JPH05261277A - 二分子膜の作製方法 - Google Patents
二分子膜の作製方法Info
- Publication number
- JPH05261277A JPH05261277A JP4064957A JP6495792A JPH05261277A JP H05261277 A JPH05261277 A JP H05261277A JP 4064957 A JP4064957 A JP 4064957A JP 6495792 A JP6495792 A JP 6495792A JP H05261277 A JPH05261277 A JP H05261277A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- bilayer
- aqueous solution
- soln
- film
- Prior art date
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- Pending
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】二分子膜の両側に異なる水溶液が存在する場合
も含めて、安定な二分子膜を再現性よく簡便に作製でき
る方法を提供する。 【構成】貫通された小孔を有する基板１の一方の表面を
第１の水溶液２の表面に接触させた後、小孔内の第１の
水溶液２上に二分子膜形成分子を含む溶液３を添加し、
さらに基板１の他方の表面上に第２の水溶液４を供給す
る。
も含めて、安定な二分子膜を再現性よく簡便に作製でき
る方法を提供する。 【構成】貫通された小孔を有する基板１の一方の表面を
第１の水溶液２の表面に接触させた後、小孔内の第１の
水溶液２上に二分子膜形成分子を含む溶液３を添加し、
さらに基板１の他方の表面上に第２の水溶液４を供給す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二分子膜の作製方法に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】現在までのところ、シリコンを中心とし
た半導体技術によるトランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩ、超Ｌ
ＳＩの開発が行われ、今日のエレクトロニクスの基礎が
築かれてきた。一方、生命ないし生体現象の解明に伴
い、新しい考え方に基づいた材料、素子の開発への期待
が高まっている。これは、生体現象を模倣して、情報処
理、認識、記録などの面でこれまでと異なる原理に基礎
をおく材料、素子によって新しいエレクトロニクス技術
を担うという考え方に基づいている。
た半導体技術によるトランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩ、超Ｌ
ＳＩの開発が行われ、今日のエレクトロニクスの基礎が
築かれてきた。一方、生命ないし生体現象の解明に伴
い、新しい考え方に基づいた材料、素子の開発への期待
が高まっている。これは、生体現象を模倣して、情報処
理、認識、記録などの面でこれまでと異なる原理に基礎
をおく材料、素子によって新しいエレクトロニクス技術
を担うという考え方に基づいている。
【０００３】生体膜は、生体機能を発現する場として、
外部からの情報の認識と膜内への伝送、物質の変換、輸
送などの種々の重要な役割を果たしている。このため、
生体系を模倣した材料、素子の作製にとって、人工的な
膜の開発が極めて重要である。こうした人工的な膜とし
ては、高分子キャスト膜、ラングミュア−ブロジェット
（ＬＢ）膜など種々のものが考えられているが、生体膜
モデルとしては二分子膜系が最も生体膜に近い形態であ
る。この二分子膜は、水中において、基板に設けられた
小孔内に、リン脂質などの両親媒性分子を疎水部のアル
キル鎖どうしを向けたかたちで、二分子層配列させた超
薄膜のことである。
外部からの情報の認識と膜内への伝送、物質の変換、輸
送などの種々の重要な役割を果たしている。このため、
生体系を模倣した材料、素子の作製にとって、人工的な
膜の開発が極めて重要である。こうした人工的な膜とし
ては、高分子キャスト膜、ラングミュア−ブロジェット
（ＬＢ）膜など種々のものが考えられているが、生体膜
モデルとしては二分子膜系が最も生体膜に近い形態であ
る。この二分子膜は、水中において、基板に設けられた
小孔内に、リン脂質などの両親媒性分子を疎水部のアル
キル鎖どうしを向けたかたちで、二分子層配列させた超
薄膜のことである。
【０００４】従来、二分子膜を作製する方法としては、
刷毛塗り法（Ｎａｔｕｒｅ，１９４，９７９（１９６
２））と張り合わせ法（モンタール法）（Ｐｒｏｃ．Ｎ
ａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ，６９，３５６１
（１９７２））とが知られている。このうち、簡便性の
点では、刷毛塗り法が張り合わせ法に比べて有利であ
る。刷毛塗り法は、二分子膜を形成する脂質分子をｎ−
デカンなどの難揮発性溶媒に溶解させた膜形成溶液を刷
毛で小孔に塗り付ける、あるいはシリンジで噴き付ける
ことによって膜を形成させるものである。しかし、この
方法では、小孔中への膜形成溶液の添加量を制御するこ
とが困難であるため、再現性が極めて悪く、形成された
二分子膜も不安定である。また、水溶液中に浸漬された
基板の小孔部分に膜形成溶液を添加する際に、膜形成溶
液が水溶液中に分散するため、これが膜の物性を測定す
る際に障害となる。さらに、二分子膜の両側に異なる水
溶液が存在する状態で膜の物性を測定したい場合がある
が、これを実現するためには、二分子膜を形成した後、
一方の側の水溶液を置換するなどの煩雑な操作が必要と
なる。
刷毛塗り法（Ｎａｔｕｒｅ，１９４，９７９（１９６
２））と張り合わせ法（モンタール法）（Ｐｒｏｃ．Ｎ
ａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ，６９，３５６１
（１９７２））とが知られている。このうち、簡便性の
点では、刷毛塗り法が張り合わせ法に比べて有利であ
る。刷毛塗り法は、二分子膜を形成する脂質分子をｎ−
デカンなどの難揮発性溶媒に溶解させた膜形成溶液を刷
毛で小孔に塗り付ける、あるいはシリンジで噴き付ける
ことによって膜を形成させるものである。しかし、この
方法では、小孔中への膜形成溶液の添加量を制御するこ
とが困難であるため、再現性が極めて悪く、形成された
二分子膜も不安定である。また、水溶液中に浸漬された
基板の小孔部分に膜形成溶液を添加する際に、膜形成溶
液が水溶液中に分散するため、これが膜の物性を測定す
る際に障害となる。さらに、二分子膜の両側に異なる水
溶液が存在する状態で膜の物性を測定したい場合がある
が、これを実現するためには、二分子膜を形成した後、
一方の側の水溶液を置換するなどの煩雑な操作が必要と
なる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、二分
子膜の両側に異なる水溶液が存在する場合も含めて、安
定な二分子膜を再現性よく作製できる方法を提供するこ
とにある。
子膜の両側に異なる水溶液が存在する場合も含めて、安
定な二分子膜を再現性よく作製できる方法を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の二分子膜の作製
方法は、貫通された小孔を有する基板の一方の表面を第
１の水溶液の表面に接触させた後、小孔内の第１の水溶
液上に二分子膜形成分子を含む溶液を添加し、さらに基
板の他方の表面上に第２の水溶液を供給することを特徴
とするものである。
方法は、貫通された小孔を有する基板の一方の表面を第
１の水溶液の表面に接触させた後、小孔内の第１の水溶
液上に二分子膜形成分子を含む溶液を添加し、さらに基
板の他方の表面上に第２の水溶液を供給することを特徴
とするものである。
【０００７】本発明において、基板の材質は、数μｍ〜
数ｍｍ径の貫通された小孔を形成できるものであれば特
に限定されるものでない。例えば、テフロン、ポリイミ
ド、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン
などの高分子、鉄、ニッケル、銅、白金、金、銀、チタ
ンなどの純金属、ステンレスなどの合金、シリコンなど
の半導体、あるいはガラス、セラミックスなど、種々の
ものを用いることが可能であり、またその厚さも板とし
ての強度を保つことのできる厚さ、例えば数μｍ〜数ｍ
ｍの種々のものを用いることができる。
数ｍｍ径の貫通された小孔を形成できるものであれば特
に限定されるものでない。例えば、テフロン、ポリイミ
ド、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン
などの高分子、鉄、ニッケル、銅、白金、金、銀、チタ
ンなどの純金属、ステンレスなどの合金、シリコンなど
の半導体、あるいはガラス、セラミックスなど、種々の
ものを用いることが可能であり、またその厚さも板とし
ての強度を保つことのできる厚さ、例えば数μｍ〜数ｍ
ｍの種々のものを用いることができる。
【０００８】本発明において、基板に小孔を形成させる
には、種々の方法を用いることができる。高分子基板の
場合、例えば高圧放電によって打ち抜く方法が挙げられ
る。金属基板の場合、レーザーなどの利用による熱的な
方法、エッチングなどの通常の方法の他に、より制御さ
れた小孔の形状を得るためにレジストを用いたマイクロ
リソグラフィによる方法、さらに電解析出法によるパタ
ーン化した金属析出法なども可能である。半導体基板に
対しては、エッチングなどの通常の方法を用いることが
できる。また、ガラス基板に対しては、レーザーなどの
利用による熱的な方法、エッチングなどの通常の方法を
用いることができる。
には、種々の方法を用いることができる。高分子基板の
場合、例えば高圧放電によって打ち抜く方法が挙げられ
る。金属基板の場合、レーザーなどの利用による熱的な
方法、エッチングなどの通常の方法の他に、より制御さ
れた小孔の形状を得るためにレジストを用いたマイクロ
リソグラフィによる方法、さらに電解析出法によるパタ
ーン化した金属析出法なども可能である。半導体基板に
対しては、エッチングなどの通常の方法を用いることが
できる。また、ガラス基板に対しては、レーザーなどの
利用による熱的な方法、エッチングなどの通常の方法を
用いることができる。
【０００９】本発明において、第１および第２の水溶液
は、二分子膜の形成を妨げるものでなければ、特に限定
されるものではない。例えば、純水、ＫＣｌ水溶液、Ｎ
ａＣｌ水溶液など、種々のものを用いることができる。
また、第１の水溶液と第２の水溶液とは、同一でも異な
っていてもよい。
は、二分子膜の形成を妨げるものでなければ、特に限定
されるものではない。例えば、純水、ＫＣｌ水溶液、Ｎ
ａＣｌ水溶液など、種々のものを用いることができる。
また、第１の水溶液と第２の水溶液とは、同一でも異な
っていてもよい。
【００１０】本発明において、二分子膜を形成する分子
は、特に限定されるものではない。例えば、ホスファチ
ジルコリン類、ホスファチジルエタノールアミン類など
のリン脂質、もしくはモノオレインなどのグリセリン脂
質、またはこれらの脂質とコレステロールとの混合脂質
など、種々のものを用いることができる。また、これら
の脂質中に、チトクロムｃ、バクテリオロドプシンなど
の機能性膜タンパク質、もしくは各種の色素、またはこ
れらを分子内に有する機能性脂質などを混入してもよ
い。
は、特に限定されるものではない。例えば、ホスファチ
ジルコリン類、ホスファチジルエタノールアミン類など
のリン脂質、もしくはモノオレインなどのグリセリン脂
質、またはこれらの脂質とコレステロールとの混合脂質
など、種々のものを用いることができる。また、これら
の脂質中に、チトクロムｃ、バクテリオロドプシンなど
の機能性膜タンパク質、もしくは各種の色素、またはこ
れらを分子内に有する機能性脂質などを混入してもよ
い。
【００１１】
【作用】本発明の方法を用いれば、基板の小孔部分に一
定量の二分子膜形成溶液を添加できるので、安定な二分
子膜を再現性よく簡便に作製できる。また、第１および
第２の水溶液として異なる２種の水溶液を用いれば、二
分子膜の両側に異なる水溶液が存在する状態を直接形成
できるので、膜の物性を測定するうえでも有利である。
定量の二分子膜形成溶液を添加できるので、安定な二分
子膜を再現性よく簡便に作製できる。また、第１および
第２の水溶液として異なる２種の水溶液を用いれば、二
分子膜の両側に異なる水溶液が存在する状態を直接形成
できるので、膜の物性を測定するうえでも有利である。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１（ａ）〜（ｄ）
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１３】電解析出法により、６００μｍ径の小孔を
有する厚さ１０μｍのニッケル基板を作製した。高周波
スパッタ法によって基板の両面にＳｉＯ2 層を０．３μ
ｍずつ形成した。この基板をヘキサメチルジシラザンの
気相中で処理することにより表面を疎水化し、二分子膜
作製基板とした。図１（ａ）に示すように、この基板１
の一方の表面を、濃度０．１ＭのＫＣｌ水溶液２の表面
に接触させた。
有する厚さ１０μｍのニッケル基板を作製した。高周波
スパッタ法によって基板の両面にＳｉＯ2 層を０．３μ
ｍずつ形成した。この基板をヘキサメチルジシラザンの
気相中で処理することにより表面を疎水化し、二分子膜
作製基板とした。図１（ａ）に示すように、この基板１
の一方の表面を、濃度０．１ＭのＫＣｌ水溶液２の表面
に接触させた。
【００１４】図１（ｂ）に示すように、マイクロシリン
ジを用いて、基板１の小孔内のＫＣｌ水溶液２上に、モ
ノオレイン／ｎ−デカンのトルエン溶液を一定量添加し
た後、トルエンが蒸発するまで放置した。この結果、小
孔内に二分子膜形成溶液３の液膜が形成された。図１
（ｃ）に示すように、基板１の他方の表面に、濃度０．
１ＭのＮａＣｌ水溶液４を静かに供給した。
ジを用いて、基板１の小孔内のＫＣｌ水溶液２上に、モ
ノオレイン／ｎ−デカンのトルエン溶液を一定量添加し
た後、トルエンが蒸発するまで放置した。この結果、小
孔内に二分子膜形成溶液３の液膜が形成された。図１
（ｃ）に示すように、基板１の他方の表面に、濃度０．
１ＭのＮａＣｌ水溶液４を静かに供給した。
【００１５】この状態で放置して自然薄化させることに
より、図１（ｄ）に示すように、基板１表面に二分子膜
形成溶液６が広がるとともに、小孔内に二分子膜５が形
成された。
より、図１（ｄ）に示すように、基板１表面に二分子膜
形成溶液６が広がるとともに、小孔内に二分子膜５が形
成された。
【００１６】電気容量の測定と顕微鏡による観測から、
二分子膜が形成されたことを確認した。二分子膜の径の
時間的変動は±１０μｍであった。二分子膜を作製する
操作を複数回行ったところ、二分子膜の形成確率は９０
％であり、二分子膜の径の差は±２５μｍの範囲におさ
まり、良好な再現性を有していた。また、水溶液の一部
を採取して水を留去したところ、残留物は認められず、
二分子膜形成分子が水溶液中に分散していないことが確
認された。
二分子膜が形成されたことを確認した。二分子膜の径の
時間的変動は±１０μｍであった。二分子膜を作製する
操作を複数回行ったところ、二分子膜の形成確率は９０
％であり、二分子膜の径の差は±２５μｍの範囲におさ
まり、良好な再現性を有していた。また、水溶液の一部
を採取して水を留去したところ、残留物は認められず、
二分子膜形成分子が水溶液中に分散していないことが確
認された。
【００１７】比較のために、前記と同一の基板と膜形成
溶液を用い、従来の刷毛塗り法により二分子膜を作製し
た。この場合、二分子膜の径の時間的変動は±５０μ
ｍ、再現性試験による二分子膜の径の変動は±１００μ
ｍであった。また、水溶液の一部を採取して水を留去し
たところ、残留物としてモノオレインおよびｎ−デカン
が検出された。
溶液を用い、従来の刷毛塗り法により二分子膜を作製し
た。この場合、二分子膜の径の時間的変動は±５０μ
ｍ、再現性試験による二分子膜の径の変動は±１００μ
ｍであった。また、水溶液の一部を採取して水を留去し
たところ、残留物としてモノオレインおよびｎ−デカン
が検出された。
【００１８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の方法を用い
れば、二分子膜の両側に異なる水溶液が存在する場合も
含めて、安定な二分子膜を再現性よく簡便に作製でき
る。
れば、二分子膜の両側に異なる水溶液が存在する場合も
含めて、安定な二分子膜を再現性よく簡便に作製でき
る。
【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明の二分子膜の作製方法
を工程順に示す断面図。
を工程順に示す断面図。
１…基板、２…ＫＣｌ水溶液、３…二分子膜形成溶液、
４…ＮａＣｌ水溶液、５…二分子膜、３…二分子膜形成
溶液。
４…ＮａＣｌ水溶液、５…二分子膜、３…二分子膜形成
溶液。
Claims (1)
- 【請求項１】 貫通された小孔を有する基板の一方の表
面を第１の水溶液の表面に接触させた後、小孔内の第１
の水溶液上に二分子膜形成分子を含む溶液を添加し、さ
らに基板の他方の表面上に第２の水溶液を供給すること
を特徴とする二分子膜の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4064957A JPH05261277A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 二分子膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4064957A JPH05261277A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 二分子膜の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05261277A true JPH05261277A (ja) | 1993-10-12 |
Family
ID=13273040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4064957A Pending JPH05261277A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 二分子膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05261277A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007029911A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Univ Of Tokyo | 両親媒性単分子膜の接触による二分子膜の形成方法およびその装置 |
| JP2008540108A (ja) * | 2005-05-20 | 2008-11-20 | アクアポリン エーピーエス | 水を濾過する膜 |
-
1992
- 1992-03-23 JP JP4064957A patent/JPH05261277A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008540108A (ja) * | 2005-05-20 | 2008-11-20 | アクアポリン エーピーエス | 水を濾過する膜 |
| JP2007029911A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Univ Of Tokyo | 両親媒性単分子膜の接触による二分子膜の形成方法およびその装置 |
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