JPWO2010021320A1 - Uniform diameter vesicle generating apparatus and generating method - Google Patents

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Abstract

1μmないし100μmの範囲のサイズで均一な単一層の二分子膜ベシクルを大量に生成する方法であって、封入効率の高い方法を開発すること。本発明は二分子膜ベシクルの生成装置を提供する。本発明の二分子膜ベシクルの生成装置は、主流路と、該主流路に開口する複数の微小憩室と、該微小憩室に連絡する房室と、該房室に設けられた脈動防止手段とを含む構造体を複数含む。本発明は二分子膜ベシクルの生成方法を提供する。本発明のベシクルの生成方法は、本発明の構造体と、第1及び第2の水性溶液と、相分離流体とを用意するステップと、前記相分離流体が相分離流体層を形成し、該相分離流体層は前記微小憩室の側壁面に懸架されるステップと、前記主流路内の第2の水性溶液の液流が前記相分離流体層を剪断することによって、前記相分離流体層と、該相分離流体層に包囲された第1の水性溶液とが括れてベシクルとして切断されるステップとを含む。To develop a method for producing a large amount of a uniform monolayer bilayer vesicle having a size in the range of 1 μm to 100 μm and having a high encapsulation efficiency. The present invention provides an apparatus for producing a bilayer vesicle. The bilayer membrane vesicle production device of the present invention comprises a main channel, a plurality of micro diverticulas opening in the main channel, an atrioventricular chamber communicating with the micro diverticulum, and pulsation preventing means provided in the atrioventricular chamber. Contains multiple structures. The present invention provides a method for producing a bilayer vesicle. The method for producing a vesicle of the present invention comprises the steps of preparing the structure of the present invention, first and second aqueous solutions, and a phase separation fluid, and the phase separation fluid forms a phase separation fluid layer, The phase separation fluid layer is suspended on the side wall surface of the microdiverticulum, and the liquid flow of the second aqueous solution in the main channel shears the phase separation fluid layer, and The first aqueous solution surrounded by the phase separation fluid layer is bundled and cut into vesicles.

Description

本発明は、二分子膜ベシクルの生成装置及び生成方法に関し、より具体的には、1μmないし100μmの平均サイズで変動係数が5%未満の二分子膜ベシクルのマイクロ流路を用いた生成装置及び生成方法に関する。   The present invention relates to a bilayer vesicle production apparatus and production method, and more specifically, a production apparatus using a microchannel of bilayer vesicles having an average size of 1 μm to 100 μm and a coefficient of variation of less than 5%, and It relates to a generation method.

所望の高分子化合物を含む所望の体積が完全に封入された、単一層の両親媒性分子膜からなるベシクルは、顕微鏡スケールの化学リアクタとして、医薬品の送達ビークルとして、あるいは、さまざまな環境刺激に応答するバイオセンサーとしての用途が期待される。特に1μmないし100μmの範囲でサイズが均一な単一層のリン脂質ベシクルは、実際の生体細胞とほぼ同じ寸法を有し、生体膜の複雑な機能のモデル系として需要が大きい。そして生体細胞を構成している要素の機能を一つ一つ組み合わせて人工細胞を作成することによって、さらに高度な生命現象及びその分子機序を理解し応用することが可能になる。   A vesicle consisting of a single layer of amphiphilic molecular membrane, fully encapsulated in the desired volume containing the desired polymer compound, as a microscopic scale chemical reactor, as a drug delivery vehicle, or for various environmental stimuli Use as a responding biosensor is expected. In particular, single-layer phospholipid vesicles having a uniform size in the range of 1 μm to 100 μm have almost the same dimensions as actual living cells, and are in great demand as a model system for complex functions of biological membranes. By creating artificial cells by combining the functions of the elements that make up living cells one by one, it becomes possible to understand and apply more advanced life phenomena and their molecular mechanisms.

しかし、基質上で乾燥させた脂質フィルムに水性溶液を添加するやり方では、凍結溶融、超音波処理その他の処理を行わないと均一な単一層ベシクルを生成することはできない。そして前記処理は封入される液体の特性に応じて選択しなければならず、封入の効率が低いため、普遍的な生成方法ではない。また、逆エマルジョン法はこれらの課題を克服しているが、ベシクルのサイズを直接制御することができず、大量生産は困難である。例えば、非特許文献1に報告される方法では、平均サイズが4.12μmないし62.4μmのベシクルが生成されたが、そのサイズの変動はベシクルのサイズの約10%ないし約20%であった。非特許文献2に報告される方法では、平均サイズが4.0μmのベシクルが生成されたが、そのサイズの変動は50%もあった。
Tan, Y.C.ら、J. Am. Chem. Soc., 128: 5656-5658 (2006). Dittrich, P.S.ら、Lab Chip, 6: 488-493 (2006)
However, in the method of adding an aqueous solution to a lipid film dried on a substrate, a uniform single-layer vesicle cannot be produced unless freezing and thawing, sonication or other treatment is performed. The treatment must be selected according to the characteristics of the liquid to be sealed, and is not a universal production method because of low sealing efficiency. The inverse emulsion method overcomes these problems, but the size of vesicles cannot be directly controlled, and mass production is difficult. For example, in the method reported in Non-Patent Document 1, vesicles having an average size of 4.12 μm to 62.4 μm were generated, and the variation in the size was about 10% to about 20% of the size of the vesicle. . In the method reported in Non-Patent Document 2, vesicles having an average size of 4.0 μm were generated, but the variation in size was 50%.
Tan, YC et al., J. Am. Chem. Soc., 128: 5656-5658 (2006). Dittrich, PS et al., Lab Chip, 6: 488-493 (2006)

そこで、1μmないし100μmの範囲のサイズで均一な単一層の二分子膜ベシクルを大量に生成する方法であって、封入効率の高い方法を開発する必要がある。   Therefore, it is necessary to develop a method for producing a large amount of a uniform single-layer bilayer vesicle having a size in the range of 1 μm to 100 μm and a high encapsulation efficiency.

本発明は二分子膜ベシクルの生成装置を提供する。本発明の二分子膜ベシクルの生成装置は、主流路と、該主流路に開口する複数の微小憩室と、該微小憩室に連絡する房室と、該房室に設けられた脈動防止手段とを含む構造体を複数含む。   The present invention provides an apparatus for producing a bilayer vesicle. The bilayer membrane vesicle generating apparatus of the present invention comprises a main channel, a plurality of micro diverticulas opening in the main channel, an atrioventricular chamber communicating with the micro diverticulum, and pulsation preventing means provided in the atrioventricular chamber. Contains multiple structures.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記脈動防止手段は、前記微小憩室と前記房室とを連絡する連通細路の場合がある。   In the apparatus for generating a bilayer vesicle according to the present invention, the pulsation preventing means may be a communication path that connects the micro diverticulum and the atrioventricle.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記構造体は剪断手段を含む場合がある。   In the apparatus for generating a bilayer vesicle of the present invention, the structure may include a shearing means.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記微小憩室の壁面には相分離流体リザーバーが設けられ、該相分離流体リザーバーは相分離流体の層を懸架し、該相分離流体の層は、前記微小憩室の開口と前記房室との間で前記微小憩室を封止する場合がある。   In the apparatus for generating a bilayer vesicle of the present invention, a phase separation fluid reservoir is provided on the wall of the micro diverticulum, the phase separation fluid reservoir suspends a phase separation fluid layer, and the phase separation fluid layer comprises: The micro diverticulum may be sealed between the micro diverticulum opening and the atrioventricular chamber.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記微小憩室の壁面には複数の相分離流体リザーバーが設けられ、該複数の相分離流体リザーバーは複数の相分離流体の層を懸架し、該複数の相分離流体の層は、前記微小憩室の開口と前記房室との間で前記微小憩室を封止する場合がある。   In the apparatus for generating a bilayer vesicle according to the present invention, a plurality of phase separation fluid reservoirs are provided on a wall surface of the micro diverticulum, and the plurality of phase separation fluid reservoirs suspend a plurality of phase separation fluid layers, The layer of phase separation fluid may seal the microdiverticulum between the opening of the microdiverticulum and the chamber.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記相分離流体リザーバーは前記微小憩室の側壁面から該微小憩室内に伸びる張出部の場合がある。   In the bilayer vesicle production device of the present invention, the phase separation fluid reservoir may be an overhang extending from the side wall surface of the micro diverticulum into the micro diverticulum.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記房室には圧力発生部が設けられる場合がある。   In the apparatus for generating a bilayer vesicle according to the present invention, the atrioventricular chamber may be provided with a pressure generator.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記圧力発生部はレーザ光で発生させた微小気泡の膨張によって圧力を発生させる場合がある。   In the apparatus for generating a bilayer vesicle of the present invention, the pressure generating unit may generate pressure by expansion of microbubbles generated by laser light.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記圧力発生部は電気分解で発生させた微小気泡の膨張によって圧力を発生させる場合がある。   In the apparatus for generating a bilayer vesicle according to the present invention, the pressure generating unit may generate pressure by expansion of microbubbles generated by electrolysis.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記圧力発生部は電気ヒーターで発生させた微小気泡の膨張によって圧力を発生させる場合がある。   In the apparatus for generating a bilayer vesicle according to the present invention, the pressure generating unit may generate pressure by expansion of microbubbles generated by an electric heater.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記圧力発生部はマイクロアクチュエータによって圧力を発生させる場合がある。   In the apparatus for generating a bilayer vesicle of the present invention, the pressure generating unit may generate pressure by a microactuator.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記房室は外部圧力源に接続される場合がある。   In the apparatus for generating a bilayer vesicle of the present invention, the atrioventricular chamber may be connected to an external pressure source.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記外部圧力源はシリンジポンプの場合がある。   In the bilayer vesicle production device of the present invention, the external pressure source may be a syringe pump.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記外部圧力源は高圧ガスボンベの場合がある。   In the apparatus for generating a bilayer vesicle of the present invention, the external pressure source may be a high-pressure gas cylinder.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記主流路を通過する相分離流体は1つの向きに流れ、前記剪断手段は前記微小憩室の開口の下流側に設けられる場合がある。   In the apparatus for generating a bilayer vesicle according to the present invention, the phase separation fluid passing through the main flow path may flow in one direction, and the shearing means may be provided on the downstream side of the opening of the micro diverticulum.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記主流路を通過する液体は順逆2つの向きに流れ、前記剪断手段は前記2つの向きの流れのそれぞれの下流側に設けられる場合がある。   In the apparatus for generating a bilayer vesicle according to the present invention, the liquid passing through the main flow path may flow in two directions, the forward direction and the reverse direction, and the shearing means may be provided on the downstream side of the flow in the two directions.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記房室は水性溶液の外部供給源に接続され、該水性溶液は前記連通細路を介して前記微小憩室に供給される場合がある。   In the apparatus for producing a bilayer vesicle according to the present invention, the atrioventricular chamber may be connected to an external supply source of an aqueous solution, and the aqueous solution may be supplied to the microdiverticulum via the communication channel.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記構造体は1個又は2個以上の水性溶液の流路を含み、該水性溶液の流路は、前記複数の相分離流体リザーバーのうち少なくとも2個の間に設けられた前記微小憩室の壁面の開口と、前記複数の水性溶液のそれぞれの外部供給源とを連絡する場合がある。   In the apparatus for generating a bilayer vesicle according to the present invention, the structure includes one or more aqueous solution flow paths, and the aqueous solution flow paths include at least two of the plurality of phase separation fluid reservoirs. There is a case where the opening of the wall of the micro diverticulum provided between the individual and the external source of each of the plurality of aqueous solutions are communicated.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記構造体は副流路を含み、該副流路は相分離流体の外部供給源に接続され、該相分離流体は前記副流路を介して前記相分離流体リザーバーに供給される場合がある。   In the apparatus for generating a bilayer vesicle according to the present invention, the structure includes a sub-flow channel, and the sub-flow channel is connected to an external supply source of a phase separation fluid, and the phase separation fluid passes through the sub-flow channel There are cases where the phase separation fluid reservoir is supplied.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記微小憩室は2次元的に配置される場合がある。   In the apparatus for generating a bilayer vesicle of the present invention, the microdiverticulum may be arranged two-dimensionally.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記微小憩室は3次元的に配置される場合がある。   In the apparatus for generating a bilayer vesicle according to the present invention, the microdiverticulum may be arranged three-dimensionally.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記相分離流体の層は水性溶液との間で界面を形成する場合がある。   In the apparatus for producing a bilayer vesicle of the present invention, the phase separation fluid layer may form an interface with an aqueous solution.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記相分離流体は両親媒性分子を含む有機溶液の場合がある。   In the apparatus for producing a bilayer vesicle of the present invention, the phase separation fluid may be an organic solution containing amphiphilic molecules.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記相分離流体は気体か、両親媒性分子を含まない有機溶液かであり、前記水性溶液は両親媒性分子を含む場合がある。   In the apparatus for producing a bilayer vesicle of the present invention, the phase separation fluid may be a gas or an organic solution containing no amphiphilic molecules, and the aqueous solution may contain amphiphilic molecules.

本発明の二分子膜ベシクルの生成装置において、前記構造体はポリジメチルシロキサンでできており、前記有機溶液はポリジメチルシロキサンを膨潤変形させる場合がある。   In the apparatus for producing a bilayer vesicle of the present invention, the structure is made of polydimethylsiloxane, and the organic solution may swell and deform polydimethylsiloxane.

本発明は二分子膜ベシクルの生成方法を提供する。本発明の二分子膜ベシクルの生成方法は、主流路と、該主流路に開口する複数の微小憩室と、該微小憩室に連絡する房室と、該房室に設けられた脈動防止手段とを含む構造体と、第1及び第2の水性溶液と、相分離流体とを用意するステップと、前記構造体の主流路に第1の水性溶液を流して、第1の水性溶液を前記微小憩室に導入するステップと、前記構造体の主流路に前記相分離流体を流して、該相分離流体を前記微小憩室の少なくとも一部に導入するステップと、前記構造体の主流路に第2の水性溶液を流して、前記主流路内の前記相分離流体を除去し、前記相分離流体が相分離流体層を形成し、該相分離流体層は前記微小憩室の側壁面に懸架されるステップと、前記相分離流体層が前記微小憩室の側壁面に懸架された状態で、前記房室に圧力を加えることにより、前記房室を経て前記微小憩室に第1の水性溶液が押し流されて、前記相分離流体層の先端が前記微小憩室の開口から前記主流路に入るように前記相分離流体層を伸張させるステップと、前記主流路内の第2の水性溶液の液流が前記相分離流体層を剪断することによって、前記相分離流体層と、該相分離流体層に包囲された第1の水性溶液とが括れてベシクルとして切断されるステップとを含む。   The present invention provides a method for producing a bilayer vesicle. The method for producing a bilayer vesicle according to the present invention comprises a main channel, a plurality of micro diverticulas opening in the main channel, an atrioventricular chamber communicating with the micro diverticulum, and a pulsation preventing means provided in the atrioventricular chamber. A structure including the first and second aqueous solutions, and a phase separation fluid; and flowing the first aqueous solution through the main flow path of the structure to cause the first aqueous solution to flow into the micro diverticulum. Introducing the phase separation fluid into the main flow path of the structure, introducing the phase separation fluid into at least a part of the microdiverticulum, and introducing a second aqueous solution into the main flow path of the structure. Flowing a solution to remove the phase separation fluid in the main flow path, the phase separation fluid forming a phase separation fluid layer, the phase separation fluid layer being suspended on a side wall surface of the micro diverticulum; In the state where the phase separation fluid layer is suspended on the side wall surface of the micro diverticulum, By applying pressure to the first diverticulum, the first aqueous solution is swept into the micro diverticulum via the atrioventricular chamber, and the phase separation is performed so that the tip of the phase separation fluid layer enters the main flow path from the opening of the micro diverticulum. Stretching the fluid layer; and by flowing a second aqueous solution in the main flow channel shearing the phase separation fluid layer, the phase separation fluid layer and a first phase surrounded by the phase separation fluid layer. And the aqueous solution is cut together as a vesicle.

本発明は二分子膜ベシクルの生成方法を提供する。本発明の二分子膜ベシクルの生成方法は、主流路と、該主流路に開口する複数の微小憩室と、該微小憩室に連絡する房室と、該房室に設けられた脈動防止手段とを含む構造体と、疎水性溶媒と、第1及び第2の水性溶液と、相分離流体とを用意するステップと、前記構造体の主流路に前記疎水性溶媒を流して、該疎水性溶媒を前記微小憩室に導入するステップと、前記構造体の主流路に第1の水性溶液を流して、第1の水性溶液を前記微小憩室に導入するステップと、前記構造体の主流路に前記相分離流体を流して、該相分離流体を前記微小憩室の少なくとも一部に導入するステップと、前記構造体の主流路に第2の水性溶液を流して、前記主流路内の前記相分離流体を除去し、前記相分離流体が相分離流体層を形成し、該相分離流体層は前記微小憩室の側壁面に懸架されるステップと、前記相分離流体層が前記微小憩室の側壁面に懸架された状態で、前記房室の前記疎水性溶媒を加熱して微小気泡の発生、膨張により圧力を加えることにより、前記房室を経て前記微小憩室に第1の水性溶液が押し流されて、前記相分離流体層の先端が前記微小憩室の開口から前記主流路に入るように前記相分離流体層を伸張させるステップと、前記主流路内の第2の水性溶液の液流が前記相分離流体層を剪断することによって、前記相分離流体層と、該相分離流体層に包囲された第1の水性溶液とが括れてベシクルとして切断されるステップとを含む。   The present invention provides a method for producing a bilayer vesicle. The method for producing a bilayer vesicle according to the present invention comprises a main channel, a plurality of micro diverticulas opening in the main channel, an atrioventricular chamber communicating with the micro diverticulum, and a pulsation preventing means provided in the atrioventricular chamber. A structure including a hydrophobic solvent, first and second aqueous solutions, and a phase separation fluid; and flowing the hydrophobic solvent through a main flow path of the structure, Introducing into the micro diverticulum; flowing a first aqueous solution into the main flow path of the structure; introducing the first aqueous solution into the micro diverticulum; and phase separation into the main flow path of the structure. Flowing a fluid to introduce the phase separation fluid into at least a part of the microdiverticulum; and flowing a second aqueous solution into the main flow path of the structure to remove the phase separation fluid in the main flow path And the phase separation fluid forms a phase separation fluid layer, In the state suspended from the side wall surface of the micro diverticulum, and in the state where the phase separation fluid layer is suspended from the side wall surface of the micro diverticulum, the hydrophobic solvent in the chamber is heated to generate and expand micro bubbles. By applying pressure, the first aqueous solution is swept into the micro diverticulum through the atrioventricle, and the phase separation fluid enters the main flow path from the opening of the micro diverticulum through the opening of the micro diverticulum. Stretching the layer, and the flow of the second aqueous solution in the main flow channel shears the phase separation fluid layer, whereby the phase separation fluid layer and the first surrounded by the phase separation fluid layer And the aqueous solution is cut into vesicles.

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、前記相分離流体は両親媒性分子を含む有機溶液の場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle of the present invention, the phase separation fluid may be an organic solution containing amphiphilic molecules.

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、第1及び第2の水性溶液は両親媒性分子を含み、前記相分離流体は気体か、両親媒性分子を含まない有機溶液かの場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle of the present invention, the first and second aqueous solutions may contain amphiphilic molecules, and the phase separation fluid may be a gas or an organic solution that does not contain amphiphilic molecules. .

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、第1の水性溶液が含む両親媒性分子は第2の水性溶液が含む両親媒性分子と異なる組成の場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle of the present invention, the amphiphilic molecule contained in the first aqueous solution may have a composition different from that of the amphiphilic molecule contained in the second aqueous solution.

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、前記脈動防止手段は、前記微小憩室と前記房室とを連絡する連通細路の場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle according to the present invention, the pulsation preventing means may be a communication path that connects the micro diverticulum and the atrioventricle.

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、前記構造体は剪断手段を含み、該剪断手段は前記主流路内の第2の水性溶液の液流とともに前記相分離流体層を剪断する場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle according to the present invention, the structure includes a shearing unit, and the shearing unit may shear the phase separation fluid layer together with a liquid flow of the second aqueous solution in the main channel. .

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、前記微小憩室の壁面には相分離流体リザーバーが設けられ、前記相分離流体リザーバーは相分離流体の層を懸架し、該相分離流体の層は、前記微小憩室の開口と前記連通細路との間で前記微小憩室を封止する場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle according to the present invention, a phase separation fluid reservoir is provided on a wall surface of the micro diverticulum, the phase separation fluid reservoir suspends a phase separation fluid layer, and the phase separation fluid layer comprises: The micro diverticulum may be sealed between the opening of the micro diverticulum and the communication channel.

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、前記相分離流体リザーバーは前記微小憩室の側壁面から該微小憩室内に伸びる張出部の場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle of the present invention, the phase separation fluid reservoir may be an overhang extending from the side wall surface of the micro diverticulum into the micro diverticulum.

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、前記房室に圧力を加えることは、レーザ光で発生させた微小気泡の膨張によって実行される場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle of the present invention, applying pressure to the atrioventricular chamber may be performed by expansion of microbubbles generated by laser light.

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、前記房室に圧力を加えることは、電気分解で発生させた微小気泡の膨張によって実行される場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle of the present invention, applying pressure to the atrioventricular chamber may be performed by expansion of microbubbles generated by electrolysis.

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、前記房室に圧力を加えることは、電気ヒーターで発生させた微小気泡の膨張によって実行される場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle of the present invention, applying pressure to the atrioventricular chamber may be performed by expansion of microbubbles generated by an electric heater.

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、前記房室に圧力を加えることは、マイクロアクチュエータによって実行される場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle according to the present invention, applying pressure to the atrioventricle may be performed by a microactuator.

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、前記房室に圧力を加えることは、外部圧力源に接続されることによって実行される場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle of the present invention, applying pressure to the atrioventricle may be performed by being connected to an external pressure source.

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、前記外部圧力源はシリンジポンプの場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle of the present invention, the external pressure source may be a syringe pump.

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、前記外部圧力源は高圧ガスボンベの場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle according to the present invention, the external pressure source may be a high-pressure gas cylinder.

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、前記主流路を通過する液体は1つの向きに流れ、前記剪断手段は前記微小憩室の開口の下流側に設けられる場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle according to the present invention, the liquid passing through the main channel may flow in one direction, and the shearing means may be provided on the downstream side of the opening of the micro diverticulum.

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、前記主流路を通過する液体は順逆2つの向きに流れ、前記剪断手段は前記2つの向きの流れのそれぞれの下流側に設けられる場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle according to the present invention, the liquid passing through the main channel may flow in two directions, the forward and reverse directions, and the shearing means may be provided on the downstream side of the two directions of flow.

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、前記房室は水性溶液の外部供給源に接続され、該水性溶液は前記連通細路を介して前記微小憩室に供給される場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle according to the present invention, the atrioventricular chamber may be connected to an external supply source of an aqueous solution, and the aqueous solution may be supplied to the microdiverticulum via the communication channel.

本発明の二分子膜ベシクルの生成方法において、前記構造体は副流路を含み、該副流路は相分離流体の外部供給源に接続され、該相分離流体は前記副流路を介して前記相分離流体リザーバーに供給される場合がある。   In the method for producing a bilayer vesicle according to the present invention, the structure includes a sub-flow channel, the sub-flow channel is connected to an external supply source of a phase separation fluid, and the phase separation fluid passes through the sub-flow channel. There are cases where the phase separation fluid reservoir is supplied.

本発明はN層(Nは2又は3以上の整数)の二分子膜ベシクルの生成方法を提供する。本発明のN層の二分子膜ベシクルの生成方法において、主流路と、該主流路に開口する複数の微小憩室と、該微小憩室に連絡する房室と、該房室に設けられた脈動防止手段と含む構造体と、第1ないし第N+1番目の水性溶液と、第1ないし第N番目の相分離流体とを用意するステップと、前記構造体の主流路に第1の水性溶液を流して、第1の水性溶液を前記微小憩室に導入するステップと、前記構造体の主流路に第1の相分離流体を流して、第1の相分離流体を前記微小憩室の少なくとも一部に導入するステップと、前記構造体の主流路に第2の水性溶液を流して、前記主流路内の第1の相分離流体を除去し、第1の相分離流体が第1及び第2の水性溶液で挟まれた第1の相分離流体層を形成し、第1の相分離流体層は前記微小憩室の側壁面に懸架されるステップと、前記構造体の主流路に第m番目(mは2からN−1までの整数)の相分離流体を流して、第m番目の相分離流体を前記微小憩室の少なくとも一部に導入するステップと、前記構造体の主流路に第m+1番目の水性溶液を流して、前記主流路内の第m番目の相分離流体を除去し、第m番目の相分離流体が第m番目及び第m+1番目の水性溶液で挟まれた第m番目の相分離流体層を形成し、第m番目の相分離流体層は前記微小憩室の側壁面に懸架されるステップと、前記構造体の主流路に第N番目の相分離流体を流して、第N番目の相分離流体を前記微小憩室の少なくとも一部に導入するステップと、前記構造体の主流路に第N+1番目の水性溶液を流して、前記主流路内の第N番目の相分離流体を除去し、前記相分離流体が第N番目及び第N+1番目の水性溶液で挟まれた第N番目の相分離流体層を形成し、第N番目の相分離流体層は前記微小憩室の側壁面に懸架されるステップと、前記N個の相分離流体層が前記微小憩室の側壁面に懸架された状態で、前記房室に圧力を加えることにより、前記房室を経て前記微小憩室に第1の水性溶液が押し流されて、前記N個の相分離流体層の先端が前記微小憩室の開口から前記主流路に入るように前記N個の相分離流体層を伸張させるステップと、前記主流路内の第N+1番目の水性溶液の液流が前記N個の相分離流体層を剪断することによって、前記N個の相分離流体層と、該N個の相分離流体層に包囲された第1ないし第N番目の水性溶液とが括れてベシクルとして切断されるステップとを含む。ここで、前記構造体の主流路に第m番目(mは2からN−1までの整数)の相分離流体を流して、第m番目の相分離流体を前記微小憩室の少なくとも一部に導入するステップと、前記構造体の主流路に第m+1番目の水性溶液を流して、前記主流路内の第m番目の相分離流体を除去し、第m番目の相分離流体が第m番目及び第m+1番目の水性溶液で挟まれた第m番目の相分離流体層を形成し、第m番目の相分離流体層は前記微小憩室の側壁面に懸架されるステップとは、mの値を2、3、4、・・・、N−1としてN−2回繰り返して実施される。   The present invention provides a method for producing a bilayer vesicle of N layers (N is an integer of 2 or 3 or more). In the method for producing an N-layer bilayer vesicle according to the present invention, a main channel, a plurality of micro diverticulas opening in the main channel, an atrioventricular chamber communicating with the micro diverticulum, and a pulsation prevention provided in the atrioventricular chamber A structure including means, a first to (N + 1) th aqueous solution, a first to an Nth phase separation fluid, and a first aqueous solution flowing in the main flow path of the structure Introducing the first aqueous solution into the micro diverticulum, and flowing the first phase separation fluid through the main flow path of the structure to introduce the first phase separation fluid into at least a part of the micro diverticulum. And a second aqueous solution is allowed to flow through the main flow path of the structure to remove the first phase separation fluid in the main flow path, and the first phase separation fluid is the first and second aqueous solutions. A sandwiched first phase separation fluid layer is formed, and the first phase separation fluid layer is located on the side of the micro diverticulum. And a m-th phase separation fluid (m is an integer from 2 to N-1) is allowed to flow through the main flow path of the structure, and the m-th phase separation fluid is allowed to flow through the microdivested chamber. Introducing the m + 1st aqueous solution into the main flow path of the structure, removing the mth phase separation fluid in the main flow path, and removing the mth phase separation fluid. Forming the mth phase separation fluid layer sandwiched between the mth and (m + 1) th aqueous solutions, the mth phase separation fluid layer being suspended on the side wall surface of the micro diverticulum, and the structure Flowing the Nth phase separation fluid through the body main flow path and introducing the Nth phase separation fluid into at least a part of the microdiverticulum; and the N + 1th aqueous solution in the main flow path of the structure To remove the Nth phase separation fluid in the main flow path, A separation fluid forms an Nth phase separation fluid layer sandwiched between the Nth and (N + 1) th aqueous solutions, the Nth phase separation fluid layer being suspended on the side wall surface of the micro diverticulum; In the state where the N phase-separated fluid layers are suspended on the side wall surface of the micro diverticulum, by applying pressure to the atrioventricular chamber, the first aqueous solution is pushed into the micro diverticulum through the atrioventricular chamber. Extending the N phase separation fluid layers so that the tips of the N phase separation fluid layers enter the main flow channel from the opening of the microdiverticulum, and the (N + 1) th aqueous phase in the main flow channel. The liquid flow of the solution shears the N phase separation fluid layers, thereby the N phase separation fluid layers and the first to Nth aqueous solutions surrounded by the N phase separation fluid layers. And the step of cutting as a vesicle. Here, the m-th phase separation fluid (m is an integer from 2 to N-1) flows through the main flow path of the structure, and the m-th phase separation fluid is introduced into at least a part of the micro diverticulum. Flowing the (m + 1) th aqueous solution through the main flow path of the structure to remove the mth phase separation fluid in the main flow path, so that the mth phase separation fluid is the mth and forming the mth phase separation fluid layer sandwiched between the m + 1st aqueous solution, and the mth phase separation fluid layer is suspended on the side wall surface of the microdiverticulum, the value of m being 2, 3, 4,..., N-1 is repeated N-2 times.

本発明は、平均サイズが1μmないし100μmの範囲で、変動係数が5%未満であり、膜及びベシクル内液の組成が同一である、単一層の二分子膜ベシクルを提供する。   The present invention provides a single-layer bilayer vesicle having an average size in the range of 1 μm to 100 μm, a coefficient of variation of less than 5%, and the same composition of membrane and vesicle fluid.

本発明は、本発明の二分子膜ベシクルの生成装置によって生成される、二分子膜ベシクルを提供する。   The present invention provides a bilayer vesicle produced by the bilayer vesicle production apparatus of the present invention.

本発明は、本発明の二分子膜ベシクルの生成方法によって生成される単一層の二分子膜ベシクルを提供する。   The present invention provides a single-layer bilayer vesicle produced by the bilayer vesicle production method of the present invention.

本発明は、本発明のN層の二分子膜ベシクルの生成方法によって生成されるN層の二分子膜ベシクルを提供する。   The present invention provides an N-layer bilayer vesicle produced by the method for producing an N-layer bilayer vesicle of the present invention.

本発明の二分子膜ベシクルは、同一の膜タンパク質が埋め込まれている場合がある。   The bilayer vesicle of the present invention may have the same membrane protein embedded therein.

本発明は、本発明の二分子膜ベシクルを含む医薬品組成物を提供する。   The present invention provides a pharmaceutical composition comprising the bilayer vesicle of the present invention.

本発明は、本発明の二分子膜ベシクルを含む化粧料組成物を提供する。   The present invention provides a cosmetic composition comprising the bilayer vesicle of the present invention.

本発明は、本発明の二分子膜ベシクルを含む食品組成物を提供する。   The present invention provides a food composition comprising the bilayer vesicle of the present invention.

本発明において、ベシクルとは、流体を内封した二分子膜をいう。二分子膜とは両親媒性分子2個からなる膜をいう。二分子膜ベシクルは光学顕微鏡で観察することができ、マイクロ流路技術によって取り扱うことができることを条件にいかなる形状及び大きさのベシクルであってもかまわないが、球形又はパンケーキ状の形状をとり、直径が1μmないし100μmで、内部が完全に封入されたベシクルであることが好ましく、直径が5μmないし40μmのベシクルであることがより好ましい。   In the present invention, the vesicle refers to a bilayer membrane enclosing a fluid. A bimolecular membrane refers to a membrane composed of two amphiphilic molecules. Bilayer vesicles can be observed with an optical microscope and can be of any shape and size as long as they can be handled by microchannel technology, but they have a spherical or pancake shape. The vesicle is preferably a vesicle having a diameter of 1 μm to 100 μm and completely enclosed, and more preferably a vesicle having a diameter of 5 μm to 40 μm.

本発明においてベシクルのサイズとは、ほぼ球形のベシクルについては、マイクロメータで較正された光学顕微鏡で測定されたベシクルの表面の1点からもっとも離れた別の点までの距離をいう。パンケーキ状のベシクルについては顕微鏡下で撮影された画像の蛍光標識された面積の平方根をいう。   In the present invention, the size of a vesicle means a distance from one point on the surface of a vesicle to another point farthest measured with an optical microscope calibrated with a micrometer for a substantially spherical vesicle. For pancake vesicles, it refers to the square root of the fluorescently labeled area of an image taken under a microscope.

本発明において相分離流体は、有機溶液又は気体である。本発明の相分離流体が有機溶液のとき、該有機溶液は二分子膜の構成成分である両親媒性分子を含む。本発明の相分離流体が気体の場合には、本発明の第1及び第2の水性溶液は両親媒性分子を含む。本発明の第1及び第2の水性溶液に含まれる両親媒性分子は同じ組成の場合と、異なる組成の場合がある。本発明の両親媒性分子は、水と油のいずれにも溶解することができる分子であって、分子内に親水性原子団と疎水性原子団とが共存する分子をいう。本発明の両親媒性分子は、例えば、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトール、スフィンゴミエリン等のリン脂質と、セレブロシド、ガングリオシド等の糖脂質と、長鎖アルコールと、長鎖カルボン酸と、石鹸と、合成洗剤とを含むがこれらに限られない。   In the present invention, the phase separation fluid is an organic solution or a gas. When the phase separation fluid of the present invention is an organic solution, the organic solution contains amphiphilic molecules that are components of the bilayer membrane. When the phase separation fluid of the present invention is a gas, the first and second aqueous solutions of the present invention contain amphiphilic molecules. The amphiphilic molecules contained in the first and second aqueous solutions of the present invention may have the same composition or different compositions. The amphiphilic molecule of the present invention is a molecule that can be dissolved in both water and oil, and a molecule in which a hydrophilic atomic group and a hydrophobic atomic group coexist in the molecule. Amphiphilic molecules of the present invention include, for example, phospholipids such as phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine, phosphatidylinositol, sphingomyelin, glycolipids such as cerebroside and ganglioside, long-chain alcohols, and long-chain carboxylic acids. Including, but not limited to, soaps and synthetic detergents.

本発明において疎水性溶媒は、第1の水性溶液に先立って主流路に流されて、微小憩室から房室内に入れられるか、該房室に接続された前記疎水性溶媒の供給源から直接前記房室内に入れられる場合がある。前記疎水性溶媒は、水より沸点の低い溶媒、例えば、フルオロカーボンの場合がある。   In the present invention, the hydrophobic solvent is caused to flow into the main flow path prior to the first aqueous solution and is introduced into the chamber from the micro diverticulum or directly from the source of the hydrophobic solvent connected to the chamber. May be placed in the chamber. The hydrophobic solvent may be a solvent having a boiling point lower than that of water, for example, a fluorocarbon.

本発明において第1の水性溶液は、以下の実施例に説明されるとおり、非常に高い効率でベシクル内に封入される。したがって、第1の水性溶液は所望のベシクル内液と同じ組成の溶液を選択できる。例えば、転写、翻訳、呼吸、同化、異化、情報伝達その他の反応系を構成する酵素、補酵素、基質、高エネルギーリン酸化合物、電子供与体等を単独又は任意の組み合わせで選択することができる。以下の実施例に示すとおり、転写及び翻訳に必要なRNAポリメラーゼ及び転写因子と、アミノアシルtRNA及びリボソームとを含む無細胞発現系と、プロモーター及び構造遺伝子を含む転写ユニットをコーディングしたDNAとが第1液に含まれる場合がある。生成されたベシクルを識別するために蛍光標識を行うことが好ましい。   In the present invention, the first aqueous solution is encapsulated in vesicles with very high efficiency, as described in the examples below. Therefore, the first aqueous solution can be selected as a solution having the same composition as the desired vesicle solution. For example, an enzyme, a coenzyme, a substrate, a high energy phosphate compound, an electron donor, etc. constituting a transcription, translation, respiration, assimilation, catabolism, information transmission and other reaction systems can be selected alone or in any combination. . As shown in the following examples, the first is a cell-free expression system containing RNA polymerase and transcription factor necessary for transcription and translation, aminoacyl-tRNA and ribosome, and DNA encoding a transcription unit containing a promoter and a structural gene. May be contained in liquid. Fluorescent labeling is preferably performed to identify the generated vesicles.

第1の水性溶液にポリビニルピロリドンやアルギン酸ナトリウムのような粘稠性ポリマーを添加する場合もある。前記ポリマーがアルギン酸ナトリウムのような可逆的にゲル化するポリマーの場合もある。アルギン酸ナトリウムはカルシウムイオン存在下でゲル化する。カルシウムのようにポリマーを可逆的にゲル化させる因子を、第2の水性溶液か、生成されたベシクルを回収した後のベシクル外液かに添加することにより、ベシクル内部をゲル化させることができる。ベシクル外液から前記ゲル化させる因子を除去することによって、自在にベシクル内液を可逆的にゲル化することができる。前記ゲル化させる因子の除去は、例えば、希釈か、カルシウムイオンに対する特異的キレート剤であるEDTAやGEDTA(EGTA)の添加かによって行うことができる。ベシクル内部に粘稠なポリマー又はゲルが存在すると、ベシクル内での化学反応系が分子クラウディング又は排除体積効果によって効率よく進行する。また、ベシクルの形状を安定に保持するため、生成したベシクルを輸送したり、長期保存する際に有用である。   In some cases, a viscous polymer such as polyvinylpyrrolidone or sodium alginate is added to the first aqueous solution. In some cases, the polymer is a reversibly gelling polymer such as sodium alginate. Sodium alginate gels in the presence of calcium ions. The inside of the vesicle can be gelled by adding a factor that reversibly gels the polymer, such as calcium, to the second aqueous solution or the liquid outside the vesicle after the produced vesicle is recovered. . By removing the gelling factor from the vesicle external solution, the vesicle internal solution can be freely reversibly gelled. The gelling factor can be removed by, for example, dilution or addition of EDTA or GEDTA (EGTA), which is a specific chelating agent for calcium ions. When a viscous polymer or gel is present inside the vesicle, the chemical reaction system in the vesicle proceeds efficiently by molecular crowding or excluded volume effect. Further, in order to stably maintain the shape of the vesicle, it is useful when the generated vesicle is transported or stored for a long time.

本発明において有機溶液は、二分子膜の構成成分である、リン脂質、例えば、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトール、スフィンゴミエリン等と、糖脂質、例えば、セレブロシド、ガングリオシド等と、コレステロールその他の化合物と、膜タンパク質と、これらを溶解させることのできる有機溶媒、例えば、ヘキサデカセン、スクアレン等を含むのが好ましい。本発明の構造体がポリジメチルシロキサンでできている場合には、ポリジメチルシロキサンに吸収され、膨潤変形させることができるヘキサデカセンを溶媒として用いることが好ましい。   In the present invention, the organic solution is a component of the bilayer membrane, phospholipids such as phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine, phosphatidylinositol, sphingomyelin, etc., glycolipids such as cerebroside, ganglioside, etc., cholesterol It is preferable to contain other compounds, membrane proteins, and organic solvents that can dissolve them, such as hexadecacene, squalene, and the like. When the structure of the present invention is made of polydimethylsiloxane, it is preferable to use hexadecacene as a solvent, which can be absorbed by polydimethylsiloxane and swelled and deformed.

本発明の第2の水性溶液は、ベシクルの外液であるから、ベシクルの形状を安定に保持するためにはベシクル内液、すなわち、第1の水性溶液と等張性の溶液組成を有することが好ましい。また静電気的に容器にベシクルが吸着することを防いだり、ベシクルを安定化するために、ウシ血清アルブミン、ポリビニルピロリドンを添加する場合がある。   Since the second aqueous solution of the present invention is an external solution of the vesicle, in order to stably maintain the shape of the vesicle, it has a solution composition that is isotonic with the liquid in the vesicle, that is, the first aqueous solution. Is preferred. In addition, bovine serum albumin or polyvinylpyrrolidone may be added to prevent vesicles from being electrostatically adsorbed to the container or to stabilize the vesicles.

本発明のベシクルの生成装置の構造体に含まれる、主流路、微小憩室、脈動防止手段、連通細路、房室、剪断手段、剪断部、流体リザーバー、張出部及び副流路と、水性溶液の外部供給源及び/又は外部圧力源と前記構造体との接続は添付する図面に示された形状に限定されず、いかなる形状のものであってもかまわない。本発明のベシクル生成方法は、本明細書に開示された2分子膜の形成方法だけでなく、特願2005−220002号明細書をはじめとする他の方法で形成された2分子膜を用いて形成される場合がある。   Main flow path, micro diverticulum, pulsation prevention means, communication narrow path, atrioventricular chamber, shearing means, shearing section, fluid reservoir, overhanging section and sub-flow path included in the structure of the vesicle generating apparatus of the present invention, aqueous The connection between the external supply source of the solution and / or the external pressure source and the structure is not limited to the shape shown in the accompanying drawings, and may have any shape. The vesicle production method of the present invention uses not only the bimolecular film formation method disclosed in the present specification but also the bimolecular film formed by other methods including Japanese Patent Application No. 2005-220002. May be formed.

本発明の構造体の主流路は、構造体の外部から供給される水性溶液、有機溶液及び/又は気体を、構造体内部の全ての微小憩室に導入するように流す。最終的には構造体の外部に接続されたドレンに排出される。構造体を流れた水性溶液、有機溶液及び/又は気体は、主流路を流れた順に前記微小憩室内で層を形成する。   The main flow path of the structure of the present invention flows so that an aqueous solution, an organic solution and / or a gas supplied from the outside of the structure are introduced into all the micro diverticulas inside the structure. Finally, it is discharged to a drain connected to the outside of the structure. The aqueous solution, organic solution, and / or gas that have flowed through the structure form a layer in the micro diverticulum in the order of flow through the main flow path.

本発明の構造体の脈動防止手段は、微小憩室内に形成された水性溶液、有機溶液及び/又は気体の層が、その後に主流路を流れる水性溶液、有機溶液及び/又は気体によって乱されて層状構造が破壊されることがないように設けられる。本発明の脈動防止手段は、微小憩室と房室との連絡部分が微小憩室の開口寸法に比べて細くなっている連通細路の場合がある。あるいは、房室又は房室から外部への接続経路に設けられた弁であって、主流路から房室への向きにのみ液体が流入可能で、かつ、房室内の圧力が上がると、変形して微小憩室内の液体を主流路に向けて押すことのできる弁の場合がある。さらに、オリフィスその他当業者に周知のいずれかの脈動防止手段の場合がある。   In the structure according to the present invention, the pulsation preventing means is such that an aqueous solution, an organic solution and / or a gas layer formed in a micro diverticulum is disturbed by an aqueous solution, an organic solution and / or a gas flowing in the main flow path. It is provided so that the layered structure is not destroyed. The pulsation preventing means of the present invention may be a communication path in which the connecting portion between the micro diverticulum and the atrioventricle is thinner than the opening size of the micro diverticulum. Alternatively, it is a valve provided in the chamber or a connection path from the chamber to the outside so that liquid can flow only in the direction from the main flow path to the chamber and is deformed when the pressure in the chamber increases. In some cases, the valve can push the liquid in the minute diverticulum toward the main channel. Further, it may be an orifice or any other pulsation prevention means known to those skilled in the art.

本発明のベシクルの生成装置の構造体に含まれる剪断手段は、主流路の液流よって変形した有機溶液層と第1の水性溶液とを含む舌状の断面形状の物体(以下、「舌状体」という。)が接触することが可能なことを条件として、微小憩室の開口から離れた位置に設けてもかまわない。剪断手段は、主流路の流れとともに舌状体を括る剪断力を集中させる手段をいう。剪断手段は、本発明の構造体の物理的構造である剪断部の他、超音波、電気等によって剪断力を集中させるものであってもかまわない。剪断部の寸法及び開口からの距離は、開口の形状及び大きさ、用いる水性溶液及び有機溶液の粘弾性、表面張力等の物性や、有機溶液層を懸架する微小憩室の側壁面及び剪断部の濡れ特性等に応じて当業者が適切に設計することができる。剪断部は、主流路の壁面と連続した凸条、突起又は台の場合がある。剪断部が微小憩室の開口と連続した構造、例えば、微小憩室の開口の狭窄又はノズルや、主流路の下流側の開口が主流路内に伸びて、主流路に侵入した舌状体の下流側を支持する構造の場合がある。あるいは、1個又は2個以上の前記主流路の壁面からの突起、脚又は柱によって支持される橋、梁又は棒のような構造であってもかまわない。本発明の剪断部は主流路の液流に関して微小憩室の開口の下流側に設けられる場合がある。本発明の剪断部は微小憩室の開口と同側の主流路の壁面に設けられる場合があるが、微小憩室の開口に向き合う主流路の壁面に設けられる場合がある。本発明において、主流路を通過する液体は1つの向き(順方向)のみに流れる場合があるが、順方向と反対の向き(逆方向)にも流れる場合がある。その場合には本発明の剪断部は主流路の長手方向に沿って微小憩室の開口の両側に1個ずつ設けられる。2個の剪断部は位置及び/又は形状が異なる場合があり、主流路の液流の向きを切り替えることによって異なるサイズのベシクルを生成することができる。   The shearing means included in the structure of the vesicle generator according to the present invention includes a tongue-shaped object (hereinafter referred to as “tongue-shaped”) including an organic solution layer deformed by a liquid flow in the main flow path and a first aqueous solution. It may be provided at a position away from the opening of the minute diverticulum, provided that the body can be in contact with the body. The shearing means refers to means for concentrating the shearing force that binds the tongue-like body together with the flow of the main flow path. The shearing unit may concentrate the shearing force by ultrasonic waves, electricity, or the like, in addition to the shearing part which is the physical structure of the structure of the present invention. The dimension of the shearing part and the distance from the opening are the properties of the shape and size of the opening, the viscoelasticity of the aqueous solution and organic solution used, the surface tension, and the side wall surface of the micro diverticulum that suspends the organic solution layer and the shearing part. Those skilled in the art can appropriately design according to the wetting characteristics and the like. The shearing part may be a ridge, protrusion, or base that is continuous with the wall surface of the main channel. A structure in which the shearing part is continuous with the opening of the micro diverticulum, for example, the narrowing of the opening of the micro diverticulum or the nozzle, or the downstream side of the tongue that has entered the main channel with the opening on the downstream side of the main channel extending into the main channel There is a case of a structure that supports. Alternatively, a structure such as a bridge, a beam, or a rod supported by protrusions, legs, or columns from the wall surface of one or more main flow paths may be used. The shearing part of the present invention may be provided downstream of the opening of the micro diverticulum with respect to the liquid flow in the main channel. The shearing part of the present invention may be provided on the wall surface of the main channel on the same side as the opening of the micro diverticulum, but may be provided on the wall surface of the main channel facing the opening of the micro diverticulum. In the present invention, the liquid passing through the main channel may flow in only one direction (forward direction), but may also flow in the direction opposite to the forward direction (reverse direction). In that case, one shearing portion of the present invention is provided on each side of the opening of the micro diverticulum along the longitudinal direction of the main flow path. The two shear portions may have different positions and / or shapes, and vesicles of different sizes can be generated by switching the direction of the liquid flow in the main flow path.

本発明の相分離流体、有機溶液又は気体は第1の水性溶液の次に主流路に流され、その後、第2の水性溶液を主流路に流すことによって、微小憩室のそれぞれに導入される。微小憩室に張出部その他の相分離流体リザーバーを微小憩室の開口付近に設けることによって、より大きい体積の有機溶液を懸架することが可能になる。本発明の相分離流体リザーバーは、より大きい体積の有機溶液又は気体が微小憩室の側壁面に付着することができることを条件としていかなる構造又は形状のものであってもかまわない。例えば、微小憩室の側壁面に有機溶液又は気体との親和性の高い化学的な表面処理を施す場合があり、あるいは、前記側壁面に凹部及び/又は凸部を設けて表面積を増大させるものであってもよく、図3に示される張出部に限定されない。本発明の相分離流体リザーバーは、光学的、電気的その他の手法によって本発明の相分離流体の微小憩室の側壁面との親和性を遠隔制御して、相分離流体リザーバーの機能の状態を切り替え可能であることが好ましい。   The phase separation fluid, organic solution or gas of the present invention is flowed into the main flow path next to the first aqueous solution, and then introduced into each of the microdivertices by flowing the second aqueous solution through the main flow path. By providing an overhang or other phase separation fluid reservoir in the micro diverticulum near the opening of the micro diverticulum, a larger volume of organic solution can be suspended. The phase separation fluid reservoir of the present invention may be of any structure or shape, provided that a larger volume of organic solution or gas can adhere to the side wall surface of the microdiverticulum. For example, the side wall surface of the micro diverticulum may be subjected to a chemical surface treatment having a high affinity with an organic solution or gas, or the concave surface and / or the convex portion may be provided on the side wall surface to increase the surface area. There may be, and it is not limited to the overhang | projection part shown by FIG. The phase separation fluid reservoir of the present invention switches the functional state of the phase separation fluid reservoir by remotely controlling the affinity of the phase separation fluid of the present invention with the side wall of the microdiverticulum by optical, electrical or other techniques. Preferably it is possible.

本発明の別の実施態様では、第1の水性溶液を主流路に流す前に、疎水性溶媒が流される。該疎水性溶媒は、主流路から微小憩室を経て房室に侵入する。前記疎水性溶媒はフルオロカーボンのような沸点が低い液体であることが好ましい。房室内の圧力発生部で微小気泡を発生、膨張させる際に必要な熱発生を最小限に抑えることができるからである。   In another embodiment of the present invention, the hydrophobic solvent is flowed before flowing the first aqueous solution into the main flow path. The hydrophobic solvent enters the atrioventricle from the main channel through the micro diverticulum. The hydrophobic solvent is preferably a liquid having a low boiling point such as fluorocarbon. This is because the generation of heat necessary for generating and expanding microbubbles in the pressure generating section in the chamber can be minimized.

本発明のベシクルの生成は前記舌状体の先端が剪断手段に押しつけられて括れて切断されることによって起こる。以下の実施例で説明するとおり本発明のベシクルは単一層の二分子膜ベシクルであるから、舌状体からベシクルが分離してもすぐには有機溶液はなくならない。しかし、大量のベシクルが生成すると有機溶液は消費される。そこで、本発明では有機溶液を補給するために副流路を設ける場合がある。副流路は、主流路の壁面の一部を表面処理して第2の水性溶液を流した後でも主流路の壁面に沿って有機溶液の流路が形成される場合があり、あるいは、主流路とは別に立体的な流路を微細加工技術によって設ける場合がある。有機溶液の補給のための副流路を備えたベシクル生成装置は、長期安定的に同一品質のベシクルを生成しつづけることができる。同様に、本発明の第1の水性溶液も大量のベシクルが生成すると消費される。そこで、本発明では第1の水性溶液を外部供給源から補給する場合がある。N個の相分離流体リザーバーを備えたN層の二分子膜ベシクルの生成装置では、第m番目の相分離流体リザーバーと第m+1番目の相分離流体リザーバーとの間に第m+1番目の水性溶液を外部供給源から補給するための開口を設ける場合がある。各相分離流体リザーバーの機能状態を遠隔的に切り替えることによって、どの層がどの相分離流体リザーバーによって懸架されるかを制御することができる。すると、特定の層の間の水性溶液を外部から補給することができる。これにより、N層の二分子膜ベシクルの各層の中間の水性溶液の組成を制御することができる。   The production of the vesicle of the present invention occurs when the tip of the tongue is pressed against the shearing means and is cut and bundled. Since the vesicle of the present invention is a monolayer bilayer vesicle as described in the following examples, the organic solution does not disappear immediately after the vesicle is separated from the tongue. However, the organic solution is consumed when a large amount of vesicles are produced. Therefore, in the present invention, a sub flow path may be provided to replenish the organic solution. The sub-flow path may form an organic solution flow path along the wall surface of the main flow path even after the second aqueous solution is flowed by surface-treating a part of the wall surface of the main flow path. In some cases, a three-dimensional flow path is provided separately from the path by a fine processing technique. The vesicle production | generation apparatus provided with the subchannel for replenishment of an organic solution can continue producing | generating the vesicle of the same quality stably for a long period of time. Similarly, the first aqueous solution of the present invention is also consumed when large amounts of vesicles are produced. Therefore, in the present invention, the first aqueous solution may be replenished from an external supply source. In an apparatus for producing an N-layer bilayer membrane vesicle having N phase separation fluid reservoirs, an m + 1th aqueous solution is placed between the mth phase separation fluid reservoir and the m + 1st phase separation fluid reservoir. An opening for replenishing from an external source may be provided. By remotely switching the functional state of each phase separation fluid reservoir, it is possible to control which layer is suspended by which phase separation fluid reservoir. Then, the aqueous solution between specific layers can be replenished from the outside. Thereby, the composition of the aqueous solution in the middle of each layer of the N-layer bilayer vesicle can be controlled.

本発明のベシクル生成装置と、構造体と、相分離流体と、空気と、有機溶液と、水性溶液とは、必要に応じて、無菌処理を施したり、生体毒性のない素材及び製造方法で製作又は調製される。   The vesicle generating device, structure, phase separation fluid, air, organic solution, and aqueous solution of the present invention are subjected to sterilization treatment if necessary, or manufactured with materials and manufacturing methods that are not biotoxic. Or prepared.

本発明のベシクル生成装置は、レーザ光を操作したり、ベシクル生成過程を観察するための光学顕微鏡と、主流路を通過する液体を送液するためのポンプ、例えば、シリンジポンプと、流路を切り替えるためのバルブと、本発明の構造体のアクチュエータを駆動又は制御するための電気回路の制御装置と、温度制御装置とを含むが、これらに限られない付属設備を伴う場合がある。   The vesicle generating apparatus of the present invention includes an optical microscope for operating a laser beam and observing a vesicle generating process, a pump for feeding a liquid passing through a main channel, for example, a syringe pump, and a channel. It may be accompanied by auxiliary equipment including, but not limited to, a valve for switching, a controller for an electrical circuit for driving or controlling an actuator of the structure of the present invention, and a temperature controller.

本発明の構造体は、例えば、光リソグラフィ、エッチング等の従来の微細加工技術を組合せて、犠牲層の除去により立体的な構造とすることができる(EE Text センサ・マイクロマシン工学、藤田博之編著、オーム社(2005))。代替策として、押印転写法(特願2007−10867号明細書及びOnoe, H.ら、Journal of Micromechanics and Microengineering, 17: 1818-1827 (2007))を利用する場合がある。また、従来の微細加工技術と前記押印転写法とを組み合わせて立体的な形状を有する構造体を作成することもできる。   The structure of the present invention can be formed into a three-dimensional structure by removing a sacrificial layer by combining conventional microfabrication techniques such as photolithography and etching (EE Text Sensor Micromachine Engineering, edited by Hiroyuki Fujita, Ohm (2005)). As an alternative, there is a case where a stamp transfer method (Japanese Patent Application No. 2007-10867 and Onoe, H. et al., Journal of Micromechanics and Microengineering, 17: 1818-1827 (2007)) is used. In addition, a structure having a three-dimensional shape can be created by combining the conventional fine processing technique and the stamp transfer method.

本発明の構造体は、従来の微細加工技術及び/又は前記押印転写法を、単独で、あるいは、組み合わせて作成された立体的な形状を有する鋳型を使って作成される成形品の場合がある。前記成形品は、プラスチック、セラミック及びハイドロゲルと、これらの複合材料とを含むが、これらに限定されない材料を用いて作成される場合がある。   The structure of the present invention may be a molded product produced using a mold having a three-dimensional shape created by combining conventional fine processing techniques and / or the above-mentioned imprint transfer method alone or in combination. . The molded article may be made using materials including, but not limited to, plastics, ceramics and hydrogels, and composite materials thereof.

本発明において「微小憩室が2次元的に配置される」とは、主流路と微小憩室とが単一の平面上に配置されることをいう。例えば、単一のガラス基板上に作成され、主流路を挟んで相対するように複数の微小憩室が配置される場合をいう。   In the present invention, “the micro diverticulum is two-dimensionally arranged” means that the main channel and the micro diverticulum are arranged on a single plane. For example, it refers to a case where a plurality of minute diverticulums are formed on a single glass substrate and arranged to face each other across the main channel.

本発明において「微小憩室が3次元的に配置される」とは、主流路と微小憩室とが配置される平面が2個又は3個以上あることをいう。例えば、微小憩室が主流路の流体の流れる方向軸に回転対称となるように配置される場合をいう。   In the present invention, “the micro diverticulum is three-dimensionally arranged” means that there are two or more planes on which the main flow path and the micro diverticulum are arranged. For example, it refers to a case where the micro diverticulum is arranged so as to be rotationally symmetric with respect to the direction of the fluid flow in the main channel.

本発明のベシクル生成装置の1つの実施態様の構造体の模式図。The schematic diagram of the structure of one embodiment of the vesicle production | generation apparatus of this invention. 本発明のベシクル生成方法の1つの実施態様を示す模式図。The schematic diagram which shows one embodiment of the vesicle production | generation method of this invention. 本発明のベシクル生成装置の構造体の1つの実施態様における微小憩室の開口付近での有機溶液層の変形の様子を示す部分拡大模式図。The partial expansion schematic diagram which shows the mode of a deformation | transformation of the organic solution layer in the vicinity of opening of the micro diverticulum in one embodiment of the structure of the vesicle production | generation apparatus of this invention. 蛍光標識したベシクルの生成を蛍光顕微鏡下で連続撮影した顕微鏡写真。Photomicrographs taken continuously under a fluorescence microscope of the production of fluorescently labeled vesicles. 本発明のベシクル生成装置の1つの実施態様で生成された球状ベシクルの蛍光顕微鏡写真。The fluorescence micrograph of the spherical vesicle produced | generated by one embodiment of the vesicle production | generation apparatus of this invention. 本発明のベシクル生成装置の1つの実施態様で生成された球状ベシクルのサイズのヒストグラム。The histogram of the size of the spherical vesicle produced | generated with one embodiment of the vesicle production | generation apparatus of this invention. 本発明のベシクル生成装置の1つの実施態様で生成されたパンケーキ状ベシクルの蛍光顕微鏡写真。The fluorescence micrograph of the pancake-like vesicle produced | generated with one embodiment of the vesicle production | generation apparatus of this invention. 本発明のベシクル生成装置の1つの実施態様で生成されたパンケーキ状ベシクルのサイズのヒストグラム。The histogram of the size of the pancake-like vesicle produced | generated with one embodiment of the vesicle production | generation apparatus of this invention. 第1の水性溶液の流速Qとベシクルのサイズとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the flow rate Q of a 1st aqueous solution, and the size of a vesicle. ベシクルの生成順とベシクルのサイズとの関係を示すグラフGraph showing the relationship between vesicle generation order and vesicle size 有機溶液の外部供給源に接続された副流路を含む本発明のベシクル生成装置の1つの実施態様の構造体の模式図。The schematic diagram of the structure of one embodiment of the vesicle production | generation apparatus of this invention containing the subchannel connected to the external supply source of the organic solution. α−ヘモリシンが埋め込まれたベシクルの蛍光強度の経時変化を示す顕微鏡写真。The microscope picture which shows the time-dependent change of the fluorescence intensity of the vesicle in which (alpha) -hemolysin was embedded. α−ヘモリシンが埋め込まれたベシクルの蛍光強度の経時変化を示すグラフ。The graph which shows the time-dependent change of the fluorescence intensity of the vesicle in which (alpha) -hemolysin was embedded. ベシクルのサイズの浸透圧ショック後の経時変化を示す顕微鏡写真。The micrograph which shows the time-dependent change after the osmotic shock of the size of a vesicle. ベシクルのサイズの浸透圧ショック後の経時変化を示すグラフ。The graph which shows the time-dependent change after the osmotic shock of the size of a vesicle. 蛍光標識されたビーズ玉のベシクルへの封入前後の共焦点顕微鏡写真。Confocal micrographs before and after encapsulation of fluorescently labeled beads in vesicles. ベシクルでのGFPによる蛍光発光強度の経時変化を示す顕微鏡写真。The micrograph which shows the time-dependent change of the fluorescence emission intensity by GFP in a vesicle. ベシクルでのGFPによる蛍光発光強度の経時変化を示すグラフ。The graph which shows the time-dependent change of the fluorescence emission intensity by GFP in a vesicle. 相分離流体として気体を用いて第1及び第2の水性溶液の間に両親媒性分子膜を形成させる本発明のベシクル生成装置の1つの実施態様の構造体の模式図。The schematic diagram of the structure of one embodiment of the vesicle production | generation apparatus of this invention which forms an amphiphilic molecular film between the 1st and 2nd aqueous solution using gas as a phase separation fluid.

1 主流路
2 微小憩室
3 連通細路
4 房室
5 圧力発生部
6 アルミニウム薄膜
7 レーザ光束
8 微細気泡
9 剪断部
10 張出部
11 副流路
12 第1の水性溶液の表面に配向した両親媒性分子
13 気体の層
14 第2の水性溶液の表面に配向した両親媒性分子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main flow path 2 Micro diverticulum 3 Communication channel 4 Atrioventricular chamber 5 Pressure generation part 6 Aluminum thin film 7 Laser beam 8 Fine bubble 9 Shear part 10 Overhang part 11 Subflow path 12 Amphiphile oriented on the surface of the first aqueous solution Molecule 13 Gas layer 14 Amphiphilic molecule oriented on the surface of the second aqueous solution

以下に実施例を示すが、これらは実施態様の例示を意図しており本発明の範囲を限定することは意図しない。   Examples are shown below, but these are intended to illustrate embodiments and are not intended to limit the scope of the present invention.

1.ベシクルの生成
本発明の1つの実施態様のベシクル生成装置はマイクロ流体デバイスを含み、該マイクロ流体デバイスは1個又は2個以上の本発明の構造体を含む。前記構造体は、ガラス面にマウントされたポリジメチルシロキサン(PDMS)でできており、主流路と、該主流路に開口する複数の微小憩室とを含む微細構造が微細加工により設けられる。前記マイクロ流体デバイスには、ポンプ及び流路スイッチが連結され、前記主流路に流す液体の種類と、流速と、均一流か、脈流その他の不均一流かのような流し方とを自由に設定することができる。図1は本発明の1つの実施態様のベシクル生成装置の構造体の模式図である。主流路1に面して微小憩室2が開口し、微小憩室2は連通細路3を介して房室4と連絡する。房室4には圧力発生部5が設けられる。本発明の1つの実施態様では、圧力発生部5は、房室4の底面にパターン状に配置されたアルミニウム薄膜6に合焦したレーザ光7によって発生した微細気泡8の膨張のために圧力を発生する。前記圧力によって房室4から連通細路3に液体が押し出される。しかし、連通細路3は狭く長いため流動抵抗を生じさせる。そのため、連通細路3は、房室4から微小憩室2に向かう液流を緩徐化する。主流路1の液流に関して微小憩室2の開口の下流側の主流路の壁面には剪断部9が設けられる。本発明の1つの実施態様では、主流路、微小憩室、その他全てのポリジメチルシロキサン構造のガラス面にマウントされた深さ(図1の平面と垂直な方向の寸法)は17μmである。微小憩室2の主流路1の壁面への開口の幅は20μmである。連通細路3の幅は6μmで、連通細路3の微小憩室2への開口面と、連通細路3の房室4への開口面との距離、すなわち、連通細路3の長さは100μmである。剪断部9の主流路壁面からの高さは10μmである。
1. Vesicle Generation The vesicle generation apparatus of one embodiment of the present invention includes a microfluidic device, the microfluidic device including one or more structures of the present invention. The structure is made of polydimethylsiloxane (PDMS) mounted on a glass surface, and a fine structure including a main flow path and a plurality of micro diverticulas opening in the main flow path is provided by fine processing. A pump and a channel switch are connected to the microfluidic device, and the type of liquid flowing in the main channel, the flow rate, and the flow method such as a uniform flow, a pulsating flow or other non-uniform flow can be freely set. Can be set. FIG. 1 is a schematic view of a structure of a vesicle generating apparatus according to one embodiment of the present invention. A micro diverticulum 2 is opened facing the main flow channel 1, and the micro diverticulum 2 communicates with the atrioventricular chamber 4 via the communication narrow path 3. The chamber 4 is provided with a pressure generator 5. In one embodiment of the present invention, the pressure generating unit 5 applies pressure for the expansion of the fine bubbles 8 generated by the laser light 7 focused on the aluminum thin film 6 arranged in a pattern on the bottom surface of the atrioventricular chamber 4. appear. The liquid is pushed out from the chamber 4 to the communication channel 3 by the pressure. However, since the communication channel 3 is narrow and long, a flow resistance is generated. Therefore, the communication channel 3 slows down the liquid flow from the atrioventricular chamber 4 toward the minute diverticulum 2. A shearing portion 9 is provided on the wall surface of the main channel on the downstream side of the opening of the micro diverticulum 2 with respect to the liquid flow in the main channel 1. In one embodiment of the present invention, the depth (dimension in the direction perpendicular to the plane of FIG. 1) mounted on the glass surface of the main channel, the microdiverticulum, and all other polydimethylsiloxane structures is 17 μm. The width of the opening to the wall surface of the main channel 1 of the micro diverticulum 2 is 20 μm. The width of the communication channel 3 is 6 μm, and the distance between the opening surface of the communication channel 3 to the minute diverticulum 2 and the opening surface of the communication channel 3 to the chamber 4, that is, the length of the communication channel 3 is 100 μm. The height of the shearing portion 9 from the main channel wall surface is 10 μm.

図2は本発明のベシクル生成方法の1つの実施態様を示す模式図である。まず、第1の水性溶液と、ベシクル膜を構成する両親媒性分子を含む水不溶性の有機溶液と、第2の水性溶液とをこの順序で本発明のベシクル生成装置に通過させる(図2AないしH)。第1の水性溶液はベシクル内液となる。主流路を流れる第1の水性溶液は、本発明の構造体のそれぞれの微小憩室の開口から微小憩室に侵入し、連通細路を通って房室を満たす(図2A)。つぎに、有機溶液を主流路に流す。ここで有機溶液として、例えば、ヘキサデカン17で脂質を溶解した有機溶液を用いる場合には、ポリジメチルシロキサンを溶解しないが、ポリジメチルシロキサン表面で濡れる性質を有し、ポリジメチルシロキサン樹脂に当該有機溶液が吸収され、ポリジメチルシロキサン樹脂が膨潤変形する。これにより、本発明の構造体の微小憩室2の内部に、前記有機溶液が侵入する(図2B)。前記有機溶液はポリジメチルシロキサン表面で濡れるので、有機溶液層は微小憩室2の相対する側壁面に懸架されて微小憩室を封止する。なお、ポリジメチルシロキサンが膨潤変形するため、連通細路もさらに狭くなるので、前記有機溶液は連通細路内には侵入しない。最後に、第2の水性溶液を主流路に流すことによって主流路内の有機溶液を押し流して除去する。前記有機溶液は、第1及び第2の水性溶液との間で相分離し界面で隔てられた有機溶液層を形成する(図2C)。その後、房室内の圧力発生部で圧力を発生させて、微小憩室内の第1の水性溶液が有機溶液層を微小憩室の開口に向けて押す。房室内の圧力発生部で発生した圧力は連通細路によって緩徐化されているので有機溶液層は微小憩室の側壁面に懸架されたまま微小憩室の開口の外に向けて断面が凸状に変形する(図2D)。このとき凸状に変形した有機溶液層の先端部では層が薄くなる。主流路では第2の水性溶液が一定速度で流れている(図2では左から右への向き)ので、有機溶液層の先端がさらに伸張して微小憩室の開口から主流路に入ると、該先端部が主流路の液流に押されて主流路の下流(図2では右)向きに屈曲する(図2E)。第1の水性溶液によって押された有機溶液層の先端が剪断手段を越えて伸張すると、主流路の液流により前記有機溶液層が前記剪断手段に押しつけられる(図2F)。そして、有機溶液層の先端が括れて切断される(図2G)。その後も第1の水性溶液によって前記有機溶液層の先端が前記剪断手段を越えて伸張して、順次前記先端が括れてベシクルとして切断される(図2H)。その結果、第1の水性溶液を内部に含むベシクルが第2の水性溶液を主流路の下流に向かって流れる。   FIG. 2 is a schematic view showing one embodiment of the vesicle production method of the present invention. First, the first aqueous solution, the water-insoluble organic solution containing amphiphilic molecules constituting the vesicle membrane, and the second aqueous solution are passed through the vesicle generator of the present invention in this order (FIG. 2A to FIG. 2). H). The first aqueous solution becomes a vesicle internal solution. The first aqueous solution flowing through the main channel enters the micro diverticulum from the opening of each micro diverticulum of the structure of the present invention, and fills the atrioventricular passage through the communicating narrow channel (FIG. 2A). Next, the organic solution is caused to flow through the main channel. Here, as the organic solution, for example, when an organic solution in which lipid is dissolved with hexadecane 17 is used, polydimethylsiloxane is not dissolved, but it has a property of getting wet on the surface of polydimethylsiloxane, and the organic solution is added to the polydimethylsiloxane resin. Is absorbed and the polydimethylsiloxane resin swells and deforms. Thereby, the said organic solution penetrate | invades into the inside of the micro diverticulum 2 of the structure of this invention (FIG. 2B). Since the organic solution is wetted on the polydimethylsiloxane surface, the organic solution layer is suspended on the opposite side wall surfaces of the micro diverticulum 2 to seal the micro diverticulum. Since the polydimethylsiloxane swells and deforms, the communication path is further narrowed, so that the organic solution does not enter the communication path. Finally, the organic solution in the main channel is washed away by flowing the second aqueous solution through the main channel. The organic solution phase-separates between the first and second aqueous solutions to form an organic solution layer separated by an interface (FIG. 2C). Thereafter, a pressure is generated in the pressure generating section in the chamber, and the first aqueous solution in the microdiverticulum pushes the organic solution layer toward the opening of the microdiverticulum. Since the pressure generated in the pressure generating part in the chamber is slowed down by the communication channel, the organic solution layer is suspended on the side wall surface of the micro diverticulum and the cross section is deformed convexly toward the outside of the micro diverticulum opening. (FIG. 2D). At this time, the layer becomes thin at the tip of the organic solution layer deformed into a convex shape. Since the second aqueous solution flows at a constant speed in the main channel (in FIG. 2, from left to right), when the tip of the organic solution layer further expands and enters the main channel from the opening of the microdiverticulum, The tip is pushed by the liquid flow in the main channel and bends downstream (right in FIG. 2) of the main channel (FIG. 2E). When the tip of the organic solution layer pushed by the first aqueous solution extends beyond the shearing means, the organic solution layer is pressed against the shearing means by the liquid flow in the main channel (FIG. 2F). And the front-end | tip of an organic solution layer is bundled and cut | disconnected (FIG. 2G). Thereafter, the tip of the organic solution layer is extended beyond the shearing means by the first aqueous solution, and the tip is successively bound and cut into vesicles (FIG. 2H). As a result, the vesicle containing the first aqueous solution flows through the second aqueous solution downstream of the main flow path.

図3の(A)は本発明のベシクル生成装置の主流路に第1の水性溶液(薄いハッチングの「Water」と表記)と、有機溶液(「Oil」と表記)と、第2の水性溶液(濃いハッチングの「Water」と表記)とを順次流す様子を示す斜視図であり、(B)ないし(H)は本発明のベシクル生成装置の構造体の1つの実施態様における微小憩室の開口付近での有機溶液層の変形の様子を示す部分拡大模式図である。第1の水性溶液は空気を押し出して微細憩室の中に侵入し、導入される(図3B)。有機溶液が前記微細憩室の中に導入された後(図C)、第2の水性溶液が前記微細憩室の中に侵入し、該微細憩室の中に前記有機溶液の層が形成される(図3D)。前記有機溶液層に溶けた両親媒性分子の分子は棒状の疎水性原子団と球状の親水性原子団とからなり、第1及び第2の水性溶液と前記有機溶液層との界面では親水性原子団が水性溶液に接するように配向する(図3C、D)。主流路の液流に関して微小憩室の開口の下流側の主流路の壁面には剪断部9が設けられる。微小憩室が主流路に面する開口周縁には憩室の壁面が張り出して内径を狭くする張出部10が設けられる場合がある。張出部10は憩室の内面の表面積を局所的に増大させるため、より大きい体積の有機溶液の層を微小憩室の開口に懸架することができる。有機溶液層は伸張に伴って微小憩室の壁面及び/又は張出部の周辺から伸張の先端に向かって薄くなり、最終的には全ての両親媒性分子が第1又は第2の水性溶液に接するように配向した二分子膜が形成される(図3E)。図4は第1の水性溶液に蛍光色素を添加してベシクルを蛍光標識し、ベシクルの生成を蛍光顕微鏡下で上のフレームから下のフレームへと連続撮影した顕微鏡写真である。図4に示すとおり、上向きに伸びた舌状体が主流路の左向きの流れにより剪断手段に押しつけられて、ベシクルが括れて生成する。生成したベシクルの膜内で単一層の二分子膜が実際に形成されていることは以下の実施例3に説明する。   FIG. 3A shows a first aqueous solution (indicated as “Water” with thin hatching), an organic solution (indicated as “Oil”), and a second aqueous solution in the main channel of the vesicle generating apparatus of the present invention. (B) through (H) are the vicinity of the opening of the microdiverticulum in one embodiment of the structure of the vesicle generating device of the present invention. It is a partial expansion schematic diagram which shows the mode of a deformation | transformation of the organic solution layer in FIG. The first aqueous solution pushes air and enters the fine diverticulum and is introduced (FIG. 3B). After the organic solution is introduced into the fine diverticulum (Fig. C), a second aqueous solution enters the fine diverticulum and a layer of the organic solution is formed in the fine diverticulum (Fig. 3D). The molecule of the amphiphilic molecule dissolved in the organic solution layer is composed of a rod-like hydrophobic atomic group and a spherical hydrophilic atomic group, and is hydrophilic at the interface between the first and second aqueous solutions and the organic solution layer. The atomic groups are oriented so as to contact the aqueous solution (FIGS. 3C and D). A shearing portion 9 is provided on the wall surface of the main channel on the downstream side of the opening of the micro diverticulum with respect to the liquid flow in the main channel. In some cases, an overhanging portion 10 is provided on the peripheral edge of the opening where the micro diverticulum faces the main flow channel, and the wall surface of the diverticulum projects to narrow the inner diameter. Since the overhang 10 locally increases the surface area of the inner surface of the diverticulum, a larger volume of organic solution layer can be suspended over the opening of the microdiverticulum. As the organic solution layer stretches, it thins from the wall of the microdiverticulum and / or the periphery of the overhang to the tip of the stretch, and eventually all the amphiphilic molecules are converted into the first or second aqueous solution. A bimolecular film oriented so as to be in contact is formed (FIG. 3E). FIG. 4 is a photomicrograph obtained by adding a fluorescent dye to the first aqueous solution to fluorescently label vesicles and continuously photographing the generation of vesicles from the upper frame to the lower frame under a fluorescence microscope. As shown in FIG. 4, the tongue extending upward is pressed against the shearing means by the leftward flow of the main flow path, and the vesicles are constricted and generated. The fact that a single-layer bilayer film is actually formed in the film of the generated vesicle will be described in Example 3 below.

2.生成したベシクルの特徴付け
2−1.ベシクルのサイズ
生成したベシクルのサイズは、第1の水性溶液に蛍光色素を溶解させ、主流路を流れるベシクルをマイクロメーターで較正した蛍光顕微鏡で観察して測定した。実施例1に説明した本発明の1つの実施態様のベシクル生成装置において、光ピンセットによって発生する第1の水性溶液の圧力と、主流路を流れる第2の水性溶液の流速とを調整することにより、5μmから40μmまでのサイズのベシクルが得られた。図5は生成した球状ベシクルの蛍光顕微鏡写真の1つの例である。図6は、24個の球状ベシクルのサイズのヒストグラムで、横軸はベシクルサイズ(単位:μm)、縦軸は約0.5μmごとのサイズの各区間のベシクルの個数を表す。図6に示すとおり、生成したベシクルのサイズは、ほぼ対称的に分布し、ベシクルのサイズの平均は16.5μm、変動係数(cv)は3.7%であった。生成したベシクルは安定で、数日間は球状の形態を保った。主流路の流速を上げると、変形した有機溶液層に作用する剪断力が強くなるため、より小さなサイズの球状のベシクルが生成した。主流路の流速を下げると、パンケーキあるいは回転楕円体状のベシクルが生成した(図7)。図8はかかるパンケーキ状のベシクル31個のサイズのヒストグラムで、生成したベシクルのサイズは、ほぼ対称的に分布し、ベシクルのサイズの平均は28.0μm、変動係数(cv)は4.4%であった。パンケーキ状のベシクルを広い体積寸法の溶液中に移すと球形になった。連通細路から微小憩室に流入する第1の水性溶液の流速を変化させてベシクルのサイズへの影響を調べた結果を図9に示す。図9は、横軸に流速Q(単位:pL/秒)、縦軸にベシクルのサイズ(単位:μm)をプロットしたグラフである。流速Qは個々のベシクルの体積を当該ベシクルの生成に要した時間で割って求めた。図9に示すとおり、流速Qとベシクルのサイズとの相関係数は−0.058と小さいことから、ベシクルのサイズは流速Qを変化させても影響が小さいとの結論が得られた。本実施例は、本発明の方法及び装置が一般的な細胞と同様のサイズの均一なベシクルを大量に生成可能であることを証明した。
2. 2. Characterization of generated vesicles 2-1. Vesicle Size The size of the generated vesicle was measured by dissolving a fluorescent dye in the first aqueous solution and observing the vesicle flowing in the main channel with a fluorescence microscope calibrated with a micrometer. In the vesicle generating apparatus of one embodiment of the present invention described in Example 1, by adjusting the pressure of the first aqueous solution generated by the optical tweezers and the flow rate of the second aqueous solution flowing through the main flow path Vesicles with sizes from 5 μm to 40 μm were obtained. FIG. 5 is an example of a fluorescence micrograph of the generated spherical vesicles. FIG. 6 is a histogram of the size of 24 spherical vesicles. The horizontal axis represents the vesicle size (unit: μm), and the vertical axis represents the number of vesicles in each section having a size of about 0.5 μm. As shown in FIG. 6, the sizes of the generated vesicles were distributed almost symmetrically, the average size of the vesicles was 16.5 μm, and the coefficient of variation (cv) was 3.7%. The vesicles produced were stable and maintained a spherical shape for several days. Increasing the flow rate of the main channel increased the shearing force acting on the deformed organic solution layer, resulting in the formation of smaller sized spherical vesicles. When the flow velocity of the main channel was lowered, pancake or spheroid vesicles were generated (FIG. 7). FIG. 8 is a histogram of the size of 31 pancake-like vesicles. The sizes of the generated vesicles are distributed almost symmetrically, the average vesicle size is 28.0 μm, and the coefficient of variation (cv) is 4.4. %Met. When pancake-like vesicles were transferred into a wide volume solution, they became spherical. FIG. 9 shows the result of examining the influence on the size of the vesicle by changing the flow rate of the first aqueous solution flowing into the micro diverticulum from the communication channel. FIG. 9 is a graph plotting the flow velocity Q (unit: pL / sec) on the horizontal axis and the size of vesicles (unit: μm) on the vertical axis. The flow rate Q was obtained by dividing the volume of each vesicle by the time required to generate the vesicle. As shown in FIG. 9, since the correlation coefficient between the flow velocity Q and the vesicle size is as small as −0.058, it was concluded that the influence of the vesicle size is small even if the flow velocity Q is changed. This example demonstrates that the method and apparatus of the present invention can produce large amounts of uniform vesicles similar in size to typical cells.

図10は、横軸に何個目に生成したベシクルかというベシクルの生成順の番号を、縦軸に当該ベシクルのサイズをプロットしたグラフである。図10から、後から生成したベシクルほどサイズが大きく、また、サイズのばらつきが大きくなる傾向が認められた。これは、ベシクルが生成するにつれて有機溶液中の両親媒性分子濃度が下がるため、舌状体の先端の表面張力が変化すること、及び、舌状体の先端への両親媒性分子の輸送及び/又は配向が不均一になることを示す。   FIG. 10 is a graph in which the horizontal axis represents the number of vesicles generated in order of generation, and the vertical axis represents the size of the vesicle. From FIG. 10, it was recognized that the size of the vesicle generated later was larger and the variation in size was larger. This is because the concentration of the amphiphilic molecules in the organic solution decreases as the vesicles are formed, so that the surface tension at the tip of the tongue changes, and the transport of amphiphilic molecules to the tip of the tongue and // indicates that the orientation is non-uniform.

図11に示す実施態様では、有機溶液の外部供給源に接続された副流路11が微小憩室に沿って設けられる。この実施態様では副流路11を介して有機溶液を補給するので、より大量のベシクルを均一に生成することができる。副流路への有機溶液の充填は主流路に有機溶液を流す前に行うことが好ましい。また、主流路に有機溶液が流れるときに副流路から有機溶液を押し出して、副流路の有機溶液が主流路から流入した有機溶液と連続することが好ましい。なお、後に説明するとおり、有機溶液を用いないで第1及び第2の水性溶液を気体の層で隔てる実施態様では、両親媒性分子は水性溶液に添加され、前記気体を副流路11を通じて補給する。   In the embodiment shown in FIG. 11, a secondary channel 11 connected to an external source of organic solution is provided along the microdiverticulum. In this embodiment, since the organic solution is replenished via the sub-channel 11, a larger amount of vesicles can be generated uniformly. The filling of the organic solution into the sub-channel is preferably performed before flowing the organic solution into the main channel. Further, it is preferable that when the organic solution flows through the main channel, the organic solution is pushed out from the sub channel and the organic solution in the sub channel is continuous with the organic solution flowing in from the main channel. As will be described later, in the embodiment in which the first and second aqueous solutions are separated by the gas layer without using the organic solution, the amphiphilic molecule is added to the aqueous solution, and the gas is passed through the sub-flow channel 11. Replenish.

2−2.生成したベシクルの膜構造
黄色ブドウ球菌由来のα−ヘモリシンは単一層の二分子膜に埋め込まれて膜の内外を連絡する貫通孔を形成する。生成したベシクルが単一層の二分子膜でできているとすると、α−ヘモリシンが膜の内外を貫通するナノポアを形成するため膜の内外で物質の拡散が起こり、ベシクル内液に蛍光色素が添加されている場合には、当該蛍光色素がベシクル外に流出し、蛍光が消えるはずである(図12A)。そこで、生成したベシクルがα−ヘモリシンによって膜の内外で物質の拡散を起こすかどうかを検討した。ベシクル内液となる第1の水性溶液に蛍光色素カルセインを溶かし、ベシクル膜となる有機溶液に脂質とともにα−ヘモリシンを溶かしてベシクルを生成させた。図12Bは生成したベシクルの蛍光強度の経時変化を示すグラフである。図12Bに示すとおり、ベシクルの蛍光強度は、生成後約4秒間は変化がなかったが、その後5秒間で急激に低下した。このことは、最初の4秒間に膜内でα−ヘモリシンが自己集合し膜の内外を貫通するナノポアが形成され、その後ベシクル内のカルセインが当該ナノポアを通ってベシクルの外に流出したことを意味する。すなわち、この実験結果から、本発明の方法及び装置で生成されたベシクルは単一層の二分子膜でできていることが示唆された。また本実施例は、本発明の方法及び装置が膜タンパク質を再構成したベシクルを作成可能であることを証明した。
2-2. Membrane structure of the generated vesicle α-hemolysin derived from Staphylococcus aureus is embedded in a single bilayer membrane to form a through-hole that connects the inside and outside of the membrane. If the generated vesicle is made of a single-layer bilayer, α-hemolysin forms nanopores that penetrate the inside and outside of the membrane, so that the substance diffuses inside and outside the membrane, and a fluorescent dye is added to the solution inside the vesicle If so, the fluorescent dye will flow out of the vesicle and the fluorescence should disappear (FIG. 12A). Therefore, it was examined whether or not the generated vesicles cause diffusion of substances inside and outside the membrane by α-hemolysin. The fluorescent dye calcein was dissolved in the first aqueous solution serving as the vesicle internal solution, and α-hemolysin was dissolved together with the lipid in the organic solution serving as the vesicle membrane to produce vesicles. FIG. 12B is a graph showing the change over time of the fluorescence intensity of the generated vesicles. As shown in FIG. 12B, the fluorescence intensity of vesicles did not change for about 4 seconds after generation, but rapidly decreased after 5 seconds. This means that in the first 4 seconds, α-hemolysin self-assembled within the membrane and formed nanopores that penetrate the membrane, and then calcein in the vesicles flowed out of the vesicles through the nanopore. To do. That is, from the experimental results, it was suggested that the vesicles produced by the method and apparatus of the present invention are made of a single-layer bilayer. This example also demonstrated that the method and apparatus of the present invention can produce vesicles reconstituted with membrane proteins.

2−3.ベシクルの膜透過性及び安定性
生体膜の特徴のひとつは、水は透過するが、糖や塩類は透過しない半透性を有することである。そこで、本発明の方法及び装置で生成されたベシクルの膜透過性を検討した。リン酸緩衝生理食塩水(PBS)を第1の水性溶液として生成したベシクルを100mMグルコース添加PBS中に移してベシクルのサイズの経時変化を測定した。図13Aは1個のベシクルのサイズの変化の連続写真である。図13Bは、ベシクル内液がPBSで、サイズがそれぞれ約15μm、約20μm及び約25μmのベシクルを、100mMグルコース添加PBSに移して浸透圧ショックに曝露した後のベシクルのサイズの経時変化を示すグラフである。図6に示すとおり、ベシクルのサイズは、測定開始後直ちに減少し、1500秒(25分)後以降は変化がみられなかった。ベシクルは非常に安定で、生成してから1週間経過後でもサイズは変わらなかった(図示されない)。また、ベシクルのサイズの減少は直線的で、ベシクルのサイズに関係なく直線の傾きがほぼ同じであった。このことから、ベシクルのサイズに関係なく同じ膜組成のベシクルは同じ膜透過特性を示すことが示唆される。本実施例は、本発明の方法及び装置で生成されたベシクルが生体膜と同様に水は透過するがグルコースを透過しない半透性を有することを証明した。また本実施例は、二分子膜の特性をベシクル状態で測定可能であることを証明した。
2-3. Membrane permeability and stability of vesicles One of the characteristics of biological membranes is that they have a semi-permeability that allows water to permeate but not sugar or salts. Therefore, the membrane permeability of vesicles produced by the method and apparatus of the present invention was examined. A vesicle produced using phosphate buffered saline (PBS) as a first aqueous solution was transferred into PBS containing 100 mM glucose, and the change in the size of the vesicle over time was measured. FIG. 13A is a series of photographs of changes in the size of one vesicle. FIG. 13B is a graph showing the change in the size of vesicles with time after the vesicle internal solution is PBS and vesicles having sizes of about 15 μm, about 20 μm, and about 25 μm are transferred to PBS containing 100 mM glucose and exposed to osmotic shock. It is. As shown in FIG. 6, the size of the vesicle decreased immediately after the start of measurement, and no change was observed after 1500 seconds (25 minutes). The vesicles were very stable and did not change in size after 1 week of production (not shown). The decrease in the size of the vesicle was linear, and the slope of the straight line was almost the same regardless of the size of the vesicle. This suggests that vesicles having the same membrane composition exhibit the same membrane permeation characteristics regardless of the size of the vesicles. This example proved that the vesicles produced by the method and apparatus of the present invention have a semi-permeability that permeates water but does not permeate glucose, similar to biological membranes. In addition, this example proved that the characteristics of the bilayer film can be measured in a vesicle state.

2−4.ベシクル内液組成の制御
本実施例では、第1の水性溶液と、ベシクル内液との組成、特に高分子の濃度が同じかどうかを検討した。粒径200nmの蛍光標識されたビーズ玉の高濃度溶液を第1の水性溶液として用いて作成したベシクルを共焦点顕微鏡で観察した(図14)。100ミリ秒間隔で撮影した20枚のフレーム中の5μm平方の視野あたりのビーズ玉の平均個数を比較した結果、20個のベシクルの内部で観察されたビーズ玉の視野あたりの個数は、第1の水性溶液として本発明の装置に適用した溶液におけるビーズ玉の視野あたりの個数とほぼ同じであった。本実施例は、本発明の方法及び装置によるベシクル生成では、ベシクルへの封入の効率が非常に高い、すなわち、ベシクルが生成する際に、ベシクル内液が封入されずにベシクル外に漏出したり、ベシクル外液が流入する可能性が非常に低いことを証明した。
2-4. Control of Vesicle Liquid Composition In this example, it was examined whether the composition of the first aqueous solution and the liquid in the vesicle, particularly whether the polymer concentration was the same. A vesicle prepared using a high-concentration solution of fluorescently labeled bead beads having a particle size of 200 nm as the first aqueous solution was observed with a confocal microscope (FIG. 14). As a result of comparing the average number of bead balls per 5 μm square field of view in 20 frames photographed at 100 millisecond intervals, the number of bead balls per field observed inside 20 vesicles was as follows. The number of beads per field in the solution applied to the apparatus of the present invention as an aqueous solution was approximately the same. In this embodiment, in the production of vesicles by the method and apparatus of the present invention, the efficiency of encapsulation in the vesicle is very high, that is, when the vesicle is produced, the liquid in the vesicle is not enclosed but leaks out of the vesicle. It proved that the possibility of influx of vesicle fluid was very low.

2−5.ベシクルでの化学反応
本実施例では、ベシクル内に封入された基質及び酵素によってベシクル内で化学反応が進行するかどうかを検討した。図15Aは、大腸菌の無細胞発現系と、GFP発現コンストラクトとを含む混合液(RTS100、E. coli HY kit、ロシュ・ダイアグノスティックス株式会社、カタログ番号:3186148)を第1の水性溶液、リボヌクレオチド及びアミノ酸を含む反応補給液を第2の水性溶液として用いて生成したベシクルでのGFPによる蛍光顕微鏡写真(それぞれ左からベシクル生成後0、1、2、5及び15時間経過後に撮影)で、図15Bは発光強度の経時変化を示すグラフである。横軸は時間(単位:時間)、縦軸は相対的な蛍光強度である。図15Bに示すとおり、GFPによる蛍光はベシクル生成直後から増大し、5時間後にはプラトーに達した。なお、対照実験として、DNAを添加しない場合にはベシクルの蛍光発光は全く認められなかった。本実施例は、本発明の方法及び装置によって生成されたベシクルの中で、DNAからの転写と、GFPの翻訳というATPを消費してmRNA及びタンパク質を合成する複雑な化学反応を実行可能であること、すなわち、本発明のベシクルが人工細胞を作出するためのバイオリアクタとして有用であることを証明した。
2-5. In this example, it was examined whether or not a chemical reaction proceeds in a vesicle by a substrate and an enzyme enclosed in the vesicle. FIG. 15A shows a mixed solution (RTS100, E. coli HY kit, Roche Diagnostics Inc., catalog number: 3186148) containing a cell-free expression system of E. coli and a GFP expression construct as a first aqueous solution, Fluorescence micrographs by GFP of vesicles produced using a reaction replenisher containing ribonucleotides and amino acids as a second aqueous solution (taken after 0, 1, 2, 5 and 15 hours after vesicle production from the left, respectively) FIG. 15B is a graph showing the change over time in the emission intensity. The horizontal axis represents time (unit: time), and the vertical axis represents relative fluorescence intensity. As shown in FIG. 15B, the fluorescence by GFP increased immediately after vesicle generation, and reached a plateau after 5 hours. As a control experiment, when no DNA was added, no vesicle fluorescence was observed. In this example, among the vesicles produced by the method and apparatus of the present invention, it is possible to carry out complex chemical reactions that synthesize mRNA and protein by consuming ATP, transcription from DNA and translation of GFP. That is, the vesicle of the present invention proved useful as a bioreactor for producing artificial cells.

ベシクルの用途によっては有機溶液を用いないことが望ましい場合がある。かかる場合には、有機溶液を気体で置き換えるとともに、両親媒性分子は第1及び/又は第2の水性溶液に溶解して供給する本発明の別の実施態様が採用される。この実施態様では、図16の左側の模式図に示すとおり、第1の水性溶液の表面に配向した両親媒性分子12が、気体の層13を隔てて第2の水性溶液の表面に配向した両親媒性分子14と向き合っている。第1及び第2の水性溶液の表面は先端で接するが、その際に、それぞれの水性溶液の外側に配向した両親媒性分子の疎水性部分どうしが結合するので、第1及び第2の水性溶液の表面は二分子膜で封止される。そのため、本実施態様でも、有機溶液を用いる実施態様と同様の舌状体が形成される(図16、右側)。   Depending on the use of the vesicle, it may be desirable not to use an organic solution. In such a case, another embodiment of the present invention is employed in which the organic solution is replaced with a gas and the amphiphilic molecule is supplied by being dissolved in the first and / or second aqueous solution. In this embodiment, as shown in the schematic diagram on the left side of FIG. 16, the amphiphilic molecules 12 oriented on the surface of the first aqueous solution are oriented on the surface of the second aqueous solution with the gas layer 13 therebetween. Facing the amphiphilic molecule 14. The surfaces of the first and second aqueous solutions are in contact with each other at the tip. At this time, the hydrophobic portions of the amphiphilic molecules oriented outside the respective aqueous solutions are bonded to each other, so that the first and second aqueous solutions are bonded. The surface of the solution is sealed with a bilayer. Therefore, also in this embodiment, a tongue-like body similar to the embodiment using the organic solution is formed (FIG. 16, right side).

以上のとおり、本発明の二分子膜ベシクルは、生体細胞と同様の寸法で非常に均一なサイズのベシクルであって、ベシクル内で転写及び翻訳のような複雑な化学反応を進行させたり、生体膜と同様の選択的透過性を再現することができる。したがって本発明の二分子膜ベシクル生成装置及び生成方法は、将来の人工細胞作成の重要な橋頭堡として大きな意義を有するものである。   As described above, the bilayer vesicle of the present invention is a vesicle having the same dimensions as a living cell and having a very uniform size. In the vesicle, a complex chemical reaction such as transcription and translation is allowed to proceed, The same selective permeability as the membrane can be reproduced. Therefore, the bilayer vesicle production | generation apparatus and production | generation method of this invention have great significance as an important bridgehead for future artificial cell preparation.

Claims (47)

主流路と、該主流路に開口する複数の微小憩室と、該微小憩室に連絡する房室と、該房室に設けられた脈動防止手段とを含む構造体を複数含むことを特徴とする、両親媒性分子による二分子膜ベシクルの生成装置。   Including a plurality of structures including a main channel, a plurality of micro diverticulums opening in the main channel, an atrioventricular chamber communicating with the micro diverticulum, and a pulsation preventing means provided in the atrioventricle, An apparatus for generating bilayer vesicles with amphiphilic molecules. 前記脈動防止手段は、前記微小憩室と前記房室とを連絡する連通細路であることを特徴とする、請求項1に記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   2. The apparatus for generating a bilayer vesicle according to claim 1, wherein the pulsation preventing means is a communication channel that connects the micro diverticulum and the atrioventricle. 前記構造体は剪断手段を含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   The apparatus for generating a bilayer vesicle according to claim 1, wherein the structure includes a shearing unit. 前記微小憩室の壁面には相分離流体リザーバーが設けられ、該相分離流体リザーバーは相分離流体の層を懸架し、該相分離流体の層は、前記微小憩室の開口と前記房室との間で前記微小憩室を封止することを特徴とする、請求項1ないし3に記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   A wall of the micro diverticulum is provided with a phase separation fluid reservoir, the phase separation fluid reservoir suspends a phase separation fluid layer, and the phase separation fluid layer is located between the opening of the micro diverticulum and the atrioventricular chamber. The apparatus for producing a bilayer vesicle according to claim 1, wherein the minute diverticulum is sealed with a. 前記微小憩室の壁面には複数の相分離流体リザーバーが設けられ、該複数の相分離流体リザーバーは複数の相分離流体の層を懸架し、該複数の相分離流体の層は、前記微小憩室の開口と前記房室との間で前記微小憩室を封止することを特徴とする、請求項1ないし3に記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   A plurality of phase separation fluid reservoirs are provided on a wall surface of the micro diverticulum, the plurality of phase separation fluid reservoirs suspend a plurality of phase separation fluid layers, and the plurality of phase separation fluid layers are disposed on the micro diverticulum. 4. The apparatus for producing a bilayer vesicle according to claim 1, wherein the micro diverticulum is sealed between an opening and the atrioventricular chamber. 前記相分離流体リザーバーは前記微小憩室の側壁面から該微小憩室内に伸びる張出部であることを特徴とする、請求項4又は5に記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   The bilayer vesicle generator according to claim 4 or 5, wherein the phase separation fluid reservoir is an overhanging portion extending from a side wall surface of the micro diverticulum into the micro diverticulum. 前記房室には圧力発生部が設けられることを特徴とする、請求項1ないし6のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   The apparatus for generating a bilayer vesicle according to claim 1, wherein a pressure generating unit is provided in the atrioventricular chamber. 前記圧力発生部はレーザ光で発生させた微小気泡の膨張によって圧力を発生させることを特徴とする、請求項7に記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   The apparatus for generating a bilayer vesicle according to claim 7, wherein the pressure generation unit generates pressure by expansion of microbubbles generated by laser light. 前記圧力発生部は電気分解で発生させた微小気泡の膨張によって圧力を発生させることを特徴とする、請求項7に記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   The apparatus for generating a bilayer vesicle according to claim 7, wherein the pressure generator generates pressure by expansion of microbubbles generated by electrolysis. 前記圧力発生部は電気ヒーターで発生させた微小気泡の膨張によって圧力を発生させることを特徴とする、請求項7に記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   The apparatus for generating a bilayer vesicle according to claim 7, wherein the pressure generating unit generates pressure by expansion of microbubbles generated by an electric heater. 前記圧力発生部はマイクロアクチュエータによって圧力を発生させることを特徴とする、請求項7に記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   The apparatus for generating a bilayer vesicle according to claim 7, wherein the pressure generating unit generates pressure by a microactuator. 前記房室は外部圧力源に接続されることを特徴とする、請求項1ないし6のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   The apparatus for generating a bilayer vesicle according to any one of claims 1 to 6, wherein the atrioventricle is connected to an external pressure source. 前記外部圧力源はシリンジポンプであることを特徴とする、請求項12に記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   The apparatus for generating a bilayer vesicle according to claim 12, wherein the external pressure source is a syringe pump. 前記外部圧力源は高圧ガスボンベであることを特徴とする、請求項12に記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   13. The apparatus for generating a bilayer vesicle according to claim 12, wherein the external pressure source is a high-pressure gas cylinder. 前記主流路を通過する流体は1つの向きに流れ、前記剪断手段は前記微小憩室の開口の下流側に設けられることを特徴とする、請求項3ないし14のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   The bilayer membrane vesicle according to any one of claims 3 to 14, wherein the fluid passing through the main channel flows in one direction, and the shearing means is provided downstream of the opening of the microdiverticulum. Generator. 前記主流路を通過する流体は順逆2つの向きに流れ、前記剪断手段は前記2つの向きの流れのそれぞれの下流側に設けられることを特徴とする、請求項3ないし14のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   15. The fluid passing through the main flow path flows in two forward and reverse directions, and the shearing means is provided on the downstream side of each of the two flow directions. Bilayer vesicle generator. 前記房室は水性溶液の外部供給源に接続され、該水性溶液は前記連通細路を介して前記微小憩室に供給されることを特徴とする、請求項1ないし16のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   17. The atrioventricular chamber is connected to an external supply source of an aqueous solution, and the aqueous solution is supplied to the micro diverticulum via the communication channel. Molecular membrane vesicle generator. 前記構造体は1個又は2個以上の水性溶液の流路を含み、該水性溶液の流路は、前記複数の相分離流体リザーバーのうち少なくとも2個の間に設けられた前記微小憩室の壁面の開口と、前記複数の水性溶液のそれぞれの外部供給源とを連絡することを特徴とする、請求項5ないし17のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   The structure includes one or two or more aqueous solution channels, and the aqueous solution channel is a wall surface of the micro diverticulum provided between at least two of the plurality of phase separation fluid reservoirs. The apparatus for generating a bilayer membrane vesicle according to any one of claims 5 to 17, wherein the opening of each of the plurality of aqueous solutions is in communication with an external source of each of the plurality of aqueous solutions. 前記構造体は副流路を含み、該副流路は相分離流体の外部供給源に接続され、該相分離流体は前記副流路を介して前記相分離流体リザーバーに供給されることを特徴とする、請求項4ないし18のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   The structure includes a sub-channel, the sub-channel is connected to an external supply source of a phase separation fluid, and the phase separation fluid is supplied to the phase separation fluid reservoir via the sub-channel. An apparatus for producing a bilayer vesicle according to any one of claims 4 to 18. 前記微小憩室は2次元的に配置されることを特徴とする、請求項1ないし19のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   The apparatus for generating a bilayer vesicle according to any one of claims 1 to 19, wherein the minute diverticulum is two-dimensionally arranged. 前記微小憩室は3次元的に配置されることを特徴とする、請求項1ないし19のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   The apparatus for generating a bilayer vesicle according to any one of claims 1 to 19, wherein the minute diverticulum is arranged three-dimensionally. 前記相分離流体の層は水性溶液との間で界面を形成することを特徴とする、請求項4ないし21のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   The apparatus for producing a bilayer vesicle according to any one of claims 4 to 21, wherein the phase separation fluid layer forms an interface with an aqueous solution. 前記相分離流体は両親媒性分子を含む有機溶液であることを特徴とする、請求項4ないし22のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   The apparatus for generating a bilayer vesicle according to any one of claims 4 to 22, wherein the phase separation fluid is an organic solution containing amphiphilic molecules. 前記相分離流体は、気体か、両親媒性分子を含まない有機溶液かであり、前記水性溶液は両親媒性分子を含むことを特徴とする、請求項22に記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   The bilayer vesicle according to claim 22, wherein the phase separation fluid is a gas or an organic solution free of amphiphilic molecules, and the aqueous solution contains amphiphilic molecules. apparatus. 前記構造体はポリジメチルシロキサンでできており、前記有機溶液はポリジメチルシロキサンを膨潤変形させることを特徴とする、請求項1ないし24のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成装置。   25. The apparatus for generating a bilayer vesicle according to claim 1, wherein the structure is made of polydimethylsiloxane, and the organic solution swells and deforms polydimethylsiloxane. 二分子膜ベシクルの生成方法であって、
主流路と、該主流路に開口する複数の微小憩室と、該微小憩室に連絡する房室と、該房室に設けられた脈動防止手段とを含む構造体と、第1及び第2の水性溶液と、相分離流体とを用意するステップと、
前記構造体の主流路に第1の水性溶液を流して、第1の水性溶液を前記微小憩室に導入するステップと、
前記構造体の主流路に前記相分離流体を流して、該相分離流体を前記微小憩室の少なくとも一部に導入するステップと、
前記構造体の主流路に第2の水性溶液を流して、前記主流路内の前記相分離流体を除去し、前記相分離流体が相分離流体層を形成し、該相分離流体層は前記微小憩室の側壁面に懸架されるステップと、
前記相分離流体層が前記微小憩室の側壁面に懸架された状態で、前記房室に圧力を加えることにより、前記房室を経て前記微小憩室に第1の水性溶液が押し流されて、前記相分離流体層の先端が前記微小憩室の開口から前記主流路に入るように前記相分離流体層を伸張させるステップと、
前記主流路内の第2の水性溶液の液流が前記相分離流体層を剪断することによって、前記相分離流体層と、該相分離流体層に包囲された第1の水性溶液とが括れてベシクルとして切断されるステップとを含むことを特徴とする、二分子膜ベシクルの生成方法。
A method for producing a bilayer vesicle,
A structure including a main flow channel, a plurality of micro diverticulums opening in the main flow channel, an atrioventricular chamber communicating with the micro diverticulum, and pulsation preventing means provided in the atrioventricular chamber; Providing a solution and a phase separation fluid;
Flowing a first aqueous solution through the main flow path of the structure to introduce the first aqueous solution into the microdiverticulum;
Flowing the phase separation fluid through the main flow path of the structure and introducing the phase separation fluid into at least a portion of the microdiverticulum;
A second aqueous solution is allowed to flow in the main flow path of the structure to remove the phase separation fluid in the main flow path, the phase separation fluid forms a phase separation fluid layer, and the phase separation fluid layer is the micro separation layer. A step suspended on the side wall of the diverticulum;
In a state where the phase separation fluid layer is suspended on the side wall surface of the micro diverticulum, by applying pressure to the atrioventricular chamber, the first aqueous solution is pushed into the micro diverticulum through the atrioventricular chamber, and the phase Stretching the phase separation fluid layer such that the tip of the separation fluid layer enters the main flow path from the opening of the microdiverticulum;
The liquid flow of the second aqueous solution in the main channel shears the phase separation fluid layer, thereby binding the phase separation fluid layer and the first aqueous solution surrounded by the phase separation fluid layer. A method for producing a bilayer vesicle, comprising the step of cutting the vesicle.
二分子膜ベシクルの生成方法であって、
主流路と、該主流路に開口する複数の微小憩室と、該微小憩室に連絡する房室と、該房室に設けられた脈動防止手段とを含む構造体と、疎水性溶媒と、第1及び第2の水性溶液と、相分離流体とを用意するステップと、
前記構造体の主流路に前記疎水性溶媒を流して、該疎水性溶媒を前記微小憩室に導入するステップと、
前記構造体の主流路に第1の水性溶液を流して、第1の水性溶液を前記微小憩室に導入するステップと、
前記構造体の主流路に前記相分離流体を流して、該相分離流体を前記微小憩室の少なくとも一部に導入するステップと、
前記構造体の主流路に第2の水性溶液を流して、前記主流路内の前記相分離流体を除去し、前記相分離流体が相分離流体層を形成し、該相分離流体層は前記微小憩室の側壁面に懸架されるステップと、
前記相分離流体層が前記微小憩室の側壁面に懸架された状態で、前記房室の前記疎水性溶媒を加熱して微小気泡の発生、膨張により圧力を加えることにより、前記房室を経て前記微小憩室に第1の水性溶液が押し流されて、前記相分離流体層の先端が前記微小憩室の開口から前記主流路に入るように前記相分離流体層を伸張させるステップと、
前記主流路内の第2の水性溶液の液流が前記相分離流体層を剪断することによって、前記相分離流体層と、該相分離流体層に包囲された第1の水性溶液とが括れてベシクルとして切断されるステップとを含むことを特徴とする、二分子膜ベシクルの生成方法。
A method for producing a bilayer vesicle,
A structure including a main channel, a plurality of micro diverticulums opening in the main channel, an atrioventricular chamber communicating with the micro diverticulum, a pulsation preventing means provided in the atrioventricular chamber, a hydrophobic solvent, And providing a second aqueous solution and a phase separation fluid;
Flowing the hydrophobic solvent through the main flow path of the structure and introducing the hydrophobic solvent into the microdiverticulum;
Flowing a first aqueous solution through the main flow path of the structure to introduce the first aqueous solution into the microdiverticulum;
Flowing the phase separation fluid through the main flow path of the structure and introducing the phase separation fluid into at least a portion of the microdiverticulum;
A second aqueous solution is allowed to flow in the main flow path of the structure to remove the phase separation fluid in the main flow path, the phase separation fluid forms a phase separation fluid layer, and the phase separation fluid layer is the micro separation layer. A step suspended on the side wall of the diverticulum;
In the state where the phase separation fluid layer is suspended on the side wall surface of the micro diverticulum, the hydrophobic solvent in the chamber is heated and pressure is generated by the generation and expansion of micro bubbles, thereby passing the chamber through the chamber. Extending the phase separation fluid layer such that a first aqueous solution is swept into the micro diverticulum and the tip of the phase separation fluid layer enters the main channel from the opening of the micro diverticulum;
The liquid flow of the second aqueous solution in the main channel shears the phase separation fluid layer, thereby binding the phase separation fluid layer and the first aqueous solution surrounded by the phase separation fluid layer. A method for producing a bilayer vesicle, comprising the step of cutting the vesicle.
前記相分離流体は両親媒性分子を含む有機溶液であることを特徴とする、請求項26又は27に記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   The method for producing a bilayer vesicle according to claim 26 or 27, wherein the phase separation fluid is an organic solution containing amphiphilic molecules. 第1及び第2の水性溶液は両親媒性分子を含み、前記相分離流体は、気体か、両親媒性分子を含まない有機溶液かであることを特徴とする、請求項26又は27に記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   28. The first and second aqueous solutions include amphiphilic molecules, and the phase separation fluid is a gas or an organic solution that does not include amphiphilic molecules. Of producing bilayer vesicles. 第1の水性溶液が含む両親媒性分子は第2の水性溶液が含む両親媒性分子と異なる組成であることを特徴とする、請求項29に記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   30. The method for producing a bilayer vesicle according to claim 29, wherein the amphiphilic molecule contained in the first aqueous solution has a composition different from that of the amphiphilic molecule contained in the second aqueous solution. 前記脈動防止手段は、前記微小憩室と前記房室とを連絡する連通細路であることを特徴とする、請求項26ないし30のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   The method for producing a bilayer vesicle according to any one of claims 26 to 30, wherein the pulsation preventing means is a communication channel that connects the micro diverticulum and the atrioventricle. 前記構造体は剪断手段を含み、該剪断手段は前記主流路内の第2の水性溶液の液流とともに前記相分離流体層を剪断することを特徴とする、請求項26ないし31のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   32. The structure according to any one of claims 26 to 31, wherein the structure includes a shearing means, and the shearing means shears the phase separation fluid layer together with a liquid flow of the second aqueous solution in the main flow path. A method for producing the bilayer vesicle according to claim. 前記微小憩室の壁面には相分離流体リザーバーが設けられ、前記相分離流体リザーバーは相分離流体の層を懸架し、該相分離流体の層は、前記微小憩室の開口と前記連通細路との間で前記微小憩室を封止することを特徴とする、請求項26ないし32のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   A wall of the micro diverticulum is provided with a phase separation fluid reservoir, the phase separation fluid reservoir suspends a layer of the phase separation fluid, and the phase separation fluid layer is formed between the opening of the micro diverticulum and the communication channel. 33. The method for producing a bilayer vesicle according to any one of claims 26 to 32, wherein the microdiverticulum is sealed in between. 前記相分離流体リザーバーは前記微小憩室の側壁面から該微小憩室内に伸びる張出部であることを特徴とする、請求項33に記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   34. The method of generating a bilayer vesicle according to claim 33, wherein the phase separation fluid reservoir is an overhang extending from a side wall surface of the micro diverticulum into the micro diverticulum. 前記房室に圧力を加えることは、レーザ光で発生させた微小気泡の膨張によって実行されることを特徴とする、請求項26ないし34のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   35. The method for producing a bilayer vesicle according to claim 26, wherein the pressure is applied to the atrioventricle by the expansion of microbubbles generated by laser light. 前記房室に圧力を加えることは、電気分解で発生させた微小気泡の膨張によって実行されることを特徴とする、請求項26ないし34のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   35. The method for producing a bilayer vesicle according to claim 26, wherein the application of pressure to the atrioventricle is performed by expansion of microbubbles generated by electrolysis. 前記房室に圧力を加えることは、電気ヒーターで発生させた微小気泡の膨張によって実行されることを特徴とする、請求項26ないし34のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   35. The method for producing a bilayer vesicle according to claim 26, wherein the pressure is applied to the atrioventricle by expansion of microbubbles generated by an electric heater. 前記房室に圧力を加えることは、マイクロアクチュエータによって実行されることを特徴とする、請求項26及び請求項28−34のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   The method for producing a bilayer vesicle according to any one of claims 26 and 28-34, wherein the pressure is applied to the atrioventricle by a microactuator. 前記房室に圧力を加えることは、外部圧力源に接続されることによって実行されることを特徴とする、請求項26及び請求項28−34のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   The method for producing a bilayer vesicle according to any one of claims 26 and 28-34, wherein the pressure is applied to the atrioventricle by being connected to an external pressure source. . 前記外部圧力源はシリンジポンプであることを特徴とする、請求項39に記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   40. The method of generating a bilayer vesicle according to claim 39, wherein the external pressure source is a syringe pump. 前記外部圧力源は高圧ガスボンベであることを特徴とする、請求項39に記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   40. The method of generating a bilayer vesicle according to claim 39, wherein the external pressure source is a high-pressure gas cylinder. 前記主流路を通過する液体は1つの向きに流れ、前記剪断手段は前記微小憩室の開口の下流側に設けられることを特徴とする、請求項32ないし41のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   The bilayer membrane vesicle according to any one of claims 32 to 41, wherein the liquid passing through the main channel flows in one direction, and the shearing means is provided downstream of the opening of the microdiverticulum. Generation method. 前記主流路を通過する液体は順逆2つの向きに流れ、前記剪断手段は前記2つの向きの流れのそれぞれの下流側に設けられることを特徴とする、請求項32ないし41のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   The liquid passing through the main flow path flows in two directions, forward and reverse, and the shearing means is provided on the downstream side of the flow in the two directions, respectively. Method for producing bilayer vesicles. 前記房室は水性溶液の外部供給源に接続され、該水性溶液は前記連通細路を介して前記微小憩室に供給されることを特徴とする、請求項26ないし43のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   44. The apparatus according to claim 26, wherein the atrioventricular chamber is connected to an external supply source of an aqueous solution, and the aqueous solution is supplied to the micro diverticulum via the communication channel. Method for producing molecular membrane vesicles. 前記構造体は副流路を含み、該副流路は相分離流体の外部供給源に接続され、該相分離流体は前記副流路を介して前記相分離流体リザーバーに供給されることを特徴とする、請求項32ないし44のいずれかに記載の二分子膜ベシクルの生成方法。   The structure includes a sub-channel, the sub-channel is connected to an external supply source of a phase separation fluid, and the phase separation fluid is supplied to the phase separation fluid reservoir via the sub-channel. The method for producing a bilayer vesicle according to any one of claims 32 to 44. N層(Nは2又は3以上の整数)の二分子膜ベシクルの生成方法であって、
主流路と、該主流路に開口する複数の微小憩室と、該微小憩室に連絡する房室と、該房室に設けられた脈動防止手段と含む構造体と、第1ないし第N+1番目の水性溶液と、第1ないし第N番目の相分離流体とを用意するステップと、
前記構造体の主流路に第1の水性溶液を流して、第1の水性溶液を前記微小憩室に導入するステップと、
前記構造体の主流路に第1の相分離流体を流して、第1の相分離流体を前記微小憩室の少なくとも一部に導入するステップと、
前記構造体の主流路に第2の水性溶液を流して、前記主流路内の第1の相分離流体を除去し、第1の相分離流体が第1及び第2の水性溶液で挟まれた第1の相分離流体層を形成し、第1の相分離流体層は前記微小憩室の側壁面に懸架されるステップと、
前記構造体の主流路に第m番目(mは2からN−1までの整数)の相分離流体を流して、第m番目の相分離流体を前記微小憩室の少なくとも一部に導入するステップと、
前記構造体の主流路に第m+1番目の水性溶液を流して、前記主流路内の第m番目の相分離流体を除去し、第m番目の相分離流体が第m番目及び第m+1番目の水性溶液で挟まれた第m番目の相分離流体層を形成し、第m番目の相分離流体層は前記微小憩室の側壁面に懸架されるステップと、
前記構造体の主流路に第N番目の相分離流体を流して、第N番目の相分離流体を前記微小憩室の少なくとも一部に導入するステップと、
前記構造体の主流路に第N+1番目の水性溶液を流して、前記主流路内の第N番目の相分離流体を除去し、前記相分離流体が第N番目及び第N+1番目の水性溶液で挟まれた第N番目の相分離流体層を形成し、第N番目の相分離流体層は前記微小憩室の側壁面に懸架されるステップと、
前記N個の相分離流体層が前記微小憩室の側壁面に懸架された状態で、前記房室に圧力を加えることにより、前記房室を経て前記微小憩室に第1の水性溶液が押し流されて、前記N個の相分離流体層の先端が前記微小憩室の開口から前記主流路に入るように前記N個の相分離流体層を伸張させるステップと、
前記主流路内の第N+1番目の水性溶液の液流が前記N個の相分離流体層を剪断することによって、前記N個の相分離流体層と、該N個の相分離流体層に包囲された第1ないし第N番目の水性溶液とが括れてベシクルとして切断されるステップとを含むことを特徴とする、N層の二分子膜ベシクルの生成方法。
A method for producing a bilayer vesicle of N layers (N is an integer of 2 or 3 or more),
A structure including a main flow channel, a plurality of micro diverticulums opening in the main flow channel, an atrioventricular chamber communicating with the micro diverticulum, and a pulsation preventing means provided in the atrioventricular chamber, and first to (N + 1) th aqueous Providing a solution and first to Nth phase separation fluids;
Flowing a first aqueous solution through the main flow path of the structure to introduce the first aqueous solution into the microdiverticulum;
Flowing a first phase separation fluid through the main flow path of the structure and introducing the first phase separation fluid into at least a portion of the microdiverticulum;
A second aqueous solution is caused to flow through the main flow path of the structure to remove the first phase separation fluid in the main flow path, and the first phase separation fluid is sandwiched between the first and second aqueous solutions. Forming a first phase separation fluid layer, the first phase separation fluid layer being suspended on the side wall surface of the microdiverticulum;
Flowing an m-th (m is an integer from 2 to N-1) phase separation fluid through the main flow path of the structure, and introducing the m-th phase separation fluid into at least a part of the microdiverticulum; ,
The m + 1st aqueous solution is allowed to flow through the main flow path of the structure to remove the mth phase separation fluid in the main flow path, and the mth phase separation fluid is the mth and m + 1th aqueous solutions. Forming an mth phase separation fluid layer sandwiched between solutions, the mth phase separation fluid layer being suspended on a side wall surface of the microdiverticulum;
Flowing an Nth phase separation fluid through the main flow path of the structure and introducing the Nth phase separation fluid into at least a portion of the microdiverticulum;
The N + 1th aqueous solution is allowed to flow through the main flow path of the structure to remove the Nth phase separation fluid in the main flow path, and the phase separation fluid is sandwiched between the Nth and N + 1th aqueous solutions. Forming an Nth phase separation fluid layer, wherein the Nth phase separation fluid layer is suspended on the side wall surface of the microdiverticulum;
In the state where the N phase separation fluid layers are suspended on the side wall surface of the micro diverticulum, the first aqueous solution is pushed into the micro diverticulum through the atrioventricle by applying pressure to the atrioventricular chamber. Elongating the N phase separation fluid layers such that the tips of the N phase separation fluid layers enter the main flow path from the opening of the microdiverticulum,
The liquid flow of the (N + 1) th aqueous solution in the main flow path is surrounded by the N phase separation fluid layers and the N phase separation fluid layers by shearing the N phase separation fluid layers. And a method of producing an N-layer bilayer vesicle, wherein the first to Nth aqueous solutions are bundled together and cut into vesicles.
前記構造体は、前記微小憩室の壁面に設けられたN個の相分離流体リザーバーと、N個未満の水性溶液の流路を含み、該水性溶液の流路は、前記N個の相分離流体リザーバーのうち少なくとも2個の間に設けられた前記微小憩室の壁面の開口と、前記N個未満の水性溶液のそれぞれの外部供給源とを連絡することを特徴とする、請求項46に記載のN層の二分子膜ベシクルの生成方法。   The structure includes N phase separation fluid reservoirs provided on a wall surface of the micro diverticulum, and less than N aqueous solution flow paths, and the aqueous solution flow paths include the N phase separation fluids. The communication device according to claim 46, characterized in that an opening in the wall of the microdiverticulum provided between at least two of the reservoirs communicates with an external source of each of the less than N aqueous solutions. Method for producing N-layer bilayer vesicles.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0721158U (en) * 1993-09-21 1995-04-18 本田技研工業株式会社 Pulsation prevention device in paint supply system
JP2004137977A (en) * 2002-10-18 2004-05-13 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd Pulsing reduction system of fuel pipe system
JP2004351417A (en) * 2001-02-23 2004-12-16 Japan Science & Technology Agency Apparatus for producing emulsion
JP2005297102A (en) * 2004-04-08 2005-10-27 Sekisui Chem Co Ltd Micro total analysis system
JP2006110523A (en) * 2004-10-18 2006-04-27 Hitachi Software Eng Co Ltd Chemical reaction device
JP2006272196A (en) * 2005-03-29 2006-10-12 Toshiba Corp Production method of composite type particulate and production apparatus of composite type particulate
JP2006281071A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Ube Ind Ltd Micro device
JP2007061686A (en) * 2005-08-29 2007-03-15 Mitsubishi Chemicals Corp Reaction microchip

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0610900A (en) * 1992-04-27 1994-01-21 Canon Inc Method and device for moving liquid and measuring device utilizing these method and device
JP4122959B2 (en) * 2002-12-13 2008-07-23 旭硝子株式会社 Method for producing inorganic spherical body

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0721158U (en) * 1993-09-21 1995-04-18 本田技研工業株式会社 Pulsation prevention device in paint supply system
JP2004351417A (en) * 2001-02-23 2004-12-16 Japan Science & Technology Agency Apparatus for producing emulsion
JP2004137977A (en) * 2002-10-18 2004-05-13 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd Pulsing reduction system of fuel pipe system
JP2005297102A (en) * 2004-04-08 2005-10-27 Sekisui Chem Co Ltd Micro total analysis system
JP2006110523A (en) * 2004-10-18 2006-04-27 Hitachi Software Eng Co Ltd Chemical reaction device
JP2006272196A (en) * 2005-03-29 2006-10-12 Toshiba Corp Production method of composite type particulate and production apparatus of composite type particulate
JP2006281071A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Ube Ind Ltd Micro device
JP2007061686A (en) * 2005-08-29 2007-03-15 Mitsubishi Chemicals Corp Reaction microchip

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