JP5311456B2 - Fabrication method of two-dimensional fine thin film - Google Patents

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Description

本発明は、ペプチド鎖を有する有機分子材料から二次元微細薄膜を基材上に作製する技術に関する。   The present invention relates to a technique for producing a two-dimensional fine thin film on a substrate from an organic molecular material having a peptide chain.

ペプチド鎖を有する有機分子材料(以下、「ペプチド材料」と言及することもある)からなる単分子膜(二次元微細薄膜)は機能性材料としての応用が期待されている(非特許文献1)。単分子膜を基板上に作製する一般的方法の一つとしては、ラングミュア−ブロジェット法(Langmuir−Blodgett法、LB法)が知られている。LB法では、異なる二つの相の界面(典型的には空気/水界面)に圧縮された両親媒性分子の膜を固体基板上に転写することにより単分子膜を作製する。LB法によるペプチド材料の単分子膜作製に関連する従来技術文献としては、非特許文献2および3が挙げられる。   A monomolecular film (two-dimensional fine thin film) made of an organic molecular material having a peptide chain (hereinafter sometimes referred to as “peptide material”) is expected to be applied as a functional material (Non-patent Document 1). . As one of general methods for producing a monomolecular film on a substrate, a Langmuir-Blodgett method (Langmuir-Blodgett method, LB method) is known. In the LB method, a monomolecular film is produced by transferring a film of amphiphilic molecules compressed to an interface between two different phases (typically an air / water interface) onto a solid substrate. Non-patent documents 2 and 3 are cited as prior art documents related to the preparation of monomolecular films of peptide materials by the LB method.

Journal of the American Chemical Society Vol. 121, pp. 7266-7267, 1999.Journal of the American Chemical Society Vol. 121, pp. 7266-7267, 1999. Chemistry Letters Vol. 36, No.4, pp. 562-563, 2007.Chemistry Letters Vol. 36, No.4, pp. 562-563, 2007. Journal of the American Chemical Society Vol. 122, pp. 12523-12529, 2000.Journal of the American Chemical Society Vol. 122, pp. 12523-12529, 2000.

しかし、LB法は圧縮圧力の緻密な制御を伴い、特別な装置を必要とするため簡便ではない。また、水溶性の高いペプチド材料は空気/水界面で薄膜を形成することができないため、かかるペプチド材料の単分子膜をLB法によって作製することは困難である。
そこで本発明は、ペプチド材料が遊離状態にある溶液を用い、基材表面に該ペプチド材料の単分子膜を簡便に作製する方法を提供することを目的とする。
However, the LB method is not simple because it involves precise control of the compression pressure and requires a special device. Moreover, since a highly water-soluble peptide material cannot form a thin film at the air / water interface, it is difficult to produce a monomolecular film of such a peptide material by the LB method.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for easily producing a monomolecular film of a peptide material on the surface of a substrate using a solution in which the peptide material is in a free state.

本発明者は、所定のペプチド鎖を有する有機分子材料(ペプチド材料)が遊離状態にある溶液を所定の基材表面に供給すると、該有機分子材料が該基材表面に吸着する際、溶液中ではα−へリックスまたはランダムコイル構造を呈する該ペプチド鎖部分が該基材上では複数隣接してβ−シート構造を形成することを見出し、本発明を完成した。   When the present inventors supply a solution in which an organic molecular material having a predetermined peptide chain (peptide material) is free to a predetermined substrate surface, the organic molecular material is adsorbed on the substrate surface. Then, the present inventors have found that a plurality of the peptide chain portions exhibiting an α-helix or a random coil structure are adjacent to each other on the substrate to form a β-sheet structure, thereby completing the present invention.

本発明によると、所定の有機分子材料(ペプチド材料)を用いて基材上に二次元微細薄膜を作製する方法が提供される。即ち、本発明に係る二次元微細薄膜作製方法は、基材上に二次元微細薄膜を作製する方法であって、
該薄膜を形成するための有機分子材料として、少なくともペプチド鎖を有し、
該ペプチド鎖が少なくとも親水性アミノ酸残基および疎水性アミノ酸残基を有し、上記基材上に吸着され得、該吸着された際にはβ−シート構造を形成し得るアミノ酸配列であって、
一般式(X −X −X −X (ここで、nは2以上の整数であり、X 、X 、X およびX のうち少なくとも1つは相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、残りは相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である。)に表されるアミノ酸配列構造を有する
ことを特徴とする有機分子材料を用意する工程と、
上記ペプチド鎖がα−へリックスまたはランダムコイル構造を保ち得る濃度で上記有機分子材料を含み且つ該有機分子材料が個々に遊離して分散した状態の溶液を調製する工程と、
上記溶液を上記基材の表面に供給し、該溶液中の上記有機分子材料を基材上に吸着させるとともに該基材上に吸着した際の有機分子材料のペプチド鎖がそれぞれβ−シートを形成してなる単分子膜を該基材上に設ける工程と、
を含む二次元微細薄膜の作製方法である。
According to the present invention, a method for producing a two-dimensional fine thin film on a substrate using a predetermined organic molecular material (peptide material) is provided. That is, the two-dimensional fine thin film production method according to the present invention is a method of producing a two-dimensional fine thin film on a substrate,
As an organic molecular material for forming the thin film, it has at least a peptide chain,
The peptide chain is, have at least a hydrophilic amino acid residues and hydrophobic amino acid residues, can be adsorbed on the base material, when it is intake wearing an amino acid sequence capable of forming a β- sheet structure ,
Formula (X 1 -X 2 -X 3 -X 4) n ( where, n is an integer of 2 or more, X 1, X 2, at least one of X 3 and X 4 are the same to each other or A step of preparing an organic molecular material characterized by having an amino acid sequence structure represented by different hydrophilic amino acid residues and the rest being the same or different hydrophobic amino acid residues. When,
Preparing a solution containing the organic molecular material at a concentration at which the peptide chain can maintain an α-helix or a random coil structure and in which the organic molecular material is individually released and dispersed;
The solution is supplied to the surface of the substrate, the organic molecular material in the solution is adsorbed on the substrate, and the peptide chains of the organic molecular material when adsorbed on the substrate form β-sheets, respectively. Providing a monomolecular film formed on the substrate;
This is a method for producing a two-dimensional fine thin film containing.

本発明の二次元微細薄膜作製方法で用いる有機分子材料は、上述のとおり、その構成要素として4〜50のアミノ酸残基で構成されるペプチド鎖を有する。また、本発明の二次元微細薄膜作製方法で用いる有機分子材料は、本方法で使用される基材に吸着され得る性質であり、且つ、該吸着された際にはβ−シート構造を形成し得るアミノ酸配列を有する。即ち、本方法で使用される有機分子材料は、β−シート構造を形成し得る両親媒性(すなわち、親水性アミノ酸残基および疎水性アミノ酸残基を共に有する)ペプチド鎖を有する。また、本発明に係る方法では、かかるペプチド鎖を構成するアミノ酸残基数に応じて、上記β−シートの幅をナノサイズ(典型的には、約20nm以下)に制御することが可能であり、一定のナノサイズ幅(即ちアミノ酸残基数によって規定される所定のペプチド鎖長)を有する微細なペプチド線維(ペプチドファイバー)によって構成される単分子膜を作製することができる。   As described above, the organic molecular material used in the method for producing a two-dimensional fine thin film of the present invention has a peptide chain composed of 4 to 50 amino acid residues as its constituent elements. In addition, the organic molecular material used in the two-dimensional fine thin film manufacturing method of the present invention has a property that can be adsorbed to the base material used in the present method, and forms a β-sheet structure when adsorbed. It has the resulting amino acid sequence. That is, the organic molecular material used in the present method has an amphiphilic peptide chain (that is, having both a hydrophilic amino acid residue and a hydrophobic amino acid residue) capable of forming a β-sheet structure. In the method according to the present invention, the width of the β-sheet can be controlled to be nano-sized (typically about 20 nm or less) according to the number of amino acid residues constituting the peptide chain. A monomolecular film composed of fine peptide fibers (peptide fibers) having a certain nanosize width (that is, a predetermined peptide chain length defined by the number of amino acid residues) can be produced.

また、ここに開示される二次元微細薄膜作製方法の好適な一態様において、上記ペプチド鎖は、所定の親水性アミノ酸残基および疎水性アミノ酸残基以外に任意のアミノ酸残基を含んでいてもよく、該ペプチド鎖によって形成されるβ−シートは平行または逆平行であり得る。
また、ここに開示される二次元微細薄膜作製方法の好適な一態様において、上記有機分子材料は、上記ペプチド鎖以外の化学構造(例えば、保護基、スペーサー、官能基、機能団など)を含み得る。したがって、本明細書において「有機分子材料(ペプチド材料)」とは、少なくとも上述のペプチド鎖を有し、該ペプチド鎖以外の化学構造をも含み得る有機分子材料を意味する。特に好ましい一態様において、上記有機分子材料はペプチド鎖の一部にスペーサーが結合していることを特徴とする。かかるスペーサーの好適例として種々の分子量のポリエチレングリコール(PEG)が挙げられる。
Further, in a preferred embodiment of the two-dimensional fine thin film manufacturing method disclosed herein, the peptide chain may contain any amino acid residue in addition to the predetermined hydrophilic amino acid residue and hydrophobic amino acid residue. Often, the β-sheets formed by the peptide chains can be parallel or antiparallel.
Further, in a preferred embodiment of the two-dimensional fine thin film manufacturing method disclosed herein, the organic molecular material includes a chemical structure other than the peptide chain (for example, a protective group, a spacer, a functional group, a functional group, etc.). obtain. Therefore, in the present specification, the “organic molecular material (peptide material)” means an organic molecular material that has at least the above-described peptide chain and can contain a chemical structure other than the peptide chain. In a particularly preferred embodiment, the organic molecular material is characterized in that a spacer is bonded to a part of the peptide chain. Suitable examples of such spacers include polyethylene glycol (PEG) having various molecular weights.

また、本発明の二次元微細薄膜作製方法で用いる有機分子材料に含まれる上記ペプチド鎖は、基材に吸着した際にアミノ酸残基数によって規定される所定の長さ(或いは形成される微細薄膜の形成パターンによっては該β−シートがラインの幅)を有するβ−シート構造を形成し得る組成(アミノ酸配列)であればよく、その構成要素である親水性および疎水性アミノ酸残基の種類、順番等に特に制限はない。しかし、合成の簡便性等の観点からは、所定のアミノ酸配列が繰り返されるアミノ酸配列構造を好適に採用し得る。
すなわち、一般式I:(X−X−X−X)nで表される構造を有するペプチド鎖を好ましく用いることができる。ここで、nは以上の整数(例えば〜12、好ましくは2〜8、特に好ましくは3〜5)であり、X、X、XおよびXのうち少なくとも1つは相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、残りは相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、一般式I中のX(X〜X ついても同じ。)に関して上記「相互に同一又は異なる」とは、上記一般式で表される繰り返しアミノ酸配列のうち、N末端から数えて最初のX、次のX、さらに次のX、というようにnの数に応じてアミノ酸配列中に繰り返し存在する式中のXの位置のアミノ酸残基が全て同じ種類の親水性(又は疎水性)アミノ酸残基であってもよいし、相互に異なる種類の親水性(又は疎水性)アミノ酸残基であってもよいことを意味する。即ち、上記一般式は当該式で表される繰り返しアミノ酸配列構造において、親水性アミノ酸残基と疎水性アミノ酸残基の存在パターンを表したものである。なお、合成の簡便性、β−シートの生じやすさ等の観点からは、特定のアミノ酸残基からなる所定のアミノ酸配列(例えば、上記一般式のカッコ内に示すアミノ酸配列)が繰り返されるアミノ酸配列構造を好適に採用し得る。
In addition, the peptide chain contained in the organic molecular material used in the two-dimensional fine thin film manufacturing method of the present invention has a predetermined length (or a fine thin film to be formed) defined by the number of amino acid residues when adsorbed on the base material. Depending on the formation pattern, the β-sheet may have a composition (amino acid sequence) that can form a β-sheet structure having a line width), the types of hydrophilic and hydrophobic amino acid residues that are constituent elements thereof, There is no particular restriction on the order. However, from the viewpoint of ease of synthesis and the like, an amino acid sequence structure in which a predetermined amino acid sequence is repeated can be suitably employed.
In other words, the general formula I: (X 1 -X 2 -X 3 -X 4) can be preferably used a peptide chain having a structure represented by n. Here, n is an integer of 2 or more (for example, 2 to 12, preferably 2 to 8, particularly preferably 3 to 5), and at least one of X 1 , X 2 , X 3 and X 4 is mutually The same or different hydrophilic amino acid residues, and the rest are the same or different hydrophobic amino acid residues. In the present specification and claims, the above for the general formula X in I 1 (X 2 be about to X 4 the same.) "Mutually same or different" is represented by the general formula The position of X 1 in the formula which is repeatedly present in the amino acid sequence according to the number of n, such as the first X 1 counted from the N-terminal, the next X 1 , and the next X 1 among the repeated amino acid sequences This means that all the amino acid residues may be the same type of hydrophilic (or hydrophobic) amino acid residues, or may be different types of hydrophilic (or hydrophobic) amino acid residues. . That is, the above general formula represents the presence pattern of hydrophilic amino acid residues and hydrophobic amino acid residues in the repetitive amino acid sequence structure represented by the formula. From the viewpoint of ease of synthesis, ease of formation of β-sheet, etc., an amino acid sequence in which a predetermined amino acid sequence consisting of a specific amino acid residue (for example, the amino acid sequence shown in parentheses in the above general formula) is repeated. A structure can be suitably employed.

上記一般式Iの組成(アミノ酸配列)は、有機分子材料のペプチド鎖が上記溶媒に分散した状態でα−へリックス或いはランダムコイル構造をとる一方で、基材に吸着された際(単分子膜を構成する際)にはβ−シート構造をとる限りにおいて、親水性アミノ酸残基と疎水性アミノ酸残基の存在割合および順番に特に制限はない。典型的には、式中のXおよびXはそれぞれが相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、XおよびXはそれぞれが相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基であり得る。また、XおよびXはそれぞれが相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基であり、XおよびXはそれぞれが相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり得る。 The composition of the above general formula I (amino acid sequence) is obtained when the peptide chain of the organic molecular material has an α-helix or random coil structure in a state dispersed in the solvent, and is adsorbed on the substrate (monomolecular film). As long as it has a β-sheet structure, there are no particular restrictions on the proportion and order of hydrophilic amino acid residues and hydrophobic amino acid residues. Typically, X 1 and X 3 in the formula may each be the same or different hydrophilic amino acid residues, and X 2 and X 4 may each be the same or different hydrophobic amino acid residues. . X 1 and X 3 may be the same or different hydrophobic amino acid residues, and X 2 and X 4 may be the same or different hydrophilic amino acid residues.

ペプチド鎖を構成する親水性アミノ酸残基は、例えば、それぞれ独立に、アスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニン、リジン、ヒスチジン、セリン、スレオニン、アスパラギン、グルタミン、チロシンのいずれかであり得る。好ましくは、ペプチド鎖を構成する親水性アミノ酸残基は、それぞれ独立に、アスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニンおよびリジンから成る群より選択される。
また、ペプチド鎖を構成する疎水性アミノ酸残基は、それぞれ独立に、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、トリプトファン、グリシン、アラニンのいずれかであり得る。好ましくは、ペプチド鎖を構成する疎水性アミノ酸残基は、それぞれ独立に、バリン、ロイシン、アラニンおよびイソロイシンから成る群より選択される。
The hydrophilic amino acid residues constituting the peptide chain can be, for example, independently any of aspartic acid, glutamic acid, arginine, lysine, histidine, serine, threonine, asparagine, glutamine, and tyrosine. Preferably, the hydrophilic amino acid residues constituting the peptide chain are each independently selected from the group consisting of aspartic acid, glutamic acid, arginine and lysine.
Further, the hydrophobic amino acid residues constituting the peptide chain can be independently any of valine, leucine, isoleucine, methionine, phenylalanine, tryptophan, glycine, and alanine. Preferably, the hydrophobic amino acid residues constituting the peptide chain are each independently selected from the group consisting of valine, leucine, alanine and isoleucine.

また、本発明の二次元微細薄膜作製方法では、上記有機分子材料を分散した状態で含む溶液の調製には、一種類の溶媒または二種類以上の相互に可溶な溶媒を混合したものを用いる。好ましくは、少なくとも水および低級アルコール系溶媒(例えばメタノール、エタノール、ブタノール、イソプロパノール)からなる群より選択されるいずれかの溶媒を用いると、上記ペプチド材料を容易に溶解し、遊離状態(分散状態)に安定に保ち得る。また、上記溶液は、酸、塩基等、上記ペプチド材料以外の物質を含み得る。
この溶液に含まれる上記ペプチド材料の濃度は、該ペプチド材料が遊離状態を保ち得る程度で、且つ上記ペプチド材料が基材表面に吸着する際、二次元方向にβ−シートを効率よく形成し得る程度(好ましくは、約1×10−6〜1×10−4mol/L)とする。
Further, in the two-dimensional fine thin film manufacturing method of the present invention, one kind of solvent or a mixture of two or more kinds of mutually soluble solvents is used for preparing the solution containing the organic molecular material in a dispersed state. . Preferably, when any solvent selected from the group consisting of at least water and a lower alcohol solvent (for example, methanol, ethanol, butanol, isopropanol) is used, the peptide material is easily dissolved and in a free state (dispersed state). Can keep stable. Moreover, the said solution may contain substances other than the said peptide material, such as an acid and a base.
The concentration of the peptide material contained in this solution is such that the peptide material can remain free, and when the peptide material is adsorbed on the substrate surface, β-sheets can be efficiently formed in a two-dimensional direction. The degree (preferably about 1 × 10 −6 to 1 × 10 −4 mol / L).

また、ここに開示される二次元微細薄膜作製方法で使用する基材は、上記ペプチド材料を吸着させ得る限りにおいて、その材質(組成)、形状、サイズ等に特に制限はない。種々の金属製基材或いはセラミック製基材が用いられ得るが、親水性の高い表面を有する基材が好ましい。例えば、好適例として、少なくともその一表面(膜を設ける側)が炭化ケイ素(SiC)、シリカガラス、アルミナおよびマイカからなる群より選択されるいずれかの物質により構成される基材が挙げられる。
従って、本発明の他の側面として、比較的親水性の高い基材(例えば上記のような物質からなる基材)について、疎水性の高いペプチド材料を用いて該基材上に単分子膜を作製することで、該基材の表面の改質を行うことができる。すなわち、本発明の他の側面として、親水性基材の表面に撥水性を有するペプチド材料(有機分子材料)から成る単分子膜を作製する方法が提供される。また、ここに開示される二次元微細薄膜作製方法によって作製された、基材上に高撥水性の二次元微細薄膜(単分子膜)を備える物品が提供される。
また、疎水性表面は細胞に対する接着性を有するため、かかる表面を具備する基板は細胞培養等に用いることができる。
従って、本発明の更に他の側面として、ここで開示されるいずれかの二次元微細薄膜作製方法により作製されたペプチド薄膜を表面に備える基板が提供される。かかる基板は、上記ペプチド薄膜を表面に有する結果、高い生組織順応性を有する。ここで「生組織順応性」とは、細胞や組織(器官)等の生組織の基板上における生存のし易さ、増殖のし易さ等をいう。例えば、接着性細胞の基板表面への接着性の向上は、ここでいう生組織順応性の向上を意味する。本発明により提供される二次元微細薄膜作製方法を適用して基板表面にペプチド薄膜を作製することにより、接着性細胞の接着性の向上等、当該基板の生組織順応性を向上させることができる。
Moreover, the base material used in the two-dimensional fine thin film manufacturing method disclosed herein is not particularly limited in material (composition), shape, size, and the like as long as the peptide material can be adsorbed. Although various metal substrates or ceramic substrates can be used, a substrate having a highly hydrophilic surface is preferred. For example, a suitable example includes a base material in which at least one surface (side on which a film is provided) is made of any material selected from the group consisting of silicon carbide (SiC), silica glass, alumina, and mica.
Therefore, as another aspect of the present invention, a monomolecular film is formed on a substrate having a relatively high hydrophilicity (for example, a substrate made of the above-described substance) using a highly hydrophobic peptide material. By making it, the surface of the base material can be modified. That is, as another aspect of the present invention, a method for producing a monomolecular film made of a peptide material (organic molecular material) having water repellency on the surface of a hydrophilic substrate is provided. Moreover, the article | item provided with the highly water-repellent two-dimensional fine thin film (monomolecular film) on the base material produced by the two-dimensional fine thin film production method disclosed here is provided.
In addition, since the hydrophobic surface has adhesiveness to cells, a substrate having such a surface can be used for cell culture or the like.
Accordingly, as yet another aspect of the present invention, there is provided a substrate having on its surface a peptide thin film produced by any of the two-dimensional fine thin film production methods disclosed herein. As a result of having such a peptide thin film on the surface, such a substrate has high living tissue adaptability. Here, “living tissue adaptability” refers to easiness of survival, proliferation, etc. of living tissue such as cells and tissues (organs) on a substrate. For example, the improvement of the adhesion of the adherent cells to the substrate surface means the improvement of the adaptability of the living tissue here. By applying the two-dimensional fine thin film preparation method provided by the present invention to produce a peptide thin film on the surface of the substrate, it is possible to improve the adaptability of the substrate to the living tissue, such as improvement of the adhesion of adhesive cells. .

本発明の二次元微細薄膜作製方法では、上記基材表面への上記溶液の供給方法は特に制限されない。例えば、上記基材を溶液中に浸漬させる方法や毛細管現象を利用する方法により、特別な装置を用いることなく上記溶液を該基材表面に供給することができる。このように、本発明の方法によると、上記ペプチド材料の薄膜を気相/液相界面に形成する必要がないため、特別な装置を使用することなく、簡便な方法で所定の基材上に上記有機分子材料(ペプチド材料)の単分子膜を効率よく作製することができる。   In the two-dimensional fine thin film manufacturing method of the present invention, the method for supplying the solution to the substrate surface is not particularly limited. For example, the solution can be supplied to the surface of the substrate without using a special apparatus by a method of immersing the substrate in a solution or a method utilizing capillary action. Thus, according to the method of the present invention, since it is not necessary to form a thin film of the peptide material at the gas phase / liquid phase interface, a simple method can be used on a predetermined substrate without using a special apparatus. A monomolecular film of the organic molecular material (peptide material) can be efficiently produced.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
また、使用するペプチド材料は一般的に知られる化学合成または遺伝子工学的生合成によって作製することができる。かかる合成法自体は本発明を何ら特徴づけるものではないため、詳細な説明は省略する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. Note that matters other than matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in this field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field.
Moreover, the peptide material to be used can be produced by generally known chemical synthesis or genetic engineering biosynthesis. Since such a synthesis method itself does not characterize the present invention in any way, a detailed description is omitted.

ここに開示される二次元微細薄膜作製方法では、両親媒性のペプチド鎖を有する有機分子材料を使用する。上記ペプチド鎖の総アミノ酸残基数は概ね4以上50以下であることが好ましく、8以上32以下であることが更に好ましい。12以上20以下が特に好ましい。これにより、基材への吸着時に好ましいβ−シートが形成されるとともに、該ペプチド鎖の鎖長に対応する線幅が約20nm以下(更には10.5nm以下)の微細なβ−シート(ペプチド線維)から成る単分子膜を作製することができる。   In the two-dimensional thin film manufacturing method disclosed herein, an organic molecular material having an amphiphilic peptide chain is used. The total number of amino acid residues in the peptide chain is preferably 4 or more and 50 or less, more preferably 8 or more and 32 or less. 12 or more and 20 or less are particularly preferable. As a result, a preferable β-sheet is formed at the time of adsorption to the base material, and a fine β-sheet (peptide) having a line width corresponding to the chain length of the peptide chain of about 20 nm or less (more preferably 10.5 nm or less). Monolayers composed of fibers) can be produced.

上記両親媒性のペプチド鎖を構成する親水性アミノ酸残基および疎水性アミノ酸残基としては、そのペプチド鎖が線状構造(すなわち、β−シートの構成要素となり得る構造)をなし得るものを好ましく使用する。特に制限するものではないが、上記親水性アミノ酸残基の好適例としては、アスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニン、リジン、ヒスチジン、セリン、スレオニン、アスパラギン、グルタミン、チロシンが挙げられる。特に、アスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニン、リジンが好ましい。
また同様に、特に制限されないが、上記疎水性アミノ酸残基の好ましい例としては、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、トリプトファン、グリシン、アラニンが挙げられる。特に、バリン、ロイシン、アラニン、イソロイシンが好ましい。
The hydrophilic amino acid residue and hydrophobic amino acid residue constituting the amphiphilic peptide chain are preferably those in which the peptide chain can form a linear structure (that is, a structure that can be a component of β-sheet). use. Although not particularly limited, preferred examples of the hydrophilic amino acid residue include aspartic acid, glutamic acid, arginine, lysine, histidine, serine, threonine, asparagine, glutamine, and tyrosine. In particular, aspartic acid, glutamic acid, arginine, and lysine are preferable.
Similarly, although not particularly limited, preferred examples of the hydrophobic amino acid residue include valine, leucine, isoleucine, methionine, phenylalanine, tryptophan, glycine and alanine. In particular, valine, leucine, alanine, and isoleucine are preferable.

上記ペプチド鎖は、基材上でβ−シートを形成し得る限りにおいて、その組成(含まれる親水性および疎水性アミノ酸残基の種類、割合、順番等)に特に制限はない。しかし、合成の簡便性等の観点からは、所定のアミノ酸配列を繰り返す構造であることが好ましい。例えば、一般式I:(X−X−X−X)nで表される構造を好ましく採用し得る。ここで、好ましくは、nは1以上の整数であり、X、X、XおよびXのうち少なくとも1つは相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、残りは相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である。 As long as the peptide chain can form a β-sheet on the substrate, the composition (type, ratio, order, etc. of hydrophilic and hydrophobic amino acid residues contained) is not particularly limited. However, from the viewpoint of ease of synthesis and the like, a structure in which a predetermined amino acid sequence is repeated is preferable. For example, a structure represented by the general formula I: (X 1 -X 2 -X 3 -X 4 ) n can be preferably adopted. Here, preferably, n is an integer of 1 or more, at least one of X 1 , X 2 , X 3 and X 4 is a hydrophilic amino acid residue which is the same or different from each other, and the rest are the same as each other Or a different hydrophobic amino acid residue.

上記一般式Iの好ましい組成としては、例えば、X、X、XおよびXのいずれか一つが親水性アミノ酸残基であり、残りが相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である組成、X、X、XおよびXのいずれか一つが疎水性アミノ酸残基であり、残りが相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基である組成、並びにX、X、XおよびXのいずれか二つが相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、残り二つが相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である組成が挙げられる。なかでも、親水性アミノ酸残基および疎水性アミノ酸残基が交互に結合した態様の組成が特に好ましい。すなわち、式中のXおよびXが相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、XおよびXが相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である組成、または、XおよびXが相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基であり、XおよびXが相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基である組成を特に好適に用いることができる。かかる組成のペプチド鎖は、線状に伸びた状態で、一方の側に親水性アミノ酸残基のみを配し、他方の側に疎水性アミノ酸残基のみを配するため、特に効率よくβ−シートを形成し得る。
かかる一般式Iに包含される好適な具体例の一つとして、配列番号1に記載するN末端からロイシン(L)およびグルタミン酸(E)の繰り返し配列から成る計16残基のペプチド鎖(LELE)が挙げられる。
また、他の具体例として、配列番号2に記載するN末端からアルギニン(R)、アラニン(A)、アスパラギン酸(D)およびアラニン(A)の繰り返し配列から成る計16残基のペプチド鎖(RADA)が挙げられる。
また、他の具体例として、配列番号3に記載するN末端からロイシン(L)、グルタミン酸(E)、ロイシン(L)およびロイシン(L)の繰り返し配列から成る計16残基のペプチド鎖(LELL)が挙げられる。
As a preferred composition of the above general formula I, for example, any one of X 1 , X 2 , X 3 and X 4 is a hydrophilic amino acid residue, and the rest are the same or different hydrophobic amino acid residues from each other Composition, composition in which any one of X 1 , X 2 , X 3 and X 4 is a hydrophobic amino acid residue and the rest are the same or different hydrophilic amino acid residues, and X 1 , X 2 , X Examples include a composition in which any two of 3 and X 4 are the same or different hydrophilic amino acid residues, and the remaining two are the same or different hydrophobic amino acid residues. Especially, the composition of the aspect which the hydrophilic amino acid residue and the hydrophobic amino acid residue couple | bonded alternately is especially preferable. That is, a composition in which X 1 and X 3 in the formula are the same or different hydrophilic amino acid residues, and X 2 and X 4 are the same or different hydrophobic amino acid residues, or X 1 and X 3 A composition in which 3 is the same or different hydrophobic amino acid residues and X 2 and X 4 are the same or different hydrophilic amino acid residues can be particularly preferably used. Since the peptide chain having such a composition is linearly extended, only a hydrophilic amino acid residue is arranged on one side and only a hydrophobic amino acid residue is arranged on the other side, so that the β-sheet is particularly efficient. Can be formed.
As one of the preferable specific examples included in the general formula I, a peptide chain (LELE) having a total of 16 residues consisting of a repeating sequence of leucine (L) and glutamic acid (E) from the N-terminus described in SEQ ID NO: 1 4 is mentioned.
As another specific example, a peptide chain of 16 residues in total consisting of a repetitive sequence of arginine (R), alanine (A), aspartic acid (D) and alanine (A) from the N-terminus described in SEQ ID NO: 2 ( RADA) 4 .
As another specific example, a peptide chain of 16 residues in total (LELL) consisting of a repeating sequence of leucine (L), glutamic acid (E), leucine (L) and leucine (L) from the N-terminus described in SEQ ID NO: 3 4 ).

また、上記所定のアミノ酸配列を繰り返す構造のペプチド鎖は、上記一般式I以外に、例えば、一般式II:(Y−Y−Y)nで表される構造を好ましく有し得る。ここで、好適には、nは1以上の整数であり、Y、YおよびYのうち少なくとも一つは相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、残りは相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である。すなわち、Y、YおよびYのうちいずれか一つが親水性アミノ酸残基であり、残りが互いに同一または異なる疎水性アミノ酸残基である組成、並びに、Y、YおよびYのうちいずれか一つが疎水性アミノ酸残基であり、残りが互いに同一または異なる親水性アミノ酸残基である組成、のいずれをも好適に用いることができる。 In addition to the general formula I, the peptide chain having a structure that repeats the predetermined amino acid sequence may preferably have a structure represented by, for example, the general formula II: (Y 1 -Y 2 -Y 3 ) n. Here, n is preferably an integer of 1 or more, at least one of Y 1 , Y 2 and Y 3 is the same or different hydrophilic amino acid residue, and the rest are the same or different from each other It is a hydrophobic amino acid residue. That is, a composition in which any one of Y 1 , Y 2 and Y 3 is a hydrophilic amino acid residue, and the rest are the same or different hydrophobic amino acid residues, and Y 1 , Y 2 and Y 3 Any one of the compositions in which any one of them is a hydrophobic amino acid residue and the rest are the same or different hydrophilic amino acid residues can be preferably used.

上記ペプチド鎖は、β−シート化が阻害されない限りにおいて、所定の親水性アミノ酸残基および疎水性アミノ酸残基以外に、一種または二種以上の任意のアミノ酸残基を含み得る。該任意のアミノ酸残基は、接着活性等、所定の機能を有するアミノ酸配列であり得る。また、上記ペプチド鎖を構成するアミノ酸残基は、その側鎖が改変または修飾されていてもよい。更に、主鎖のN末端および/またはC末端が改変または修飾(アミド化等)されていてもよい。   As long as β-sheet formation is not inhibited, the peptide chain may contain one or more arbitrary amino acid residues in addition to the predetermined hydrophilic amino acid residue and hydrophobic amino acid residue. The arbitrary amino acid residue may be an amino acid sequence having a predetermined function such as adhesion activity. Moreover, the side chain of the amino acid residues constituting the peptide chain may be altered or modified. Furthermore, the N-terminus and / or C-terminus of the main chain may be altered or modified (such as amidation).

また、本発明の二次元微細薄膜作製方法に使用される有機分子材料の好適な一態様は、上記ペプチド鎖に加えて、例えば、保護基、スペーサー、官能基、機能団等、他の化学構造を含む有機分子材料である。例えば、主鎖であるペプチド鎖のN末端が保護基によって修飾され、該主鎖のC末端にスペーサー(PEG等)が結合された態様の有機分子材料を使用すると、各ペプチド線維が該スペーサーによりほぼ等間隔に配列した状態で基板上に配置され得るため、均質性に優れた単分子膜を好ましく作製することができる。また、このようなスペーサー付き有機分子材料をしようすることによって、当該スペーサーによって間隔が設けられ且つβ−シートが隣接して配列された、いわば所定のパターンが形成された微細配線(換言すればパターン化された二次元微細薄膜)を基材上に形成することができる。   In addition to the peptide chain, a preferred embodiment of the organic molecular material used in the two-dimensional fine thin film production method of the present invention is, for example, other chemical structures such as a protective group, a spacer, a functional group, a functional group, etc. Organic molecular material containing For example, when an organic molecular material in which the N-terminus of a peptide chain that is a main chain is modified with a protecting group and a spacer (PEG or the like) is bonded to the C-terminus of the main chain is used, each peptide fiber is bound by the spacer. Since it can arrange | position on a board | substrate in the state arranged at substantially equal intervals, the monomolecular film excellent in the homogeneity can be produced preferably. Further, by using such an organic molecular material with a spacer, a fine wiring (in other words, a pattern in which a predetermined pattern is formed, in which a space is provided by the spacer and β-sheets are arranged adjacent to each other) Can be formed on a substrate.

上記ペプチド材料を含む溶液の調製に用いる溶媒は、該ペプチド材料が遊離状態を保ち得る濃度で該ペプチド材料が可溶であれば特に制限されない。例えば、典型的には、水および低級アルコールからなる群より選択される一種類の溶媒または二種類以上の相互に可溶な溶媒を混合したものを好ましく用いることができる。上記低級アルコールの好ましい例としては、メタノール、エタノール、2,2,2‐トリフルオロエタノール(TFE)等が挙げられる。また、使用する有機分子材料の溶解度によっては、低級アルコールと該アルコールに可溶な有機溶媒(ベンゼン等)とを混合したものを好ましく採用し得る。また、酸または塩基を添加した酸性溶媒或いはアルカリ性溶媒を採用してもよい。   The solvent used for the preparation of the solution containing the peptide material is not particularly limited as long as the peptide material is soluble at a concentration at which the peptide material can be kept free. For example, typically, one solvent selected from the group consisting of water and a lower alcohol, or a mixture of two or more mutually soluble solvents can be preferably used. Preferable examples of the lower alcohol include methanol, ethanol, 2,2,2-trifluoroethanol (TFE) and the like. Depending on the solubility of the organic molecular material used, a mixture of a lower alcohol and an organic solvent soluble in the alcohol (such as benzene) can be preferably employed. Moreover, you may employ | adopt the acidic solvent or alkaline solvent which added the acid or the base.

また、この溶液に含まれる上記ペプチド材料の濃度の上限は、溶液中で上記ペプチド材料が遊離状態で分散し得る程度が好ましい。すなわち、上記ペプチド材料の上限濃度は、上記ペプチド材料の臨界凝集濃度(Critical Aggregation Concentration, CAC)を超えない程度を好適とする。下限濃度は、基材表面に供給された際、基材上にβ‐シートを効率よく形成し得る程度が好ましい。例えば、約 1×10−6mol/L以上1×10−4mol/L以下の濃度を好ましく採用し得る。上記濃度がかかる濃度範囲よりも高すぎると、溶液中で上記ペプチド材料が凝集してβ−シートを形成してしまう。かかるβ‐シートを基材表面に転写すると、基材上でβ−シートの多層化(三次元方向への積層)が起こりやすく、均一な厚みを有する薄膜を作製することが困難になる。他方、上記濃度がかかる濃度範囲よりも低すぎると、上記ペプチド材料の基材表面への吸着効率が下がり、単分子膜の形成が困難になる。 The upper limit of the concentration of the peptide material contained in the solution is preferably such that the peptide material can be dispersed in the solution in a free state. That is, it is preferable that the upper limit concentration of the peptide material does not exceed the critical aggregation concentration (CAC) of the peptide material. The lower limit concentration is preferably such that when supplied to the substrate surface, a β-sheet can be efficiently formed on the substrate. For example, a concentration of about 1 × 10 −6 mol / L to 1 × 10 −4 mol / L can be preferably used. If the concentration is too higher than the concentration range, the peptide material aggregates in the solution to form a β-sheet. When such a β-sheet is transferred to the surface of the substrate, the β-sheet is likely to be multilayered (lamination in the three-dimensional direction) on the substrate, making it difficult to produce a thin film having a uniform thickness. On the other hand, if the concentration is too lower than the concentration range, the efficiency of adsorption of the peptide material onto the substrate surface decreases, and it becomes difficult to form a monomolecular film.

本発明では、上述したペプチド材料を相互に遊離した状態で分散した溶液を使用して基材表面に該ペプチド材料から成る二次元微細薄膜を形成する。ここで、基材の材質、形状、サイズは特に限定されず、少なくとも薄膜を配置する表面が上記ペプチド材料を吸着させ得る物質から成る基材を用いればよい。かかる物質の好適な例としては、炭化ケイ素(SiC)、シリカガラス、アルミナ、マイカ等が挙げられる。   In the present invention, a two-dimensional fine thin film made of the peptide material is formed on the surface of the substrate using a solution in which the above-described peptide materials are dispersed in a state of being released from each other. Here, the material, shape, and size of the substrate are not particularly limited, and a substrate made of a substance capable of adsorbing the peptide material at least on the surface on which the thin film is disposed may be used. Suitable examples of such materials include silicon carbide (SiC), silica glass, alumina, mica and the like.

上記溶液を基材の表面に供給する方法に特に制限はない。例えば、該基材を該溶液に所定の時間浸漬させる方法を好ましく採用し得る。この方法を採用する場合、実施態様に特に制限はなく、溶液中に基材を浸漬させた状態で所定の時間静置させればよい。浸漬させる際の上記基材の置き方(向き、位置)に特に制限はない。例えば、上記溶液の液面に対して上記基材を垂直に置いてもよいし、平行に置いてもよい。この溶液供給方法によると、上記溶液を入れる容器に特に制限はない。
また、他の一つの溶液供給方法では、毛細管現象を利用して基材表面にペプチド材料溶液を好適に供給することができる。この方法の好ましい一態様を図1の模式図に示す。この態様では、少なくとも内壁表面が疎水性の容器10(テフロン(登録商標)製容器等)の内壁表面12から所望の厚さ(典型的には100μm〜250μm程度)の隙間30を空けて親水性基板20を立てる。これは、特に制限するものではないが、隙間30と同じ厚さを有するシート片(テフロン(登録商標)製テープ等)を内壁表面12と基板表面22との間にかませることによって好適に実施することができる。かかる態様の基板20の底部24にピペット等によりペプチド材料溶液を供給すると、毛細管現象によりこの溶液が内壁表面12と基板表面22とによって形成された隙間30を上昇する。この状態を所定の時間維持することにより、基板表面22にペプチド線維が複数会合してなる単分子膜を作製することができる。
ここで、上記ペプチド材料溶液は、上述のように底部24に直接配置してもよいし、所定の溶媒(典型的には、該ペプチド材料溶液の調製に用いた溶媒)を所望の量底部24に配置し、この溶媒が毛細管現象により隙間30を上昇した後、該ペプチド材料溶液を更に底部24に供給し、上記溶媒中に拡散させてもよい。
There is no restriction | limiting in particular in the method of supplying the said solution to the surface of a base material. For example, a method of immersing the substrate in the solution for a predetermined time can be preferably employed. When this method is employed, the embodiment is not particularly limited, and may be allowed to stand for a predetermined time while the substrate is immersed in the solution. There is no restriction | limiting in particular in the way (direction, position) of the said base material in making it immerse. For example, the substrate may be placed perpendicular to or parallel to the liquid level of the solution. According to this solution supply method, there is no particular limitation on the container in which the solution is placed.
In another solution supply method, the peptide material solution can be suitably supplied to the surface of the substrate using capillary action. A preferred embodiment of this method is shown in the schematic diagram of FIG. In this embodiment, at least a gap 30 having a desired thickness (typically about 100 μm to 250 μm) is formed from the inner wall surface 12 of a container 10 (such as a container made of Teflon (registered trademark)) whose inner wall surface is hydrophobic, and thus hydrophilic. The substrate 20 is raised. This is not particularly limited, but is preferably performed by placing a sheet piece (such as a tape made of Teflon (registered trademark)) having the same thickness as the gap 30 between the inner wall surface 12 and the substrate surface 22. can do. When the peptide material solution is supplied to the bottom portion 24 of the substrate 20 in such an embodiment by a pipette or the like, the solution rises through the gap 30 formed by the inner wall surface 12 and the substrate surface 22 by capillary action. By maintaining this state for a predetermined time, a monomolecular film in which a plurality of peptide fibers are associated with the substrate surface 22 can be produced.
Here, the peptide material solution may be disposed directly on the bottom 24 as described above, or a predetermined amount of a predetermined solvent (typically, the solvent used for preparing the peptide material solution) may be placed in the bottom 24. The peptide material solution may be further supplied to the bottom 24 and diffused into the solvent after the solvent has risen through the gap 30 by capillary action.

また、毛細管現象を利用して基材表面にペプチド材料溶液を供給する方法の好適な他の一態様の模式図を図2に示す。この態様では、少なくとも内壁表面が疎水性の容器10の一底辺に沿ってペプチド材料溶液40を供給し(図2(a))、斜めに倒した基材20の下辺が容器10の上記一底辺と平行になるように、基材20をペプチド材料溶液40に浸漬させ(図2(b))、徐々に基材20の上辺を引き上げることにより(図2(c))、基板20を内壁表面12に沿って直立させる(図2(d))。この態様では、ペプチド材料溶液40が毛細管現象により基材表面22を上昇する速度をより好ましく制御し得る。
好適には図3に示すように、上記毛細管現象を利用した方法のいずれの態様においても、基材表面2Aにβ‐シートの成長起点26を設けることにより(図3(a))、単分子膜を構成するペプチド材料線維に配向性をもたらし得る(図3(b),(c))。
Moreover, the schematic diagram of another suitable one aspect | mode of the method of supplying a peptide material solution to the base-material surface using a capillary phenomenon is shown in FIG. In this embodiment, the peptide material solution 40 is supplied along at least one bottom side of the container 10 whose inner wall surface is hydrophobic (FIG. 2A), and the lower side of the substrate 20 tilted obliquely is the one bottom side of the container 10 described above. The substrate 20 is immersed in the peptide material solution 40 so as to be parallel to the substrate 20 (FIG. 2B), and the upper side of the substrate 20 is gradually pulled up (FIG. 2C), so that the substrate 20 is surfaced on the inner wall surface. 12 upright (FIG. 2D). In this embodiment, the rate at which the peptide material solution 40 ascends the substrate surface 22 by capillary action can be controlled more preferably.
Preferably, as shown in FIG. 3, in any of the above-described methods utilizing the capillary phenomenon, a single molecule is obtained by providing a β-sheet growth starting point 26 on the substrate surface 2A (FIG. 3 (a)). The peptide material fibers constituting the membrane can be oriented (FIGS. 3B and 3C).

基材表面をペプチド材料溶液に浸漬させる時間は特に制限されず、所望の単分子膜の形成状態に応じて適宜設定すればよい。典型的には、数分(10分程度)から数日(3日程度)までの間で好ましく設定することができる。浸漬時間によってペプチド線維の長さを制御することが可能である。例えば、浸漬時間が短ければ、単分子膜を構成するペプチド線維はドット状に配置され得る。また、浸漬時間を長くすると、該ペプチド線維はライン状になり得る。
また、基材をペプチド材料溶液に浸漬する際の溶液温度は、10℃〜40℃であることが好ましく、20℃〜35℃であることが好適である。上記温度がかかる温度範囲よりも低すぎると、ペプチド鎖の二次構造転移が起こりにくくなり得る。また、かかる温度範囲よりも高すぎると、基板上におけるペプチド材料の析出が阻害され得る。
表面に単分子膜が形成された基材は、上記溶液から引き上げた後、所定の溶媒(典型的にはペプチド材料溶液の調整に使用した溶媒と同じもの。例えば純水)中に静置させることにより、該基材表面を洗浄することができる。また、作製した膜の乾燥は、典型的には常温、常圧下で好ましく実施することができる。
The time for immersing the substrate surface in the peptide material solution is not particularly limited, and may be set as appropriate according to the desired formation state of the monomolecular film. Typically, it can be set preferably between several minutes (about 10 minutes) to several days (about 3 days). It is possible to control the length of the peptide fiber by the immersion time. For example, if the immersion time is short, the peptide fibers constituting the monomolecular film can be arranged in a dot shape. In addition, when the immersion time is increased, the peptide fibers can be linear.
Moreover, it is preferable that the solution temperature at the time of immersing a base material in a peptide material solution is 10 to 40 degreeC, and it is suitable that it is 20 to 35 degreeC. If the temperature is too lower than the temperature range, the secondary structure transition of the peptide chain may be difficult to occur. If the temperature is too high, precipitation of the peptide material on the substrate may be inhibited.
After the substrate having the monomolecular film formed on the surface is pulled out of the above solution, it is allowed to stand in a predetermined solvent (typically the same solvent used for the preparation of the peptide material solution. For example, pure water). As a result, the surface of the substrate can be washed. Moreover, typically, the produced film can be preferably dried at room temperature and normal pressure.

以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。   Several examples relating to the present invention will be described below, but the present invention is not intended to be limited to those shown in the examples. Further, matters other than matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention can be grasped as design matters for those skilled in the art based on the prior art in this field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field.

なお、以下の実施例中で用いられたペプチドにPEG修飾が施された態様の有機分子材料(共重合体)は、PEG修飾型の樹脂(例えば、RAPPpolymere社製のTentaGelPAP‐resin)を用いて、一般的なFmoc固相合成法により調製した。また、得られた有機分子材料の一次構造解析にはH−NMRを、溶液中での二次構造解析には円偏光二色性(CD)スペクトルをそれぞれ用いた。 In addition, the organic molecular material (copolymer) of the aspect by which PEG modification was given to the peptide used in the following examples uses PEG modification type resin (for example, TentaGelPAP-resin made by RAPPpolymere). This was prepared by a general Fmoc solid phase synthesis method. Further, 1 H-NMR was used for primary structure analysis of the obtained organic molecular material, and circular dichroism (CD) spectrum was used for secondary structure analysis in the solution.

<例1>
配列番号1に示すペプチド鎖、即ちロイシン(L)およびグルタミン酸(E)を交互に計16残基連結させ、C末端に分子量7000のPEGを結合させたペプチド(LELE)−PEGを、pH11に調製した水酸化ナトリウム溶液に溶解させ、該ペプチド濃度が6.0×10−5となるようにペプチド水溶液を調製した。このペプチド水溶液2mLにマイカ基板(1cm×1cm)を浸し、25℃で16時間放置した。該溶液から引き上げた基板を純水中に浸漬することで表面を洗浄し、常圧下で乾燥した。
<Example 1>
Peptide chain shown in SEQ ID NO: 1, ie, leucine (L) and glutamic acid (E) are alternately linked to a total of 16 residues, and a peptide (LELE) 4 -PEG having a molecular weight of 7000 attached to the C-terminus is adjusted to pH 11. An aqueous peptide solution was prepared by dissolving in the prepared sodium hydroxide solution so that the peptide concentration was 6.0 × 10 −5 . A mica substrate (1 cm × 1 cm) was immersed in 2 mL of this peptide aqueous solution and left at 25 ° C. for 16 hours. The substrate pulled up from the solution was immersed in pure water to clean the surface and dried under normal pressure.

上記ペプチド水溶液中における上記ペプチド鎖部分の二次構造をCDスペクトルにより評価したところ、ランダムコイル構造であることがわかった。
また、得られた基板の表面を原子間力顕微鏡(AFM)により観察したところ、図4に示すように、ナノサイズの一定幅を有するペプチド線維がPEGスペーサーによって概ね等間隔に(均一に)分散して配置された単分子膜の形成が確認された。また、このペプチド線維の幅は約5nmであった。これは、上記(LELE)で表されるペプチド鎖が形成し得るβ‐シートの幅にほぼ一致した。
When the secondary structure of the peptide chain portion in the peptide aqueous solution was evaluated by CD spectrum, it was found to be a random coil structure.
Further, when the surface of the obtained substrate was observed with an atomic force microscope (AFM), as shown in FIG. 4, peptide fibers having a constant width of nano size were dispersed (uniformly) at approximately equal intervals by a PEG spacer. The formation of the monomolecular film arranged in this manner was confirmed. The width of this peptide fiber was about 5 nm. This substantially coincided with the width of the β-sheet that can be formed by the peptide chain represented by (LELE) 4 above.

<例2>
例1で調製した(LELE)−PEG/水酸化ナトリウム水溶液2mLに炭化ケイ素基板(0.7cm×0.7cm)を浸し、25℃で3日間放置した。該溶液から引き上げた基板を純水中に浸漬することで表面を洗浄し、常圧下で乾燥した。
得られた基板の表面をAFMにより観察したところ、図5に示すように、約5nmの幅を有するペプチド材料線維が主として縦方向に配向する単分子膜が確認された。
なお、炭化ケイ素基材の表面は原子レベルの高低差でステップ状となっているため、図3に示されるように、このステップ線を主な起点として線維が概ね一定方向に成長したと考えられる。
<Example 2>
A silicon carbide substrate (0.7 cm × 0.7 cm) was immersed in 2 mL of (LELE) 4 -PEG / sodium hydroxide aqueous solution prepared in Example 1, and left at 25 ° C. for 3 days. The substrate pulled up from the solution was immersed in pure water to clean the surface and dried under normal pressure.
When the surface of the obtained substrate was observed by AFM, a monomolecular film in which peptide material fibers having a width of about 5 nm were mainly oriented in the vertical direction was confirmed as shown in FIG.
In addition, since the surface of the silicon carbide base material has a stepped shape at the level of the atomic level, as shown in FIG. 3, it is considered that the fibers grew in a substantially constant direction with this step line as the main starting point. .

<例3>
配列番号2に示すペプチド鎖、即ちアルギニン(R)、アスパラギン酸(D)およびアラニン(A)からなるペプチド(RADA)を2,2,2−トリフルオロエタノール(TFE)に溶解し、1.2×10−5mol/Lの濃度のペプチド溶液を調製した。この溶液0.1mLをテフロン(登録商標)製容器の一壁面底部に沿って供給し、図2に示されるような方法により、該壁面に沿って該溶液を保持するようマイカ基板(2cm×2cm)を立てた。該基板が該溶液に浸漬された状態で、25℃で10分間放置した後、引き上げた基板をTFEに浸漬することにより洗浄し、常圧下で乾燥した。
得られた基板の表面をAFMにより観察したところ、図6に示すように、主として縦方向に成長した約5nm幅のペプチド線維が複数会合してなる単分子膜の形成が確認された。
<Example 3>
1. Peptide chain shown in SEQ ID NO: 2, that is, peptide (RADA) 4 consisting of arginine (R), aspartic acid (D) and alanine (A) is dissolved in 2,2,2-trifluoroethanol (TFE). A peptide solution having a concentration of 2 × 10 −5 mol / L was prepared. 0.1 mL of this solution is supplied along the bottom of one wall surface of a Teflon (registered trademark) container, and a mica substrate (2 cm × 2 cm) is held along the wall surface by a method as shown in FIG. ). After the substrate was immersed in the solution for 10 minutes at 25 ° C., the pulled substrate was washed by immersing it in TFE and dried under normal pressure.
When the surface of the obtained substrate was observed by AFM, as shown in FIG. 6, formation of a monomolecular film composed mainly of a plurality of peptide fibers having a width of about 5 nm grown mainly in the longitudinal direction was confirmed.

<例4>
配列番号3に示すペプチド鎖、即ちロイシン(L)およびグルタミン酸(E)を3:1の比で計16残基連結させ、C末端に分子量7000のPEGを結合させたペプチド(LELL)−PEGを、pH11に調製した水酸化ナトリウム水溶液に溶解させ、該ペプチド濃度が6.0×10−5となるようにペプチド水溶液を調製した。このペプチド水溶液2mLにマイカ基板(1cm×1cm)を浸し、25℃で16時間放置した。該溶液から引き上げた基板を純水中に浸漬することで表面を洗浄し、常圧下で乾燥した。
<Example 4>
Peptide chain shown in SEQ ID NO: 3, ie, leucine (L) and glutamic acid (E) in a total of 16 residues linked at a ratio of 3: 1 (PELL having a molecular weight of 7000 at the C-terminus (LELL) 4 -PEG Was dissolved in an aqueous sodium hydroxide solution adjusted to pH 11 to prepare an aqueous peptide solution so that the peptide concentration was 6.0 × 10 −5 . A mica substrate (1 cm × 1 cm) was immersed in 2 mL of this peptide aqueous solution and left at 25 ° C. for 16 hours. The substrate pulled up from the solution was immersed in pure water to clean the surface and dried under normal pressure.

上記ペプチド水溶液中における上記ペプチド鎖部分の二次構造をCDスペクトルにより評価したところ、ランダムコイル構造であることがわかった。
また、得られた基板の表面を原子間力顕微鏡(AFM)により観察したところ、ナノサイズの一定幅を有するペプチド線維がPEGスペーサーによって概ね等間隔に(均一に)分散して配置された単分子膜の形成が確認された。また、このペプチド線維の幅は約5nmであった。これは、上記(LELL)で表されるペプチド鎖が形成し得るβ‐シートの幅にほぼ一致した。
When the secondary structure of the peptide chain portion in the peptide aqueous solution was evaluated by CD spectrum, it was found to be a random coil structure.
In addition, when the surface of the obtained substrate was observed with an atomic force microscope (AFM), a single molecule in which peptide fibers having a constant width of nano size were dispersed (uniformly) at regular intervals by a PEG spacer. Formation of the film was confirmed. The width of this peptide fiber was about 5 nm. This almost coincided with the width of the β-sheet that can be formed by the peptide chain represented by (LELL) 4 above.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

<配列表フリーテキスト>
配列番号1 合成ペプチド
配列番号2 合成ペプチド
配列番号3 合成ペプチド
<Sequence Listing Free Text>
SEQ ID NO: 1 Synthetic peptide SEQ ID NO: 2 Synthetic peptide SEQ ID NO: 3 Synthetic peptide

毛細管現象を利用してペプチド材料溶液を基材表面に供給する方法の一態様を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one aspect | mode of the method of supplying a peptide material solution to the base-material surface using a capillary phenomenon. 毛細管現象を利用してペプチド材料溶液を基材表面に供給する他の方法の一態様を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one aspect | mode of the other method of supplying a peptide material solution to the base-material surface using a capillary phenomenon. β−シートの成長起点を設けた基材表面における薄膜形成の様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mode of the thin film formation in the base-material surface which provided the growth starting point of (beta) -sheet. 例1によって得られたペプチド材料の単分子膜の原子間力顕微鏡(AFM)画像である。2 is an atomic force microscope (AFM) image of a monomolecular film of the peptide material obtained in Example 1. FIG. 例2によって得られたペプチド材料の単分子膜の原子間力顕微鏡(AFM)画像である。2 is an atomic force microscope (AFM) image of a monolayer of peptide material obtained by Example 2. FIG. 例3によって得られたペプチド材料の単分子膜の原子間力顕微鏡(AFM)画像である。4 is an atomic force microscope (AFM) image of a monolayer of peptide material obtained by Example 3. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10,12 薄膜作製用容器
20,22,24,26 基材
30 隙間
40 ペプチド材料溶液
10, 12 Containers for thin film production 20, 22, 24, 26 Base material 30 Gap 40 Peptide material solution

Claims (9)

基材上に二次元微細薄膜を作製する方法であって、
該薄膜を形成するための有機分子材料として、少なくともペプチド鎖を有し、
該ペプチド鎖が少なくとも親水性アミノ酸残基および疎水性アミノ酸残基を有し、前記基材上に吸着され得、該吸着された際にはβ−シート構造を形成し得るアミノ酸配列であって、
一般式(X −X −X −X (ここで、nは2以上の整数であり、X 、X 、X およびX のうち少なくとも1つは相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、残りは相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である。)に表されるアミノ酸配列構造を有する
ことを特徴とする有機分子材料を用意する工程と、
前記ペプチド鎖がα−へリックスまたはランダムコイル構造を保ち得る濃度で前記有機分子材料を含み且つ該有機分子材料が個々に遊離して分散した状態の溶液を調製する工程と、
前記溶液を前記基材の表面に供給し、該溶液中の前記有機分子材料を基材上に吸着させるとともに該基材上に吸着した際の有機分子材料のペプチド鎖がそれぞれβ−シートを形成してなる単分子膜を該基材上に設ける工程と、
を含む二次元微細薄膜の作製方法。
A method for producing a two-dimensional fine thin film on a substrate,
As an organic molecular material for forming the thin film, it has at least a peptide chain,
The peptide chain is, have at least a hydrophilic amino acid residues and hydrophobic amino acid residues, can be adsorbed on the substrate, when it is intake wearing an amino acid sequence capable of forming a β- sheet structure ,
Formula (X 1 -X 2 -X 3 -X 4) n ( where, n is an integer of 2 or more, X 1, X 2, at least one of X 3 and X 4 are the same to each other or A step of preparing an organic molecular material characterized by having an amino acid sequence structure represented by different hydrophilic amino acid residues and the rest being the same or different hydrophobic amino acid residues. When,
Preparing a solution containing the organic molecular material at a concentration at which the peptide chain can maintain an α-helix or a random coil structure and in which the organic molecular material is individually released and dispersed;
The solution is supplied to the surface of the base material, the organic molecular material in the solution is adsorbed on the base material, and the peptide chains of the organic molecular material when adsorbed on the base material form β-sheets, respectively. Providing a monomolecular film formed on the substrate;
A method for producing a two-dimensional fine thin film including
前記XおよびXが相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、前記XおよびXが相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である、請求項に記載の二次元
微細薄膜の作製方法。
2. The two-dimensional thin film according to claim 1 , wherein X 1 and X 3 are hydrophilic amino acid residues that are the same or different from each other, and X 2 and X 4 are hydrophobic amino acid residues that are the same or different from each other. Manufacturing method.
前記XおよびXが相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基であり、前記XおよびXが相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基である、請求項に記載の二次元微細薄膜の作製方法。 2. The two-dimensional thin film according to claim 1 , wherein X 1 and X 3 are the same or different hydrophobic amino acid residues, and X 2 and X 4 are the same or different hydrophilic amino acid residues. Manufacturing method. 前記親水性アミノ酸残基がそれぞれ独立に、アスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニン、リジン、ヒスチジン、セリン、スレオニン、アスパラギン、グルタミンおよびチロシンからなる群より選択されるアミノ酸残基であり、前記疎水性アミノ酸残基がそれぞれ独立に、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、トリプトファン、グリシンおよびアラニンからなる群より選択されるアミノ酸残基である、請求項1〜のいずれかに記載の二次元微細薄膜の作製方法。 Each of the hydrophilic amino acid residues is independently an amino acid residue selected from the group consisting of aspartic acid, glutamic acid, arginine, lysine, histidine, serine, threonine, asparagine, glutamine and tyrosine, and the hydrophobic amino acid residue There are each independently valine, leucine, isoleucine, methionine, phenylalanine, tryptophan, an amino acid residue selected from the group consisting of glycine and alanine, making the two-dimensional micro-thin film according to any one of claims 1 to 3 Method. 前記溶液を調製するための溶媒として少なくとも水または低級アルコール系溶媒を使用し、該溶液中に含まれる前記有機分子材料の濃度が1×10−6〜1×10−4mol/Lとなるように該溶液を調製する、請求項1〜のいずれかに記載の二次元微細薄膜の作製方法。 At least water or a lower alcohol solvent is used as a solvent for preparing the solution, and the concentration of the organic molecular material contained in the solution is 1 × 10 −6 to 1 × 10 −4 mol / L. The method for producing a two-dimensional fine thin film according to any one of claims 1 to 4 , wherein the solution is prepared. 前記基材の少なくとも一表面が炭化ケイ素、シリカガラス、アルミナおよびマイカからなる群より選択される物質からなる、請求項1〜のいずれかに記載の二次元微細薄膜の作製方法。 The method for producing a two-dimensional fine thin film according to any one of claims 1 to 5 , wherein at least one surface of the substrate is made of a material selected from the group consisting of silicon carbide, silica glass, alumina, and mica. 前記基材を前記溶液中に浸漬させることにより該基材表面に該溶液を供給する、請求項1〜のいずれかに記載の二次元微細薄膜の作製方法。 Supplying the solution to the substrate surface by immersing said substrate in said solution, a method for manufacturing a two-dimensional micro-thin film according to any one of claims 1-6. 前記溶液を毛細管現象により前記基材表面に供給する、請求項1〜のいずれかに記載の二次元微細薄膜の作製方法。 The method for producing a two-dimensional fine thin film according to any one of claims 1 to 6 , wherein the solution is supplied to the surface of the substrate by capillary action. 請求項1〜のいずれかに記載される二次元微細薄膜作製方法によって作製されたペプチド薄膜を表面に備えることを特徴とする、生組織順応性が付与された基板。 A substrate with living tissue adaptability, comprising a peptide thin film produced by the method for producing a two-dimensional fine thin film according to any one of claims 1 to 8 on the surface.
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