JP2828389B2 - 蛋白質の２次元凝集固定方法 - Google Patents
蛋白質の２次元凝集固定方法Info
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- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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- B05D1/18—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、蛋白質の２次元凝集
固定方法に関するものである。さらに詳しくは、この発
明は、機能性薄膜、３次元集積した機能性膜として有用
な、均一性に優れた高品質の蛋白質２次元固定凝集体の
形成方法に関するものである。
固定方法に関するものである。さらに詳しくは、この発
明は、機能性薄膜、３次元集積した機能性膜として有用
な、均一性に優れた高品質の蛋白質２次元固定凝集体の
形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、蛋白質の２次元さ
らには３次元の構造化は、分子素子、バイオセンサー、
生体適合材料等の次世代の基質技術にとって欠かせない
ものとして考えられている。そのため、蛋白質を高精度
に構造化するための方法についての検討が精力的に進め
られてきてもいる。
らには３次元の構造化は、分子素子、バイオセンサー、
生体適合材料等の次世代の基質技術にとって欠かせない
ものとして考えられている。そのため、蛋白質を高精度
に構造化するための方法についての検討が精力的に進め
られてきてもいる。
【０００３】しかしながら、これまでの技術には、いく
つかの解決すべき課題があった。たとえば、蛋白質の２
次元凝集体の形成方法としては、その代表的なものとし
ては、 （ａ）蛋白質溶液の表面に脂質の単分子膜を形成し、蛋
白質との結合と流動性を利用して２次元結晶性凝集を形
成する方法や、 （ｂ）水銀、マイカ等の平坦な液体金属、あるいは固体
表面上に蛋白質溶液を展開して、その乾燥化過程で結晶
性の凝集体を形成する方法が知られている。また、これ
らの方法において、蛋白質溶液よりも比重や表面張力の
大きな基板溶液を使用し、その表面に蛋白質溶液を滴下
して展開することも知られている。
つかの解決すべき課題があった。たとえば、蛋白質の２
次元凝集体の形成方法としては、その代表的なものとし
ては、 （ａ）蛋白質溶液の表面に脂質の単分子膜を形成し、蛋
白質との結合と流動性を利用して２次元結晶性凝集を形
成する方法や、 （ｂ）水銀、マイカ等の平坦な液体金属、あるいは固体
表面上に蛋白質溶液を展開して、その乾燥化過程で結晶
性の凝集体を形成する方法が知られている。また、これ
らの方法において、蛋白質溶液よりも比重や表面張力の
大きな基板溶液を使用し、その表面に蛋白質溶液を滴下
して展開することも知られている。
【０００４】しかしながら、これら従来の方法の場合に
は、脂質の選び方が難しく、蛋白質溶液の滴下時のみだ
れによる不均一性が増大し、均一な蛋白質粒子の２次元
凝集の形成が難しく、その成功率はかなり低いものとな
っていた。また、水銀を使用する場合には、その取扱い
が面倒で、装置が大型、高価であり、工程が複雑になら
ざるを得なかった。
は、脂質の選び方が難しく、蛋白質溶液の滴下時のみだ
れによる不均一性が増大し、均一な蛋白質粒子の２次元
凝集の形成が難しく、その成功率はかなり低いものとな
っていた。また、水銀を使用する場合には、その取扱い
が面倒で、装置が大型、高価であり、工程が複雑になら
ざるを得なかった。
【０００５】そして、従来法の場合には、２次元凝集体
を多層構造に３次元積層化することは難しく、蛋白質構
造の３次元構築の大きな障害が解消されていないという
問題がある。さらに具体的にも、従来法では乾燥過程に
おいて変性してしまう蛋白質もあるという問題もあっ
た。そこで、この発明は、以上の通りの従来の方法の欠
点を解消し、均一、かつ、高品質な２次元凝集体が形成
でき、その３次元積層化も容易であって、簡便な装置お
よび操作が可能である、新しい蛋白質粒子の２次元凝集
固定のための方法を提供することを目的としている。
を多層構造に３次元積層化することは難しく、蛋白質構
造の３次元構築の大きな障害が解消されていないという
問題がある。さらに具体的にも、従来法では乾燥過程に
おいて変性してしまう蛋白質もあるという問題もあっ
た。そこで、この発明は、以上の通りの従来の方法の欠
点を解消し、均一、かつ、高品質な２次元凝集体が形成
でき、その３次元積層化も容易であって、簡便な装置お
よび操作が可能である、新しい蛋白質粒子の２次元凝集
固定のための方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、蛋白質溶液よりも表面張力およ
び比重の大きい基板溶液中に蛋白質溶液を注入し、蛋白
質溶液を基板溶液表面に浮上展開させて表面に蛋白質変
性膜を生成させ、基板溶液中に注入されて浮上する蛋白
質をこれに吸着させて２次元凝集固定することを特徴と
する蛋白質の２次元凝集固定方法を提供する。
を解決するものとして、蛋白質溶液よりも表面張力およ
び比重の大きい基板溶液中に蛋白質溶液を注入し、蛋白
質溶液を基板溶液表面に浮上展開させて表面に蛋白質変
性膜を生成させ、基板溶液中に注入されて浮上する蛋白
質をこれに吸着させて２次元凝集固定することを特徴と
する蛋白質の２次元凝集固定方法を提供する。
【０００７】そして、この発明の方法においては、蛋白
質溶液の濃度や注入量を調整することにより蛋白質粒子
の２次元凝集を多層に固定すること、２次元凝集固定し
た蛋白質凝集体を加熱し、固体基板に転写すること、並
びに蛋白質変性膜を生成する蛋白質と、この変性膜に２
次元凝集固定する蛋白質とが別異のものとすること等を
その態様の一つとしてもいる。
質溶液の濃度や注入量を調整することにより蛋白質粒子
の２次元凝集を多層に固定すること、２次元凝集固定し
た蛋白質凝集体を加熱し、固体基板に転写すること、並
びに蛋白質変性膜を生成する蛋白質と、この変性膜に２
次元凝集固定する蛋白質とが別異のものとすること等を
その態様の一つとしてもいる。
【０００８】
【作用】この発明においては、蛋白質溶液を表面に滴下
して展開させる従来の方法とは本質的に相異して、蛋白
質溶液を、これよりも大きな表面張力および比重を有す
る基板液に注入し、ついでこの基板液中より浮上させて
展開させるため、展開の際の溶液のみだれは抑えられ、
不均一性は顕著に改善されることになる。
して展開させる従来の方法とは本質的に相異して、蛋白
質溶液を、これよりも大きな表面張力および比重を有す
る基板液に注入し、ついでこの基板液中より浮上させて
展開させるため、展開の際の溶液のみだれは抑えられ、
不均一性は顕著に改善されることになる。
【０００９】しかも、２次元凝集基板として脂質単分子
膜を形成する必要はなく、また、この発明の方法によっ
て、３次元積層化も容易となる。乾燥工程は必要でない
ので、乾燥に弱い蛋白質でも使用でき、装置および操作
ともに簡便である。蛋白質の種類については特に限定さ
れることはなく、天然の動物、もしくは植物由来の蛋白
質、あるいは合成に係わるものの任意のものであってよ
い。通常は、溶液としては水系のものとするが、非水系
であってもよい。
膜を形成する必要はなく、また、この発明の方法によっ
て、３次元積層化も容易となる。乾燥工程は必要でない
ので、乾燥に弱い蛋白質でも使用でき、装置および操作
ともに簡便である。蛋白質の種類については特に限定さ
れることはなく、天然の動物、もしくは植物由来の蛋白
質、あるいは合成に係わるものの任意のものであってよ
い。通常は、溶液としては水系のものとするが、非水系
であってもよい。
【００１０】蛋白質溶液よりも表面張力や比重の大きな
基板溶液としては、特にその種類は限定されることはな
く、たとえば糖や無機あるいは有機の塩の水溶液等が適
宜に採用される。以下、実施例を示し、さらに詳しくこ
の発明の方法について説明する。
基板溶液としては、特にその種類は限定されることはな
く、たとえば糖や無機あるいは有機の塩の水溶液等が適
宜に採用される。以下、実施例を示し、さらに詳しくこ
の発明の方法について説明する。
【００１１】
【実施例】この発明の方法を図示したものが図１であ
る。この図１に沿って説明すると、この発明の方法は以
下の通りとなる。 グルコース、塩（ＮａＣｌ，ＫＣｌ等）等を溶かし
た、水より表面張力が大きい溶液（基板溶液）を用意
し、蛋白質溶液を基板溶液中に注射器で注入する。この
とき基板溶液の比重を蛋白質溶液より大きくなるよう調
節する。
る。この図１に沿って説明すると、この発明の方法は以
下の通りとなる。 グルコース、塩（ＮａＣｌ，ＫＣｌ等）等を溶かし
た、水より表面張力が大きい溶液（基板溶液）を用意
し、蛋白質溶液を基板溶液中に注射器で注入する。この
とき基板溶液の比重を蛋白質溶液より大きくなるよう調
節する。
【００１２】 比重差により注入した蛋白質は表面に
浮上する。 表面に達すると蛋白質溶液は基板溶液との表面張力
差により展開する。そしてすぐにその蛋白質の変性膜が
表面に形成される。 しばらくすると未変性の蛋白質が変性膜に吸着し２
次元の結晶性の凝集体を形成固定する。そして、蛋白質
溶液の濃度、注入量を調節することにより薄い３次元の
結晶性の多層構造を作ることができる。
浮上する。 表面に達すると蛋白質溶液は基板溶液との表面張力
差により展開する。そしてすぐにその蛋白質の変性膜が
表面に形成される。 しばらくすると未変性の蛋白質が変性膜に吸着し２
次元の結晶性の凝集体を形成固定する。そして、蛋白質
溶液の濃度、注入量を調節することにより薄い３次元の
結晶性の多層構造を作ることができる。
【００１３】また、必要に応じて、 熱処理（３０℃〜４０℃に加熱してゆっくり温度を
下げる）を行う。次いで 固体基板に転写する物理的吸着力、そして場合によ
っては化学結合力によって、炭素膜、石英、シリコン等
の固体基板に蛋白質２次元凝集体が転写される。
下げる）を行う。次いで 固体基板に転写する物理的吸着力、そして場合によ
っては化学結合力によって、炭素膜、石英、シリコン等
の固体基板に蛋白質２次元凝集体が転写される。
【００１４】実際に、以上の工程を、グルコースとＮａ
Ｃｌ含有の水溶液を基板溶液とし、ウマひ臓フェリチン
水溶液を用いて実施し、炭素膜基板上に蛋白質フェリチ
ンの２次元凝集体を転写した。フェリチン濃度をコント
ロールすることにより２層構造、さらに多層の構造を形
成することができた。図２は、このウマひ臓フェリチン
の２次元凝集固定を例示した写真図である。中央部には
単層の２次元の結晶性凝集が、また、部分的に矢印で示
した位置には多層の２次元凝集が見られる。
Ｃｌ含有の水溶液を基板溶液とし、ウマひ臓フェリチン
水溶液を用いて実施し、炭素膜基板上に蛋白質フェリチ
ンの２次元凝集体を転写した。フェリチン濃度をコント
ロールすることにより２層構造、さらに多層の構造を形
成することができた。図２は、このウマひ臓フェリチン
の２次元凝集固定を例示した写真図である。中央部には
単層の２次元の結晶性凝集が、また、部分的に矢印で示
した位置には多層の２次元凝集が見られる。
【００１５】その場合、同じ蛋白質の変性膜でなくても
他の蛋白質で変性膜を作ってもよい。すなわち、次の手
順とする。 ＜１＞ 変性膜を作るための蛋白質の展開 蛋白質は変性しやすく、均一な変性膜を作るものを選ぶ ＜２＞ 結晶化しようとする蛋白質の展開
他の蛋白質で変性膜を作ってもよい。すなわち、次の手
順とする。 ＜１＞ 変性膜を作るための蛋白質の展開 蛋白質は変性しやすく、均一な変性膜を作るものを選ぶ ＜２＞ 結晶化しようとする蛋白質の展開
【００１６】
【発明の効果】以上詳しく説明した通りこの発明の方法
により、以下の通りの効果が実現される。 （１）蛋白質溶液より比重が大きく、表面張力の大きい
基板溶液中に蛋白質溶液を注入して、それが表面に浮上
して展開するので、展開の際の溶液のみだれ、不均一性
が軽減される。 （２）表面変性膜を利用するので２次元の結晶化基板と
して脂質単分子膜を作らなくてよい。 （３）展開する蛋白質の量を増加させることにより薄い
３次元の結晶性凝集体を作ることができる。 （４）装置が小型、安価なものでよい （５）乾燥過程を含まないので、乾燥に弱い蛋白質にも
応用できる。
により、以下の通りの効果が実現される。 （１）蛋白質溶液より比重が大きく、表面張力の大きい
基板溶液中に蛋白質溶液を注入して、それが表面に浮上
して展開するので、展開の際の溶液のみだれ、不均一性
が軽減される。 （２）表面変性膜を利用するので２次元の結晶化基板と
して脂質単分子膜を作らなくてよい。 （３）展開する蛋白質の量を増加させることにより薄い
３次元の結晶性凝集体を作ることができる。 （４）装置が小型、安価なものでよい （５）乾燥過程を含まないので、乾燥に弱い蛋白質にも
応用できる。
【図１】この発明の方法を例示した工程図である。
【図２】実施例としてのフェリチン２次元凝集固定の図
面に代わる写真である。
面に代わる写真である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−227330（ＪＰ，Ａ) 特公 平４−7760（ＪＰ，Ｂ２) ＴＨＩＮ ＳＯＬＩＤ ＦＩＬＭＳ, ｖｏｌ 160，ｎｏ．１＋ＩＮ，Ｊｕｎ ｅ 1988，ｐ．463−469，Ｍ．ＳＲＩＹ ＵＤＴＨＡＫ，’ＥＮＺＹＭＥＳ−ＩＭ ＭＯＢＩＬＩＺＥＤ ＬＡＮＧＭＵＩＲ −ＢＬＯＤＧＥＥＴＴ ＦＩＬＭ ＦＩ Ｒ Ａ ＢＩＯＳＥＮＳＯＲ’ ＴＨＩＮ ＳＯＬＩＤ ＦＩＬＭ Ｓ．，ｖｏｌ 176，ｎｏ．１，１ Ｓ ｅｐｔｅｍｂｅｒ 1989，ｐ．151− 156，’ＯＮ ＴＨＥ ＦＯＲＭＡＴＩ ＯＮ ＬＡＮＧＭＵＩＲ−ＢＬＯＤＧＥ ＴＴ ＦＩＬＭＳ ＣＯＮＴＡＩＮＩＮ Ｇ ＥＮＺＹＭＥＳ’ (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C08J 5/18 B05D 1/00 - 7/26 C07K 1/00 - 99:84
Claims (4)
- 【請求項１】 蛋白質溶液よりも表面張力および比重の
大きい基板溶液中に蛋白質溶液を注入し、蛋白質溶液を
基板溶液表面に浮上展開させて表面に蛋白質変性膜を生
成させ、基板溶液中に注入されて浮上する蛋白質をこれ
に吸着させて２次元凝集固定することを特徴とする蛋白
質の２次元凝集固定方法。 - 【請求項２】 蛋白質を多層に２次元凝集固定する請求
項１の方法。 - 【請求項３】 請求項１の方法において、２次元凝集固
定した蛋白質凝集体を加熱し、固体基板に転写すること
を特徴とする蛋白質の２次元凝集固定方法。 - 【請求項４】 蛋白質変性膜を生成する蛋白質と、この
変性膜に２次元凝集固定する蛋白質とが別異のものであ
る請求項１，２または３の方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25388093A JP2828389B2 (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 蛋白質の２次元凝集固定方法 |
| EP19940307484 EP0654307B1 (en) | 1993-10-12 | 1994-10-12 | Method of two-dimensional aggregation and fixation of protein |
| DE1994618429 DE69418429T2 (de) | 1993-10-12 | 1994-10-12 | Verfahren zum zweidimensionalen Agglomerieren und Abbinden von Proteinen |
| US08/531,272 US5670624A (en) | 1993-10-12 | 1995-09-20 | Two-dimensional aggregation and fixation of protein by injection into a substrate solution having higher surface tension and specific gravity |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25388093A JP2828389B2 (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 蛋白質の２次元凝集固定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07109364A JPH07109364A (ja) | 1995-04-25 |
| JP2828389B2 true JP2828389B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=17257413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25388093A Expired - Fee Related JP2828389B2 (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 蛋白質の２次元凝集固定方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0654307B1 (ja) |
| JP (1) | JP2828389B2 (ja) |
| DE (1) | DE69418429T2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4430726B2 (ja) | 2007-11-16 | 2010-03-10 | パナソニック株式会社 | フェリチンを基板上に二次元配列させる方法 |
-
1993
- 1993-10-12 JP JP25388093A patent/JP2828389B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-10-12 EP EP19940307484 patent/EP0654307B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-10-12 DE DE1994618429 patent/DE69418429T2/de not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ＴＨＩＮ ＳＯＬＩＤ ＦＩＬＭＳ，ｖｏｌ １６０，ｎｏ．１＋ＩＮ，Ｊｕｎｅ １９８８，ｐ．４６３−４６９，Ｍ．ＳＲＩＹＵＤＴＨＡＫ，’ＥＮＺＹＭＥＳ−ＩＭＭＯＢＩＬＩＺＥＤ ＬＡＮＧＭＵＩＲ−ＢＬＯＤＧＥＥＴＴ ＦＩＬＭ ＦＩＲ Ａ ＢＩＯＳＥＮＳＯＲ’ |
| ＴＨＩＮ ＳＯＬＩＤ ＦＩＬＭＳ．，ｖｏｌ １７６，ｎｏ．１，１ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９８９，ｐ．１５１−１５６，’ＯＮ ＴＨＥ ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＬＡＮＧＭＵＩＲ−ＢＬＯＤＧＥＴＴ ＦＩＬＭＳ ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＥＮＺＹＭＥＳ’ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69418429T2 (de) | 1999-12-16 |
| JPH07109364A (ja) | 1995-04-25 |
| DE69418429D1 (de) | 1999-06-17 |
| EP0654307A1 (en) | 1995-05-24 |
| EP0654307B1 (en) | 1999-05-12 |
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|---|---|---|---|
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