JP6837234B2 - 脂質二重膜構造体とその製造方法 - Google Patents
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Description
1.脂質二重膜構造体
第1の実施形態の脂質二重膜構造体は、所定の3次元的構造を備えている。後述するように、この脂質二重膜構造体は、脂質二重膜に過酸化水素を供給することにより所定の3次元的形状を保持するようになったものである。これらの形状のうち第1の形状はトーラス体形状である。第2の形状は円筒形状である。本実施形態の脂質二重膜構造体は、トーラス体形状と円筒形状とのいずれかの形状を保持している。
図1は、第1の脂質二重膜構造体100の形状を示す平面図である。図2は、第1の脂質二重膜構造体100の形状を示す側面図である。第1の脂質二重膜構造体100は、トーラス体形状を保持している。第1の脂質二重膜構造体100の外径Ro1は、30nm以上80nm以下である。第1の脂質二重膜構造体100の内径Ri1は、5nm以上35nm以下である。第1の脂質二重膜構造体100の幅W1は、5nm以上35nm以下である。これらの数値範囲は、例示である。そのため、外径Ro1等は、これらの数値範囲以外の数値であってもよい。
図4は、第2の脂質二重膜構造体200の形状を示す平面図である。図5は、第2の脂質二重膜構造体200の形状を示す側面図である。第2の脂質二重膜構造体200は、円筒形状を保持している。第2の脂質二重膜構造体200の外径Ro2は、30nm以上80nm以下である。第2の脂質二重膜構造体200の内径Ri2は、5nm以上35nm以下である。第2の脂質二重膜構造体200の幅W2は、5nm以上35nm以下である。第2の脂質二重膜構造体200の高さH2は、50nm以上500nm以下である。これらの数値範囲は、例示である。そのため、外径Ro2等は、これらの数値範囲以外の数値であってもよい。
2−1.懸濁液準備工程
ここで、リン脂質が第1の水に分散している懸濁液を準備する。
まず単離したリン脂質を準備する。リン脂質は、クロロホルム溶液の内部で保存されていることが多い。そのため、クロロホルム溶液とリン脂質との混合物からクロロホルムを蒸発させる。これにより、リン脂質が得られる。リン脂質として例えば、1,2−dioleoyl−sn−glycero−3−phosphocholineを用いる。
次に、リン脂質と第1の水とを混合する。これにより、リン脂質と第1の水との混合物が作製される。ここで、第1の水は、純水である。次に、混合物を撹拌する。そして、リン脂質を第1の水の内部に十分に拡散させる。これにより、リン脂質が第1の水の内部に十分に分散している懸濁液が作製される。この段階で、懸濁液中にリン脂質のベシクルが生成されると考えられる。
次に、基材の上に懸濁液を供給する。この状態では、ベシクルが懸濁液中に分散している状態にある。ここで基材は、種々の基板である。基材として例えば、マイカ基板が挙げられる。または、基材は、固体であれば、その他の材質であってもよい。
次に、基材の上で懸濁液を静置する。これにより、図6に示すように、懸濁液中のベシクルが基材の上に沈殿する。そして、ベシクルは、基材の上に沈殿する際に展開すると考えられる。つまり、基材の上にリン脂質の脂質二重膜を支持させるのである。
次に、基材の上の脂質二重膜に過酸化水素(H2 O2 )を供給する。具体的には、基材の上に静置した懸濁液に過酸化水素を添加する。これにより、基材の上に展開している脂質二重膜の一部が、基材から剥がれるとともに円環状にまとまりだす。そして、脂質二重膜の一部が、トーラス体形状の第1の脂質二重膜構造体100または円筒形状の第2の脂質二重膜構造体200になる。
3−1.リン脂質の種類
本実施形態では、リン脂質として1,2−dioleoyl−sn−glycero−3−phosphocholineを用いている。しかし、これ以外のリン脂質を用いてもよい。例えば、ホスフィチジルコリン、ホスフィチジルセリン、ホスフィチジルエタノールアミン、ホスフィチジル酸、ホスフィチジルイノシトール、スフィンゴミエリン等が挙げられる。
本実施形態では、基材に供給した懸濁液を静置することにより脂質二重膜を基材に支持させる。しかし、帯電させた脂質二重膜またはベシクルの中心部に帯電粒子を有するものを用いる場合には、懸濁液に電界をかけることにより、リン脂質を基材の上に支持させることもできる。また、ベシクルを1箇所に集中させることもできる。
脂質二重膜支持工程の後に、懸濁液の上澄みを緩衝液等で洗浄してもよい。
これらの変形例等を自由に組み合わせてもよい。
本実施形態の脂質二重膜構造体は、基材に支持されている脂質二重膜に過酸化水素を供給することにより得られる。第1の脂質二重膜構造体100の形状はトーラス体形状である。第2の脂質二重膜構造体200の形状は円筒形状である。そのため、例えば、これらを何らかの高分子化合物の輸送体として用いることができる。
第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、過酸化水素供給工程が第1の実施形態と異なっている。そのため、その異なる点について説明する。
1−1.脂質二重膜支持工程まで
第1の実施形態の脂質二重膜支持工程までを実施する。
第2の水に非平衡大気圧プラズマを照射することによりプラズマ照射水を作製する。第2の水は純水である。非平衡大気圧プラズマのプラズマガスは、例えばArガスである。またはその他の希ガスであってもよい。プラズマガスは、希ガスの他にその他のガスを含んでいてもよい。大気圧プラズマは、大気中で窒素や酸素に由来する原子や分子、ラジカル等を発生させる。例えば、酸素に由来するラジカルが第2の水の内部に供給されることにより、第2の水の内部で過酸化水素が発生する。
次に、基板の上の懸濁液を静置したものにプラズマ照射水を添加する。前述のように、このプラズマ照射水は過酸化水素を含んでいる。したがって、第1の実施形態と同様に第1の脂質二重膜構造体100または第2の脂質二重膜構造体200が作製される。
2−1.過酸化水素供給工程
懸濁液にプラズマ照射水を添加する代わりに、懸濁液に大気圧プラズマを直接照射してもよい。その場合であっても、懸濁液の内部に過酸化水素が発生するからである。
まず、1,2−dioleoyl−sn−glycero−3−phosphocholineを含んでいるクロロホルム溶液をガラスバイアルに入れた。次に、ガラスバイアルに窒素ブローした。これは、クロロホルムを蒸発させるためである。そして、ガラスバイアルの蓋を空けた状態でデシケーターに入れた。次にその状態でデシケーターを真空引きした。真空引きする時間は30分であった。この真空引きによりクロロホルムはほとんど蒸発しきる。すなわち、純粋な1,2−dioleoyl−sn−glycero−3−phosphocholineが得られる。
次に、高速AFM装置(株式会社生体分子計測研究所製)を用いて脂質二重膜構造体を観察した。そのために、図7に示すような試料台を作製した。まず、マイカ基板をガラス台に接着剤を用いて接着した。接着剤が乾燥した後に、マイカ基板を劈開した。そして、ガラス台を高速AFM装置のピエゾステージに接着した。次に、0.10mg/mlの懸濁液をマイカ基板の上に1.5μL滴下した。そして、常温で5分間だけ混合溶液を静置した。この段階で、リン脂質からなるベシクルがマイカ基板の上に展開したと考えられる。そして、緩衝液でマイカ基板の表面を洗浄した。ここで、緩衝液は、NaOHとNaClとを添加した50mMのHEPESであった。これにより、懸濁液の上澄みが除去された。この段階では、マイカ基板の上には脂質二重膜が残留していると考えられる。また、この段階では、脂質二重膜は平面形状であると考えられる。
3−1.過酸化水素添加前(平面形状)
図9は、基板上に展開している脂質二重膜のAFM画像(その1)である。図9の上段に、脂質二重膜の表面画像を示す。図9の下段に、上段の線に沿って測定された高さを示すグラフを示す。これ以降の図において、上段の表面画像と下段のグラフとの関係は、図9と同様である。図9に示すように、平面形状の脂質二重膜の膜厚は5nm程度である。
図11は、トーラス体形状の脂質二重膜構造体を示すAFM画像である。図11は、観察溶液に過酸化水素を添加した後の脂質二重膜を示している。図11の上段および下段に示すように、脂質二重膜構造体がトーラス体形状であることが確認された。
図15は、円筒形状の脂質二重膜構造体を示すAFM画像である。図15は、観察溶液に過酸化水素を添加した後の脂質二重膜を示している。円筒形状の脂質二重膜構造体の外径の平均値は41.2nmであった。図15に示すように、円筒形状の脂質二重膜構造体の高さは、およそ200nm程度であった。
図16は、脂質二重膜の時間的変化を示すAFM画像である。測定の都合上、所定の時刻(観察の開始時刻)を0秒とした。図16に示すように、0秒の段階では、画像中の中央付近と右下付近にトーラス体形状の脂質二重膜構造体が存在している。そして、時間の経過とともに、中央付近のトーラス体形状の脂質二重膜構造体の右隣の位置に新たなトーラス体形状の脂質二重膜構造体が成長している様子が観察された。図16に示すように、数秒という短い時間でトーラス体形状の脂質二重膜構造体が形成された。
200…第2の脂質二重膜構造体
Claims (7)
- リン脂質が第1の水に分散している懸濁液を準備する懸濁液準備工程と、
基材の上に前記懸濁液を供給する懸濁液供給工程と、
前記基材の上に前記リン脂質の脂質二重膜を支持させる脂質二重膜支持工程と、
前記脂質二重膜に過酸化水素を供給する過酸化水素供給工程と、
を有し、
前記過酸化水素供給工程では、
前記リン脂質をトーラス体形状もしくは円筒形状の脂質二重膜構造体とすること
を特徴とする脂質二重膜構造体の製造方法。 - リン脂質が第1の水に分散している懸濁液を準備する懸濁液準備工程と、
基材の上に前記懸濁液を供給する懸濁液供給工程と、
前記基材の上に前記リン脂質の脂質二重膜を支持させる脂質二重膜支持工程と、
前記脂質二重膜に過酸化水素を供給する過酸化水素供給工程と、
を有し、
前記過酸化水素供給工程では、
前記懸濁液に大気圧プラズマを直接照射すること
を特徴とする脂質二重膜構造体の製造方法。 - 請求項2に記載の脂質二重膜構造体の製造方法において、
前記過酸化水素供給工程では、
前記リン脂質をトーラス体形状もしくは円筒形状の脂質二重膜構造体とすること
を特徴とする脂質二重膜構造体の製造方法。 - 請求項1に記載の脂質二重膜構造体の製造方法において、
第2の水に大気圧プラズマを照射してプラズマ照射水を作製するプラズマ照射水作製工程を有し、
前記過酸化水素供給工程では、
前記懸濁液に前記プラズマ照射水を添加すること
を特徴とする脂質二重膜構造体の製造方法。 - 脂質二重膜が3次元的構造を備える脂質二重膜構造体において、
前記脂質二重膜がトーラス体形状もしくは円筒形状を保持していること
を特徴とする脂質二重膜構造体。 - 請求項5に記載の脂質二重膜構造体において、
内径が5nm以上35nm以下であること
を特徴とする脂質二重膜構造体。 - 請求項5または請求項6に記載の脂質二重膜構造体において、
外径が30nm以上80nm以下であること
を特徴とする脂質二重膜構造体。
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