WO2005029056A1

WO2005029056A1 - 人工脂質二重膜の形成装置および人工脂質二重膜の形成方法、並びにその利用

Info

Publication number: WO2005029056A1
Application number: PCT/JP2004/013680
Authority: WO
Inventors: Toru Ide
Original assignee: Japan Science And Technology Agency
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2005-03-31
Also published as: EP1677102A4; US20060251709A1; JP4394916B2; US7858030B2; EP1677102A1; JP2005091305A

Abstract

　　　本発明の人工脂質二重膜の形成装置は、底面に小孔（１１）を有する上溶液槽（１）と、支持層（３）が形成された下溶液槽（２）と脂質溶液除去手段とを備え、小孔（１１）に脂質溶液を塗布し、該脂質溶液を支持層（３）に接触させた状態で、水圧を変化させることなく脂質溶液除去手段により余剰な脂質溶液を排出しすることで、小孔（１１）に人工脂質二重膜を形成する。　　

Description

明細書

人工脂質二重膜の形成装置および人工脂質二重膜の形成方法、並びにその利用

技術分野

[0001] 本発明は、人工脂質二重膜の形成装置および人工脂質二重膜の形成方法、並びにその利用に関するものであり、例えば、膜タンパク、ペプチド等を介した微小電流の検出に利用される脂質平面膜法に好適に用いられる人工脂質二重膜の形成装置および形成方法と、その代表的な利用の一例とに関するものである。

背景技術

[0002] 脂質二重膜 (脂質二分子膜、脂質二重層）は、生体膜の基本構造であり、全ての生物の生体膜に見られる。大部分の生体膜は、各種の膜タンパク質が脂質二重膜に埋め込また状態となっており、この膜タンパク質は、各種イオン、糖、アミノ酸、ヌクレオチド等の物質の輸送やシグナル伝達、あるいは脂質の合成等に関与している。

[0003] このように、生体膜は、生理機能を発現する場であり、外部力の情報の認識と膜内への伝送、物質の変換、輸送など、種々の重要な役割を果たしている。また、生体膜の機能を応用すれば、産業上の様々な用途への応用の可能性が見出される。したがって、生体膜モデルとして、人工的な膜を作製することは極めて重要である。

[0004] 生体膜のモデルとなる人工的な膜としては、高分子キャスト膜、ラングミュアブロジエツ HLB)膜など種々のものが考えられているが、人工脂質二重膜が生体膜に最も近い形態を有している。人工脂質二重膜とは、リン脂質などの両親媒性分子を疎水部のアルキル鎖どうしを内側に向けた状態で配列させた薄膜のことであり、例えば、イオンチャネルのイオン電流を測定する用途等に応用されて、る。

[0005] ところで、人工脂質二重膜の形成方法としては、脂質平面膜法が知られている。単一のイオンチャネルのイオン電流を測定する方法としてパッチクランプ法が用いられる力チャネルの構造機能について相関研究を深めるためには、実験を行うときに、単純な再構成系を用いる必要が生ずる場合がある。このような場合に用いられる人工脂質二重膜の形成方法が脂質平面膜法である。 [0006] この脂質平面膜法は、イオン、水、人工脂質二重膜、イオンチャネルと!/、う最小限の単純系を用いて、イオンチャネルの基本的な構造や詳細な構造機能相関にっ、て調査すると、うものである (非特許文献 1参照)。

[0007] 脂質平面膜法の系について具体的に説明すると、図 13に示すように、人工脂質二重膜 111にイオンチャネル 112を組み込み、イオンチャネル 112を介して流れる電流を計測する。上記人工脂質二重膜 111は、水溶液槽 113を仕切るプラスティック板等の仕切り板 114に開けられた小孔 115に形成されて!ヽる。 2つに仕切られた水溶液槽 113の一方の槽には、電極 116が投入され、この電極 116を介して電流計測器 11 7が設けられている。他方の槽には、電極 118が投入され、この電極 118を介して水溶液槽 113に対してアース 119がなされて!/、る。

[0008] ここで、上記小孔 115に人工脂質二重膜 111を形成する方法としては、以下の (A) 垂直型ペインティング法、（B)垂直型貼り合わせ法、（C)水平型法のいずれかの方法が挙げられる。

[0009] (A)垂直型ペインティング法では、まず、図 14の左側に示すように、水溶液槽 113

(図 14には図示せず)を仕切る仕切り板 114等の支持体に形成されてヽる小孔 115 に、脂質溶液 110を細いガラス管等で塗りつける。この状態では脂質溶液 110は、小孔 115をふさぐ状態で、仕切り板 114の表面側双方に突出するように盛り上がつている。この脂質溶液 110は、デカン等の有機溶媒に脂質を溶解してなる溶液である。塗りつけた後、図 14の右側に示すように、脂質溶液 110が仕切り板 114の表面を移動することにより、自然に薄化した人工脂質二重膜 111が得られる。なお、薄化とは、塗りつけられた脂質溶液 110の中心部力有機溶媒等が移動して、該中心部にて脂質二重膜が形成される過程をヽぅ。

[0010] 次に、（B)垂直型貼り合わせ法では、図 15の上段に示すように、水溶液槽 113 (図 15には図示せず）における気液界面に脂質の単分子膜 121を展開する。このとき気液界面は、仕切り板 114に形成されている小孔 115の下方側の端部と同じ位置としておく。その後、図 15の中段に示すように、 2つに仕切られた水溶液槽 113の一方の槽（図中右側）における液面 (気液界面)を上昇させることにより、単分子膜 121を仕切り板 114の表面開させる。これにより、小孔 115の一方の開口が単分子膜 121により塞がれた状態になる。さらにその後、図 15の下段に示すように、 2つに仕切られた水溶液槽 113の他方の槽（図中左側）における液面 (気液界面）を上昇させることにより、単分子膜 121を仕切り板 114の表面に展開させる。これにより、小孔 115の他方の開口も単分子膜 121が塞がれた状態となる。その結果、小孔 115の双方の開口において、単分子膜 121が貼り合わせられ、最終的に人工脂質二重膜 111が形成される。

[0011] 次に、（C)水平型法では、図 13に示す水溶液槽 113が仕切り板 114により上下に仕切られた状態となる。このとき、図 16 (a)に示すように、仕切り板 114に形成した小孔 115を脂質溶液 110で塞ぎ、該脂質溶液 110が自然に薄化して人工脂質二重膜 111となるのを待つ。あるいは、図 16 (b)に示すように、小孔 115より上側の槽の水圧を上げることにより脂質溶液 110を下方に膨らませて薄化させることにより人工脂質二重膜 111を形成する。

[0012] し力しながら、上記の何れの人工脂質二重膜の形成方法であっても、安定した人工脂質二重膜 111を迅速に形成することが困難となっている。すなわち、上記 (A)垂直型ペインティング法では、脂質溶液 110が仕切り板 114の表面を移動し、十分に薄化して人工脂質二重膜 111となるまでに数分力も数十分を要する。また、（B)垂直型貼り合わせ法では、人工脂質二重膜 111を形成する前に小孔 115をスクアレン等の有機溶媒で前処理することが必須であり、工程の増加により形成方法が煩雑化する。さらに、複数回、液面を上下しないと人工脂質二重膜 111が形成されていないことがほとんどである。

[0013] さらに、（C)水平型法のうち、小孔 115を塞いだ脂質溶液 110が自然に薄化するのを待つ場合 (図 16 (a)の場合）には、人工脂質二重膜の形成が人為的には全く制御できない。それゆえ、薄化に数時間以上を要する場合がある。また、小孔 115より上側の槽の水圧を上げることにより薄化する場合（図 16 (b)の場合）には、得られる人ェ脂質二重膜 111において、「脂質二重膜」となる薄い部分と、その周囲を取り囲む環状バルタ層という厚い部分とが生じる。したがって、この方法で得られる人工脂質二重膜 111は、上記各部分の物理ィ匕学的な平衡の上に成り立っているため、水溶液の流動などによる振動でこの平衡が崩れると、人工脂質二重膜 111はすぐに破れる。し力も、水溶液槽 113における上下各槽の圧力差を正確にコントロールするのは難 LV、ため、得られる人工脂質二重膜 111はより不安定になりやす、。

[0014] このように、脂質平面膜法を用いた場合、安定で耐久性のある人工脂質二重膜を形成することが克服すべき大きな課題となって、る。

[0015] そこで、本発明者等は、電流測定装置に用いる人工脂質二重膜において、上記従来の問題点を改善する技術を提案している (例えば、非特許文献 2参照)。この技術により得られる電流測定装置では、人工脂質二重膜を用いてイオンチャネル分子の構造と機能を同時に測定することが可能となっている。

[0016] 具体的には、この電流測定装置は、図 17に示すように、上溶液槽 101および下溶液槽 102の 2つの溶液槽を備えている。上溶液槽 101の底面には中心部に小孔 10 5が開けられたフィルム 103が貼り付けられている。また、下溶液槽 102は底面に開口部 104があり、カバーガラス 106が接着剤で固定されている。そしてこのカバーガラス 106にはァガロースゲル層（図示せず）が形成されている。

[0017] この電流測定装置では、まず、脂質溶液中で上溶液槽 101の下方部を移動させることにより、小孔 105に脂質溶液の厚い膜を形成する。その後、上溶液槽 101を下溶液槽 102に投入し、小孔 105に形成された厚い膜がカバーガラス 106に形成されたァガロースゲル層に接するまで上溶液槽 101を下降させる。ここで上溶液槽 101の圧力（水圧)を高くすることによって、余剰の脂質溶液をァガロースゲル層の間から押し出し、厚い膜を薄化させ人工脂質二重膜を形成する。

[0018] この電流測定装置では、上溶液槽 101の圧力を高くすることにより、人工脂質二重膜の形成 (厚い膜の薄化）に時間を要することがない。また、形成された人工脂質二重膜は、ァガロースゲル層に支持されるので、上溶液槽 101から圧力がかけられて Vヽても人工脂質二重膜は上下方向に安定化する。

〔非特許文献 1〕

「新パッチクランプ実験技術法」、老木成稔著、吉岡書店、 2001年、 208-215頁、『1 9.チャネル研究のための脂質平面膜法』

〔非特許文献 2〕

Ide, Γ·， Takeuchi，U.， Yanagida，T. Development of an Experimental Apparatus for Simultaneous Observation of Optical and Electrical Signals from Single Ion Cannels, Single Mol.3(2002)l, 33-42

しかしながら、上記従来の人工脂質二重膜の形成技術では、人工脂質二重膜を安定して形成することが困難な場合があり、より安定した形成技術が求められているという課題を有している。

[0019] 具体的には、上記従来の技術では、上溶液槽 101の圧力（水圧）を高くすることによって、余剰の脂質溶液をァガロースゲル層の間から押し出し、厚い膜を薄化させている。このとき、上溶液槽 101の圧力を高めると、図 18 (a)に示すように、上溶液槽 1 01の底面とァガロースゲル層 108との間にお、て、図中矢印 R方向に余剰な脂質の逃げていくため、膜の薄化が可能となる。ところが、図 18 (b)に示すように、上溶液槽 101の圧力が高くなることで、該上溶液槽 101から下溶液槽 102へ水溶液が移動することができる（図中矢印 M方向）。そのため、図 18 (c)に示すように、薄化した人工脂質二重膜 111が過剰に膨らみ、破れやすくなる。

[0020] このように、小孔に形成された脂質溶液の厚い膜を薄化する場合、上方の圧力を高める手法を採用すると、安定して薄化ができずに人工脂質二重膜が破れやすくなるという問題が生じていた。

発明の開示

[0021] 本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、安定した人工脂質二重膜を迅速に形成でき、例えば、単一チャネルの構造と機能を同時に測定する電流測定装置に用いることが可能な、人工脂質二重膜の形成装置および形成方法と、その代表的な利用の一例とを提供することにある。

[0022] 本発明にカゝかる人工脂質膜の形成装置は、平板状の部位に膜形成用開口部が形成されて!/ヽる膜支持体と、水溶液を蓄積可能となってヽる膜形成溶液槽とを備えているとともに、該膜形成溶液槽には、人工脂質二重膜を支持する支持層が設けられており、上記膜支持体の膜形成用開口部で形成した人工脂質二重膜を支持層上に接触させて支持する人工脂質二重膜の形成装置において、さらに、水圧を変化させることなく上記膜形成用開口部に塗布した脂質溶液カゝら余剰な脂質溶液を排出する脂質溶液排出手段を備えており、上記膜形成用開口部の少なくとも一方の面を水溶液に接する状態となるように、膜支持体を膜形成溶液槽に投入した上で、該膜形成用開口部に脂質溶液を塗布し、該脂質溶液を上記水溶液と支持層とで挟んで該支持層に接触させるとともに、この状態で上記脂質溶液除去手段により余剰な脂質溶液を排出することにより、上記膜形成用開口部に薄化した人工脂質二重膜を形成することを特徴としている。

[0023] 上記構成によれば、脂質溶液排出手段を備えているため、水圧を変化させることなく膜形成用開口部に塗布した脂質溶液カゝら余剰な脂質溶液を排出することができる。そのため、膜の上から圧力がかからないため、薄膜化させる際に、膜を破いたり、膜を不安定な状態にするようなことはない。ゆえに、安定で耐久性が高い人工脂質二重膜を迅速に形成することができる。

[0024] 本発明にカゝかる人工脂質膜の形成方法は、平板状の部位に膜形成用開口部が形成されている膜支持体を用い、この膜形成用開口部の少なくとも一方の面を水溶液に接した状態とした上で、該膜形成用開口部に、脂質溶液を塗布する脂質溶液塗布工程と、上記膜形成用開口部に塗布した脂質溶液を上記水溶液と表面が親水性である支持層とで挟んで、上記塗布した脂質溶液を該支持層に接触させる支持層接触工程と、水圧を変化させることなく上記膜形成用開口部に塗布した脂質溶液力ゝら余剰な脂質溶液を排出することにより、上記膜形成用開口部に薄化した人工脂質二重膜を形成する脂質膜薄化工程とを含むことを特徴としている。

[0025] 上記方法によれば、水圧を変化させることなく膜形成用開口部に塗布した脂質溶液力も余剰な脂質溶液を排出することができる。そのため、膜の上から圧力がかからないため、脂質膜薄化工程で、膜を破いたり、膜を不安定な状態にするようなことはない。ゆえに、安定で耐久性が高い人工脂質二重膜を迅速に形成することができる

[0026] 本発明に力かる電流測定装置は、上記本発明に力かる人工脂質二重膜の形成装置を用いて形成されて!、ることを特徴とする。

[0027] 上記構成によれば、膜を介した電流測定に際し、安定した人工脂質二重膜を用いることができるため、精度よく電流測定を行うことができる。

[0028] 本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わ力るであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

図面の簡単な説明

[図 1]本発明にかかる一実施形態の人工脂質二重膜の形成装置の構成を表す断面図である。

[図 2] (a)は、図 1に示す人工脂質二重膜の形成装置において、脂質溶液を上溶液槽の小孔に塗布し、余剰な脂質溶液を吸引部で吸引する様子を表す部分断面図であり、（b)は、余剰な脂質溶液を吸引して人工脂質二重膜が形成された様子を表す部分断面図である。

[図 3]図 1に示す人工脂質二重膜の形成装置における、吸引部の構成の一例を表す断面図である。

[図 4] (a)一 (c)は、本発明に力かる一実施形態の人工脂質二重膜の形成方法のェ程を表す断面図である。

[図 5]本発明にかかる一実施形態の電流測定装置を表す断面図である。

[図 6]本発明にかかる他の実施形態の人工脂質二重膜の形成装置における小孔と支持層の部分断面図であり、（a)は、脂質溶液を上溶液槽の小孔に塗布した様子を表し、（b)は、脂質溶液と支持層とを接触させた状態を表し、（c)は、人工脂質二重膜が形成された様子を表してヽる。

[図 7] (a)は、脂質溶液を塗布した膜支持体を高分子ゲルに押しつけて、高分子ゲルが小孔に入り込で、人工脂質二重膜が形成された様子を表す部分断面図であり、 (b )は、小孔に接するの部分を予め他の部分より高く形成した高分子ゲルに人工脂質二重膜が形成された様子を表す部分断面図である。

[図 8] (a)一 (c)は、本発明に力かる他の実施形態の人工脂質二重膜の形成方法の工程を表す断面図である。

[図 9]〔実施例 1〕において、人工脂質二重膜の薄化が完了した状態を撮影した図面である。

[図 10] (a)、（b)は、〔実施例 1〕において得られた電流のトレースを示す図面である。

[図 11]〔実施例 1〕において得られた電位-電流特性を示す図面である。 [図 12] (a)は、〔実施例 2〕において観察された蛍光標識したァラメチシンの蛍光像を示す図面であり、（b)は、〔実施例 2〕において測定された電流トレースを示す図面である。

[図 13]従来の脂質平面膜法を示す模式図である。

[図 14]従来の垂直型ペインティング法を示す図面である。

[図 15]従来の垂直型貼り合わせ法を示す図面である。

[図 16] (a)、（b)は、従来の水平型の人工脂質二重膜形成方法を示す図面である。

[図 17]従来の電流測定装置を示す図面である。

[図 18]従来の高分子ゲル層上に形成された人工脂質二重膜を示す図面である。発明を実施するための最良の形態

[0030] 〔実施の形態 1〕

本発明の実施の一形態について、図 1ないし 4を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、本発明は、以下の本実施の形態の記載に限定されるものではない。

[0031] (1)人工脂質二重膜の形成装置の一例

本発明にかかる人工脂質二重膜の形成装置 (以下の説明では、適宜、形成装置と略す)は、図 1に示すように、少なくとも上溶液槽 1と、下溶液槽 (膜形成溶液槽) 2と、支持層 3と、図示しない吸引部（吸引手段）とを備えている。この吸引部は、水圧を変ィ匕させることなく膜形成用開口部に塗布した脂質溶液カゝら余剰な脂質溶液を排出する脂質溶液排出手段として機能する。また、上溶液槽 1の底面は膜支持体 5となっており、この膜支持体 5に形成されている小孔 (膜形成用開口部） 11で人工脂質二重膜が形成される。

[0032] <膜支持体 >

上記膜支持体 5の具体的な構成は、平板状の部位に膜形成用開口部である小孔 1 1が形成されて、る構成となって、れば特に限定されるものではな、。本実施の形態では、図 1に示すように、膜支持体 5は、溶液を蓄積可能な上溶液槽 1の底部分となつている。

[0033] 上記膜支持体 5は、板状またはフィルム状であれば特に限定されるものではない。

したがって、図 1に示すような上溶液槽 1の底面となっている構成では、当該上溶液槽 1の底面そのものに小孔 11が形成されて、る構成となって、てもよ、し、上溶液槽 1の底面に開口部を設け該開口部に、小孔 11を形成したフィルムを接着した構成となっていてもよい。

[0034] 上記膜支持体 5の材質は特に限定されるものではな、が、具体的には、例えば、ポリプロピレン、ポリ塩化ビュル、ポリスチレン等のプラスティック、フッ素榭脂等が好適に用いられる。また、上記膜支持体 5の厚さは 0. 1mm以上、 0. 3mm以下であることが好ましい。なお、小孔 11周辺のみを他の領域より薄くすることにより、安定な人工脂質二重膜を迅速に形成することができる。上記小孔 11は、直径が lO /z m以上、 5 00 μ m以下であることが好ましぐ 50 μ m以上、 200 μ m以下であることがさらに好ましい。これにより、人工脂質二重膜を良好に形成することができる。

[0035] 上記小孔 11は、例えば、以下に示すような従来公知の方法によって形成することができる。まず、ごく先端まで円錐形に鋭利に削ったステンレス棒をガスバーナー等で熱する。次にこれを、上記小孔 11を形成する面に強く押し付け、押し付けた面と反対側にわずかに膨らみができるところまで押し付けを続ける。この膨らみを剃刀で切り取ることで小孔 11が形成される。なお、小孔 11はクロ口ホルム Zメタノールで洗浄することにより不純物等を取り除く。もちろん、小孔 11を形成する方法は、これに限定されるものではなぐ公知のあらゆる方法を用いることができる。

[0036] <上溶液槽>

上記上溶液槽 1は、下溶液槽 2の上方に設けられ、水溶液を蓄積可能となっており、上記膜支持体 5を上溶液槽 1の底面とする構成となっていれば特に限定されるものではない。

[0037] 上記上溶液槽 1の形状は特に限定されるものではないが、例えば、円筒形のものが挙げられる。また、上記上溶液槽 1の大きさは、小孔 11より大きければ特に限定されるものではないが、例えば円筒形である場合、その内径は 0. 5mm以上、 20mm以下であることが好ましぐ 1. Omm以上、 10mm以下であることがより好ましい。さらに、上記上溶液槽 1の大きさとしては、好ましくは上記内径が数十/ z mまで小型化することができる。また、上溶液槽 1の容積は特に限定されるものではないが、 0. Olcm³ 以上、 1. Ocm³以下であることが好ましい。これにより、本発明にかかる人工脂質二重膜の形成装置を、小型のチップ上に作成することが可能となり、より小型のセンサーを製造することが可能となる。

[0038] さらに、上記上溶液槽 1の上記小孔 11を形成する部分以外 (膜支持体 5以外の部分)の材質も、特に限定されるものではないが、例えば、ガラス、ブラスティック等が挙げられる。

[0039] 上記上溶液槽 1は、水溶液を蓄積可能となっている。そして小孔 11に形成される人工脂質二重膜は、上溶液槽 1および下溶液槽 2に満たされた水溶液に各側面が接している。これは、人工脂質二重膜の下溶液槽 2側が支持層 3に接触している場合も同様であり、人工脂質二重膜は支持層 3を浸透した水溶液に接している。これにより人工脂質二重膜の下方からも小分子のアクセスが可能となる。上記水溶液は、界面活性剤、有機溶媒等を含むものでなければ特に限定されるものではない。上記水溶液の好ましい一例としては、塩ィ匕カリウム、塩ィ匕ナトリウム、塩化カルシウム等の水溶液が挙げられる。

[0040] また、上記上溶液槽 1は、上下方向に移動することができるものであることが好ましい。上記上溶液槽 1の上下移動は、手動で行ってもよいし、移動のための装置を用いてもよい。移動のための装置としては、具体的には、一例として、マイクロマ-ュピレ一ター等が挙げられる。

[0041] <下溶液槽>

上記下溶液槽 2は、上溶液槽 1の下方に配置され、上記水溶液を蓄積可能となつており、膜支持体 5を形成するための膜形成溶液槽となっていればよい。下溶液槽 2 の底面には、人工脂質二重膜を支持する支持層 3が設けられている。そして、上溶液槽 1の小孔 11で形成された人工脂質二重膜は、支持層 3上に接触させて支持される。

[0042] 下溶液槽 2の容積は、支持層 3を形成した上に上溶液槽 1の底を入れることができれば、特に限定されるものではない。

[0043] 上記下溶液槽 2の材質は特に限定されるものではな、が、例えば、ガラス、ポリスチレン等のプラスティック等が挙げられる。

[0044] また、上記水溶液は、上溶液槽 1の水溶液と同様、界面活性剤、有機溶媒等を含むものでなければ特に限定されるものではな、。上記水溶液の好まし、一例としては、塩ィ匕カリウム、塩ィ匕ナトリウム、塩ィ匕カルシウム等の水溶液が挙げられる。

[0045] <支持層 >

上記下溶液槽 2の底面に設けられる、支持層 3は、上記膜支持体 5の小孔 11で形成した人工脂質二重膜を接触させ支持する構成であればよい。

[0046] 上記支持層 3は、水溶液が浸透することができ、且つ、人工脂質二重膜 2を支持することができるものであれば特に限定されるものではない。上記支持層 3としては、具体的には、例えば、高分子ゲル、セルロース膜等の多孔質膜を挙げることができる。中でも、上記支持層 3は高分子ゲル力もなるものであることがより好ましい。上記高分子ゲルとしては具体的には特に限定されるものではないが、ァガロース等の多糖類や、ポリアクリルアミド等の親水性榭脂を好ましく用いることができる。これらを用いることにより、安価かつ信頼性の高い材料を用いて簡単に支持層 3を形成することができる。

[0047] 上記支持層 3の厚さとしては、任意でかまわないが、 lOOnm以上、 2mm以下であることが好ましい。支持層 3の厚みがこの範囲内であることにより、形成された人工脂質二重膜が上下方向に安定する。

[0048] また、支持層 3の形成方法は特に限定されるものではなぐ従来公知の方法を用いればよい。例えば、具体的な一例としては、支持層 3として、高分子ゲルであるァガロースを用いる場合には、ァガロースの分散液を調製し、これを加熱してァガロースを溶解させた後、これを下溶液槽 2の底面に塗布して、室温で乾燥する方法が挙げられる。

[0049] <人工脂質二重膜 >

上記人工脂質二重膜は、上記のように、上溶液槽 1の底面 5に開けられた小孔 11 に形成される。人工脂質二重膜は、後述するように、小孔 11に脂質溶液を添塗した後、下溶液槽 2の支持層 3と接触させ、吸引部により余分な脂質溶液を吸引することにより形成される。

[0050] 上記脂質としては、人工脂質二重膜を形成するものであれば特に限定されな!、が、リン脂質が好適に用いられる。具体的には、例えば、ホスファチジルコリン、ジフイタノィルホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールァミン、ホスファチジルセリン等が挙げられる。

[0051] これらのリン脂質における 2本の炭化水素鎖は、飽和炭化水素であってもよ!/ヽし、不飽和炭化水素であってもよい。これらの脂質は純粋なものを用いてもよいし、少なくとも 2種類の脂質を混合したものであってもよい。

[0052] 上記脂質溶液とは、上記脂質を有機溶媒に分散させたものをいう。用いられる有機溶媒としては、非極性有機溶媒であれば特に限定されるものではない。具体的な一例としては、例えば、デカン、へキサデカン、へキサン等の飽和炭化水素が好適に用いられる。また、脂質濃度は 5— 40mgZmLであることが好ましぐ 15-20mg/mL であることがより好ましい。

[0053] <吸引部 >

上記吸引部は、上記小孔 11に塗布した脂質溶液力余剰な脂質溶液を吸弓 Iすることで排出できるような構成であればよ!、。

[0054] 上記吸引部による薄膜ィ匕について、図 2を用いて説明する。

[0055] 膜支持体 5の小孔 11に脂質溶液 13を塗布する。この脂質溶液 13を後述するように水溶液と支持層とで挟んで支持層に接触させる。この状態で吸引部 12を用いて余剰な脂質溶液 13を排出し、小孔 11に薄化した人工脂質二重膜 14を形成する。

[0056] この吸引部 12は、小孔 11周辺力も塗布された脂質溶液 13から、脂質二重膜を形成させるために必要な量以外の余剰の脂質溶液 13を吸引できる管状部材であればどのようなものでもかまわない。例えば、注射器に繋いだガラス管、シリコンのスポイト等が挙げられる。

[0057] 吸引は、例えば、図 3に示すように、ガラス管 15を熱伸展して細く引いたものを脂質溶液 13につけシリコンチューブ 16を繋いだ注射器 17を用いて行えばよい。脂質溶液 13を吸引するとき、膜を破かずに形成させるために、開口部周辺から吸引するのが好ましぐ特にバルタ部分から吸引するのが好ましい。なお、吸引の方法は上記に限らない。

[0058] (2)人工脂質二重膜の形成方法の一例

本発明に力かる人工脂質二重膜の形成方法として、上記（1)で説明した人工脂質二重膜の形成装置を用いた場合にっ、て、図 4 (a)一 (c)に基づ、て説明する。

[0059] 初めに、脂質溶液塗布工程について説明する。図 4 (a)に示すように、予め下溶液槽 2の底部に支持層 3を形成しておき、上溶液槽 1および下溶液槽 2を上記水溶液で満たす。そして、上溶液槽 1の底面となっている膜支持体 5に形成された小孔 11に上記脂質溶液 13を添塗する。

[0060] 次に、支持層接触工程について説明する。図 4 (b)に示すように、上溶液槽 1の底面を下溶液槽 2に入れて支持層 3に接触させ、上記脂質溶液塗布工程で小孔 11〖こ塗布した脂質溶液 13を上溶液槽 1中の水溶液と支持層 3とで挟む。これにより、塗布した脂質溶液 13を支持層 3に接触させることができる。

[0061] 次に、脂質膜薄化工程について説明する。図 4 (c)に示すように、支持層 3に接触させた脂質溶液 13に管状部材を有する吸引部 12をつけ、上述したように余剰な脂質溶液 13を吸引して排出し、小孔 11に薄化した人工脂質二重膜 14を形成する。

[0062] 以上により、水圧を変化させることなぐすなわち、従来のように脂質溶液 13にかかる水圧を大きくすることなぐ小孔 11に塗布した脂質溶液 13から余剰な脂質溶液 13 を排出することにより、小孔 11に人工脂質二重膜を支持層 3と接触した状態で形成することができる。また、上溶液槽 1が解放系であるのに対し、下溶液槽 2の底面は閉じており、解放系ではない。そのため、従来では不安定であった底面に平行な方向で、人工脂質二重膜が安定するので、人工脂質二重膜の耐久性をより一層向上することができる。

[0063] (3)本発明の用途

以上のように本発明に力かる人工脂質二重膜の形成装置は、安定で耐久性が高い人工脂質二重膜を短時間で形成することができる。また、本発明にかかる人工脂質二重膜の形成装置を用いて形成された人工脂質二重膜も、本発明に含まれる。

[0064] この人工脂質二分子膜の何らかの変化 (例えば、膜電位、電気容量、イオン透過性、発光、発熱、吸熱，吸熱などの変化）を利用して、例えば、サンプル液中の溶解物質の有無およびその濃度を検出することができる。このような脂質二分子膜としては、実質的に脂質のみ力も構成される人工脂質二重膜、および各種のタンパク質や糖などの分子を付着なヽし配合した人工脂質二重膜等を例示することができる。脂質や蛋白質、糖の種類や量並びに脂質二分子膜の作製方法などを適宜選択することにより、測定目的ないしサンプル液等の具体的内容に応じた各種のセンサを製造することができる。

[0065] 上述のように、各種の蛋白質や糖などの分子を付着ないし配合した人工脂質二重膜として、膜タンパク質が組み込まれた人工脂質二重膜でもカゝまわな!/ヽ。

[0066] 膜タンパク質として、例えば、イオンチャネルが挙げられる。イオンチャネルを上記人工脂質二重膜に埋め込む方法は、従来公知の方法を用いることができ、特に限定されるものではない。具体的には、例えばイオンチャネルを含む膜分画を界面活性剤で可溶化し、膜べシクルへ再構成し、人工脂質二重膜に融合させる方法が挙げられる。

[0067] 上記人工脂質二重膜の形成装置を用いて電流測定装置を形成することができ、この電流測定装置も本発明に含まれる。この電流測定装置は、人工脂質二重を介して流れる電流を計測可能となって、る構成であれば特に限定されるものではな、。例えば、図 5に示すように、本実施形態の電流測定装置は、上述した図 1に示す人工脂質二重膜の形成装置の構成に加え、上溶液槽 1に電気的に接続される電流測定器 (電流計測手段） 18と、下溶液槽 2に電気的に接続されるアース (アース手段） 19 とを備えている。なお電流測定装置の構成は上記に限らない。上水溶液槽 1には、電極 20が投入され、この電極 20を介して電流計測器 18が設けられている。下水溶液槽には、電極 21が投入され、この電極 21を介して下水溶液槽 2に対してアース 19 がなされている。

[0068] さらに、上記下溶液槽 2の底面が透光性を有する材料力なっているとともに、該底面の下方には、支持層 3上の人工脂質二重膜を観察可能とする光学観察手段 18が設けられていてもよい。光学観察手段 20が設けられていることにより、人工脂質二重膜に、例えば、膜タンパク質が組み込まれていれば、該膜タンパク質の構造等を観柳』することができる。

[0069] 光学観察手段としては、例えば、光学顕微鏡が挙げられる。光学顕微鏡による観察としては、例えば、ゲートの開閉に伴う蛍光標識したイオンチャネルの蛍光強度の変ィ匕、イオンチャネルの動き、 2つの蛍光染料間のエネルギー転移によるスペクトルの変化等の観察が挙げられる。また、人工脂質二重膜が形成されていることを光学顕微鏡により確認することも可能である。さらに、蛍光標識した脂質を用いた人工脂質二重膜を用いて脂質分子の動きを観察することもできる。もちろん光学測定はこれらに限定されるものではなぐ従来公知のあらゆる方法が適用されうる。

[0070] 本発明の人工脂質二重膜の形成装置は、形成した人工脂質二重膜をより安定化させることができるので、膜タンパク質を人工脂質二重膜に組み込んだ状態でも、十分に安定した状態で膜タンパク質の構造と機能を同時に測定することができる。

[0071] 本発明にかかる電流測定装置の具体的な用途の一例について説明すると、例えば、疾患に関与するイオンチャネルタンパク質を用いた創薬におけるスクリーニングに用!/、ることができる。

[0072] イオンチャネルタンパク質は、種類も多ぐ殆どすベての細胞に分布している。従つて、これらは、疾患の原因にもなりやすいタンパク質であり、創薬のターゲットの 30— 40%がイオンチャネルタンパク質であると言われている。一般に薬理実験は、試薬を実験動物に投与して効果をみるものであるが、安定な人工脂質二重膜 2ができれば、標的となるイオンチャネルタンパク質に対する効果を直接調べながら、創薬におけるスクリーニングを行うことが可能となる。特に、向精神薬など神経系に作用する薬は

、イオンチャネルタンパク質に直接働くものが多ぐこの分野の創薬に好適に用いることができる。また、農薬の創薬に際しては、逆に、人間のイオンチャネルに作用しないものを選択するために用いることができる。

[0073] また、本発明に力かる電流測定装置は、人工脂質二重膜の膜上のタンパク質-タンノ^質 (薬物)相互作用の可視化解析に用いることができる。さらには、人工脂質二重膜に組み込む分子の種類を変えることにより、様々な物質の検出に応用することができる。

[0074] 〔実施の形態 2〕

本発明における実施の他の形態について説明すれば、以下の通りである。なお、本発明は、本実施の形態の記載内容にのみ限定されるものではない。また、上記実施の形態 1において説明した部材等と同じ機能や作用を有する部材等については、その説明を省略する。 [0075] (1)人工脂質二重膜の形成装置の他の例

本実施の形態にカゝかる人工脂質二重膜の形成装置は、上記実施の形態 1で説明した図 1に示す人工脂質二重膜の形成装置と同様の構成を有しているが、吸引部が無ぐ移動可能な膜支持体によって、水圧を変化させることなく上記開口部に塗布した脂質溶液から余剰な脂質溶液を排出する。本実施形態ではこの移動可能な膜支持体が、脂質溶液排出手段として機能する。また、支持層が以下で説明するように異なっている。

[0076] <移動可能な膜支持体 >

上記移動可能な膜支持体は、下溶液槽 2に設けられた支持層を押しつける方向に移動可能となって、る構成であれば特に限定されるものではな、。本実施の形態では、実施の形態 1と同様、移動可能な膜支持体は、溶液を蓄積可能な上溶液槽 1の底部分となっている。

[0077] 図 6に示すように、移動可能な膜支持体 50を脂質溶液排出手段として用い、膜支持体 50の小孔 11に塗布した脂質溶液 13を支持層 30に圧着させ脂質溶液 13を押し出すことで、水圧を変化させることなく小孔 11に塗布した脂質溶液 13から余剰な脂質溶液を排出する。脂質溶液 13を支持層 30に圧着させることで、移動可能な膜支持体 50と支持層 30との隙間を通って、脂質溶液 13が押し出され人工脂質二重膜が薄膜化される。

[0078] 移動可能な膜支持体 50は、上下方向に移動することができるものであることが好ましい。本実施形態では、膜支持体 50が上溶液槽 1の底面となっているため、上溶液槽 1と共に移動することこなる。この上記上溶液槽 1の移動は、手動で行ってもよいし、移動のための装置を用いてもよい。移動のための装置としては、具体的には、一例として、マイクロマ-ュピレーター等が挙げられる。

[0079] <支持層 >

支持層 30は、実施の形態 1と同様、上記下溶液槽 2の底面に設けられ、上記膜支持体 50の小孔 11で形成した人工脂質二重膜を接触させ支持する構成であればよい。支持層 30は、移動可能な膜支持体 50を通して加圧されるため、弾力性があるものが好ましい。 [0080] 支持層 30として、例えば、実施の形態 1と同様に高分子ゲル層が挙げられる力当該高分子ゲル層の厚さは、 0. 5mm以上 2. Omm以下であれば好ましい。この厚さであると、支持層 30と、膜支持体 50の小孔 11に塗布した脂質溶液 13とを圧着させたとき、好適に余剰な脂質溶液 13を押し出すことができる。

[0081] なお、脂質溶液を塗布した移動可能な膜支持体 50を支持層 30に圧着させたとき、支持層 30が例えば高分子ゲル層であった場合、支持層 30の形状が変形し、図 7 (a )のように小孔 11に入り込んでいることもある。よって、予め、上記支持層 30を、図 7 ( b)に示すように、小孔 11に接する領域で、他の領域よりも、 50 m以上 200 m以下高くしておいてもよい。このように、高くなつていることで、支持層 30を小孔 11に押し込むことができる。そのため、支持層 30が良好に脂質二重膜と接することができ、安定した人工脂質二重膜を形成することができる。

[0082] (2)人工脂質二重膜の形成方法の他の例

本発明に力かる人工脂質二重膜の他の形成方法として、上記（1)で説明した人工脂質二重膜の形成装置を用いた場合にっ、て、図 8 (a)— (c)に基づ、て説明する

[0083] 初めに、脂質溶液塗布工程について説明する。図 8 (a)に示すように、予め下溶液槽 2の底部に支持層 30を形成しておき、上溶液槽 1および下溶液槽 2を上記水溶液で満たす。そして、上溶液槽 1の底面となっている膜支持体 50に形成された小孔 11 に上記脂質溶液 13を添塗する。

[0084] 次に、支持層接触工程について説明する。図 8 (b)に示すように、上溶液槽 1の底面を下溶液槽 2に入れて支持層 30に接触させ、上記脂質溶液塗布工程で小孔 11 に塗布した脂質溶液 13を上溶液槽 1中の水溶液と支持層 30とで挟む。これにより、塗布した脂質溶液 13を支持層 30に接触させることができる。

[0085] 次に、脂質膜薄化工程について説明する。図 8 (c)に示すように、移動可能な膜支持体 50を支持層 30に押しつけることで、脂質溶液 13を支持層 30に圧着させて脂質溶液 13を排出する。脂質溶液 13を支持層 30に圧着させることで、膜支持体 50と支持層 30との隙間を通って、脂質溶液 13が押し出され人工脂質二重膜が薄膜化される。 [0086] 以上により、水圧を変化させることなく小孔 11に塗布した脂質溶液 13から余剰な脂質溶液 13を排出し、小孔 11に人工脂質二重膜を支持層 30と接触した状態で形成することができる。また、本実施の形態でも上溶液槽 1が解放系であるのに対し、下溶液槽 2の底面は閉じており、解放系ではない。そのため、従来では不安定であった底面に平行な方向で、人工脂質二重膜が安定するので、人工脂質二重膜の耐久性をより一層向上することができる。

〔実施例〕

以下、実施例及び 9図ないし 13図により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下の実施例においては、上記実施の形態 1 で説明した図 5に示す人工脂質二重膜の形成装置を用いてなる電流測定装置を用いた。図 5に基づいて説明すると、上溶液槽 1として、容積が 0. 1cm³で、底面が厚さ 0. 2mm— 0. 3mmのポリプロピレンで、直径 0. 15mmの小孔 11の開いているものを用いた。下浴槽 2の底には、 150nmの厚さのァガロースゲル層を形成し、支持層 3とした。電極としては、 Agホイルを Agメツキした Ag— AgCl電極を用いた。また、脂質を薄化させるための吸引部としてシリコンチューブに繋いだガラス管を用いた。電流の測定には、ノツチクランプアンプリファイア（CEZ— 2400、日本光電製）を用い、 DAT レコーダーを用いて DATテープに記録した。

[0087] 〔実施例 1：平滑筋 Ca²⁺依存性 K -チャネルの単一チャネル電流記録〕

まず、上溶液槽 1及び下溶液槽 2に、 lOOmM KC1、 ImM CaCl (又は 10— ⁹M C

2

aC12)、 lOmM Hepes (pH7. 4)水溶液を満たした。

[0088] その後、上溶液槽 1の膜支持体 5に形成された小孔 11に、ホスファチジルコリン (Si gma製)を 20mgZmLとなるようにデカンに溶解した脂質溶液を添塗した。添塗後、上溶液槽 1の底面と下溶液槽 2のァガロースゲル (支持層 3)とを接触させた。そして、ガラス管を小孔 11に塗布した脂質溶液につけ、余剰なホスファチジルコリンデカン溶液を吸引し、人工脂質二重膜を形成した。人工脂質二重膜 2が形成されていることを顕微鏡観察により確認した。その結果が図 9である。図 9に示すように、人工脂質二重膜 (図中「二重膜」と表記）とその周囲を囲む環状バルタ相（図中「バルタ相」と表記 )との境界が視認できることにより、薄化が完了したことがわ力つた。 [0089] 次に、ゥシ気管平滑筋より調整した細胞膜べシクルを上記人工脂質二重膜と融合させ、べシクル膜上の K+チャネルを人工脂質二重膜に組み込んだ。この電流測定装置を用いて経時的に電流を測定した。

[0090] 次に、上溶液槽 1および下溶液槽 2に満たす水溶液の CaCl濃度のみを ImMに

2

変えて、上記と同様に電流の測定を行った。

[0091] 図 10に、得られた電流のトレースを、図 11に膜電位電流特性を示す。図 10 (a) は、水溶液が lOOmM KC1、 10— ⁹M CaClを含む場合、図 10 (b)は、水溶液が 100

2

mM KC1、 ImM CaClを含む場合の電流のトレースを示す。 CaCl力 10— ⁹Mであ

2 2

るときはイオンチャネルが閉じられた状態であるのに対し、 CaCl力 ImMであるとき

2

はイオンチャネルが開く割合が増大することが確認された。得られた電流のトレースのパターンは、従来の実験結果より明ら力となっているパターンと同一であった。このことより、本発明の人工脂質二重膜の形成装置を用いてなる電流測定装置を用いることにより、安定した人工脂質二重膜を迅速且つ簡単に形成でき、信頼性のある電流の測定結果が得られることが判る。また、図 11より、単一チャンネル電流の大きさ（単一チャンネルのインダクタンス）は、従来の方法により明らかになつている値と一致した。このことより、本発明の電流測定装置は、人工脂質二重膜の真下のァガロースゲル層がチャネルの性質に影響を与えることなぐ電流を測定することが可能であることが半 Uる。

[0092] 〔実施例 2：抗生物質ァラメチシン (alamethidn)による、チャネルポアの形成（光学計測)と単一チャネル電流の同時計測〕

上記実施例 1のべシクルの代わりに、 Cy3 (アマンシャム'フアルマシア製）で蛍光標識したァラメチシン (Sigma製)のメタノール溶液を、最終濃度が 10— ⁸M程度になるように上溶液槽 1の水溶液に添加した。ァラメチシンの蛍光標識は、ァラメチシンの C末端にグリシンを付カ卩し、このグリシンのァミノ基に Cy3を Cy3 mono fonctional dye kit ( アマンシャム'フアルマシア製）を用いて固定し、結合させることで行った。ァラメチシンは両親媒性ペプチドであり、液相から人工脂質二重膜に自然に移行しイオンチヤネルを形成する。なお、上下溶液槽に満たす水溶液としては、 lOOmM KC1、 10m M Hepes (pH7. 4)水溶液を用いた。 [0093] 本発明の電流測定装置を用いてその蛍光像とァラメチシンによるイオン電流を同時に観察、測定した。なお、蛍光像は、対物レンズ型全反射蛍光顕微鏡 (TIRFM)を用いて測定した。

[0094] 図 12 (a)に得られた蛍光性ァラメチシンの蛍光像と膜中でのブラウン運動の軌跡を、図 12 (b)に電流トレースを示す。このように、本発明の人工脂質二重膜の形成装置を用いてなる電流測定装置を用いることにより、イオン電流の測定とイオンチャネルの光学観察を同時に行うことができる。

[0095] 以上の実施例の結果から、本発明の脂質二重膜の形成装置によって、脂質二重膜を安定に迅速に形成できることが示された。

[0096] 本発明にカゝかる人工脂質膜の形成装置は、平板状の部位に膜形成用開口部が形成されて!/ヽる膜支持体と、水溶液を蓄積可能となってヽる膜形成溶液槽とを備えているとともに、該膜形成溶液槽には、人工脂質二重膜を支持する支持層が設けられており、上記膜支持体の膜形成用開口部で形成した人工脂質二重膜を支持層上に接触させて支持する人工脂質二重膜の形成装置において、さらに、水圧を変化させることなく上記膜形成用開口部に塗布した脂質溶液カゝら余剰な脂質溶液を排出する脂質溶液排出手段を備えており、上記膜形成用開口部の少なくとも一方の面を水溶液に接する状態となるように、膜支持体を膜形成溶液槽に投入した上で、該膜形成用開口部に脂質溶液を塗布し、該脂質溶液を上記水溶液と支持層とで挟んで該支持層に接触させるとともに、この状態で上記脂質溶液除去手段により余剰な脂質溶液を排出することにより、上記膜形成用開口部に薄化した人工脂質二重膜を形成する構成である。

[0097] また、本発明にカゝかる人工脂質膜の形成装置は、平板状の部位に膜形成用開口部が形成されている膜支持体と、水溶液を蓄積可能であり、上記膜支持体をその内部に収容可能な膜形成溶液槽とを備えているとともに、上記膜形成用開口部に塗布した脂質溶液力も余剰な脂質溶液を吸引することにより排出する脂質溶液排出手段を備えている構成である。

[0098] また、上記人工脂質膜の形成装置は、上記膜形成溶液槽には、上記膜支持体の膜形成用開口部で形成される人工脂質二重膜を支持する支持層を備える構成がより好ましい。

[0099] そして、上記膜形成用開口部の少なくとも一方の面を水溶液に接する状態となるように、膜支持体を膜形成溶液槽に投入した上で、該膜形成用開口部に脂質溶液を塗布し、該脂質溶液を上記水溶液と支持層とで挟んで該支持層に接触させるとともに、この状態で上記脂質溶液除去手段により余剰な脂質溶液を排出することにより、上記膜形成用開口部に薄化した人工脂質二重膜を形成することができる。

[0100] 上記構成によれば、脂質溶液排出手段を備えているため、水圧を変化させることなく膜形成用開口部に塗布した脂質溶液カゝら余剰な脂質溶液を排出することができる。そのため、膜の上から圧力がかからないため、薄膜化させる際に、膜を破いたり、膜を不安定な状態にするようなことはない。ゆえに、安定で耐久性が高い人工脂質二重膜を迅速に形成することができる。

[0101] さらに、本発明にかかる人工脂質膜の形成装置は、上記膜形成溶液槽を下溶液槽とした場合に、該下溶液槽の上方に設けられる水溶液を蓄積可能となっている上溶液槽を備え、上記支持層は、該下溶液槽の底面に設けられており、上記膜支持体は、上溶液槽の底面となっていてもよい。

[0102] 上記構成によれば、上溶液槽の脂質溶液を塗布した底面と、下溶液の底面に設けられた支持層を接触することを容易に行うことができる。よって、単純な構成で、安定した人工脂質二重膜を迅速に容易に形成することができる。

[0103] さらに、本発明にかかる人工脂質膜の形成装置は、上記脂質溶液排出手段が、上記膜形成用開口部に塗布した脂質溶液を管状部材により吸引する吸引手段であつてもよい。

[0104] 上記構成によれば、吸引手段を用いて、形成用開口部に塗布した脂質溶液から余剰な脂質溶液を吸引する。それゆえ、短時間で容易に余剰名脂質溶液を排出し、人ェ脂質二重膜を薄膜ィ匕することができる。

[0105] さらに、本発明にかかる人工脂質膜の形成装置は、上記膜支持体が、上記膜形成溶液槽に設けられた支持層を押しつける方向に移動可能となっており、当該移動可能な膜支持体を上記脂質溶液排出手段として用い、上記膜形成用開口部に塗布した脂質溶液を上記支持層に圧着させ脂質溶液を押し出すことで、余剰な脂質溶液を出してもよい。

[0106] さらに、本発明にかかる人工脂質膜の形成装置は、上記膜支持体が、上記膜形成溶液槽に設けられた支持層を押しつける方向に移動可能となっており、当該移動可能な膜支持体を上記脂質溶液排出手段として用い、上記膜形成用開口部に塗布した膜支持体を上記支持層に圧着させることにより、脂質溶液を上記膜形成用開口部とそれ以外の領域とで分離する構成がより好ましヽ。

[0107] 上記構成によれば、膜支持体が、移動可能となっているため、脂質溶液を上記支持層に圧着させ脂質溶液を押し出すことで、余剰な脂質溶液を排出することができる。よって、余剰な脂質溶液を排出するための部材を用意する必要がないため、安価に容易に人工脂質二重膜を薄膜ィ匕することができる。

[0108] さらに、本発明にかかる人工脂質膜の形成装置は、上記支持層が、高分子ゲルからなっていることが好ましぐ上記高分子ゲルとして、ァガロースまたはポリアクリルアミドが用いられることがより好ましい。また、上記高分子ゲル層の厚さは任意で力まわないが、上記脂質溶液排出手段が、吸引部材である場合には lOOnm以上 2. Omm以下、移動可能な膜支持体である場合には 0. 5mm以上 2mm以下であることが好ましい。さらに、上記高分子ゲルは、上記膜形成用開口部に接する領域で、他の領域よりも高くなつて、ることが好ましく、 50 μ m以上 200 μ m以下高くなつて!/、ることがより好ましい。

[0109] 上記の構成によれば、薄膜ィ匕する際に、高分子ゲル層に支えられて、人工脂質二重膜が上下方向に安定する。

[0110] さらに、本発明にかかる人工脂質膜の形成装置は、上記膜形成用開口部の直径が、 10 μ m以上 500 μ m以下であることが好まし!/ヽ。

[0111] 上記構成によれば、人工脂質二重膜を、良好に形成することができる。

[0112] 本発明にかかる人工脂質膜の形成方法は、平板状の部位に膜形成用開口部が形成されている膜支持体を用い、この膜形成用開口部の少なくとも一方の面を水溶液に接した状態とした上で、該膜形成用開口部に、脂質溶液を塗布する脂質溶液塗布工程と、上記膜形成用開口部に塗布した脂質溶液を上記水溶液と表面が親水性である支持層とで挟んで、上記塗布した脂質溶液を該支持層に接触させる支持層接触工程と、水圧を変化させることなく上記膜形成用開口部に塗布した脂質溶液力ゝら余剰な脂質溶液を排出することにより、上記膜形成用開口部に薄化した人工脂質二重膜を形成する脂質膜薄化工程とを含むことを特徴としている。

[0113] 上記方法によれば、水圧を変化させることなく膜形成用開口部に塗布した脂質溶液力も余剰な脂質溶液を排出することができる。そのため、膜の上から圧力がかからないため、脂質膜薄化工程で、膜を破いたり、膜を不安定な状態にするようなことはない。ゆえに、安定で耐久性が高い人工脂質二重膜を迅速に形成することができる

[0114] さらに、本発明にかかる人工脂質膜の形成方法は、上記脂質膜薄化工程では、管状部材により脂質溶液を吸引することで、余剰な脂質溶液を排出してもよい。

[0115] 上記方法によれば、短時間で容易に余剰名脂質溶液を排出し、人工脂質二重膜を薄膜ィ匕することができる。

[0116] さらに、本発明にかかる人工脂質膜の形成方法は、上記脂質膜薄化工程では、上記膜形成用開口部に塗布した脂質溶液を上記支持層に圧着させ脂質溶液を押し出すことで、余剰な脂質溶液を排出してもよい。

[0117] 上記方法によれば、安価で容易に人工脂質二重膜を薄膜ィ匕することができる。

[0118] 本発明に力かる人工脂質二重膜は、上記人工脂質二重膜の形成方法を用いて、形成されて、ることを特徴とする。

[0119] 上記構成によれば、上記人工脂質二重膜の形成方法を用いて形成されているため

、人工脂質二重膜は、安定で耐久性が高い。

[0120] さらに、本発明にかかる人工脂質二重膜は上記人工脂質二重膜には、膜タンパク質が組み込まれて!/、てもよ、し、この膜タンパク質がイオンチャネルであっても力まわない。

[0121] 本発明にかかる電流測定装置は、上記本発明にかかる人工脂質二重膜の形成装置を用いて形成されて!、ることを特徴とする。

[0122] 上記構成によれば、膜を介した電流測定に際し、安定した人工脂質二重膜を用いることができるため、精度よく電流測定を行うことができる。

[0123] さらに、本発明にかかる電流測定装置は、上記膜形成溶液槽の支持層が設けられる側面が透光性を有する材料力もなつているとともに、該側面の外側には、支持層上の人工脂質二重膜を観察可能とする光学観察手段が設けられて!/ヽてもよ！/ヽ。

[0124] 上記構成によれば、膜形成溶液槽と支持層とを通して、人工脂質二重膜を光学的に観測することができる。

[0125] さらに、本発明にかかる電流測定装置は、上記上溶液槽に電気的に接続される電流計測手段と、上記下溶液槽に電気的に接続されるアース手段とを備えているのが好ましい。

[0126] さらに、本発明にかかる電流測定装置は、上記人工脂質二重膜には、膜タンパク質が組み込まれてもよぐ該膜タンパク質力イオンチャネルであっても力まわな!/、。

[0127] 以上のように、本発明の脂質二重膜の形成装置を用いれば、安定で耐久性が高い人工脂質二重膜を短時間で形成することができる。また、上記の人工脂質の形成装置を用いて形成される本発明の脂質二重膜は、安定で耐久性が高い。

[0128] さらに、本発明の電流測定装置を用いれば、安定な人工脂質二重膜に組み込まれた分子によって、様々な物質の検出に用いることができる。例えば、イオンチャネルを組み込んだ場合、イオン透過の様子を確認することができる。それゆえ、上記の電流測定装置は、イオンチャネルの機能解析に役立てることができる。

[0129] イオンチャネルは、種類も多ぐほとんどすべての細胞に分布して生体が生存するために重要な役割を果たすことから、疾患の原因にもなりやすい。このことから、ィォンチャネルをターゲットとする薬剤が多く必要とされている。本発明は、イオンチャンネルをターゲットとする薬剤開発におけるスクリ一-ングゃ薬理試験にも利用できる可能性を有して、るため、その有用性は高、と言える。

[0130] 尚、発明を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなぐ本発明の精神と次に記載する特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。産業上の利用の可能性

[0131] 以上のように、本発明の脂質二重膜の形成装置を用いれば、安定で耐久性が高い人工脂質二重膜を短時間で形成することができる。また、上記の人工脂質の形成装置を用いて形成される本発明の脂質二重膜は、安定で耐久性が高い。また、本発明の電流測定装置を用いれば、安定な人工脂質二重膜に組み込まれた分子によって、様々な物質の検出に用いることができる。

従って、本発明は、生体膜モデルを用いるバイオ、医療、医薬等の生命科学の分野、生体膜モデルをデバイスとして適用するエレクトロニクスの分野等の広、範囲で利用が可能である。例えば、生体膜モデルを用いた各種センサの開発、膜タンパク質をターゲットとする薬剤開発におけるスクリーニングや薬理試験等において利用することがでさる。

Claims

請求の範囲

[1] 平板状の部位に膜形成用開口部が形成されて!ヽる膜支持体と、水溶液を蓄積可能となっている膜形成溶液槽とを備えているとともに、該膜形成溶液槽には、人工脂質二重膜を支持する支持層が設けられており、上記膜支持体の膜形成用開口部で形成した人工脂質二重膜を支持層上に接触させて支持する人工脂質二重膜の形成装置において、

さらに、水圧を変化させることなく上記膜形成用開口部に塗布した脂質溶液力余剰な脂質溶液を排出する脂質溶液排出手段を備えており、

上記膜形成用開口部の少なくとも一方の面を水溶液に接する状態となるように、膜支持体を膜形成溶液槽に投入した上で、該膜形成用開口部に脂質溶液を塗布し、該脂質溶液を上記水溶液と支持層とで挟んで該支持層に接触させるとともに、この状態で上記脂質溶液除去手段により余剰な脂質溶液を排出することにより、上記膜形成用開口部に人工脂質二重膜を形成することを特徴とする人工脂質二重膜の形成装置。

[2] さらに、上記膜形成溶液槽を下溶液槽とした場合に、該下溶液槽の上方に設けられる水溶液を蓄積可能となっている上溶液槽を備え、上記支持層は、該下溶液槽の底面に設けられており、上記膜支持体は、上溶液槽の底面となっていることを特徴とする請求項 1に記載の人工脂質二重膜の形成装置。

[3] 上記脂質溶液排出手段は、上記膜形成用開口部に塗布した脂質溶液を管状部材により吸引する吸引手段であることを特徴とする請求項 1または 2に記載の人工脂質二重膜の形成装置。

[4] 上記膜支持体は、上記膜形成溶液槽に設けられた支持層を押しつける方向に移動可能となっており、

当該移動可能な膜支持体を上記脂質溶液排出手段として用い、上記膜形成用開口部に塗布した脂質溶液を上記支持層に圧着させ脂質溶液を押し出すことで、余剰な脂質溶液を排出することを特徴とする請求項 1または 2に記載の人工脂質二重膜の形成装置。

[5] 上記支持層は、高分子ゲル力なっていることを特徴とする請求項 1ないし 4の何れ力 1項に記載の人工脂質二重膜の形成装置。

[6] 上記高分子ゲルとして、ァガロースまたはポリアクリルアミドが用いられることを特徴とする請求項 5に記載の人工脂質二重膜の形成装置。

[7] 上記高分子ゲル層の厚さは、上記脂質溶液排出手段が、吸引部材である場合には lOOnm以上 2mm以下、移動可能な膜支持体である場合には 0. 5mm以上 2mm 以下であることを特徴とする請求項 5または 6に記載の人工脂質二重膜の形成装置。

[8] 上記高分子ゲルは、上記膜形成用開口部に接する領域で、他の領域よりも 50 μ m 以上 200 m以下高くなつていることを特徴とする請求項 5または 6に記載の人工脂質二重膜の形成装置。

[9] 上記膜形成用開口部の直径は、 10 μ m以上 500 μ m以下であることを特徴とする請求項 1ないし 8の何れか 1項に記載の人工脂質二重膜の形成装置。

[10] 平板状の部位に膜形成用開口部が形成されてヽる膜支持体を用い、この膜形成用開口部の少なくとも一方の面を水溶液に接した状態とした上で、該膜形成用開口部に、脂質溶液を塗布する脂質溶液塗布工程と、

上記膜形成用開口部に塗布した脂質溶液を上記水溶液と表面が親水性である支持層とで挟んで、上記塗布した脂質溶液を該支持層に接触させる支持層接触工程と水圧を変化させることなく上記膜形成用開口部に塗布した脂質溶液力余剰な脂質溶液を排出することにより、上記膜形成用開口部に薄化した人工脂質二重膜を形成する脂質膜薄化工程とを含むことを特徴とする人工脂質二重膜の形成方法。

[11] 上記脂質膜薄化工程では、管状部材により脂質溶液を吸引することで、余剰な脂質溶液を排出することを特徴とする請求項 10に記載の人工脂質二重膜の形成方法

[12] 上記脂質膜薄化工程では、上記膜形成用開口部に塗布した脂質溶液を上記支持層に圧着させ脂質溶液を押し出すことで、余剰な脂質溶液を排出することを特徴とする請求項 10に記載の人工脂質二重膜の形成方法。

[13] 請求項 1ないし 9の何れか 1項に記載の人工脂質二重膜の形成装置を用いて、形成された人工脂質二重膜。

[14] 上記人工脂質二重膜には、膜タンパク質が組み込まれて、ることを特徴とする請求項 13に記載の人工脂質二重膜。

[15] 上記膜タンパク質はイオンチャネルであることを特徴とする請求項 14に記載の人工脂質二重膜。

[16] 請求項 1ないし 9の何れか 1項に記載の人工脂質二重膜の形成装置を用いてなる電流測定装置。

[17] 上記膜形成溶液槽の支持層が設けられる側面が透光性を有する材料カゝらなっているとともに、該側面の外側には、支持層上の人工脂質二重膜を観察可能とする光学観察手段が設けられていることを特徴とする請求項 16に記載の電流測定装置。

[18] 上記上溶液槽に電気的に接続される電流計測手段と、上記下溶液槽に電気的に接続されるアース手段とを備えていることを特徴とする請求項 16または 17に記載の電流測定装置。

[19] 上記人工脂質二重膜には、膜タンパク質が組み込まれて、ることを特徴とする請求項 16ないし 18の何れか 1項に記載の電流測定装置。

[20] 上記膜タンパク質力オンチャネルであることを特徴とする請求項 19に記載の電流測定装置。