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生体高分子固定化促進用基材、生体高分子の固定化方法および生体高分子の結晶化方法

国内特許コード P09P006508
整理番号 22107
掲載日 2009年10月23日
出願番号 特願2008-081499
公開番号 特開2009-234963
登録番号 特許第5424294号
出願日 平成20年3月26日(2008.3.26)
公開日 平成21年10月15日(2009.10.15)
登録日 平成25年12月6日(2013.12.6)
発明者
  • 宮武 秀行
  • 渡邊 正満
  • 堂前 直
出願人
  • 国立研究開発法人理化学研究所
発明の名称 生体高分子固定化促進用基材、生体高分子の固定化方法および生体高分子の結晶化方法
発明の概要 【課題】タンパク質などの生体高分子を、基材上の任意の位置に一~数分子単位で位置制御しながら、固有の立体構造を保持し機能活性を維持しつつ緩和に固定化する方法を提供する。
【解決手段】基材表面にナノ加工、例えば、直径500nm以下の複数のくぼみ、または幅500nm以下の溝を設ける工程、および前記くぼみ又は溝に生体高分子を主に物理的に吸着して固定化する工程を含む、生体高分子の固定化方法。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


固体材料表面上にパターンを形成し、そこにタンパク質などの生体高分子を吸着させるという試みはすでになされている。
例えばS.J.Lukasらは、シリコン(Si)基板上の二酸化珪素(SiO2)薄膜にマイクロメーターサイズのパターンを形成し、パターン内の酸化膜を除去した上に、タンパク質であるアルブミンの吸着を行っている(非特許文献1)。しかし、この方法では、パターンのサイズがマイクロメーター以上であり、そのためにタンパク質吸着を一分子単位で制御しているわけではなく、マクロスコピックな吸着となっている。
また、T.Taniiらは、Si基板上にナノメートルサイズのパターンを形成し、そのパターン内を塩基修飾し、そこにタンパク質などの生体高分子を配位させる事により、生体高分子のパターン化を行っている(非特許文献2)。しかし、この方法は、単にパターンによる生体高分子の固定化を目指したものであり、生体高分子一つ一つの位置を制御した固定化・パターン化とは言えない。また、アミノ基への配位により、生体高分子の機能活性が失われる可能性がある。



一方で、ナノ構造材料を用いて生体高分子の自己集積化を促進させようという試みも、いくつか行われてきている。例えば、「ゼオライトを用いたタンパク質結晶化方法(特許文献1)」では、人工ゼオライト表面上のナノサイズ小穴がタンパク質分子の集積化に影響を与えることが示唆されている。しかしながら、この方法では人工ゼオライト小穴の直径、ピッチなどの配列パターンを任意に変更することは不可能であり、生体高分子を任意に基板上に配向させることは不可能であるという問題点がある。
【特許文献1】
特開2007-55931号公報
【非特許文献1】
S.J. Lukas et.al., Biomedi. Sci. Instr., 41(2005), 181.
【非特許文献2】
T. Tanii et.al., JJAP 44(2005), 5851.

産業上の利用分野


本発明はタンパク質などの生体高分子の固定化促進用基材、該基材を用いた生体高分子の固定化方法および生体高分子の結晶化方法に関する。より具体的には、本発明は、ナノテクノロジー(ナノ微細加工技術や自己集積ナノ構造、ナノインプリント技術など)を利用し、様々な基材の表面上に任意のナノ構造(点や線またはそれらの周期構造)を作成することで、ナノ構造と生体高分子の表面の相互作用を利用して、生体高分子をそのナノ構造と基材材料に応じて任意のパターンで配置・積層させる技術、およびそれを利用して生体高分子を効率よく結晶化させる技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
生体高分子の結晶化促進用基材であって、人工的に基材表面に直径3~500nm複数のくぼみ、または幅3~500nm溝であるナノパターンを設けたことを特徴とする生体高分子の結晶化促進用基材。

【請求項2】
シリコン、酸化アルミニウム、金属、プラスチック、またはガラスを素材とする、請求項1に記載の結晶化促進用基材。

【請求項3】
前記生体高分子が、タンパク質又はタンパク質複合体である、請求項1又は2に記載の結晶化促進用基材。

【請求項4】
請求項1~3のいずれか1項に記載の基材を用いて、前記ナノパターンに生体高分子を物理吸着により固定化する工程を含む、生体高分子の固定化方法。

【請求項5】
基材表面に直径3~500nm複数のくぼみ、または幅3~500nm溝であるナノパターンを設ける工程、および前記ナノパターンに生体高分子を物理吸着により固定化する工程を含む、生体高分子の固定化方法。

【請求項6】
前記ナノパターンに生体高分子を物理吸着により固定化する工程を生体高分子が結晶化する条件下で行い、生体高分子を結晶化させて基材に固定化させる、請求項4または5に記載の固定化方法。

【請求項7】
請求項1~3のいずれか1項に記載の基材を用いて、前記ナノパターンに生体高分子を物理吸着により固定化する工程を含む、生体高分子の結晶化促進方法。

【請求項8】
基材表面に直径3~500nm、直径の大きさが異なる複数種のくぼみを設ける工程、および前記くぼみに生体高分子を物理吸着により固定化する工程を含む、生体高分子の結晶化条件のスクリーニング方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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