図２は、比較例２にて製造した表面修飾された基板の模式図である。

【図3】図３は、タンパク質パターニング試験結果を示す観察写真であり、（ａ）観察写真及び（ｂ）模式図を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［光分解性材料］
本発明の光分解性材料は、後述する基板に、シロキサン結合を介して結合できる式（１）で表される起端部と、それに連なる式（２−ａ）又は／及び式（２−ｂ）で表される構造単位を含む連結部とから構成される材料である。
また本発明の光分解性材料は、下記式（２−ａ）又は／及び式（２−ｂ）で表される構造単位と、シロキサン結合を介して基板表面に結合することができる側鎖を有する下記式（３）で表される構造単位とを含むポリマーを含む材料であってもよい。

【0012】

（Ｒ_１Ｏ）_３−Ｓｉ−Ｙ− （１）
（式中、Ｒ_１は炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、
Ｙは、硫黄原子、ジチオ炭酸エステル結合基（−Ｓ−Ｃ（＝Ｓ）−）、トリチオ炭酸エス
テル結合基（−Ｓ−Ｃ（＝Ｓ）−Ｓ−）、炭素原子数１乃至１０のアルキレン基又は置換されていてもよいフェニレン基、或いはこれら二価の基の組み合わせを表す。）

【化4】

（式中、
Ｒ_２乃至Ｒ_４は、それぞれ独立して、炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、Ｘは、水素原子又は炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、
Ｚは、カルボアニオン（−ＣＯＯ⁻基）又はスルホアニオン（−ＳＯ_３⁻基）を表し、
Ｑは、エステル結合基（−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−又は−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−）、リン酸ジエステル結合基（−Ｏ−Ｐ（＝Ｏ）（−Ｏ−）−Ｏ−）、アミド結合基（−ＮＨ−ＣＯ−又は−ＣＯ−ＮＨ−）、炭素原子数１乃至１０のアルキレン基又は置換されていてもよいフェニレン基、或いはこれら二価の基の組み合わせを表し、
ｍ_１は、１乃至２００の整数を表し、
ｎは、１乃至１０の整数を表す。）

【化5】

（式中、
Ｒ_５は、炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、
Ｘは、水素原子又は炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基を表し、
Ｑは、エステル結合基（−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−又は−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−）、リン酸ジエステル結合基（−Ｏ−Ｐ（＝Ｏ）（−Ｏ⁻）−Ｏ−）、アミド結合基（−ＮＨ−ＣＯ−又は−ＣＯ−ＮＨ−）、炭素原子数１乃至１０のアルキレン基又は置換されていてもよいフェニレン基、或いはこれら二価の基の組み合わせを表し、
ｍ_２は、１乃至２００の整数を表す。）

【0013】

上記式（１）、式（２−ａ）、式（２−ｂ）又は式（３）において、Ｒ₁乃至Ｒ₅並びにＸにおける炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基とは、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、１−メチル−ｎ−ブチル基、２−メチル−ｎ−ブチル基、３−メチル−ｎ−ブチル基、１，１−ジメチル−ｎ−プロピル基、１，２−ジメチル−ｎ−プロピル基、２，２−ジメチル−ｎ−プロピル基、１−エチル−ｎ−プロピル基又はｎ−ペンチル基等が挙げられるが、好ましくはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基又はｎ−ペンチル基である。
またＹ及びＱにおける炭素原子数１乃至１０のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、ｎ−プロピレン基、イソプロピレン基、シクロプロピレン基、ｎ−ブチレン基、イソブチレン基、ｓｅｃ−ブチレン基、ｔｅｒｔ−ブチレン基、シクロブチレン基、１−メチル−シクロプロピレン基、２−メチル−シクロプロピレン基、ｎ−ペンチレン基、１−メチル−ｎ−ブチレン基、２−メチル−ｎ−ブチレン基、３−メチル−ｎ−ブチレン基、１，１−ジメチル−ｎ−プロピレン基、１，２−ジメチル−ｎ−プロピレン基、２，２−ジメチル−ｎ−プロピレン、１−エチル−ｎ−プロピレン基、シクロペンチレン基、１−メチル−シクロブチレン基、２−メチル−シクロブチレン基、３−メチル−シクロブチレン基、１，２−ジメチル−シクロプロピレン基、２，３−ジメチル−シクロプロピレン基、１−エチル−シクロプロピレン基、２−エチル−シクロプロピレン基、ｎ−ヘキシレン基、１−メチル−ｎ−ペンチレン基、２−メチル−ｎ−ペンチレン基、３−メチル−ｎ−ペンチレン基、４−メチル−ｎ−ペンチレン基、１，１−ジメチル−ｎ−ブチレン基、１，２−ジメチル−ｎ−ブチレン基、１，３−ジメチル−ｎ−ブチレン基、２，２−ジメチル−ｎ−ブチレン基、２，３−ジメチル−ｎ−ブチレン基、３，３−ジメチル−ｎ−ブチレン基、１−エチル−ｎ−ブチレン基、２−エチル−ｎ−ブチレン基、１，１，２−トリメチル−ｎ−プロピレン基、１，２，２−トリメチル−ｎ−プロピレン基、１−エチル−１−メチル−ｎ−プロピレン基、１−エチル−２−メチル−ｎ−プロピレン基、シクロヘキシレン基、１−メチル−シクロペンチレン基、２−メチル−シクロペンチレン基、３−メチル−シクロペンチレン基、１−エチル−シクロブチレン基、２−エチル−シクロブチレン基、３−エチル−シクロブチレン基、１，２−ジメチル−シクロブチレン基、１，３−ジメチル−シクロブチレン基、２，２−ジメチル−シクロブチレン基、２，３−ジメチル−シクロブチレン基、２，４−ジメチル−シクロブチレン基、３，３−ジメチル−シクロブチレン基、１−ｎ−プロピル−シクロプロピレン基、２−ｎ−プロピル−シクロプロピレン基、１−イソプロピル−シクロプロピレン基、２−イソプロピル−シクロプロピレン基、１，２，２−トリメチル−シクロプロピレン基、１，２，３−トリメチル−シクロプロピレン基、２，２，３−トリメチル−シクロプロピレン基、１−エチル−２−メチル−シクロプロピレン基、２−エチル−１−メチル−シクロプロピレン基、２−エチル−２−メチル−シクロプロピレン基又は２−エチル−３−メチル−シクロプロピレン基等が挙げられるが、好ましくはメチレン基、エチレン基、ｎ−プロピレン基、ｉ−プロピレン基、ｎ−ブチレン基、ｉ−ブチレン基、ｓｅｃ−ブチレン基、ｔｅｒｔ−ブチレン基である。
また、Ｙ又はＱのいずれか一方又は双方がフェニレン基の場合、「置換されていてもよい」とは、当該フェニレン基はその水素原子が、上記炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子）又はヒドロキシ基で置換されていてもよい、という意味である。

【0014】

上記式（１）においてＹは、後述する基板に固定化した後、露光することによりパターン形成する際、より低い露光量でも光分解性材料が分解可能（パターン形成可能）、すなわち高感度とすべく、フェニレン基を含むことが好ましい。上記フェニレン基の水素原子は、上記炭素原子数１乃至５の飽和直鎖アルキル基、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子）又はヒドロキシ基で置換されていてもよい。
また式（２−ａ）において、Ｚはカルボアニオン（−ＣＯＯ^-基）又はスルホアニオン（−ＳＯ₃^-基）であることが好ましい。
さらに式（２−ａ）、式（２−ｂ）又は式（３）において、Ｑはエステル結合基（−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−又は−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−）と炭素原子数１乃至１０のアルキレン基の組み合わせ、又はリン酸ジエステル結合基（−Ｏ−Ｐ（＝Ｏ）（−Ｏ^-）−Ｏ−）と炭素原子数１乃至１０のアルキレン基の組み合わせであることが好ましい。

【0015】

上記構造単位（２−ａ）は、例えば下記式（２−ａ−１）で表されるモノマーに由来するものであることが好ましい。

【化6】

上記式中、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｘ及びｎは上記式（２−ａ）における定義のとおりである。
上記式（２−ａ−１）で表されるモノマーの具体例としては、例えば、Ｎ−（メタ）アクリロイルオキシメチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン、Ｎ−（メタ）アクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン、Ｎ−（メタ）アクリロイルオキシプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン、Ｎ−（メタ）アクリロイルオキシメチル−Ｎ，Ｎ−ジエチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン、Ｎ−（メタ）アクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジエチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン、Ｎ−（メタ）アクリロイルオキシプロピル−Ｎ，Ｎ−ジエチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタインなどが挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。これらのうち、特にＮ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタインが好ましく用いられる。
又、上記式（２−ａ−１）のカルボアニオン（−ＣＯＯ^-基）部分がスルホアニオン（−ＳＯ₃^-基）に置換している化合物も好ましく用いられ、例えばＮ−（３−スルホプロピル）−Ｎ−（メタ）アクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウムベタイン等を挙げることができる。

【0016】

式（２−ｂ）で表される構造単位の例としては、２−（（メタ）クリロイルオキシ）エチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、３−（（メタ）クリロイルオキシ）プロピル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、４−（（メタ）クリロイルオキシ）ブチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、５−（（メタ）クリロイルオキシ）ペンチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、６−（（メタ）クリロイルオキシ）ヘキシル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（（メタ）クリロイルオキシ）プロピル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（（メタ）クリロイルオキシ）ブチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（（メタ）クリロイルオキシ）ペンチル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−（（メタ）クリロイルオキシ）ヘキシル−２’−（トリメチルアンモニオ）エチルホスフェート、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）等のモノマー由来の構造単位が挙げられ、それらの中でも２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）由来の構造単位が特に好ましい。

【0017】

また上記構造単位（３）は、例えば下記式（３−１）で表されるモノマーに由来するものであることが好ましい。

【化7】

上記式中、Ｒ₅及びＸは上記式（３）における定義のとおりである。
上記式（３−１）で表されるモノマーの具体例としては、例えば、γ−（メタ）アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−（メタ）アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−（メタ）アクリロイルオキシプロピルトリイソプロポキシシラン等が挙げられる。
また上記構造単位（３）は、スチリルトリメトキシラン等のフェニレン基を含むモノマーや３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン等のモノマーであってもよい。

【0018】

本発明の光分解性材料は、フォトリソグラフィによるパターン形成用材料として好適であり、特に露光光にＡｒＦエキシマレーザーを用いたフォトリソグラフィによるパターン形成用材料として好適である。
そして本発明の光分解性材料は、露光することによってタンパク質、細胞又はウイルスに対する吸着性／接着性を発現するため、タンパク質、細胞又はウイルスを特異的に吸着させたパターンを基板表面に形成するための材料として好適である。

【0019】

［基板及びパターン形成基板の製造方法］
本発明は、上記光分解性材料がシロキサン結合を介して基板の表面に結合してなるパターン形成可能な基板、前記基板の表面上に結合する光分解性材料がパターン露光されてなるパターン形成された基板、そしてタンパク質、細胞又はウイルスが特異的に吸着したパターン形成された基板の製造方法にも関する。

【0020】

上記パターン形成された基板は、以下の（ａ）〜（ｃ）工程を経て製造可能である。
（ａ）基板表面に前記光分解性材料をシロキサン結合を介して固定化することにより表面修飾された基板を製造する工程、
（ｂ）該表面修飾された基板をパターン露光することによりパターン形成する工程、及び
（ｃ）パターン露光された部分にタンパク質、細胞又はウイルスを吸着させる工程。

【0021】

上記（ａ）工程は、前述の本発明の光分解性材料を基板表面に固定化する工程、すなわち光分解性材料の被膜を基板表面に形成する工程である。
ここで使用する基板としては、光分解性材料がシロキサン結合を介して基板と結合することができるよう、その表面上にヒドロキシ基が存在していることが好ましい。例えば、ガラス基板、金属、金属酸化物基板、金属窒化物、金属炭化物、金属酸窒化物、セラミックス基板、シリコン基板、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン炭化物又はシリコン酸窒化物等を好適な基板として挙げることができる。なお、基板表面上にヒドロキシ基が存在していない基板を使用する場合には、その表面を親水化させておくことが好ましい。

【0022】

本発明の光分解性材料を基板表面に固定化する（被膜を基板の表面上に形成させる）方法としては、例えば、スピンコート法、フローコート法、スプレーコート法、浸漬法、刷毛塗法、ロールコート法、蒸着法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
また、本工程の雰囲気は、通常、大気中であればよく、また塗布する際の温度は、通常、常温であってもよく、加温であってもよい。基板表面に固定化させる光分解性材料の量は、基板の用途などによって適宜調整することが好ましい。
また前記光分解性材料を基板表面に固定化した後（被膜を基板の表面上に形成させた後）は、生産効率を高める観点から、基板を加熱することが好ましい。基板を加熱する際の加熱温度は、その基板の耐熱温度などによって異なるので一概には決定することができないが、通常、３０〜１５０℃の範囲内で、その基板に適した温度を選択することが好ましい。

【0023】

或いは、本発明の光分解性材料を基板表面に固定化する工程は、前記式（１）で表される構造を有する起端部をまず基板表面に結合させた後、該起端部から式（２−ａ）又は／及び式（２−ｂ）で表される構造単位の由来となるモノマーを重合させ、光分解性材料を基板表面上に形成させることによっても可能である。
この場合、まず基板に式（１）で表される構造を有する起端部を結合させた後、ここに連鎖移動反応を起こしやすい基を導入する。そして、式（２−ａ）又は／及び式（２−ｂ）で表される構造単位の由来となるモノマーと、重合開始剤、連鎖移動剤等を投入して反応させることで、前記起端部に式（２−ａ）又は／及び式（２−ｂ）で表される構造単位を有するポリマーが結合した本発明の光分解性材料とすることができる。本法は「Ｇｒａｆｔｉｎｇ ｆｒｏｍ」法（表面開始グラフト重合）と呼ばれる。
本方法は、塗布方法に比べて、機能性材料を比較的薄膜の状態で基板表面に高密度に存在させ、所望の機能を向上させることが出来る。例えば本願においては、露光部位に対するタンパク質、細胞又はウイルスの接着性が向上することで、パターンのコントラストを高めることが出来る。このようにして作製されたものは一般に「ポリマーブラシ」とも呼ばれる。又、既成の高分子化合物と基板表面の官能基との反応による「Ｇｒａｆｔｉｎｇ ｔｏ」法を用いてもよい。

【0024】

上記反応に使用する重合開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾイソブチロニトリル、アゾイソ酪酸メチル、アゾビスジメチルバレロニトリル、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩、過酸化ベンゾイル、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、ベンゾフェノン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ベンゾケトン誘導体、フェニルチオエーテル誘導体、アジド誘導体、ジアゾ誘導体、ジスルフィド誘導体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの重合開始剤は、それぞれ単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
重合開始剤の量は、特に限定されないが、通常、モノマー成分１００質量部あたり０．０１〜１０質量部程度であることが好ましい。

【0025】

上記反応に使用する連鎖移動剤は、モノマー成分と混合することによって用いることができ、例えばラウリルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、チオグリセロールなどのメルカプタン基含有化合物、次亜リン酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウムなどの無機塩などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの連鎖移動剤は、それぞれ単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
連鎖移動剤の量は、特に限定されないが、通常、モノマー成分１００質量部あたり０．０１〜１０質量部程度であればよい。

【0026】

モノマー成分を重合させる方法としては、例えば、溶液重合法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
溶液重合法に使用する溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリフルオロエタノールなどのアルコール、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素化合物、ｎ−ヘキサンなどの脂肪族炭化水素化合物、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素化合物、酢酸メチル、酢酸エチルなどの酢酸エステルなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの溶媒は、それぞれ単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
溶媒の量は、通常、モノマー成分を溶媒に溶解させることによって得られる溶液におけるモノマー成分の濃度が１〜８０質量％程度となるように調整することが好ましい。

【0027】

モノマー成分を重合させる際の重合温度、重合時間などの重合条件は、そのモノマー成分の組成、重合開始剤の種類およびその量などに応じて適宜調整することが好ましい。
またモノマー成分を重合させるときの雰囲気は、不活性ガスであることが好ましい。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガスなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

【0028】

続いて、（ｂ）工程は、（ａ）工程で製造した、本発明の光分解性材料が基板表面に結合した基板をフォトリソグラフィによりパターン露光することによりパターン形成する工程である。
本工程は、パターンマスクを介して、露光光としてＡｒＦエキシマレーザー（波長：１９３ｎｍ）を用いて行うことが好ましい。露光装置としては、半導体製造用超微細露光用ＡｒＦステッパー等を用いることが出来る。
露光量は、１０ｍＪからおよそ３０００ｍＪで適宜選択され得、２５０ｍＪ以上の露光量であることがより好ましい。
こうして得られた基板は、露光部の光分解性材料の双性イオンポリマー鎖がカチオン性ポリマー鎖に構造変化、又は分解による双性イオンの喪失により、該カチオン性部分又は双性イオン喪失部分（すなわち露光部）にタンパク質、細胞又はウイルス等の吸着／接着が可能となる。

【0029】

最後に（ｃ）工程として、前述のパターン露光された部分にタンパク質、細胞又はウイルスを吸着させ、タンパク質、細胞又はウイルスを特異的に吸着させたパターン形成された基板を得る。例えば、インキュベーション法等が挙げられる。

【0030】

本発明の上記パターン形成基板は、細胞培養用基板或いはマイクロ流路形成用基板として好適に適用可能である。

【実施例】

【0031】

以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

【0032】

本明細書の下記製造例に示すポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、ＧＰＣ（Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ、ゲル浸透クロマトグラフィー）法による測定結果である。ＧＰＣ測定装置を用いた測定における測定条件は下記のとおりである。
ＧＰＣカラム：ＷＢ−Ｇ−５０（和光純薬工業株式会社）
カラム温度：２５℃
溶媒：０．１Ｍ ＮａＢｒ水溶液
流量：０．２ｍＬ／分
標準試料：プルラン(昭和電工株式会社)

【0033】

［実施例１：双性イオンポリマー鎖で表面修飾されたシリコンウェハ（Ｂ−ＰＣＭＢ修飾基板）の製造］
製造例１ ＳＤＴＢ（ジチオベンゾエートナトリウム塩）の合成
ナトリウムメトキシド（１．０８ｇ、０．０２０ｍｏｌ）を脱気したメタノール３．６ｍＬに溶解し、ここに単体硫黄（６５０ｍｇ、０．０２０ｍｏｌ）を加え、Ｎ₂バブリング（窒素置換）を行いながら撹拌した。ここにベンジルクロリド（１．１４ｍＬ、０．０１０ｍｏｌ）を３０分かけて滴下し、６５℃で１０時間反応させた（スキーム１）。
反応終了後、反応系を氷水に浸し、析出した塩を吸引ろ過により除去し、溶媒を減圧濃縮により除去した。ここに水１０ｍＬを加え、再度吸引ろ過を行った後、ろ液に４ｍＬのジエチルエーテルを加え、分液操作を行った。同様にさらに２回分液操作を行い、回収した水層にジエチルエーテル４ｍＬ、１Ｍ ＨＣｌ ５ｍＬを加え、分液操作を行った。回収したエーテル層に、水６ｍＬ及び１Ｍ ＮａＯＨ ６ｍＬを加え、分液操作を行った。上記分液操作後、回収した水層にジエチルエーテルと１Ｍ ＨＣｌを加える分液操作と、回収したエーテル層に水と１Ｍ ＮａＯＨを加える分液操作を上記と同様の操作にてさらに２回行った。
回収した水層を減圧濃縮し、アセトン中に滴下した。析出した塩を吸引ろ過により除去した後、ろ液を減圧乾燥し、褐色粉末の生成物ＳＤＴＢ（Ａ）（ジチオベンゾエートナトリウム塩）を得た（収量：５４２ｍｇ）。

【化8】

【0034】

製造例２ ＢＳＴＭＰＡ（２−（ｎ−ブチルチオ（チオカルボニル）チオ）−２−メチル−プロピオン酸）の合成
リン酸カリウム（４．２５ｇ、２０ｍｍｏｌ）をアセトン３２ｍＬに溶解し、３０分間撹拌後、１−ブタンチオール２．１４ｍＬ、次に二流化硫黄３．０ｍＬ、そして２−メチル−２−ブロモプロピオン酸３．３４ｇを、１０分間隔で順に加えた後、１８時間反応を行った（スキーム２）。
シリカゲルカラムによる精製を行った後、減圧濃縮により溶媒を除去し、ヘキサンに溶解させ、その後冷却して固体を回収した。得られた固体をデシケータで乾燥し、黄色粉末のＢＳＴＭＰＡ（Ｂ）を得た（収量：８４０ｍｇ）。

【化9】

【0035】

製造例３ シリコンウェハの表面修飾
８インチシリコンウェハを水、メタノール、アセトンの順で洗浄し、さらにＵＶ／オゾン洗浄を行った。
８インチシリコンウェハが入る反応容器中に、ＣＭＰＳ（４−（クロロメチル）フェニルトリメトキシシラン）１８５μＬ（２ｖ／ｖ％）をトルエン９ｍＬに溶解した溶液を入れ、窒素雰囲気下で、上述の洗浄後のシリコンウェハを浸漬させた。その反応容器を８０℃のオイルバス中に１５時間保持し、シリコンウェハ表面のヒドロキシ基と４−（クロロメチル）フェニルトリメトキシシランのアルコキシシリル基とを反応させた。その後、取り出したシリコンウェハをトルエンで２回洗浄し、次に３０秒間超音波洗浄を行い、さらに２回トルエンで洗浄した。洗浄後、Ｎ₂フローにより乾燥し、ＣＭＰＳで表面修飾されたシリコンウェハを得た（スキーム３：上段参照）。

【0036】

製造例４ 双性イオンポリマー鎖によるシリコンウェハの表面修飾（ポリマーブラシタイプ）
製造例１で得たＳＤＴＢ２０ｍｇをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１０ｍＬに溶解した後、この溶液に、製造例３で得たＣＭＰＳにて表面修飾されたシリコンウェハを浸漬し、室温で１時間反応を行った（スキーム３：中段参照）。
その後、ＴＨＦ、メタノールで洗浄を行い、Ｎ₂フローによりシリコンウェハを乾燥させた。

【0037】

前述の如くジチオベンゾエートにて表面修飾したシリコンウェハをサンプル瓶に入れ、エタノール（１０．００ｍＬ）、Ｎ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン（ＣＭＢ、２．３３ｇ、１０ｍｍｏｌ）を加え、３０分間以上Ｎ₂バブリングを行った。続いて、反応溶液に、製造例２で得たＢＳＴＭＰＡ（Ｂ）（５０．４ｍｇ、０．２０ｍｍｏｌ）及び水溶性アゾ重合開始剤Ｖ−５０１（２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩、和光純薬工業（株）、１１．２ｍｇ、０．０４０ｍｍｏｌ）を加え、３分間のＮ₂バブリングを行い、サンプル瓶を密栓した。これを７０℃のオイルバス中に入れ、２４時間重合反応を行った（スキーム３：下段参照）。
重合反応終了後、シリコンウェハをメタノールで２回、水で１回、さらにメタノールで１回洗浄し、Ｎ₂フローにより乾燥させ、双性イオンポリマー鎖であるＣＭＢポリマー鎖で表面修飾されたシリコンウェハを得た。
スキーム３：下段に記載のＣＭＢポリマー鎖の構造式は、本製造例４で得られるＣＭＢポリマー鎖の推定構造の１つである。

【化10】

【0038】

［実施例２：双性イオンポリマー鎖で表面修飾されたシリコンウェハ（ＢＴＰＴ−ｇ−ＰＣＭＢ修飾基板）の製造］
製造例５ ＢＴＰＴ（Ｓ−ベンジル−Ｓ’−トリメトキシシリルプロピルトリチオカーボネート）による基板修飾
可逆的付加開裂連鎖移動（ＲＡＦＴ）重合可能なＲＡＦＴ剤付きシランカップリング剤であるＳ−ベンジル−Ｓ’−トリメトキシシリルプロピルトリチオカーボネート（ＢＴＰＴ）溶液２．８ｇをトルエン２００ｍＬに溶解した。上述製造例３と同様の手順にて洗浄した８インチシリコンウェハを溶液中に浸漬し、２４時間室温で保持し、シリコンウェハ表面のヒドロキシ基とＢＴＰＴのトリメトキシシリル基とを反応させた。その後、取り出したシリコンウェハをトルエンで洗浄し、Ｎ₂フローにより乾燥させ、ＢＴＰＴにて修飾されたシリコンウェハを得た（スキーム４：上段参照）。

【0039】

製造例６ 双性イオンポリマー鎖によるシリコンウェハの表面修飾（ポリマーブラシタイプ）
製造例５でＢＴＰＴを修飾したシリコンウェハ（基板）を入れたサンプル瓶に、エタノール（１０．００ｍＬ）、ＣＭＢ（Ｎ−（メタ）アクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン、２．３３ｇ、１０ｍｍｏｌ）を加え３０分以上Ｎ₂バブリングを行った。続いて、反応溶液に製造例２で合成したＢＳＴＭＰＡ（Ｂ）（５０．４ｍｇ、０．２０ｍｍｏｌ）及び水溶性アゾ重合開始剤Ｖ−５０１（２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩、和光純薬工業（株）、１１．２ｍｇ、０．０４０ｍｍｏｌ）を加え、３分間のＮ₂バブリングを行い、サンプル瓶を密栓した。７０℃のオイルバス中に反応容器を入れ、重合を開始し、２４時間重合を行った（スキーム４：下段参照）。
重合反応終了後、シリコンウェハをメタノールで２回、水で１回、さらにメタノールで１回洗浄し、Ｎ₂フローにより乾燥させ、ＢＴＰＴ−ｇ−ＰＣＭＢ修飾済みシリコンウェハを得た。
スキーム４：下段で得られるＢＴＰＴ−ｇ−ＰＣＭＢは、本製造例６で得られるＢＴＰＴ−ｇ−ＰＣＭＢの推定構造の１つである。

【化11】

【0040】

［実施例３ 双性イオンポリマー鎖で表面修飾されたシリコンウェハ（ＳＰＢ−ＫＢＭ−１４０３共重合体修飾基板）の製造］
製造例７ ＳＰＢ−ＫＢＭ−１４０３共重合体の合成
ＫＢＭ−１４０３（ｐ−スチリルトリメトキシシラン、信越化学株式会社製）（０．１７５ｇ、０．７８ｍｍｏｌ）とＳＰＢ（Ｎ−（３−スルホプロピル）−Ｎ−メタクロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウムベタイン、１．９６ｇ、０．７０ｍｍｏｌ）を窒素バブリングしたＴＨＦ（１３．７５ｍｌ）に加えた。アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ、０．１０７ｇ、０．６５ｍｍｏｌ）を加え、７０℃で重合を開始した。４時間後さらにＡＩＢＮ（０．０２１４ｇ、０．１３ｍｍｏｌ）を加え、その後４時間反応させることにより、下記式（４）に示す２つの構造単位を有するポリマーを得た。得られたポリマーの重量平均分子量は１０５，０００であった。

【化12】

【0041】

製造例８ ＳＰＢ−ＫＢＭ−１４０３共重合体による修飾基板の製造
溶媒循環用冷却管が接続された８インチシリコンウェハ浸漬用ステンレス製反応容器にトリフルオロエタノール（ＴＦＥ）（１３７．８ｍＬ）と製造例７で合成したＳＰＢ−ＫＢＭ−１４０３共重合体を加え、ここにオゾン洗浄処理した８インチシリコンウェハを室温にて２４時間浸漬した。その後、水とメタノールで洗浄し、さらに１時間水に浸漬し、ＳＰＢ−ＫＢＭ−１４０３共重合体修飾済みシリコンウェハ（基板）を得た。

【0042】

［実施例４ 双性イオンポリマー鎖で表面修飾されたシリコンウェハ（ＣＭＢ−ＫＢＭ−１４０３共重合体修飾基板）の製造］
製造例９ ＣＭＢ−ＫＢＭ−１４０３共重合体の合成
ＫＢＭ−１４０３（ｐ−スチリルトリメトキシシラン、０．１７５ｇ、０．７８ｍｍｏｌ）とＣＭＢ（Ｎ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン、１．９６ｇ、９．１ｍｍｏｌ）を窒素バブリングしたエタノールに加えた。ＡＩＢＮ（０．０９０５ｇ、０．５５ｍｍｏｌ）を加え、７０℃で重合を開始した。４時間後さらにＡＩＢＮ（０．０１８１ｇ、０．１１ｍｍｏｌ）を加え、その後４時間反応させることにより、下記式（５）に示す２つの構造単位を有するポリマーを得た。得られたポリマーの重量平均分子量は１２２，０００であった。

【化13】

【0043】

製造例１０ ＣＭＢ−ＫＢＭ−１４０３共重合体による修飾基板の製造
溶媒循環用冷却管が接続された８インチシリコンウェハ浸漬用ステンレス製専用の反応容器にエタノール（２２６．０ｍＬ）と製造例９で合成したＣＭＢ−ＫＢＭ−１４０３共重合体を加え、ここにオゾン洗浄処理した８インチシリコンウェハを室温にて２４時間浸した。その後、水とメタノールで洗浄し、さらに１時間水に浸漬し、ＣＭＢ−ＫＢＭ−１４０３共重合体修飾済みシリコンウェハ（基板）を得た。

【0044】

［実施例５ 双性イオンポリマー鎖で表面修飾されたシリコンウェハ（ＣＭＢ−ＭＰＴＭＳ共重合体修飾基板）の製造］
製造例１１ ＣＭＢ−ＭＰＴＭＳ共重合体の合成
ＫＢＭ−１４０３をＭＰＴＭＳ（３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、０．２９ｇ、１．０ｍｍｏｌ）とした以外は製造例９と同様の操作を行い、下記式（６）に示す２つの構造単位を有するポリマーを得た。得られたポリマーの重量平均分子量は１０，０００であった。

【化14】

【0045】

製造例１２ ＣＭＢ−ＭＰＴＭＳ共重合体による修飾基板の製造
製造例１０においてＣＭＢ−ＫＢＭ−１４０３共重合体の代わりに、製造例１１で合成したＣＭＢ−ＭＰＴＭＳ共重合体を使用した以外は、製造例１０と同様の操作を行い、ＣＭＢ−ＭＰＴＭＳ共重合体修飾済みシリコンウェハ（基板）を得た。

【0046】

［比較例１ 双性イオンを持たないポリマー鎖で表面修飾されたシリコンウェハ（Ｂ−ＰＭＡ修飾基板）の製造］
実施例１において、ＣＭＢの代わりにＭＡ（メタクリル酸）を使用した以外は、実施例１と同様の操作を行い、Ｂ−ＰＭＡ修飾済み基板を得た（図１の模式図参照）。

【0047】

［比較例２ 双性イオンを持たないポリマー鎖で表面修飾されたシリコンウェハ（Ｂ−ＰＤＭＡＥＭＡ修飾基板）の製造］
実施例１において、ＣＭＢの代わりにＤＭＡＥＭＡ（ジメチルアミノエチルメタクリレート）を使用した以外は、実施例１と同様の操作を行い、Ｂ−ＰＤＭＡＥＭＡ修飾済みシリコンウェハ（基板）を得た（図２の模式図参照）。

【0048】

［実施例６：双性イオンポリマー鎖で表面修飾されたシリコン酸窒化ウェハ（Ｂ−ＰＣＭＢ修飾基板）の製造］
製造例１３ シリコン酸窒化ウェハの表面修飾
８インチシリコン酸窒化ウェハを水、メタノール、アセトンの順で洗浄し、さらにＵＶ／オゾン洗浄を行った。
８インチシリコン酸窒化ウェハが入る反応容器中に、ＣＭＰＳ（４−（クロロメチル）フェニルトリメトキシシラン）８ｍＬ（２ｖ／ｖ％）をトルエン３９２ｍＬに溶解した溶液を入れ、窒素雰囲気下で、上述の洗浄後のシリコン酸窒化ウェハを浸漬させた。その反応容器を８０℃のウォーターバス中に１５時間保持し、シリコン酸窒化ウェハ表面のヒドロキシ基と４−（クロロメチル）フェニルトリメトキシシランのアルコキシシリル基とを反応させた。その後、取り出したシリコン酸窒化ウェハを４回トルエンで洗浄した。洗浄後、Ｎ₂フローにより乾燥し、ＣＭＰＳで表面修飾されたシリコン酸窒化ウェハを得た（前述のスキーム３：上段参照）。

【0049】

製造例１４ 双性イオンポリマー鎖によるシリコン酸窒化ウェハの表面修飾（ポリマーブラシタイプ）
製造例１で得たＳＤＴＢとテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を用いて、２０ｍｇ／ｍＬＳＤＴＢ溶液２００ｍＬを調製後、この溶液に、ＣＭＰＳにて表面修飾されたシリコンウェハを浸漬し、室温で１時間反応を行った（前述のスキーム３：中段参照）。
その後、ＴＨＦ、メタノールで洗浄を行い、Ｎ₂フローによりシリコン酸窒化ウェハを乾燥させた。
前述の如くジチオベンゾエートにより表面修飾したシリコン酸窒化ウェハを８インチシリコンウェハが入る反応容器中に入れ、エタノール（６００ｍＬ）、Ｎ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム−α−Ｎ−メチルカルボキシベタイン（ＣＭＢ、２７．９６ｇ、１２０ｍｍｏｌ）を加えた。続いて、反応溶液に、製造例２で得たＢＳＴＭＰＡ（Ｂ）（１４０．３ｍｇ、０．６０ｍｍｏｌ）及び水溶性アゾ重合開始剤Ｖ−５０１（２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩、和光純薬工業（株）、３３．７ｍｇ、０．１２ｍｍｏｌ）を加え、３０分間以上Ｎ₂バブリングを行い、反応容器を密栓した。これを７０℃のウォーターバス中に入れ、２４時間重合反応を行った（前述のスキーム３：下段参照）。
重合反応終了後、シリコン酸窒化ウェハをメタノールで２回、水で１回、さらにメタノールで１回洗浄し、Ｎ₂フローにより乾燥させ、双性イオンポリマー鎖であるＣＭＢポリマー鎖で表面修飾されたシリコン酸窒化ウェハを得た。

【0050】

［露光方法］
上記実施例及び比較例で製造した表面修飾されたシリコンウェハを、露光量２５０ｍＪ、５００ｍＪ、１０００ｍＪ及び３０００ｍＪで露光を行い、その後、蒸留水を用いてシリコンウェハの洗浄処理を行った。そして以下の膜厚測定、接触角の測定、タンパク質吸着測定、パターニング試験（ＡＦＭ測定）及びタンパク質パターニング試験（蛍光顕微鏡測定）に用いた。
なお、露光には（株）ニコン製ＮＳＲ−Ｓ３０７Ｅレンズキャニング方式ステッパー（ＡｒＦエキシマレーザー（波長：１９３ｎｍ））を用いた。
また、パターニング試験では、現像後にパターンの縦横幅がそれぞれ０．２５〜５．０μｍになるように設定されたマスクを通して露光を行った。

【0051】

［膜厚測定］
膜厚の測定は、エリプソ（偏光解析）式膜厚測定装置 Ｌａｍｂｄａ Ａｃｅ ＲＥ−３１００（大日本スクリーン製造（株）製）を用いて行った。
実施例１及至実施例５、並びに比較例１及至比較例２で製造した各シリコンウェハ（基板）の未露光部（露光量：０ｍＪ）、露光部（露光量：２５０〜３０００ｍＪ）のそれぞれについて行った膜厚（ｎｍ）の測定結果を表１に示す。

【表1】

【0052】

表１に示すように、実施例１及至実施例５、並びに比較例１及び比較例２で製造した各基板において、露光量の増大に伴い、膜厚の減少が見られた。

【0053】

［接触角の測定］
水液滴の接触角の測定は、接触角計（協和界面科学（株）製、品番：ＣＡ−Ｄ）を用いて、液滴法によって求めた。
なお液滴法は、室温下（相対湿度：約５０％）で、３〜４μＬの水を試料（シリコンウェハ）に接触させ、接触後２７秒後の角度と３３秒後の角度とを合計した角度の合計値で評価し、各ウェハ６点ずつ評価を行い、その平均値を測定値として採用した。
実施例１及至実施例５、並びに比較例１及び比較例２で製造した各シリコンウェハ（基板）の未露光部（露光量：０ｍＪ）、露光部（露光量：２５０〜３０００ｍＪ）のそれぞれについて行った水液滴の接触角（度）の測定結果を表２に示す。

【表2】

【0054】

表２に示すように、実施例１及至実施例５で製造した各基板においては、露光量の増大に伴い、接触角の増加が見られた。一方、比較例１及び比較例２で製造した各基板においては、露光量が増加しても接触角の増加は観測されなかった。

【0055】

［パターニング試験（ＡＦＭ測定）］
前述の実施例１及至実施例６で製造したポリマー鎖で表面修飾されたシリコンウェハまたはシリコン酸窒化ウェハに対して、現像後にパターンの縦横幅がそれぞれ０．２５〜５．０μｍになるように設定されたマスクを通して、露光量３０００ｍＪで上述の露光方法にて露光を行った。露光後、該ウェハのパターンの形成を原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＡＦＭ）により観察した。本観察では高性能大型試料用走査型プローブ顕微鏡（Ｄｉｍｅｎｔｉｏｎ ＩＣＯＮ：Ｂｒｕｋｅｒ ＡＸＳ製）を用い、プローブとして単結晶Ｓｉ（Ｂｒｕｋｅｒ ＡＸＳ）を使用した。また、バネ定数：約３Ｎ／ｍ、共振周波数：７０ｋＨｚ、走査速度：０．５Ｈｚにより測定を行った。観察された格子状パターンのパターンサイズ（縦横幅）を表３に示す。
表３に示すように、実施例１及至実施例６で製造したポリマー鎖で表面修飾されたシリコンウェハまたはシリコン酸窒化ウェハの表面に格子状のパターンの形成が確認された。

【表3】

【0056】

［ビシンコニン酸（ＢＣＡ：Ｂｉｃｉｎｃｈｏｎｉａｎａｔｅ）法によるタンパク質吸着測定試験］
実施例１及至実施例６、並びに比較例１及び比較例２で製造したシリコンウェハ（基板）又はシリコン酸窒化ウェハの未露光部（露光量：０ｍＪ）、露光部（露光量：２５０〜３０００ｍＪ）のそれぞれについて、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ：Ｂｏｖｉｎｅ Ｓｅｒｕｍ Ａｌｂｕｍｉｎ）の吸着試験を、吸光マイクロプレートリーダーを用いてＢＣＡ法により評価した。
まずリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ：Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ Ｂｕｆｆｅｒｅｄ Ｓａｌｉｎｅ）で各ウェハを洗浄し、洗浄後のウェハ上にシリコンシートを用いて作製した枠（内径：２０ｍｍ×２０ｍｍ、外径：２５ｍｍ×２５ｍｍ）を載せた。シリコンシートの枠内に、５００μＬのＢＳＡ溶液（２ｗｔ％ ｉｎ ＰＢＳ、シグマ−アルドリッチ社製）を入れ、室温下で２時間インキュベートした。ＢＳＡ溶液を除去後、ＰＢＳで枠内を濯いだ後、６００μＬの「Ｍｉｃｒｏ ＢＣＡ Ｐｒｏｔｅｉｎ Ａｓｓａｙ Ｋｉｔ」（商品名）（サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製）／ＰＢＳ等量混合溶液を加え、３７℃で２時間インキュベートした。インキュベート後のＢＣＡ溶液の波長５７０ｎｍにおける吸光度を測定し、ＢＳＡの吸着量（ｎｇ／ｃｍ²）を求めた。
得られた結果を表４に示す。

【表4】

【0057】

表４に示すように、実施例１及至実施例６で製造した各基板においては露光量の増大に伴いＢＳＡ吸着量の増加が見られた。一方、比較例１及び比較例２で製造した各基板においては、露光量の増大に伴うＢＳＡ吸着量の変化は観測されなかった。
さらに実施例１と実施例２の結果を比較すると、ＢＳＡ吸着量は、ポリマーブラシ中にフェニル基を有する実施例１の方が、フェニル基を有していない実施例２より明らかに大きい結果となった。
また、実施例４と実施例５について、以下に示す＜ＢＳＡ吸着量増加比率＞の式を用いてＢＳＡ吸着量の増加比率（数字が大きいほど増加比率が大きい）を算出したところ、ポリマー鎖中にフェニル基を有する実施例４の方が、フェニル基を有していない実施例５より大きい増加比率の値を示した。
以上の結果より、ポリマーブラシまたはポリマー鎖中に露光光に対する吸収部位（フェニル基等）を導入することによって感度が増大することが確認された。
＜ＢＳＡ吸着量増加比率＞
（（高露光量（３０００ｍＪ）でのタンパク吸着量）―（未露光（０ｍＪ）でのタンパク吸着量））／（未露光（０ｍＪ）でのタンパク吸着量）
実施例４；（１８３８．４−１５３．７）／１５３．７≒１１．０
実施例５；（２２４５．０−２２０．３）／２２０．３≒９．２

【0058】

［タンパク質パターニング試験］
前述したように、実施例１で製造したＣＭＢポリマー鎖で表面修飾されたシリコンウェハに対して、縦横幅がそれぞれ５．０μｍのパターンを有するマスク（図３（ｂ）模式図参照）を通して、露光量１０００ｍＪで露光を行った。露光後、該シリコンウェハへの蛍光物質結合免疫グロブリンＧ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ（登録商標）Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ（登録商標）４８８−ＩｇＧ（商品名）、ライフテクノロジーズジャパン株式会社製）の特異的な吸着を、蛍光顕微鏡（ＩＸ７１（商品名）、オリンパス株式会社製）により観察した。観察写真を図３に示す。
図３（ａ）（観察写真）に示すように、図３（ｂ）（模式図）の白色部分（露光部分）に対応するように、格子状にＡｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ（登録商標）４８８−ＩｇＧ（商品名）の特異的な吸着が観察された。なお図３（ａ）中のランダムな輝点は洗浄不良による欠陥部である。
又同様に、縦横幅がそれぞれ１．０μｍのパターンを有するマスクを通して、露光量３０００ｍＪで露光を行うと、同様の１．０μｍの格子状にＡｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ（登録商標）４８８−ＩｇＧ（商品名）の特異的な吸着が観察された。

【0059】

［細胞接着性の評価］
実施例１にて製造したＢ−ＰＣＭＢ修飾基板の未露光部（露光量：０ｍＪ）、露光部（露光量：２５０〜３０００ｍＪ）のそれぞれについて、ＮＩＨ−３Ｔ３細胞（マウス表皮由来繊維芽細胞）（ＤＳファーマメディカル株式会社製）を５×１０⁴ｃｅｌｌ／ｃｍ²となるように播種し、５％ＣＯ₂雰囲気下、３７℃にて１２時間培養した後、３７℃に加温したリン酸緩衝液にて洗浄、培地交換を行った。さらに５％ＣＯ₂雰囲気下、３７℃にて２４時間培養した後、基板上へ接着した細胞について、細胞核を染色できるＣｅｌｌｓｔａｉｎ（登録商標）Ｈｏｅｃｈｓｔ３３３４２（商品名）（２μｇ／ｍＬ、株式会社同仁化学研究所製）及び生細胞の細胞質を染色できるＣｅｌｌｓｔａｉｎ（登録商標）Ｃａｌｃｅｉｎ−ＡＭ溶液（商品名）（２μｇ／ｍＬ、株式会社同仁化学研究所製）を含む培養液に３０分間暴露させた後に、リン酸緩衝液で洗浄後、蛍光顕微鏡により観察した。基板に接着した細胞を、染色された核を計数することにより測定した。１細胞当たりの平均細胞伸展率（％）を、Ｃａｌｃｅｉｎ−ＡＭ溶液によって染色された細胞の面積を測定し、以下の計算式で算出した。
また、比較例１で製造したＢ−ＰＭＡ修飾基板並びに比較例２で製造したＢ−ＰＤＭＡＥＭＡ修飾基板の未露光部（露光量：０ｍＪ）、露光部（露光量：２５０〜３０００ｍＪ）のそれぞれについても、同様の操作にて細胞接着を実施し、細胞接着数の測定と１細胞当たりの平均細胞伸展率（％）を算出した。
＜１細胞当たりの平均伸展率（％）＞
１細胞当たりの平均伸展率（％）＝[（染色された全細胞の総面積）／（細胞数・細胞核の数）] ／ [非接着細胞の断面積（３９７．４μｍ²）] × １００
得られた結果を表５（細胞接着数）及び表６（平均細胞伸展率（％））に示す。

【表5】

【表6】

【0060】

表５及び表６に示すように、実施例１で製造した基板は露光量が増大するにつれて、細胞接着数が増加するという結果を得た。１細胞当たりの平均伸展率も同様の傾向を示した。
一方、比較例１と比較例２で製造した基板は細胞接着数と１細胞当たりの平均伸展率の露光量依存性は見られなかった。

【図1】

【図2】

【図3】