JP5159808B2 - Lipid bilayer substrate - Google Patents

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Description

本発明は、脂質二分子膜基板に関するものである。   The present invention relates to a lipid bilayer membrane substrate.

細胞膜上に発現する膜タンパク質の機能測定においては、細胞外から細胞内へのイオン流入や、細胞内から細胞外へのイオン流出や、細胞質に存在する細胞内セカンドメッセンジャーの濃度変化を検出することが行われる。   In measuring the function of membrane proteins expressed on the cell membrane, the detection of changes in the concentration of intracellular second messengers in the cytoplasm, as well as the inflow of ions from the outside of the cell into the cell, the outflow of ions from the inside of the cell to the outside of the cell, and the like. Is done.

細胞外から細胞内へのイオン流入や、細胞内から細胞外へのイオン流出を引き起こすような膜タンパク質は、イオンチャンネル型膜タンパク質と呼ばれる。なかでも、イオンチャンネル型膜タンパク質に対して選択的に分子(以下、「リガンド」という)が結合することによってチャンネルの開閉を制御する膜タンパク質は、イオンチャンネル型受容体と呼ばれる。イオンチャンネル型受容体には、カルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩化物イオン、などの他、特定の条件下で有機イオンと呼ばれる前記イオンよりも大きな分子を透過する物が存在する。このようなイオンチャンネルの機能測定の有効な手法として、電気生理的手法があり、多く応用されてきている(例えば、非特許文献1参照)。   A membrane protein that causes an inflow of ions from the outside of the cell to the inside of the cell and an outflow of ions from the inside of the cell to the outside of the cell is called an ion channel membrane protein. Among them, a membrane protein that controls opening and closing of a channel by selectively binding a molecule (hereinafter referred to as “ligand”) to the ion channel membrane protein is called an ion channel receptor. Among ion channel receptors, there are calcium ions, sodium ions, potassium ions, chloride ions, and the like, as well as substances that permeate molecules larger than the aforementioned ions called organic ions under specific conditions. As an effective method for measuring the function of such an ion channel, there is an electrophysiological method, which has been widely applied (for example, see Non-Patent Document 1).

また、上記の細胞内セカンドメッセンジャーと呼ばれる因子には小胞体由来のカルシウムイオンが良く知られている。これらのセカンドメッセンジャーは細胞内に存在する様々な酵素が活性化し、細胞内の分子を代謝することによって放出されるため、この反応に関わる膜タンパク質は代謝型膜タンパク質と呼ばれ、特に膜タンパク質に対するリガンドを有するものを代謝型受容体と呼ぶ。代謝型受容体で代表的なものとしてGタンパク共役型受容体(GPCR)が良く知られている。代謝型受容体は多くの場合、電気的に不活性とされる細胞で発現している。このような場合、電気生理学的な手法は測定に不向きであり、上記のセカンドメッセンジャー、つまりカルシウムイオンに結合する蛍光試薬を用い、この強度を指標として代謝型受容体の活性化を計測する。   In addition, a calcium ion derived from the endoplasmic reticulum is well known as a factor called the above-mentioned intracellular second messenger. Since these second messengers are released by the activation of various enzymes in the cell and metabolizing the molecules in the cell, the membrane protein involved in this reaction is called a metabotropic membrane protein. Those having a ligand are called metabotropic receptors. G protein-coupled receptor (GPCR) is well known as a representative metabotropic receptor. Metabotropic receptors are often expressed in electrically inactivated cells. In such a case, the electrophysiological method is unsuitable for measurement, and the activation of the metabotropic receptor is measured using the second messenger, that is, a fluorescent reagent that binds to calcium ions, using this intensity as an index.

このように、膜タンパク質の機能は細胞内のイオン濃度変化を指標として測定することができる。2000年度における創薬の標的として膜タンパク質(特に受容体)は約45%を占めるといわれ、様々な病気の発生やその治療に関連する膜タンパク質の機能を正確に測定することは非常に重要である。また、2000年度米国でのトップ20の薬品売り上げのうち、膜タンパク質(GPCR,イオンチャネルを含む)は約50%を占める(例えば、非特許文献2参照)。そのため、様々な膜タンパク質の機能測定を行う系は非常に有用である。   Thus, the function of the membrane protein can be measured using the change in intracellular ion concentration as an index. Membrane proteins (especially receptors) are said to account for about 45% as targets for drug discovery in 2000, and it is very important to accurately measure the occurrence of various diseases and the functions of membrane proteins related to their treatment. is there. Of the top 20 drug sales in the US in 2000, membrane proteins (including GPCRs and ion channels) account for about 50% (see Non-Patent Document 2, for example). Therefore, a system for measuring the function of various membrane proteins is very useful.

しかしながら、通常細胞膜上には目的とする膜タンパク質以外の膜タンパク質も複数存在しており、ある薬剤で刺激しても目的の膜タンパク質に隣接する別の膜タンパク質へのトランス活性化と呼ばれる機構で情報伝達が行われる場合もあり、得られた反応が目的の膜タンパク質のみを介したものであるか不明瞭な場合がある。そのため、精製した膜タンパク質を用いたインビトロ(in vitro)の測定系が必要である。   However, there are usually multiple membrane proteins other than the target membrane protein on the cell membrane, and even when stimulated with a certain drug, a mechanism called transactivation to another membrane protein adjacent to the target membrane protein. In some cases, information transmission may be performed, and it may be unclear whether the obtained reaction is only through the target membrane protein. Therefore, an in vitro measurement system using the purified membrane protein is necessary.

人工的に作製した孔部を有し、生成した膜タンパク質を配置した機能測定基板は、このような要求を満たす物として期待がされる(例えば、非特許文献3参照)。また、固体基板上に人工的に作製した孔部を有する構造は、膜タンパク質の機能を利用するナノバイオデバイスへの応用も期待がされている(例えば、非特許文献4参照)。   A functional measurement substrate having an artificially produced hole and having a generated membrane protein disposed thereon is expected to satisfy such a requirement (for example, see Non-Patent Document 3). In addition, a structure having pores artificially produced on a solid substrate is also expected to be applied to nanobiodevices utilizing the function of membrane proteins (for example, see Non-Patent Document 4).

E. Neher and B. Sakaman, Nature 260, 799 (1976)E. Neher and B. Sakaman, Nature 260, 799 (1976) Drews J. Science, 287: 1960-1964 (2000)Drews J. Science, 287: 1960-1964 (2000) Y. Shinozaki et al. PLoS Biology Volume 7, Issue 5, e1000103 (2009)Y. Shinozaki et al. PLoS Biology Volume 7, Issue 5, e1000103 (2009) K. Sumitomo et al. NTT Technical Review Vol. 4, No.9 pp40-47K. Sumitomo et al. NTT Technical Review Vol. 4, No.9 pp40-47

前述のように電気生理的に、あるいは蛍光強度変化を利用して膜タンパク質の機能測定を行うにあたり、安定した測定を行うためには、膜タンパク質を再構成する脂質二分子膜を安定に保持する必要がある。
少量の膜タンパク質の機能を、感度よく、また定量的に測定するためには、サイズの決まった微小な孔部を作製し、それを安定に脂質二分子膜で覆えばよい。また、微小な孔部を複数作製できれば、なおよい。
As described above, in order to perform stable measurement of membrane protein function electrophysiologically or by utilizing changes in fluorescence intensity, the lipid bilayer membrane that reconstitutes the membrane protein is stably retained. There is a need.
In order to measure the function of a small amount of membrane protein with high sensitivity and quantitatively, it is only necessary to create a micropore having a predetermined size and to cover it with a lipid bilayer stably. It is even better if a plurality of minute holes can be produced.

しかしながら、これまでは、基板上に微小な孔部を設けた場合、そこを脂質二分子膜で覆うことが困難であった。
そこで、本発明は、基板に設けた微小な孔部が確実に脂質二分子膜で覆われた脂質二分子膜基板を提供するものである。
However, until now, when a minute hole was provided on the substrate, it was difficult to cover it with a lipid bilayer membrane.
Therefore, the present invention provides a lipid bilayer membrane substrate in which minute pores provided in the substrate are reliably covered with the lipid bilayer membrane.

本発明では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項1に係る発明は、基板に孔部が設けられ、該基板とは異なる材質からなるとともに前記孔部の開口を狭める方向に延びるように形成されたオーバーハング部を有する薄膜層を該基板の表面に備え、前記薄膜層の表面側への脂質二分子膜の付着により、前記開口が該脂質二分子膜によって覆われていることを特徴とする脂質二分子膜基板である。
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の発明において、前記孔部は底面を有する凹状に形成され、蛍光分子が前記孔部の内部に閉じ込められていることを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記開口の形状は円形であり、その内径が100nm〜10μmであることを特徴とする。
請求項4に係る発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記開口の形状は四角形であり、その一辺の長さが100nm〜10μmであることを特徴とする。
請求項5に係る発明は、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の発明において、前記脂質二分子膜で覆われた前記孔部が前記基板に複数設けられていることを特徴とする。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
According to the first aspect of the present invention, there is provided a thin film layer having an overhang portion provided with a hole in the substrate, made of a material different from the substrate and extending in a direction of narrowing the opening of the hole. The lipid bilayer substrate is characterized in that the opening is covered with the lipid bilayer by adhesion of the lipid bilayer to the surface of the thin film layer .
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the hole is formed in a concave shape having a bottom surface, and fluorescent molecules are confined inside the hole .
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, characterized in that the shape of the opening is circular and the inner diameter thereof is 100 nm to 10 μm.
The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the shape of the opening is a quadrangle, and the length of one side thereof is 100 nm to 10 μm.
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the holes covered with the lipid bilayer membrane are provided in the substrate. And

請求項6に係る発明は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の発明において、前記脂質二分子膜における前記開口を覆っている部分に、膜タンパク質が配置されていることを特徴とする。
請求項7に係る発明は、請求項1、または請求項3から請求項6のいずれか1項に記載の発明において、前記孔部の内部に電極を有することを特徴とする。








The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein a membrane protein is arranged in a portion covering the opening in the lipid bilayer membrane. Features.
The invention according to claim 7 is the invention according to claim 1, or any one of claims 3 to 6, wherein an electrode is provided inside the hole.








本発明によれば、孔部の開口にオーバーハング部を設けることにより、孔部を安定に脂質二分子膜で覆うことが可能になる。
基板がその表面側に薄膜層を備えている場合には、薄膜層をエッチングすることによってオーバーハング部を形成することができる。
基板に複数の孔部を設けた場合に、それら複数の孔部を、一度に、また安定に脂質二分子膜で覆うことが実現できる。
このように、複数の孔部を設けた場合には、孔部の内部に配置した蛍光分子の発光強度変化測定による膜タンパク質の機能測定に用いたときに、感度の向上や定量性の向上を実現することができる。
孔部に電極を設けた場合には、パッチクランプ法(非特許文献1参照)による機能測定が可能になる。
また、架橋した脂質二分子膜において孔部を覆っている部分に膜タンパク質を再構成することで、イオンチャンネル型膜タンパク質のイオンの透過やイオン以外の分子の透過の測定に応用することができ、代謝型膜タンパク質の活性の測定にも応用することができる。さらに、製薬の分野でのハイスループットスクリーニングへの応用等が期待される。
According to the present invention, by providing the overhang portion at the opening of the pore, the pore can be stably covered with the lipid bilayer membrane.
When the substrate has a thin film layer on the surface side, the overhang portion can be formed by etching the thin film layer.
When a plurality of pores are provided in the substrate, it is possible to realize that the plurality of pores are covered with the lipid bilayer membrane stably at a time.
As described above, when a plurality of pores are provided, when used to measure the function of a membrane protein by measuring the change in the emission intensity of fluorescent molecules arranged inside the pores, the sensitivity and the quantification can be improved. Can be realized.
When an electrode is provided in the hole, functional measurement by the patch clamp method (see Non-Patent Document 1) becomes possible.
In addition, by reconstituting membrane proteins in the part of the crosslinked lipid bilayer membrane covering the pores, it can be applied to the measurement of ion permeation of ion channel membrane proteins and permeation of molecules other than ions. It can also be applied to the measurement of the activity of metabotropic membrane proteins. Further, application to high-throughput screening in the pharmaceutical field is expected.

本発明の実施形態1における膜タンパク質機能測定基板の断面を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the cross section of the membrane protein function measurement board | substrate in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2における膜タンパク質機能測定基板の断面を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the cross section of the membrane protein function measurement board | substrate in Embodiment 2 of this invention. 実施形態1に対応する実施例1の膜タンパク質機能測定基板において、孔部形成時の断面を示す概念図である。In the membrane protein function measuring substrate of Example 1 corresponding to Embodiment 1, it is a conceptual diagram showing a cross section when forming a hole. 前記孔部形成時と同時点において、基板上方から孔部を撮影した電子顕微鏡写真である。It is the electron micrograph which image | photographed the hole part from the board | substrate upper part at the same time as the said hole part formation. 実施例1の膜タンパク質機能測定基板において、孔部の内部に蛍光分子を配置した時点での断面を示す概念図である。In the membrane protein function measuring substrate of Example 1, it is a conceptual diagram which shows the cross section at the time of arrange | positioning a fluorescent molecule inside a hole. 実施例1の膜タンパク質機能測定基板において、孔部の内部に蛍光分子を配置した時点で基板上方から撮影した電子顕微鏡写真である。In the membrane protein function measurement board | substrate of Example 1, it is an electron micrograph image | photographed from the board | substrate upper part at the time of arrange | positioning a fluorescent molecule in the inside of a hole. オーバーハング部を有する実施例1の膜タンパク質機能測定基板を上方から撮影した電子顕微鏡写真である。It is the electron micrograph which image | photographed the membrane protein function measurement board | substrate of Example 1 which has an overhang part from upper direction. オーバーハング部を有さない比較例の膜タンパク質機能測定基板を上方から撮影した電子顕微鏡写真である。It is the electron micrograph which image | photographed the membrane protein function measurement board | substrate of the comparative example which does not have an overhang part from upper direction. 実施形態2に対応する実施例2の膜タンパク質機能測定基板における断面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the section in the membrane protein function measurement substrate of Example 2 corresponding to Embodiment 2. 実施例2の膜タンパク質機能測定基板における電極パターンを示す図である。It is a figure which shows the electrode pattern in the membrane protein function measurement board | substrate of Example 2. FIG. オーバーハング部を有さない場合に脂質二分子膜が開口部に落ち込む様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that a lipid bilayer membrane fell in an opening part, when not having an overhang part.

以下、本発明に係る脂質二分子膜基板の実施の形態を図1から図11の図面を参照して説明する。
本発明の脂質二分子膜基板は、蛍光を利用した膜タンパク質の機能の測定や、電気生理的測定(パッチクランプ法等)に用いる基板であって、孔部を有し、該孔部の開口が脂質二分子膜で覆われていることを特徴とする。また、前記孔部の開口に脂質二分子膜を安定に保持するための「オーバーハング」形状を有することを特徴とする。換言すると、基板に孔部が設けられ、該孔部の開口が脂質二分子膜によって覆われている脂質二分子膜基板であって、前記孔部の開口に該開口を狭める方向に延びるオーバーハング部が設けられていることを特徴とする。蛍光強度の測定は、蛍光顕微鏡により行うことができる。また、電気生理測定は、パッチクランプ装置等を用いて行うことができる。
Hereinafter, embodiments of a lipid bilayer membrane substrate according to the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS.
The lipid bilayer substrate of the present invention is a substrate used for measurement of the function of membrane protein utilizing fluorescence and electrophysiological measurement (patch clamp method etc.), and has a hole, and the opening of the hole Is covered with a lipid bilayer. In addition, it is characterized in that it has an “overhang” shape for stably holding the lipid bilayer membrane at the opening of the pore. In other words, it is a lipid bilayer membrane substrate in which a hole is provided in the substrate and the opening of the hole is covered with a lipid bilayer, and the overhang extends in the direction of narrowing the opening to the opening of the hole. A portion is provided. The fluorescence intensity can be measured with a fluorescence microscope. Electrophysiological measurement can be performed using a patch clamp device or the like.

[実施形態1]
図1に、本発明に係る脂質二分子膜基板の実施形態1の概念図を示す。実施形態1における脂質二分子膜基板は、蛍光を利用した膜タンパク質の機能の測定に好適な脂質二分子膜基板(以下、膜タンパク質機能測定基板1という)としての態様である。
膜タンパク質機能測定基板1は、図1に示すように、基板本体10に孔部20が形成されており、孔部20の開口部(開口)21には、オーバーハング部(ひさし部)11aが設けられている。孔部20の開口部21は、膜タンパク質31を含む脂質二分子膜30で覆われている。孔部20内部には、蛍光物質(蛍光分子)22が配置されている。
[Embodiment 1]
In FIG. 1, the conceptual diagram of Embodiment 1 of the lipid bilayer membrane substrate which concerns on this invention is shown. The lipid bilayer membrane substrate in Embodiment 1 is an embodiment as a lipid bilayer membrane substrate (hereinafter referred to as membrane protein function measurement substrate 1) suitable for measuring the function of membrane protein using fluorescence.
As shown in FIG. 1, the membrane protein function measurement substrate 1 has a hole 20 formed in the substrate body 10, and an opening (opening) 21 of the hole 20 has an overhang portion (eave portion) 11 a. Is provided. The opening 21 of the pore 20 is covered with a lipid bilayer membrane 30 containing a membrane protein 31. A fluorescent substance (fluorescent molecule) 22 is disposed inside the hole 20.

以下、各構成について詳述する。
基板本体10の材質は、蛍光顕微鏡による孔部20の蛍光強度観察を妨げなければ、その材質を問わない。基板本体10の材質として、例えば、シリコン、ガラス、プラスチックなどを挙げることができる。
基板本体10は、孔部20を有している。孔部20の数は特に限定されず、1〜10000個であることが望ましい。孔部20の形状は、底面を有する凹状の孔とする。
孔部20の開口部21の形状は、脂質二分子膜を安定に形成する観点から、円形状または四角形状であることが望ましい。円形状の開口部21の直径あるいは四角形状の開口部21の一辺は、100nm〜10μmとする。100nmを下限値とするのは、膜タンパク質のサイズが10〜20nm程度であり、このサイズの膜タンパク質を配置し得る大きさが必要なためである。上限値を10μmとするのは、後述するように、脂質二分子膜30は巨大脂質ベシクルの展開により形成しており、巨大ベシクルのサイズは、数10μmに多く分布していることによる。
Hereinafter, each configuration will be described in detail.
The material of the substrate body 10 is not limited as long as it does not hinder the observation of the fluorescence intensity of the hole 20 by the fluorescence microscope. Examples of the material of the substrate body 10 include silicon, glass, and plastic.
The substrate body 10 has a hole 20. The number of holes 20 is not particularly limited, and is preferably 1 to 10,000. The shape of the hole 20 is a concave hole having a bottom surface.
The shape of the opening 21 of the hole 20 is preferably circular or square from the viewpoint of stably forming the lipid bilayer membrane. The diameter of the circular opening 21 or one side of the rectangular opening 21 is 100 nm to 10 μm. The reason why the lower limit is 100 nm is that the size of the membrane protein is about 10 to 20 nm, and a size that can arrange the membrane protein of this size is required. The reason why the upper limit is 10 μm is that, as will be described later, the lipid bilayer membrane 30 is formed by the development of giant lipid vesicles, and the size of the giant vesicles is distributed in large numbers of several tens of micrometers.

また、孔部20の深さは、脂質二分子膜30が孔部20の底面に接触しない深さがあればよく、開口部21の大きさに応じて設計すればよい。
基板本体10への孔部20の形成方法は、例えば、フォトリソグラフィ法、電子ビームリソグラフィ法、ドライエッチング法等の微細加工技術を適用することができる。
Moreover, the depth of the hole part 20 should just have the depth which the lipid bilayer membrane 30 does not contact the bottom face of the hole part 20, and should just design according to the magnitude | size of the opening part 21. FIG.
As a method for forming the hole 20 in the substrate body 10, for example, a fine processing technique such as a photolithography method, an electron beam lithography method, or a dry etching method can be applied.

基板本体10の表面には、孔部20の開口部21にオーバーハング部11aを形成するための薄膜層11が設けられている。オーバーハング部11aは、基板本体10の上面を延長するように、孔部20の開口部21の開口を狭める方向に延ばして形成されている。薄膜層11の材質は、脂質二分子膜30が付着すれば、基板本体10の材質と同じでも、違う材質でも構わない。オーバーハング部11aの作製過程において、選択的エッチング法を適用できることから、異なる材質を用いることが望ましい。薄膜層11の厚さは、50nm〜500nmであることが望ましい。   On the surface of the substrate body 10, a thin film layer 11 for forming an overhang portion 11 a in the opening 21 of the hole 20 is provided. The overhang portion 11a is formed to extend in the direction of narrowing the opening of the opening portion 21 of the hole portion 20 so as to extend the upper surface of the substrate body 10. The material of the thin film layer 11 may be the same as or different from the material of the substrate body 10 as long as the lipid bilayer 30 is attached. Since a selective etching method can be applied in the manufacturing process of the overhang portion 11a, it is desirable to use a different material. The thickness of the thin film layer 11 is desirably 50 nm to 500 nm.

脂質二分子膜30の脂質分子の種類としては、例えばホスファチジルコリン(PC)、ホスファチジルエタノールアミン(PE)、ホスファチジルセリン(PS)、ホスファチジルイノシトール(PI)、ホスファチジルイノシトールホスフェイト(PIP)、ホスファチジン酸(PA)、ホスファチジルグリセロール(PG)、スフィンゴ脂質などが挙げることができる。これら脂質分子は、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を用いてもよい。
脂質二分子膜30の形成方法としては、例えば、その直径が10μm以上の巨大脂質ベシクルを、基板上で展開することにより脂質二分子膜30を得る。この形成方法を採用すると、基板本体10に複数の孔部20を設けた場合に、それら複数の孔部20を、一度に、また安定に脂質二分子膜30で覆うことが可能となる。
Examples of the lipid molecules of the lipid bilayer membrane 30 include phosphatidylcholine (PC), phosphatidylethanolamine (PE), phosphatidylserine (PS), phosphatidylinositol (PI), phosphatidylinositol phosphate (PIP), and phosphatidic acid (PA). ), Phosphatidylglycerol (PG), sphingolipid and the like. These lipid molecules may use only 1 type and may use 2 or more types.
As a method for forming the lipid bilayer membrane 30, for example, the lipid bilayer membrane 30 is obtained by spreading a giant lipid vesicle having a diameter of 10 μm or more on a substrate. When this formation method is employed, when a plurality of holes 20 are provided in the substrate body 10, the plurality of holes 20 can be covered with the lipid bilayer membrane 30 at once and stably.

ベシクル構造を作製する代表的な手法としては、静置水和法やエレクトロスウェリング法(電界形成法)がある。ベシクルの作製手法は特に限定されないが、巨大ベシクルが作製しやすく、また反応時間や反応プロセスの簡易性から、電界形成法を採用することが好ましい。電界形成法は、酸化インジウムスズ(ITO)などの電極上に、リン脂質分子を薄膜化した後、交流電場をかけて水溶液中に巨大ベシクルを形成する手法である。サイズのそろったベシクルを得るためには、ITO基板上に厚さ数十nm〜数μmの均一なリン脂質分子の薄膜を形成することが好ましく、また、交流電場は数百mV〜2V程度の印加条件が好ましい。該電場範囲よりも低い電場強度では、ベシクルの収量が低く、該電場範囲よりも高い電場強度では、ベシクルの構造破壊や水の電気分解が生じ、ベシクルが製造できない可能性があるからである。   Typical methods for producing a vesicle structure include a static hydration method and an electro-swelling method (electric field forming method). The method for producing the vesicle is not particularly limited, but it is preferable to adopt the electric field forming method because it is easy to produce a huge vesicle and the reaction time and the simplicity of the reaction process. The electric field forming method is a method of forming giant vesicles in an aqueous solution by applying an alternating electric field after thinning phospholipid molecules on an electrode such as indium tin oxide (ITO). In order to obtain vesicles of uniform size, it is preferable to form a uniform thin film of phospholipid molecules with a thickness of several tens of nanometers to several micrometers on an ITO substrate, and the alternating electric field is about several hundred mV to 2V. Application conditions are preferred. This is because, when the electric field strength is lower than the electric field range, the yield of vesicles is low, and when the electric field strength is higher than the electric field range, there is a possibility that the vesicles are structurally destroyed or water is electrolyzed, and the vesicles cannot be produced.

脂質二分子膜30に、機能測定対象となる膜タンパク質31を再構成する方法は、公知の方法を用いることができ、例えば、ベシクルヒュージョン法が挙げられる。具体的には、プロテオリポソームと呼ばれる、膜タンパク質30を含有するベシクルを、脂質二分子膜30上に添加することにより、プロテオリポソームと脂質二分子膜30が融合し、膜タンパク質31が脂質二分子膜30中に再構成される。
孔部20内部には、膜タンパク質31の機能測定のための蛍光物質22が配置される。蛍光強度の変化を、例えば、蛍光顕微鏡で観察することにより、膜タンパク質31の機能測定を行うことができる。
A known method can be used as a method for reconstituting the membrane protein 31 to be a function measurement target in the lipid bilayer membrane 30, and examples thereof include a vesicle fusion method. Specifically, by adding a vesicle containing a membrane protein 30 called a proteoliposome onto the lipid bilayer membrane 30, the proteoliposome and the lipid bilayer membrane 30 are fused, and the membrane protein 31 becomes a lipid bilayer. Reconstituted in the membrane 30.
A fluorescent material 22 for measuring the function of the membrane protein 31 is disposed inside the hole 20. The function of the membrane protein 31 can be measured by, for example, observing the change in the fluorescence intensity with a fluorescence microscope.

[実施形態2]
図2に、本発明に係る脂質二分子膜基板の実施形態2の概念図を示す。実施形態2における脂質二分子膜基板は、電気生理的に膜タンパク質の機能測定をするのに好適な脂質二分子膜基板(以下、膜タンパク質機能測定基板2という)としての態様である。
実施形態2の膜タンパク質機能測定基板2は、孔部20の内部に電極40を有することを特徴とする。この特徴部以外は、前述した実施形態1の膜タンパク質機能測定基板1と同様であるので、同一態様部分に同一符号を付して説明を省略し、実施形態2の膜タンパク質機能測定基板2が実施形態1の膜タンパク質機能測定基板1と相違する点を以下に説明する。
[Embodiment 2]
In FIG. 2, the conceptual diagram of Embodiment 2 of the lipid bilayer membrane substrate which concerns on this invention is shown. The lipid bilayer membrane substrate in Embodiment 2 is an aspect as a lipid bilayer membrane substrate (hereinafter referred to as membrane protein function measurement substrate 2) suitable for electrophysiologically measuring membrane protein functions.
The membrane protein function measurement substrate 2 of Embodiment 2 has an electrode 40 inside the hole 20. Except for this feature, the membrane protein function measurement substrate 1 of the first embodiment is the same as the first embodiment. Differences from the membrane protein function measurement substrate 1 of Embodiment 1 will be described below.

前述した実施形態1の膜タンパク質機能測定基板1では、孔部20の内部に蛍光物質22を配置したが、実施形態2の膜タンパク質機能測定基板2では、孔部20の内部に蛍光物質22を配置しない。
実施形態2の膜タンパク質機能測定基板2では、その作製するにあたり、孔部20の内部に電極40を埋め込む。電極40の材質としては、銀/塩化銀や、金、白金などが考えられる。
実施形態2の膜タンパク質機能測定基板2では、電極40を埋め込むので、基板本体10は絶縁性に優れていることが必要である。そのため、基板本体10の材質としては、シリコン酸化物やシリコン窒化物、アルミナ、酸化タンタル、レジスト膜等が採用可能と考えられる。
In the membrane protein function measuring substrate 1 of the first embodiment described above, the fluorescent substance 22 is disposed inside the hole portion 20. However, in the membrane protein function measuring substrate 2 of the second embodiment, the fluorescent substance 22 is provided inside the hole portion 20. Do not place.
In the membrane protein function measurement substrate 2 of the second embodiment, the electrode 40 is embedded in the inside of the hole 20 in the production. As a material of the electrode 40, silver / silver chloride, gold, platinum or the like can be considered.
In the membrane protein function measuring substrate 2 of Embodiment 2, since the electrode 40 is embedded, the substrate body 10 needs to be excellent in insulation. Therefore, it is considered that silicon oxide, silicon nitride, alumina, tantalum oxide, resist film, etc. can be adopted as the material of the substrate body 10.

実施形態2の膜タンパク質機能測定基板2においても、前述した実施形態1と同様に、脂質二分子膜30で孔部20の開口部21を覆い、開口部21を覆っている部分の脂質二分子膜30に膜タンパク質31を再構成することで、膜タンパク質の機能を測定することができる。
膜タンパク質の機能測定に際しては、孔部20の外部23に対向電極41を配置する。電極40および対向電極41は、パッチクランプ測定装置に接続される。
例えば、膜タンパク質31としてイオンチャンネル型タンパク質を配置した場合には、イオンチャンネル型タンパク質を透過したイオン電流をパッチクランプ測定装置で計測することにより、膜タンパク質の機能測定を行うことができる。
Also in the membrane protein function measuring substrate 2 of the second embodiment, the lipid bimolecule in the portion covering the opening 21 of the pore 20 with the lipid bimolecular membrane 30 and covering the opening 21 as in the first embodiment. By reconstituting the membrane protein 31 in the membrane 30, the function of the membrane protein can be measured.
In measuring the function of the membrane protein, the counter electrode 41 is disposed on the outside 23 of the hole 20. The electrode 40 and the counter electrode 41 are connected to a patch clamp measurement device.
For example, when an ion channel protein is arranged as the membrane protein 31, the function of the membrane protein can be measured by measuring an ionic current that has passed through the ion channel protein with a patch clamp measurement device.

[実施例1]
次に、実施形態1の膜タンパク質機能測定基板1の作成例を具体的に説明する。
この実施例1における孔部形成モデルを図3に示す。
基板本体10には、シリコン基板を用いた。基板本体10の上に、200nmの厚さのシリコン酸化膜層(薄膜層)11を、電子サイクロトロン共鳴プラズマ(ECRプラズマ)堆積法により形成した。さらに、フォトリソグラフィ法とドライエッチング法を用いて、四角形状の開口部(2μm×2μm)を持つ孔部20を形成した。深さは、1μmとした。さらに、水酸化カリウム溶液(10重量%)により、シリコン酸化膜層11の下の基板本体10を、選択的にエッチングすることにより、孔部20の開口部21の四隅にオーバーハング部11aを形成した。このとき形成した孔部20の電子顕微鏡(SEM)写真を図4に示す。
[Example 1]
Next, an example of creating the membrane protein function measurement substrate 1 of Embodiment 1 will be specifically described.
The hole formation model in Example 1 is shown in FIG.
A silicon substrate was used as the substrate body 10. A silicon oxide film layer (thin film layer) 11 having a thickness of 200 nm was formed on the substrate body 10 by an electron cyclotron resonance plasma (ECR plasma) deposition method. Further, a hole 20 having a square opening (2 μm × 2 μm) was formed by using a photolithography method and a dry etching method. The depth was 1 μm. Further, the substrate body 10 under the silicon oxide film layer 11 is selectively etched with a potassium hydroxide solution (10 wt%) to form overhang portions 11 a at the four corners of the opening 21 of the hole 20. did. An electron microscope (SEM) photograph of the hole 20 formed at this time is shown in FIG.

次に、前述のようにして作製した、孔部20を有する基板本体10の上に、巨大ベシクルを展開することにより脂質二分子膜30を形成した。
ここで、巨大ベシクルは以下のようにして作製した。ジフィタニルホスファチジルコリン(DPhPC)(80モル%)とコレステロール(20モル%)の混合クロロホルム溶液(濃度2.5mM)を調製した。続いて、酸化インジウムスズ(ITO)基板(SiO上に膜厚100nmのITOが薄膜化された基板、サイズ40×40mm、50〜100Ω/cm)上に、前記クロロホルム溶液200μLを均一に塗布した。この基板を、室温で2時間、減圧乾燥して、クロロホルム溶媒を完全に除去することで、均一なリン脂質薄膜をITO基板上に形成した。その上に、窓部を有するシリコーンゴム(外寸30×30mm、厚さ1mmのシリコーンゴムを20×20mmのサイズでくり貫いた窓部を有する)を密着して配置し、窓部に200mMのスクロース水溶液を400μL滴下した。さらに、その上部にITO基板を配置し、シリコーンゴム窓部にある溶液をITO基板で挟み込んで密閉した。続いて、ITO基板にクリップ電極を接合し、60℃のホットプレート上で、交流電場(正弦波、1V、10Hz)を2時間印加することで、電界形成法により巨大ベシクルを作製した。
Next, a lipid bimolecular film 30 was formed by spreading a huge vesicle on the substrate body 10 having the hole 20 produced as described above.
Here, the huge vesicle was produced as follows. A mixed chloroform solution (concentration 2.5 mM) of diphytanyl phosphatidylcholine (DPhPC) (80 mol%) and cholesterol (20 mol%) was prepared. Subsequently, 200 μL of the chloroform solution was uniformly applied on an indium tin oxide (ITO) substrate (a substrate in which ITO having a thickness of 100 nm was thinned on SiO 2 , size 40 × 40 mm, 50 to 100 Ω / cm). . The substrate was dried under reduced pressure at room temperature for 2 hours to completely remove the chloroform solvent, thereby forming a uniform phospholipid thin film on the ITO substrate. On top of that, a silicone rubber having a window portion (having a window portion in which a silicone rubber having an outer dimension of 30 × 30 mm and a thickness of 1 mm is cut in a size of 20 × 20 mm) is closely attached, and 200 mM of the window portion is placed. 400 μL of a sucrose aqueous solution was dropped. Further, an ITO substrate was placed on the top, and the solution in the silicone rubber window was sandwiched between the ITO substrates and sealed. Subsequently, a clip electrode was joined to the ITO substrate, and an alternating electric field (sine wave, 1 V, 10 Hz) was applied on a hot plate at 60 ° C. for 2 hours, thereby producing a huge vesicle by an electric field forming method.

そして、図3、図4に示す孔部20を有する基板本体10の上に、蛍光分子22を含む溶液(200mMグルコース、100μMカルセインの混合溶液)100μLを滴下した。さらに、前記巨大ベシクル溶液5μLを溶液中に滴下し、10分間静置し巨大ベシクルを沈降させた。さらに、100mMの塩化カルシウム溶液を5μL滴下した。さらに10分間静置することで、ほとんどの巨大ベシクルは基板上に展開した。   Then, 100 μL of a solution containing fluorescent molecules 22 (a mixed solution of 200 mM glucose and 100 μM calcein) was dropped onto the substrate body 10 having the hole 20 shown in FIGS. Further, 5 μL of the giant vesicle solution was dropped into the solution and allowed to stand for 10 minutes to precipitate the giant vesicle. Further, 5 μL of 100 mM calcium chloride solution was dropped. After standing for another 10 minutes, most of the giant vesicles were developed on the substrate.

さらに、孔部20の外部23の溶液を、200mMグルコース溶液に置換することで、外部23から蛍光分子(カルセイン)22を除去した。図5に、そのモデル図を示す。また、その時の蛍光顕微鏡写真を図6に示す。
脂質二分子膜30に覆われている孔部20aからは、明るい蛍光が観察され、蛍光分子22が孔部20aの内部に安定に閉じ込められていることが分かる。一方、脂質二分子膜30に覆われていない孔部20bからは、蛍光分子が流失し、蛍光は観察されない。
Furthermore, the fluorescent molecule (calcein) 22 was removed from the exterior 23 by replacing the solution of the exterior 23 of the hole 20 with a 200 mM glucose solution. FIG. 5 shows the model diagram. Moreover, the fluorescence micrograph at that time is shown in FIG.
Bright fluorescence is observed from the hole 20a covered with the lipid bilayer membrane 30, and it can be seen that the fluorescent molecules 22 are stably trapped inside the hole 20a. On the other hand, fluorescent molecules are washed away from the hole 20b not covered with the lipid bilayer membrane 30, and fluorescence is not observed.

図7,図8に、孔部20の開口部21にオーバーハング部11aを設けた場合(図7)と、オーバーハング部11aを設けなかった場合(図8)の蛍光観察結果の比較を示す。開口部21は、いずれの場合も1辺が1μmの正方形である。
オーバーハング部11aを設けなかった場合には、図8に示すように、脂質二分子膜30で覆われていない孔部20bが多数を占め、蛍光分子22が閉じ込められていないことがわかる。
一方、オーバーハング部11aを設けた場合には、図7に示すように、展開した脂質二分子膜30の外周部を除き、脂質二分子膜30で覆われている孔部20aが多数を占めていることがわかる。オーバーハング部11aを設けることにより、多くの孔部20で安定に蛍光分子22の閉じ込めに成功していることが分かる。
7 and 8 show a comparison of fluorescence observation results when the overhang portion 11a is provided in the opening 21 of the hole portion 20 (FIG. 7) and when the overhang portion 11a is not provided (FIG. 8). . In any case, the opening 21 is a square having a side of 1 μm.
When the overhang part 11a is not provided, as shown in FIG. 8, it can be seen that a large number of hole parts 20b not covered with the lipid bilayer membrane 30 occupy and the fluorescent molecules 22 are not confined.
On the other hand, when the overhang part 11a is provided, as shown in FIG. 7, the hole part 20a covered with the lipid bilayer 30 occupies a large number except for the outer peripheral part of the developed lipid bilayer 30. You can see that It can be seen that by providing the overhang portion 11a, the fluorescent molecules 22 have been successfully confined stably in many holes 20.

このように作製した「脂質二分子膜30で覆われた微小な孔部20を有する基板」に、膜タンパク質31を再構成し、孔部20の内部に配置された蛍光分子22の強度変化を測定することにより、膜タンパク質31の機能計測を行うことができる。
そして、複数の孔部20を安定に脂質二分子膜30で覆うことにより、膜タンパク質31の機能測定の感度や精度を向上することが可能になる。
Membrane protein 31 is reconstituted on the “substrate having minute pores 20 covered with lipid bilayer membrane 30” produced in this way, and the intensity change of fluorescent molecules 22 arranged inside pores 20 is changed. By measuring, the function of the membrane protein 31 can be measured.
And it becomes possible to improve the sensitivity and precision of the function measurement of the membrane protein 31 by covering the plurality of pores 20 with the lipid bilayer membrane 30 stably.

なお、孔部20の開口部21にオーバーハング部11aを設けた場合に、開口部21を脂質二分子膜30で覆うことができる理由は、次のように推測される。
巨大脂質ベシクルを基板上で展開する場合、脂質膜と基板の間にはわずかながらでも引力が働いていなくてはならず、基板と脂質膜の間に働く引力により、巨大ベシクルは変形されて展開した脂質二分子膜となる。また、展開した脂質二分子膜を安定に保持するためにも、脂質二分子膜と基板の間の引力は必要となる。
In addition, when the overhang part 11a is provided in the opening part 21 of the hole part 20, the reason why the opening part 21 can be covered with the lipid bilayer membrane 30 is estimated as follows.
When a giant lipid vesicle is deployed on a substrate, there must be a slight attraction between the lipid membrane and the substrate, and the giant vesicle is deformed and deployed by the attraction acting between the substrate and the lipid membrane. The resulting lipid bilayer membrane. Further, in order to stably hold the developed lipid bilayer membrane, an attractive force between the lipid bilayer membrane and the substrate is required.

しかしながら、図11に示すように、孔部20の開口部21にオーバーハング部が設けられていない場合には、基板本体10との間の引力で、微小な孔部20の上を覆った脂質二分子膜30を保持する場合、その引力のために孔部20の側面に沿って孔部20の内部に脂質二分子膜30が落ち込むことが考えられる。そのことが、微小な孔部の上を脂質二分子膜30で覆うことを困難にしていると考えられる。
本発明では、孔部20の開口部21にオーバーハング部11aを設けることにより、孔部20の側面に沿って孔部20の内部に脂質二分子膜30が落込むことを防ぐことができると推測される。
However, as shown in FIG. 11, when the overhanging portion is not provided in the opening portion 21 of the hole portion 20, the lipid covering the top of the minute hole portion 20 with the attractive force between the substrate body 10. When the bilayer membrane 30 is held, it is considered that the lipid bilayer membrane 30 falls into the inside of the hole 20 along the side surface of the hole 20 due to the attractive force. This is considered to make it difficult to cover the fine pores with the lipid bilayer membrane 30.
In the present invention, by providing the overhang portion 11 a in the opening 21 of the hole 20, it is possible to prevent the lipid bilayer membrane 30 from falling into the inside of the hole 20 along the side surface of the hole 20. Guessed.

なお、孔部20の内部の脂質二分子膜30と基板(孔部の側面)との引力を制御して、孔部20の内部への落込みを防ぐ方法として、材質を変えたり表面修飾したりすることも考えられる。例えば、孔部20の内部をシランカップリング処理により疎水化することが考えられる。しかしながら、孔部20の内部だけを修飾するのは簡単ではなく、疎水化した場合には、孔部20の内部に溶液を満たすことが困難となる。したがって、本発明のように開口部にオーバーハング部を設けることは、安定に脂質二分子膜で覆われた微小な孔部を形成するのに有効な手段である。   In addition, as a method of controlling the attractive force between the lipid bilayer membrane 30 inside the pore 20 and the substrate (side surface of the pore) to prevent the drop into the pore 20, the material is changed or the surface is modified. It can be considered. For example, the inside of the hole 20 may be hydrophobized by silane coupling treatment. However, it is not easy to modify only the inside of the hole 20, and it becomes difficult to fill the inside of the hole 20 with the solution when it is made hydrophobic. Therefore, providing an overhang portion in the opening as in the present invention is an effective means for forming a minute pore portion stably covered with a lipid bilayer membrane.

[実施例2]
次に、前述した実施形態2の電気生理測定用の膜タンパク質機能測定基板2の作成例を具体的に説明する。
この実施例2の膜タンパク質機能測定基板2の作製途中(孔部20の開口部21を脂質二分子膜30で覆う前の段階)の断面の電子顕微鏡(SEM)写真を図9に示す。図9を参照して、実施例2の膜タンパク質機能測定基板2の作製方法例を説明する。
[Example 2]
Next, an example of creating the membrane protein function measurement substrate 2 for electrophysiology measurement of Embodiment 2 described above will be specifically described.
FIG. 9 shows an electron microscope (SEM) photograph of a cross section during the production of the membrane protein function measuring substrate 2 of Example 2 (before the opening 21 of the hole 20 is covered with the lipid bilayer membrane 30). With reference to FIG. 9, the example of the preparation methods of the membrane protein function measurement board | substrate 2 of Example 2 is demonstrated.

絶縁層13(ここでは、厚さ200nmの熱酸化膜)で被覆されたSiウエハー(14)を基板として用いた。
この基板上に、まず電極層(電極)40を堆積する。ここでは、フォトリソグラフィ法によりパターニングして金(60nm)を堆積することにより、図10に示すような電極パターンを形成した。この電極層40は、十分に大きなパッド部(400μm四方)に接続され、電気生理測定装置へと接続可能とする。
さらに、電極層40の上に、絶縁層12としてシリコン窒化膜をプラズマCVD法により1μm堆積する。
さらに、絶縁層12の上に、オーバーハング形状形成層(薄膜層)11として、シリコン酸化膜をスパッタ法を用いて、200nm堆積する。
なお、この実施例2では、絶縁層13で被覆されたSiウエハー14と絶縁層12とによって構成された基板本体10上にオーバーハング形状形成層11が形成された構成となっている。
A Si wafer (14) covered with an insulating layer 13 (here, a thermal oxide film having a thickness of 200 nm) was used as a substrate.
An electrode layer (electrode) 40 is first deposited on this substrate. Here, the electrode pattern as shown in FIG. 10 was formed by patterning by photolithography and depositing gold (60 nm). The electrode layer 40 is connected to a sufficiently large pad portion (400 μm square) and can be connected to an electrophysiological measurement device.
Further, a 1 μm thick silicon nitride film is deposited as an insulating layer 12 on the electrode layer 40 by plasma CVD.
Further, a silicon oxide film is deposited on the insulating layer 12 to a thickness of 200 nm as the overhang forming layer (thin film layer) 11 by sputtering.
In the second embodiment, the overhang forming layer 11 is formed on the substrate body 10 constituted by the Si wafer 14 covered with the insulating layer 13 and the insulating layer 12.

このように形成したオーバーハング形状形成層11を有する基板本体10に、レジスト膜50を用いてフォトリソグラフィ法とドライエッチング法により孔部20および開口部21を形成する。この孔部形成のエッチングは、電極層40に届くまで行う。
このドライエッチングの過程で、シリコン酸化膜(オーバーハング形状形成層11)とシリコン窒化膜(絶縁層12)の間の選択性を利用することで、図9に示すようなオーバーハング部11aを形成した。
孔部20および開口部21を形成の後に、レジスト膜50を洗浄・除去することで、電極40を孔部20に備えた基板を作製した。
孔部20は、各電極40に複数個形成してもよいが、全ての孔部20を脂質二分子膜30で覆う必要があるため、一つの電極40には、一つの孔部20を形成することが望ましい。
The hole 20 and the opening 21 are formed in the substrate body 10 having the overhang shape forming layer 11 formed as described above by using the resist film 50 by the photolithography method and the dry etching method. The etching for forming the hole is performed until it reaches the electrode layer 40.
In the process of this dry etching, an overhang portion 11a as shown in FIG. 9 is formed by utilizing the selectivity between the silicon oxide film (overhang shape forming layer 11) and the silicon nitride film (insulating layer 12). did.
After forming the hole 20 and the opening 21, the resist film 50 was washed and removed to produce a substrate having the electrode 40 in the hole 20.
A plurality of holes 20 may be formed in each electrode 40, but since all the holes 20 need to be covered with the lipid bilayer membrane 30, one hole 20 is formed in one electrode 40. It is desirable to do.

このようにして形成した、電極40を孔部20に備えた基板の上に、前述した実施例1の場合と同様に、巨大脂質膜ベシクルを展開することにより、孔部20の開口部21を脂質二分子膜30で覆う。
さらに、脂質二分子膜において開口部21を覆う部分に、膜タンパク質をベシクルヒュージョン法により再構成することにより、膜タンパク質機能測定基板2を作製することができ、膜タンパク質のイオンチャンネル機能を測定することが可能になる。
As in the case of Example 1 described above, a giant lipid membrane vesicle is developed on the substrate provided with the electrode 40 in the hole 20 thus formed, thereby opening the opening 21 of the hole 20. Covered with a lipid bilayer 30.
Furthermore, the membrane protein function measurement substrate 2 can be prepared by reconstituting the membrane protein by the vesicle fusion method in the portion covering the opening 21 in the lipid bilayer membrane, and the ion channel function of the membrane protein is measured. It becomes possible.

1 膜タンパク質機能測定基板(脂質二分子膜基板)
2 膜タンパク質機能測定基板(脂質二分子膜基板)
10 基板本体(基板)
11 薄膜層(シリコン酸化膜層、オーバーハング形状形成層)
11a オーバーハング部
12 絶縁層
13 絶縁層
14 Siウエハー(基板)
20 孔部
20a 脂質二分子膜で覆われた孔部
20b 脂質二分子膜で覆われていない孔部
21 開口部(開口)
22 蛍光物質(蛍光分子)
23 孔部の外部
30 脂質二分子膜
31 膜タンパク質
40 電極(電極層)
41 対向電極
50 レジスト膜
1 Membrane protein function measurement substrate (lipid bilayer substrate)
2 Membrane protein function measurement substrate (lipid bilayer substrate)
10 Substrate body (substrate)
11 Thin film layer (silicon oxide film layer, overhang shape forming layer)
11a Overhang portion 12 Insulating layer 13 Insulating layer 14 Si wafer (substrate)
20 Hole 20a Hole 20b covered with lipid bilayer 20b Hole 21 not covered with lipid bilayer Opening (opening)
22 Fluorescent substances (fluorescent molecules)
23 Outside 30 pores Bilayer membrane 31 Membrane protein 40 Electrode (electrode layer)
41 Counter electrode 50 Resist film

Claims (7)

基板に孔部が設けられ、該基板とは異なる材質からなるとともに前記孔部の開口を狭める方向に延びるように形成されたオーバーハング部を有する薄膜層を該基板の表面に備え、
前記薄膜層の表面側への脂質二分子膜の付着により、前記開口が該脂質二分子膜によって覆われていることを特徴とする脂質二分子膜基板。
A hole portion is provided in the substrate, and a thin film layer having an overhang portion formed of a material different from that of the substrate and extending in a direction of narrowing the opening of the hole portion is provided on the surface of the substrate,
A lipid bilayer membrane substrate characterized in that the opening is covered with the lipid bilayer membrane by adhesion of the lipid bilayer membrane to the surface side of the thin film layer .
前記孔部は底面を有する凹状に形成され、蛍光分子が前記孔部の内部に閉じ込められていることを特徴とする請求項1に記載の脂質二分子膜基板。 The lipid bilayer membrane substrate according to claim 1, wherein the pore is formed in a concave shape having a bottom surface, and fluorescent molecules are confined inside the pore . 前記開口の形状は円形であり、その内径が100nm〜10μmであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の脂質二分子膜基板。   The lipid bilayer membrane substrate according to claim 1 or 2, wherein the opening has a circular shape and an inner diameter of 100 nm to 10 µm. 前記開口の形状は四角形であり、その一辺の長さが100nm〜10μmであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の脂質二分子膜基板。   The lipid bilayer membrane substrate according to claim 1 or 2, wherein the shape of the opening is a quadrangle, and the length of one side thereof is 100 nm to 10 µm. 前記脂質二分子膜で覆われた前記孔部が前記基板に複数設けられていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の脂質二分子膜基板。   The lipid bilayer membrane substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the holes covered with the lipid bilayer membrane are provided in the substrate. 前記脂質二分子膜における前記開口を覆っている部分に、膜タンパク質が配置されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の脂質二分子膜基板。   The lipid bilayer substrate according to any one of claims 1 to 5, wherein a membrane protein is disposed in a portion of the lipid bilayer membrane covering the opening. 前記孔部の内部に電極を有することを特徴とする請求項1、または請求項3から請求項6のいずれか1項に記載の脂質二分子膜基板。 The lipid bilayer membrane substrate according to any one of claims 1 or 3 to 6, further comprising an electrode inside the pore.
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