(57)【要約】【課題】ペプチド材料が遊離状態にある溶液を用い、基材表面に該ペプチド材料の単分子膜を簡便に作製する方法を提供すること。【解決手段】基材上に二次元微細薄膜を作製する方法であって、該薄膜を形成するための有機分子材料として、少なくともペプチド鎖を有し、該ペプチド鎖が（１）４〜５０のアミノ酸残基で構成される、（２）少なくとも親水性アミノ酸残基および疎水性アミノ酸残基を有する、および（３）複数個隣接してβ−シート構造を形成し得る、をいずれも具備することを特徴とする有機分子材料を用意する工程と、前記有機分子材料が遊離状態を安定して保ち得る所定の濃度で該有機分子材料を含む溶液を調製する工程と、前記溶液を前記基材の表面に供給し、該溶液中の前記有機分子材料のペプチド鎖がβ‐シートを形成してなる単分子膜を該基材上に設ける工程と、を含む二次元微細薄膜の作製方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に二次元微細薄膜を作製する方法であって、
該薄膜を形成するための有機分子材料として、少なくともペプチド鎖を有し、該ペプチド鎖が以下の（１）〜（３）の条件：
（１）４〜５０のアミノ酸残基で構成される；
（２）少なくとも親水性アミノ酸残基および疎水性アミノ酸残基を有する；
（３）前記基材上に吸着され得、該吸着された際にはβ−シート構造を形成し得るアミノ酸配列を有する；
をいずれも具備することを特徴とする有機分子材料を用意する工程と、
前記ペプチド鎖がα−へリックスまたはランダムコイル構造を保ち得る濃度で前記有機分子材料を含み且つ該有機分子材料が個々に遊離して分散した状態の溶液を調製する工程と、
前記溶液を前記基材の表面に供給し、該溶液中の前記有機分子材料を基材上に吸着させるとともに該基材上に吸着した際の有機分子材料のペプチド鎖がそれぞれβ−シートを形成してなる単分子膜を該基材上に設ける工程と、
を含む二次元微細薄膜の作製方法。
【請求項２】
前記ペプチド鎖が一般式（Ｘ１−Ｘ２−Ｘ３−Ｘ４）ｎ（ここで、ｎは１以上の整数であり、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４のうち少なくとも１つは相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、残りは相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である。）に表されるアミノ酸配列構造を有する、請求項１に記載の二次元微細薄膜の作製方法。
【請求項３】
前記Ｘ１およびＸ３が相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、前記Ｘ２およびＸ４が相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である、請求項２に記載の二次元微細薄膜の作製方法。
【請求項４】
前記Ｘ１およびＸ３が相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基であり、前記Ｘ２およびＸ４が相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基である、請求項２に記載の二次元微細薄膜の作製方法。
【請求項５】
前記ペプチド鎖が一般式（Ｙ１−Ｙ２−Ｙ３）ｎ（ここで、ｎは１以上の整数であり、Ｙ１、Ｙ２およびＹ３のうち少なくとも１つは相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、残りは相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である。）に表されるアミノ酸配列構造を有する、請求項１に記載の二次元微細薄膜の作製方法。
【請求項６】
前記Ｙ１〜Ｙ３のうち、いずれか１つが親水性アミノ酸残基である、請求項５に記載の二次元微細薄膜の作製方法。
【請求項７】
前記Ｙ１〜Ｙ３のうち、いずれか１つが疎水性アミノ酸残基である、請求項５に記載の二次元微細薄膜の作製方法。
【請求項８】
前記親水性アミノ酸残基がそれぞれ独立に、アスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニン、リジン、ヒスチジン、セリン、スレオニン、アスパラギン、グルタミンおよびチロシンからなる群より選択されるアミノ酸残基であり、前記疎水性アミノ酸残基がそれぞれ独立に、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、トリプトファン、グリシンおよびアラニンからなる群より選択されるアミノ酸残基である、請求項１〜７のいずれかに記載の二次元微細薄膜の作製方法。
【請求項９】
前記溶液を調製するための溶媒として少なくとも水または低級アルコール系溶媒を使用し、該溶液中に含まれる前記有機分子材料の濃度が１×１０−６〜１×１０−４ｍｏｌ／Ｌとなるように該溶液を調製する、請求項１〜８のいずれかに記載の二次元微細薄膜の作製方法。
【請求項１０】
前記基材の少なくとも一表面が炭化ケイ素、シリカガラス、アルミナおよびマイカからなる群より選択される物質からなる、請求項１〜９のいずれかに記載の二次元微細薄膜の作製方法。
【請求項１１】
前記基材を前記溶液中に浸漬させることにより該基材表面に該溶液を供給する、請求項１〜１０のいずれかに記載の二次元微細薄膜の作製方法。
【請求項１２】
前記溶液を毛細管現象により前記基材表面に供給する、請求項１〜１０のいずれかに記載の二次元微細薄膜の作製方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載される二次元微細薄膜作製方法によって作製されたペプチド薄膜を表面に備えることを特徴とする、生組織順応性が付与された基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペプチド鎖を有する有機分子材料から二次元微細薄膜を基材上に作製する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ペプチド鎖を有する有機分子材料（以下、「ペプチド材料」と言及することもある）からなる単分子膜（二次元微細薄膜）は機能性材料としての応用が期待されている（非特許文献１）。単分子膜を基板上に作製する一般的方法の一つとしては、ラングミュア−ブロジェット法（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ法、ＬＢ法）が知られている。ＬＢ法では、異なる二つの相の界面（典型的には空気／水界面）に圧縮された両親媒性分子の膜を固体基板上に転写することにより単分子膜を作製する。ＬＢ法によるペプチド材料の単分子膜作製に関連する従来技術文献としては、非特許文献２および３が挙げられる。
【０００３】
【非特許文献１】Journal of the American Chemical Society Vol. 121, pp. 7266-7267, 1999.
【非特許文献２】Chemistry Letters Vol. 36, No.4, pp. 562-563, 2007.
【非特許文献３】Journal of the American Chemical Society Vol. 122, pp. 12523-12529, 2000.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ＬＢ法は圧縮圧力の緻密な制御を伴い、特別な装置を必要とするため簡便ではない。また、水溶性の高いペプチド材料は空気／水界面で薄膜を形成することができないため、かかるペプチド材料の単分子膜をＬＢ法によって作製することは困難である。
そこで本発明は、ペプチド材料が遊離状態にある溶液を用い、基材表面に該ペプチド材料の単分子膜を簡便に作製する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、所定のペプチド鎖を有する有機分子材料（ペプチド材料）が遊離状態にある溶液を所定の基材表面に供給すると、該有機分子材料が該基材表面に吸着する際、溶液中ではα−へリックスまたはランダムコイル構造を呈する該ペプチド鎖部分が該基材上では複数隣接してβ−シート構造を形成することを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
本発明によると、所定の有機分子材料（ペプチド材料）を用いて基材上に二次元微細薄膜を作製する方法が提供される。即ち、本発明に係る二次元微細薄膜作製方法は、基材上に二次元微細薄膜を作製する方法であって、
該薄膜を形成するための有機分子材料として、少なくともペプチド鎖を有し、該ペプチド鎖が以下の（１）〜（３）の条件：
（１）４〜５０のアミノ酸残基で構成される；
（２）少なくとも親水性アミノ酸残基および疎水性アミノ酸残基を有する；
（３）上記基材上に吸着され得、該吸着された際にはβ−シート構造を形成し得るアミノ酸配列を有する；
をいずれも具備することを特徴とする有機分子材料を用意する工程と、
上記ペプチド鎖がα−へリックスまたはランダムコイル構造を保ち得る濃度で上記有機分子材料を含み且つ該有機分子材料が個々に遊離して分散した状態の溶液を調製する工程と、
上記溶液を上記基材の表面に供給し、該溶液中の上記有機分子材料を基材上に吸着させるとともに該基材上に吸着した際の有機分子材料のペプチド鎖がそれぞれβ−シートを形成してなる単分子膜を該基材上に設ける工程と、
を含む二次元微細薄膜の作製方法である。
【０００７】
本発明の二次元微細薄膜作製方法で用いる有機分子材料は、上述のとおり、その構成要素として４〜５０のアミノ酸残基で構成されるペプチド鎖を有する。また、本発明の二次元微細薄膜作製方法で用いる有機分子材料は、本方法で使用される基材に吸着され得る性質であり、且つ、該吸着された際にはβ−シート構造を形成し得るアミノ酸配列を有する。即ち、本方法で使用される有機分子材料は、β−シート構造を形成し得る両親媒性（すなわち、親水性アミノ酸残基および疎水性アミノ酸残基を共に有する）ペプチド鎖を有する。また、本発明に係る方法では、かかるペプチド鎖を構成するアミノ酸残基数に応じて、上記β−シートの幅をナノサイズ（典型的には、約２０ｎｍ以下）に制御することが可能であり、一定のナノサイズ幅（即ちアミノ酸残基数によって規定される所定のペプチド鎖長）を有する微細なペプチド線維（ペプチドファイバー）によって構成される単分子膜を作製することができる。
【０００８】
また、ここに開示される二次元微細薄膜作製方法の好適な一態様において、上記ペプチド鎖は、所定の親水性アミノ酸残基および疎水性アミノ酸残基以外に任意のアミノ酸残基を含んでいてもよく、該ペプチド鎖によって形成されるβ−シートは平行または逆平行であり得る。
また、ここに開示される二次元微細薄膜作製方法の好適な一態様において、上記有機分子材料は、上記ペプチド鎖以外の化学構造（例えば、保護基、スペーサー、官能基、機能団など）を含み得る。したがって、本明細書において「有機分子材料（ペプチド材料）」とは、少なくとも上述のペプチド鎖を有し、該ペプチド鎖以外の化学構造をも含み得る有機分子材料を意味する。特に好ましい一態様において、上記有機分子材料はペプチド鎖の一部にスペーサーが結合していることを特徴とする。かかるスペーサーの好適例として種々の分子量のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）が挙げられる。
【０００９】
また、本発明の二次元微細薄膜作製方法で用いる有機分子材料に含まれる上記ペプチド鎖は、基材に吸着した際にアミノ酸残基数によって規定される所定の長さ（或いは形成される微細薄膜の形成パターンによっては該β−シートがラインの幅）を有するβ−シート構造を形成し得る組成（アミノ酸配列）であればよく、その構成要素である親水性および疎水性アミノ酸残基の種類、順番等に特に制限はない。しかし、合成の簡便性等の観点からは、所定のアミノ酸配列が繰り返されるアミノ酸配列構造を好適に採用し得る。
例えば、ここに開示される二次元微細薄膜作製方法の好適な一態様において、一般式Ｉ：（Ｘ１−Ｘ２−Ｘ３−Ｘ４）ｎで表される構造を有するペプチド鎖を好ましく用いることができる。ここで、ｎは１以上の整数（例えば１〜１２、好ましくは２〜８、特に好ましくは３〜５）であり、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４のうち少なくとも１つは相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、残りは相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、一般式Ｉ中のＸ１（Ｘ２〜Ｘ４ならびに後述する一般式ＩＩ中のＹ１〜Ｙ３についても同じ。）に関して上記「相互に同一又は異なる」とは、上記一般式で表される繰り返しアミノ酸配列のうち、Ｎ末端から数えて最初のＸ１、次のＸ１、さらに次のＸ１、というようにｎの数に応じてアミノ酸配列中に繰り返し存在する式中のＸ１の位置のアミノ酸残基が全て同じ種類の親水性（又は疎水性）アミノ酸残基であってもよいし、相互に異なる種類の親水性（又は疎水性）アミノ酸残基であってもよいことを意味する。即ち、上記一般式は当該式で表される繰り返しアミノ酸配列構造において、親水性アミノ酸残基と疎水性アミノ酸残基の存在パターンを表したものである。なお、合成の簡便性、β−シートの生じやすさ等の観点からは、特定のアミノ酸残基からなる所定のアミノ酸配列（例えば、上記一般式のカッコ内に示すアミノ酸配列）が繰り返されるアミノ酸配列構造を好適に採用し得る。
【００１０】
上記一般式Ｉの組成（アミノ酸配列）は、有機分子材料のペプチド鎖が上記溶媒に分散した状態でα−へリックス或いはランダムコイル構造をとる一方で、基材に吸着された際（単分子膜を構成する際）にはβ−シート構造をとる限りにおいて、親水性アミノ酸残基と疎水性アミノ酸残基の存在割合および順番に特に制限はない。典型的には、式中のＸ１およびＸ３はそれぞれが相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、Ｘ２およびＸ４はそれぞれが相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基であり得る。また、Ｘ１およびＸ３はそれぞれが相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基であり、Ｘ２およびＸ４はそれぞれが相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり得る。
【００１１】
また、ここに開示される二次元微細薄膜作製方法の好適な他の一態様において、上記ペプチド鎖として、一般式ＩＩ：（Ｙ１−Ｙ２−Ｙ３）ｎで表される構造を有するペプチド鎖を採用し得る。ここで、ｎは１以上の整数であり、Ｙ１、Ｙ２およびＹ３のうち少なくとも１つは相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、残りは相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である。
【００１２】
上記一般式ＩＩの組成（アミノ酸配列）は、有機分子材料のペプチド鎖が上記溶媒に分散した状態でα−へリックス或いはランダムコイル構造をとる一方で、基材に吸着された際（単分子膜を構成する際）にはβ−シート構造をとる限りにおいて、親水性アミノ酸残基と疎水性アミノ酸残基の存在割合および順番に特に制限はない。典型的には、上記一般式ＩＩで表されるペプチド鎖は、Ｙ１〜Ｙ３のうちいずれか１つが親水性アミノ酸残基である組成、およびＹ１〜Ｙ３のうちいずれか１つが疎水性アミノ酸残基である組成、のいずれであってもよい。
【００１３】
ペプチド鎖を構成する親水性アミノ酸残基は、例えば、それぞれ独立に、アスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニン、リジン、ヒスチジン、セリン、スレオニン、アスパラギン、グルタミン、チロシンのいずれかであり得る。好ましくは、ペプチド鎖を構成する親水性アミノ酸残基は、それぞれ独立に、アスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニンおよびリジンから成る群より選択される。
また、ペプチド鎖を構成する疎水性アミノ酸残基は、それぞれ独立に、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、トリプトファン、グリシン、アラニンのいずれかであり得る。好ましくは、ペプチド鎖を構成する疎水性アミノ酸残基は、それぞれ独立に、バリン、ロイシン、アラニンおよびイソロイシンから成る群より選択される。
【００１４】
また、本発明の二次元微細薄膜作製方法では、上記有機分子材料を分散した状態で含む溶液の調製には、一種類の溶媒または二種類以上の相互に可溶な溶媒を混合したものを用いる。好ましくは、少なくとも水および低級アルコール系溶媒（例えばメタノール、エタノール、ブタノール、イソプロパノール）からなる群より選択されるいずれかの溶媒を用いると、上記ペプチド材料を容易に溶解し、遊離状態（分散状態）に安定に保ち得る。また、上記溶液は、酸、塩基等、上記ペプチド材料以外の物質を含み得る。
この溶液に含まれる上記ペプチド材料の濃度は、該ペプチド材料が遊離状態を保ち得る程度で、且つ上記ペプチド材料が基材表面に吸着する際、二次元方向にβ−シートを効率よく形成し得る程度（好ましくは、約１×１０−６〜１×１０−４ｍｏｌ／Ｌ）とする。
【００１５】
また、ここに開示される二次元微細薄膜作製方法で使用する基材は、上記ペプチド材料を吸着させ得る限りにおいて、その材質（組成）、形状、サイズ等に特に制限はない。種々の金属製基材或いはセラミック製基材が用いられ得るが、親水性の高い表面を有する基材が好ましい。例えば、好適例として、少なくともその一表面（膜を設ける側）が炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリカガラス、アルミナおよびマイカからなる群より選択されるいずれかの物質により構成される基材が挙げられる。
従って、本発明の他の側面として、比較的親水性の高い基材（例えば上記のような物質からなる基材）について、疎水性の高いペプチド材料を用いて該基材上に単分子膜を作製することで、該基材の表面の改質を行うことができる。すなわち、本発明の他の側面として、親水性基材の表面に撥水性を有するペプチド材料（有機分子材料）から成る単分子膜を作製する方法が提供される。また、ここに開示される二次元微細薄膜作製方法によって作製された、基材上に高撥水性の二次元微細薄膜（単分子膜）を備える物品が提供される。
また、疎水性表面は細胞に対する接着性を有するため、かかる表面を具備する基板は細胞培養等に用いることができる。
従って、本発明の更に他の側面として、ここで開示されるいずれかの二次元微細薄膜作製方法により作製されたペプチド薄膜を表面に備える基板が提供される。かかる基板は、上記ペプチド薄膜を表面に有する結果、高い生組織順応性を有する。ここで「生組織順応性」とは、細胞や組織（器官）等の生組織の基板上における生存のし易さ、増殖のし易さ等をいう。例えば、接着性細胞の基板表面への接着性の向上は、ここでいう生組織順応性の向上を意味する。本発明により提供される二次元微細薄膜作製方法を適用して基板表面にペプチド薄膜を作製することにより、接着性細胞の接着性の向上等、当該基板の生組織順応性を向上させることができる。
【００１６】
本発明の二次元微細薄膜作製方法では、上記基材表面への上記溶液の供給方法は特に制限されない。例えば、上記基材を溶液中に浸漬させる方法や毛細管現象を利用する方法により、特別な装置を用いることなく上記溶液を該基材表面に供給することができる。このように、本発明の方法によると、上記ペプチド材料の薄膜を気相／液相界面に形成する必要がないため、特別な装置を使用することなく、簡便な方法で所定の基材上に上記有機分子材料（ペプチド材料）の単分子膜を効率よく作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
また、使用するペプチド材料は一般的に知られる化学合成または遺伝子工学的生合成によって作製することができる。かかる合成法自体は本発明を何ら特徴づけるものではないため、詳細な説明は省略する。
【００１８】
ここに開示される二次元微細薄膜作製方法では、両親媒性のペプチド鎖を有する有機分子材料を使用する。上記ペプチド鎖の総アミノ酸残基数は概ね４以上５０以下であることが好ましく、８以上３２以下であることが更に好ましい。１２以上２０以下が特に好ましい。これにより、基材への吸着時に好ましいβ−シートが形成されるとともに、該ペプチド鎖の鎖長に対応する線幅が約２０ｎｍ以下（更には１０．５ｎｍ以下）の微細なβ−シート（ペプチド線維）から成る単分子膜を作製することができる。
【００１９】
上記両親媒性のペプチド鎖を構成する親水性アミノ酸残基および疎水性アミノ酸残基としては、そのペプチド鎖が線状構造（すなわち、β−シートの構成要素となり得る構造）をなし得るものを好ましく使用する。特に制限するものではないが、上記親水性アミノ酸残基の好適例としては、アスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニン、リジン、ヒスチジン、セリン、スレオニン、アスパラギン、グルタミン、チロシンが挙げられる。特に、アスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニン、リジンが好ましい。
また同様に、特に制限されないが、上記疎水性アミノ酸残基の好ましい例としては、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、トリプトファン、グリシン、アラニンが挙げられる。特に、バリン、ロイシン、アラニン、イソロイシンが好ましい。
【００２０】
上記ペプチド鎖は、基材上でβ−シートを形成し得る限りにおいて、その組成（含まれる親水性および疎水性アミノ酸残基の種類、割合、順番等）に特に制限はない。しかし、合成の簡便性等の観点からは、所定のアミノ酸配列を繰り返す構造であることが好ましい。例えば、一般式Ｉ：（Ｘ１−Ｘ２−Ｘ３−Ｘ４）ｎで表される構造を好ましく採用し得る。ここで、好ましくは、ｎは１以上の整数であり、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４のうち少なくとも１つは相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、残りは相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である。
【００２１】
上記一般式Ｉの好ましい組成としては、例えば、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４のいずれか一つが親水性アミノ酸残基であり、残りが相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である組成、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４のいずれか一つが疎水性アミノ酸残基であり、残りが相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基である組成、並びにＸ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４のいずれか二つが相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、残り二つが相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である組成が挙げられる。なかでも、親水性アミノ酸残基および疎水性アミノ酸残基が交互に結合した態様の組成が特に好ましい。すなわち、式中のＸ１およびＸ３が相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、Ｘ２およびＸ４が相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である組成、または、Ｘ１およびＸ３が相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基であり、Ｘ２およびＸ４が相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基である組成を特に好適に用いることができる。かかる組成のペプチド鎖は、線状に伸びた状態で、一方の側に親水性アミノ酸残基のみを配し、他方の側に疎水性アミノ酸残基のみを配するため、特に効率よくβ−シートを形成し得る。
かかる一般式Ｉに包含される好適な具体例の一つとして、配列番号１に記載するＮ末端からロイシン（Ｌ）およびグルタミン酸（Ｅ）の繰り返し配列から成る計１６残基のペプチド鎖（ＬＥＬＥ）４が挙げられる。
また、他の具体例として、配列番号２に記載するＮ末端からアルギニン（Ｒ）、アラニン（Ａ）、アスパラギン酸（Ｄ）およびアラニン（Ａ）の繰り返し配列から成る計１６残基のペプチド鎖（ＲＡＤＡ）４が挙げられる。
また、他の具体例として、配列番号３に記載するＮ末端からロイシン（Ｌ）、グルタミン酸（Ｅ）、ロイシン（Ｌ）およびロイシン（Ｌ）の繰り返し配列から成る計１６残基のペプチド鎖（ＬＥＬＬ）４が挙げられる。
【００２２】
また、上記所定のアミノ酸配列を繰り返す構造のペプチド鎖は、上記一般式Ｉ以外に、例えば、一般式ＩＩ：（Ｙ１−Ｙ２−Ｙ３）ｎで表される構造を好ましく有し得る。ここで、好適には、ｎは１以上の整数であり、Ｙ１、Ｙ２およびＹ３のうち少なくとも一つは相互に同一または異なる親水性アミノ酸残基であり、残りは相互に同一または異なる疎水性アミノ酸残基である。すなわち、Ｙ１、Ｙ２およびＹ３のうちいずれか一つが親水性アミノ酸残基であり、残りが互いに同一または異なる疎水性アミノ酸残基である組成、並びに、Ｙ１、Ｙ２およびＹ３のうちいずれか一つが疎水性アミノ酸残基であり、残りが互いに同一または異なる親水性アミノ酸残基である組成、のいずれをも好適に用いることができる。
【００２３】
上記ペプチド鎖は、β−シート化が阻害されない限りにおいて、所定の親水性アミノ酸残基および疎水性アミノ酸残基以外に、一種または二種以上の任意のアミノ酸残基を含み得る。該任意のアミノ酸残基は、接着活性等、所定の機能を有するアミノ酸配列であり得る。また、上記ペプチド鎖を構成するアミノ酸残基は、その側鎖が改変または修飾されていてもよい。更に、主鎖のＮ末端および／またはＣ末端が改変または修飾（アミド化等）されていてもよい。
【００２４】
また、本発明の二次元微細薄膜作製方法に使用される有機分子材料の好適な一態様は、上記ペプチド鎖に加えて、例えば、保護基、スペーサー、官能基、機能団等、他の化学構造を含む有機分子材料である。例えば、主鎖であるペプチド鎖のＮ末端が保護基によって修飾され、該主鎖のＣ末端にスペーサー（ＰＥＧ等）が結合された態様の有機分子材料を使用すると、各ペプチド線維が該スペーサーによりほぼ等間隔に配列した状態で基板上に配置され得るため、均質性に優れた単分子膜を好ましく作製することができる。また、このようなスペーサー付き有機分子材料をしようすることによって、当該スペーサーによって間隔が設けられ且つβ−シートが隣接して配列された、いわば所定のパターンが形成された微細配線（換言すればパターン化された二次元微細薄膜）を基材上に形成することができる。
【００２５】
上記ペプチド材料を含む溶液の調製に用いる溶媒は、該ペプチド材料が遊離状態を保ち得る濃度で該ペプチド材料が可溶であれば特に制限されない。例えば、典型的には、水および低級アルコールからなる群より選択される一種類の溶媒または二種類以上の相互に可溶な溶媒を混合したものを好ましく用いることができる。上記低級アルコールの好ましい例としては、メタノール、エタノール、２，２，２‐トリフルオロエタノール（ＴＦＥ）等が挙げられる。また、使用する有機分子材料の溶解度によっては、低級アルコールと該アルコールに可溶な有機溶媒（ベンゼン等）とを混合したものを好ましく採用し得る。また、酸または塩基を添加した酸性溶媒或いはアルカリ性溶媒を採用してもよい。
【００２６】
また、この溶液に含まれる上記ペプチド材料の濃度の上限は、溶液中で上記ペプチド材料が遊離状態で分散し得る程度が好ましい。すなわち、上記ペプチド材料の上限濃度は、上記ペプチド材料の臨界凝集濃度（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，  ＣＡＣ）を超えない程度を好適とする。下限濃度は、基材表面に供給された際、基材上にβ‐シートを効率よく形成し得る程度が好ましい。例えば、約  １×１０−６ｍｏｌ／Ｌ以上１×１０−４ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度を好ましく採用し得る。上記濃度がかかる濃度範囲よりも高すぎると、溶液中で上記ペプチド材料が凝集してβ−シートを形成してしまう。かかるβ‐シートを基材表面に転写すると、基材上でβ−シートの多層化（三次元方向への積層）が起こりやすく、均一な厚みを有する薄膜を作製することが困難になる。他方、上記濃度がかかる濃度範囲よりも低すぎると、上記ペプチド材料の基材表面への吸着効率が下がり、単分子膜の形成が困難になる。
【００２７】
本発明では、上述したペプチド材料を相互に遊離した状態で分散した溶液を使用して基材表面に該ペプチド材料から成る二次元微細薄膜を形成する。ここで、基材の材質、形状、サイズは特に限定されず、少なくとも薄膜を配置する表面が上記ペプチド材料を吸着させ得る物質から成る基材を用いればよい。かかる物質の好適な例としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリカガラス、アルミナ、マイカ等が挙げられる。
【００２８】
上記溶液を基材の表面に供給する方法に特に制限はない。例えば、該基材を該溶液に所定の時間浸漬させる方法を好ましく採用し得る。この方法を採用する場合、実施態様に特に制限はなく、溶液中に基材を浸漬させた状態で所定の時間静置させればよい。浸漬させる際の上記基材の置き方（向き、位置）に特に制限はない。例えば、上記溶液の液面に対して上記基材を垂直に置いてもよいし、平行に置いてもよい。この溶液供給方法によると、上記溶液を入れる容器に特に制限はない。
また、他の一つの溶液供給方法では、毛細管現象を利用して基材表面にペプチド材料溶液を好適に供給することができる。この方法の好ましい一態様を図１の模式図に示す。この態様では、少なくとも内壁表面が疎水性の容器１０（テフロン（登録商標）製容器等）の内壁表面１２から所望の厚さ（典型的には１００μｍ〜２５０μｍ程度）の隙間３０を空けて親水性基板２０を立てる。これは、特に制限するものではないが、隙間３０と同じ厚さを有するシート片（テフロン（登録商標）製テープ等）を内壁表面１２と基板表面２２との間にかませることによって好適に実施することができる。かかる態様の基板２０の底部２４にピペット等によりペプチド材料溶液を供給すると、毛細管現象によりこの溶液が内壁表面１２と基板表面２２とによって形成された隙間３０を上昇する。この状態を所定の時間維持することにより、基板表面２２にペプチド線維が複数会合してなる単分子膜を作製することができる。
ここで、上記ペプチド材料溶液は、上述のように底部２４に直接配置してもよいし、所定の溶媒（典型的には、該ペプチド材料溶液の調製に用いた溶媒）を所望の量底部２４に配置し、この溶媒が毛細管現象により隙間３０を上昇した後、該ペプチド材料溶液を更に底部２４に供給し、上記溶媒中に拡散させてもよい。
【００２９】
また、毛細管現象を利用して基材表面にペプチド材料溶液を供給する方法の好適な他の一態様の模式図を図２に示す。この態様では、少なくとも内壁表面が疎水性の容器１０の一底辺に沿ってペプチド材料溶液４０を供給し（図２（ａ））、斜めに倒した基材２０の下辺が容器１０の上記一底辺と平行になるように、基材２０をペプチド材料溶液４０に浸漬させ（図２（ｂ））、徐々に基材２０の上辺を引き上げることにより（図２（ｃ））、基板２０を内壁表面１２に沿って直立させる（図２（ｄ））。この態様では、ペプチド材料溶液４０が毛細管現象により基材表面２２を上昇する速度をより好ましく制御し得る。
好適には図３に示すように、上記毛細管現象を利用した方法のいずれの態様においても、基材表面２Ａにβ‐シートの成長起点２６を設けることにより（図３（ａ））、単分子膜を構成するペプチド材料線維に配向性をもたらし得る（図３（ｂ），（ｃ））。
【００３０】
基材表面をペプチド材料溶液に浸漬させる時間は特に制限されず、所望の単分子膜の形成状態に応じて適宜設定すればよい。典型的には、数分（１０分程度）から数日（３日程度）までの間で好ましく設定することができる。浸漬時間によってペプチド線維の長さを制御することが可能である。例えば、浸漬時間が短ければ、単分子膜を構成するペプチド線維はドット状に配置され得る。また、浸漬時間を長くすると、該ペプチド線維はライン状になり得る。
また、基材をペプチド材料溶液に浸漬する際の溶液温度は、１０℃〜４０℃であることが好ましく、２０℃〜３５℃であることが好適である。上記温度がかかる温度範囲よりも低すぎると、ペプチド鎖の二次構造転移が起こりにくくなり得る。また、かかる温度範囲よりも高すぎると、基板上におけるペプチド材料の析出が阻害され得る。
表面に単分子膜が形成された基材は、上記溶液から引き上げた後、所定の溶媒（典型的にはペプチド材料溶液の調整に使用した溶媒と同じもの。例えば純水）中に静置させることにより、該基材表面を洗浄することができる。また、作製した膜の乾燥は、典型的には常温、常圧下で好ましく実施することができる。
【００３１】
以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００３２】
なお、以下の実施例中で用いられたペプチドにＰＥＧ修飾が施された態様の有機分子材料（共重合体）は、ＰＥＧ修飾型の樹脂（例えば、ＲＡＰＰｐｏｌｙｍｅｒｅ社製のＴｅｎｔａＧｅｌＰＡＰ‐ｒｅｓｉｎ）を用いて、一般的なＦｍｏｃ固相合成法により調製した。また、得られた有機分子材料の一次構造解析には１Ｈ−ＮＭＲを、溶液中での二次構造解析には円偏光二色性（ＣＤ）スペクトルをそれぞれ用いた。
【００３３】
＜例１＞
配列番号１に示すペプチド鎖、即ちロイシン（Ｌ）およびグルタミン酸（Ｅ）を交互に計１６残基連結させ、Ｃ末端に分子量７０００のＰＥＧを結合させたペプチド（ＬＥＬＥ）４−ＰＥＧを、ｐＨ１１に調製した水酸化ナトリウム溶液に溶解させ、該ペプチド濃度が６．０×１０−５となるようにペプチド水溶液を調製した。このペプチド水溶液２ｍＬにマイカ基板（１ｃｍ×１ｃｍ）を浸し、２５℃で１６時間放置した。該溶液から引き上げた基板を純水中に浸漬することで表面を洗浄し、常圧下で乾燥した。
【００３４】
上記ペプチド水溶液中における上記ペプチド鎖部分の二次構造をＣＤスペクトルにより評価したところ、ランダムコイル構造であることがわかった。
また、得られた基板の表面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により観察したところ、図４に示すように、ナノサイズの一定幅を有するペプチド線維がＰＥＧスペーサーによって概ね等間隔に（均一に）分散して配置された単分子膜の形成が確認された。また、このペプチド線維の幅は約５ｎｍであった。これは、上記（ＬＥＬＥ）４で表されるペプチド鎖が形成し得るβ‐シートの幅にほぼ一致した。
【００３５】
＜例２＞
例１で調製した（ＬＥＬＥ）４−ＰＥＧ／水酸化ナトリウム水溶液２ｍＬに炭化ケイ素基板（０．７ｃｍ×０．７ｃｍ）を浸し、２５℃で３日間放置した。該溶液から引き上げた基板を純水中に浸漬することで表面を洗浄し、常圧下で乾燥した。
得られた基板の表面をＡＦＭにより観察したところ、図５に示すように、約５ｎｍの幅を有するペプチド材料線維が主として縦方向に配向する単分子膜が確認された。
なお、炭化ケイ素基材の表面は原子レベルの高低差でステップ状となっているため、図３に示されるように、このステップ線を主な起点として線維が概ね一定方向に成長したと考えられる。
【００３６】
＜例３＞
配列番号２に示すペプチド鎖、即ちアルギニン（Ｒ）、アスパラギン酸（Ｄ）およびアラニン（Ａ）からなるペプチド（ＲＡＤＡ）４を２，２，２−トリフルオロエタノール（ＴＦＥ）に溶解し、１．２×１０−５ｍｏｌ／Ｌの濃度のペプチド溶液を調製した。この溶液０．１ｍＬをテフロン（登録商標）製容器の一壁面底部に沿って供給し、図２に示されるような方法により、該壁面に沿って該溶液を保持するようマイカ基板（２ｃｍ×２ｃｍ）を立てた。該基板が該溶液に浸漬された状態で、２５℃で１０分間放置した後、引き上げた基板をＴＦＥに浸漬することにより洗浄し、常圧下で乾燥した。
得られた基板の表面をＡＦＭにより観察したところ、図６に示すように、主として縦方向に成長した約５ｎｍ幅のペプチド線維が複数会合してなる単分子膜の形成が確認された。
【００３７】
＜例４＞
配列番号３に示すペプチド鎖、即ちロイシン（Ｌ）およびグルタミン酸（Ｅ）を３：１の比で計１６残基連結させ、Ｃ末端に分子量７０００のＰＥＧを結合させたペプチド（ＬＥＬＬ）４−ＰＥＧを、ｐＨ１１に調製した水酸化ナトリウム水溶液に溶解させ、該ペプチド濃度が６．０×１０−５となるようにペプチド水溶液を調製した。このペプチド水溶液２ｍＬにマイカ基板（１ｃｍ×１ｃｍ）を浸し、２５℃で１６時間放置した。該溶液から引き上げた基板を純水中に浸漬することで表面を洗浄し、常圧下で乾燥した。
【００３８】
上記ペプチド水溶液中における上記ペプチド鎖部分の二次構造をＣＤスペクトルにより評価したところ、ランダムコイル構造であることがわかった。
また、得られた基板の表面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により観察したところ、ナノサイズの一定幅を有するペプチド線維がＰＥＧスペーサーによって概ね等間隔に（均一に）分散して配置された単分子膜の形成が確認された。また、このペプチド線維の幅は約５ｎｍであった。これは、上記（ＬＥＬＬ）４で表されるペプチド鎖が形成し得るβ‐シートの幅にほぼ一致した。
【００３９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００４０】
＜配列表フリーテキスト＞
配列番号１  合成ペプチド
配列番号２  合成ペプチド
配列番号３  合成ペプチド
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】毛細管現象を利用してペプチド材料溶液を基材表面に供給する方法の一態様を示す模式図である。
【図２】毛細管現象を利用してペプチド材料溶液を基材表面に供給する他の方法の一態様を示す模式図である。
【図３】β−シートの成長起点を設けた基材表面における薄膜形成の様子を示す模式図である。
【図４】例１によって得られたペプチド材料の単分子膜の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）画像である。
【図５】例２によって得られたペプチド材料の単分子膜の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）画像である。
【図６】例３によって得られたペプチド材料の単分子膜の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）画像である。
【符号の説明】
【００４２】
１０，１２  薄膜作製用容器
２０，２２，２４，２６  基材
３０  隙間
４０  ペプチド材料溶液
【図１】
2010001238.tif 000002
【図２】
2010001238.tif 000003
【図３】
2010001238.tif 000004
【図４】
2010001238.tif 000005
【図５】
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【図６】
2010001238.tif 000007
【配列表】
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