WO2020054773A1 - 生体分子分離用デバイス、およびその作動方法 - Google Patents

生体分子分離用デバイス、およびその作動方法 Download PDF

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WO2020054773A1
WO2020054773A1 PCT/JP2019/035733 JP2019035733W WO2020054773A1 WO 2020054773 A1 WO2020054773 A1 WO 2020054773A1 JP 2019035733 W JP2019035733 W JP 2019035733W WO 2020054773 A1 WO2020054773 A1 WO 2020054773A1
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nanowire
substrate
nanowires
sio
cells
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PCT/JP2019/035733
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English (en)
French (fr)
Inventor
隆雄 安井
馬場　嘉信
Original Assignee
国立大学法人名古屋大学
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/36—Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology

Definitions

  • the disclosure in the present application relates to a device for separating biomolecules and a method for operating the device.
  • EVs extracellular vesicles
  • EVs are membrane vesicles having a size of about 40 to 1000 nm secreted from cells in a living body, and are present in body fluids such as blood, urine, saliva, and semen. ing.
  • the surface contains membrane proteins, adhesion molecules, enzymes and the like derived from secretory cells, and contains nucleic acids such as mRNA and miRNA inside. EVs are thought to be released and propagated from one cell, taken up by other cells, and affect recipient cells.
  • Cancer metastasis refers to the spread of cancer cells from the site of cancer to other organs via the blood vessels and lymph from the site of the cancer, and it is known that metastasis increases the mortality rate. ing.
  • EVs derived from cancer cells originating in the cancer spread through blood vessels to other organs to promote the formation of a metastatic niche, and EVs derived from cancer cells
  • studies on EVs and cancer metastasis, such as inducing abnormal growth of normal cells and developing cancer tumors have been reported (see Non-Patent Document 1).
  • sEVs induces cancer metastasis
  • existing EVs ultracentrifugation, polymer precipitation, immunoprecipitation, and the like are known.
  • a method (device) for separating EVs using a device it is known to separate EVs by electrophoresis (see Patent Document 1).
  • a method (device) for adsorbing EVs to nanowires formed on a substrate is also known (see Non-Patent Document 2).
  • the disclosure in the present application includes a device for separating biomolecules and a method for operating the device for separating biomolecules described below.
  • a device for separating a target substance contained in a sample liquid At least a surface comprising a nanowire formed of SiO 2 , device.
  • a device for separating extracellular endoplasmic reticulum comprising: Board and A nanowire formed on the substrate, At least An extracellular endoplasmic reticulum separation device in which the surface of the nanowire is formed of SiO 2 .
  • a method for operating an extracellular endoplasmic reticulum separation device The device for extracellular endoplasmic reticulum separation, Board and A nanowire formed on the substrate and having a surface formed of SiO 2 ; Including The method of operation, Contacting a sample solution containing extracellular endoplasmic reticulum with the nanowires of the extracellular endoplasmic reticulum separation device, An operation method, including: (6)
  • the extracellular endoplasmic reticulum separation device further includes a cover member.
  • the device for separating extracellular endoplasmic reticulum comprises: A first tube for introducing a sample solution into the extracellular endoplasmic reticulum separation device, A second tube for collecting the sample solution from which the extracellular endoplasmic reticulum has been separated in the extracellular endoplasmic reticulum separation device from the extracellular endoplasmic reticulum separation device, A liquid sending device for sending the sample liquid, The method of operation, Before the contacting step, a charging step of charging the sample solution into the extracellular endoplasmic reticulum separation device via the first tube; Collecting the sample solution from which the extracellular endoplasmic reticulum has been separated in the extracellular endoplasmic reticulum separating device via the second tube after the contacting step, from the extracellular endoplasmic reticulum separating device.
  • the extracellular endoplasmic reticulum separation device disclosed in the present application can reduce, for example, but not limited to, the adverse effect of a sample solution treated with the device on cells by forming the surface of the nanowire with SiO 2 .
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of a device 1a according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a view for explaining an example of a manufacturing process of the device 1a according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating various aspects of the cover member 4 of the device 1a according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a device 1b according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of the device 1b according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for describing an embodiment of a method of operating the devices 1a and 1b.
  • FIG. 7A is a diagram for explaining the outline and operation method of the device 1c according to the third embodiment, and FIG.
  • FIG. 7B is a diagram for explaining the outline and operation method of the device 1d according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the degree of proliferation and the absorbance of normal cells.
  • FIG. 9 is a graph showing cell growth using the medium treated with the devices of Example 1 and Comparative Example 1 and cell growth using the control medium.
  • FIG. 10 is a photograph substituted for a drawing, and is a photograph of cells cultured using the medium treated with the devices of Example 1 and Comparative Example 1, and cells cultured using the control medium.
  • FIG. 11 is a graph showing cell growth using a medium treated with the device of Comparative Example 2 and cell growth using a control medium.
  • FIG. 12 is a photograph substituted for a drawing, and is a photograph of cells cultured using a medium treated with the device of Comparative Example 2 and cells cultured using a control medium.
  • compositions and methods are intended to mean that the compositions and methods include the recited elements, but do not exclude others. Embodiments defined by each of these transition terms are within the scope of the present invention. Thus, the methods and compositions, configurations, can "include” additional steps and components.
  • sample liquid may be a solution.
  • the gas may include steam.
  • the solute of the solution may be a liquid or a gas.
  • the solution may be an aqueous solution or a non-aqueous solution.
  • the solution may contain a target substance to be separated, recovered or analyzed.
  • Biomolecules may be biological substances.
  • Biological material is a general term for macromolecular organic compounds contained in living organisms or artificially synthesized that function with respect to life phenomena, and refer to, for example, peptides, proteins, lipids, nucleic acids, hormones, sugars, amino acids, and the like.
  • the biomolecule may be a complex of biomolecules, for example, a complex of proteins, or a multiprotein complex.
  • the biomolecule may be a nucleic acid.
  • Biomolecules may be vesicles.
  • the substance to be recovered extraction, collection, etc .; hereinafter, also referred to as recovery) may not be a biomolecule, and may be a non-biomolecule.
  • the recovered material may be an inorganic molecule, an organic molecule, or the like.
  • a biomolecule can be in a liquid, gas, vapor, aerosol, or in the breath of a subject.
  • the subject can be human, as well as animals, including mice, rats, rabbits, cats, dogs, cows, horses, pigs, monkeys, and the like.
  • the biomolecule may be a ribonucleic acid (RNA) or may include a ribonucleic acid (RNA).
  • RNA includes, but is not limited to, messenger RNA (messenger RNA, mRNA), transfer RNA (transfer RNA, tRNA), ribosomal RNA (rRNA), non-coding RNA (ncRNA), microRNA (miRNA), ribozyme, and duplex. It may be RNA (dsRNA) or the like, and may include a plurality of them.
  • the RNA may be modified. RNA and miRNA may be involved in the onset and progress of cancer, cardiovascular disease, neurodegenerative disease, psychiatric disease, chronic inflammatory disease and the like.
  • the miRNA may be RNA of a type that promotes or positively controls canceration (onco @ miRNA ⁇ (oncogenic @ miRNA, cancer-promoting miRNA)), and RNA of a type that suppresses canceration or negatively controls canceration (Tumor @ suppressor @ miRNA (cancer-suppressing miRNA)).
  • the biomolecule may be an exosome or an exosome complex.
  • the biomolecule may be a molecule contained in an exosome.
  • the nucleic acid may be deoxyribonucleic acid (DNA) or may include DNA.
  • DNA may be polymorphic and may be modified such as methylated.
  • Biomolecules may be organelles or vesicles. Vesicles may be, but are not limited to, vacuoles, lysosomes, transport vesicles, secretions, gas vesicles, extracellular matrix vesicles, extracellular vesicles, etc., and may include more than one of them. . Extracellular vesicles may be, but are not limited to, exosomes, exosomes, shedding microvesicles, microvesicles, membrane particles, plasma membranes, apoptotic blisters, and the like. Vesicles may contain nucleic acids.
  • the biomolecule may be, but is not limited to, a cell or may include a cell.
  • the cells may be red blood cells, white blood cells, immune cells, and the like.
  • Biomolecules can be viruses, bacteria, and the like.
  • cells, viruses and bacteria include those having a cell membrane structure as cells, such as staphylococci, Bacillus subtilis, Escherichia coli, Salmonella, Pseudomonas aeruginosa, cholera, Shigella, Bacillus anthracis, Mycobacterium tuberculosis, and botulinum.
  • Bacteria such as bacteria, tetanus bacteria, streptococci and the like, blood cells such as granulocytes, lymphocytes, reticulocytes, erythrocytes, leukocytes, platelets and the like.
  • virus examples include norovirus, rotavirus, influenza virus, adenovirus, coronavirus, measles virus, rubella virus, hepatitis virus, herpes virus, HIV and the like.
  • fungi examples include mushrooms, molds, yeasts and the like, and specific examples include Trichophyton, Candida, Aspergillus, budding yeast and the like.
  • mitochondria and extracellular vesicles are also examples of samples.
  • the solution may be a bodily fluid or a liquid derived from a bodily fluid (a diluent, a treatment liquid, etc.).
  • the solution may be a non-body fluid (derived from non-body fluid), an artificially prepared liquid, or a mixture of a body fluid or a solution derived from body fluid and a solution derived from non-body fluid.
  • the solution may be a solution used for sample measurement or a solution used for calibration measurement.
  • the solution may be used as a stock solution, or may be a liquid obtained by diluting or concentrating the stock solution.
  • the solution may be a standard solution or a calibration solution.
  • the sample to be measured may be a specimen.
  • the solution may contain a physiological buffer such as phosphate buffered saline (PBS) or N-tris (hydroxymethyl) methyl-2-aminoethanesulfonic acid buffer (TES) containing the substance to be recovered.
  • PBS phosphate buffered saline
  • TES N-tris (hydroxymethyl) methyl-2-aminoethanesulfonic acid buffer
  • the body fluid may contain additives. For example, a stabilizer or a pH adjuster may be added to the additive.
  • Body fluid may be a solution.
  • the body fluid may be in a liquid state or a solid state, for example, a frozen state.
  • the solution may include a target substance such as a biomolecule, or may not include the target substance, and may include a substance for measuring the target substance.
  • the body fluid may be an animal body fluid.
  • the animal may be a reptile, mammal, amphibian.
  • the mammal may be a primate such as a dog, cat, cow, horse, sheep, pig, hamster, rat, squirrel, and monkey, gorilla, chimpanzee, bonobo, human.
  • the body fluid may be a lymph fluid, a tissue fluid such as an interstitial fluid, an intercellular fluid, an interstitial fluid, a body cavity fluid, a serosal cavity fluid, a pleural effusion, an ascites fluid, a pericardial effusion, a cerebrospinal fluid (cerebrospinal fluid) ), Synovial fluid (synovial fluid), and aqueous humor (aqueous humor).
  • the bodily fluid may be digestive fluid such as saliva, gastric fluid, bile, pancreatic fluid, intestinal fluid, and may be sweat, tears, runny nose, urine, semen, vaginal fluid, amniotic fluid, or milk.
  • Urine means liquid excretion produced by the kidneys. Urine may be a liquid or substance that has been drained out through the urethra or a liquid or substance that has accumulated in the bladder. “Saliva” means a secretion secreted into the oral cavity from salivary glands.
  • Body fluid may be extracted or collected / collected from the body using an extractor such as a syringe.
  • the solution may be a body fluid of a healthy subject, and may include certain diseases (including but not limited to cancer, lung cancer, liver cancer, pancreatic cancer, colon cancer, gallbladder cancer, cervical cancer, bladder (Such as cancer and prostate cancer) or a subject suspected of suffering from a specific disease.
  • a “device” may, in some embodiments, be a device used to separate and recover a solute from a solution.
  • a “device” may be a device used to analyze a substance in a solution.
  • a “device” may be used to separate organic molecules from a solution.
  • a “device” may be used to separate biomolecules from a solution.
  • the “device” may be a fluid device, a channel device, a combination thereof, or a device including any of them.
  • Substrate means a material or a member on which layers, structures, devices, etc. are formed.
  • the substrate includes, but is not limited to, a semiconductor, a metal, an insulator, an organic material, a polymer material, and the like.
  • the substrate can have a structure of any shape, for example, a planar structure where the major surfaces are parallel to each other, a curved structure where the major surfaces may not be parallel to each other, or a combination thereof.
  • the substrate may have a three-dimensional structure.
  • the substrate may be formed of a material on which the catalyst layer can be laminated.
  • a semiconductor material such as silicon
  • quartz glass is a glass material such as Pyrex (registered trademark) glass
  • a polymer material such as ceramics and plastic.
  • the substrate may be substantially flexible or stretchable. In some embodiments, the substrate may be substantially non-flexible.
  • the device may have a cover. "Cover" means another substrate that contacts or is joined to the substrate.
  • the cover may have a function of substantially enclosing the configuration formed on the substrate.
  • the flow path may have a cover.
  • the cover may be part of the flow path.
  • a portion of the cover may be a portion of the flow path.
  • the device may not have a cover.
  • a device may be configured having a first substrate and a second substrate.
  • the nanowires may be disposed on at least one of the first substrate and the second substrate.
  • the device may be configured to include a substrate and a flow path defining section.
  • a member that defines a flow path other than the substrate may not be provided.
  • the flow path may be defined by the structure of the substrate surface.
  • the surface structure defining the flow path may be defined by a mechanical structure such as a step.
  • a mechanical structure such as a step may be a macroscopic structure.
  • the flow path may be defined by digging a substrate.
  • the flow path may be defined by applying, bonding, joining, or the like a member, a film, a second substrate, or the like that defines the side wall of the flow path when the substrate surface is the bottom surface.
  • the flow path may be defined by a chemical state of the substrate surface such as hydrophilicity or hydrophobicity, or a difference in roughness or microstructure.
  • the flow path may be defined by a combination of these structures.
  • a cover may be further disposed on any of these channels.
  • a “substrate” is used as meaning a substrate on which nanowires are arranged (also referred to as a nanowire substrate), and a “cover” or a “cover member” is defined as a substrate on which nanowires are arranged. Is a different substrate used to mean a member that is joined to a nanowire substrate and used to form a fluid chamber or channel.
  • the substrate and the cover may each have a joint surface defined as a portion to be joined or joined to the other.
  • the cover may have a recess or recessed structure area with respect to a standard surface, for example, a bonding surface.
  • the recess and the like may be surrounded by a wall of the bonding surface and may be configured to be substantially sealed by bonding with the substrate.
  • the joining of the cover and the substrate may substantially define or define a fluid chamber.
  • the junction between the cover and the substrate or the bonding surface between the bonding surfaces may be liquid-tight in some embodiments and non-liquid-tight in some embodiments.
  • Parts or all of the members forming the fluid chamber and the flow path such as the substrate and the cover may be formed of an inorganic material or an organic material.
  • the inorganic material forming the substrate may be, for example, a metal, silicon or another semiconductor material, glass, an insulating material such as ceramics or metal oxide.
  • the members forming the fluid chamber and the flow path, such as the substrate and the cover, may be formed of a polymer material.
  • the polymer material may be a natural resin, a synthetic resin, or a mixture thereof.
  • the synthetic resin may be a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or another resin.
  • thermosetting resin includes, but is not limited to, for example, phenol resin (PF), epoxy resin (EP), melamine resin (MF), urea resin (urea resin, UF), unsaturated polyester resin (UP), alkyd resin, Polyurethane (PUR), thermosetting polyimide (PI) or the like may be used.
  • PF phenol resin
  • EP epoxy resin
  • MF melamine resin
  • urea resin urea resin
  • UF unsaturated polyester resin
  • PUR thermosetting polyimide
  • PI thermosetting polyimide
  • Thermoplastic resins include, but are not limited to, for example, polyethylene (PE), high density polyethylene (HDPE), medium density polyethylene (MDPE), low density polyethylene (LDPE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), poly Vinylidene chloride, polystyrene (PS), polyvinyl acetate (PVAc), polyurethane (PUR), Teflon- (polytetrafluoroethylene, PTFE), ABS resin (acrylonitrile butadiene styrene resin), AS resin, acrylic resin (PMMA), etc.
  • PE polyethylene
  • HDPE high density polyethylene
  • MDPE medium density polyethylene
  • LDPE low density polyethylene
  • PP polypropylene
  • PVC polyvinyl chloride
  • PS polyvinyl chloride
  • PVAc poly Vinylidene chloride
  • PS polystyrene
  • PUR polyurethane
  • Teflon- polytetrafluoroethylene
  • PA polyamide
  • PC polyacetal
  • PC polycarbonate
  • m-PPE modified polyphenylene ether
  • PET polyethylene terephthalate
  • COP cyclic polyolefin
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PES polysulfone
  • PES polyethersulfone
  • PAR amorphous polyarylate
  • LCP liquid crystal polymer
  • PEEK polyetheretherketone
  • PI thermoplastic polyimide
  • super engineering plastics such as polyamide imide (PAI).
  • the cover As a material of the cover, a material that is easy to transfer a cutting or a mold may be adopted.
  • the material of the cover may be a resin that is incompatible with the biomolecule.
  • the cover material may be light transmissive. Examples of the cover material include cycloolefin polymer (COP), polydimethylsiloxane (PDMS), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), plastic such as hard polyethylene, silicon, and the like.
  • COP cycloolefin polymer
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • plastic such as hard polyethylene, silicon, and the like.
  • the members that form the fluid chambers and channels may be substantially flexible or extendable.
  • the substrate may be substantially non-flexible.
  • a fluid chamber, a flow channel chamber, or a flow channel may have a plurality of inner walls.
  • the fluid chamber or channel may have a space substantially surrounded by a plurality of inner walls.
  • the fluid chamber or channel may have a polygonal cross-section in a portion.
  • the polygon may be, for example, a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, an octagon, or the like.
  • the plurality of inner walls may be constituted by a flat inner wall, an inner wall having a curved surface, or a combination thereof.
  • the fluid chamber or channel may have a curved, continuous inner wall.
  • the fluid chamber or the flow path may have a shape in which a part of the cross section is configured by a circle, an ellipse, or another curve.
  • the fluid chamber may define a closed space surrounded by an inner wall.
  • the solution may be introduced from an opening that can be opened and closed.
  • the fluid chamber may have a solution inlet and outlet.
  • the fluid chamber is configured as a flow path and may be in fluid communication with other chambers or components.
  • the fluid chamber may have a vent.
  • the fluid chamber may include a plurality of fluid chambers.
  • the fluid chamber may have a hole, an inlet, an inlet, an inlet, a sample inlet and / or an outlet, an outlet, a recovery port, and a sample recovery hole that are in fluid communication with the outside of the assembly.
  • the concave portion or the like may be fluidly connected to the outside after joining with the substrate, and has one, a plurality, two or more, or at least one flow path in which the fluid connection with the outside is controlled and controlled. May be.
  • the substrate may be fluidly connected to the outside after bonding with the cover, and has one, a plurality, two or more, or at least one flow path that is controlled to control the fluid connection with the outside. You may.
  • the surface of the substrate on which the nanowires are disposed may be any type of surface, such as a flat surface, a curved surface, or a combination thereof.
  • a “nanowire surface” refers to a surface of a substrate or cover on which nanowires are arranged, grown, or formed. In the present disclosure, this surface is also referred to as “first surface”.
  • the "nanowire surface” may have nanowires disposed substantially all over.
  • the “nanowire surface” may have nanowires disposed on a portion thereof.
  • the surface of the substrate on which the nanowires are located may not be flat.
  • a concave portion or a flow path may be formed in the substrate, and the nanowire may be disposed on an inner wall such as a bottom surface or a side surface thereof.
  • the surface of the substrate on which the nanowires are arranged may have a step.
  • the surface of the substrate on which the nanowires are located may not be strictly flat and may have roughness. The surface roughness may be less than or less than the values of 1 mm, 500 ⁇ m, 100 ⁇ m, 50 ⁇ m, 10 ⁇ m, 5 ⁇ m, 1 ⁇ m, 500 nm, 100 nm, 50 nm, or 10 nm.
  • the surface roughness is ⁇ , 3, 4, 5, 1/10, 1/20, 1/25, 1/50, 1/100 of the channel size in the vertical direction of the surface. , 1/200, 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/5000, or 1 / 10,000 or less.
  • the surface roughness can be defined without limitation, for example, by Ra, Rq, Rrms, Rmax, Rv, Rp, Rt, Rku, and the like.
  • the surface roughness may be caused by a surface treatment on the substrate surface.
  • the surface treatment may be, for example, without limitation, mechanical polishing, chemical treatment, chemical mechanical polishing, chemical treatment, plasma or energetic particle irradiation, deposition of a substance on the surface, and the like.
  • the “first surface” means a substrate surface on which nanowires are formed.
  • the member on the “first surface” of the substrate may optionally be a substrate, a catalyst layer, or a coating layer.
  • the flat portion at the base of the nanowire may be the “first surface”.
  • the nanowire may be arranged substantially perpendicular to the substrate surface on which it is arranged.
  • the nanowire may be arranged non-perpendicularly to the substrate surface on which it is arranged.
  • the plurality of nanowires may be arranged at different angles with respect to the substrate surface on which they are arranged.
  • the nanowire may be arranged parallel to the substrate surface on which it is arranged.
  • the nanowire may have a branched chain.
  • the nanowire may have a unbranched / unbranched single structure.
  • the plurality of nanowires may include a branched nanowire and a non-branched nanowire.
  • the nanowires may be periodically arranged at regular intervals on the substrate surface on which the nanowires are arranged.
  • the nanowires may be randomly or non-periodically arranged on the substrate surface on which the nanowires are arranged.
  • the nanowire may be formed by growing from a starting point on the substrate surface.
  • the nanowires may be arranged to extend from a starting point on the substrate surface.
  • the nanowires may be fixed directly to the material forming the flow path or fluid chamber. Nanowires may be grown directly from the substrate surface.
  • the nanowires may be partially embedded in the substrate surface.
  • the nanowire may be grown starting from a growth wire embedded in the substrate surface.
  • the nanowires may be disposed over the entire substrate surface. In some embodiments, the nanowires may be located on a portion of the substrate surface.
  • nanowire may be in contact with or fixed to the substrate at one end.
  • Nanowires may have ends that are not in contact with or fixed to the substrate. The end is called the “tip”. If one end of the nanowire is inside the substrate, the tip may be referred to as an “embedded end”.
  • Nanowire means the diameter, characteristic size, or, if no diameter is specified, the maximum, minimum, average, or other characteristic size in a cross-section at the nanometer level. (Nm), a sub-nanometer level, a 10-nm level, a 100-nm level, or a sub-micrometer level structure.
  • the length of the “nanowire” is a size defined in the longitudinal direction, and may be from a nanometer level to a 10 nanometer level, a 100 nanometer level, or a sub-micrometer level.
  • Nanowire means a rod-shaped or wire-shaped structure having a cross-sectional shape or a diameter such as a nanometer order (for example, but not limited to, a diameter of 1 to several hundred nanometers).
  • the length of the nanowires described herein is from about 0.1 nanometer to about 500 nanometers, from about 1 nanometer to about 250 nanometers, from about 1 nanometer to about 100 nanometers, or about 1 nanometer to about 100 nanometers. 5 nanometers to about 50 nanometers.
  • the cross section of the nanowire may be substantially circular, elliptical, regular polygonal, polygonal, hollow.
  • the outer shape of the nanowire may be substantially cylindrical, elliptical, or polygonal.
  • the nanowire may be hollow or hollow, or may be a substantially material-filled structure.
  • the nanowire may be formed of one material, or may be formed of a plurality of materials.
  • the nanowire may be coated on its surface with a coating material.
  • the nanowires need not be physically, chemically or physically fixed to the substrate surface.
  • the nanowires or the aggregate thereof may be arranged in contact with the substrate surface or in the vicinity of the substrate surface.
  • the nanowires may or may not move macroscopically as the solution is introduced.
  • the nanowires are mechanically substantially in contact with the substrate surface, substantially in contact with the substrate surface, or substantially substantially fixed in the vicinity of the substrate surface. It may be.
  • an aggregate of nanowires (for example, a macroscopically or microscopically sheet-like aggregate) may be fixed to the surface of the substrate by using fitting, an adhesive, or the like.
  • nanowires may be formed directly on a substrate without a catalyst layer or without a catalyst layer.
  • a surface treatment such as an activation treatment, a hydrophilization treatment, a heat treatment, and a hydrothermal treatment may be performed on a substrate (inner wall) surface or a catalyst layer surface on which nanowires are formed or grown.
  • the surface treatment may be, for example, plasma treatment, particle (ion, radical, neutral atom, etc.) beam irradiation, light (electromagnetic wave) irradiation such as UV or EUV, electron beam irradiation, mechanical treatment such as polishing, or the like.
  • the surface treatment may be, for example, a treatment for increasing the presence of oxygen that becomes a Lewis acid by binding to a metal.
  • performing the surface treatment may include performing multiple surface treatments.
  • two, two or more or more surface treatments may be performed simultaneously, in chronological order, or a combination thereof.
  • the material of the nanowire may be an inorganic material or an organic material.
  • the nanowires may be or include metals, non-metals, semiconductors, mixtures or alloys thereof, or oxides or nitrides thereof.
  • the material of the nanowire may be a polymer material, or may include a polymer material.
  • the nanowire may be a wire, a whisker, a fiber, a mixture or a composite thereof,
  • the metal used for the material of the nanowire includes, but is not limited to, typical metals (alkali metals: Li, Na, K, Rb, Cs, alkaline earth metals: Ca, Sr, Ba, Ra), magnesium group elements: Be , Mg, Zn, Cd, Hg, aluminum group elements: Al, Ga, In, rare earth elements: Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, tin group elements: Ti, Zr, Sn, Hf, Pb, Th, iron group element: Fe, Co, Ni, earth element: V, Nb, Ta, chromium group element: Cr, Mo, W, U, manganese group element: Mn, Re, precious metal (copper group, money metal) : Cu, Ag, Au, platinum group elements: Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, natural radioactive elements: radioactive decay products based on U and Th: U, Th, Ra, Rn, actinoids, super Uranium element: Np, Pu, Am C
  • the nanowire may be an oxide of any one of the above metals or alloys, an alloy or a mixture, or may contain an oxide.
  • the nanowire materials, or at least the surface of the nanowires e.g., coating material, but not limited to for example, ZnO, SiO 2, Li 2 O, MgO, Al 2 O 3, CaO, TiO 2, Mn 2 O 3, Fe 2 O 3, CoO, NiO, CuO, Ga 2 O 3, SrO, in 2 O 3, SnO 2, Sm 2 0 3, and EuO, or the like.
  • the nanowires can be grown by pulsed laser deposition, physical vapor deposition such as VLS (Vapor-Liquid-Solid), CVD (Chemical-Vapor-Deposition), arc discharge, laser evaporation, and metalorganic vapor phase selective growth.
  • pulsed laser deposition physical vapor deposition such as VLS (Vapor-Liquid-Solid), CVD (Chemical-Vapor-Deposition), arc discharge, laser evaporation, and metalorganic vapor phase selective growth.
  • Method hydrothermal synthesis method, reactive ion etching method, baking method, melting method, sputtering method, and the like.
  • the nanowire may be charged.
  • the nanowire may have a charge opposite to that of the material to be collected or extracted.
  • biomolecules such as extracellular vesicles and nucleic acids.
  • the nanowire may be fixed to the material forming the flow path or the fluid chamber via another material or member.
  • the material between the nanowire and the wall material may have a catalyst for nanowire growth or may be a non-catalytic material.
  • the nanowires may be grown via a catalyst layer, an adhesion layer, and a growth nucleus.
  • a “layer” may be a thin film.
  • a “layer” may be a continuous film.
  • a “layer” may be discontinuous.
  • a “layer” is a continuous film, which may have holes.
  • a “layer” may be a plurality of spaced apart thin films.
  • a “layer” may be an island or may include an island.
  • the “layer” may be particles or may contain particles.
  • the nanowires may be grown on the catalyst layer using a hydrothermal synthesis method, for example.
  • a hydrothermal synthesis method for example, when ZnO fine particles are used, they may be grown using a hydrothermal synthesis method.
  • ZnO fine particles when used, they may be grown using a hydrothermal synthesis method.
  • Zn (NO 3) 2 ⁇ 6HO), hexamethylenetetramine (C 6 H 12 N 4) in the precursor solution in deionized water By immersing the heated substrate, ZnO nanowires can be grown where the ZnO particles (catalyst layer) are exposed.
  • the catalyst layer, the adhesive layer, and the growth nucleus may be a metal, an alloy, a nonmetal, a semiconductor, an oxide thereof, a nitride thereof, or the like. Or a mixture thereof.
  • the metals include, but are not limited to, typical metals (alkali metals: Li, Na, K, Rb, Cs, alkaline earth metals: Ca, Sr, Ba, Ra), magnesium group elements: Be, Mg, Zn, Cd, Hg, aluminum group element: Al, Ga, In, rare earth element: Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, tin group element: Ti, Zr, Sn, Hf, Pb, Th, iron group element: Fe , Co, Ni, earth element: V, Nb, Ta, chromium group element: Cr, Mo, W, U, manganese group element: Mn, Re, precious metal (copper group, money metal): Cu, Ag, Au, Platinum group elements: Ru, Rh, Pd, O
  • the growth nucleus of the nanowire may be formed of a material different from the substrate material.
  • the growth nucleus of the nanowire may be formed of a different material from the nanowire.
  • the growth nucleus of the nanowire may be formed of substantially the same material as the substrate material.
  • the growth nucleus of the nanowire may be, for example, a surface having structural irregularities.
  • the growth nucleus of the nanowire may be, for example, a surface that has chemically different properties in some parts. Surfaces that are mechanically, structurally, or chemically different (speckled) may be more likely to be growth nuclei in some parts than others. For example, unevenness may be formed by lithography and dry / wet etching.
  • a mechanically, structurally, or chemically different (variable) surface may be formed by irradiating ions, neutral atoms, plasma, or the like.
  • the length of the nanowire is not limited to, for example, 500 nm, 1 ⁇ m, 1.5 ⁇ m, 2 ⁇ m, 3 ⁇ m, 4 ⁇ m, 5 ⁇ m, 6 ⁇ m, 7 ⁇ m, 8 ⁇ m, 9 ⁇ m, 10 ⁇ m, 11 ⁇ m, 12 ⁇ m, 13 ⁇ m, 14 ⁇ m, 15 ⁇ m, 17 ⁇ m, It may be larger than a value such as 20 ⁇ m or more.
  • the length of the nanowire is not limited to, for example, 1 ⁇ m, 1.5 ⁇ m, 2 ⁇ m, 3 ⁇ m, 4 ⁇ m, 5 ⁇ m, 6 ⁇ m, 7 ⁇ m, 8 ⁇ m, 9 ⁇ m, 10 ⁇ m, 11 ⁇ m, 12 ⁇ m, 13 ⁇ m, 14 ⁇ m, 15 ⁇ m, 17 ⁇ m, 20 ⁇ m,
  • the value may be smaller than 50 ⁇ m, 100 ⁇ m, 200 ⁇ m, or the like, or may be smaller.
  • the diameter (or size in the thickness direction) of the nanowire for example, but not limited to, 5 nm, 10 nm, 15 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 150 nm, 200 nm, 250 nm, The value may be larger than 300 nm, 400 nm, 500 nm or the like, or may be larger.
  • the diameter (or size in the thickness direction) of the nanowire for example, but not limited to, 10 nm, 15 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 150 nm, 200 nm, 250 nm, 300 nm, The value may be smaller than 400 nm, 500 nm, 1 ⁇ m or the like, or may be smaller.
  • the polymer used for the nanowire material includes, but is not limited to, for example, polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), polydimethylsiloxane (PDMS), and conductive polymer poly (3,4-ethylenedioxythiophene).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PS polystyrene
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • conductive polymer poly (3,4-ethylenedioxythiophene).
  • PEDOT / PSS Poly (4-styrenesulfonic acid)
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • PI polyimide
  • the nanowire may be a fiber material or may include a fiber material.
  • the fiber material may be a synthetic fiber, a natural fiber, a mixture thereof, or a mixed fiber.
  • the fiber material may be, but is not limited to, for example, polyester, polypropylene, polyacryl, polyamide, copolyester fiber, polyolefin fiber, polyvinyl alcohol fiber, and the like.
  • the fibrous material may be, for example but not limited to, vegetable fibers such as cotton, hemp, hemlock and the like.
  • the fiber material used for the nanowire may be a woven fabric or a non-woven fabric.
  • the nanowire may be a laminate of a fibrous material.
  • the nanowire may be a short fiber structure.
  • the length of the short fiber may be random or may have regularity.
  • the short fiber axes may be arranged randomly or regularly.
  • the synthetic fibers may be a low melting material.
  • the low melting point material may be, for example, without limitation, a copolyester fiber, a polyolefin fiber, a polyvinyl alcohol fiber, and the like.
  • the synthetic fibers may have a core-sheath structure in which the sheath comprises a low melting polymer.
  • the distance between the surface having the nanowires and the surface (surface) facing the nanowires may be twice the length of the nanowire (or the size in the perpendicular direction of the surface on which the nanowires are arranged, and so on), and may be less than twice. Or 1.5 times, or 2 times or more, 3 times, 4 times, 5 times, 6 times, 7 times, 8 times, 9 times, 10 times, Or larger than them.
  • the distance between the surface having the nanowires and the surface (surface) facing the nanowires is less than or less than 10, 9 times, 8 times, 7 times, 6 times, 5 times, 4 times, 3 times, etc. the length of the nanowires. Is also good.
  • a non-planar region is formed in the flow path for generating turbulence in the sample liquid passing through the flow path or for stirring the solution.
  • a three-dimensional microstructure fine three-dimensional structure or a three-dimensional uneven structure may be formed on the inner surface of the flow channel.
  • a structure having the function of a chaotic mixer may be formed on the inner surface of the flow channel. The fluid flowing in the flow path can be stirred and mixed by the chaotic mixer.
  • a device for separating a target substance for example, extracellular endoplasmic reticulum
  • operation method a method of operating the device
  • members having the same functions are denoted by the same or similar reference numerals.
  • the repeated description of the members denoted by the same or similar reference numerals may be omitted.
  • FIG. 1A is a top view of the device 1a
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line XX ′ of FIG. 1A
  • FIG. 1C is an enlarged view of the nanowire surrounded by a dotted line in FIG. 1B
  • FIG. 1E shows a cross-sectional view of a modification of the embodiment shown in FIG. 1D.
  • the device 1 includes at least a substrate 2, nanowires 3, and a cover member 4.
  • the device 1a shown in FIG. 1 includes a catalyst layer 5 for forming a core nanowire 31.
  • FIG. 1 is a catalyst layer 5 for forming a core nanowire 31.
  • the catalyst layer 5 is formed on the substrate 2
  • the core nanowire 31 is formed on the catalyst layer 5
  • the periphery of the core nanowire 31 and the catalyst layer 5 are covered with SiO 2 32. ing. That is, the surface of the nanowire 3 is formed of SiO 2 32. Due to space limitations, the display of SiO 2 32 is omitted in FIGS. 1B, 1D, 1E, 2 (5a) and (5b), and 3D.
  • the nanowires 3 may be formed directly on the substrate 2 using SiO 2 .
  • the “first surface” means a surface of the substrate 2 on which the catalyst layer 5 is formed or a surface on which the nanowires 3 are directly formed.
  • the “tip” of the nanowire means the end of the nanowire that is away from the first surface of the substrate 2, of both ends of the nanowire.
  • the end of the nanowire on the first surface side of the substrate 2 is simply referred to as “end” in this specification.
  • the cover member 4 includes a cover member base material 41 and a flow path 42 formed in the cover member base material 41.
  • the “second surface” is a surface of the cover member base material 41 on the side where the flow path 42 is formed (a surface following the virtual plane when the opening of the flow path 42 is a virtual plane).
  • the surface of the cover member base material 41 that is in contact with the layer of SiO 2 32 on the substrate 2 corresponds to the second surface.
  • the cover member 4 includes a sample liquid input hole 43 and a collection hole 44 for collecting the sample liquid processed in the device. As shown in FIG.
  • the charging hole 43 and the collecting hole 44 are formed in the cover member substrate 41 so as to penetrate the flow channel 42 and a surface 45 opposite to the second surface.
  • the example illustrated in FIG. 1D illustrates an example in which the sample liquid is charged and collected from above the device 1a, but is not limited thereto.
  • the input hole 43 and the recovery hole 44 may be arranged so that the input sample liquid passes through the region where the nanowires 3 are formed, and the sample liquid can be collected after passing.
  • a charging hole 43 and a collecting hole 44 may be formed on the side wall of the flow path 42. In the example shown in FIG.
  • the position where the collection hole 44 is formed is set to the substrate 2 side, in other words, the position of the collection hole 44 is set lower than the input hole 43. Therefore, for example, without limitation, the sample liquid injected into the injection hole 43 by the action of gravity can be collected from the collection hole 44 without using a liquid sending device such as a pump.
  • the input hole 43 is formed so as to penetrate the flow channel 42 and the surface 45 opposite to the second surface, and the collection hole 44 is formed as shown in FIG. 1E. It may be formed on the side wall.
  • the device 1a includes the cover member 4, but is not limited thereto. In another embodiment, the cover member 4 may not be provided.
  • the nanowires 3 may be contacted with the sample liquid by immersing the nanowires 3 formed on the substrate 2 in the sample liquid and the EVs may be adsorbed on the nanowires 3, and then the nanowires 3 and the sample liquid may be separated.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of the substrate 2 in which the nanowires 3 of the device 1a according to the first embodiment are formed on the first surface.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along the line X-X 'in FIG.
  • the catalyst layer 5 is formed on the substrate 2 by applying particles or a catalyst for producing the core nanowires 31 by pulsed laser deposition (PLD).
  • PLD pulsed laser deposition
  • the term "catalyst layer” means a "layer” of "particles” or “catalysts” for producing nanowires.
  • a resist 6 for electron beam lithography is applied, and a place where the core nanowire 31 is to be grown is drawn by electron beam lithography. Drawing by electron beam lithography may be performed using a pattern in which the core nanowire 31 is to be grown.
  • the pattern may be drawn by electron beam lithography so that the entire catalyst layer 5 in the region where the core nanowires 31 are formed on the substrate 2 is exposed (see 3a).
  • the drawing may be performed by electron beam lithography so that the dot-like catalyst layer 5 is exposed at the desired position (see 3b).
  • the resist 6 in the portion drawn by the electron beam lithography is developed and removed. (4a, 4b)
  • the core nanowire 31 is grown where the resist drawn in the portion drawn by the electron beam lithography is removed and the catalyst layer 5 is exposed. (5a, 5b) The remaining resist is removed.
  • the substrate 2 having the core nanowires 31 formed on the catalyst layer 5 formed on the first surface was manufactured.
  • SiO 2 is formed around the core nanowire 31 and on the catalyst layer 5.
  • the nanowires 3 whose surfaces are formed of SiO 2 can be formed on the substrate 2.
  • a region where the core nanowire 31 is grown may be formed by photolithography.
  • a resist 6 for photolithography may be used instead of the resist 6 for electron beam lithography.
  • the cover member 4 may be manufactured by cutting the second surface 47 of the cover member base material 41. In some embodiments, the cover member 4 may be manufactured by pressing a convex mold against the material of the cover member base material 41. When the cover member 4 is manufactured by pressing a convex mold, the injection hole 43 and the recovery hole 44 may be formed using a biopsy trepan, an ultrasonic drill, or the like after the transfer.
  • the cover member 4 can easily change the cross-sectional area of the flow path 42 by changing the cutting range and the shape of the mold, for example, as shown in FIGS. 3A and 3B. As shown in FIG.
  • a non-planar area 46 for generating a turbulent flow in the passing sample liquid may be formed on an arbitrary surface of the channel 42.
  • the non-planar region 46 is not particularly limited as long as turbulence can be generated in the passing sample liquid.
  • a convex portion or the like may be formed.
  • the device 1a is manufactured by covering the substrate 2 (see FIG. 3D) having the first surface formed with the nanowires 3 formed by the process shown in FIG. can do.
  • the cover member 4 may be simply covered.
  • the SiO 2 formed on the catalyst layer 5 and the second surface 47 of the cover member 4 may be adhered to each other using an adhesive or the like, if necessary.
  • the substrate 2 is not particularly limited as long as the catalyst layer 5 can be laminated.
  • Examples of the material of the substrate 2 include silicon, quartz glass, and Pyrex (registered trademark) glass.
  • the catalyst layer 5 as particles for forming the core nanowire 31, for example, ZnO can be used.
  • the catalyst for producing the core nanowire 31 include gold, platinum, aluminum, copper, iron, cobalt, silver, tin, indium, zinc, gallium, chromium, and oxides thereof.
  • ZEP520, PMMA, or the like may be used, or a resist used in the field of semiconductors may be used.
  • Dimethylformamide, acetone, or the like may be used as the resist removing liquid, a general removing liquid in the semiconductor field may be used, or another removing liquid may be used.
  • a positive photoresist such as TSMR @ V50 and PMER
  • a negative photoresist such as SU-8 and KMPR
  • a resist generally used in the field of semiconductors may be used.
  • another resist may be used.
  • the resist removing liquid a general removing liquid in the semiconductor field may be used, or another removing liquid may be used.
  • the manner in which the surface of the nanowire 3 is formed of SiO 2 is not particularly limited.
  • a core nanowire 31 may be formed first, and then the surface of the core nanowire 31 may be coated with SiO 2 .
  • the nanowires 3 may be formed directly from SiO 2 .
  • Other forming methods may be used.
  • the method (1) (a method of forming the core nanowire 31 and then covering the surface of the core nanowire 31 with SiO 2 ) will be described.
  • the core nanowire 31 is first grown from the catalyst layer 5 by a known method.
  • ZnO fine particles as the catalyst layer 5, it can be manufactured using a hydrothermal synthesis method.
  • a heated substrate 2 is added to a precursor solution obtained by dissolving zinc nitrate hexahydrate (Zn (NO 3 ) 2 .6H 2 O) and hexamethylenetetramine (C 6 H 12 N 4 ) in deionized water. Is immersed, ZnO core nanowires 31 can be grown from portions where the ZnO particles (catalyst layer 5) are exposed.
  • the core nanowire 31 can be manufactured in the following step. SiO 2, CrO x (CrO, Cr 2 O 3, CrO 2, CrO 3), Li 2 O, MgO, Al 2 O 3, CaO, TiO 2, Mn 2 O 3, Fe 2 O 3, CoO, NiO, Using a material such as CuO, ZnO, Ga 2 O 3 , SrO, In 2 O 3 , SnO 2 , Sm 2 O 3 , and EuO, a physical vapor deposition method such as a pulse laser deposition method and a VLS (Vapor-Liquid-Solid) method. To form a core nanowire 31.
  • the nanowire 3 whose surface is formed of SiO 2 can be produced.
  • a coating layer is formed around the core nanowire 31 by an evaporation method such as sputtering, EB (Electron Beam) evaporation, PVD (Physical Vapor Deposition), and ALD (Atomic Layer Deposition).
  • the method (2) (the method of forming the nanowires 3 directly from SiO 2 ) will be described.
  • a SiO 2 material is grown on the catalyst by physical vapor deposition such as pulsed laser deposition and VLS (Vapor-Liquid-Solid).
  • nanowires 3 formed of SiO 2 may be used directly.
  • the diameter of the nanowires 3 may be adjusted by coating the periphery with SiO 2 as described below.
  • SiO 2 nanowires are formed by applying a catalyst such as Ag or Pt on the substrate 2, wet-etching Si with high anisotropy, and then thermally or oxidizing the surface of Si. May be.
  • the diameter of the nanowire 3 may be appropriately adjusted according to the purpose. For example, when forming the core nanowire 31 using ZnO fine particles, the size of the ZnO fine particles may be changed. For example, when a coating layer is formed on the core nanowire 31, the diameter may be appropriately adjusted by changing the deposition time when forming the coating layer.
  • thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyvinyl acetate, polytetrafluoroethylene, ABS (acrylonitrile butadiene styrene) resin, AS (acrylonitrile styrene) resin, and acrylic resin (PMMA)
  • a thermosetting resin such as a phenol resin, an epoxy resin, a melamine resin, a urea resin, an unsaturated polyester resin, an alkyd resin, a polyurethane, a thermosetting polyimide, and a silicone rubber.
  • a resin that is light-transmissive and has no affinity with the biomolecule is desirable.
  • cycloolefin polymer COP
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • PMMA Polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • plastic such as hard polyethylene, silicon, and the like.
  • the sample liquid may contain EVs.
  • the sample liquid may be blood, lymph, urine, saliva, semen, medium, buffer, and the like.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of the device 1b according to the second embodiment (in the same direction as FIG. 1B), and FIG. 4B is an enlarged view of the nanowire surrounded by a dotted line in FIG. 4A.
  • the device 1b according to the second embodiment includes (1) a point that the catalyst layer 5 is not included, (2) a point where the end of the nanowire 3 is embedded in the first surface of the substrate 2a, and (3) a substrate 2a. Is different from the first embodiment in that the material for forming is formed of a material that can embed the nanowires 3.
  • FIG. 5 is a view for explaining an example of a manufacturing process of the substrate 2a in which the ends of the nanowires 3 of the device 1b according to the second embodiment are embedded in the first surface.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along the line X-X 'in FIG.
  • the substrate 2 prepared with the device 1a according to the first embodiment and having the core nanowires 31 formed on the first surface is prepared as a template.
  • the material for forming the substrate 2a is applied to a mold.
  • the substrate 2a in which a part of the core nanowire 31 is embedded in the first surface is formed by peeling the substrate 2a from the mold.
  • the substrate 2a in which the ends of the core nanowires 31 are embedded in the first surface is produced.
  • the growth of the core nanowires 31 can be performed in the same procedure as in the first embodiment.
  • the nanowire 3 whose surface is formed of SiO 2 can be formed.
  • SiO 2 is grown from an end of the embedded nanowire by a physical vapor deposition method such as pulse laser deposition or VLS (Vapor-Liquid-Solid).
  • VLS Vap-Liquid-Solid
  • the nanowire 3 whose surface is directly formed of SiO 2 may be manufactured.
  • the device 1b according to the second embodiment can be manufactured by covering the substrate 2a having the ends of the nanowires 3 embedded in the first surface with the cover member 4 manufactured in the same procedure as in the first embodiment.
  • the material forming the substrate 2a may be capable of embedding the nanowires 3 and may be, for example, the same material as the cover member 4.
  • the end of the nanowire 3 is embedded in the first surface of the substrate 2a. Therefore, for example, without limitation, even if the flow rate of the sample solution flowing into the inside of the device 1b is increased, the nanowires 3 are less likely to be separated from the substrate 2a.
  • the nanowire 3 whose surface is formed of SiO 2 may be arranged in a flow path formed by overlapping the substrate 2 and the cover member 4.
  • a microchannel may be formed in the substrate 2
  • the nanowires 3 may be formed in the microchannel
  • a cover member such as a glass plate may be formed on the substrate 2 to form the channel.
  • FIG. 6 is a sectional view schematically showing an embodiment of a method for operating the device 1a.
  • the bag B1 filled with the sample liquid is set in the charging hole 43, and the bag B2 for collecting the sample liquid from which the EVs are separated is set in the collecting hole.
  • the sample liquid in the bag B1 flows into the devices 1a and 1b by the action of gravity.
  • the sample liquid containing EVs in the devices 1a and 1b is brought into contact with the nanowires 3 of the devices 1a and 1b.
  • FIG. 6 shows an example using the device 1a, but the operation method when the device 1b and other devices 1 are used is the same.
  • FIG. 7A schematically shows a device 1c according to the third embodiment.
  • FIG. 7B schematically shows a device 1c according to the fourth embodiment.
  • the device 1c according to the third embodiment shown in FIG. 7A includes a first tube 7a for introducing a sample solution into the device 1c, and a device for collecting a sample solution from which EVs are separated in the device 1c from the device 1c.
  • a second tube 7b is substantially the same as the device 1a.
  • One end of the first tube 7a is connected to the input hole 43, and one end of the second tube 7b is connected to the collection hole 44.
  • a bag B1 (not shown) filled with a sample liquid is connected to the other end of the first tube 7a, and a sample liquid from which EVs has been separated is collected at the other end of the second tube 7b. (Not shown) for connection. Otherwise, the operation method of the device 1a is substantially the same.
  • a device 1d according to the fourth embodiment shown in FIG. 7B is a liquid sending device 8 that sends a sample solution to the device 1c according to the third embodiment in the order of a first tube 7a, a device 1d, and a second tube 7b. Contains.
  • the liquid sending device 8 sucks the sample solution from the other end of the first tube 7a, and sends the sucked sample solution toward the input hole 43 of the device 1d via the first tube 7a. it can.
  • a pump or the like may be used for the liquid feeding device 8.
  • the method of operating the device 1d according to the fourth embodiment includes a charging step of charging a sample liquid into the device 1d via the first tube 7a using the liquid sending device 8 before the contacting step, and a contacting step. Thereafter, a recovery step of recovering the sample liquid from which the EVs have been separated in the device 1d via the second tube 7b from the device 1d is included. Otherwise, the operation method is substantially the same as the operation method of the device 1c according to the third embodiment.
  • the device 1d according to the fourth embodiment shown in FIG. 7B uses a bag B1 (not shown) filled with a sample solution and a collection bag B2 (not shown) to separate EVs in the sample solution. be able to.
  • a bag B1 (not shown) filled with a sample solution
  • a collection bag B2 (not shown) to separate EVs in the sample solution. be able to.
  • attaching a needle to the other end of the first tube 7a and inserting it into a blood vessel of a cancer patient attaching a needle to the other end of the second tube 7b and inserting this into a blood vessel of a cancer patient, The EVs may be separated from the collected blood, and the blood from which the EVs have been separated may be returned to the patient.
  • the device 1d according to the fourth embodiment shown in FIG. 7B may be an apparatus for treating a cancer patient.
  • the device 1d according to the fourth embodiment shown in FIG. 7B can be used for a method for treating a cancer patient.
  • the nanowires 3 are formed on the catalyst layer 5, for example, the device 1c according to the third embodiment shown in FIG. 7A and the device 1d according to the fourth embodiment shown in FIG. 7B. It may be. In some embodiments, the ends of the nanowires 3 may be embedded in the first surface of the substrate 2a, for example, as in the device 1b according to the second embodiment.
  • Example 1 The device 1 of Example 1 was manufactured according to the following procedure. (1) Fabrication of core nanowire On a 3-inch n-type silicon (100) wafer (Advantech Co., Ltd.) surface, a small ECR ion shower device (EIS-200ERT-YN, ELIONIX, Co., Ltd.) The layers were stacked. The sputtering time at this time was 14 minutes, and the thickness of the Cr layer was 140 nm. Then, it baked at 400 degreeC for 2 hours using the electric furnace (SHIROTA Electric), and oxidized the Cr layer.
  • SHIROTA Electric electric furnace
  • the substrate was cut into a size of 20 mm ⁇ 20 mm, and fixed to a slide glass (Matsunami Glass Ind., Ltd.) using a carbon tape (Nissin EM).
  • the immobilized substrate was immersed in 50 mL of an aqueous solution of 15 mM hexamethylenetetramine (HMTA; Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 15 mM nitric acid ZnO hexahydrate (Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific.) At 95 ° C. and 3 ° C. in an oven. By heating for a period of time, a core nanowire made of ZnO was produced.
  • HMTA hexamethylenetetramine
  • ZnO hexahydrate Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific.
  • the prepared mold was placed in a petri dish.
  • the PDMS prepolymer and the curing agent were put into a container at a weight ratio of 10: 1, and then mixed under the conditions of 2000 rpm for 2 min and 2200 rpm for 6 min, poured into a petri dish, and evacuated for 2 h, thereby extracting the polymer. Bubbles were removed.
  • the mixture was heated on a hot plate at 80 ° C. for 2 hours to advance the polymerization, thereby curing the polymer.
  • the cured polymer was cut out, and an inlet hole and a recovery hole were formed in the flow channel with a 0.32 mm punch, to produce a cover member.
  • a cover member was placed on the substrate having the nanowires produced in (2) above.
  • a device was manufactured by inserting a PEEK tube into the charging hole and the collecting hole and fixing it with an adhesive.
  • Comparative Example 1 In Comparative Example 1, in place of TDMAS of Example 1, TDMAT: tetrakis (dimethylamino) titanium (Japan Advanced Chemicals Ltd.) and pure water were used as precursors, and the cycle number was set to 150. Otherwise, the device of Comparative Example 1 was manufactured in the same procedure as in Example 1.
  • Comparative Example 2 The device of Comparative Example 2 was produced by using a nanowire having a surface of ZnO without performing “(2) Covering the surface of the core nanowire with SiO 2 ” of Example 1.
  • the supernatant was removed, and the precipitate was dispersed in 0.22 ⁇ m-filtered PBS, followed by ultracentrifugation at 110,000 ⁇ g for 80 minutes at 4 ° C. After removing the supernatant, the precipitate was dispersed in 1 mL of a medium, MEGM BulletKit (Lonza, Ltd.), and stored at 4 ° C. The concentration of the extracted EVs was measured by a nanotracking method using Nanosight (LM10V-MYHS1, Malvern Instruments, Ltd).
  • MCF10A ATCC: CRL-10317 TM
  • MEGM BulletKit LiWAKI ASAHI GLASS Co., Ltd.
  • CO 2 incubator SANYO, Co., Ltd.
  • FIG. 9 is a graph of cell growth when using the medium treated with the devices of Example 1 and Comparative Example 1
  • FIG. 10 is a photograph of the cells 5 days after the medium was replaced.
  • FIG. 11 shows a graph of cell growth when the medium treated with the device of Comparative Example 2 was used
  • FIG. 12 shows a photograph of cells 5 days after the medium was replaced.
  • (a) to (e) in the graph and the photograph mean the type of medium.
  • Example 1 Comparative Example 1 (TiO 2 )
  • the degree of cell proliferation was lower than that in the control. Therefore, it is considered that some cytotoxin was transferred to the medium.
  • the cell proliferation degree was higher than that of the normal cells cultured in the control medium (a). It was almost the same. That is, it was found that substances that affect cell growth, such as cytotoxins, did not migrate into the medium.
  • Example 1 and Comparative Example 1 include ZnO as the core nanowire. Therefore, it was clarified that components on the surface of the nanowire affect cell growth.
  • nanowires formed of SiO 2 on the surface can separate EVs without adversely affecting cells.
  • the device disclosed in the present application does not or does not easily transfer a substance that adversely affects cells into the sample even when the sample is brought into contact with the nanowire. Therefore, for example, without limitation, it is useful for cell experiments and the like in medical institutions, universities, companies, research institutions, and the like.
  • EVs are thought to contribute to the induction of cancer metastasis by circulating blood and the like in the body. Therefore, it is considered that by removing EVs from the body, it is possible to reduce the incidence of cancer metastasis caused by EVs.
  • blood and lymph hereinafter, blood and lymph may be referred to as “blood etc.”
  • blood and lymph are collected from the body, blood and the like are processed outside the body using a device, and the processed blood and the like are collected into the body. In the case of returning, it is desired that a substance or the like that has a bad effect on cells or the like during the treatment is not mixed into blood or the like.
  • a device for separating a biomolecule for example, extracellular endoplasmic reticulum having little adverse effect on cells
  • a method of operating the device can be provided.
  • 1, 1a to 1d device for separating extracellular endoplasmic reticulum, 2, 2a: substrate, 3: nanowire, 4: cover member, 5: catalyst layer, 6: resist, 7a: first tube, 7b: second tube, 8 liquid sending device, 31 core nanowire, 32 SiO 2 , 41 base material for cover member, 42 flow path, 43 input hole, 44 recovery hole, 45 surface opposite to the second surface , 46: non-planar area, 47: second surface, B1, B2: back

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Abstract

細胞への悪影響が少ない細胞外小胞体分離用デバイス、および、細胞外小胞体分離用デバイスの作動方法を提供する。　細胞外小胞体分離用デバイスであって、該デバイスは、基板と、該基板上に形成したナノワイヤと、を少なくとも含み、前記ナノワイヤの表面がＳｉＯ2で形成されている、細胞外小胞体分離用デバイス。

Description

生体分子分離用デバイス、およびその作動方法
　本出願における開示は、生体分子分離用デバイス、およびその作動方法に関する。
　生体分子は、ヒトを含む生物の体内で多種多様な態様で機能している。一例として、ＥＶｓ（細胞外小胞）は、生体内の細胞から分泌される４０～１０００ｎｍ程の大きさを持った膜小胞体であり、血液、尿、唾液、精液などの体液中に存在している。その表面には、分泌細胞由来の膜タンパク質や接着分子、酵素等が存在し、内部にはｍＲＮＡやｍｉＲＮＡといった核酸が含まれている。ＥＶｓは、ある細胞から放出され伝播し、他の細胞に取り込まれ、受容細胞に影響を与えると考えられている。
　近年、ＥＶｓは、生体内での機能の一つとして、がん転移の誘発に関与していることが明らかとなり、注目を集めている。がん転移とは、がん細胞が、がんの発生部位から血管やリンパを媒介して他の臓器へ伝播し増殖することを言い、転移が起こることで死亡率が上昇することが知られている。このがん転移の発生に関して、がん原発巣のがん細胞由来のＥＶｓが、血管を通って他の臓器へ伝播し、がん転移性ニッチ形成を促進することや、がん細胞由来のＥＶｓが、正常細胞の異常な増殖を誘発し、がん腫瘍形成へと発展させることなど、ＥＶｓとがん転移に関する研究が報告されている（非特許文献１参照）。
　ＥＶｓは、がん転移を誘発させることから、体内からＥＶｓを取り除くことができれば、ＥＶｓを要因としたがん転移発生率の低減が可能であると考えられる。既存のＥＶｓとしては、超遠心法、ポリマー沈殿法、免疫沈降法等が知られている。また、デバイスを用いたＥＶｓの分離方法（デバイス）としては、電気泳動によりＥＶｓを分離することが知られている（特許文献１参照）。また、基板上に形成したナノワイヤにＥＶｓを吸着させる方法（デバイス）も知られている（非特許文献２参照）。
国際公開第２０１６／０３１９８０号公報
Ｓｏｎｉａ　Ａ．　Ｍｅｌｏ，ｅｔ　ａｌ．，"Ｃａｎｃｅｒ　Ｅｘｏｓｏｍｅｓ　Ｐｅｒｆｏｒｍ　Ｃｅｌｌ－Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ＭｉｃｒｏＲＮＡ　Ｂｉｏｇｅｎｅｓｉｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｍｏｔｅ　Ｔｕｍｏｒｉｇｅｎｅｓｉｓ"，　Ｃａｎｃｅｒ　Ｃｅｌｌ　２６，　７０７－７２１，　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ　１０，　２０１４　ｈｔｔｐ：／／ｄｘ．ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０１６／ｊ．ｃｃｅｌｌ．２０１４．０９．００５ Ｙａｓｕｉ　Ｔ．，　ｅｔ　ａｌ．，　"Ｕｎｖｅｉｌｉｎｇ　ｍａｓｓｉｖｅ　ｎｕｍｂｅｒｓ　ｏｆ　ｃａｎｃｅｒ－ｒｅｌａｔｅｄ　ｕｒｉｎａｒｙ－ｍｉｃｒｏＲＮＡ　ｃａｎｄｉｄａｔｅｓ　ｖｉａ　ｎａｎｏｗｉｒｅｓ"，　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ａｄｖａｎｃｅｓ，　３，　ｅ１７０１１３３　（２０１７）．
　本出願における開示は、以下に示す、生体分子分離用デバイス、および、生体分子分離用デバイスの作動方法を含む。
　サンプル液中に含まれる対象物質を分離するデバイスであって、
　少なくとも表面がＳｉＯ2で形成されているナノワイヤを備える、
デバイス。
（１）細胞外小胞体分離用デバイスであって、該デバイスは、
　　基板と、
　　該基板上に形成したナノワイヤと、
を少なくとも含み、
　前記ナノワイヤの表面がＳｉＯ2で形成されている
細胞外小胞体分離用デバイス。
（２）カバー部材を更に含む、
上記（１）に記載の細胞外小胞体分離用デバイス。
（３）サンプル液を、前記細胞外小胞体分離用デバイス内に投入するための第１チューブと、
　前記細胞外小胞体分離用デバイス内で細胞外小胞体を分離した前記サンプル液を前記細胞外小胞体分離用デバイスから回収するための第２チューブと
を更に含む、上記（２）に記載の細胞外小胞体分離用デバイス。
（４）前記サンプル液を、前記第１チューブ、細胞外小胞体分離用デバイス、前記第２チューブの順に送液する送液装置
を更に含む、上記（３）に記載の細胞外小胞体分離用デバイス。
（５）細胞外小胞体分離用デバイスの作動方法であって、
　該細胞外小胞体分離用デバイスは、
　　基板と、
　　該基板上に形成され、表面がＳｉＯ2で形成されているナノワイヤと、
を含み、
　前記作動方法が、
　　細胞外小胞体を含むサンプル液を、前記細胞外小胞体分離用デバイスの前記ナノワイヤに接触させる接触工程、
を含む、作動方法。
（６）前記細胞外小胞体分離用デバイスが、カバー部材を更に含む、
上記（５）に記載の作動方法。
（７）前記細胞外小胞体分離用デバイスが、
　　サンプル液を、前記細胞外小胞体分離用デバイス内に投入するための第１チューブと、
　　前記細胞外小胞体分離用デバイス内で細胞外小胞体を分離した前記サンプル液を前記細胞外小胞体分離用デバイスから回収するための第２チューブと、
　　前記サンプル液を送液する送液装置と
を含み、
　前記作動方法が、
　　前記接触工程の前に、前記第１チューブを介して前記サンプル液を前記細胞外小胞体分離用デバイス内に投入する投入工程と、
　　前記接触工程の後に、前記第２チューブを介して前記細胞外小胞体分離用デバイス内で細胞外小胞体を分離した前記サンプル液を前記細胞外小胞体分離用デバイスから回収する回収工程と
を含む、上記（６）に記載の作動方法。
　本出願で開示する細胞外小胞体分離用デバイスは、例えば非限定的に、ナノワイヤの表面をＳｉＯ2で形成することで、デバイスで処理したサンプル液が細胞に与える悪影響を少なくできる。
図１は、第１の実施形態に係るデバイス１ａの概略を説明するための図である。 図２は、第１の実施形態に係るデバイス１ａの作製工程の一例を説明するための図である。 図３は、第１の実施形態に係るデバイス１ａのカバー部材４の各種態様を示す図である。 図４は、第２の実施形態に係るデバイス１ｂの概略を説明するための図である。 図５は、第２の実施形態に係るデバイス１ｂの作製工程の一例を説明するための図である。 図６は、デバイス１ａ、１ｂの作動方法の実施形態につい説明するための図である。 図７Ａは第３の実施形態に係るデバイス１ｃの概略および作動方法を説明するための図、図７Ｂは第４の実施形態に係るデバイス１ｄの概略および作動方法を説明するための図である。 図８は、正常細胞の増殖度と吸光度の関係を示すグラフである。 図９は、実施例１と比較例１のデバイスで処理した培地を用いた時の細胞増殖およびコントロール培地を用いた時の細胞増殖を示すグラフである。 図１０は図面代用写真で、実施例１と比較例１のデバイスで処理した培地を用いて培養した細胞、および、コントロール培地を用いて培養した細胞の写真である。 図１１は、比較例２のデバイスで処理した培地を用いた時の細胞増殖およびコントロール培地を用いた時の細胞増殖を示すグラフである。 図１２は図面代用写真で、比較例２のデバイスで処理した培地を用いて培養した細胞、および、コントロール培地を用いて培養した細胞の写真である。
　他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。
　ある範囲の値が提供される場合、文脈上明らかに別段の指示がない限り、その範囲の上限と下限との単位の１０分の１およびその表示された範囲内の介在値又は他の任意の記載された値は、本発明の範囲内に包含される。これらのより小さな範囲の上限および下限は独立してより小さな範囲に含まれてもよく、記載された範囲内の任意の具体的に除外された制限を条件として、本発明の範囲内にも含まれる。記載された範囲が限界の一方または両方を含む場合、それらの含まれる限界のいずれかを除外した範囲も本発明に含まれる。
　以下の説明では、本発明のより完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細が述べられている。しかしながら、本発明がこれらの具体的な詳細のうちの１つまたは複数で実施され得ることは当業者には明らかであろう。他の例では、本発明を曖昧にすることを避けるために、当業者によく知られている特徴および手順は説明されていない。
　本明細書で使用されるとき、用語「含む」及び「備える」は、構成および方法が列挙された要素を含むが他を除外しないことを意味することを意図している。これらの移行用語のそれぞれによって定義される実施形態は、本発明の範囲内にある。したがって、方法および組成物、構成は、追加の工程および構成要素を「含む」ことができる。
　範囲を含む全ての数値表示、例えば長さ、ｐＨ、温度、時間、濃度、および分子量は、０．１の増分で（＋）または（－）に変化する近似値である。当然のことながら、すべての数値指定の前に用語「約」があることを明示的に述べているわけではない。「約」という用語はまた、「Ｘ＋０．１」または「Ｘ－０．１」などの「Ｘ」のわずかな増分に加えて正確な値「Ｘ」も含む。本明細書に記載の試薬は単なる例示であり、その同等物は当技術分野において公知である。
　「サンプル液」は、溶液であってもよい。気体は蒸気を含んでいてもよい。溶液の溶質は、液体であってもよく気体であってもよい。溶液は、水溶液であってもよく、非水溶液であってもよい。溶液は、分離、回収又は分析する対象物質を含んでいてもよい。
　「生体分子」は、生体物質であってもよい。生体物質は、生体に含まれ、又は人工的に合成された、生命現象に関して機能する高分子の有機化合物の総称であり、例えばペプチド、タンパク質、脂質、核酸、ホルモン、糖、アミノ酸などを指す。生体分子は、生体分子の複合体であってもよく、例えばタンパク質の複合体であってもよく、多タンパク複合体であってもよい。生体分子は核酸であってもよい。生体分子は小胞であってもよい。回収（抽出、収集など。以下、回収ともいう。）される物質は、生体分子でなくてもよく、非生体分子であってもよい。回収される物質は、無機分子、有機分子などであってもよい。本明細書で使用される生体分子は、液体中、気体中、蒸気中、エアロゾル中、または対象の息中にあり得る。対象は、ヒト、ならびにマウス、ラット、ウサギ、ネコ、イヌ、ウシ、ウマ、ブタ、サルなどを含む動物であり得る。
　一態様では、生体分子は、リボ核酸（ＲＮＡ）であってもよく、リボ核酸（ＲＮＡ）を含んでいてもよい。ＲＮＡは、非限定的に、伝令ＲＮＡ（メッセンジャーＲＮＡ、ｍＲＮＡ）、運搬ＲＮＡ（トランスファーＲＮＡ、ｔＲＮＡ）、リボソームＲＮＡ（ｒＲＮＡ）、ノンコーディングＲＮＡ（ｎｃＲＮＡ）、マイクロＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）、リボザイム、二重鎖ＲＮＡ（ｄｓＲＮＡ）などであってもよく、それらの複数を含んでいてもよい。ＲＮＡは修飾されていてもよい。ＲＮＡやｍｉＲＮＡは、がん、心血管疾患、神経変性疾患、精神疾患、慢性炎症性疾患などの発症や進行に関わっていてもよい。ｍｉＲＮＡは、がん化を促進する又は正の制御をするタイプのＲＮＡ（ｏｎｃｏ　ｍｉＲＮＡ　（ｏｎｃｏｇｅｎｉｃ　ｍｉＲＮＡ、がん促進型ｍｉＲＮＡ））でもよく、がん化を抑制する又は負の制御をするタイプのＲＮＡ（Ｔｕｍｏｒ　Ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ　ｍｉＲＮＡ（がん抑制型ｍｉＲＮＡ））でもよい。生体分子は、エクソソーム、エクソソーム複合体であってもよい。生体分子は、エクソソーム内に含まれる分子であってもよい。
　一態様では、核酸は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）であってもよく、ＤＮＡを含んでいてもよい。ＤＮＡは、多型であってもよく、メチル化など修飾されていてもよい。
　生体分子は、細胞小器官であってもよく、小胞であってもよい。小胞は、非限定的に、液胞、リソソーム、輸送小胞、分泌、ガス小胞、細胞外マトリックス小胞、細胞外小胞などであってもよく、それらの複数を含んでいてもよい。細胞外小胞は、非限定的に、エクソソーム、エクソトーム、シェディングマイクロベシクル、微小小胞体、膜粒子、原形質膜、アポトーシス性水疱などであってもよい。小胞は、核酸を内包していてもよい。
　生体分子は、非限定的に、細胞であってもよく、細胞を含んでいてもよい。細胞は、赤血球、白血球、免疫細胞などであってもよい。生体分子は、ウイルス、細菌などであってもよい。
　細胞、ウイルス、菌の具体例としては、細胞としては細胞膜構造を有するものが挙げられ、ブドウ球菌、枯草菌、大腸菌、サルモネラ菌、緑膿菌、コレラ菌、赤痢菌、炭疽菌、結核菌、ボツリヌス菌、破傷風菌、レンサ球菌等の細菌類、顆粒球、リンパ球、網赤血球、赤血球、白血球、血小板等の血球細胞、等が挙げられる。ウイルスとしては、ノロウイルス、ロタウイルス、インフルエンザウイルス、アデノウイルス、コロナウイルス、麻疹ウイルス、風疹ウイルス、肝炎ウイルス、ヘルペスウイルス、ＨＩＶ等が挙げられる。菌としてはキノコ、カビ、酵母などが挙げられ、具体的には、白癬菌、カンジダ、アスペルギルス、出芽酵母等が挙げられる。また、細胞外小胞以外にも、ミトコンドリア、細胞外小嚢もサンプルとして挙げられる。
　溶液は、体液、体液由来の液体（希釈液、処理液など）であってもよい。溶液は、体液でない（非体液由来）溶液でもよく、人工的に準備された液体でもよく、体液又は体液由来の溶液と非体液由来の溶液の混合液であってもよい。溶液は、サンプル測定に使用される溶液であってもよく、校正用の測定に使用される溶液であってもよい。溶液、原液のままで使用されてもよく、または、原液を希釈若しくは濃縮された液体であってもよい。溶液は、標準液や校正液であってもよい。測定対象となる試料は、検体であってもよい。溶液は、回収される物質を含む、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）やＮ－トリス（ヒドロキシメチル）メチル－２－アミノエタンスルホン酸緩衝液（ＴＥＳ）などの生理緩衝液を含んでいてもよい。体液は添加剤を含んでいてもよい。添加剤には、例えば、安定化剤やｐＨ調整剤が加えられていてもよい。
　「体液」は溶液であってもよい。体液は、液体状態であってもよく、固体状態例えば凍結状態であってもよい。溶液は、生体分子などの回収対象物質を含んでいてもよく、又は回収対象物質が含まれていなくてもよく、回収対象物質を測定するための物質を含んでいてもよい
　体液は、動物の体液であってもよい。動物は、爬虫類、哺乳類、両生類であってもよい。哺乳類は、イヌ、ネコ、ウシ、ウマ、ヒツジ、ブタ、ハムスター、ネズミ、リス、およびサル、ゴリラ、チンパンジー、ボノボ、ヒトなどの霊長類であってもよい。
　体液は、リンパ液であってもよく、組織間液、細胞間液、間質液などの組織液であってもよく、体腔液、漿膜腔液、胸水、腹水、心嚢液、脳脊髄液（髄液）、関節液（滑液）、眼房水（房水）であってもよい。体液は、唾液、胃液、胆汁、膵液、腸液などの消化液であってもよく、汗、涙、鼻水、尿、精液、膣液、羊水、乳汁であってもよい。
　「尿」とは、腎臓により生産される液体状の排泄物を意味する。尿は、尿道を介して対外に排出された液体又は物質であってもよく、膀胱内で蓄積された液体又は物質であってもよい。「唾液」とは、唾液腺から口腔内に分泌される分泌液を意味する。
　体液は、体内から注射器などの抽出器を用いて抽出又は収集・採集されてもよい。溶液は、健常対象の体液であってもよく、特定の疾患（非限定的に例えば、がん、肺がん、肝臓がん、すい臓がん、大腸がん、胆嚢がん、子宮頸がん、膀胱がん、および前立腺がんなど）の対象の体液であってもよいし、特定の疾患に罹患している疑いのある対象の体液であってもよい。
　「デバイス」は、いくつかの実施形態では、溶質を溶液から分離、回収するために用いられるデバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、「デバイス」は、溶液中の物質を分析するために用いられるデバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、「デバイス」は、有機分子を溶液から分離するために用いられてもよい。いくつかの実施形態では、「デバイス」は、生体分子を溶液から分離するために用いられてもよい。「デバイス」は、流体デバイス、流路デバイスであってもよく、それらの組み合わせであってもよく、それのいずれかを含むデバイスであってもよい。
　「基板」とは、その上に層、構造体、デバイスなどが形成される材料又は部材を意味する。基板は、例示的に非限定的に、半導体、金属、絶縁体、有機材料、高分子材料などを含む。一態様では、基板は、任意の形状の構造、例えば、主面が互いに平行である平面構造、主面が互いに平行ではない場合がある湾曲構造、又はそれらの組み合わせを有することができる。基板は、三次元的な構造をしていてもよい。
　基板は、触媒層を積層することができる材料で形成されていてもよい。例えば、シリコンなどの半導体材料、石英ガラスが、パイレックス（登録商標）ガラスなどのガラス材料、セラミックス、プラスチックなどの高分子材料等が挙げられる。
　いくつかの実施形態では、基板は実質的にフレキシブルであってもよく、伸縮自在であってもよい。いくつかの実施形態では、基板は実質的に非フレキシブルであってもよい。
　いくつかの実施形態では、デバイスはカバーを有していてもよい。「カバー」とは、基板に対抗して接触し又は接合される他の基板を意味する。カバーは、基板上に形成された構成を実質的に包む機能を有していてもよい。いくつかの態様では、流路はカバーを有していてもよい。一例では、カバーは流路の一部であってもよい。いくつかの態様では、カバーの一部が流路の一部であってもよい。いつかの実施形態では、デバイスはカバーを有していなくてもよい。一態様では、デバイスは第１基板と第２基板とを有して構成されていてもよい。一態様では、ナノワイヤは第１基板と第２基板との少なくとも一方に配置されててもよい。一態様では、デバイスは基板と流路画定部とを有して構成されていてもよい。一態様では、基板以外に流路を規定する部材を有していなくてもよい。一例では、基板表面の構造により流路が規定されてもよい。流路規定する表面構造は、段差などの機械的構成で規定されてもよい。段差などの機械的構成は、巨視的な構造でもよい。例えば、流路は、基板を掘って規定されてもよい。例えば、流路は、基板面を底面とした場合に流路の側壁を規定する部材、フィルム、第２の基板などを塗布、接着、接合などすることにより規定してもよい。例えば流路は、親水性疎水性など基板表面の化学的状態又は粗さやマイクロ構造の差異で規定されてもよい。一態様では、流路はこれらの構造の組み合わせで規定されてもよい。いくつかの実施形態では、これらのいずれかの流路に、カバーが更に配置されていてもよい。
　本開示では、原則的に、「基板」をナノワイヤが配置された基板（ナノワイヤ基板ともいう。）を意味するものとして使用し、「カバー」又は「カバー部材」を、ナノワイヤが配置された基板とは異なる基板であって、ナノワイヤ基板に接合されて流体チャンバ―又は流路を形成するように使用される部材を意味するものとして使用する。
　基板とカバーとには、それぞれ他方と接合又は結合する個所として規定される接合面を有していてもよい。
　カバーは、標準的な表面、例えば接合面に対して、凹部又は凹構造領域を有していてもよい。凹部等は、接合面の壁に囲まれていて、基板との接合により、実質的に密閉されるように構成されていてもよい。カバーと基板との接合により、実質的に流体チャンバが規定又は画定されてもよい。カバーと基板との接合部又は接合面同士の接着面は、いくつかの実施形態では液密であってもよく、いくつかの実施形態では非液密であってもよい。
　基板やカバーなど流体チャンバや流路を形成する部材は、一部又は全部が、無機材料で形成されていてもよく、有機材料で形成されてもよい。基板を形成する無機材料は、例えば、金属、シリコンその他の半導体材料、ガラス、セラミックスや金属酸化物などの絶縁材料であってもよい。
　基板やカバーなど流体チャンバや流路を形成する部材は、高分子材料で形成されていてもよい。高分子材料は、天然樹脂であってもよく、合成樹脂であってもよく、それらの混合物であってもよい。合成樹脂は、熱硬化性樹脂であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよく、他の樹脂であってもよい。
　熱硬化性樹脂は、非限定的に例えば、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）などであってもよい。
　熱可塑性樹脂は、非限定的に例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、テフロン―（ポリテトラフルオロエチレン、ＰＴＦＥ）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂）、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などの汎用プラスチックであってもよく；ポリアミド（ＰＡ）、ナイロン、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ－ＰＰＥ、変性ＰＰＥ、ＰＰＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦマイナスＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）などエンジニアリングプラスチックであってもよく；ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）（一般的にテフロン（登録商標）と呼ばれる。）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）などのスーパーエンジニアリングプラスチックであってもよい。
　カバーの材料として、切削または鋳型を転写しやすい材料を採用してもよい。いくつかの実施形態では、カバーの材料は、生体分子と非親和性の樹脂であってもよい。いくつかの実施形態では、カバーの材料は、光透過性を有していてもよい。カバーの材料として、例えば、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、硬質ポリエチレン製等のプラスチック、シリコン等が挙げられる。
　いくつかの実施形態では、基板やカバーなど流体チャンバや流路を形成する部材は、実質的にフレキシブルであってもよく、伸縮自在であってもよい。いくつかの実施形態では、基板は実質的に非フレキシブルであってもよい。
　いくつかの実施形態では、流体チャンバ、流路チャンバ又は流路（本開示では、単に流路、流路部とも言う。）は、複数の内壁を有していてもよい。流体チャンバ又は流路は、実質的に複数の内壁により囲まれた空間を有していてもよい。流体チャンバ又は流路は、一部における断面が多角形を有していてもよい。多角形は、例えば、３角形、４角形、５角形、６角形、８角形などであってもよい。複数の内壁は、平坦な内壁、曲面を有する内壁、それらの組み合わせで構成されていてもよい。
　いくつかの実施形態では、流体チャンバ又は流路は、曲面で連続した内壁を有していてもよい。例えば、流体チャンバ又は流路は、一部における断面が円や楕円その他の曲線で構成される形状を有していてもよい。
　いくつかの実施形態では、流体チャンバは、内壁で囲まれた閉空間を構成してもよい。溶液は開閉可能な導入口から導入されてもよい。いくつかの実施形態では、流体チャンバは、溶液の導入口と排出口を有していてもよい。いくつかの実施形態では、流体チャンバは流路として構成され、他のチャンバ又は構成要素と流体連結されていてもよい。いくつかの実施形態では、流体チャンバは、空気孔を有していてもよい。
　流体チャンバは、複数の流体チャンバを含んでいてもよい。
　流体チャンバは、接合体の外部と流体連結する孔、導入口、入口、投入口、サンプル投入孔及び／又は排出口、出口、回収口、サンプル回収孔を有していてもよい。
　凹部等は、基板との接合後に外部と流体連結されていてもよく、制御されて外部との流体連結が制御される流路を、一つ、複数、２つ以上、又は少なくとも一つ有していてもよい。
　基板は、カバーとの接合後に外部と流体連結されていてもよく、制御されて外部との流体連結が制御される流路を、一つ、複数、２つ以上、又は少なくとも一つ有していてもよい。
　一態様では、ナノワイヤが配置されている基板の面は、平坦面、湾曲面、又はそれらの組み合わせなどのいかなるタイプの面であってもよい。本開示では「ナノワイヤ面」は、ナノワイヤが配置、成長、又は形成された基板又はカバーの表面をいう。本開示では、この面を「第１面」とも呼ぶ。いくつかの実施形態では、「ナノワイヤ面」は、実質的にその全面にナノワイヤが配置されていてもよい。いくつかの実施形態では、「ナノワイヤ面」は、その一部にナノワイヤが配置されていてもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤが配置される基板の面は、平坦でなくてもよい。例えば、基板に凹部又は流路が形成され、その底面、側面などの内壁にナノワイヤが配置されてもよい。一態様では、ナノワイヤが配置される基板の面は、段差を有していてもよい。一態様では、ナノワイヤが配置される基板の面は、厳密に平坦でなくてもよく、荒さを有していてもよい。その表面粗さは、１ｍｍ、５００μｍ、１００μｍ、５０μｍ、１０μｍ、５μｍ、１μｍ、５００ｎｍ、１００ｎｍ、５０ｎｍ、又は１０ｎｍの値より小さく又はそれ以下であってもよい。表面粗さは、その面の垂直方向の流路サイズの１／２、１／３、１／４、１／５、１／１０、１／２０、１／２５、１／５０、１／１００、１／２００、１／５００、１／１０００、１／２０００、１／５０００、又は１／１００００の値より小さく又はそれ以下であってもよい。表面粗さは、非限定的に例えば、Ｒａ、Ｒｑ、Ｒｒｍｓ、Ｒｍａｘ、Ｒｖ、Ｒｐ、Ｒｔ、Ｒｋｕなどで定義することができる。一態様では、表面粗さは、基板面に対する表面処理によって生じてもよい。表面処理は、例えば非限定的に、機械研磨、化学処理、化学機械研磨、薬品処理、プラズマやエネルギー粒子照射、表面への物質の蒸着などであってもよい。
　一態様では、「第１面」とは、ナノワイヤが形成されている基板面を意味する。例えば、後述するように、基板の「第１面」の部材は、場合により、基板、触媒層または被覆層であってもよい。カバー部材の「第２面」と密着する「第１面」にナノワイヤが成長している場合には、ナノワイヤの根元にある平坦部が「第１面」であってもよい。
　ナノワイヤは、それが配置された基板面に対して実質的に垂直に配置されていてもよい。ナノワイヤは、それが配置された基板面に対して非垂直に配置されていてもよい。複数のナノワイヤは、それが配置された基板面に対して異なった角度で配置されていてもよい。ナノワイヤは、それが配置された基板面に対して平行に配置されていてもよい。ナノワイヤは、分岐鎖を有していてもよい。ナノワイヤは分岐鎖のない・非分岐の一本構造を有していてもよい。複数のナノワイヤは、分岐鎖を有するナノワイヤと、非分岐のナノワイヤとを含んでいてもよい。ナノワイヤは、それが配置された基板面に、一定の間隔、周期的に配置されていてもよい。ナノワイヤは、それが配置された基板面に、ランダム又は非周期的に配置されていてもよい。ナノワイヤは、基板面上の起点から成長して形成されていてもよい。ナノワイヤは、基板面上の起点から延びるように配置されていてもよい。
　いくつかの実施形態では、ナノワイヤは、流路又は流体チャンバを形成する材料に直接固定されていてもよい。ナノワイヤは、基板面から直接成長していてもよい。
　いくつかの実施形態では、ナノワイヤは、一部が基板面に埋め込まれていてもよい。ナノワイヤは、基板面に埋め込まれた成長ワイヤを起点として成長していてもよい。
　いくつかの実施形態では、ナノワイヤは基板面全体に亘って配置されていてもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤは基板面の一部に配置されていてもよい。
　「ナノワイヤ」はその一端で、基板と接触し又は基板に固定されていてもよい。「ナノワイヤ」は、基板と接触又は基板に固定されていない端部を有していてもよい。その端部を「先端」と呼ぶ。ナノワイヤの一端が、基板内部に入っている場合には、その先端を「埋め込み端部」と呼ぶこともできる。
　「ナノワイヤ」とは、直径又は特徴的な大きさ、あるいは直径が規定されない場合には、ある断面での最大径、最小径、平均的な径、その他の特徴的な大きさが、ナノメートルレベル（ｎｍ）、サブナノメートルレベル、１０ナノメートルレベル、１００ナノメートルレベル、あるいはサブマイクロメートルレベルである構造体をいう。「ナノワイヤ」の長さは、長手方向で規定されるサイズであって、ナノメートルレベルから１０ナノメートルレベル、１００ナノメートルレベル、あるいはサブマイクロメートルレベルであってもよい。「ナノワイヤ」は、ナノメートルオーダーの断面形状や直径などのサイズ（非限定的に例えば、直径１～数百ナノメートルの直径）を有する棒状、ワイヤ状の構造体を意味する。一態様では、本明細書に記載のナノワイヤの長さは、約０．１ナノメートル～約５００ナノメートル、約１ナノメートル～約２５０ナノメートル、約１ナノメートル～約１００ナノメートル、または約５ナノメートル～約５０ナノメートルである。
　ナノワイヤの断面は、実質的に円形、楕円形、正多角形、多角形、空洞体、であってもよい。ナノワイヤの外形は、実質的に円柱、楕円柱、多角柱であってもよい。ナノワイヤは、中空又は空洞体であってもよく、実質的に材料でつまった構造体でもよい。
　ナノワイヤは、一つの材料で形成されていてもよく、複数の材料で形成されていてもよい。ナノワイヤは、その表面に被覆材で被覆されていてもよい。
　一態様では、ナノワイヤは基板面に対して物理的、化学的又は理化学的に固定されていなくてもよい。例えば、ナノワイヤ又はその集合体が基板面に接触してあるいは基板面の近傍に配置されていてもよい。ナノワイヤは、溶液が導入されることにより巨視的に動かなくてもよく、あるいは動いてもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤは、機械的に基板面に接触するように、機械的に基板面に対して実質的に接触するように、又は基板面の近傍に機械的に実質的に固定されていてもよい。例えばナノワイヤの集合体（例えば巨視的に又は顕微鏡的にシート状の集合体）は、基板面に対して、はめ込みや接着剤などを用いて固定してもよい。
　いくつかの実施形態では、基板上に、触媒層を介さずに又は触媒層を形成せずに、直接ナノワイヤを形成してもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤを形成又は成長させる基板（内壁）表面又は触媒層表面に対して、活性化処理、親水化処理、熱処理、水熱処理などの表面処理を行ってもよい。表面処理は、例えばプラズマ処理、粒子（イオン、ラジカル、中性原子など）ビーム照射、ＵＶ、ＥＵＶなどの光（電磁波）照射、電子ビーム照射、研磨などの機械的処理などであってもよい。表面処理は、例えば金属と結合してルイス酸となる酸素の存在を高める処理であってもよい。いくつかの実施形態では、表面処理を行うことは、複数の表面処理を行うことを含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、２つ、２つ以上又は複数の表面処理は、同時に行ってもよく、時系列的に行ってもよく、それらの組み合わせを行ってもよい。
　ナノワイヤの材料は、無機材料であっても、有機材料であってもよい。ナノワイヤは、金属、非金属、半導体、それらの混合物若しくは合金、又はそれらの酸化物や窒化物であってもよく、含んでいてもよい。ナノワイヤの材料は、高分子材料であってもよく、高分子材料を含んでいてもよい。ナノワイヤは、ワイヤであってもよく、ウィスカであってもよく、繊維であってもよく、それらの混合物又は複合物であってもよく、
　ナノワイヤの材料に使われる金属は、非限定的に例えば、典型金属（アルカリ金属：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、アルカリ土類金属：Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ）、マグネシウム族元素：Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、アルミニウム族元素：Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、希土類元素：Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、スズ族元素：Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｐｂ、Ｔｈ、鉄族元素：Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、土酸元素：Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、クロム族元素：Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｕ、マンガン族元素：Ｍｎ、Ｒｅ、貴金属（銅族、貨幣金属）：Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、白金族元素：Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、天然放射性元素：ＵおよびＴｈを母体とする放射能壊変産物：Ｕ、Ｔｈ、Ｒａ、Ｒｎ、アクチノイド、超ウラン元素：Ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ、Ｃｍ、Ｂｋ、Ｃｆ、Ｅｓ、Ｆｍ、Ｍｄ、Ｎｏ等、ウラン以降の元素、又はそれらの合金などであってもよい。ナノワイヤは、上記金属又は合金の何れか一つ又は合金若しくは混合物の酸化物であってもよく、酸化物を含んでいてもよい。ナノワイヤの材料又は少なくともナノワイヤの表面（例えば被覆材）は、非限定的に例えば、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｇａ２Ｏ３、ＳｒＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｍ２０３、およびＥｕＯなどであってもよい。
　ナノワイヤの成長方法は、パルスレーザーデポジション、ＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ－Ｌｉｑｕｉｄ－Ｓｏｌｉｄ）法等の物理蒸着法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ－Ｖａｐｏｒ－Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、アーク放電法、レーザー蒸発法、有機金属気相選択成長法や水熱合成法、反応性イオンエッチング法、焼成法、溶融法、スパッタ法などであってもよい。
　ナノワイヤは電荷を帯びていてもよい。ナノワイヤは、回収又は抽出する物質の有する電荷と反対の電荷を有していてもよい。それにより、非限定的な例示として、細胞外小胞、核酸などの電荷を有する生体分子を効率よく、引き寄せ又吸着させることができる。
　ナノワイヤは、流路又は流体チャンバを形成する材料に対して他の材料又は部材を介して固定されていてもよい。ナノワイヤと壁面材料との間の材料は、ナノワイヤ成長のための触媒を有していてもよく、非触媒材料であってもよい。
　ナノワイヤは、触媒層、接着層、成長核を介して成長していてもよい。「層」は薄膜であってもよい。「層」は連続する膜であってもよい。「層」は非連続であってもよい。「層」は連続する膜であって、膜は穴を有していてもよい。「層」は、複数の互いに離れた薄膜であってもよい。「層」は、島であってもよく、島を含んでいてもよい。「層」は、粒子であってもよく、粒子を含んでいてもよい。
　ナノワイヤは、例えば、触媒層上に水熱合成方法を用いて成長させてもよい。例えば、ＺｎＯ微粒子を用いた場合は、水熱合成方法を用いて成長させてもよい。具体的に、非限定的な例示として、硝酸亜鉛六水和物（Ｚｎ（ＮＯ３）２・６ＨＯ）、ヘキサメチレンテトラミン（Ｃ６Ｈ１２Ｎ４）を脱イオン水に溶解した前駆体溶液に、加熱した基板を浸漬させることで、ＺｎＯ粒子（触媒層）が露出している箇所に、ＺｎＯナノワイヤを成長させることができる。
　触媒層、接着層、成長核は、金属であってもよく、合金であってもよく、非金属であってもよく、半導体であってもよく、それらの酸化物、窒化物などであってもよく、それらの混合物であってもよい。金属は、非限定的に、典型金属（アルカリ金属：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、アルカリ土類金属：Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ）、マグネシウム族元素：Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、アルミニウム族元素：Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、希土類元素：Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、スズ族元素：Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｐｂ、Ｔｈ、鉄族元素：Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、土酸元素：Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、クロム族元素：Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｕ、マンガン族元素：Ｍｎ、Ｒｅ、貴金属（銅族、貨幣金属）：Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、白金族元素：Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、天然放射性元素：ＵおよびＴｈを母体とする放射能壊変産物：Ｕ、Ｔｈ、Ｒａ、Ｒｎ、アクチノイド、超ウラン元素：Ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ、Ｃｍ、Ｂｋ、Ｃｆ、Ｅｓ、Ｆｍ、Ｍｄ、Ｎｏ等、ウラン以降の元素。酸化物は、それらの何れか一つ又は合金の酸化物であってもよい。
　ナノワイヤの成長核は、基板材料と異なる材料で形成されていてもよい。ナノワイヤの成長核は、ナノワイヤと異なる材料で形成されていてもよい。ナノワイヤの成長核は、基板材料と実質的に同じ材料で形成されていてもよい。ナノワイヤの成長核は、例えば、構造的に凹凸を有する表面であってもよい。ナノワイヤの成長核は、例えば、化学的に部分部分で異なる性質を有する表面であってもよい。機械的、構造的又は化学的に異なる（まだらな）表面は、ある部分で他の部分より、ナノワイヤの成長核となりやすい場合がある。例えば、リソグラフィとドライ・ウェットエッチングなので凹凸を形成してもよい。例えば、イオンや中性原子、プラズマなどを照射することで機械的、構造的又は化学的に異なる（まだらな）表面を形成してもよい。
　ナノワイヤの長さは、非限定的に例えば、５００ｎｍ、１μｍ、１．５μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ、１１μｍ、１２μｍ、１３μｍ、１４μｍ、１５μｍ、１７μｍ、２０μｍなどの値より大きくてもよく、それ以上でもよい。ナノワイヤの長さは、非限定的に例えば、１μｍ、１．５μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ、１１μｍ、１２μｍ、１３μｍ、１４μｍ、１５μｍ、１７μｍ、２０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、などの値より小さくても、それ以下でもよい。
　ナノワイヤの直径（又は太さ方向のサイズ）、非限定的に例えば、５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍ、２５ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍ、２５０ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍなどの値より大きくてもよく、それ以上でもよい。ナノワイヤの直径（又は太さ方向のサイズ）、非限定的に例えば、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍ、２５ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍ、２５０ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、１μｍなどの値より小さくてもよく、それ以下でもよい。
　ナノワイヤの材料に使われる高分子は、非限定的に例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリヂメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、導電高分子ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４－スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）などであってもよい。
　ナノワイヤは、繊維材料であってもよく、繊維材料を含んでいてもよい。繊維材料は、合成繊維であってもよく、天然繊維であってもよく、それらの混合物又は混合繊維であってもよい。繊維材料は、非限定的に例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアクリル、ポリアミド、共重合ポリエステル系繊維、ポリオレフェン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維などであってもよい。繊維材料は、非限定的に例えば、木綿、麻、へちま等の植物繊維であってもよい。ナノワイヤに用いられる繊維材料は、織物であってもよく、不織布であってもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤは、繊維材料の積層体であってもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤは、短繊維の構造体であってもよい。短繊維の長さはランダムであってもよく、規則性を有していてもよい。短繊維軸がランダムに配列されていてもよく、規則的に配列されていてもよい。いくつかの実施形態では、合成繊維は、低融点材料であってもよい。低融点材料は、非限定的に例えば、共重合ポリエステル系繊維、ポリオレフェン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維などであってもよい。いくつかの実施形態では、合成繊維は、鞘が低融点ポリマーを備える芯鞘構造を有していてもよい。
　ナノワイヤを有する面と対向する面（表面）の間隔は、ナノワイヤの長さ（又はナノワイヤが配置されている面の垂線方向のサイズ、以下同様）の２倍であってもよく、２倍未満であってもよく、１．５倍であってもよく、２倍以上であってもよく、３倍、４倍、５倍、６倍、７倍、８倍、９倍、１０倍であってもよく、それらより大きくてもよい。
　ナノワイヤを有する面と対向する面（表面）の間隔は、ナノワイヤの長さの１０倍、９倍、８倍、７倍、６倍、５倍、４倍、３倍など未満又は以下であってもよい。
　いくつかの実施形態において、流路内に、該流路内を通過するサンプル液に乱流を発生させる又は溶液を攪拌するための非平面領域が形成されている。
　いくつかの実施形態では、流路内表面には、立体微細構造（微細立体構造）又は三次元凹凸構造が形成されていてもよい。いくつかの実施形態では、流路内表面にカオティックミキサの機能を有する構造が形成されていてもよい。カオティックミキサにより、流路内に流れる流体を攪拌混合することができる。
　以下、図面を参照しつつ、対象物質（例えば細胞外小胞体）分離用デバイス（以下、単に「デバイス」と記載することがある。）、および、デバイスの作動方法（以下、単に「作動方法」と記載することがある。）について、詳しく説明する。本明細書において、同種の機能を有する部材には、同一または類似の符号が付されている。同一または類似の符号の付された部材について、繰り返しとなる説明が省略される場合がある。
（デバイスの第１の実施形態）
　図１Ａ～図１Ｅ、図２、および、図３を参照して、第１の実施形態に係るデバイス１ａについて説明する。図１Ａにデバイス１aの上面図、図１Ｂに図１ＡのＸ－Ｘ’断面図、図１Ｃに図１Ｂの点線で囲ったナノワイヤの拡大図、図１Ｄに図１ＡのＹ－Ｙ’断面、図１Ｅに図１Ｄに示す実施形態の変形例の断面図をそれぞれ示す。デバイス１は、基板２、ナノワイヤ３、カバー部材４を少なくとも含む。図１に示すデバイス１ａは、コアナノワイヤ３１を形成するための触媒層５を含んでいる。図１に示すデバイス１ａでは、基材２上に触媒層５が形成され、触媒層５の上にコアナノワイヤ３１が形成され、コアナノワイヤ３１の周囲および触媒層５は、ＳｉＯ2３２で被覆されている。つまり、ナノワイヤ３の表面はＳｉＯ2３２で形成されている。紙面の関係上、図１Ｂ、図１Ｄ、図１Ｅ、図２（５ａ）および（５ｂ）、並びに、図３Ｄでは、ＳｉＯ2３２の表示は省略する。後述するとおり、基板２上にＳｉＯ2で直接ナノワイヤ３を形成してもよい。本明細書において「第１面」は、基材２の触媒層５が形成される面またはナノワイヤ３が直接形成される面を意味する。本明細書においてナノワイヤの「先端」は、ナノワイヤの両方の端部の内、基板２の第１面から離れた方のナノワイヤの端部を意味する。基板２の第１面側のナノワイヤの端部は、本明細書では単に「端部」と記載する。
　カバー部材４は、カバー部材用基材４１、カバー部材用基材４１に形成された流路４２を含む。本明細書において「第２面」とは、カバー部材用基材４１の流路４２が形成される側の面（流路４２の開口部分を仮想平面とした場合、該仮想平面に続く面）を意味する。図１Ｂに示す例では、基板２上のＳｉＯ2３２の層と接しているカバー部材用基材４１の面が第２面に相当する。図１Ｄに示す例では、カバー部材４は、サンプル液の投入孔４３およびデバイス内で処理されたサンプル液を回収する回収孔４４を含んでいる。投入孔４３および回収孔４４は、図１Ｄに示すように、流路４２と第２面とは反対側の面４５を貫通するようにカバー部材用基板４１に形成されている。図１Ｄに示す例は、サンプル液をデバイス１ａの上方から投入および回収する例を示しているがこれに限定されない。投入孔４３および回収孔４４は、投入したサンプル液がナノワイヤ３を形成した領域を通過し、通過後にサンプル液を回収でいるように配置されていてもよい。例えば、図１Ｅに示すように、流路４２の側壁に投入孔４３および回収孔４４を形成してもよい。図１Ｅに示す例では、回収孔４４を形成する位置を基板２側、換言すると、回収孔４４の位置を投入孔４３より低くしている。そのため、例えば非限定的に、ポンプ等の送液装置を用いなくても、重力の作用で投入孔４３に投入したサンプル液を回収孔４４から回収することができる。図示は省略するが、投入孔４３は、図１Ｄに示すように、流路４２と第２面とは反対側の面４５を貫通するように形成し、回収孔４４は図１Ｅに示すように側壁に形成してもよい。図１に示す実施形態では、デバイス１ａはカバー部材４を含んでいるが、これに限られない。他の実施形態では、カバー部材４を設けなくてもよい。基板２上に形成したナノワイヤ３をサンプル液に浸漬する等により、ナノワイヤ３とサンプル液を接触させ、ＥＶｓをナノワイヤ３に吸着させた後、ナノワイヤ３とサンプル液を分離してもよい。
　第１の実施形態に係るデバイス１ａは、電子線リソグラフィ及びフォトリソグラフィ技術を用いて作製することができる。図２は、第１の実施形態に係るデバイス１ａのナノワイヤ３を第１面に形成した基板２の作製工程の一例を説明するための図である。図２は、図１のＸ－Ｘ’方向の断面図を表している。
（１）基板２を準備する。
（２）基板２上に、コアナノワイヤ３１作製用の粒子又は触媒をパルスレーザーデポジッション（ＰＬＤ）で塗布することで触媒層５を形成する。本明細書において「触媒層」は、ナノワイヤ作製用の「粒子」又は「触媒」の「層」を意味する。
（３ａ、３ｂ）電子線リソグラフィ用のレジスト６を塗布し、コアナノワイヤ３１を成長させる場所を電子線リソグラフィで描画する。電子線リソグラフィの描画は、コアナノワイヤ３１を成長させたいパターンで形成してもよい。例えば、コアナノワイヤ３１をランダムに成長させる場合は、基板２上のコアナノワイヤ３１を形成する領域の触媒層５が全て露出するように電子線リソグラフィで描画すればよい（３ａ参照）。基板２上の所望の位置にコアナノワイヤ３１を成長させる場合は、所望の位置にドット状の触媒層５が露出するように電子線リソグラフィで描画をしてもよい（３ｂ参照）。電子線リソグラフィで描画した部分のレジスト６を現像・除去する。
（４ａ、４ｂ）電子線リソグラフィで描画した部分のレジストが除去され、触媒層５が露出した場所にコアナノワイヤ３１を成長させる。
（５ａ、５ｂ）残りのレジストを除去する。これにより、第１面に形成した触媒層５上にコアナノワイヤ３１を形成した基板２が作製された。次いで、コアナノワイヤ３１の周囲および触媒層５の上にＳｉＯ2を形成する。このように、表面がＳｉＯ2で形成されたナノワイヤ３を基板２上に形成することができる。
　上記はパターニングに電子線リソグラフィを用いた例だが、これに限らない。ある態様では、フォトリソグラフィにより、コアナノワイヤ３１を成長させる領域を形成してもよい。その場合、例えば非限定的に、電子線リソグラフィ用のレジスト６に代え、フォトリソグラフィ用のレジスト６を用いればよい。
　図３Ａ～図３Ｃに、カバー部材４の各種態様を示す。いくつかの態様では、カバー部材４は、カバー部材用基材４１の第２面４７を切削して作製してもよい。いくつかの態様では、カバー部材４は、カバー部材用基材４１の材料に凸状の鋳型を押し付けて作製してもよい。凸状の鋳型を押し付けることでカバー部材４を作製した場合、投入孔４３および回収孔４４は、転写後に生検トレパン、超音波ドリル等を用いて形成してもよい。カバー部材４は、切削範囲、鋳型の形状を変えることで、例えば、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、流路４２の断面積を簡単に変えることができる。図３Ｃに示すように、流路４２の任意の面に、通過するサンプル液に乱流を発生させるための非平面領域４６を形成することもできる。非平面領域４６は、通過するサンプル液に乱流を発生できれば特に制限はない。例えば非限定的に、凸部等を形成してもよい。カバー部材４として、流路４２の断面積や形状が異なる複数種類を準備することができる。
　図２に示す工程により作製した第１面にナノワイヤ３を形成した基板２（図３Ｄ参照）に、所望の断面積や形状の流路４２を有するカバー部材４を被せることで、デバイス１ａを作製することができる。いくつかの態様では、ＳｉＯ2とカバー部材４を形成する材料との密着性が高い場合、カバー部材４を被せるだけでもよい。いくつかの態様では、必要に応じて、接着剤等を用いて、触媒層５上に形成されたＳｉＯ2とカバー部材４の第２面４７を密着させてもよい。
　基板２は、触媒層５を積層することができれば特に制限はない。基板２の材料として、例えば、シリコン、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス等が挙げられる。
　触媒層５に関し、コアナノワイヤ３１作製用の粒子としては、例えば、ＺｎＯが挙げられる。コアナノワイヤ３１作製用の触媒としては、例えば、金、プラチナ、アルミニウム、銅、鉄、コバルト、銀、錫、インジウム、亜鉛、ガリウム、クロム、および、それらの酸化物等が挙げられる。
　電子線リソグラフィ用のレジスト６としては、ＺＥＰ５２０、ＰＭＭＡ等を用いてもよく、半導体分野で用いられているレジストを用いてもよい。レジストの除去液として、ジメチルホルムアミドとアセトン等を用いてもよく、半導体分野で一般的な除去液を用いてもよく、その他の除去液を用いてもよい。
　フォトリソグラフィ用のレジスト６としては、ＴＳＭＲ　Ｖ５０、ＰＭＥＲ等のポジティブ型フォトレジスト、ＳＵ－８、ＫＭＰＲ等のネガティブ型フォトレジスト等を用いてもよく、半導体分野で一般的に用いられているレジストを用いてもよく、その他のレジストを用いてもよい。レジストの除去液としては、半導体分野で一般的な除去液を用いてもよく、その他の除去液を用いてもよい。
　ナノワイヤ３の表面をＳｉＯ2で形成する態様は特に制限はされない。いくつかの実施形態では、（１）図２に示すように、先ず、コアナノワイヤ３１を形成し、次いで、コアナノワイヤ３１の表面をＳｉＯ2で被覆してもよい。いくつかの実施形態では、（２）ＳｉＯ2で直接ナノワイヤ３を形成してもよい。他の形成方法を用いてもよい。
　上記（１）の方法（コアナノワイヤ３１を形成し、次いで、コアナノワイヤ３１の表面をＳｉＯ2で被覆する方法）について説明する。コアナノワイヤ３１は、先ず、触媒層５から公知の方法で成長させる。例えば、触媒層５としてＺｎＯ微粒子を用いる場合、水熱合成方法を用いて作製することができる。ある態様では、硝酸亜鉛六水和物（Ｚｎ（ＮＯ3）2・６Ｈ2Ｏ）、ヘキサメチレンテトラミン（Ｃ6Ｈ12Ｎ4）を脱イオン水に溶解した前駆体溶液に、加熱した基板２を浸漬させることで、ＺｎＯ粒子（触媒層５）が露出している部分から、ＺｎＯコアナノワイヤ３１を成長させることができる。
　触媒層５として触媒を用いる場合、次の工程でコアナノワイヤ３１を作製することができる。
　ＳｉＯ2、ＣｒＯx（ＣｒＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｒＯ2、ＣｒＯ3）、Ｌｉ2Ｏ、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＴｉＯ2、Ｍｎ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、Ｇａ2Ｏ3、ＳｒＯ、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｓｍ2Ｏ3、ＥｕＯ等の材料を用い、パルスレーザーデポジション、ＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ－Ｌｉｑｕｉｄ－Ｓｏｌｉｄ）法等の物理蒸着法でコアナノワイヤ３１を形成する。
　次に、作製したコアナノワイヤ３１の周囲を、次の工程によりＳｉＯ2で被覆することで、表面がＳｉＯ2で形成されたナノワイヤ３を作製することができる。
　ＳｉＯ2を用い、スパッタリング、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ）蒸着、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の蒸着法により、コアナノワイヤ３１の周囲に被覆層を形成する。
　次に、（２）の方法（ＳｉＯ2で直接ナノワイヤ３を形成する方法）について説明する。ＳｉＯ2で直接ナノワイヤ３を形成する場合、触媒上にＳｉＯ2材料を、パルスレーザーデポジション、ＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ－Ｌｉｑｕｉｄ－Ｓｏｌｉｄ）法等の物理蒸着法で成長させる。いくつかの態様では、ＳｉＯ2で形成したナノワイヤ３を直接用いてもよい。いくつかの態様では、ＳｉＯ2を用い周囲を被覆することで、後述するとおりナノワイヤ３の直径を調整してもよい。いくつかの態様では、基板２上にＡｇやＰｔ等の触媒を塗布し、Ｓｉを異方性高くウェットエッチングし、その後、Ｓｉの表面を熱酸化又は自然酸化することで、ＳｉＯ2ナノワイヤを形成してもよい。
　ナノワイヤ３の直径は目的に応じて適宜調整してもよい。例えば、ＺｎＯ微粒子を用いてコアナノワイヤ３１を形成する場合は、ＺｎＯ微粒子のサイズを変更してもよい。例えば、コアナノワイヤ３１に被覆層を形成する場合は、被覆層を形成する際の蒸着時間を変えることで直径を適宜調整してもよい。
　カバー部材４を作製するための材料としては、切削または鋳型を転写できる材料を用いてもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン）樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）等の熱可塑性樹脂；フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド、シリコーンゴム等の熱硬化性樹脂が挙げられる。なお、デバイス１をそのまま使用して目的とする生体分子を分析する場合は光透過性があり生体分子と非親和性の樹脂が望ましく、例えば、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、硬質ポリエチレン製等のプラスチック、シリコン等が挙げられる。
　サンプル液としては、ＥＶｓを含むものであってもよい。サンプル液は、血液、リンパ液、尿、唾液、精液、培地、緩衝液等であってもよい。
（デバイスの第２の実施形態）
　図４および図５を参照して、第２の実施形態に係るデバイス１ｂについて説明する。図４Ａに第２の実施形態に係るデバイス１ｂの断面図（図１Ｂと同じ方向）、図４Ｂに図４Ａの点線で囲ったナノワイヤの拡大図をそれぞれ示す。第２の実施形態に係るデバイス１ｂは、（１）触媒層５が含まれない点、（２）ナノワイヤ３の端部が基板２ａの第１面に埋め込まれている点、（３）基板２ａを形成する材料が、ナノワイヤ３を埋め込むことができる材料で形成されている点、で第１の実施形態と異なる。
　図５は、第２の実施形態に係るデバイス１ｂのナノワイヤ３の端部が第１面に埋め込まれた基板２ａの作製工程の一例を説明するための図である。図５は、図１のＸ－Ｘ’方向の断面図を表している。
（５）第１の実施形態に係るデバイス１ａで作製した、第１面にコアナノワイヤ３１を形成した基板２を鋳型として準備する。
（６）基板２ａを形成する材料を、鋳型に塗布する。
（７）基板２ａを鋳型から剥離することで、第１面にコアナノワイヤ３１の一部が埋め込まれた基板２ａを形成する。
（８）基板２ａの第１面に埋め込まれたコアナノワイヤ３１を更に成長させることで、コアナノワイヤ３１の端部が第１面に埋め込まれた基板２ａを作製する。コアナノワイヤ３１の成長は第１の実施形態と同様の手順で行うことができる。第１の実施形態と同様の手順で、コアナノワイヤ３１の周囲をＳｉＯ2で被覆することで、表面がＳｉＯ2で形成されているナノワイヤ３を形成することができる。基板２ａに埋め込まれたナノワイヤがＳｉＯ2で形成されている場合、埋め込まれたナノワイヤの端部からＳｉＯ2をパルスレーザーデポジション、ＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ－Ｌｉｑｕｉｄ－Ｓｏｌｉｄ）法等の物理蒸着法で成長させることで、直接表面がＳｉＯ2で形成されたナノワイヤ３を作製してもよい。
　ナノワイヤ３の端部が第１面に埋め込まれた基板２ａに、第１の実施形態と同様の手順で作製したカバー部材４を被せることで、第２の実施形態に係るデバイス１ｂを作製できる。
　基板２ａを形成する材料は、ナノワイヤ３を埋め込むことができてもよく、例えば、カバー部材４と同様の材料であってもよい。
　第２の実施形態に係るデバイス１ｂは、ナノワイヤ３の端部が基板２ａの第１面に埋め込まれている。したがって、例えば非限定的に、デバイス１ｂの内部に流すサンプル液の流速を上げても、ナノワイヤ３が基板２ａから剥がれ難くなる。
　上記の第１の実施形態および第２の実施形態は、デバイス１の代表的な例を示したものである。いくつかの実施形態では、基板２とカバー部材４を重ねることで形成した流路内に、表面がＳｉＯ2で形成されているナノワイヤ３を配置してもよい。例えば、基板２にマイクロ流路を形成し、該マイクロ流路内にナノワイヤ３を形成し、基板２にガラス板等のカバー部材を重ねることで流路を形成してもよい。マイクロ流路内にナノワイヤを作製する方法は、例えば非限定的に、国際公開第２０１５／１３７４２７号公報、国際公開第２０１４／０６５１９２号公報に記載されている工程を参照してもよい。
（デバイス１a、１ｂの作動方法）
　図６を参照して、デバイス１ａ、１ｂの作動方法の実施形態につい説明する。図６に、デバイス１ａの作動方法の実施形態の概略を示す断面図を示す。図６に示す例では、サンプル液が充填されているバックＢ１を投入孔４３にセットし、ＥＶｓを分離したサンプル液を回収するためのバックＢ２を回収孔４４にセットする。重力の作用でバックＢ１内のサンプル液がデバイス１ａ、１ｂの内部に流れる。デバイス１ａ、１ｂ内でＥＶｓを含むサンプル液を、デバイス１ａ、１ｂのナノワイヤ３に接触させる。接触工程を実施したサンプル液は、バックＢ１から連続して供給されるサンプル液に押し流され、バックＢで回収される。図６には、デバイス１ａを用いた例が示されているが、デバイス１ｂおよびその他のデバイス１を用いた場合の作動方法も同様である。
（デバイスの第３および第４の実施形態および作動方法）
　図７を参照して、第３の実施形態に係るデバイス１ｃおよび第４の実施形態に係るデバイス１ｄ、並びに、デバイス１ｃ、１ｄの作動方法について説明する。図７Ａに、第３の実施形態に係るデバイス１ｃの概略を示す。図７Ｂに、第４の実施形態に係るデバイス１ｃの概略を示す。図７Ａに示す第３の実施形態に係るデバイス１ｃは、サンプル液をデバイス１ｃ内に投入するための第１チューブ７ａと、デバイス１ｃ内でＥＶｓを分離したサンプル液をデバイス１ｃから回収するための第２チューブ７ｂと、を含む。それ以外は、デバイス１ａと実質的に同様である。第１チューブ７ａの一端は、投入孔４３に接続され、第２チューブ７ｂの一端は回収孔４４に接続されている。デバイス１ｃの作動方法では、第１チューブ７ａの他端にサンプル液が充填されているバックＢ１（図示は省略）を接続し、第２チューブ７ｂの他端にＥＶｓを分離したサンプル液を回収するためのバックＢ２（図示は省略）を接続する。それ以外は、デバイス１ａの作動方法と実質的に同様である。
　図７Ｂに示す第４の実施形態に係るデバイス１ｄは、第３の実施形態に係るデバイス１ｃに、サンプル液を第１チューブ７ａ、デバイス１ｄ、第２チューブ７ｂの順に送液する送液装置８を含んでいる。いくつかの実施形態では、送液装置８は、第１チューブ７ａの他端からサンプル液を吸引し、吸引したサンプル液を、第１チューブ７ａを介してデバイス１ｄの投入孔４３方向に送液できる。いくつかの実施形態では、送液装置８にポンプ等を用いてもよい。第４の実施形態に係るデバイス１ｄの作動方法は、接触工程の前に、送液装置８を用いて第１チューブ７ａを介してサンプル液をデバイス１ｄ内に投入する投入工程と、接触工程の後に、第２チューブ７ｂを介してデバイス１ｄ内でＥＶｓを分離したサンプル液をデバイス１ｄから回収する回収工程とを含む。それ以外は、第３の実施形態に係るデバイス１ｃの作動方法と実質的に同様である。
　図７Ｂに示す第４の実施形態に係るデバイス１ｄは、サンプル液を充填したバックＢ１（図示は省略）と回収用バックＢ２（図示は省略）を用いて、サンプル液の中のＥＶｓを分離することができる。第１チューブ７ａの他端に針を付け、これをがん患者の血管に挿入し、第２チューブ７ｂの他端に針を付け、これをがん患者の血管に挿入することで、患者から採取した血液からＥＶｓを分離し、ＥＶｓを分離した血液を患者に戻してもよい。いくつかの実施形態では、図７Ｂに示す第４の実施形態に係るデバイス１ｄは、がん患者の治療装置であってもよい。いくつかの実施形態では、図７Ｂに示す第４の実施形態に係るデバイス１ｄは、がん患者の治療方法に用いることができる。
　いくつかの実施形態では、例えば図７Ａに示す第３の実施形態に係るデバイス１ｃと、図７Ｂに示す第４の実施形態に係るデバイス１ｄのように、触媒層５の上にナノワイヤ３が形成されていてもよい。いくつかの実施形態では、例えば第２の実施形態に係るデバイス１ｂのように、ナノワイヤ３の端部は基板２ａの第１面に埋め込まれていてもよい。
　以下に実施例を掲げ、本出願で開示する実施形態を具体的に説明する。この実施例は、単に実施形態の説明のためのものであり、本出願で開示する発明の範囲を限定するものではなく、限定的に解釈するために用いられるべきではない。
〔デバイスの作製〕
＜実施例１＞
　以下の手順により、実施例１のデバイス１を作製した。
（１）コアナノワイヤの作製
　３インチｎ型シリコン（１００）ウエハ（Ａｄｖａｎｔｅｃｈ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）表面に、小型ＥＣＲイオンシャワー装置（ＥＩＳ－２００ＥＲＴ－ＹＮ，ＥＬＩＯＮＩＸ，Ｃｏ．，Ｌｔｄ）を用いてＣｒ層を積層させた。この際のスパッタ時間は１４分、Ｃｒ層の厚さ１４０ｎｍであった。その後、電気炉（ＳＨＩＲＯＴＡ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）を用いて、４００℃で２時間焼成し、Ｃｒ層を酸化させた。焼成後、基板を２０ｍｍ×２０ｍｍに切りだし、カーボンテープ（Ｎｉｓｓｉｎ　ＥＭ）を用いてスライドガラス（Ｍａｔｓｕｎａｍｉ　Ｇｌａｓｓ　Ｉｎｄ．，Ｌｔｄ．）に固定した。固定した基板を、１５ｍＭのヘキサメチレンテトラミン（ＨＭＴＡ；Ｗａｋｏ　Ｐｕｒｅ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．）、１５ｍＭ　硝酸ＺｎＯ六水和物（Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ，Ｔｈｅｒｍｏ　Ｆｉｓｈｅｒ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ．）の水溶液５０ｍＬに浸し、オーブンで９５℃、３時間加熱することで、ＺｎＯからなるコアナノワイヤを作製した。
（２）コアナノワイヤ表面へのＳｉＯ2の被覆
　ＳｉＯ2の被覆には、ＴＤＭＡＳ：Ｔｒｉｓｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｉｌａｎｃｅ（Ｊａｐａｎ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ　Ｌｔｄ．）とオゾンを前駆体として使用した。原子層堆積装置（Ｓａｖａｎｎａｈ　Ｇ２　Ｓ２００，Ｕｌｔｒａｔｅｃｈ，Ｉｎｃ．）を利用し、１５０℃の露出条件下で１００ｃｙｃｌｅｓ被覆を行うことで、コアナノワイヤの表面にＳｉＯ2を被覆したナノワイヤを作製した。
（３）カバー部材の作製
　Ｓｉ基板上にネガ型フォトレジストをスピンコーターで塗布し、流路部分が露光できる形状のフォトマスクを被せ、露光・現像することで、流路を形成する部分が凸状となる鋳型を作製した。次に、作製した鋳型をシャーレに入れた。次に、ＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤を重量比１０：１で容器に入れ、その後、２０００ｒｐｍで２ｍｉｎ、２２００ｒｐｍで６ｍｉｎの条件で混合したものを、シャーレに注ぎ込み、２ｈ真空引きすることでポリマー中の気泡を取り除いた。２ｈ経過後、８０℃のホットプレート上で２ｈ加熱することで重合を進行させてポリマーを硬化させた。この硬化させたポリマーを切り抜き、流路に０．３２ｍｍのパンチで投入孔および回収孔をあけることで、カバー部材を作製した。
（４）デバイスの作製
　上記（２）で作製したナノワイヤを有する基板上にカバー部材を被せた。投入孔および回収孔にＰＥＥＫチューブを挿入し、接着剤で固定することで、デバイスを作製した。
＜比較例１＞
　比較例１では、実施例１のＴＤＭＡＳに代え、ＴＤＭＡＴ：ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｄｏ）　ｔｉｔａｎｉｕｍ（Ｊａｐａｎ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ　Ｌｔｄ．）と純水を前駆体として使用し、サイクル数を１５０とした。それ以外は、実施例１と同様の手順で比較例１のデバイスを作製した。
＜比較例２＞
　実施例１の「（２）コアナノワイヤ表面へのＳｉＯ2の被覆」を実施せず、表面がＺｎＯのナノワイヤを用いることで、比較例２のデバイスを作製した。
〔デバイスが細胞に与える影響の確認〕
　次に、実施例１、比較例１、および、比較例２で作製したデバイスが細胞に与える影響を確認するため、以下の実験を行った。
（１）ＥＶｓの抽出
　ＥＶｓは、乳がん細胞であるＭＤＡ－ＭＢ－２３１（ＡＴＣＣ：ＨＴＢ－２６ＴＭ）から以下の手順で抽出した。
（１－１）細胞培養
　培地には、ＤＭＥＭ　ｗｉｔｈ　４．５ｇ／Ｌ　Ｇｌｕｃｏｓｅ　＆　Ｌ－Ｇｌｕｔａｍｉｎｅ（Ｌｏｎｚａ，Ｌｔｄ．）に、１０％　のｅｘｏｓｏｍｅ－ｄｅｐｌｅｔｅｄ　ＦＢＳ　ｍｅｄｉａ　ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ（Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，ＬＬＣ．）を混合したものを使用した。７５ｃｍ3容量フラスコ（ＩＷＡＫＩ　ＡＳＡＨＩ　ＧＬＡＳＳ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）中に２×１０6個の細胞を播種し、５％二酸化炭素雰囲気化、３７℃条件のＣＯ2インキュベータ（ＳＡＮＹＯ，Ｃｏ．，Ｌｔｄ）で４８時間培養した。
（１－２）ＥＶｓの抽出
　上記（１－１）の培養液から培養上清を回収し、０．２２μｍフィルター（Ｍｅｒｃｋ　Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ　Ｌｔｄ．）を利用し、細胞片等を除去した。次に、超遠心分離機（ＣＳ１５０ＦＮＸ，ＨＩＴＡＣＨＩ，Ｃｏ．，Ｌｔｄ）を用い、１１０，０００×ｇ、８０分間、４℃の条件で超遠心を行うことで、ＥＶｓを沈殿させた。上清を除去し、０．２２μｍフィルター処理済みのＰＢＳ中に沈殿物を分散させ、再び１１０，０００×ｇ、８０分間、４℃の条件で超遠心を行った。上清を除去後、培地であるＭＥＧＭ　ＢｕｌｌｅｔＫｉｔ（Ｌｏｎｚａ，Ｌｔｄ．）１ｍＬ中に沈殿物を分散させ、４℃で保存した。抽出したＥＶｓの濃度は、Ｎａｎｏｓｉｇｈｔ（ＬＭ１０Ｖ－ＭＹＨＳ１，Ｍａｌｖｅｒｎ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｌｔｄ）を用いたナノトラッキング法によって測定した。
（２）正常細胞の培養
　正常細胞には、乳腺上皮細胞であるＭＣＦ１０Ａ（ＡＴＣＣ：ＣＲＬ－１０３１７ＴＭ）を用いた。培地には、ＭＥＧＭ　ＢｕｌｌｅｔＫｉｔ（Ｌｏｎｚａ，　Ｌｔｄ．）を用いた。２５ｃｍ3容量フラスコ（ＩＷＡＫＩ　ＡＳＡＨＩ　ＧＬＡＳＳ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）中に１×１０6個の細胞を播種し、５％二酸化炭素雰囲気化、３７℃条件のＣＯ2インキュベータ（ＳＡＮＹＯ，Ｃｏ．，Ｌｔｄ）で培養した。
（３）正常細胞の増殖度の検量線作製
　正常細胞の増殖度は、細胞中の脱水素酵素により還元される発色試薬（Ｃｅｌｌ　Ｃｏｕｎｔｉｎｇ　Ｋｉｔ－８，株式会社同仁化学研究所）を用いた吸光度測定によって測定した。吸光度測定によって細胞増殖試験を行う際には、使用した細胞の脱水素酵素によって還元さ種数に対する吸光度の相関関係を調べた。吸光度測定は、４５０ｎｍの吸光度をプレートリーダー（ＰＯＬＡＲＳＴＡＲ　ＯＰＴＩＭＡ，ＢＭＧ　ＬＡＢＴＥＣＨ，Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）により測定した。図８に相関関係図を示す。図８に示すとおり、吸光度と細胞数との近似直線のＲ2値は０．９６７５となり、高い相関関係が得られた。
（４）細胞に与える影響の確認実験
　実施例１、比較例１、および、比較例２で作製した各デバイスを用い、以下の手順でデバイス（ナノワイヤ）が細胞に与える影響を確認した。
　正常細胞を９６穴プレート（３５３０７２，ＦＡＬＣＯＮ，Ｃｏｒｎｉｎｇ　Ｉｎｃ．）に５×１０3／ｗｅｌｌで播種し、播種１日後に以下の（ａ）～（ｅ）に示す培地に交換し培養した。５日後に、上記（３）と同様の吸光度測定によって増殖度を測定し、細胞の写真を撮影した。各実験とも、ｎ＝３である。
（ａ）コントロール培地
　ＥＶｓを含まないＭＥＧＭ培地。デバイスで処理なし。
（ｂ）ＥＶｓ添加培地
　ＥＶｓの濃度が１０8個／ｍＬとなるように添加したＭＥＧＭ培地。デバイスで処理なし。
（ｃ）ＥＶｓ添加培地
　ＥＶｓの濃度が１０9個／ｍＬとなるように添加したＭＥＧＭ培地。デバイスで処理なし。
（ｄ）デバイス処理ＥＶｓ培地
　上記（ｃ）の培地をデバイスに入れ、１時間振とうした培地。
（ｅ）デバイス処理コントロール培地
　上記（ａ）の培地をデバイスに入れ、１時間振とうした培地。
　図９は実施例１と比較例１のデバイスで処理した培地を用いた時の細胞増殖のグラフ、図１０は培地を交換して５日後の細胞の写真を示す。図１１に比較例２のデバイスで処理した培地を用いた時の細胞増殖のグラフ、図１２に培地を交換して５日後の細胞の写真を示す。ここでグラフおよび写真中の（ａ）～（ｅ）は、培地の種類を意味する。
　図９に示すように、培地（ｂ）および培地（ｃ）の結果から、ＥＶｓの濃度が１０9個／ｍＬのＭＥＧＭ培地で正常細胞を培養すると、明らかな異常増殖が認められた。このことは、図１０Ａに示す培地（ａ）で培養した正常細胞の形状と比較して、図１０Ｂに示す培地（ｃ）で培養した細胞の形状が異なることからも明らかである。そして、図９の実施例１（ナノワイヤ表面がＳｉＯ2）と比較例１（ナノワイヤ表面がＴｉＯ2）に示すとおり、異常増殖を示すＥＶｓの濃度である培地（ｄ）で正常細胞を培養すると、何れの場合も細胞の異常増殖は認められなかった。このことは、図１０Ｃおよび図１０Ｄに示す細胞の形状が、図１０Ａに示すコントロールである培地（ａ）で培養した正常細胞の形状とほぼ同じことからも明らかである。しかしながら、図９の実施例１（ナノワイヤ表面がＳｉＯ2）と比較例１（ナノワイヤ表面がＴｉＯ2）において、デバイス処理コントロール培地である培地（ｅ）で正常細胞を培養すると、実施例１はコントロール培地（ａ）で培養した正常細胞と同程度の細胞増殖度を示したが、比較例１はコントロール培地（ａ）で培養した正常細胞より細胞増殖度が低かった。
　図１１に示すように、ナノワイヤ表面がＺｎＯである比較例２のデバイスで処理した培地（ｄ）、（ｅ）を用いて正常細胞を培養すると、正常細胞の増殖度がゼロ、つまり細胞が死滅した。このことは、図１２Ａに示すコントロール培地（ａ）で培養した正常細胞の形状と比較して、図１２Ｂおよび図１２Ｃに示す細胞の形状が異なることからも明らかである。
　以上の結果より、ナノワイヤ表面がＺｎＯの場合、培地がナノワイヤに接触すると細胞を死滅させる非常に強い毒素が培地中に移行したことが明らかとなった。一方、ナノワイヤ表面がＳｉＯ2とＴｉＯ2の場合、培地（ｄ）で正常細胞を培養した時に細胞の異常増殖が抑えられたことから、ナノワイヤによりＥＶｓを分離できたことを確認した。
　培地（ｅ）で正常細胞を培養すると、比較例１（ＴｉＯ2）では、コントロールより細胞増殖度が低くなったことから、何らかの細胞毒素が培地中に移行したと考えられる。一方、実施例１（ＳｉＯ2）で、培地（ｅ）を用いて正常細胞を培養した場合、図９に示すとおり、コントロール培地（ａ）で培養した正常細胞と比較して、細胞増殖度はほぼ同じであった。すなわち、細胞毒素等の細胞の増殖に影響を与える物質は培地中に移行しないことがわかった。また、実施例１および比較例１は、コアナノワイヤとしてＺｎＯを含んでいる。したがって、ナノワイヤの表面の成分が、細胞の増殖に影響を与えることが明らかとなった。
　このように、ＺｎＯで形成したナノワイヤ、ＺｎＯコアナノワイヤの周囲をＳｉＯ2またはＴｉＯ2で被覆したナノワイヤに比べ、表面がＳｉＯ2で形成されたナノワイヤが、細胞に悪影響を与えずにＥＶｓを分離できた。
　本出願で開示するデバイスは、ナノワイヤにサンプルを接触させても、サンプル内に細胞に悪影響を与える物質が移行しない又はしにくい。したがって、例えば非限定的に、医療機関、大学、企業、研究機関等において、細胞実験等に有用である。
　ＥＶｓは血液等が体内を循環することでがん転移の誘発に寄与していると考えられている。そのため、体内からＥＶｓを取り除くことで、ＥＶｓを要因としたがん転移発生率を低減させることが可能であると考えられる。一例として、体内から血液やリンパ液（以下、血液とリンパ液を「血液等」と記載することがある。）を採取し、体外でデバイスを用いて血液等を処理し、処理した血液等を体内に戻す場合などで、処理の際に細胞等に悪影響を及ぼす物質等が血液等に混入しないことが望まれる。さらなる一例として、ｉｎ　ｖｉｔｒｏの実験においても、ＥＶｓを含む培地等のサンプル液からＥＶｓを分離した後の細胞への影響を調べる場合、ＥＶｓの分離処理の際に細胞に悪影響を及ぼす物質等がサンプル液に混入しない必要がある。
　上記のような場合に、本出願における開示の少なくとも一つを用いることで、例えば非限定的に、細胞への悪影響が少ない、生体分子（例えば細胞外小胞体）を分離するデバイス、および、そのデバイスの作動方法を提供することができる。
　以上、本開示の幾つかの実施形態及び実施例について説明したが、これらの実施形態及び実施例は、本開示を例示的に説明するものである。例えば、上記各実施形態は本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必要に応じて寸法、構成、材質、回路を追加変更してもよい。なお、上記に挙げた本開示の一または複数の特徴を任意に組み合わせた実施形態も本開示の範囲に含まれる。特許請求の範囲は、本開示の技術的思想から逸脱することのない範囲で、実施形態に対する多数の変形形態を包括するものである。したがって、本明細書に開示された実施形態及び実施例は、例示のために示されたものであり、本開示の範囲を限定するものと考えるべきではない。
１、１ａ～１ｄ…細胞外小胞体分離用デバイス、２、２ａ…基板、３…ナノワイヤ、４…カバー部材、５…触媒層、６…レジスト、７ａ…第１チューブ、７ｂ…第２チューブ、８…送液装置、３１…コアナノワイヤ、３２…ＳｉＯ2、４１…カバー部材用基材、４２…流路、４３…投入孔、４４…回収孔、４５…第２面とは反対側の面、４６…非平面領域、４７…第２面、Ｂ１、Ｂ２…バック

Claims (8)

  1. 　生体分子分離用デバイスであって、該デバイスは、
    　　基板と、
    　　該基板上に形成したナノワイヤであって、表面がＳｉＯ2で形成されているナノワイヤと、
    を備える
    デバイス。
  2. 　カバー部材を更に含む、
    請求項１に記載のデバイス。
  3. 　生体分子を含むサンプル液を、前記デバイス内に投入するための第１チューブと、
    　前記デバイス内で前記生体分子を分離した前記サンプル液を前記デバイスから回収するための第２チューブと
    を更に備える、
    請求項２に記載のデバイス。
  4. 　前記サンプル液を、前記第１チューブから前記第２チューブに向けて送液する送液装置
    を更に含む、請求項３に記載のデバイス。
  5. 　前記生体分子は、細胞外小胞体を含む、
    請求項１から４の何れか一項に記載のデバイス。
  6. 　表面がＳｉＯ2で形成されているナノワイヤを備える生体分子分離用デバイスの作動方法であって、
    　生体分子を含むサンプル液を、前記ナノワイヤに接触させること、
    を備える、作動方法。
  7. 　前記デバイスが、カバー部材を更に含む、
    請求項６に記載の作動方法。
  8. 　前記デバイスが、
    　　サンプル液を、前記デバイス内に投入するための第１チューブと、
    　　前記デバイス内で細胞外小胞体を分離した前記サンプル液を前記デバイスから回収するための第２チューブと、
    　　前記サンプル液を送液する送液装置と
    を含み、
    　前記作動方法が、
    　　前記接触工程の前に、前記第１チューブを介して前記サンプル液を前記デバイス内に投入することと、
    　　前記接触工程の後に、前記第２チューブを介して前記デバイス内で細胞外小胞体を分離した前記サンプル液を前記デバイスから回収することと
    を含む、請求項７に記載の作動方法。
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