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略1fLカプセル化体の製造方法及びそれに用いる装置 NEW

国内特許コード P200017339
整理番号 (S2018-0047-N0)
掲載日 2020年12月22日
出願番号 特願2019-549346
出願日 平成30年10月18日(2018.10.18)
国際出願番号 JP2018038900
国際公開番号 WO2019078311
国際出願日 平成30年10月18日(2018.10.18)
国際公開日 平成31年4月25日(2019.4.25)
優先権データ
  • 特願2017-202950 (2017.10.19) JP
発明者
  • ビヤニ マニッシュ
  • 高村 禅
  • シャルマ キルティ
  • ファン チェ チョン
  • 南 礼孝
出願人
  • 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学
発明の名称 略1fLカプセル化体の製造方法及びそれに用いる装置 NEW
発明の概要 本発明は、マイクロホールアレイチップ10、マイクロホールアレイチップの各主表面に対向し、間隔を開けてそれぞれ設けた2つの電極20、21、2つの電極の間に電圧を印加するための電源30を含むエレクトロスプレー用デバイスに関する。本発明は、前記デバイスの空間1に被カプセル化液を満たし、かつ空間2に被カプセル化液難溶性液を満たし、2つの電極の間にパルス波電圧を印加して、前記被カプセル化液をマイクロホールアレイチップのマイクロホールを通過させ、空間2内の被カプセル化液難溶性液にカプセル化体を生成させることを含む、カプセル化体の製造方法に関する。本発明は、μLスケールセルフリー反応をfLスケールのIVCにカプセル化するための方法であって、従来法より簡易にかつ効率的にfLスケールのIVCをカプセル化できる手段を提供する。
従来技術、競合技術の概要

合成生物学におけるIVC(in vitro compartmentalization(区画化))技術を用いた人工細胞のボトムアップ構造は、セルフリー系の効率の見直しを迫っている。セルフリー反応の生産率は、反応スケールサイズに逆比例すると考えられていた(非特許文献1)。これは主に、制限されていない空間でのバルクサイズの反応(ミリリットルからマイクロリットルの範囲)は、反応成分の非ポアソン分布によるノイズを生じるためである。第2に区画化は、外部環境からの内部活動的化学環境の分離によるセルライク界面現象を引き起し、区画のサイズ減少を増大させる。従って、制限された空間(フェムトリットルスケール)におけるセルフリー反応を行うことができるIVCの方法は、合成生物学における刺激的な可能性である。

IVCは3つの主要なアプローチを用いて生成する。
1)攪拌及びホモジネートを用いる油中水液滴のバルクエマルジョン化(非特許文献2)。単純であるが、相当量のポリ分散IVCを生じる(サイズpLからnLスケールの範囲)、従って収率は予測不能。

2)マイクロ流体に基づくシステム(非特許文献3)は、単分散IVCを生成できるが、サブpLまでの小さめのIVCの生成に限定され、生産効率も低い。

3)エレクトロスプレー(特許文献1)は単分散サブfLまでの極微小化IVCを生成できる。しかし、1kHzの周波数を用いるエレクトロスプレーのシングルノズルは、約5万液滴/秒を生成でき、そのためこの系では、μLスケールセルフリー反応のカプセル化のfLスケールのIVCにするには、数時間から数日必要になろう。例えば、10μLのセルフリー反応の1fLのIVCへのカプセル化には55時間を要するであろう。

特許文献1:特開2017-1018号公報

非特許文献1:Acs. Synth. Bio.2014:3,347
非特許文献2:Biomacromolecules 2005, 6, 1824-1828.
非特許文献3:Anal. Chem. 2008, 80, 3522-3529.
特許文献1および非特許文献1~3の全記載は、ここに特に開示として援用される。

産業上の利用分野

本発明は略1fLのカプセル化体の製造方法及びそれに用いる装置に関する。本発明は、例えば、被カプセル化液がフリー反応(体)であるIVCの製造方法及びそれに用いる装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
マイクロホールアレイチップ、
前記マイクロホールアレイチップの各主表面に対向し、間隔を開けてそれぞれ設けた2つの電極、
前記2つの電極の間に電圧を印加するための電源
を含む
エレクトロスプレー用デバイス。

【請求項2】
前記マイクロホールアレイチップのマイクロホールはチップ基板を貫通する貫通孔であり、貫通孔の両方の開口の平面形状は略円形であり、一方の開口の直径は他方の開口の直径と同一又は異なる、請求項1に記載のデバイス。

【請求項3】
前記2つの電極は、前記マイクロホールアレイチップの少なくともマイクロホールが存在する表面前面に設けられている、請求項1又は2に記載のデバイス。

【請求項4】
前記マイクロホールアレイチップの少なくとも一方の主表面に導電性薄膜層をさらに有し、導電性薄膜層はマイクロホールの各開口に対応する位置にマイクロホールの開口と略同一形状および寸法の開口を有する、請求項1~3のいずれかに記載のデバイス。

【請求項5】
前記マイクロホールアレイチップの一方の主表面と一方の電極(以下、電極A)との間隔に形成された空間1、及び前記マイクロホールアレイチップの他方の主表面と他方の電極(以下、電極B)との間隔に形成された空間2は、それぞれ液体保持機能を有する、請求項1~4のいずれかに記載のデバイス。

【請求項6】
前記空間1及び2は、密閉系であるか、あるいはそれぞれ液体の流入出口を有する流通系である、請求項5に記載のデバイス。

【請求項7】
マイクロホールの電極A側の開口の直径が10~100μmの範囲であり、マイクロホールの電極B側の開口の直径が1~10μmの範囲である、請求項1~6のいずれかに記載のデバイス。

【請求項8】
前記電源は、10~10000ボルトの範囲の電圧のパルス波を供給できる電源である、請求項1~7のいずれかに記載のデバイス。

【請求項9】
請求項5~8のいずれかに記載のデバイスの空間1に被カプセル化液を満たし、かつ空間2に被カプセル化液難溶性液を満たし、
2つの電極の間にパルス波電圧を印加して、前記被カプセル化液をマイクロホールアレイチップのマイクロホールを通過させ、空間2内の被カプセル化液難溶性液にカプセル化体を生成させることを含む、カプセル化体の製造方法。

【請求項10】
印加するパルス波電圧は、電圧が100~10000Vの範囲であり、周波数が、10~100kHzの範囲であり、デューティー比が10~90%の範囲である、請求項9に記載の製造方法。

【請求項11】
カプセル化体の平均体積が0.1fL~10fLである、請求項9または10に記載の製造方法。

【請求項12】
被カプセル化液がセルフリー反応(体)である請求項9~11のいずれかに記載の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2019549346thum.jpg
出願権利状態 公開
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