DE60210311T2

DE60210311T2 - Verfahren zur herstellung eines kobaltproteinkomplexes

Info

Publication number: DE60210311T2
Application number: DE60210311T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Nara-shi Yamashita
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2022-09-28
Also published as: US20040158047A1; JP3588602B2; EP1433743A1; JP2003113198A; EP1433743B1; US7223847B2; DE60210311D1; WO2003031322A1; EP1433743A4; ATE321731T1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Teilchen und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen eines ein Cobaltteilchen enthaltenden Cobaltproteinkomplexes und seine verwandten Technologien.
Stand der Technik
In den letzten Jahren sind energische Studien auf dem Gebiet der Bioelektronik, die eine Kombination von Biotechnologie und Elektronik ist, durchgeführt worden. Als Ergebnis solcher Studien sind bereits Biosensoren unter Verwendung von Proteinen, wie Enzyme, oder ähnliche Vorrichtungen praktisch verwendet worden.
Als ein Versuch der Anwendung der Biotechnologie auf andere Gebiete gibt es eine Studie zum Einbau von Teilchen, die aus einem Metall oder einer Metallverbindung aufgebaut sind, in Apoferritin, welches ein Protein ist, das die Funktion hat, eine Metallverbindung zu halten, wodurch Teilchen mit einem gleichmäßigen Durchmesser im Nanogrößenordnungsbereich hergestellt werden. Um verschiedene Arten von Metallen, Metallverbindungen oder Ähnliches in Apoferritin gemäß verschiedenen Anwendungen einzuführen, sind zahlreiche Untersuchungen durchgeführt worden. V.M. D'souza et al. beschreiben in Biochemistry 2000, 39, 3817–3826 eine Studie an Aminopeptidase. US-A-6,180,389 B1 beschreibt ein Virion-Einschluss-Nanopartikel. WO 91/02704 beschreibt Ferritinanaloge, die eine Apoferritinschale und einen im Wesentlichen von Ferrihydrid freien Kern umfassen.
Hierin nachstehend wird eine Beschreibung von Apoferritin gegeben. Apoferritin ist ein Protein, das extensiv in der Natur vorhanden ist. Es hat die Funktion, die Menge von Eisen einzustellen, das ein notwendiges Mikronahrungsmittelelement in einem lebenden Körper ist.
Ein Komplex von Eisen oder einer Eisenverbindung mit Apoferritin wird "Ferritin" genannt. Wenn die Eisenmenge einen notwendigen Wert in einem lebenden Körper übersteigt, kann Eisen schädlich sein. Überschüssiges Eisen wird daher in einem lebenden Körper in Form von Ferritin gespeichert. Wenn notwendig, setzt Ferritin Eisenionen frei, und es wird wieder Apoferritin.
1 ist eine schematische Ansicht der Struktur von Apoferritin. Nie in 1 gezeigt, ist Apoferritin ein globuläres Protein, in welchem 24 Monomeruntereinheiten, wovon jede aus einer Polypeptidkette zusammengesetzt ist, sich zusammenlagern und nicht-kovalente Bindungen bilden, und welches ein Molekulargewicht von etwa 460000 hat. Das globuläre Protein hat einen Durchmesser von etwa 12 nm und weist höhere Wärmestabilität und höhere pH-Stabilität als normale Proteine auf. Das Apoferritin 1 hat einen hohlraumartigen Halteteil 4 mit einem Durchmesser von etwa 6 nm in der Mitte. Der Halteteil 4 ist mit der Außenseite über einen Kanal 3 verbunden. Wenn z. B. Eisen(III)-ionen in das Apoferritin 1 eingebaut werden, treten die Eisenionen in das Apoferritin 1 durch den Kanal 3 ein und werden in einem Teil, der das Ferrooxidasezentrum genannt wird, in einer der Untereinheiten oxidiert. Dann erreichen sie den Halteteil 4 und werden schließlich in einem negativen Ladungsbereich zusammengelagert, der sich in der Innenseitenoberfläche des Halteteils 4 befindet. Dann lagern sich 3000 bis 4000 Eisenatome zusammen und werden mit dem Halteteil 4 in kristalliner Form von Ferrihydrid (5 Fe₂O₃∙9 H₂O) gehalten. Ein Teilchen, das in dem Halteteil 4 gehaltene Metallatome enthält, hat fast den gleichen Durchmesser wie derjenige des Halteteils 4, d. h. etwa 6 nm.
Unter Verwendung von Apoferritin wird ein Komplex aus Apoferritin mit künstlich hergestellten Teilchen hergestellt, der ein von Eisen verschiedenes Metall oder eine Metallverbindung enthält.
Bis heute hat es Berichte betreffend die Einführung von Metallen oder Metallverbindungen in Apoferritin gegeben, wie die Einführung von Mangan in Apoferritin (P. Mackle, 1993, J. Amer. Chem. Soc. 115, 8471–8472, F. C. Meldrum et al., 1995, J. Inorg. Biochem. 58, 59–68), die Einführung von Uran in Apoferritin (J. F. Hainfeld, 1992, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, 11064–11068), die Einführung von Beryllium in Apoferritin (D. J. Price, 1983, J. Biol. Chem. 258, 10873–10880), die Einführung von Aluminium in Apoferritin (J. Fleming, 1987, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 7866–7870) und die Einführung von Zink in Apoferritin (D. Price und J. G. Joshi, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1982, 78, 3116–3119). Teilchen, die aus irgendeinem dieser Metalle oder Metallverbindungen zusammengesetzt sind, haben ebenfalls etwa den gleichen Durchmesser wie derjenige des Halteteils 4 von Apoferritin, d. h. etwa 6 nm.
Hierin nachstehend werden kurz Verfahren beschrieben, durch welche ein Eisenatome enthaltendes Teilchen in der Natur gebildet wird.
Auf der Oberfläche des Kanals 3 (vgl. 1), welcher die Außenseite und die Innenseite des Apoferritins 1 verbindet, befinden sich Aminosäurereste mit einer negativen Ladung bei pH 7 bis 8, und Fe²⁺-Ionen mit einer positiven Ladung werden in den Kanal 3 durch elektrostatische Wechselwirkung inkorporiert.
Auf der Innenseitenoberfläche des Halteteils 4 des Apoferritins 1 befinden sich ebenfalls zahlreiche Glutaminsäurereste, die Aminoreste sind und eine negative Ladung von pH 7 bis 8 haben, wie auf der Innenseitenoberfläche des Kanals 3. Durch den Kanal 3 inkorporierte Fe²⁺-Ionen werden in dem Ferrooxidasezentrum oxidiert und werden dann in den Halteteil 4 eingeführt, der sich an der Innenseite des Apoferritins 1 befindet. Eisenionen werden durch elektrostatische Wechselwirkungen zusammengelagert, und dann tritt eine Keimbildung von Ferrihydridkristallen (5 Fe₂O₃∙9 H₂O) ein.
Danach haften zunehmend inkorporierte Eisenionen an dem Teil eines Ferrihydridkristalls, und der aus Eisenoxid zusammengesetzte Kern wächst. Auf diese Weise werden Teilchen mit einem Durchmesser von 6 nm in dem Halteteil 4 gebildet. Auf diese Weise werden Eisenionen inkorporiert und aus Eisenoxid zusammengesetzte Teilchen gebildet.
Der Mechanismus der Inkorporierung von Eisenionen in Apoferritin ist beschrieben worden. Da jedoch Ionen von irgendwelchen anderen Metallen, deren Einführung in Apoferritin berichtet worden ist, eine positive Ladung haben, werden Ionen in Apoferritin durch fast den gleichen Mechanismus wie derjenige für Eisenionen inkorporiert.
Zu lösende Probleme
Was die Einführung von Cobalt in Apoferritin betrifft, so haben Douglas et al. die Einführung von Cobalthydroxid (CoO(OH)) (T. Douglas und V. T. Stark, "Nanophase Cobalt Oxyhydroxide Mineral Synthesizer within the Protein Cage of Ferritin", Inorg. Chem., 39, 2000, 1828–1830) beschrieben. Mit dem durch Douglas et al. beschriebenen Verfahren kann ein ein Cobaltteilchen enthaltender Cobaltapoferritinkomplex hergestellt werden.
In dem Verfahren von Douglas wird jedoch keine Pufferlösung verwendet, und daher kann der pH einer Lösung, in welcher ein ein Cobaltteilchen enthaltender Cobaltapoferritinkomplex gebildet wird, verändert (erniedrigt) werden. Speziell werden – falls die Lösung einige Tage stehengelassen wird – einige der darin enthaltenen Cobaltteilchen in die Lösung eluiert. Dies macht es schwierig, den Durchmesser jedes darin enthaltenen Cobaltteilchens auf dem Durchmesser vor Beginn des Verfahrens zu halten. Daher ist es schwierig, einen ein Cobaltteilchen enthaltenden Cobaltapoferritinkomplex mit gleichmäßigem Durchmesser zu erhalten.
Beschreibung der Erfindung
Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, ist die vorliegende Erfindung gemacht worden, und es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erhalt eines ein Cobaltteilchen enthaltenden Cobaltproteinkomplexes mit gleichmäßigem Durchmesser bereitzustellen. Daher stellt die vorliegende Erfindung das Verfahren, wie in Patentanspruch 1 definiert, bereit. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 wiedergegeben. Das Verfahren zum Herstellen eines Cobaltproteinkomplexes gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: den Schritt a) des Herstellens einer Co²⁺-Ionen, ein Protein, einen pH-Puffer und ein Co²⁺-assoziierendes Mittel enthaltenden Lösung und den Schritt b) des Zusetzens eines Oxidationsmittels zu der Lösung und dadurch das Protein aus Cobalt zusammengesetzte Teilchen enthalten zu lassen, wie in Patentanspruch 1 definiert.
Mit einem Co²⁺-assoziierenden Mittel werden Co²⁺-Ionen im Inneren eines Proteins zusammengelagert. Daher tritt bevorzugt eine Reaktion der Co²⁺-Ionen und eines Oxidationsmit tels ein. Zu diesem Zeitpunkt wird durch Einstellen des pH einer Lösung auf einen erwünschten Wert unter Verwendung eines pH-Puffers der Ablauf der Reaktion der Co²⁺-Ionen und des Oxidationsmittels in der umgekehrten Richtung verhindert, und auf diese Weise kann die Elution von in dem Protein enthaltenen Cobaltteilchen verhindert werden. Demgemäß kann ein ein Cobaltteilchen enthaltender Cobaltproteinkomplex mit gleichmäßigem Durchmesser erhalten werden.
Es ist bevorzugt, dass sowohl der pH-Puffer als auch das Co²⁺-assoziierende Mittel HEPES ist.
HEPES wirkt als pH-Puffer und als Co²⁺-assoziierendes Mittel. Daher ist es nicht notwendig, einen pH-Puffer und ein Co²⁺-assoziierendes Mittel getrennt herzustellen.
Das Protein ist ein Apoferritin.
Das Oxidationsmittel kann H₂O₂ sein.
Das Verfahren zum Herstellen eines Cobaltproteinkomplexes umfasst: den Schritt a) des Herstellens einer Co²⁺-Ionen, Apoferritin und HEPES enthaltenden Lösung und den Schritt b) des Zusetzens von H₂O₂ zu der Lösung und dadurch das Apoferritin aus Cobalt zusammengesetzte Teilchen enthalten zu lassen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung tritt eine Reaktion von Co²⁺-Ionen und H₂O₂ in einer HEPES-Lösung ein. Daher ist der pH der Lösung konstant, und eine Elution von in Apoferritin enthaltenen Cobaltteilchen kann verhindert werden. Demgemäß kann ein ein Cobaltteilchen enthaltender Cobaltproteinkomplex mit gleichmäßigem Durchmesser erhalten werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Veranschaulichung der Struktur von Apoferritin.
2 ist ein Fließschema, welches ein Verfahren zum Herstellen eines Cobaltapoferritinkomplexes gemäß der Ausführungsform 1 veranschaulicht.
3 ist eine schematische Veranschaulichung eines Zustandes einer Reaktionslösung.
4 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines in der Ausführungsform 1 erhaltenen Cobaltapoferritinkomplexes.
5 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme von Apoferritin, erhalten durch das Herstellungsverfahren der Ausführungsform 1, in welchem eine TAPS-Pufferlösung anstelle einer HEPES-Pufferlösung verwendet wird.
6A bis 6D sind Querschnittansichten, welche die jeweiligen Verfahrensschritte zum Herstellen einer nicht flüchtigen Speicherzelle gemäß dieser Ausführungsform veranschaulichen.
7 zeigt Querschnittansichten, welche den Verfahrensschritt des Anordnens und Immobilisierens von Punkten zweidimensional auf der Oberfläche eines Substrats veranschaulichen.
8 veranschaulicht eine Technik zum Anordnen und Immobilisieren von Komplexen zweidimensional auf der Oberfläche eines Substrats.
Beste Ausführungsform der Erfindung
In dem Verfahren von Douglas et al. wird eine durch die folgende chemische Reaktionsformel 1 wiedergegebene Reaktion verwendet.
[Formel 1]

Co²⁺ + H₂O₂ ⇄ CoO(OH) + H⁺

Wie aus der chemischen Reaktionsformel 1 ersichtlich ist, steigt die Azidität einer Reaktionslösung mit dem Fortschreiten der Reaktion an. Wenn die Reaktionslösung sich auf etwa pH 8 befindet, sind zahlreiche Aminosäurereste mit einer negativen Ladung auf der Innenseitenoberfläche eines Halteteils 4 von Apoferritin 1, wiedergegeben in 1, und daher werden Co²⁺-Ionen in den Halteteil 4 eingeführt. Aus diesem Grund werden Teilchen von Cobalthydroxid in einfacher Weise in dem Halteteil 4 des Apoferritins 1 gebildet. Wenn der pH der Reaktionslösung bei etwa 8 gehalten wird, wird demgemäß H⁺, welches mit dem Fortschreiten der Reaktion gebildet wird, neutralisiert. Daher wird in dem Verfahren von Douglas et al. NaOH tropfenweise dazu zugesetzt, um den pH der Apoferritinlösung zu regeln, während eine Cobaltnitratlösung und eine Wasserstoffperoxidlösung nach und nach zu einer Apoferritinlösung in einer sehr kleinen Menge innerhalb einer Zeit zugesetzt werden, und die Lösung wird mit einem Rührer lebhaft gerührt.
Wie beschrieben worden ist, ist es in dem Verfahren von Douglas et al. schwierig, den Durchmesser von Cobaltteilchen auf demjenigen Durchmesser vor dem Verfahren zu halten, wenn ein Cobaltapoferritinkomplex gebildet wird. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben daher das Verfahren von Douglas et al. erneut untersucht und die folgenden Probleme festgestellt.
Ein erstes Problem ist, dass der pH nicht unter Verwendung einer Pufferlösung, sondern durch Zutropfen von NaOH zu einer Apoferritinlösung geregelt wird. Die NaOH-Konzentration erhöht sich lokal abrupt in dem Teil der Apoferritinlösung, zu welcher NaOH zugetropft wird, und dann steigt der pH an. Daher kann die Funktion der pH-Regelung nicht ausreichend sein. Daher kann die Richtung der durch die Reaktionsformel 1 wiedergegebenen chemischen Reaktion umgekehrt werden, was zu einer Elution von in Cobaltapoferritinkomplexen enthaltenen Cobaltteilchen in die Lösung führt.
Ein zweites Problem ist, dass NaOH verwendet wird. NaOH ist ein starkes Proteindenaturierungsmittel. Die NaOH-Konzentration steigt abrupt lokal in dem Teil der Apoferritinlösung an, zu welcher NaOH zugetropft wird, und dadurch kann Apoferritin denaturiert werden. Demgemäß kann Apoferritin in einem Zustand sein, wo es seine ursprünglichen Charakteristiken nicht vollständig aufweisen kann. Mit anderen Worten kann Apoferritin nicht befähigt sein, Cobaltteilchen in vollem Umfang zu halten.
Ein drittes Problem ist, dass es schwierig ist, das Verfahren in industriellem Maßstab durchzuführen. In dem Verfahren von Douglas et al. wird NaOH zu der Apoferritinlösung zugetropft, um ihren pH zu regeln, während eine Cobaltnitratlösung und eine Wasserstoffperoxidlösung nach und nach zu einer Apoferritinlösung in einer sehr kleinen Menge in einer Zeit zugesetzt werden. Wenn die Gesamtmenge der Reaktionslösung etwa 20 bis 50 ml beträgt, kann in diesem Verfahren die chemische Reaktion in einfacher Weise geführt werden. Wenn jedoch der Reaktionsmaßstab auf ein industrielles Niveau vergrößert wird, erfordert es eine lange Zeit, um Cobaltnitrat, eine Wasserstoffperoxidlösung und NaOH zu einer Apoferritinlösung zuzusetzen. Darüber hinaus ist es auch schwierig, Cobaltnitrat, eine Wasserstoffperoxidlösung und NaOH in einer großen Menge der Apoferritinlösung gleichmäßig zu verteilen. Daher wird das Verfahren als unpraktisch angesehen.
(Ausführungsform 1)
Eine hierin nachstehend zu beschreibende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf der Basis der vorstehend beschriebenen Untersuchung konzipiert worden. Ein Verfahren zum Herstellen eines Cobaltapoferritinkomplexes gemäß dieser Ausführungsform wird mit Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben.
2 ist ein Fließschema, welches ein Verfahren zum Herstellen eines Cobaltapoferritinkomplexes gemäß dieser Ausführungsform veranschaulicht.
Zuerst wird im Schritt St1 eine Reaktionslösung durch Vermischen einer HEPES-Pufferlösung, einer Apoferritinlösung und einer Co²⁺-Ionenlösung (z. B. eine Cobaltnitratlösung) in dieser Reihenfolge hergestellt, wie in 2 gezeigt.
Als Nächstes wird im Schritt St2 ein Oxidationsmittel (z. B. H₂O₂) zu der Reaktionslösung zugesetzt, wie in 2 gezeigt. Durch diesen Schritt wird Cobalthydroxid (CoO(OH)) in den Halteteil 4 des Apoferritins 1 eingeführt, und dann werden Cobaltapoferritinkomplexe gebildet, wie in 2 gezeigt.
Es wird darauf hingewiesen, dass sämtliche der vorstehend beschriebenen Schritte zum Herstellen eines Cobaltapoferritinkomplexes bei Raumtemperatur oder in einem Temperaturbereich durchgeführt werden, in welchem ein Protein nicht denaturiert wird, während die Lösung mittels eines Rührers gerührt wird.
Als Nächstes wird eine ausführliche Beschreibung für jeden der Schritte gegeben.
Zuerst wird im Schritt St1 der pH der Reaktionslösung auf einen Bereich von etwa 8,0 bis 8,8 eingestellt. Wenn der pH der Reaktionslösung in einem Bereich von etwa 8,0 bis 8,8 liegt, befinden sich zahlreiche Aminosäurereste mit einer negativen Ladung auf der Innenseitenoberfläche des Halteteils 4 des Apoferritins 1, und so werden Co²⁺-Ionen zu dem Halteteil 4 geführt. Daher können aus Cobalthydroxid (CoO(OH)) zusammengesetzte Teilchen in einfacher Weise in dem Halteteil 4 des Apoferritins 1 gebildet werden. Der Zustand von bei jedem pH gebildeten Cobaltteilchen ist in der Tabelle 1 gezeigt.
[Tabelle 1]
Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl HEPES außerhalb des Bereichs ist, in welchem es eine hohe Pufferkapazität aufweisen kann, wenn die Lösung in einem pH-Bereich von etwa 8,0 bis etwa 8,8 ist, es eine hohe Konzentration haben kann. Die HEPES-Konzentration in der Reaktionslösung kann jeden Wert haben, solange der Variationsbereich des pH ausreichend klein ist, obwohl Niederschläge von Cobalthydroxid (CoO(OH)) auftreten. Wenn z. B. die Konzentration von Cobaltionen in der Reaktionslösung 3 mM beträgt, kann eine HEPES-Pufferlösung verwendet werden, die HEPES in einer Konzentration von 90 mM oder mehr enthält. Die Konzentration von Apoferritin in der Reaktionslösung wird auf einen Bereich von 0,1 bis 1 mg/ml (0,2 bis 2 μM) eingestellt. Spezifischer beträgt sie bevorzugt etwa 0,5 mg/ml (1 μM).
Die Konzentration von Co²⁺-Ionen wird gemäß der Konzentration von Apoferritin eingestellt. Die Konzentration von Co²⁺-Ionen kann etwa 1000- bis 5000-fach höher sein als die Apoferritinkonzentration. Spezifischer ist sie bevorzugt etwa 2000- bis 3000-fach höher als die Apoferritinkonzentration. Es wird darauf hingewiesen, dass Co²⁺-Ionen in einer höheren Konzentration als der vorstehend beschriebene Wert zugesetzt werden können. Wenn Co²⁺-Ionen in hoher Konzentration zugesetzt werden, wird CoO(OH) lebhaft außerhalb des Haltebereichs des Apoferritins gebildet, und dann können Cobaltapoferritinkomplexe durch die Niederschläge eingeschlossen werden. Demgemäß kann die Ausbeute von Cobaltapoferritinkomplexen verringert sein.
Wenn die Apoferritinkonzentration z. B. 0,5 mg/ml (etwa 1 μM) beträgt, werden Co²⁺-Ionen in einer Konzentration von 2 bis 3 mM zugesetzt. Obwohl jede Verbindung verwendet werden kann, um Co²⁺-Ionen zuzusetzen, ist es besonders bevorzugt, Cobaltammoniumsulfat oder Cobaltnitrat zu verwenden. Wenn Cobaltammoniumsulfat oder Cobaltnitrat verwendet wird, können assoziierte Co²⁺-HEPES-Paare, die später beschrieben werden, in einfacher Weise gebildet werden, und die Reaktion läuft nicht rasch ab (d. h. vermischte Substanzen reagieren nicht explosionsartig).
Es wird darauf hingewiesen, dass in dieser Ausführungsform die Reaktionslösung so hergestellt wird, dass die Endkonzentration von HEPES 30 mM (pH 8,8) beträgt, die Endkonzentration von Apoferritin 0,5 mg/ml (1 μM) beträgt, und die Endkonzentration von Co²⁺-Ion 5 mM im Schritt St1 beträgt.
In dem Schritt St2 wird eine Wasserstoffperoxidlösung von 0,01 bis 3 % in einer gleichen Menge oder einer halben Menge derjenigen von Cobaltion zu der Reaktionslösung zugesetzt. Wenn z. B. die Konzentration von Co²⁺-Ion 2 mM beträgt, wird H₂O₂ der Reaktionslösung so zugesetzt, dass die Endkonzentration von H₂O₂ in dem Bereich von 1 mM bis 2 mM liegt.
Es wird darauf hingewiesen, dass es Fälle geben kann, in welchen Apoferritin durch Zugabe einer Wasserstoffperoxidlösung denaturiert wird. Daher ist die Zugabe eines Salzes zum Stabilisieren von Apoferritin wirksam. Als Salz kann z. B. Na₂SO₄ verwendet werden. Es können jedoch auch andere Salze verwendet werden. Wenn ein Cobaltapoferritinkomplex gebildet wird, kann darüber hinaus das Vorliegen von Cl^--Ionen ein Hindernis für die Produktion sein (Cl^--Ionen stabilisieren Co²⁺-Ionen und hemmen die Bildung von CoO(OH)). Daher ist es bevorzugt, ein Salz zu verwenden, das kein Cl enthält.
Ein Salz kann zu der Lösung in einer Konzentration von 10 mM oder höher zugesetzt werden. Prüfergebnisse zeigen auch, dass es im Fall von Na₂SO₄ für die Stabilisierung von Apoferritin ausreichend ist, Na₂SO₄ in einer Konzentration von etwa 30 bis 150 mM zuzusetzen.
Die vorstehend beschriebenen Bedingungen für die Reaktionslösung sind in der Tabelle 2 gezeigt.
[Tabelle 2]
Es sollte verhindert werden, dass Cl^--Ionen in die Reaktionslösung während der Verfahrensschritte zum Herstellen der Reaktionslösung gelangen. Bevorzugter wird Sauerstoff aus der Reaktionslösung durch Durchblasen von Stickstoff oder anderen Mitteln ausgetrieben.
Unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen ist die Farbe der Reaktionslösung rosa, d. h. eine Farbe, welche Co²⁺-Ionen im Schritt St1 aufweisen.
Im Schritt St2, wenn CoO(OH) durch die Zugabe einer Wasserstoffperoxidlösung gebildet wird, ändert sich die Farbe der Reaktionslösung zu einer Farbe zwischen Braun und Grün, d. h. eine Farbe, die Co³⁺ aufweist. Gemessen mittels eines Spektrofotometers, ist aus CoO(OH) ein Hydroxid geworden, welches eine Absorptionsspitze bei etwa 350 nm hat.
Wenn die Reaktionslosung bei Raumtemperatur unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen umgesetzt wird, beträgt normalerweise die für die Reaktion erforderliche Zeit einige Stunden bis einige Tage. Die Temperatur der Reaktionslösung kann jedoch auf 40°C bis 70°C erhöht werden, um die Reaktion zu erleichtern. Durch Erhöhen der Lösungstemperatur kann die Reaktion in einigen Stunden oder während einer Nacht beendet sein. Da Apoferritinteilchen bei einer Temperatur über 70°C instabil werden, ist es bevorzugt, die Temperatur der Reaktionslösung auf eine Temperatur in dem Bereich von Raumtemperatur bis 70°C zu erhöhen. Spezieller ist es bevorzugter, die Temperatur der Reaktionslösung auf 50 bis 60°C zu erhöhen. Wenn thermophiles Apoferritin verwendet wird, kann als andere Möglichkeit die Temperatur auf etwa 80 bis 100°C erhöht werden. Der Grund dafür ist, dass die Kristallinität von gebildetem CoO(OH) unter den vorstehend beschriebenen Temperaturbedingungen in einem solchen Fall verbessert wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass in dieser Ausführungsform im Schritt St2 Na₂O₄ zu der Reaktionslösung so zugesetzt wird, dass die Endkonzentration von H₂O₂ 2 mM beträgt, und die Endkonzentration von Na₂SO₄ 75 mM beträgt, und die Temperatur der Reaktionslösung auf 50°C erhöht wird.
Im Allgemeinen sollte eine Pufferlösung eine chemische Substanz in einer Lösung nicht beeinflussen. In dem Fall der in dieser Erfindung verwendeten HEPES-Pufferlösung wird jedoch angenommen, dass HEPES und Co²⁺-Ionen miteinander wechselwirken und dann assoziierte Co²⁺-HEPES-Paare bilden. Die Reaktionslösung kann dann in einem durch die folgende chemische Reaktionsformel 2 wiedergegebenen Gleichgewichtszustand sein.
[Formel 2]
Der Zustand der Reaktionslösung wird dann schematisch in 3 gezeigt.
Wie die chemische Reaktionsformel 2 und 3 zeigen, sind assoziierte Co²⁺-HEPES-Paare einfache HEPES-Ionen und einfache Co²⁺-Ionen in einem Gleichgewichtszustand vorhanden.
Es wird angenommen, dass im Schritt St1 eine Reaktionslösung verwendet wird, die Wasser anstelle einer HEPES-Pufferlösung enthält. Wenn eine Wasserstoffperoxidlösung zu der Reaktionslösung zugesetzt wird, reagieren die Co²⁺-Ionen sofort, so dass CoO(OH), welches eine Co³⁺-Verbindung ist, gebildet wird, wie in der chemischen Reaktionsformel 1 gezeigt. CoO(OH) ist unlöslich und fällt daher sofort aus. Als Ergebnis liegen alle Co²⁺-Ionen als CoO(OH)-Niederschlag vor.
Es wird jedoch ebenfalls angenommen, dass in dieser Ausführungsform, wenn eine Wasserstoffperoxidlösung zugesetzt wird, H₂O₂ die assoziierten Co²⁺-HEPES-Paare, die eine assoziierte Form von Co²⁺-Ion und HEPES sind, nicht oxidieren kann. Daher werden außerhalb von Apoferritin nur sehr wenige Co²⁺-Ionen, die in der Lösung vorliegen, durch H₂O₂ oxidiert und werden dann ein CoO(OH)-Niederschlag.
Im Gegensatz dazu hat der Halteteil 4 des Apoferritins 1 eine negative Ladung bei etwa pH 8. Daher ist, wie in 3 gezeigt, die Konzentration von Co²⁺-Ion bei etwa pH 8 höher als diejenige auf der Außenseite des Apoferritins 1. Demgemäß wird CoO(OH) bevorzugt in dem Halteteil 4 des Apoferritins 1 gebildet. Weiterhin tritt auf der Oberfläche von CoO(OH) eine Kontaktkatalyse auf, und daher wird die Reaktion in dem Halteteil 4 rasch beschleunigt.
Da Co²⁺-Ionen während der Zugabe von H₂O₂ ein CoO(OH)-Niederschlag werden, wird die Anzahl von Co²⁺-Ionen in der gesamten Lösung verringert. Da die durch die chemische Reaktionsformel 2 wiedergegebene Reaktion jedoch im chemischen Gleichgewicht ist, werden die assoziierten Co²⁺-HEPES-Paare dissoziiert, und auf diese Weise werden Co²⁺-Ionen geliefert. Daher ist die Konzentration von Co²⁺-Ion in der Reaktionslösung niedrig, kann aber im Wesentlichen konstant gehalten werden.
Als Ergebnis des vorstehend beschriebenen Mechanismus werden Co²⁺-Ionen von den assoziierten Co²⁺-HEPES-Paaren an das Apoferritin 1 geliefert und dann durch die negative Ladung des Halteteils 4 des Apoferritins 1 konzentriert. Daher wird die Bildung von CoO(OH) in dem Halteteil 4 erleichtert, so dass ein Cobaltapoferritinkomplex gebildet wird.
Als Nächstes werden auf den Schritt St2 folgende Schritte beschrieben.
Zuerst wird die im Schritt St2 erhaltene Reaktionslösung in einen Behälter verbracht und wird bei einer Geschwindigkeit von 3000 Upm 15 bis 30 Minuten mittels eines Zentrifugenseparators derart zentrifugiert, dass der Niederschlag entfernt wird. Anschließend wird die nach der Entfernung des Niederschlags erhaltene überstehende Flüssigkeit weiter bei einer Geschwindigkeit von 10000 Upm 30 Minuten derart zentrifugiert, dass unnötiges Rohmaterial, in welchem Cobaltapoferritinkomplexe zusammengelagert sind, ausgefällt und dann entfernt wird. Zu diesem Zeitpunkt sind Cobaltapoferritinkomplexe in der überstehenden Flüssigkeit verteilt.
Als Nächstes wird das Lösemittel des Überstands dialysiert, um die HEPES-Pufferlösung bei pH 7,0 und von 100 mM durch eine NaCl-Lösung von 150 mM zu ersetzen. Auf diese Weise wird eine andere Cobaltapoferritinkomplexlösung erhalten. Es ist insbesondere nicht notwendig, hier den pH der Lösung einzustellen.
Anschließend wird die Cobaltapoferritinkomplexlösung durch Dialyse konzentriert, so dass die Konzentration von Cobaltapoferritinkomplex mit Bezug auf die gesamte Lösung in einer beliebigen Konzentration in dem Bereich von 1 bis 10 mg/l liegt. Danach wird CdSO₄ zu der Lösung so zugesetzt, dass die Endkonzentration von CdSO₄ 10 mM beträgt. Auf diese Weise werden Cobaltapoferritinkomplexe konzentriert.
Als Nächstes wird die Cobaltapoferritinkomplexlösung bei einer Geschwindigkeit von 3000 Upm 20 Minuten zentrifugiert, so dass Ferritinaggregate in der Lösung ausgefällt werden. Danach wird die Lösung derart dialysiert, dass Pufferkomponenten in der Lösung durch eine Tris-Pufferlösung von pH 8,0 und von 10 bis 50, enthaltend NaCl von 150 mM, ersetzt wird.
Als Nächstes wird die Cobaltapoferritinlösung konzentriert und dann unter Verwendung einer Gelfiltrationssäule zum Erhalt von Cobaltapoferritinkomplexen filtriert. Danach werden die Cobaltapoferritinkomplexe in einer geeigneten Lösung gelagert.
Wie beschrieben worden ist, wird in dieser Ausführungsform die pH-Einstellung unter Verwendung einer Pufferlösung durchgeführt, und dadurch kann der pH der Apoferritinlösung auf einen erwünschten Wert eingestellt werden. Auf diese Weise ist es möglich, zu verhindern, dass die durch die chemische Reaktionsformel 1 in der entgegengesetzten Richtung abläuft. Demgemäß kann die Elution von in den Cobaltapoferritinkomplexen enthaltenen Cobaltteilchen in die Lösung verhindert werden. Daher kann in dieser Ausführungsform ein ein Cobaltteilchen enthaltender Cobaltapoferritinkomplex mit gleichmäßigem Durchmesser erhalten werden.
Spezifischer wird in dieser Ausführungsform NaOH nicht verwendet, und daher wird Apoferritin nicht denaturiert. Daher ist es möglich, Apoferritin in dem Zustand zu halten, wo es seine ursprünglichen Charakteristiken aufweisen kann, d. h. in dem Zustand, wo es Cobaltteilchen in ausreichender Weise halten kann.
Darüber hinaus werden in dem Verfahren zum Herstellen eines Cobaltapoferritinkomplexes gemäß dieser Ausführungsform Co²⁺-Ionen zu CoO(OH)-Niederschlägen aufgrund der Zugabe von H₂O₂, und daher wird die Anzahl von Co²⁺-Ionen in der gesamten Lösung verringert. Durch die parallele Reaktion der chemischen Reaktionsformel 2 werden jedoch die assoziierten Co²⁺-HEPES-Paare dissoziiert, und Co²⁺-Ionen werden geliefert. Co²⁺-Ionen werden aufgrund der negativen Ladung des Halteteils 4 des Apoferritins 1 zusammengelagert. In dem Halteteil 4 läuft die Bildung von CoO(OH) ab, und Cobaltapoferritinkomplexe werden gebildet. Demgemäß können – selbst wenn ein Reaktionsmaßstab auf ein industrielles Niveau erhöht wird – Cobaltapoferritinkomplexe durch Zugabe lediglich eines Oxidationsmittels gebildet werden, ohne dass spezielle Maßnahmen zum gleichmäßigen Dispergieren des Oxidationsmittels (d. h. H₂O₂ in dieser Ausführungsform) beachtet werden müssen. Daher können in dem Verfahren zum Herstellen eines Cobaltapoferritinkomplexes dieser Ausführungsform die Verfahrensschritte in industriellem Maßstab in relativ einfacher Weise durchgeführt werden.
4 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme von in dieser Ausführungsform erhaltenen Cobaltapoferritinkomplexen. In 4 zeigen die Pfeile auf typische Cobaltapoferritinkomplexe, in welchen CoO(OH) (in den Halteteil von) Apoferritin eingelagert sind.
5 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme von Apoferritin, erhalten durch das Herstellungsverfahren dieser Ausführungsform, in welcher eine Phosphorsäure-Pufferlösung oder eine TAPS-Pufferlösung anstelle einer HEPES-Pufferlösung verwendet wird. Nun werden die 4 und 5 verglichen. In 5 ist CoO(OH) nicht in (den Halteteil von) Apoferritin eingelagert, wie durch typische Apoferritine gezeigt, auf welche die Pfeile zeigen. Wenn spezifischer eine Phosphorsäure-Pufferlösung verwendet wird, erfolgt keine Bildung von CoO(OH) in dem Halteteil von Apoferritin. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung bestätigten ebenfalls, dass in einigen anderen Pufferlösungen (z. B. eine Tris-Pufferlösung, eine TAPS-Pufferlösung und eine Essigsäure-Pufferlösung) eine Bildung von CoO(OH) in dem Halteteil von Apoferritin nicht erfolgt. Die Ergebnisse legen nahe, dass sämtliche Co²⁺-Ionen CoO(OH)-Niederschläge außerhalb des Apoferritins in der Lösung geworden sind und dass sie daher nicht in den Halteteil zusammengelagert werden konnten. Es scheint, dass im Fall einer TAPS-Pufferlösung, einer Tris-Pufferlösung, einer Phosphorsäure-Pufferlösung, einer Essigsäure-Pufferlösung oder Ähnlichem zwischen Co²⁺-Ionen und Phosphorsäure, Essigsäure oder Tris kein Gleichgewichtszustand vorliegt, wie derjenige, der durch die chemische Reaktionsformel 2 wiedergegeben und in 3 gezeigt ist.
Im Hinblick auf das vorstehend Beschriebene wird angenommen, dass in dieser Ausführungsform verwendetes HEPES ein Puffer ist und ebenfalls als assoziierendes Mittel wirkt, welches mit Co²⁺-Ionen assoziiert.
Weiterhin wird in dieser Ausführungsform H₂O₂ als Oxidationsmittel verwendet. Es können jedoch andere bekannte Oxidationsmittel verwendet werden. So kann z. B. KMnO₄, K₂Cr₂O₇, HNO₃, HClO oder NaClO als Oxidationsmittel anstelle von H₂O₂ verwendet werden.
(Ausführungsform 2)
In dieser Ausführungsform wird eine nicht flüchtige Speicherzelle beschrieben, die als schwimmendes Gate einen Punktkörper umfasst, der durch Verwenden eines in der Ausführungsform 1 hergestellten Cobaltapoferritinkomplexes gebildet ist.
Die 6A bis 6D sind Querschnittansichten, welche die jeweiligen Verfahrensschritte zum Herstellen einer nicht flüchtigen Speicherzelle gemäß dieser Ausführungsform veranschaulichen.
Als Erstes wird in dem in 6A gezeigten Verfahrensschritt ein Isolieroxidfilm 102 auf einem Si-Substrat 101 vom p-Typ gebildet, um so einen aktiven Bereich durch LOCOS zu umgeben, und dann wird ein Gateoxidfilm 103, der als Tunnelisolierfilm wirkt, auf dem Substrat durch thermische Oxidation gebildet. Danach werden Punktkörper 104, die jeweils ein Metall- oder Halbleiterteilchen mit einem Durchmesser von etwa 6 nm umfassen, auf dem Substrat gebildet. Der Verfahrensschritt zum Bilden der Punktkörper 104 wird später beschrieben.
Als Nächstes wird in dem in 6B gezeigten Verfahrensschritt ein SiO₂-Film auf dem Substrat durch Sputtern oder CVD so abgeschieden, dass die Punktkörper 104 in dem SiO₂-Film eingeschlossen sind.
Als Nächstes wird in dem in 6C gezeigten Verfahrensschritt ein Al-Film auf dem Substrat abgeschieden. Anschließend werden unter Verwendung einer Fotoresistmaske Pr1 der SiO₂-Film und der Al-Film mit einem Muster versehen zum Bilden eines Siliciumoxidfilms 105, der ein isolierender Film zwischen Elektroden ist, und einer Al-Elektrode 106, die eine Steuergateelektrode ist. An diesem Punkt wird ein Teil des Gateoxidfilms 103, der nicht durch die Fotoresistmaske Pr1 bedeckt ist, entfernt, und somit werden einige der darauf befindlichen Punktkörper 104 ebenfalls gleichzeitig entfernt. Danach werden unter Verwendung der Fotoresistmaske und der Al-Elektrode 106 als Maske Ionen einer Verunreinigung darin injiziert, wodurch erste und zweite dotierte Schichten 107a und 107b vom n-Typ gebildet werden.
Dann wird in dem in 6D gezeigten Verfahrensschritt unter Verwendung bekannter Techniken ein Zwischenschichtisolierfilm 108 gebildet, ein Kontaktloch 109 wird so gebildet, dass es zu dem Zwischenschichtisolierfilm 108 durchgeht, das Kontaktloch 109 wird mit Wolfram gefüllt, um einen Wolframstopfen 110 zu bilden, und dann werden erste und zweite Aluminiumverbindungen 111a und 111b gebildet.
In dieser Ausführungsform wird ein Si-Substrat vom p-Typ verwendet. Es kann jedoch auch ein Si-Substrat vom n-Typ verwendet werden. Weiterhin kann ein aus einem GaAs-Verbindungshalbleiter, aus einigen anderen Verbindungshalbleitern oder aus einigen anderen Halbleitern gebildetes Substrat verwendet werden.
Als Nächstes wird in dem in 6A gezeigten Verfahrensschritt eine Technik zum Herstellen der auf dem Substrat gebildeten Punktkörper 104 mit Bezug auf die 7 und 8 beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgende Technik beschränkt ist, sondern dass andere bekannte Techniken ebenfalls verwendet werden können.
In dem in 7A gezeigten Verfahrensschritt werden in der Ausführungsform 1 erhaltene Cobaltapoferritinkomplexe (die hierin als "Komplexe" bezeichnet werden) 150 hergestellt, und die Komplexe 150 werden auf die Oberfläche eines Substrats 130 aufgebracht. Auf diese Weise wird ein Komplexfilm auf dem Substrat 130 gebildet, in welchem die Komplexe 150 in hoher Dichte mit hoher Präzision angeordnet sind. Es wird darauf hingewiesen, dass das Substrat 130 ein in dem in 6A gezeigten Verfahrensschritt erhaltenes Substrat ist, durch Bilden auf einem Si-Substrat 101 vom p-Typ unter Verwendung von LOCOS einen Isolieroxidfilm 102, der einen aktiven Bereich umgibt, und anschließendes Bilden auf dem Substrat durch thermische Oxidation einen Gateoxidfilm 103, der als Tunnelisolierfilm wirkt. In der folgenden Beschreibung ist das Substrat 130 ein in der gleichen Weise, wie hier beschrieben, erhaltenes Substrat.
Als Nächstes werden in dem in 7B gezeigten Verfahrensschritt Proteinmoleküle 140 in den Komplexen 150 entfernt, so dass nur Cobaltteilchen 104a zurückbleiben. Auf diese Weise werden die Punktkörper 104 auf dem Substrat 130 gebildet.
Es wird eine Technik zum Anordnen der Komplexe 150 in hoher Dichte mit hoher Präzision auf der Oberfläche des Substrats 130, durchgeführt in dem in 7A gezeigten Verfahrensschritt, d. h. ein Verfahren zum Anordnen und Immobilisieren der Komplexe 150 zweidimensional auf der Oberfläche des Substrats 130 beschrieben. In dieser Ausführungsform wird das in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 11-45990 beschriebene Verfahren hierin nachstehend mit Bezug auf 8 beschrieben.
Zuerst wird, wie in 8A gezeigt, eine Flüssigkeit 160, in welcher Komplexe 150 dispergiert sind, hergestellt (d. h. eine Lösung, erhalten durch Dispergieren von Cobaltapoferritinkomplexen in einer Lösung, erhalten durch Vermischen in gleichen Volumina einer Phosphorsäure-Pufferlösung mit einer Konzentration von 40 mM und pH 5,3 und einer Natriumchloridlösung mit einer Konzentration von 40 mM, wird in dieser Ausführungsform hergestellt).
Anschließend wird, wie in 8B gezeigt, PBLH (Poly-1-benzil-L-histidin) auf der Oberfläche der Flüssigkeit 160 unter Verwendung eines Injektors oder Ähnlichem ausgebreitet. Auf diese Weise wird ein Polypeptidfilm 170 von PBLH auf der Oberfläche der Flüssigkeit 160 gebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird der pH der Flüssigkeit 160 eingestellt.
Als Nächstes haften, wie in 8C gezeigt, die Komplexe 150 an dem Polypeptidfilm 170 im Lauf der Zeit, und dann werden zweidimensionale Kristalle der Komplexe 150 gebildet. Der Grund hierfür ist, dass der Polypeptidfilm 170 eine positive Ladung hat, während die Komplexe 150 eine negative Ladung haben.
Als Nächstes wird, wie in 8D gezeigt, ein Substrat 130 auf den Polypeptidfilm 170 aufgebracht (schwimmend aufgebracht). Auf diese Weise haftet der Polypeptidfilm 170 an dem Substrat 130.
Als Nächstes wird, wie in 8E gezeigt, das Substrat 130 herausgenommen, um das Substrat 130 zu erhalten, auf welchem die zweidimensionalen Kristalle der Komplexe 150 mit dem dazwischen angeordneten Polypeptidfilm 170 haften.
Als Nächstes werden weitere Einzelheiten des in der 7B gezeigten Verfahrensschritts beschrieben.
Da Proteinmoleküle im Allgemeinen wärmeempfindlich sind, werden Proteinmoleküle der Komplexe 150 durch Wärmebehandlung entfernt. Wenn z. B. das Substrat 130 etwa 1 Stunde in einem Inertgas, wie Stickstoffgas, bei einer Temperatur von 400 bis 500°C stehengelassen wird, werden die Proteinmoleküle 140 und der Polypeptidfilm 170 in dem Verfahren 1 herausgebrannt, und dann bleiben Cobaltteilchen 104a auf dem Substrat 130 als Punktkörper 104 zurück, so dass sie regelmäßig in zweidimensionaler Weise in hoher Dichte mit hoher Präzision angeordnet sind.
Auf die vorstehend beschriebene Weise, wie in 7B gezeigt, ist es möglich, die in den Komplexen 150 gehaltenen Cobaltteilchen 104a zweidimensional auf dem Substrat 130 erscheinen zu lassen und auch die Punktkörper 104 regelmäßig angeordnet mit hoher Dichte mit hoher Präzision zu bilden.
Wie in 6D gezeigt, ist eine Speicherzelle 100 gemäß dieser Ausführungsform eine nicht flüchtige Speicherzelle, welche einen MOS-Transistor (Speichertransistor) mit einer Al-Elektrode 106, die als Kontrollgate wirkt, erste und zweite dotierte Schichten 107a und 107b vom n-Typ, die als Source und Drain wirken, umfasst und Änderungen der Schwellenspannung des Speichertransistors gemäß der Menge einer elektrischen Ladung verwendet, die in den Punktkörpern 104 gespeichert ist, die jeweils als ein schwimmendes Gate wirken.
Die nicht flüchtige Speicherzelle kann als binärer Speicher wirken. Es ist jedoch auch möglich, einen mehrwertigen Datenspeicher zu erzielen, der drei- oder mehrwertige Daten speichern kann, in dem nicht nur das Vorliegen von in den Punktkörpern 104 zu speichernden Ladungen, sondern auch die Gesamtmenge von darin gespeicherten Ladungen geregelt wird.
Wenn Daten gelöscht werden, wird ein durch einen Oxidfilm durchgehender FN-Strom (Fowler-Nordheim-Strom) oder direkt getunnelter Strom verwendet.
Wenn Daten eingeschrieben werden, wird ein durch einen Oxidfilm durchgehender FN-Strom (Fowler-Nordheim-Strom) oder ein direkt getunnelter Strom oder eine heiße Elektronenkanalinjektion (CHF-Injektion) verwendet.
In der nicht flüchtigen Speicherzelle dieser Ausführungsform wird das schwimmende Gate aus Cobaltteilchen gebildet, die einen so kleinen Durchmesser haben, dass sie als Quantenpunkte wirken können, und somit ist die Menge von zu speichernden Ladungen klein. Daher kann die Strommenge, die fließt, wenn Daten eingeschrieben oder gelöscht werden, verringert werden, und somit kann eine nicht flüchtige Speicherzelle mit niedrigem Energieverbrauch erzielt werden.
Ebenfalls ist in der nicht flüchtigen Speicherzelle dieser Ausführungsform der Durchmesser von Cobaltteilchen, welche das schwimmende Gate bilden, gleichmäßig. Somit sind die Charakteristiken der Cobaltteilchen, wenn eine Ladung injiziert oder entfernt wird, ebenfalls gleichmäßig. Daher kann ein solcher Vorgang, wie Injektion oder Entfernung einer Ladung, in einfacher Weise geregelt werden.
Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Cobaltproteinkomplex, der ein Cobaltteilchen mit gleichmäßigem Durchmesser enthält, erhalten werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Ein Verfahren zum Herstellen eines Cobaltproteinkomplexes gemäß der vorliegenden Erfindung ist anwendbar bei der Herstellung von Vorrichtungen, die hyperfeine Muster erfordern, und ist insbesondere anwendbar bei der Herstellung von hyperfeinen elektrischen Vorrichtungen, wie eine nicht flüchtige Speicherzelle, die einen Punktkörper als schwimmendes Gate enthält.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Cobaltproteinkomplexes, umfassend: einen Schritt a) des Herstellens einer Co²⁺-Ionen, Protein, HEPES enthaltenden Lösung mit einem pH von nicht weniger als 8,0 und nicht mehr als 8,8, und einen Schritt b) des Zusetzens eines Oxidationsmittels zu der Lösung, so dass im Protein aus Cobalt zusammengesetzte Teilchen geformt werden, worin das Protein ein Apoferritin ist.
Verfahren zum Herstellen eines Cobaltproteinkomplexes nach Anspruch 1, worin das Oxidationsmittel H₂O₂ ist.
Verfahren zum Herstellen eines Cobaltproteinkomplexes nach Anspruch 1, worin der Schritt b) bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis 70°C durchgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Cobaltproteinkomplexes nach Anspruch 1, worin der Schritt b) bei einer Temperatur von nicht weniger als 40°C und nicht mehr als 70°C durchgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Cobaltproteinkomplexes nach Anspruch 1, worin der Schritt b) bei einer Temperatur von nicht weniger als 50°C und nicht mehr als 60°C durchgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Cobaltproteinkomplexes nach Anspruch 1, worin das Apoferritin ein thermophiles Apoferritin ist und der Schritt b) bei einer Temperatur von nicht weniger als 80°C und nicht mehr als 100°C durchgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Cobaltproteinkomplexes nach Anspruch 1, worin die aus Cobalt zusammengesetzten Teilchen CoO(OH) umfassen.