JPH0259075A - 平面膜の形成方法 - Google Patents
平面膜の形成方法Info
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- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
- G01N33/54313—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being characterised by its particulate form
- G01N33/5432—Liposomes or microcapsules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
- B01J2219/0072—Organic compounds
- B01J2219/00734—Lipids
Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、脂質、蛋白質等の膜形成物質を用いて、穏和
な条件、かつ簡便な工程で、液相中の基板上に任意の大
きさの二分子平面膜を形成させる方法に関するものであ
る。
な条件、かつ簡便な工程で、液相中の基板上に任意の大
きさの二分子平面膜を形成させる方法に関するものであ
る。
生体膜が、脂質二分子膜を基本構造とし、膜内に様々な
膜蛋白質が混在することで、多種多様な機能を果たして
いることはよく知られている。生体膜を模した人工膜を
再構成することができると、例えば物質透過性を制御し
て、有用物質の濾別や濃縮に利用することができる。ま
た、生体物質に対する親和性を利用して、微全生体物質
を吸着・結合し、検出に役立てることもできる。例えば
、酵素や抗体を膜中に保持して、特定の基質あるいは抗
原と結合した際の膜電位、または膜抵抗の変化を測定す
ることにより、物質の検出を行う酵素あるいは、抗体セ
ンサの開発もなされている。
膜蛋白質が混在することで、多種多様な機能を果たして
いることはよく知られている。生体膜を模した人工膜を
再構成することができると、例えば物質透過性を制御し
て、有用物質の濾別や濃縮に利用することができる。ま
た、生体物質に対する親和性を利用して、微全生体物質
を吸着・結合し、検出に役立てることもできる。例えば
、酵素や抗体を膜中に保持して、特定の基質あるいは抗
原と結合した際の膜電位、または膜抵抗の変化を測定す
ることにより、物質の検出を行う酵素あるいは、抗体セ
ンサの開発もなされている。
このような機能性膜の開発を行うためには、まず安定な
脂質二分子平面膜を構成する技術を必要とする。さらに
蛋白質を穏和な条件下で膜中に導入できることが望まし
い。従来、平面膜の作成方法としては、黒膜法、LB模
膜法どが知られていた。
脂質二分子平面膜を構成する技術を必要とする。さらに
蛋白質を穏和な条件下で膜中に導入できることが望まし
い。従来、平面膜の作成方法としては、黒膜法、LB模
膜法どが知られていた。
黒膜法は、プラスチック等の薄いシートに直径数100
μmの細孔をあけたものを水溶液中に浸し、細孔に有機
溶剤に溶かした脂質を塗ると、溶剤が細孔の周辺部に移
動して中心部に脂質二分子膜が形成されることを利用す
るものである。
μmの細孔をあけたものを水溶液中に浸し、細孔に有機
溶剤に溶かした脂質を塗ると、溶剤が細孔の周辺部に移
動して中心部に脂質二分子膜が形成されることを利用す
るものである。
LB法とは、分子内に親水性部位と疎水性部位とを有す
る構造の分子あるいは親水性に顕著な差がある一部位を
有する構造の分子において、分子は水面上で親水性基を
下に向けて単分子層を形成することを利用して単分子膜
またはその・累積膜を作成するものである。これらの膜
は、通常ラングミューアの水槽を利用して製造される。
る構造の分子あるいは親水性に顕著な差がある一部位を
有する構造の分子において、分子は水面上で親水性基を
下に向けて単分子層を形成することを利用して単分子膜
またはその・累積膜を作成するものである。これらの膜
は、通常ラングミューアの水槽を利用して製造される。
この水槽は、気液界面に展開した分子層が水相上を自由
に拡散し子層の展開面積を制限して分子層の集合状態を
制限し、その集合状態に依存した表面圧を得られるよう
にしたものである。仕切板を動かし、展開面積を縮小し
て表面圧を徐々に上昇させ、分子層の表面圧を設定する
ようにする。そして、表面圧を維持しながら、静かに清
浄な基板を垂直に上昇または下降させることにより、あ
るいは基板を分子面に水平にして付着させることにより
、基板上に移し取るものである。
に拡散し子層の展開面積を制限して分子層の集合状態を
制限し、その集合状態に依存した表面圧を得られるよう
にしたものである。仕切板を動かし、展開面積を縮小し
て表面圧を徐々に上昇させ、分子層の表面圧を設定する
ようにする。そして、表面圧を維持しながら、静かに清
浄な基板を垂直に上昇または下降させることにより、あ
るいは基板を分子面に水平にして付着させることにより
、基板上に移し取るものである。
〔発明が解決しようとしている問題点〕蛋白質や脂質等
の膜形成物質は、従来の平面膜製膜過程の物理的、化学
的条件下においては必ずしも安定ではない。蛋白質はポ
リペプチド鎖が特定の高次構造を保つときにのみその機
能を発揮するが、界面張力、有機溶剤等により高次構造
が壊され、変性、失活しやすい。また脂質は、酸素存在
下で酸化を受けやすい。
の膜形成物質は、従来の平面膜製膜過程の物理的、化学
的条件下においては必ずしも安定ではない。蛋白質はポ
リペプチド鎖が特定の高次構造を保つときにのみその機
能を発揮するが、界面張力、有機溶剤等により高次構造
が壊され、変性、失活しやすい。また脂質は、酸素存在
下で酸化を受けやすい。
黒膜法では、製膜過程に有機溶剤を用いるために、蛋白
質を同時に導入することは一般に困難である。また、生
成した膜中への有機溶剤の残存は免れず、例えばプロテ
オリポソーム融合法で、製膜後に蛋白質を導入しても、
失活の危険がある。
質を同時に導入することは一般に困難である。また、生
成した膜中への有機溶剤の残存は免れず、例えばプロテ
オリポソーム融合法で、製膜後に蛋白質を導入しても、
失活の危険がある。
またLB模膜法おいては、膜形成物質をあらかじめ単分
子膜として気−液界面に展開しなければならないため、
界面張力によって蛋白質が変性することがある。また気
相に接するために脂質が酸化する恐れもある。
子膜として気−液界面に展開しなければならないため、
界面張力によって蛋白質が変性することがある。また気
相に接するために脂質が酸化する恐れもある。
このように従来の平面膜製膜法は、分子の物理的、化学
的安定性を考慮していないため、特に生体由来の蛋白質
、脂質を用いた時に、膜に欠陥を生じたり、期待する機
能が発現されないことがあった。より穏和な条件での製
膜が望まれるところである。
的安定性を考慮していないため、特に生体由来の蛋白質
、脂質を用いた時に、膜に欠陥を生じたり、期待する機
能が発現されないことがあった。より穏和な条件での製
膜が望まれるところである。
従来の平面膜製膜法にはさらに以下の欠点がある。すな
わち、黒膜法においては、作成しうる膜の面積、形状は
著しく制限され、直径1mmを越える膜の作成は不可能
である。また、膜の作成上、熟練した操作を必要とする
など、産業的応用には不向きである。
わち、黒膜法においては、作成しうる膜の面積、形状は
著しく制限され、直径1mmを越える膜の作成は不可能
である。また、膜の作成上、熟練した操作を必要とする
など、産業的応用には不向きである。
LB模膜法、膜の面積、形状に関して、実際には装置の
形状等から種々の制限が加わるが、原理的な制限はない
。しかしLB模膜法先に記したように分子レベルの累積
操作を力学的な動作で行うために、表面圧の制御、基板
の移動などに微妙な精度を必要とする。また、気−液界
面に展開した単分子膜を用いる関係上、水面のわずかな
振動、空気中を浮遊する微量なチリの混入も膜に欠陥を
与える。従って、良質なLB膜を得るためには、除震装
置やクリーンルーム等に設備投資をしなければならない
。
形状等から種々の制限が加わるが、原理的な制限はない
。しかしLB模膜法先に記したように分子レベルの累積
操作を力学的な動作で行うために、表面圧の制御、基板
の移動などに微妙な精度を必要とする。また、気−液界
面に展開した単分子膜を用いる関係上、水面のわずかな
振動、空気中を浮遊する微量なチリの混入も膜に欠陥を
与える。従って、良質なLB膜を得るためには、除震装
置やクリーンルーム等に設備投資をしなければならない
。
本発明においては、上記従来の平面膜の製膜法の欠点を
克服して、蛋白質、脂質等の膜形成物質を変性、失活さ
せない穏和な条件下、簡便な工程で、液相中の基板上に
任意の大きさの二分子膜を形成されることを目的とした
。
克服して、蛋白質、脂質等の膜形成物質を変性、失活さ
せない穏和な条件下、簡便な工程で、液相中の基板上に
任意の大きさの二分子膜を形成されることを目的とした
。
〔問題点を解決するための手段(及び作用)〕本発明の
基本的な特徴は、平面膜形成の手段として、リポソーム
またはプロテオリポソームが、液相中において、長鎖ア
ルキル基を表面に有する基板上で自発的に開裂し、平面
膜に展開されることを利用している点にある。
基本的な特徴は、平面膜形成の手段として、リポソーム
またはプロテオリポソームが、液相中において、長鎖ア
ルキル基を表面に有する基板上で自発的に開裂し、平面
膜に展開されることを利用している点にある。
すなわち、リポソームまたはプロテオリポソームが気−
液界面において開裂し、単分子膜に展開されることが従
来知られていたが、本発明者らは、リポソームまたはプ
ロテオリポソームが、液相と長鎖アルキル基の配列した
分子層との界面においても開裂し、単分子膜として展開
されることを発見し、本発明に到った。
液界面において開裂し、単分子膜に展開されることが従
来知られていたが、本発明者らは、リポソームまたはプ
ロテオリポソームが、液相と長鎖アルキル基の配列した
分子層との界面においても開裂し、単分子膜として展開
されることを発見し、本発明に到った。
第1図および第2図は本発明の構成を模式的に示したも
のである。第1図に示すように、長鎖炭化水素基を結合
した基板を、リポソームまたはプロテオリポソーム懸濁
液中に浸す。第2図は、リポソームまたはプロテオリポ
ソームが、疎水面で開裂し、展開されて平面膜を生成す
ることを示している。
のである。第1図に示すように、長鎖炭化水素基を結合
した基板を、リポソームまたはプロテオリポソーム懸濁
液中に浸す。第2図は、リポソームまたはプロテオリポ
ソームが、疎水面で開裂し、展開されて平面膜を生成す
ることを示している。
製膜の工程が液相中で行われるために、蛋白質、脂質等
の膜形成物質が生理的活性を失わない穏和な条件を設定
することができる。また、平面膜への展開は全く自発的
に行われるので、例えば、従来のLB模膜法みられるよ
うな、基板の精密な移動などの操作を必要とせず、工程
、装置が著しく簡略化される。さらに、膜の面積に関し
て、原理的にも実際的にも制限がなく、簡便に大きな面
積を持つ平面膜を得ることができる。
の膜形成物質が生理的活性を失わない穏和な条件を設定
することができる。また、平面膜への展開は全く自発的
に行われるので、例えば、従来のLB模膜法みられるよ
うな、基板の精密な移動などの操作を必要とせず、工程
、装置が著しく簡略化される。さらに、膜の面積に関し
て、原理的にも実際的にも制限がなく、簡便に大きな面
積を持つ平面膜を得ることができる。
さて、本発明において平面膜は基板上に展開される。容
易に推察されるように、基板の形状は、「真の」平面で
ある必要はなく種々の曲面もしくは凹凸面を持つものが
利用できる。基板の材質としては、炭化水素基を付与し
うるちのであればよく、例えば、ガラス、金属、セラミ
クス、樹脂などを用いることができる。また、基板表面
は必ずしも平滑である必要はなく、例えば、多孔質ガラ
ス、セルロースフィルム、コラーゲンフィルム等を用い
ることができ、さらには、種々の充填剤で表面処理した
ものも用いることができる。なお、本発明の構成から明
らかなように、液相中の基板の表面には、炭化水素基の
分子層が形成されている限り、平面膜が形成される。従
って、基板の両面に炭化水素基を付与すれば、両面に平
面膜を形成することもできる。
易に推察されるように、基板の形状は、「真の」平面で
ある必要はなく種々の曲面もしくは凹凸面を持つものが
利用できる。基板の材質としては、炭化水素基を付与し
うるちのであればよく、例えば、ガラス、金属、セラミ
クス、樹脂などを用いることができる。また、基板表面
は必ずしも平滑である必要はなく、例えば、多孔質ガラ
ス、セルロースフィルム、コラーゲンフィルム等を用い
ることができ、さらには、種々の充填剤で表面処理した
ものも用いることができる。なお、本発明の構成から明
らかなように、液相中の基板の表面には、炭化水素基の
分子層が形成されている限り、平面膜が形成される。従
って、基板の両面に炭化水素基を付与すれば、両面に平
面膜を形成することもできる。
本発明における、基板上にあらかじめ存在させる長鎖炭
化水素基の単分子層としては、長鎖アルキルカップリン
グ試薬を基板に結合させる方法や、長鎖の疎水基を持つ
脂質の極性基を基板に結合させる方法等が考えられる。
化水素基の単分子層としては、長鎖アルキルカップリン
グ試薬を基板に結合させる方法や、長鎖の疎水基を持つ
脂質の極性基を基板に結合させる方法等が考えられる。
前者は、簡便な方法であり、例えば、シランカップリン
グ剤として、アルキルトリクロロシラン C13S1−R あるいはアルキルトリメトキシシラン (CH30) 5i−R などを挙げることができる。特にアテアリルトリクロロ
シランは市販されており、処理が簡便である。また、樹
脂や無機充填剤との接着には、アルキルチタネート、例
えば、 (CI−13) 2−CH−0=Ti −[0−Co−
R] 3あるいは CH2−0 なども良好である。
グ剤として、アルキルトリクロロシラン C13S1−R あるいはアルキルトリメトキシシラン (CH30) 5i−R などを挙げることができる。特にアテアリルトリクロロ
シランは市販されており、処理が簡便である。また、樹
脂や無機充填剤との接着には、アルキルチタネート、例
えば、 (CI−13) 2−CH−0=Ti −[0−Co−
R] 3あるいは CH2−0 なども良好である。
また脂質の極性基を基板に結合させて、長鎖炭化水素基
を基板に導入する方法は、工程がやや煩雑になるものの
、不飽和結合を含む炭化水素基を導入しやすいことや、
炭化水素基と基板との間に間隙を作ることができるので
、二分子膜外に露出する部分の大きい蛋白質の場に特に
有利である。
を基板に導入する方法は、工程がやや煩雑になるものの
、不飽和結合を含む炭化水素基を導入しやすいことや、
炭化水素基と基板との間に間隙を作ることができるので
、二分子膜外に露出する部分の大きい蛋白質の場に特に
有利である。
本発明では、あらかじめリポソームまたはプロテオリポ
ソームの懸濁液を作製する必要がある。その際、脂質の
材料としては、単分子膜、あるいは多分子膜を構成でき
る公知の両親媒性化合物が利用できる。これらの膜形成
能を持つ脂質分子は炭素が8個以上の長鎖アルキル基と
親水基とを有して構成され、親水基が 例えば、 例えば、 (2CnN”2C+ ) などのカチオン、 例えば、 (2C、−5uc−3o 3つ などのアニオン、 例えば、 CH3(CH□)。
ソームの懸濁液を作製する必要がある。その際、脂質の
材料としては、単分子膜、あるいは多分子膜を構成でき
る公知の両親媒性化合物が利用できる。これらの膜形成
能を持つ脂質分子は炭素が8個以上の長鎖アルキル基と
親水基とを有して構成され、親水基が 例えば、 例えば、 (2CnN”2C+ ) などのカチオン、 例えば、 (2C、−5uc−3o 3つ などのアニオン、 例えば、 CH3(CH□)。
CH2
(2Cn−gl−xG)
などの非イオン、
(2C,8N″C+ C2PO4−)
などの双性イオンのいずれでも良い。
これらの脂質材料のうち、ホスファチジルコリン(レシ
チン)やホスファチジルエタノールアミン、ジホスファ
チジルグリセロールなどのグリセロリン脂質;スフィン
ゴミエリンやセラミドシリアチン等のスフィンゴリン脂
質;セレブロシド、スルファチド、セラミドオリゴへキ
ソシド等のスフィンゴ糖脂質:および親水基として炭水
化物を含むグリコジルジアシルグリセロール等のグリセ
ロ糖脂質なども用いても良い。本発明でいう脂質材料は
、上記の例に限らず二分子小胞を形成し得るならば、特
に限定されるものではない。
チン)やホスファチジルエタノールアミン、ジホスファ
チジルグリセロールなどのグリセロリン脂質;スフィン
ゴミエリンやセラミドシリアチン等のスフィンゴリン脂
質;セレブロシド、スルファチド、セラミドオリゴへキ
ソシド等のスフィンゴ糖脂質:および親水基として炭水
化物を含むグリコジルジアシルグリセロール等のグリセ
ロ糖脂質なども用いても良い。本発明でいう脂質材料は
、上記の例に限らず二分子小胞を形成し得るならば、特
に限定されるものではない。
本発明におけるリポソームの作製方法は、通常使用され
ている方法でよく特別な工夫を必要としない。例えば、
界面活性剤で脂質を可溶化して作った混合液から透析に
より界面活性剤をゆっくり除去する方法(透析法);水
溶液に脂質を加え適当な温度で懸濁し、ポルテックスな
どにより機械的振動を与えたのち、この懸濁液を急速冷
却し徐々に融解させる方法(凍結融解法);または懸濁
液を超音波処理する方法(超音波処理法):脂質の有機
溶媒溶液を水と混和させたのち、有機溶媒を除去する方
法(逆相蒸発法);作成したベシクル懸濁液に交流電場
を与える方法(膜融合法);などが使用できる。また、
これらの方法を組み合わせたり、その他の変法も使用で
きることは言うまでもない。
ている方法でよく特別な工夫を必要としない。例えば、
界面活性剤で脂質を可溶化して作った混合液から透析に
より界面活性剤をゆっくり除去する方法(透析法);水
溶液に脂質を加え適当な温度で懸濁し、ポルテックスな
どにより機械的振動を与えたのち、この懸濁液を急速冷
却し徐々に融解させる方法(凍結融解法);または懸濁
液を超音波処理する方法(超音波処理法):脂質の有機
溶媒溶液を水と混和させたのち、有機溶媒を除去する方
法(逆相蒸発法);作成したベシクル懸濁液に交流電場
を与える方法(膜融合法);などが使用できる。また、
これらの方法を組み合わせたり、その他の変法も使用で
きることは言うまでもない。
また、プロテオリポソームの形成方法についても通常使
用されている、リポソーム形成法に類似の方法を用いる
ことができ、特別の工夫を要しない。例えば、透析法、
疎水性ビーズ処理法などの界面活性剤除去法、凍結融解
法、逆相蒸発法、膜融合法などが簡便に用いられる。ま
た、これらの方法を組み合せたり、その他の変法も使用
することができる。
用されている、リポソーム形成法に類似の方法を用いる
ことができ、特別の工夫を要しない。例えば、透析法、
疎水性ビーズ処理法などの界面活性剤除去法、凍結融解
法、逆相蒸発法、膜融合法などが簡便に用いられる。ま
た、これらの方法を組み合せたり、その他の変法も使用
することができる。
さらに、細胞やオルガネラ等の生体組織を破砕、遠心処
理して得られる、いわゆるミクロソーム画分も、本発明
においてプロテオリポソームのかわりとして用いること
ができる。例えば、肝ミクロソームベシクルや、筋小胞
体ベシクルなどが用いられる。
理して得られる、いわゆるミクロソーム画分も、本発明
においてプロテオリポソームのかわりとして用いること
ができる。例えば、肝ミクロソームベシクルや、筋小胞
体ベシクルなどが用いられる。
上記の方法により調製した、リポソームまたはプロテオ
リポソームの懸濁液を図に示したような展開槽に入れ、
炭化水素基を結合した基板を浸すことにより本発明は完
成する。
リポソームの懸濁液を図に示したような展開槽に入れ、
炭化水素基を結合した基板を浸すことにより本発明は完
成する。
本発明の基本的な構成を示すものとして、平面基板上に
脂質二分子膜を展開する方法を具体例によって説明する
。
脂質二分子膜を展開する方法を具体例によって説明する
。
基板としては、表面にアルキル基を付与しうるちのなら
ば特に限定はされないが、ここでは−例としてガラス板
を用いてみる。ガラスの表面にはシラノール基(−3i
OH)があり、これを用いると、メトキシ基(−0CH
3)、エトキシ基(−〇C2H3)。
ば特に限定はされないが、ここでは−例としてガラス板
を用いてみる。ガラスの表面にはシラノール基(−3i
OH)があり、これを用いると、メトキシ基(−0CH
3)、エトキシ基(−〇C2H3)。
ハロゲン基(−X)等を持つアリキルシランカップリン
グ剤を用いて直接基板をアルキル化できる。オフタデシ
ルトリクロロシランを用いて、ガラス表面をアルキル化
する処方が、ガラス表面の前処理工程とともに文献に記
載があり(例えば、T、Ishigur。
グ剤を用いて直接基板をアルキル化できる。オフタデシ
ルトリクロロシランを用いて、ガラス表面をアルキル化
する処方が、ガラス表面の前処理工程とともに文献に記
載があり(例えば、T、Ishigur。
& M、Nakanishi、J、Biochem、
95,581−583 (1984))、他のシランカ
ップリング剤についても適用できる。ここで、アルキル
基の長さ、不飽和度には何ら限定はないが、実際には、
市販されているシランカップリング剤の種類は比較的限
られており、特に不飽和結合を持つものは得に(い。一
方、リン脂質には、天然、合成、含めて種々の長さ、不
飽和度を持った炭化水素基を持ったものを入手すること
ができるので、リン脂質の極性基を基板に結合すること
ができれば好都合である。この目的のためには、アミノ
基を持ったリン脂質、ホスファチジルエタノールアミン
(PE)、ホスファチジルセリン(ps)等を用いるこ
とができる。複数の水酸基を持つ固相にアミノ基を結合
させる方法は種々存在し、なかでも、臭化シアン活性化
法、ヘテロ−二価官能架橋試薬、5PDP (Nザクシ
ンイミジル−3−(2−ピリジルジチオ)プロピオネー
ト)を用いた架橋法は好都合に用いることができる。
95,581−583 (1984))、他のシランカ
ップリング剤についても適用できる。ここで、アルキル
基の長さ、不飽和度には何ら限定はないが、実際には、
市販されているシランカップリング剤の種類は比較的限
られており、特に不飽和結合を持つものは得に(い。一
方、リン脂質には、天然、合成、含めて種々の長さ、不
飽和度を持った炭化水素基を持ったものを入手すること
ができるので、リン脂質の極性基を基板に結合すること
ができれば好都合である。この目的のためには、アミノ
基を持ったリン脂質、ホスファチジルエタノールアミン
(PE)、ホスファチジルセリン(ps)等を用いるこ
とができる。複数の水酸基を持つ固相にアミノ基を結合
させる方法は種々存在し、なかでも、臭化シアン活性化
法、ヘテロ−二価官能架橋試薬、5PDP (Nザクシ
ンイミジル−3−(2−ピリジルジチオ)プロピオネー
ト)を用いた架橋法は好都合に用いることができる。
臭化シアン活性化法は、水酸基を多数持つ、アガロース
等の多糖類を臭化シアンで処理して活性基に変換し、蛋
白質等の化合物のアミノ基と共有結合させる方法であり
、シラノール基を持つガラス表面とアミノ基を持つリン
脂質との結合にそのまま用いることができる。この方法
については、種々の実験書(例えば、堀尾、山下編、「
蛋白質・酵素の基礎実験法」(南江堂、1981年)1
47〜149頁)に詳細な記載があり、特別の変更な(
適用することができた。
等の多糖類を臭化シアンで処理して活性基に変換し、蛋
白質等の化合物のアミノ基と共有結合させる方法であり
、シラノール基を持つガラス表面とアミノ基を持つリン
脂質との結合にそのまま用いることができる。この方法
については、種々の実験書(例えば、堀尾、山下編、「
蛋白質・酵素の基礎実験法」(南江堂、1981年)1
47〜149頁)に詳細な記載があり、特別の変更な(
適用することができた。
また、5PDPを用いる架橋法は、リン脂質のアミノ基
に5PDPを結合させて、チオール基(−S H)に変
換し、さらに同相にγ−メルカプトプロピルトリメトキ
シシランを結合させて、表面を同じくチオール基とし、
両者を反応させてジスルフィド結合を形成するものであ
る。まず、リン脂質に5PDPを結合させる。反応条件
はPharmacia社パンフレット“5PDP、 H
eterobifunctional Reageu
t”に詳述されている。ただし、反応は水溶液中のかわ
りにリン脂質、5PDPともにエタノールに溶解し、エ
タノール中で反応を行う。また、反応物より目的物、す
なわちリン脂質−3PDP複合体を分難するために、ゲ
ル口過のかわりにシリカゲルのカラムを用いて、クロロ
ホルム−メタノールを展開溶媒としてカラムクロマトグ
ラフィを行う。ガラス基板へのγ−メルカプトプロピル
トリメトキシシランの結合は、他のシランカップリング
剤と全く同様の反応条件で行うことができる。こうして
、チオール化されたガラス基板をリン脂質−3PDP複
合体のエタノール溶液に浸して反応させると、ジスルフ
ィド結合をつうじて、リン脂質が基板上へ固定される。
に5PDPを結合させて、チオール基(−S H)に変
換し、さらに同相にγ−メルカプトプロピルトリメトキ
シシランを結合させて、表面を同じくチオール基とし、
両者を反応させてジスルフィド結合を形成するものであ
る。まず、リン脂質に5PDPを結合させる。反応条件
はPharmacia社パンフレット“5PDP、 H
eterobifunctional Reageu
t”に詳述されている。ただし、反応は水溶液中のかわ
りにリン脂質、5PDPともにエタノールに溶解し、エ
タノール中で反応を行う。また、反応物より目的物、す
なわちリン脂質−3PDP複合体を分難するために、ゲ
ル口過のかわりにシリカゲルのカラムを用いて、クロロ
ホルム−メタノールを展開溶媒としてカラムクロマトグ
ラフィを行う。ガラス基板へのγ−メルカプトプロピル
トリメトキシシランの結合は、他のシランカップリング
剤と全く同様の反応条件で行うことができる。こうして
、チオール化されたガラス基板をリン脂質−3PDP複
合体のエタノール溶液に浸して反応させると、ジスルフ
ィド結合をつうじて、リン脂質が基板上へ固定される。
以上、基板としてガラスを前提として、表面に炭化水素
基を付与する方法を述べたが、表面に水酸基を持つ材料
ならば、はぼ同様の手法を適用することができる。例え
ば、金属表面は通常酸化しており、水の存在で水酸基を
生成する。セルロース、アガロース等のゲルも同様に用
いられる。アミノ基を官能基として持つ、ポリアクリル
アミドゲルも、例えば5PDPを架橋試薬として用いる
ことにより、チオール基を導入できるので、リン脂質−
5PDP複合体を用いて、炭化水素基を付与できる。
基を付与する方法を述べたが、表面に水酸基を持つ材料
ならば、はぼ同様の手法を適用することができる。例え
ば、金属表面は通常酸化しており、水の存在で水酸基を
生成する。セルロース、アガロース等のゲルも同様に用
いられる。アミノ基を官能基として持つ、ポリアクリル
アミドゲルも、例えば5PDPを架橋試薬として用いる
ことにより、チオール基を導入できるので、リン脂質−
5PDP複合体を用いて、炭化水素基を付与できる。
基板の疎水化については、以上でおおよそ尽(されてい
る。残るもう一つの因子であるリポソームまたはプロテ
オリポソーム懸濁液に関しては、前節に述べたように既
存の調製法の多くを利用することができる。またそれぞ
れの調製法に関しては、多くの実験書に詳しい記述があ
る(例えば、日本生化学余線、続生化学実験講座第3巻
、[膜脂質と血漿リポタンパク質(下)J 24.25
章)ので、各調製法に関してここで詳述はしない。以下
に具体的な実施例により本発明の詳細な説明する。
る。残るもう一つの因子であるリポソームまたはプロテ
オリポソーム懸濁液に関しては、前節に述べたように既
存の調製法の多くを利用することができる。またそれぞ
れの調製法に関しては、多くの実験書に詳しい記述があ
る(例えば、日本生化学余線、続生化学実験講座第3巻
、[膜脂質と血漿リポタンパク質(下)J 24.25
章)ので、各調製法に関してここで詳述はしない。以下
に具体的な実施例により本発明の詳細な説明する。
[実験例1]
カバーグラス(lommXlomm程度)を加熱した5
%エクストラン(メルク社製)溶液で洗浄し、水浴型超
音波洗浄器で30分処理する。流水で30分洗浄した後
、110〜150°Cのオーブンで乾燥する。
%エクストラン(メルク社製)溶液で洗浄し、水浴型超
音波洗浄器で30分処理する。流水で30分洗浄した後
、110〜150°Cのオーブンで乾燥する。
2mlオクタデシルトリクロロシラン、140mjl’
n−ヘキサデカン、30m!!四塩化炭素、20 m
I!クロロホルム、の溶液に乾燥したカバーグラスを浸
し、室温で2時間撹拌する。カバーグラスを取り出し、
クロロホルムで3回、エタノールで1回洗浄後、110
℃のオーブンで乾燥する。
n−ヘキサデカン、30m!!四塩化炭素、20 m
I!クロロホルム、の溶液に乾燥したカバーグラスを浸
し、室温で2時間撹拌する。カバーグラスを取り出し、
クロロホルムで3回、エタノールで1回洗浄後、110
℃のオーブンで乾燥する。
以上の操作によりカバーグラス表面のアルキル化は完了
する。
する。
30mAナス型フラスコに脂質重fi150mgに相当
する卵黄レクチンのクロロホルム溶液を入れ、ロータリ
ーエバポレータを用いて溶媒を留去した後、デシケータ
に入れ、真空ポンプを用いて溶媒を完全に除く。水溶液
、例えば0.1M KCI、10mMTris−HC
e (pH7,0)を10 m 12加え、Volte
xミキサーで30秒〜1分処理して脂質薄膜を分散させ
た後、プローブ型超音波発振装置で30分間超音波処理
すると、直径1100n以下の一枚膜リポソーム懸濁液
を得る。これを液体窒素またはドライアイス−アセトン
で凍結し、室温で融解した後30秒間水浴型超音波発振
装置で処理して直径数1100nの一枚膜リポソーム懸
濁液を得る。
する卵黄レクチンのクロロホルム溶液を入れ、ロータリ
ーエバポレータを用いて溶媒を留去した後、デシケータ
に入れ、真空ポンプを用いて溶媒を完全に除く。水溶液
、例えば0.1M KCI、10mMTris−HC
e (pH7,0)を10 m 12加え、Volte
xミキサーで30秒〜1分処理して脂質薄膜を分散させ
た後、プローブ型超音波発振装置で30分間超音波処理
すると、直径1100n以下の一枚膜リポソーム懸濁液
を得る。これを液体窒素またはドライアイス−アセトン
で凍結し、室温で融解した後30秒間水浴型超音波発振
装置で処理して直径数1100nの一枚膜リポソーム懸
濁液を得る。
リポソーム懸濁液を図に示すような構造を備えた展開槽
に注ぎ、アルキル化したカバーグラスをリポソーム部局
液に浸す。リポソームのアルキル化基板上への開裂、二
分子膜の形成は、脂質濃度が高くなる程速く、20mg
/mI!の条件では30分程で完了する。
に注ぎ、アルキル化したカバーグラスをリポソーム部局
液に浸す。リポソームのアルキル化基板上への開裂、二
分子膜の形成は、脂質濃度が高くなる程速く、20mg
/mI!の条件では30分程で完了する。
[実施例2]
脂質のみからなるリポソームのかわりに蛋白質を膜中に
導入したプロテオリポソームを用いて、蛋白質を含む平
面二分子膜を形成する方法を記す。
導入したプロテオリポソームを用いて、蛋白質を含む平
面二分子膜を形成する方法を記す。
基板として、多孔質ガラス(例えば、旭ガラス社製、M
PG−D、孔径40人、円板径10 m m )を用い
る。基板をクロロホルムで洗浄し、オーブンで乾燥する
。γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(SH6
062,信越化学)の2%クロロホルム溶液に乾燥した
基板を浸し、1時間撹拌する。
PG−D、孔径40人、円板径10 m m )を用い
る。基板をクロロホルムで洗浄し、オーブンで乾燥する
。γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(SH6
062,信越化学)の2%クロロホルム溶液に乾燥した
基板を浸し、1時間撹拌する。
基板を取り出し、クロロホルムで洗浄後、IoooCの
オーブンで10分間乾燥する。以上で多孔質ガラス基板
表面はチオール化される。
オーブンで10分間乾燥する。以上で多孔質ガラス基板
表面はチオール化される。
一方、ホスファチジルエタノールアミン(PE)のエタ
ノール溶液(10mg/ml)と5PDP (N−サク
シンイミジル−3−(2−ピリジルジチオノプロピオネ
ート、Pharmacia社)のエタノール溶液()を
混合し、室温1時間放置し、反応させる。反応終了後、
未反応のPEおよび5PDPをシリカゲルのカラム、ク
ロロホルム−メタノールを展開溶媒としてカラムクロマ
トグラフィを行い除き、PE−3PDP複合体を得る。
ノール溶液(10mg/ml)と5PDP (N−サク
シンイミジル−3−(2−ピリジルジチオノプロピオネ
ート、Pharmacia社)のエタノール溶液()を
混合し、室温1時間放置し、反応させる。反応終了後、
未反応のPEおよび5PDPをシリカゲルのカラム、ク
ロロホルム−メタノールを展開溶媒としてカラムクロマ
トグラフィを行い除き、PE−3PDP複合体を得る。
PE−5PDP複合体をエタノール溶液とし、さきにチ
オール化した多孔質ガラス基板を浸すと、ジスルフィド
結合を形成して、PEは基板上に固定される。PEを結
合させた基板をエタノールで洗浄した後、デシケータ−
中で真空ポンプを用いて1時間吸引し、エタノールを完
全に除去する。
オール化した多孔質ガラス基板を浸すと、ジスルフィド
結合を形成して、PEは基板上に固定される。PEを結
合させた基板をエタノールで洗浄した後、デシケータ−
中で真空ポンプを用いて1時間吸引し、エタノールを完
全に除去する。
平面膜に導入する蛋白質の一例として、バクテリオロド
プシンを用いる。P、0esterheltおよびW、
5toeckeniusに従い[M e t h o
d 、 E n z y m o l 、 。
プシンを用いる。P、0esterheltおよびW、
5toeckeniusに従い[M e t h o
d 、 E n z y m o l 、 。
31、667−678 (1974)]、高度好塩菌H
alobacteriumhalobiumより紫膜を
抽出し、さらにに、−3,Huanget al、
[Proc、 Natl、 Acad、 Sc
i、 USA。
alobacteriumhalobiumより紫膜を
抽出し、さらにに、−3,Huanget al、
[Proc、 Natl、 Acad、 Sc
i、 USA。
77.323 (1980)コの方法を用いて、紫膜を
脱脂質してバクテリオロドプシンを調製した。
脱脂質してバクテリオロドプシンを調製した。
30m1ナス型フラスコに脂質重fi150mgに相当
する大豆リン脂質(アゾレクチン)のクロロホルム溶液
を入れ、ロータリーエバポレータを用いて溶媒を留去し
た後デシケータに入れ、真空ポンプを用いて溶媒を完全
に除(。0 、1 M K CI! 10 m 12
を加え、Voltexミキサーで30秒処理後、プロー
ブ型超音波発振装置で30分間処理する。これにバクテ
リオロドプシンを必要量加え、液体窒素またはドライア
イス−アセトンで凍結、室温で融解した後30秒間水浴
型超音波発振装置で処理するサイクルを6回繰り返す。
する大豆リン脂質(アゾレクチン)のクロロホルム溶液
を入れ、ロータリーエバポレータを用いて溶媒を留去し
た後デシケータに入れ、真空ポンプを用いて溶媒を完全
に除(。0 、1 M K CI! 10 m 12
を加え、Voltexミキサーで30秒処理後、プロー
ブ型超音波発振装置で30分間処理する。これにバクテ
リオロドプシンを必要量加え、液体窒素またはドライア
イス−アセトンで凍結、室温で融解した後30秒間水浴
型超音波発振装置で処理するサイクルを6回繰り返す。
以上の操作によりバクテリオロドプシンが膜中に組み込
まれた一枚膜プロテオリポソームを得る。
まれた一枚膜プロテオリポソームを得る。
バクテリオロドプシン−プロテオリポソーム懸濁液を展
開槽に導入し、PEを固定した多孔質ガラス基板を浸す
。リポソームの場合と同様に、プロテオリポソームの基
板上での開裂、蛋白質−脂質二分子膜の形成は、プロテ
オリポソームの濃度が高い程遠(、脂質濃度20 m
g / m 1の条件では30分程で完了する。
開槽に導入し、PEを固定した多孔質ガラス基板を浸す
。リポソームの場合と同様に、プロテオリポソームの基
板上での開裂、蛋白質−脂質二分子膜の形成は、プロテ
オリポソームの濃度が高い程遠(、脂質濃度20 m
g / m 1の条件では30分程で完了する。
なお、上記の操作により、平面膜を形成した基板の分光
特性を調べると、紫膜と類似の特性を示すこと、また5
60nm附近に十分な強度を持つ光を照射することによ
り、多孔質ガラスを通して水素イオンが移動し、液のp
Hが変化することから、形成した平面膜にバクテリオロ
ドプシンが組み込まれており、かつ生理的機能を保って
いることが確認された。
特性を調べると、紫膜と類似の特性を示すこと、また5
60nm附近に十分な強度を持つ光を照射することによ
り、多孔質ガラスを通して水素イオンが移動し、液のp
Hが変化することから、形成した平面膜にバクテリオロ
ドプシンが組み込まれており、かつ生理的機能を保って
いることが確認された。
以上に説明したように、本発明による平面膜の形成方法
は液相での工程によって完成するために、従来の気−液
界面を用いる成膜方法と比べて、気相の塵による汚染や
水面の振動の影響を除外できるという利点を持つのはも
ちろん、蛋白質や脂質などの膜形成物質の生理的活性を
損なうことのない穏和な製膜方法を提供している。また
、工程が簡単で特別な装置を必要としないことなどのた
めに、大面積で安定した良質の蛋白質−脂質二分子平面
膜を安価かつ簡便に得ることができる。
は液相での工程によって完成するために、従来の気−液
界面を用いる成膜方法と比べて、気相の塵による汚染や
水面の振動の影響を除外できるという利点を持つのはも
ちろん、蛋白質や脂質などの膜形成物質の生理的活性を
損なうことのない穏和な製膜方法を提供している。また
、工程が簡単で特別な装置を必要としないことなどのた
めに、大面積で安定した良質の蛋白質−脂質二分子平面
膜を安価かつ簡便に得ることができる。
第1図は本発明の基本的な構成を模式的に示した図であ
る。第2図は平面膜の形成過程を模式的に表わした図で
ある。 10、50・・・・・・・・・・・・・・・・基板20
・・・・・・・・リポソームまたはプロテオリポソー
ム懸濁液 30・・・・・・・・・・・・・・・・基板支持材31
・・・・・・・・・・・・・・・・・・展開槽40・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・水面51 ・・
・・・・・・・長鎖炭化水素基の分子層52 ・・・・
・ リポソームまたはプロテオリポソームが開裂して平
面膜を形成した部分 60 ・・・・・ リポソームまたはプロテオリポソー
ム(本図ではプロテオリポソーム)
る。第2図は平面膜の形成過程を模式的に表わした図で
ある。 10、50・・・・・・・・・・・・・・・・基板20
・・・・・・・・リポソームまたはプロテオリポソー
ム懸濁液 30・・・・・・・・・・・・・・・・基板支持材31
・・・・・・・・・・・・・・・・・・展開槽40・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・水面51 ・・
・・・・・・・長鎖炭化水素基の分子層52 ・・・・
・ リポソームまたはプロテオリポソームが開裂して平
面膜を形成した部分 60 ・・・・・ リポソームまたはプロテオリポソー
ム(本図ではプロテオリポソーム)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、少なくとも一側表面に長鎖炭化水素基を有する基板
を、リポソームの懸濁液に浸漬する工程よりなる脂質二
分子平面膜の形成方法。 2、長鎖炭化水素基を有する基板が、長鎖アルキルシラ
ンまたは長鎖アルキルチタネートカップリング剤を結合
することにより構成される、請求項1記載の脂質二分子
平面膜の形成方法。 3、長鎖炭化水素基を有する基板が、長鎖脂肪酸鎖を持
つ脂質の極性基を結合することにより構成される、請求
項1記載の脂質二分子平面膜の形成方法。 4、少なくとも一側表面に長鎖炭化水素基を有する基板
を、プロテオリポソームの懸濁液に浸漬する工程よりな
る蛋白質−脂質二分子平面膜の形成方法。 5、長鎖炭化水素基を有する基板が、長鎖アルキルシラ
ンまたは長鎖アルキルチタネートカップリング剤を結合
することにより構成される、請求項4記載の蛋白質−脂
質二分子平面膜の形成方法。 6、長鎖炭化水素基を有する基板が、長鎖脂肪酸鎖を持
つ脂質の極性基を結合することにより構成される、請求
項4記載の蛋白質−脂質二分子平面膜の形成方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63211911A JP2632956B2 (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | 平面膜の形成方法 |
EP19890115720 EP0355847B1 (en) | 1988-08-26 | 1989-08-25 | Method of forming planar membrane |
DE1989610227 DE68910227T2 (de) | 1988-08-26 | 1989-08-25 | Verfahren zur Herstellung planarer Membranen. |
US07/835,025 US5288517A (en) | 1988-08-26 | 1992-02-18 | Method of forming planar membrane |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63211911A JP2632956B2 (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | 平面膜の形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0259075A true JPH0259075A (ja) | 1990-02-28 |
JP2632956B2 JP2632956B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=16613697
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63211911A Expired - Fee Related JP2632956B2 (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | 平面膜の形成方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0355847B1 (ja) |
JP (1) | JP2632956B2 (ja) |
DE (1) | DE68910227T2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5491093A (en) * | 1991-09-09 | 1996-02-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Quantitative determination of lipid, and of co-existing two compounds |
WO2005071405A1 (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Japan Science And Technology Agency | 膜タンパク質分析用平面脂質二重膜の形成方法とその装置 |
JP2005528262A (ja) * | 2002-05-31 | 2005-09-22 | ソントル ナショナル ド ラ ルシェルシュ ションティフィーク | 表面修飾された無機物基板の製造方法及び得られる基板 |
JP2010240614A (ja) * | 2009-04-09 | 2010-10-28 | Toray Ind Inc | 分離膜デバイスおよびその製造方法 |
JP2012516776A (ja) * | 2009-02-03 | 2012-07-26 | アクアズ・アクチ−セルスカブ | 重合プロテオリポソームを用いたナノ加工膜 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3228957B2 (ja) * | 1990-06-14 | 2001-11-12 | キヤノン株式会社 | 巨大リポソームの製造方法及び巨大リポソーム形成用キット |
EP0966980B1 (en) * | 1995-12-22 | 2004-03-31 | BELLCO S.p.A. | Method of rapidly removing liposoluble target molecules from a colloidal solution and use of liposomes in a wash solution for dialysis |
US6583251B1 (en) | 1997-09-08 | 2003-06-24 | Emory University | Modular cytomimetic biomaterials, transport studies, preparation and utilization thereof |
DE19951509A1 (de) * | 1999-10-26 | 2001-10-31 | Biotul Ag I K | Substratgestützte Lipiddoppelschichten |
US7833978B2 (en) | 2004-02-20 | 2010-11-16 | Emory University | Thrombomodulin derivatives and conjugates |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1989001159A1 (en) * | 1987-07-27 | 1989-02-09 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Or | Receptor membranes |
-
1988
- 1988-08-26 JP JP63211911A patent/JP2632956B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-08-25 DE DE1989610227 patent/DE68910227T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-08-25 EP EP19890115720 patent/EP0355847B1/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5491093A (en) * | 1991-09-09 | 1996-02-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Quantitative determination of lipid, and of co-existing two compounds |
US5770452A (en) * | 1991-09-09 | 1998-06-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Quantitative determination of lipid, and of co-existing two compounds |
JP2005528262A (ja) * | 2002-05-31 | 2005-09-22 | ソントル ナショナル ド ラ ルシェルシュ ションティフィーク | 表面修飾された無機物基板の製造方法及び得られる基板 |
WO2005071405A1 (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Japan Science And Technology Agency | 膜タンパク質分析用平面脂質二重膜の形成方法とその装置 |
US8039247B2 (en) | 2004-01-21 | 2011-10-18 | Japan Science And Technology Agency | Method of forming planar lipid double membrane for membrane protein analysis and apparatus therefor |
JP2012516776A (ja) * | 2009-02-03 | 2012-07-26 | アクアズ・アクチ−セルスカブ | 重合プロテオリポソームを用いたナノ加工膜 |
JP2010240614A (ja) * | 2009-04-09 | 2010-10-28 | Toray Ind Inc | 分離膜デバイスおよびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0355847A3 (en) | 1991-08-07 |
EP0355847B1 (en) | 1993-10-27 |
DE68910227D1 (de) | 1993-12-02 |
JP2632956B2 (ja) | 1997-07-23 |
DE68910227T2 (de) | 1994-03-03 |
EP0355847A2 (en) | 1990-02-28 |
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