TW201536411A - 蛋白質結晶裝置用之氣泡噴出構件及蛋白質吸附氣泡噴出構件、蛋白質結晶裝置及蛋白質結晶化方法、以及蛋白質結晶切削裝置及蛋白質結晶切削方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種在不對蛋白質溶液造成熱影響下，可生成蛋白質結晶之蛋白質結晶裝置及蛋白質結晶化方法；在不對蛋白質結晶造成熱影響下，可切削蛋白質結晶之蛋白質結晶切削裝置及蛋白質結晶切削方法；以及可用於前述裝置之氣泡噴出構件及蛋白質吸附氣泡噴出構件。 藉由將氣泡噴出構件用於蛋白質結晶裝置中，並將氣泡噴出至蛋白質溶液中，可得到蛋白質之結晶，其中該氣泡噴出構件之特徵為包含：芯材，其係由導電材料形成；包覆芯材的外廓部，其係由絕緣材料形成，並包含從該芯材之前端延伸的延伸部，而且該外廓部之至少一部分與該芯材密著；及空隙，其係形成於該延伸部及該芯材的前端之間，並且具有氣泡噴出口。

Description

蛋白質結晶裝置用之氣泡噴出構件及蛋白質吸附氣泡噴出構件、蛋白質結晶裝置及蛋白質結晶化方法、以及蛋白質結晶切削裝置及蛋白質結晶切削方法
本發明係關於蛋白質結晶裝置用之氣泡噴出構件及蛋白質吸附氣泡噴出構件、蛋白質結晶裝置及蛋白質結晶化方法、以及蛋白質結晶切削裝置及蛋白質結晶切削方法，尤其係關於將氣泡從氣泡噴出構件之氣泡噴出口噴出、或將於界面吸附有蛋白質之氣液從蛋白質吸附氣泡噴出構件之蛋白質吸附氣泡噴出口噴出，藉此可容易地生成蛋白質結晶之蛋白質結晶裝置用的氣泡噴出構件及蛋白質吸附氣泡噴出構件；包含前述氣泡噴出構件或蛋白質吸附氣泡噴出構件的蛋白質結晶裝置；及使用該蛋白質結晶裝置的蛋白質結晶化方法。再者，本發明係關於為了將蛋白質結晶用於X射線構造分析等，而將角狀蛋白質結晶之角等切削的將蛋白質結晶切削成形用之蛋白質結晶切削裝置及蛋白質結晶切削方法。
為了了解蛋白質之構造或功能，蛋白質之構造分析不可或缺。蛋白質之構造分析之最一般的手法為X射線構造分析法，然而為了藉由該X射線構造分析法來分析蛋白質之三次元結晶構造，必須得到蛋白質之良質單 結晶。
就生成蛋白質之X射線構造分析用結晶的方法而言，從先前以來已知有蒸氣擴散法、沉澱法等。然而，就蒸氣擴散法而言，蛋白質之結晶化需要約數週的時間，有「耗費時間」的問題。又，就沉澱法而言，蛋白質結晶化所需時間雖為約1週，然而由於使用沉澱劑，沉澱劑成為雜質，有「蛋白質結晶之純度降低」的問題。
為了解決上述問題，已知藉由下述方法而可不需要沉澱劑的方法，該方法包含：將含有非晶質蛋白質之蛋白質與溶劑混合的溶劑混合步驟，其中該溶劑之量比對應於前述蛋白質之飽和溶解度的量少；將前述蛋白質靜置的靜置步驟；對靜置後之前述蛋白質賦予攪拌、超音波、電磁波等刺激的刺激賦予步驟(參照專利文獻1)。然而，在下述專利文獻1所記載之方法中，靜置蛋白質之步驟為必要的，依然具有所謂「在結晶化方面需要時間」的問題。
就藉由對溶解蛋白質之溶液(以下有記載為「蛋白質溶液」的情況)賦予刺激而將蛋白質結晶化之方法而言，已知亦有對蛋白質溶液照射皮秒脈衝雷射(picoseconds pulse laser)或飛秒脈衝雷射(femtosecond pulse laser)的方法(參照專利文獻2)。然而，有「照射上述雷射用之裝置大且高價，且需要將雷射照射至蛋白質溶液用之光學系統機器，聚焦等操作亦繁雜」的問題。又，在下述專利文獻2所記載之方法中，雖然研判將脈衝 雷射聚光時，由於在焦點之急速光吸收而引起爆發現象(雷射剝蝕(laser ablation))，焦點附近之溶液瞬間蒸發，引起溶液之濃縮，而生成結晶核，然而恐有於焦點引起急速之熱上升，使得蛋白質變性之虞。
又，為了藉由X射線構造分析法來分析蛋白質之三次元結晶構造，以進行將所得到之蛋白質結晶之角除去等加工成形為較佳，已知有藉由飛秒雷射切削蛋白質結晶(參照非專利文獻1)。然而，使用飛秒雷射之蛋白質結晶的切削，由於高密度能量局部照射，恐有蛋白質結晶之切削面蛋白質變性之虞。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2004-277255號公報
[專利文獻2]國際公開第2004/018744號
[非專利文獻]
[非專利文獻1]Masafumi KASHII et. al., “Femtosecond Laser Processing of Protein Crystals in Crystallization Drop”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 44, No. 27, 2005, pp. L873-L875
本發明係為了解決上述問題點而完成之發明，進行深入研究的結果，新發現藉由將下述氣泡噴出構 件的氣泡噴出口浸漬於蛋白質溶液，並將電力輸出至氣泡噴出構件之芯材及對向電極，使氣泡從氣泡噴出口噴出至蛋白質溶液中，則可在不對蛋白質溶液造成熱影響下，生成蛋白質結晶；其中該氣泡噴出構件包含：芯材，其係以導電材料形成；包覆芯材的外廓部，其係由絕緣材料形成，並包含從該芯材之前端延伸的延伸部，而且該外廓部之至少一部分與該芯材密著；及空隙，其係形成於該延伸部及該芯材的前端之間，並且具有氣泡噴出口。
又，新發現藉由製作蛋白質吸附氣泡噴出構件，然後將電力輸出至該蛋白質吸附氣泡噴出構件之芯材及對向電極，並將吸附有蛋白質之氣泡從蛋白質吸附氣泡噴出口噴出，則可在不對蛋白質溶液造成熱影響下，生成蛋白質結晶，其中該蛋白質吸附氣泡噴出構件，在上述氣泡噴出構件1之外周，配置具有蛋白質吸附氣泡噴出口之外側外廓部，該外側外廓部與前述外廓部之中心軸具有同心軸，並以與前述外廓部之間具有空間之方式形成在與前述外廓部分離之位置。
又，本發明新發現：藉由使來自氣泡噴出構件之氣泡連續碰觸蛋白質結晶，可切削蛋白質結晶。本發明係基於此等新發現之見識而完成者。
亦即，本發明之目的在於提供蛋白質結晶裝置用之氣泡噴出構件及蛋白質吸附氣泡噴出構件、蛋白質結晶裝置及蛋白質結晶化方法、以及蛋白質結晶切削裝置及蛋白質結晶切削方法。
本發明如以下所示，係關於蛋白質結晶裝置用之氣泡噴出構件及蛋白質吸附氣泡噴出構件、蛋白質結晶裝置及蛋白質結晶化方法、以及蛋白質結晶切削裝置及蛋白質結晶切削方法。
(1)一種氣泡噴出構件，其為蛋白質結晶裝置用之氣泡噴出構件，其特徵為包含：芯材，其係由導電材料形成；包覆芯材的外廓部，其係由絕緣材料形成，並包含從該芯材之前端延伸的延伸部，而且該外廓部之至少一部分與該芯材密著；及空隙，其係形成於該延伸部及該芯材的前端之間，並且具有氣泡噴出口。
(2)如上述(1)記載之氣泡噴出構件，其中該外廓部之延伸部為錐狀。
(3)一種蛋白質吸附氣泡噴出構件，其為蛋白質結晶裝置用之蛋白質吸附氣泡噴出構件，其特徵為在如上述(1)或(2)記載之氣泡噴出構件之外廓部的外側，包含具有蛋白質吸附氣泡噴出口之外側外廓部，該外側外廓部與該外廓部之中心軸具有同心軸，並以與該外廓部之間具有空間之方式形成在與該外廓部分離之位置。
(4)如上述(3)記載之蛋白質吸附氣泡噴出構件，其中在該延伸部之外側所形成之該外側外廓部的部分為錐狀。
(5)如上述(3)或(4)記載之蛋白質吸附氣泡噴出構件 ，其中在該外廓部與該外側外廓部之間的空間及/或該氣泡噴出構件之前端與該外側外廓部所形成的空間中，可含有蛋白質溶液。
(6)一種蛋白質結晶裝置，其特徵為包含如上述(1)或(2)記載之氣泡噴出構件、對向電極及電力輸出元件。
(7)一種蛋白質結晶裝置，其特徵為包含如上述(3)至(5)中任一項記載之蛋白質吸附氣泡噴出構件、對向電極及電力輸出元件。
(8)一種蛋白質結晶化方法，其特徵為包含：將如上述(6)記載之蛋白質結晶裝置之氣泡噴出構件之至少氣泡噴出口浸漬於蛋白質溶液中，並使對向電極可與該蛋白質溶液接觸的步驟；將電力輸出至由該氣泡噴出構件之芯材及該對向電極所構成的一對電極，並使氣泡從該氣泡噴出口噴出至蛋白質溶液中的步驟。
(9)一種蛋白質結晶化方法，其特徵為包含：在如上述(7)記載之蛋白質結晶裝置之蛋白質吸附氣泡噴出構件之外廓部與外側外廓部之間的空間及/或氣泡噴出構件之前端與該外側外廓部所形成之空間中，導入蛋白質溶液的步驟；將蛋白質吸附氣泡噴出構件之至少蛋白質吸附氣泡噴出口浸漬於包含蛋白質溶液、緩衝液或沉澱劑之溶液中，並使蛋白質吸附氣泡噴出構件之芯材及對向電極成為可通電之狀態的步驟；將電力輸出至由該蛋白質吸附氣泡噴出構件之芯材 及該對向電極所構成之一對電極，並使於界面吸附有蛋白質及/或蛋白質溶液之氣泡，從該蛋白質吸附氣泡噴出口噴出至包含該蛋白質溶液、緩衝液或沉澱劑之溶液中的步驟。
(10)如上述(9)記載之蛋白質結晶化方法，其中該蛋白質溶液係藉由液體輸送泵導入該空間，或者使蛋白質吸附氣泡噴出口浸漬於蛋白質溶液中，而藉由毛細管現象導入該空間。
(11)一種蛋白質結晶切削裝置，其特徵為包含：氣泡噴出構件，該氣泡噴出構件包含：芯材，其係由導電材料形成，包覆芯材的外廓部，其係由絕緣材料形成，並包含從該芯材之前端延伸的延伸部，而且該外廓部之至少一部分與該芯材密著，及空隙，其係形成於該延伸部及該芯材之前端之間，並且具有氣泡噴出口；對向電極；以及電力輸出元件。
(12)如上述(11)記載之蛋白質結晶切削裝置，其中該外廓部之延伸部為錐狀。
(13)一種蛋白質結晶切削裝置，其特徵為包含：將於界面吸附有溶液之氣泡噴出的構件，其中在如上述(11)或(12)記載之氣泡噴出構件之外廓部的外側包含外側外廓部，該外側外廓部與該外廓部之中心軸具有同心軸，並以與該外廓部之間具有空間之方式形成在與 該外廓部分離之位置，且具有將於界面吸附有溶液之氣泡噴出的噴出口；對向電極；及電力輸出元件。
(14)如上述(13)記載之蛋白質結晶切削裝置，其中在該延伸部之外側所形成之該外側外廓部的部分為錐狀。
(15)一種蛋白質結晶切削方法，其特徵為包含：將如上述(11)或(12)記載之蛋白質結晶切削裝置之氣泡噴出構件的至少氣泡噴出口，浸漬於含有蛋白質結晶之溶液中，並且配置在可使噴出之氣泡碰觸蛋白質結晶之切削面的位置，同時使對向電極可與該含有蛋白質結晶之溶液接觸的步驟；將電力輸出至由該氣泡噴出構件之芯材及該對向電極所構成之一對電極，並使從該氣泡噴出口噴出之氣泡碰觸蛋白質結晶之切削面的步驟。
(16)一種蛋白質結晶切削方法，其特徵為包含：將可通電之溶液導入氣泡噴出構件之外廓部與外側外廓部之間的空間及/或氣泡噴出構件之前端與該外側外廓部所形成的空間中的步驟，其中該氣泡噴出構件係如上述(13)或(14)之蛋白質結晶切削裝置之將界面上吸附有溶液之氣泡噴出的構件；將噴出該界面上吸附有溶液之氣泡的噴出口浸漬於含有蛋白質結晶之溶液中，並且配置在可使噴出之界面上吸附有溶液之氣泡碰觸蛋白質結晶之切削面的位置，同時使對向電極可與該含有蛋白質結晶之溶液接觸的步 驟；將電力輸出至由該氣泡噴出構件之芯材與該對向電極所構成之一對電極，並使從該噴出口所噴出之界面上吸附有溶液之氣泡碰觸蛋白質結晶之切削面的步驟。
本發明中，藉由將氣泡從蛋白質結晶裝置之氣泡噴出構件的氣泡噴出口噴出、或將界面上吸附有蛋白質之氣泡從蛋白質吸附氣泡噴出構件的蛋白質吸附氣泡噴出口噴出，可生成蛋白質結晶。因此，可使裝置小型化，並且可藉由簡單之操作生成蛋白質結晶。
又，由於使用氣泡來生成蛋白質結晶，所以無需擔心蛋白質發生熱變性。
本發明之蛋白質結晶裝置，可藉由將氣泡噴出構件或蛋白質吸附氣泡噴出構件安裝在泛用之醫療用電刀(electric scalpel)上而製作。因此，藉由與現有之裝置組合，可簡單地製作並可廉價地提供蛋白質結晶裝置。
本發明之蛋白質切削裝置及蛋白質結晶切削方法，由於使用氣泡切削蛋白質結晶，所以可在不使蛋白質熱變性下進行X射線構造分析用之成形。
再者，本發明之蛋白質結晶裝置，由於亦可作為蛋白質結晶切削裝置使用，因此可使用單一裝置進行蛋白質結晶生成及成形X射線構造分析用之蛋白質。
1‧‧‧氣泡噴出構件
2‧‧‧絕緣材料
3‧‧‧芯材(導電材料)
5‧‧‧延伸部
6‧‧‧外廓部
7‧‧‧空隙
8‧‧‧氣泡噴出口
10‧‧‧蛋白質結晶裝置
11‧‧‧對向電極
12‧‧‧容器
13‧‧‧蛋白質溶液
20‧‧‧一般商用交流電源裝置
21‧‧‧電線
22‧‧‧無感電阻
23‧‧‧電壓放大回路
30‧‧‧蛋白質吸附氣泡噴出構件
31‧‧‧決定同心軸位置用之墊圈
32‧‧‧外側外廓部
33‧‧‧孔
34‧‧‧玻璃
35‧‧‧導件
36‧‧‧空間
37‧‧‧蛋白質吸附氣泡噴出口
第1圖(a)為展現本發明之蛋白質結晶裝置中所用之 氣泡噴出構件之製造方法的圖。第1圖(b)為圖式代用照片，係實施例1中所製作之氣泡噴出構件的放大照片，第1圖(c)為圖式代用照片，係將第1圖(b)進一步放大的照片。
第2圖為使用本發明之包含氣泡噴出構件1之蛋白質結晶裝置10說明蛋白質結晶化方法的圖，第2圖(1)展現將容器12及對向電極11設計成分開個體之例，第2圖(2)展現將對向電極11貼附於容器12之例。
第3圖為展現蛋白質結晶裝置10之整體構成的圖。
第4圖(a)~(d)為展現本發明之蛋白質結晶裝置所使用之蛋白質吸附氣泡噴出構件之製造方法的圖。第4圖(e)為圖式代用照片，係實施例2中所製作之蛋白質吸附氣泡噴出構件的放大照片。
第5圖為圖式代用照片，係展現實施例4中，將蛋白質結晶裝置10之氣泡噴出構件1的前端部分及對向電極11插入蛋白質溶液13之狀態的照片。
第6圖(1)為圖式代用照片，係展現實施例4中生成之蛋白質溶液中之溶菌酶(lysozyme)結晶的照片。第6圖(2)為圖式代用照片，係展現比較例1之蛋白質溶液的照片。
第7圖(1)為圖式代用照片，係展現實施例5中所生成之蛋白質溶液中之細胞色素C結晶的照片；第7圖(2)為圖式代用照片，係將第7圖(1)進一步放大的照片。第7圖(3)為圖式代用照片，係展現比較例2之蛋白質溶液的照片。
第8圖(1)為圖式代用照片，係展現實施例7中所生成之蛋白質溶液中之溶菌酶結晶的照片。第8圖(2)為圖式 代用照片，係展現實施例8中所生成之蛋白質溶液中之溶菌酶結晶的照片。第8圖(3)為圖式代用照片，係展現比較例3之蛋白質溶液的照片。
第9圖(1)為圖式代用照片，係展現實施例9中，使氣泡碰觸溶液中之溶菌酶結晶前之照片，第9圖(2)為圖式代用照片，係展現使氣泡碰觸溶菌酶結晶後的照片。
第10圖(1)為圖式代用照片，係展現實施例10中所生成之蛋白質溶液中之NADH-GOGAT結晶的照片。第10圖(2)為圖式代用照片，係展現實施例11中所生成之蛋白質溶液中之NADH-GOGAT結晶的照片。第10圖(3)為圖式代用照片，係展現實施例12中所生成之蛋白質溶液中之NADH-GOGAT結晶的照片。
[實施發明之形態]
以下，針對本發明之蛋白質結晶裝置用之氣泡噴出構件及蛋白質吸附氣泡噴出構件、蛋白質結晶裝置及蛋白質結晶化方法、以及蛋白質結晶切削裝置及蛋白質結晶切削方法，於參照圖式下詳細地說明。在各圖之說明中，同一符號表示相同之物。
第1圖(a)為展現本發明之氣泡噴出構件1之製作方法之一例的圖。在第1圖(a)中所示之製作方法中：若進行(1)準備中空之絕緣材料2、(2)在前述中空之絕緣材料2中插入由導電材料所形成之芯材3、(3)施加熱4並拉斷，則(4)可製作氣泡噴出構件1。在本製造方法中，藉由絕緣材料2與芯材3之黏彈性的差異，如第1圖(b) 中所示，使包含由絕緣材料2從芯材3之前端進一步延伸而成之延伸部5的外廓部6，以密著於芯材3之外周的方式形成，而可製作包含空隙7的氣泡噴出構件1，其中該空隙7係由前述延伸部5及前述芯材3之前端部分所形成且具有氣泡噴出口8。若依照上述之方法製作氣泡噴出構件1，則芯材3成為尖銳形狀。又，外廓部之延伸部5成為錐狀，由於所噴出之氣泡具有指向性，故為較佳。
就絕緣材料2而言，只要為對電絕緣者即可，無特別限定，可列舉如：玻璃、雲母、石英、氮化矽、氧化矽、陶瓷、礬土等無機系絕緣材料；聚矽氧橡膠、乙烯丙烯橡膠等橡膠材料、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物樹脂、矽烷改質烯烴樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、氯乙烯系樹脂、丙烯酸系樹脂、三聚氰胺樹脂、酚樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、聚苯乙烯系樹脂、氟系樹脂、矽系樹脂、多硫(polysulfide)系樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚乙烯、聚丙烯、纖維素系樹脂、UV硬化樹脂等絕緣性樹脂。
就形成芯材3之導電材料而言，只要可作為通電之電極使用者即可，無特別限制，然而較佳為金屬，可列舉如：金、銀、銅、鋁等、及於此等中添加少量錫、鎂、鉻、鎳、鋯、鐵、矽等而成之合金等。如上述，空隙7由於係由芯材3之前端與絕緣材料2從該前端進一步延伸而成之延伸部5所形成，所以只要以絕緣材料2之黏彈性比芯材3之黏彈性大之方式將適宜材料組合即可，例如就絕緣材料2及芯材3之組合而言，可列舉：玻璃 及銅、玻璃及粗鉑、玻璃及鋁、玻璃及金、玻璃及銀、玻璃及鎳、環氧樹脂及銅、環氧樹脂及粗鉑、環氧樹脂及鋁、環氧樹脂及金、環氧樹脂及銀、環氧樹脂及鎳、丙烯酸樹脂及銅、丙烯酸系樹脂及粗鉑、丙烯酸系樹脂及鋁、丙烯酸系樹脂及金、丙烯酸系樹脂及銀、丙烯酸系樹脂及鎳、矽樹脂及銅、矽樹脂及粗鉑、矽樹脂及鋁、矽樹脂及金、矽樹脂及銀、矽樹脂及鎳等。
再者，使用氣泡噴出構件1將氣泡噴出之際，當輸出電力時，由於如後述在空隙7中一端所形成之氣泡以被粉碎之方式從氣泡噴出口8噴出，所以無需從氣泡噴出構件1外部供給氣體。因此，如第1圖(b)中所示，本發明之芯材3係導電材料延伸而以實心狀態形成，在芯材3之內部未形成供給空氣之管等。又，藉由絕緣材料2與芯材3之黏彈性的差異，在氣泡噴出構件1之前端附近，外廓部6之至少一部分成為與芯材3密著之方式。
第1圖(c)為將第1圖(b)進一步放大之照片。當對本發明之氣泡噴出構件1與未圖示出之對向電極11輸出電力時，氣泡雖從氣泡噴出口8連續地噴出，不過此時在空隙7中，生成接近氣泡噴出口8之內徑(以下，有記載為「直徑D」或「D」的情況)大小的氣泡，該氣泡以被粉碎之方式從氣泡噴出口8噴出。因此，前述空隙7之深度(從芯材3之前端至氣泡噴出口8的長度；以下，有記載為「L」的情況)必須至少為在空隙7內可使氣泡生成之大小，較佳為L/D至少為1以上。另一方面，L/D之上限，只要為可使氣泡連續噴出之大小即可，無特別限制，然而 由於氣泡噴出構件之前端非常細而容易破損，若考慮操作之便利性等，L/D以1~4為較佳，以1~3為更佳，以1~2為又更佳，以1~2為特佳。L/D可考慮製造所用之絕緣材料及導電性材料的溫度與黏度之關係，藉由改變加熱時之溫度及拉斷之速度而調整。
噴出之氣泡的大小，可藉由改變氣泡噴出口8之直徑D而調整。氣泡噴出口8之直徑D，只要為能藉由使氣泡噴出至蛋白質溶液中而得到蛋白質結晶之大小即可，無特別限制，以1μm~50μm為較佳，以5μm~15μm為更佳。若小於1μm，則蛋白質之結晶核生成的可能性減少，若大於50μm，則會大幅攪亂蛋白質溶液，有不形成單結晶，而形成針狀結晶或多結晶之虞，因此不佳。氣泡噴出口8之直徑D可藉由改變加熱時之溫度及拉斷速度而調整。為了使氣泡噴出口8之大小在上述範圍，雖亦依存於加熱時之溫度及拉斷速度，然而只要使拉斷後之芯材3的直徑為1μm~100μm，且以絕緣材料2包覆芯材3之周圍的方式形成即可。又，在氣泡噴出構件1之製造中所使用之芯材3及絕緣材料2的大小，雖亦依存於加熱時之溫度及拉斷速度，然而只要使用芯材3之直徑為1μm~1000μm，絕緣材料2之外徑為1mm~50mm、內徑為0.5mm~40mm的材料即可。
氣泡噴出構件1之製造方法，不限定於上述之例，例如亦可藉由在芯材3之前端設置光阻、熱硬化性樹脂等之構件，將氮化矽、氧化矽等絕緣材料經由濺鍍設置於芯材3之周圍後，除去光阻、光硬化樹脂等而製造。 又，藉由於芯材3之前端設置錐狀之光阻、熱硬化性樹脂等，可使濺鍍後之外廓部成為錐狀。又，在以濺鍍製造氣泡噴出構件1之情況，為了調整上述之L/D，只要將設置於芯材3之前端之延伸部5的長度適宜調整即可。
第2圖為說明使用包含本發明之氣泡噴出構件1之蛋白質結晶裝置10之蛋白質結晶化方法的圖。第2圖(1)為展現蛋白質結晶裝置10之一例的圖，包含氣泡噴出構件1、對向電極11及未圖示出的電力輸出元件，該電力輸出元件係將電力輸出至氣泡噴出構件1之由導電性材料所形成的芯材3及對向電極11。在使用第2圖(1)中所示之蛋白質結晶裝置10從蛋白質溶液生成蛋白質結晶的情況，只要將蛋白質溶液13注入生化學領域中一般所使用之多孔盤等容器12中，將氣泡噴出構件1之至少氣泡噴出口8浸漬於該蛋白質溶液13中，且將對向電極11以與蛋白質溶液13接觸之方式配置，並將電力輸出至芯材3及對向電極11即可。
研判在本發明中，由於從氣泡噴出口8噴出之氣泡的界面帶有電荷，所以帶有電荷的蛋白質及/或蛋白質溶液會吸附在噴出至蛋白質溶液13中之氣泡界面，於是當氣泡收縮時，吸附於氣泡界面之蛋白質及/或蛋白質溶液(以下，有將「蛋白質及/或蛋白質溶液」僅記載為「蛋白質」的情況)被濃縮，使蛋白質結晶化。再者，蛋白質之胺基及羧基隨著氫離子濃度而變化。因此，由於蛋白質之電荷(正或負電荷)可藉由改變pH而調整，故而只要依照蛋白質之種類，適宜調整蛋白質溶液之pH，將 其調整成能吸附於氣泡即可。
第2圖(2)為展現蛋白質結晶裝置10之其他實例的圖，包含氣泡噴出構件1、貼附有對向電極11之多孔盤等容器12、以及未圖示出之將電力輸出至芯材3及對向電極11之電力輸出元件。再者，在容器12中，可設置將對向電極11與電力輸出元件連接之電路，亦可於使用時將對向電極11與電力輸出元件用電線等連接。在使用第2圖(2)中所示之蛋白質結晶裝置10從蛋白質溶液生成蛋白質結晶的情況，只要將蛋白質溶液13注入容器12，將氣泡噴出構件1之至少氣泡噴出口8浸漬於該蛋白質溶液13中，並將電力輸出至芯材3及對向電極11即可。
對向電極11，只要為可通電者即可，無特別限制，可用與芯材3同樣的導電材料製作。又，第2圖(2)中所示之例的情況，可藉由接著劑‧熔接等將所製作之對向電極11設置於容器12，亦可用濺鍍等蒸鍍於容器上。又，設置電路的情況，可將電路貼附於容器，亦可藉由濺鍍等與對向電極11同時蒸鍍於容器12表面上。在第2圖(1)及第2圖(2)中所示之任何蛋白質結晶裝置中，將蛋白質溶液13加入時，只要使對向電極11與蛋白質溶液接觸即可。又，第2圖中所示之容器12之孔為一個，然而在一個容器12中亦可設計複數個孔。
第3圖為展現蛋白質結晶裝置10之整體構成的圖。電力輸出元件至少包含一般商用交流電源裝置20、以及用於與氣泡噴出構件1之芯材3(活性電極)及對向電極11形成回路的電線21，視需要亦可設置無感電阻22 、電壓放大回路23、未圖示出之DIO(數位輸入輸出(Digital Input Output))端口等。電力輸出元件，可藉由將無感電阻22或DIO端口等組裝入先前電刀用之電路中，並安裝於微小對象用之輸出構造上而簡單地製成。
輸出至芯材3及對向電極11之電的電流、電壓及頻率，只要在可使蛋白質結晶生成且無損於氣泡噴出構件1之範圍內即可，無特別限制，不過，舉例言之，電流以10mA~80mA為較佳，以25mA~75mA為更佳。若電流小於10mA，則有氣泡無法順利地生成的情況，若大於80mA，則變成產生電極磨耗，因此不佳。電壓以100V~800V為較佳，以200V~600V為更佳。若電壓小於100V，則氣泡生成變得困難，若大於800V，則恐有芯材3磨耗或氣泡噴出構件1破損之虞，因此不佳。頻率以1kHz~1GHz為較佳，以5kHz~1MHz為更佳，以10kHz~60kHz為特佳。若頻率小於1kHz，則賦予蛋白質溶液之衝擊大，又，恐有氣泡噴出構件1破損之虞；若大於1GHz，則恐怕氣泡無法生成，因此不佳。
就溶解蛋白質之溶液而言，只要可通電、蛋白質不會變質即可，無特別限制，可使用將乙酸鈉溶解於水而成之溶液等周知的蛋白質溶解用溶液。又，在不影響結晶生成的範圍內，可視需要添加用於促進溶液中所溶解之蛋白質之析出的沉澱劑。就沉澱劑而言，可使用水溶性高分子、結晶化劑、緩衝液等周知之沉澱劑。就水溶性高分子而言，可列舉PEG、甘油等。就結晶化劑而言，可列舉：氯化鈉等金屬鹽、硫酸銨等銨鹽。就 緩衝液而言，可列舉：乙酸、磷酸、三羥甲基氨基甲烷(Tris)等。此等沉澱劑可單獨使用，亦可組合使用。蛋白質之溶解濃度，可為過飽和狀態，亦可為不飽和狀態，只要視需要適宜調整即可。如上述，在本發明中，由於研判氣泡之界面吸附有蛋白質，氣泡收縮時，吸附於氣泡界面之蛋白質被濃縮，而使得蛋白質結晶化，所以若藉由調整電荷，使氣泡界面上吸附有多量蛋白質，則蛋白質結晶變得容易生成。因此，雖然較佳為使蛋白質溶液為過飽和狀態，但非必須之條件，蛋白質溶液亦可為不飽和狀態。
雖然藉由使用本發明之蛋白質結晶裝置10，將氣泡噴出至蛋白質溶液13中，可生成蛋白質結晶，然而為了使所生成之結晶成長，亦可在加有比蛋白質溶液濃度高之儲備溶液的蛋白質結晶成長裝置中，放入包含已生成之結晶的容器12，使結晶成長。加有儲備溶液之蛋白質結晶成長裝置，只要使用懸滴(hanging drop)用裝置、坐滴(sitting drop)用裝置等周知之蛋白質結晶成長裝置即可。
第4圖(a)~(d)為展現本發明之蛋白質結晶裝置用之蛋白質吸附氣泡噴出構件30之製作順序的概略的圖。再者，本發明中，「蛋白質吸附氣泡」意指界面上吸附有蛋白質及/或蛋白質溶液之氣泡。本發明之蛋白質吸附氣泡噴出構件30，係以與第1圖(a)之(1)~(4)同樣的順序製造氣泡噴出構件1後(相當於第4圖之(a)~(b))，將藉由使用聚合物薄膜或橡膠墊圈、PDMS(聚二甲基矽氧 烷)之軟微影術‧3次元光造形法等方法所製作的同心軸位置決定用墊圈31嵌於氣泡噴出構件1上，並藉由熱將玻璃管、塑膠管等拉斷而製作，而且藉由將與前述外廓部6之中心軸具有同心軸且具有比前述外廓部6大之直徑的外側外廓部32外插於墊圈31上，可製作在第4圖(d)中外廓部6與外側外廓部32之間，具有可插入蛋白質溶液13之空間36的蛋白質吸附氣泡噴出構件30。又，為了可藉由泵(未圖示出)輸送蛋白質溶液13，前述墊圈31以包含孔33為較佳。再者，外側外廓部32，可如前述將以玻璃管或塑膠管拉斷而製作者直接嵌入墊圈31；亦可如第4圖(c)中所示，將由塑膠等(例如，微量離心管(Eppendorf tube)(IBIS(R)微量吸管管嘴(Pipette Tip))，IN12403Y)所製作之導件35用接著劑等接著在拉斷之玻璃34等之周圍，來製作外側外廓部32，其中亦可將導件35部分嵌合於墊圈31上。又，外側外廓部32亦可設計成多層，使各層間可導入不同種類之蛋白質溶液。又，雖未圖示出，不過在上述第4圖(c)中，可將對向電極11配置於外廓部6的外面或外側外廓部32的內面。形成外側外廓部32之材料可為與外廓部6相同的材料。
噴出之蛋白質吸附氣泡的大小，可藉由改變氣泡噴出口8之直徑D及蛋白質吸附氣泡噴出口37之內徑而調整。氣泡噴出口8之直徑D，只要能藉由使氣泡噴出至被導入空間36之蛋白質溶液中而在氣泡界面吸附蛋白質即可，無特別限制，與上述同樣地，該直徑D以1μm~50μm為較佳，以5μm~15μm為更佳。另一方面，蛋白質 吸附氣泡噴出口37之內徑，以1μm~800μm為較佳，以30μm~200μm為更佳，以50μm~150μm為特佳。若蛋白質吸附氣泡噴出口37之內徑小於1μm，則液體輸送變得困難。另一方面，由於蛋白質樣本為微量，在容器12中加入蛋白質溶液時，成為約數μl之量。因此，蛋白質吸附氣泡噴出口37之內徑大於800μm的情況，由於蛋白質吸附氣泡噴出口37之一部分變得容易超出加入孔中之蛋白質溶液13，操作變得繁雜，因此不佳。蛋白質吸附氣泡噴出口37之內徑，可藉由改變加熱時之溫度及拉斷速度而調整。
在使用蛋白質吸附氣泡噴出構件30之蛋白質結晶裝置的情況，如第2圖中所示，雖可將對向電極11與蛋白質吸附氣泡噴出構件30以分開的個體設置，但亦可將對向電極11設置於蛋白質吸附氣泡噴出構件30中。在將對向電極11設置於蛋白質吸附氣泡噴出構件30中之情況，由於對向電極11只要可與芯材3形成回路即可，所以如第4圖(e)中所示，只要可與被導入由外廓部6及外側外廓部32所形成之空間36或者由氣泡噴出構件1之前端與外側外廓部32所形成之空間36中的蛋白質溶液13接觸即可，無特別限制。
在使用採用第4圖(e)中所示之蛋白質吸附氣泡噴出構件30之蛋白質結晶裝置來生成蛋白質結晶的情況，將蛋白質吸附氣泡噴出構件30之前端浸漬於蛋白質溶液13中，然後藉由毛細管現象將蛋白質溶液導入空間36內，或者藉由泵等將蛋白質溶液13預先從與蛋白質吸 附氣泡噴出構件30之前端之相反側導入空間36內。繼而，將蛋白質吸附氣泡噴出構件30之至少蛋白質吸附氣泡噴出口37浸漬於溶解有蛋白質溶液、緩衝液或沉澱劑之溶液中；在對向電極11為分開個體之情況，如第2圖中所示，藉由使其與包含蛋白質溶液、緩衝液或沉澱劑之溶液接觸，然後將電力輸出至蛋白質吸附氣泡噴出構件30之芯材3及對向電極11，首先，氣泡從氣泡噴出口8噴出，繼而，蛋白質吸附於所噴出之氣泡的界面上，而可將蛋白質吸附氣泡從蛋白質吸附氣泡噴出口37噴出。再者，在使用蛋白質吸附氣泡噴出構件30之情況，加至容器12中之溶液可為包含蛋白質溶液、緩衝液或沉澱劑之溶液之任一種。在被導入空間36中之蛋白質溶液13的濃度高，吸附於氣泡之蛋白質量為足以生成結晶之量的情況，可將蛋白質吸附氣泡噴出至包含緩衝液或沉澱劑之溶液中。另一方面，在被導入空間36中之蛋白質溶液13的濃度低，吸附於氣泡之蛋白質量少的情況，可將蛋白質吸附氣泡噴出至蛋白質溶液中，只要隨著導入空間36中之蛋白質溶液13之濃度而適宜調整注入容器12之溶液即可。
在加至容器12之蛋白質溶液13中，有如上述包含沉澱劑的情況，然而若提高沉澱劑之濃度，則蛋白質溶液13之黏度變高。因此，在使用氣泡噴出構件1之情況，所噴出之氣泡在蛋白質溶液13中變得難以移動，其結果，有蛋白質結晶之生成變得困難的情況。另一方面，在使用蛋白質吸附氣泡噴出構件30之情況，藉由將導 入空間36內之蛋白質溶液13中所含之沉澱劑的濃度降低、將於氣泡界面吸附有充分蛋白質之蛋白質吸附氣泡噴出至蛋白質溶液中，可降低注入容器12中之蛋白質量或沉澱劑之濃度。因此，就為了結晶生成需要較多沉澱劑之種類的蛋白質而言，於生成蛋白質之結晶之情況，以使用採用蛋白質吸附氣泡噴出構件30之蛋白質結晶裝置為較佳。
本發明之蛋白質結晶裝置以其原本之構成，亦能作為蛋白質結晶切削裝置使用。使用蛋白質切削裝置切削蛋白質結晶時，可通電，並將蛋白質結晶加入蛋白質不會變性之溶液，例如，溶解上述蛋白質用之溶液或緩衝液等中。於是，若輸出電力，使芯材3及對向電極11通電，則可以高速從氣泡噴出口8連續地噴出每秒數百~數千個之氣泡，藉由使噴出之氣泡直接碰觸蛋白質結晶，可將蛋白質結晶切削。蛋白質結晶切削裝置之電力輸出，可與包含氣泡噴出構件1之蛋白質結晶裝置的電力輸出相同。依照本方法，可進行先前頗為困難之除去蛋白質結晶之角等加工。
又，亦可使用採用蛋白質吸附氣泡噴出構件之蛋白質結晶裝置作為蛋白質結晶切削裝置。在此種情況，可將緩衝液等可通電之溶液代替蛋白質溶液，導入蛋白質吸附氣泡噴出構件之空間中，並使用蛋白質吸附氣泡噴出構件作為將界面吸附有溶液之氣泡噴出的構件，且使噴出之界面上吸附有溶液之氣泡碰觸蛋白質結晶，而切削蛋白質結晶。
雖然將實施例揭示於下文，具體地說明本發明，不過此等實施例僅係為了說明本發明、為了作為其具體態樣的參考而提供者。此等例示雖為用於說明本發明之特定具體態樣者，然而並非限定本案所揭示之發明的範圍、或是表示限制者。
[實施例]
<實施例1>
[蛋白質結晶裝置用或蛋白質結晶切削裝置用之氣泡噴出構件的製作]
在玻璃中空管(Drummond公司製，外徑1.37mm，內徑0.93mm)中插入直徑30μm之銅線，藉由玻璃拉製機(Sutter公司製，P-1000IVF)，於加熱下拉斷，製作成氣泡噴出構件1。第1圖(b)為於實施例1中所製作之氣泡噴出構件1之前端部分的照片，第1圖(c)為將第1圖(b)進一步放大的照片，氣泡噴出口8之直徑D為約10μm。
<實施例2>
[蛋白質結晶裝置用之蛋白質吸附氣泡噴出構件的製作]
藉由玻璃拉製機(Sutter公司製，P-1000IVF)，將比氣泡噴出構件1之製作中所用之玻璃中空管大一圈的玻璃中空管(Drummond公司製，外徑33mm，內徑1.63mm)於加熱下拉斷，製作成外側外廓部32。繼而，在以與實施例1同樣順序製作之氣泡噴出構件1上嵌入將聚合物薄膜積層而製作之墊圈，將所製作之外側外廓部32插於墊圈之外側，製作成蛋白質吸附氣泡噴出構件30。第4圖(e) 為實施例2中所製作之蛋白質吸附氣泡噴出構件30之前端部分的照片，蛋白質吸附氣泡噴出口37之內徑為約100μm。
<實施例3>
[蛋白質結晶裝置之製作]
更換醫療用電刀(ConMed公司製，Hyfrecator300)之電刀筆，並將實施例1中製作之氣泡噴出構件1組入，再者，將無感電阻及DIO端口組入電力輸出元件中，製作成蛋白質結晶裝置10。
[蛋白質(溶菌酶)之結晶化]
<實施例4>
將30μl之5M之NaCl溶液、46.8μl之80%甘油溶液(和光純藥公司製)、65.7μl之純水、及7.55μl之1M乙酸緩衝液(pH5.5)混合，製作蛋白質溶解用溶液。將1μl之70mg/ml之溶菌酶溶液(和光純藥公司製)與1μl之上述蛋白質溶解用溶液混合，製作2μl之蛋白質溶液13。
繼而，在孔中加入上述蛋白質溶液13，將實施例3中製作之蛋白質結晶裝置10之氣泡噴出構件1的前端部分及鎢製之對向電極11，以如第5圖中所示之方式，插入蛋白質溶液13中。以電壓27.7mA、電流309V、輸出頻率32.5kHz、阻抗匹配(impedance matching)用之取樣頻率450kHz、3.5kHz進行反饋(feedback)，對芯材3及對向電極11輸出電力。電輸出次數為10次，將氣泡噴出至蛋白質溶液13中。電輸出後，將孔之上面以薄膜覆蓋，觀察蛋白質結晶之生成。第6圖(1)為經過22小時50分鐘後之 蛋白質溶液13的照片。如照片所明示，可確認在蛋白質溶液13中有溶菌酶之結晶生成。
<比較例1>
除未輸出電力以外，以與實施例4同樣順序觀察蛋白質結晶之生成。第6圖(2)為經過22小時50分鐘後之蛋白質溶液13的照片。如照片所明示，在比較例1中未確認到溶菌酶結晶之生成。
[蛋白質(細胞色素C)結晶之生成]
<實施例5>
將6μl之4.0M之硫酸銨溶液與4μl之2.5M硝酸鈉溶液混合，製作蛋白質溶解用溶液(pH5.7)。將1μl之1wt%來自牛心肌的細胞色素C溶液(Sigma Aldrich公司製)與1μl之上述蛋白質溶解用溶液混合，製作2μl之蛋白質溶液13。
繼而，在孔中加入上述蛋白質溶液13，以與實施例4同樣之順序觀察蛋白質結晶之生成。第7圖(1)為經過12小時後之蛋白質溶液13的照片，第7圖(2)為將第7圖(1)之以○圍繞之部分放大的照片。如照片所明示，可確認在蛋白質溶液13中有細胞色素C之結晶生成。
<比較例2>
除未輸出電力以外，以與實施例5同樣順序觀察蛋白質結晶之生成。第7圖(3)為經過12小時後之蛋白質溶液13的照片。如照片所明示，在比較例2中未確認到細胞色素C之結晶的生成。
<實施例6>
[蛋白質結晶裝置之製作]
除了更換實施例3之蛋白質結晶裝置的氣泡噴出構件1，而組入實施例2所製作之蛋白質吸附氣泡噴出構件30之外，以與實施例3同樣之構成製作蛋白質結晶裝置10。
[使用實施例3及6製作之蛋白質結晶裝置10之蛋白質(溶菌酶)結晶的生成]
<實施例7>
將100μl之5M之NaCl溶液、156.2μl之80%甘油溶液(和光純藥公司製)、218.8μl之純水、及25μl之1M乙酸鈉緩衝液(pH4.5)混合，製作蛋白質溶解用溶液。繼而，將1μl之80mg/ml之溶菌酶溶液(和光純藥公司製)與1μl之上述蛋白質溶解用溶液混合，製作2μl之蛋白質溶液13。
繼而，在孔中加入上述蛋白質溶液13，使用於實施例3中所製作之蛋白質結晶裝置10，以與實施例4同樣之電力輸出及順序，將氣泡噴出至蛋白質溶液13中。電力輸出後，將孔裝載於以上述蛋白質溶解用溶液作為儲備溶液之懸滴法用裝置中，使結晶成長。第8圖(1)為經過20小時後之蛋白質溶液13的照片。如照片所明示，可確認在蛋白質溶液中有溶菌酶之結晶生成。
<實施例8>
除了更換實施例3所製作之蛋白質結晶裝置10，而使用實施例6所製作之蛋白質結晶裝置10，並於輸出電力之前，使用蠕動型泵(Aguatech公司製環式泵(RP-Q1.5S-P01A))，從蛋白質吸附氣泡噴出構件30之蛋白質吸附氣泡噴出 口37的相反側，將蛋白質溶液13導入空間36中之外，以與實施例7同樣之電力輸出及順序觀察蛋白質結晶之成長。第8圖(2)為經過20小時後之蛋白質溶液13的照片。如照片所明示，與實施例7相較，可確認更多的溶菌酶結晶生成。
<比較例3>
除了未輸出電力以外，以與實施例7同樣之順序觀察蛋白質結晶的生成。第8圖(3)為經過20小時後之蛋白質溶液13的照片。如照片所明示，於比較例3中，未確認到溶菌酶結晶的生成。
[蛋白質結晶之切削]
<實施例9>
以實施例3中所製作之蛋白質結晶裝置作為蛋白質結晶切削裝置，進行蛋白質結晶之切削實驗。
首先，將30μl之5M之NaCl溶液、46.8μl之80%甘油溶液(和光純藥公司製)、65.7μl之純水、及7.5μl之1M乙酸緩衝液(pH4.0)混合，製作蛋白質溶解用溶液。將1μl之100mg/ml之溶菌酶溶液(和光純藥公司製)與1μl之上述蛋白質溶解用溶液混合，製作2μl之蛋白質溶液13。繼而，藉由以與實施例4同樣之電力輸出及順序，將氣泡噴出至蛋白質溶液13中，放置18小時，而製備含有溶菌酶結晶之蛋白質溶液。
繼而，將蛋白質切削裝置之氣泡噴出構件1的氣泡噴出口8，配置於可使噴出之氣泡碰觸溶菌酶結晶之切削面的位置，以電流27.7mA，電壓309V，輸出頻率32.5kHz ，阻抗匹配用之取樣頻率450kHz、3.5kHz進行反饋，使氣泡碰觸溶菌酶結晶。第9圖(1)為使氣泡碰觸溶菌酶結晶前之照片，第9圖(2)為使氣泡碰觸溶菌酶結晶後之照片。如第9圖(1)及(2)所明示，可確認藉由使氣泡碰觸蛋白質結晶，可切削蛋白質結晶。
[使用實施例3中製作之蛋白質結晶裝置10之蛋白質(NADH-GOGAT)結晶的生成]
<實施例10>
以下，進行NADH依存性麩胺酸合成酶(NADH-GOGAT)的結晶化，該酶屬結晶化困難之蛋白質。再者，為了得到NADH-GOGAT之結晶，通常必須添加約25%左右之沉澱劑PEG6000，該沉澱劑成為雜質，只成為在構造分析中不適當之針狀結晶。
以使NaCl濃度成為100mM，2-側氧戊二酸(2-OG，和光純藥工業公司製)濃度成為4mM，偶氮絲胺酸(Sigma-Aldrich公司製)濃度成為4mM，Tris-HCl濃度成為100mM(pH7.5)，甘油(和光純藥公司製)濃度成為12v/v%，PEG6000(Hampton research公司製)濃度成為20w/v%之方式，將上述成分在純水中混合，製作蛋白質溶解用溶液。繼而，將1μl之80mg/ml之NADH-GOGAT溶液(經由選殖一種藍菌門包氏瘦鞘絲藻(cyanobacterium Leptolyngbya boryana)之基因而製成者；製作順序係參照Okuhara,H.,Matsumura,T.,Fujita,Y.& Hase,T.,1999,Plant Physiol.120,33-42)與1μl之上述蛋白質溶解用溶液混合，製作2μl之蛋白質溶液13。蛋白質溶液中PEG6000 之最終濃度為10w/v%。
繼而，在孔中加入上述蛋白質溶液13，使用實施例3中製作之蛋白質結晶裝置10，以與實施例4同樣之電力輸出及順序，將氣泡噴出至蛋白質溶液13中。電力輸出後，將孔(well)安裝在加有儲備溶液之懸滴法用裝置中，使結晶成長。於儲備溶液，使用以使Tris-HCl濃度成為85mM(pH8.5)，乙酸鈉三水合物(Hampton research公司製)濃度成為0.17mM，PEG6000(Hampton research公司製)濃度成為14w/v%，甘油(和光純藥公司製)濃度成為10.5v/v%之方式將上述成分在純水中混合而成之液。第10圖(1)為經過2週後之蛋白質溶液13的照片。
<實施例11>
除了藉由將蛋白質溶解用溶液之PEG6000的濃度調為16w/v%，甘油之濃度調為10.5v/v%，而使蛋白質溶液中之PEG6000的最終濃度成為8w/v%，儲備溶液之PEG6000的濃度成為8w/v%，甘油濃度成為5.25v/v%之外，以與實施例10同樣之順序使結晶成長。第10圖(2)為經過2週後之蛋白質溶液13的照片。
<實施例12>
除藉由將蛋白質溶解用溶液之PEG6000的濃度調為12w/v%，甘油之濃度調為9.0v/v%，而使蛋白質溶液中之PEG6000的最終濃度成為6w/v%，儲備溶液之PEG6000的濃度成為6w/v%，甘油濃度成為4.5v/v%之外，以與實施例10同樣之順序，使結晶成長。第10圖(3)為經過2週後之蛋白質溶液13的照片。
如第10圖(1)~(3)之照片所明示，即使將蛋白質溶液中為沉澱劑之PEG6000的濃度調為10w/v%以下，亦可藉由將氣泡噴出至蛋白質溶液中，而得到蛋白質結晶。又，如第10圖(3)中所示，在將蛋白質溶液中之PEG濃度降低至6w/v%的情況，可得到NADH-GOGAT之單結晶。藉由使用本發明之蛋白質結晶裝置，不僅即使沉澱劑PEG6000的濃度降低仍可得到結晶，並可利用調整PEG6000之濃度，區別針狀結晶或單結晶而製作。再者，由於可製作單結晶，可期待NADH-GOGAT之構造分析。
[產業上之可利用性]
藉由將本發明之蛋白質結晶裝置用的氣泡噴出構件及蛋白質吸附氣泡噴出構件組入先前所用之醫療用電刀等中，可簡單地製作蛋白質結晶裝置。又，本發明之蛋白質結晶裝置，由於係使用氣泡來生成蛋白質結晶，無須擔心蛋白質熱變性。再者，本發明之蛋白質結晶裝置，由於亦可作為蛋白質切削裝置使用，可使用單一裝置，生成蛋白質之結晶，同時使供X射線構造分析使用之蛋白質成形。因此，可於醫療機關、大學、企業等研究機關等，利用於蛋白質結晶構造的分析。

Claims (16)

  1. 一種氣泡噴出構件，其為蛋白質結晶裝置用之氣泡噴出構件，其特徵為包含：芯材，其係由導電材料形成；包覆芯材的外廓部，其係由絕緣材料形成，並包含從該芯材之前端延伸的延伸部，而且該外廓部之至少一部分與該芯材密著；及空隙，其係形成於該延伸部及該芯材之前端之間，並且具有氣泡噴出口。
  2. 如請求項1之氣泡噴出構件，其中該外廓部之延伸部為錐狀。
  3. 一種蛋白質吸附氣泡噴出構件，其係蛋白質結晶裝置用之蛋白質吸附氣泡噴出構件，其特徵為：在如請求項1或2之氣泡噴出構件之外廓部的外側，包含具有蛋白質吸附氣泡噴出口之外側外廓部，該外側外廓部與該外廓部之中心軸具有同心軸，並以與該外廓部之間具有空間之方式形成在與該外廓部分離之位置。
  4. 如請求項3之蛋白質吸附氣泡噴出構件，其中形成於該延伸部之外側的該外側外廓部的部分為錐狀。
  5. 如請求項3或4之蛋白質吸附氣泡噴出構件，其中在該外廓部與該外側外廓部之間的空間及/或該氣泡噴出構件之前端與該外側外廓部所形成的空間中，可含有蛋白質溶液。
  6. 一種蛋白質結晶裝置，其特徵為包含：如請求項1或2之氣泡噴出構件、對向電極及電力輸出元件。
  7. 一種蛋白質結晶裝置，其特徵為包含：如請求項3至5中任一項之蛋白質吸附氣泡噴出構件、對向電極及電力輸出元件。
  8. 一種蛋白質結晶化方法，其特徵為包含：將如請求項6之蛋白質結晶裝置之氣泡噴出構件的至少氣泡噴出口浸漬於蛋白質溶液中，並且使對向電極可與該蛋白質溶液接觸的步驟；將電力輸出至由該氣泡噴出構件之芯材與該對向電極所構成的一對電極，並使氣泡從該氣泡噴出口噴出至蛋白質溶液中的步驟。
  9. 一種蛋白質結晶化方法，其特徵為包含：在如請求項7之蛋白質結晶裝置之蛋白質吸附氣泡噴出構件之外廓部與外側外廓部之間的空間及/或氣泡噴出構件之前端與該外側外廓部所形成之空間中，導入蛋白質溶液的步驟；將蛋白質吸附氣泡噴出構件之至少蛋白質吸附氣泡噴出口浸漬於包含蛋白質溶液、緩衝液或沉澱劑之溶液中，並使蛋白質吸附氣泡噴出構件之芯材及對向電極成為可通電之狀態的步驟；將電力輸出至由該蛋白質吸附氣泡噴出構件之芯材及該對向電極所構成之一對電極，並使界面上吸附有蛋白質及/或蛋白質溶液之氣泡，從該蛋白質吸附氣泡噴出口噴出至包含該蛋白質溶液、緩衝液或沉澱劑之溶液中的步驟。
  10. 如請求項9之蛋白質結晶化方法，其中該蛋白質溶液係 藉由液體輸送泵導入該空間，或者使蛋白質吸附氣泡噴出口浸漬於蛋白質溶液中，藉由毛細管現象導入該空間。
  11. 一種蛋白質結晶切削裝置，其特徵為包含：氣泡噴出構件，該氣泡噴出構件包含：芯材，其係由導電材料形成，包覆芯材的外廓部，其係由絕緣材料形成，並包含從該芯材之前端延伸的延伸部，而且該外廓部之至少一部分與該芯材密著，及空隙，其係形成於該延伸部及該芯材之前端之間，並且具有氣泡噴出口；對向電極；以及電力輸出元件。
  12. 如請求項11之蛋白質結晶切削裝置，其中該外廓部之延伸部為錐狀。
  13. 一種蛋白質結晶切削裝置，其特徵為包含：將界面上吸附有溶液之氣泡噴出的構件，其中在如請求項11或12之氣泡噴出構件之外廓部的外側包含外側外廓部，該外側外廓部與該外廓部之中心軸具有同心軸，並以與該外廓部之間具有空間之方式形成在與該外廓部分離之位置，且具有將界面上吸附有溶液之氣泡噴出的噴出口；對向電極；及電力輸出元件。
  14. 如請求項13之蛋白質結晶切削裝置，其中在該延伸部 之外側所形成之該外側外廓部的部分為錐狀。
  15. 一種蛋白質結晶切削方法，其特徵為包含：將如請求項11或12之蛋白質結晶切削裝置之氣泡噴出構件的至少氣泡噴出口，浸漬於含有蛋白質結晶之溶液中，並且配置在可使噴出之氣泡碰觸蛋白質結晶之切削面的位置，同時使對向電極可與該含有蛋白質結晶之溶液接觸的步驟；將電力輸出至由該氣泡噴出構件之芯材及該對向電極所構成之一對電極，並使從該氣泡噴出口噴出之氣泡碰觸蛋白質結晶之切削面的步驟。
  16. 一種蛋白質結晶切削方法，其特徵為包含：將可通電之溶液導入氣泡噴出構件之外廓部與外側外廓部之間的空間及/或氣泡噴出構件之前端與該外側外廓部所形成的空間中的步驟，其中該氣泡噴出構件係如請求項13或14之蛋白質結晶切削裝置之將界面上吸附有溶液之氣泡噴出的構件；將噴出該界面上吸附有溶液之氣泡的噴出口浸漬於含有蛋白質結晶之溶液中，並且配置在可使噴出之界面上吸附有溶液之氣泡碰觸蛋白質結晶之切削面的位置，同時使對向電極可與該含有蛋白質結晶之溶液接觸的步驟；將電力輸出至由該氣泡噴出構件之芯材與該對向電極所構成之一對電極，並使從該噴出口所噴出之界面上吸附有溶液之氣泡碰觸蛋白質結晶之切削面的步驟。
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