(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一または複数のセリシン−リン酸銅ハイブリッドナノシートが互いに積み重なったシートを複数枚有し、
前記複数のシートが中心部から互いに異なる方向に伸びるように前記中心部で結合された
セリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体。
【請求項２】
略球状の形状を有する、請求項１に記載のセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体。
【請求項３】
サイズが２〜２０μｍの範囲である、請求項１または２に記載のセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体。
【請求項４】
前記シートの平均厚さは２００〜６００ｎｍの範囲である、請求項１から３の何れかに記載のセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体。
【請求項５】
前記セリシン−リン酸銅複合体ナノシートの平均厚さは１５〜５０ｎｍの範囲である、請求項１から４の何れかに記載のセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体。
【請求項６】
前記シートが細孔を有する、請求項１から５の何れかに記載のセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体。
【請求項７】
請求項１から６の何れかに記載のセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体の、一または複数のセリシン−リン酸銅ハイブリッドナノシートが互いに積み重なったシートを複数枚有し、前記複数のシートが中心部から互いに異なる方向に伸びるように前記中心部で結合された構造の花状モルフォロジーを有し、かつ前記セリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体からセリシンが除かれたリン酸銅構造体。
【請求項８】
セリシン及び銅イオンを含むリン酸緩衝液からの沈殿としてセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体を製造する方法。
【請求項９】
前記リン酸緩衝液は更に塩素イオンを含む、請求項８に記載のセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体を製造する方法。
【請求項１０】
前記銅イオンは、前記リン酸緩衝液への硫酸銅の添加によって与えられる、請求項８または９記載のセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体を製造する方法。
【請求項１１】
前記セリシンの濃度が０．１〜０．３ｍｇ／ｍＬであり、前記硫酸銅の濃度が１〜３ｍＭである、請求項１０に記載のセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体を製造する方法。
【請求項１２】
前記セリシンの濃度が０．０１〜０．０５ｍｇ／ｍＬであり、前記硫酸銅の濃度の濃度が０．１〜０．５ｍＭである、請求項１０に記載のセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体を製造する方法。
【請求項１３】
前記セリシンの濃度が０．４〜１ｍｇ／ｍＬであり、前記硫酸銅の濃度が４〜１０ｍＭである、請求項１０に記載のセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体を製造する方法。
【請求項１４】
請求項８から１３に記載の何れかによって製造されたセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体を熱処理することで前記セリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体の、一または複数のセリシン−リン酸銅ハイブリッドナノシートが互いに積み重なったシートを複数枚有し、前記複数のシートが中心部から互いに異なる方向に伸びるように前記中心部で結合された構造の花状モルフォロジーを維持したままで前記セリシンを除去する、リン酸銅構造体の製造方法。
【請求項１５】
請求項１から６の何れかに記載のセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体からなる重金属イオン吸着剤。
【請求項１６】
前記重金属イオンは鉛、水銀及びカドミウムからなる群から選択される一または複数の元素のイオンである、請求項１５に記載の重金属イオン吸着材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機−無機ハイブリッド構造体に関し、特にセリシンと硫酸銅から作製することができるセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体及びその製造方法とそれを用いた重金属イオン除去の応用に関する。
【背景技術】
【０００２】
無機と有機の構成要素とを組み合わせた機能的ハイブリッド（hybrid）構造の持つ無数の自然パターンの構造的な複雑さ、作成の容易さ及び応用の可能性は常に研究者を魅了し、それらの組み立て過程を理解し制御する努力を鼓舞し続けてきた（非特許文献１〜３）。全体がミクロンスケールのサイズを持ち、構成する部位はナノスケールの複雑な部品からできている階層的ハイブリッド構造を実験室ベースで合成しようというアプローチは、充分に定義された構造物を製造する際と同程度に精緻な水準で制御できていない（非特許文献４〜８）。生体分子から生成される有機−無機ハイブリッドの「花状構造体」（生物無機ハイブリッド体（bioinorganic hybrid）とも称する）は、その生触媒作用（biocatalysis）、薬物送達、バイオセンシング等の広い応用（非特許文献９〜１２）を有するために、最近ますます関心を集めている。生体分子と無機材料との相互作用は、ハイブリッド材料自体の持つ機能性をさらに増大させる役割を果たす。稠密構造の球体あるいは多面体のようなコンパクト構造と比較して、階層的な花状構造ははるかに大きな表面積を有し、また多孔性を有していればその機能性がさらに一層拡大される（非特許文献９）。ナノスケールの花状構造体のコアに生体分子を固定し取り込むことで、溶液中を自由に動き回る分子に比べてより大きな活性、耐久性及び安定性を示すようになる（非特許文献９〜１３）。また、ハイブリッド構造体に含まれた生体分子を、構成する階層的モルフォロジーを壊すことなく取り除くことができれば、生体分子が入っていた場所は空き領域になり、多孔性及び表面積は増大する。このような手法によって作り出された構造体は、優れた触媒となりうる（非特許文献１４）。
【０００３】
生物分子ハイブリッド体はその組み合わせられた機能の応用によるだけではなく、化学的に多様であり、組成が柔軟であり、また生体適合性が良好であることから、これを製造することに多大な努力が注がれてきた。しかしながら、これまでに報告されたところでは、階層的な生物無機ハイブリッド体の大部分は酵素分子を使用して作製されている。従って、多様な側面での可能性を探索するため、他の機能性生体分子を実現することが強く求められる。
【０００４】
天然の高分子であるシルク（絹）は大いに有望な生体ポリマーの一つであるが、シルクは数千年間に渡って織物業及び医療用途における伝統的な用途の面で豊かな歴史を有している（非特許文献１５、１６）。シルクは簡単に入手でき、機械的強度、光学特性及び生体適合性が良好であり、また劣化の管理が可能であることから、シルクは多機能先端材料の有望な候補となっている（非特許文献１５〜１７）。
【０００５】
最近の大きな進展により、フォトニクス（非特許文献１８）、リソグラフィー用レジスト（非特許文献１９）、微細構造パターン（非特許文献２０）、生物医学的機器（非特許文献２１）及び薬剤送達（非特許文献２２）へのシルクの応用についての希望の持てる新たな可能性が明らかにされ、これによって、シルク応用のホストとして用いるためのシルクベース材料を多重スケールで作製するための革新的な手法を更に開発することが必要となった。蚕から得られたシルクは主に２種類のたんぱく質、すなわち繊維のコア部分のタンパク質であるフィブロイン（fibroin）及びセリシン（sericin）と呼ばれる膠質タンパク質（glue protein）からなる。セリシンはフィブロイン繊維上に連続した粘着性の層となって被覆し、シルク繊維同士を接着することによって繭を生成する。不溶性のフィブロインとは異なり、セリシンは良好な親水性、生分解性、並びに酸化、バクテリア及び紫外光への耐性などの独特な特性を有する（非特許文献２３〜２６）。セリシンはまた各種の生物学的活性及び薬理的機能を示す一方、培養基に添加することによって細胞の付着、成長及び増殖を増進する（非特許文献２８、２９）。
【０００６】
このような各種の有利な性質があるにもかかわらず、機能性構造の作製のためにセリシンを使用することは、セリシンを処理して有用な材料を得ることが困難であるために、これまでに充分に研究されてきたフィブロインに比較すると、その範囲は依然として限られている。しかし、最近のいくつかの研究でシルクのセリシンの興味深い応用が調べられ、セリシンの有用性についての新たな展望が開かれた（非特許文献２９、３０）。
【０００７】
このような可能性は別としても、階層的なハイブリッド花状構造体を作成するためにセリシンを選択することを強く動機付ける２つの主要な理由がある。第１に、セリシンが有するアミノ酸の大部分は水酸基、カルボキシル基及びアミノ基のような強い極性を持つ分子鎖を有している点にある。その結果、セリシンは水溶性を有し、金属と強く結合する特徴を持つ（非特許文献１７、３１）。第２には、セリシンは非常に安価であって豊富に得られる材料であって、通常は生糸製造の際の脱ガムプロセスの間の副産物として廃棄されてきた（非特許文献１７）点にある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解消し、生糸製造の際の副産物として充分に利用が進んでいなかったセリシンを使用して、複雑なナノ構造を有するセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体（以下、セリシン−リン酸銅ハイブリッド花状構造体、あるいは単にハイブリッド花状構造体と称する）を提供することをその課題とする。また、水に溶けた重金属イオンを除去するため、このハイブリッド構造体を利用することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面によれば、一または複数のセリシン−リン酸銅ハイブリッドナノシートが互いに積み重なったシートを複数枚有し、前記複数のシートが中心部から互いに異なる方向に伸びるように前記中心部で結合されたセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体が与えられる。
ここで、前記ハイブリッド構造体は略球状の形状を有してよい。
また、前記ハイブリッド構造体のサイズが２〜２０μｍの範囲であってよい。
また、前記シートの平均厚さは２００〜６００ｎｍの範囲であってよい。
また、前記セリシン−リン酸銅複合体ナノシートの平均厚さは１５〜５０ｎｍの範囲であってよい。
また、前記シートが細孔を有してよい。
本発明の他の側面によれば、前記何れかのセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体の、一または複数のセリシン−リン酸銅ハイブリッドナノシートが互いに積み重なったシートを複数枚有し、前記複数のシートが中心部から互いに異なる方向に伸びるように前記中心部で結合された構造の花状モルフォロジーを有し、かつ前記セリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体からセリシンが除かれたリン酸銅構造体が与えられる。
本発明の更に他の側面によれば、セリシン及び銅イオンを含むリン酸緩衝液からの沈殿としてセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体を製造する方法が与えられる。
ここで、前記リン酸緩衝液は更に塩素イオンを含んでよい。
また、前記銅イオンは、前記リン酸緩衝液への硫酸銅の添加によって与えられてよい。
また、セリシンの濃度が０．１〜０．３ｍｇ／ｍＬであり、前記銅イオンを与える硫酸銅の濃度が１〜３ｍＭであってよい。
あるいは、セリシンの濃度が０．０１〜０．０５ｍｇ／ｍＬであり、前記銅イオンを与える硫酸銅の濃度が０．１〜０．５ｍＭであってよい。
あるいは、セリシンの濃度が０．４〜１ｍｇ／ｍＬであり、前記銅イオンを与える硫酸銅の濃度が４〜１０ｍＭであってよい。
本発明の更に他の側面によれば、前記何れかの方法によって製造されたセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体を熱処理することで前記セリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体の、一または複数のセリシン−リン酸銅ハイブリッドナノシートが互いに積み重なったシートを複数枚有し、前記複数のシートが中心部から互いに異なる方向に伸びるように前記中心部で結合された構造の花状モルフォロジーを維持したままで前記セリシンを除去する、リン酸銅構造体の製造方法が与えられる。
本発明の更に他の側面によれば、前記何れかのセリシン−リン酸銅ハイブリッド構造体からなる重金属イオン吸着剤が与えられる。
ここで、前記重金属イオンは鉛、水銀及びカドミウムからなる群から選択される一または複数の元素のイオンであってよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、従来の同種の材料よりも更に表面積の大きなハイブリッド構造体を、より短時間で作製することができる。更に、このハイブリッド構造体を高温アニールすることによって、その全体的な構造を維持したままで多孔性がさらに増大した構造体を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】シルクタンパク質であるセリシンが組み込まれた本発明の一実施例の有機−無機ハイブリッド花状構造体の合成過程を概念的に示す図。
【図２】（ａ）単一の本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体のＳＥＭ像。差し込み図はこの比喩の元になった天然の花の写真。（ｂ）（ａ）に対応する、多孔質の花弁の階層的構成を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像。（ｃ）一枚の花弁を構成する積み上げられたナノシートの高分解能ＳＥＭ像。（ｄ）多孔質の一枚の花弁の表面の高分解能ＳＥＭ像。（ｅ）本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）像。（ｆ）（ｅ）に対応する高分解能ＴＥＭ像であって、花弁の結晶格子構造を示す。差し込み図は選択された領域の格子縞を示す。（ｇ）本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体のレーザー走査顕微鏡（ＬＳＭ）像。
【図３】エネルギー分散型X線分析（ＥＤＸ）測定装置により行った本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体の元素分析結果を示す図。（ａ）はＳＥＭに取り付けられた装置を、また（ｂ）はＴＥＭに取り付けられた装置を使用して得られた結果である。
【図４】アモルファスのシルクタンパク質であるセリシン、リン酸銅結晶（ＣｕＳＯ４とセリシンを添加しないＰＢＳとから合成したもの）及び本発明の一実施例の結晶質のハイブリッド花状構造体のＸＲＤパターンをそれぞれ示す図。更に、図の最下部には標準となるリン酸銅のＸＲＤパターン（Ｃｕ３（ＰＯ４）２・３Ｈ２Ｏ、（ＪＣＰＤＳ ００−０２２−０５４８））を示すが、このパターンはハイブリッド花状構造体のＸＲＤパターンと完璧に一致している。
【図５】本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体、セリシン及びリン酸銅（ＣｕＳＯ４とセリシンを添加していないＰＢＳとから合成したもの）のＸＰＳスペクトルデータを示す図。
【図６】本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体からのＣｕ、Ｐ及びＯのＸＰＳ結合エネルギー曲線をそれぞれ示す図。
【図７】１Ｘ ＰＢＳ中のセリシン対Ｃｕ＋２濃度比を変化させることによって作製された本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体の各種のモルフォロジーを示すＳＥＭ像。（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ０．０１ｍｇ／ｍＬ及び０．５ｍｇ／ｍＬのセリシンと１ｍＭのＣｕ＋２とから得られた本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体のＳＥＭ像、（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ０．５ｍＭ及び２ｍＭのＣｕ＋２と０．１ｍｇ／ｍＬのセリシンから得られた本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体のＳＥＭ像である。また、（ａ’）〜（ｄ’）はそれぞれ（ａ）〜（ｄ）中で白破線の矢印で指示された１個のハイブリッド花状構造体の拡大図である。
【図８】ＰＢＳの濃度を変化させて作製した構造体のＳＥＭ像。（ａ）は２Ｘ ＰＢＳを使用して作製したものであり、（ｂ）及び（ｃ）は０５Ｘ ＰＢＳを使用して作製したものである。また、これらの差し込み図はそれぞれの高倍率像を示す。
【図９Ａ】セリシンの濃度を変化させたときの本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体のモルフォロジー変化の多様性を示す図。（ａ）は１ｍｇ／ｍＬ、（ｂ）は０．５ｍｇ／ｍＬ（ｃ）は０．１ｍｇ／ｍＬ、（ｄ）は０．０１ｍｇ／ｍＬのセリシン濃度の場合をそれぞれ示す。（ａ）〜（ｄ）の差し込み図はそれぞれ対応する単一の花状構造体（上側）及びそれを更に拡大した状態のＳＥＭ像（下側）である。
【図９Ｂ】本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体の成長の時間変化（０．１ｍｇ／ｍＬのセリシンを使用）を示す図。（ｅ）は１０分間、（ｆ）は２時間、（ｇ）は６時間、及び（ｈ）は１２時間の育成時間の場合のＳＥＭ像をそれぞれ示す。（ｆ）〜（ｈ）の差し込み図は（ｆ）〜（ｈ）中で黒破線によって示す矩形領域の拡大図である。
【図１０】セリシン濃度を変えたときの本発明の一実施例の一つのハイブリッド花状構造体及びその花弁を拡大して示すＳＥＭ像。セリシン濃度は、（ａ）は０．０１ｍｇ／ｍＬ、（ｂ）は０．０５ｍｇ／ｍＬ、（ｃ）は０．１ｍｇ／ｍＬ及び（ｄ）は０．２５ｍｇ／ｍＬであった。また、（ａ’）〜（ｄ’）はそれぞれ（ａ）〜（ｄ）中の中央付近にある白い正方形領域の拡大像である。セリシン濃度が高いほど花弁の厚さは増大した。
【図１１】網目構造をなしている稠密な花弁を有する本発明の一実施例の球形ハイブリッド花状構造体のＳＥＭ像。セリシン濃度は、（ａ）では１ｍｇ／ｍＬ、（ｃ）では０．５ｍｇ／ｍＬであり、また（ｂ）及び（ｄ）はそれぞれ（ａ）及び（ｃ）の表面の拡大ＳＥＭ像。
【図１２】セリシン濃度を０．０１ｍｇ／ｍＬとして成長時間を変化させたときの本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体のＳＥＭ像。成長時間はそれぞれ（ａ）が１０分、（ｂ）が２時間、（ｃ）及び（ｄ）が６時間、並びに（ｅ）及び（ｆ）が１２時間である。また、（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）の差し込み図はそれぞれの図の高分解能像である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれグルタルアルデヒド及びＥＤＴＡで処理した本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体のＳＥＭ像。（ｃ）は本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体のＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトル。（ｄ）は本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体及びリン酸銅の窒素吸着−脱着等温線。差し込み図は細孔サイズ分布を示す。（ｅ）は４００℃で２時間アニールした後の本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体の熱的安定性を示すＳＥＭ像。差し込み図は単一の花状構造体を示す。（ｆ）は（ｅ）に示されたか焼後のハイブリッド花状構造体中の花びらのＳＥＭ像。差し込み図はその拡大像を示す。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれグルタルアルデヒド及びＥＤＴＡを添加した後の、変形し、破壊した本発明の一実施例の花状構造体の低倍率ＳＥＭ像。
【図１５】０．１ｍｇ／ｍＬのセリシンと１ｍＭのＣｕＳＯ４を含むが塩素イオンは含まない（つまり、ＮａＣｌやＫＣｌなしの）１Ｘ（１０ｍＭ）のリン酸緩衝液から形成された沈殿物のＳＥＭ像。ハイブリッド花状構造体が見当たらないことがわかる。
【図１６】０．１ｍｇ／ｍＬのセリシンと１ｍＭのＣｕＳＯ４を含み、更に（ａ）は臭素イオン（ＫＢｒ）を、（ｂ）はヨウ素イオン（ＫＩ）を含む１Ｘ（１０ｍＭ）のリン酸緩衝液から形成された沈殿物のＳＥＭ像。ハイブリッド花状構造体が見当たらないことがわかる。また、差し込み図はそれぞれの拡大像である。
【図１７】シルクたんぱく質であるセリシン及びリン酸銅（ＣｕＳＯ４とＰＢＳとからセリシンを添加しないで合成したもの）のＡＴＲ−ＦＴ ＩＲスペクトル。
【図１８】本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体を４００℃で２時間熱処理した後のＥＤＸ及びＡＴＲ−ＦＴ ＩＲ測定結果を示す図。（ａ）ＥＤＸ元素分析結果を示す図。カーボンのピークは示されていない。（ｂ）ＡＴＲ−ＦＴ ＩＦスペクトル。シルクタンパク質の特性アミドバンドは示されていない（リン酸塩のバンドだけが存在）。
【図１９】本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体の熱分析結果（（ａ）はＴＧ、（ｂ）はＤＳＣ）を示す図。
【図２０】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれセリシンのＴＧ及びＤＳＣ曲線を、（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれリン酸銅（ＣｕＳＯ４とセリシンを添加しないＰＢＳとから合成）のＴＧ及びＤＳＣ曲線を示す図。
【図２１】本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体を分散した水溶液中の鉛イオンの濃度が時間の経過とともに減少する様子を示す図。
【図２２】本発明の一実施例のハイブリッド花状構造体を分散した水溶液中の水銀イオン及びカドミウムイオンの濃度が時間の経過とともに減少する様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一態様によれば、シルクタンパク質であるセリシンを有機成分とし、リン酸銅（ＩＩ）を無機成分とした、本来的なたんぱく質構造を改変しない、ワンポット式の共沈法により、複雑な有機−無機ハイブリッド花状構造体が制御された態様で製造される。この有機−無機ハイブリッド花状構造体は各種の顕微鏡技術及び分光技術により完全に特徴を明らかにすることができる。本願発明者は以前に、成長のスケーラビリティに適合させる目的で、生物ハイブリッド花状構造体の形成のための生体分子及び金属イオンの成長条件を最適化した。合成されたハイブリッド構造の花状モルフォロジーはセリシンの濃度及びリン酸緩衝溶液の強度に大きく依存する。更には、この多孔質ハイブリッド構造の表面積が対応する金属リン酸塩に比べて顕著に増大することも観察された。これは、多様な応用の観点から非常に重要である。
【００１３】
このハイブリッド花状構造体のサイズは２〜２０μｍが好ましい。また、ハイブリッド花状構造体の「花弁」部分はセリシン−リン酸銅ハイブリッドナノシートが互いに積み重なった構造を有するが、個々のナノシートの平均厚さは好ましくは１５〜５０ｎｍであり、花弁全体の厚さは好ましくは２００〜６００ｎｍである。
【００１４】
更には、成長したままの状態のハイブリッド花状構造体はか焼によりセリシン分子を完全に消散させると、花状構造体の花弁部の多孔性が顕著に増大するが、良好な熱的安定性を示す。このようなか焼後の状態では、花状構造体は有機−無機ハイブリッドという特徴は失われているが、か焼前の構造体のモルフォロジーを維持しつつ、多孔性がより顕著になり、しかも有機物を含まないために高温の使用環境に耐えることができるなどの有用な特徴を有している。
【００１５】
本発明の構造体の利用の一例として、以下で説明する実施例において、実施例で作製したハイブリッド花状構造体が水中から鉛イオンを吸着する能力を有することを示す。
【実施例】
【００１６】
以下実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。ここで、当然のことであるが、以下の実施例は本発明の理解を助けるためのものであり、本発明を限定する意図はないことに注意されたい。
【００１７】
シルクタンパク質であるセリシン−無機物ハイブリッド花状構造体の合成のための本発明の一実施例に基づく一般的な手順を図１に示す。典型的な実験では、ＣｕＳＯ４水溶液（１ｍＭ）を、シルクタンパク質であるセリシンの透明溶液（０．１ｍｇ／ｍＬ）を含む１０ｍＭのリン酸緩衝化生理的食塩水（１Ｘ ＰＢＳ、ｐＨ７．４）に添加した。その結果の混合液を数分間穏やかに振盪し、室温（約２５℃）で放置した。１２時間後、多孔質で一様に成長した花状構造を有する大量の青色の沈殿物が現れた。これに対して、セリシン単独の１Ｘ ＰＢＳ溶液ではセリシンは自己集合して各種の直径のナノ粒子を形成し、また硫酸銅単独の１Ｘ ＰＢＳ溶液からは硫酸銅の大きな結晶となって沈殿したが、これらにおいては花状モルフォロジーはその痕跡も見られなかった。
【００１８】
図２（ａ）は一つのハイブリッド花状構造体（平均サイズ６〜８μｍ）の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す。このＳＥＭ像は２００〜６００ｎｍの範囲の厚さを有する花弁（図２（ｂ））がはっきりした階層構成を有していることを示している。詳細に観察したところ、個々の花弁は実際には互いに貼りついた数１０枚のナノシート（平均厚さ１５〜３０ｎｍ）の組み合わせであって、これらの表面に多数の細孔あるいは亀裂が存在する（図２（ｃ）、（ｄ））ことが判明した。
【００１９】
ハイブリッド花状構造体の透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）像及びレーザー走査顕微鏡（ＬＳＭ）像をそれぞれ図２（ｃ）及び図２（ｇ）に示す。ここで、ナノシート花弁の一つの結晶格子縞が高分解能ＴＥＭ像によりはっきりと観察される（図２（ｃ）の差し込み図）。ハイブリッド花状構造体のエネルギー分散Ｘ線（ＥＤＸ）解析によりＣ、Ｏ、Ｐ、Ｃｌ及びＣｕの存在が示された（図３）。Ｘ線回折（ＸＲＤ）を用いてハイブリッド花状構造体の結晶構造を調べた。鋭く強い回折ピークから、アモルファス状のシルクセリシンと異なった、ハイブリッド花状構造体の高度に結晶化した特性が確認され、またこれらのピークは図４に示すようにＣｕ３（ＰＯ４）２・３Ｈ２Ｏのそれに良くあてはまった。更に、Ｘ線光電子解析（ＸＰＳ）を行うことで、このハイブリッド材料の個々の成分及びそれらの原子濃度を調べた。その結果を表１並びに図５及び図６に示す。特性結合エネルギーのピークはハイブリッド構造中にタンパク質分子及びリン酸銅が存在することを明確に示している。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
花状階層的ハイブリッド構造の形成の成長条件を最適化するため、反応条件を変えながらいくつかの合成実験を行った。成長したままのハイブリッド材料のモルフォロジーは主にセリシン、Ｃｕ＋２、ＰＢＳの濃度並びに反応時間に依存する。図７に示すように、１Ｘ ＰＢＳ中のセリシンとＣｕ＋２との濃度比の範囲の組み合わせにより色々なタイプの花状構造が生成された。これと対照的に、他のパラメータを変えないでＰＢＳ濃度を２倍（２Ｘあるいは２０ｍＭ）にしたところ、幾分不明瞭なモルフォロジーのハイブリッド構造が比較的急速に沈殿することが観察され、他方、半分の濃度のＰＢＳ（０．５Ｘまたは５ｍＭ）では、やや塊状の固体の沈殿であるごく少数の微小構造が溶液中にできるだけであった。これらの結果を図８に示す。上記実験結果に基づいて、以降の実験については、０．１ｍｇ／ｍＬのセリシン及び１ｍＧのＣｕ＋２を含む１Ｘ ＰＢＳを用いてハイブリッド花状構造体を作成するという条件を選択した。
【００２２】
ここで、上述の個々の成分の最適比を一定に固定しておいて、セリシン濃度がハイブリッド花状構造体の形成に与える影響を調べた。セリシン濃度を広い範囲（０．０１〜１ｍｇ／ｍＬ）内で変化させることで、合成されたハイブリッド花状構造体のモルフォロジーに大きな変異が見られた。この実験の結果、１ｍｇ／ｍＬ及び０．５ｍｇ／ｍＬのセリシンから作られたハイブリッド花状構造体はより小型で一様に成長した球状物体であることが示された（図９Ａ及び図９Ｂ）。セリシンの濃度を徐々に減少させていくと（０．１ｍｇ／ｍＬ及び０．０１ｍｇ／ｍＬ）、ハイブリッド花状構造体のモルフォロジーが変化して、より大きく、また満開になった自然界の花を模倣する構造となった（図９Ａ（ｃ）、（ｄ））。非常に低いセリシン濃度では（０．０１ｍｇ／ｍＬ）、個々の花弁は非常に薄いように見えたが、濃度が０．２５ｍｇ／ｍＬまで高くなるについて、図１０に示すように、これらが一体化してはるかに厚くまた小型の花弁を形成するようになった。濃度をさらに上げると、図１１に示すように、モルフォロジーは球形へと変化したが、ここでその表面は高密度の花弁の網の目構造をなしているように見え、またこれらの花弁は湾曲した波上の縁を有するとともに花弁の間に多数の空所が存在する（図１１）。この結果は、ハイブリッド花状構造体の形成及びモルフォロジーはセリシン濃度に強く依存することを示している。また、この結果はタンパク質濃度の変化によっては上記のような劇的なモルフォロジー変化が観察されなかった酵素ハイブリッド体についての以前の報告（非特許文献９、１１）とも大幅に異なっている。
【００２３】
更に条件を多様に変化させて、花弁が多層構造の場合及び単層構造になる場合、また全体として図１１に示すような、表面に高密度の花弁の網の目構造（つまり多数の孔）の見られる球状構造を取る場合の作製条件を求めたところ、以下の結果が得られた。
・多層構造の花状構造体の作製条件：セリシン濃度が０．１〜０．３ｍｇ／ｍＬ。ＣｕＳＯ４濃度が１〜３ｍＭ。
・単層構造の花状構造体の作製条件：セリシン濃度が０．０１〜０．０５ｍｇ／ｍＬ。ＣｕＳＯ４濃度が０．１〜０．５ｍＭ。
・球状構造体の作製条件：セリシン濃度が０．４〜１ｍｇ／ｍＬ。ＣｕＳＯ４濃度が４〜１０ｍＭ。
【００２４】
本発明のハイブリッド花状構造体のＸＲＤパターン中のピーク位置はリン酸銅結晶のピーク位置と同じであり（図４）、また大きな規則的に配置された格子構造も花弁のＴＥＭ像中に観察された（図２（ｆ））ので、ハイブリッド花状構造体中の花弁はリン酸銅結晶の規則的な配置によって形成されると結論付けてよい。その形成機構を理解するため、２種類の相異なるセリシン濃度設定（０．１ｍｇ／ｍＬ及び０．０１ｍｇ／ｍＬ）を用いてハイブリッド花状構造体の成長を時間を追って観察した。ここで、各種の成長する時間での個々の濃度を一定に保持した。モルフォロジーが時間毎に徐々に変化する様子を図９Ｂ（ｅ）から（ｈ）並びに図１２に示す。これらの変化から、その成長には少なくとも２つの段階があることが示唆される。成長開始から２時間以内の初期段階では、リン酸銅の非常に薄い（約１０ｎｍ）カールしたナノシートで構成される花状モルフォロジーが成長する（図９Ｂ（ｅ）及び（ｆ）並びに図１２（ａ）及び（ｂ））。第２段階（６時間）では、リン酸銅ナノ結晶の核形成とその後の成長が薄いナノシート花弁の表面上で開始され、比較的厚くまた層状になった花弁を形成する（図９Ｂ（ｇ）、図１２（ｃ）及び（ｄ））。最終段階（１２時間）では、成長過程が継続して完全に成長した多層の花状構造が形成される（図９Ｂ（ｈ）、図１２（ｅ）及び（ｆ））。
【００２５】
本過程全体にわたって、セリシンの役割はタンパク質（酵素）−無機ハイブリッドナノ花状構造体（非特許文献９）におけるタンパク質の役割と同様であるかもしれない。タンパク質（酵素）−無機ハイブリッドナノ花状構造体では、タンパク質分子と銅イオンとの間の相互作用により複合体の形成とその後のハイブリッド花状構造体の成長がもたらされる。しかしながら、初期成長段階では両者の間に大きな相違が見出された。これは、主にシルクたんぱく質中の各種の金属との結合の配位機構要素（非特許文献３２〜３４）によって金属と非常に強い複合体を形成するという、本来的に「接着剤的である」タンパク質セリシンの能力によるものである。アミド骨格以外でも、水酸基、カルボキシル基及びアミノ基のようなセリシンの各種の極性側鎖もまた、Ｃｕ＋２との錯体を形成して、初期成長モードでのリン酸銅の大きな折りたたまれたナノシート状の花弁（図９Ｂ（ｅ）、（ｆ））の形成を促進することができる。セリシンの役割はまた上述の結果、すなわちセリシン濃度を低下させるとそれに対応して核形成サイトの個数及び「接着剤状」のバインダーが減少して、その結果として花弁が薄く、またより大きく開いた構造となる（図９Ａ（ａ）〜（ｄ））、という事実と一貫している。更に、満開になったセリシン花状構造体を形成するために要する時間（１２時間）は、酵素ハイブリッド花状構造体の形成時間（７２時間）（非特許文献９、１１）に比べて際立って短い。これは、階層的なハイブリッド構造形成の主要な原動力であるところのＣｕ＋２イオンとセリシンタンパク質の結合サイトとの間の動的な相互作用による迅速な共沈反応に起因するものかもしれない。
【００２６】
また、セリシン分子が存在しない場合には大きい結晶が形成されるが花状構造体はできなかった。更に、結合サイトを封鎖することによるシルクセリシンの優れた架橋剤として知られているグルタルアルデヒド（非特許文献３７）でハイブリッド花状構造体に制御された処理を施すことにより、花状モルフォロジー及び花弁の凝集体の全面的な変形がもたらされる（図１３（ａ）及び図１４（ａ））。他方、Ｃｕ＋２イオンの強力なキレート剤であるエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）を添加することで、ハイブリッド花状構造体が乱れた構造であって花弁が散らばった状態に変化した（図１３（ｂ）及び図１４（ｂ））。この結果は、このような階層構造を安定化させる支柱となる強力なたんぱく質−金属イオン相互作用が必要となることを更にまた示している。
【００２７】
更には、塩素イオン（Ｃｌ−）が階層的なハイブリッド構造の成長に重要な役割を演じることがわかった。ＥＤＸ及びＸＰＳのスペクトルにもまた塩素の存在が示された（図３及び図５）。合成結果を図１５に示すように、Ｃｌ−イオンが存在しないリン酸緩衝液からでは、Ｃｕ＋２とセリシンとの比率を以前と同じに維持したにもかかわらず、ハイブリッド花状構造体は何も形成されなかった。上と同じの実験条件で同様な濃度の他のハロゲン元素（Ｂｒ−、Ｉ−）のアルカリ金属塩を添加してもやはり花状モルフォロジーは何も生成されず、図１６に示すような何らかの固体沈殿物が得られた。従って、Ｃｌ−イオンはリン酸銅の結晶化プロセスに影響を与え、またタンパク質で誘発される核形成が好ましい向きになるのを助けることによって、ハイブリッド花状構造体の階層的成長を支援する（非特許文献３８，３９）。
【００２８】
赤外分光は主にタンパク質の特性アミド結合（characteristic amide bond）を解析することによる当該タンパク質の二次構造を決定するための重要なツールである（非特許文献４０）。減衰全反射フーリエ変換赤外（ＡＴＲ ＦＴ−ＩＲ）分光を調べることにより、ハイブリッド花状構造体の形成についての直接的な証明が与えられるだけではなく、セリシンタンパク質の立体配座恒常性（conformational constancy）についての貴重な情報も提供される。図１３（ｃ）及び図１７に示すように、ＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトルは、ハイブリッド体形成の前と後とでセリシンタンパク質の主要なアミド結合の顕著な変化を示さなかった（アミドＩ：１６３６ｃｍ−１及び１６３４ｃｍ−１、アミドＩＩ：１５１５ｃｍ−１及び１５１４ｃｍ−１並びにアミドＩＩＩ：両方とも１２３８ｃｍ−１）（非特許文献４１）。これはタンパク質の真の立体配座はハイブリッド花状構造体の中で元のままであり、タンパク質分子とその相手となる無機物との間には共有結合が形成されなかったことを明確に示している。これに対して、新たに形成された１０４８ｃｍ−１における強いＩＲバンドはハイブリッド花状構造体のリン酸基に対応付けられた。
【００２９】
更に、これらの合成された生体ハイブリッド花状構造体は大きな表面積を有することを示すことができる。これは標準的なBrunauer-Emmett-Teller（ＢＥＴ）法によって確認された。図１３（ｄ）はハイブリッド花状構造体及びリン酸銅の各々についての典型的な窒素吸着−脱着等温線及びＢＪＨ（Barrett-Joyner-Halenda）細孔サイズ分布曲線を示す。ハイブリッド花状構造体のＢＥＴ表面積は１７１ｍ２ｇ−１と計算されたが、これは合成されたままの状態のリン酸銅のＢＥＴ表面積（３４ｍ２ｇ−１）の約５倍も大きかった。この注目すべき特性表面積の増大は、特徴的な表面多孔性を有し相互接続され積重ねられた、ハイブリッド花状構造体のナノシート花弁によるものである。その上、観察された表面積は、他の階層的な金属リン酸塩だけではなく各種の花状ハイブリッド材料（非特許文献４２、４３）と比較しても非常に有望なものである。低圧力領域における典型的なヒステリシスループは、図１３（ｄ）の差し込み図に示すように、比較的狭い範囲の対応する細孔サイズ分布を有する、花状構造中のメソ細孔の存在を指示している。ハイブリッド花状構造体の平均細孔直径及び累積細孔容積ははそれぞれ３．０８ｎｍ及び０．３６３ｃｍ３ｇ−１である。これらの選択的に成長した比較的小さなメソ細孔（３〜１０ｎｍ）はナノシート内の細孔を反映しているが、比較的大きな僅かな細孔（＞１０ｎｍ）は間を開けて積み重ねられた花弁のナノシートに関連付けることができる。合成されたままの状態のリン酸銅の場合は、平均細孔直径及び対応する累積細孔容積はそれぞれ３．０９ｎｍ及び０．０８５ｃｍ３ｇ−１である。
【００３０】
以前の酵素ハイブリッド体の報告とは対照的に、これらのセリシンが組み込まれたハイブリッド花状構造体は、高温で放置することでセリシン分子を完全に消散させた後でさえも（非特許文献９、１１）、例外的に良好な熱安定性を示した。ハイブリッド花状構造体を４００℃で２時間か焼することで、図１３（ｅ）、（ｆ）に示すように、ハイブリッド構造の全体的な花状モルフォロジーに影響を与えることなくタンパク質分子が完全に分解された。しかしながら、この処理の間、微小構造の多孔性は大いに増大した。セリシン分子が占有していたサイトが空になったためとするのが、その最も確からしい理由付けであろう。ＥＤＸ解析及びＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトルにより、図１８に示すように、熱処理後にはハイブリッド花状構造体中にはいかなるタンパク質分子も存在しないことが確認された。熱重量分析（ＴＧＡ）及び示差走査熱量測定（ＤＳＣ）も行って、ハイブリッド花状構造体の熱的挙動を調べ、図１９に示す結果を得た。図１９（ａ）のＴＧ曲線からわかるように、２５〜１３５℃の低温領域における最初の重量損失（約６％）（１２５℃におけるＤＳＣ吸熱ピーク）は水が失われたことによるものであった。２番目の重量損失は１５０〜４５０℃の領域で起こったが（２３０℃及び３５５℃におけるブロードなＤＳＣ吸熱ピーク）、これはハイブリッド花状構造体のセリシン分子が完全に分解することに対応付けられた（非特許文献４４）。この温度領域内での重量損失の量は約２．５％であったが、これはハイブリッド花状構造体中のセリシンの量に帰せられるはずである。従って、４５０℃の加熱で残留していた質量から計算されたハイブリッド花状構造体中の無機成分の質量割合は約９１．５％であった。この現象は、図２０に示す前駆体材料であるセリシン及びリン酸銅の熱的解析によってさらに確認された。
【００３１】
以上まとめるに、シルクタンパク質であるセリシンを採用し、シルクセリシン及びリン酸銅の好ましい性質を引き出すことで、環境にやさしくまた簡便な共沈法を用いて有機−無機ハイブリッド花状構造体を作製した。全質量の僅かに数％を占めるだけで、シルクセリシンは充分に秩序付けられた花状構造を高精度で高い製造のスケーラビリティをもって形成するのを支援する。その上、シルクタンパク質の本来的な構造上の完全性はハイブリッド構造中でも維持され、これによってそのハイブリッド構造が多様な生物学的機能を発揮する可能性を広げる。生適合性を有するシルクセリシンは、その培養基への応用については良く知られており（非特許文献２７，２８）、また銅ベースの材料の方は有望な抗菌剤として働く（非特許文献４５、４６）。よって、階層的多孔質構造を形成する両者の組み合わせは３Ｄ細胞培養のための非常に有効な足場となるであろう。更には、これらのたんぱく質で機能化された多孔質構造は重金属やその他の有毒物質の優れた吸着剤となり得る（非特許文献４２、４３〜４７）。それとは別に、遷移金属リン酸塩、とりわけリン酸銅は多様な触媒反応で良く知られており、また多くの特別な性質を有するが、それは遷移金属のｄ軌道電子の空間配置によるものである（非特許文献１４、４８〜５０）。他方、仮焼でもたらされる多孔性の改善により大量輸送が促進され、ハイブリッド花状構造体に触媒分野における広範な新規かつ関心をそそる応用をもたらす。
【００３２】
ここで、本発明の一態様によるハイブリッド花状構造体はその広い表面や多数の孔の存在によって、触媒としての利用可能性だけではなく、上述したように各種の物質を吸着する能力も有することを、鉛イオン吸着能力の実験により確認した。
【００３３】
上記実施例で作製した、充分に成長して花弁がナノシートの多層構造となっている図２（ａ）に示すハイブリッド花状構造体を分散させた水溶液（５ｍｇ／２０ｍＬ）中に硝酸鉛（Ｐｂ２（ＮＯ３）２）を添加し、この混合溶液中の鉛濃度の時間変化を誘導結合プラズマ原子発光分光法（ＩＣＰ）を用いて測定することにより、吸着による溶液中の鉛濃度の低下を観察した。これにより、本発明のハイブリッド花状構造体の高い吸着能力が確認できた。その結果を図２１に示す。この分析に当たって、硝酸鉛の最初の濃度として５０ｍｇ／Ｌ及び２５ｍｇ／Ｌの２種類の場合について測定を行い、測定結果をそれぞれ●及び△でグラフ上にプロットした。
【００３４】
また、他の重金属イオン除去能力を調べる目的で、硝酸水銀（Ｈｇ２（ＮＯ３）２）及び硝酸カドミウム（Ｃｄ２（ＮＯ３）２）の溶液を作製し、それぞれの水溶液２０ｍＬに硝酸鉛溶液からの吸着の測定に使用したものと同じハイブリッド花状構造体を１０ｍｇ加え、時間と共に構造体にこれらの重金属イオンが吸着して水溶液中の重金属イオン濃度が減少する振る舞いを時間ごとにプロットしたグラフを図２２に示す。図２２には、同じ条件で測定した硝酸鉛についての測定結果も、比較のためにプロットした。なお、本願では重金属とは比重が鉄以上の金属を言う。
【００３５】
［実験］
上記諸実施例において使用した材料、具体的な合成及び測定手順・装置は以下のとおりである。
【００３６】
＜材料＞
共沈反応の前駆体試薬として、純粋なセリシン（和光純薬工業株式会社）、無水硫酸銅（ＩＩ）（Sigma-Aldrich）及びリン酸緩衝食塩水（米国のLonza）を使用した。塩分を含まないリン酸緩衝液はナカライテスク株式会社から購入した。Milli-Q精製脱イオン水を使用して貯蔵液を作製した。
【００３７】
＜ハイブリッド花状構造体の合成の詳細＞
最初に、２０ｍｇのセリシン粉末を１ｍＬのMilli-Q精製脱イオン水に溶解することにより、シルクタンパク質であるセリシンの貯蔵溶液を作製した。次に、この貯蔵溶液を１Ｘ（１０ｍＭ）リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ、ｐＨ７．４）で希釈して、共沈反応のための各種の濃度の溶液を準備した。また、脱イオン水を使って１００ｍＭのＣｕＳＯ４貯蔵溶液も作製しておいた。典型的な実験では４０μＬのＣｕＳＯ４水溶液（１００ｍＭ）を４ｍＬのセリシン１Ｘ ＰＢＳ溶液（０．１ｍｇ／ｍＬ）に添加し、その結果の混合液を数分間穏やかに振盪した。その後、２５℃で１２時間静置した。この混合液から明青色の沈殿を集めて脱イオン水で洗浄し、室温で乾燥した。これらの成長させたままの状態のハイブリッド花状構造体について、本願明細書に記載した実験技法を用いて各種の顕微鏡観察及び測定による特性評価を行った。
【００３８】
同じ実験手順に従って、セリシンとＣｕＳＯ４との比率を何通りかに変化させた場合について、また食塩なしのリン酸緩衝液（１Ｘ、ｐＨ７．４）についても制御された実験を行った。
【００３９】
１６．７ｍｇのＫＢｒ及び２３．２ｍｇのＫＩを１００ｍＬの１Ｘリン酸緩衝液（ｐＨ７．４、ＮａＣｌ、ＫＣｌは含まず）中に溶解することによって、臭素及びヨウ素を含有するリン酸緩衝液をそれぞれ作製した。セリシン貯蔵液をこの新たに作製した臭素またはヨウ素を含むリン酸緩衝液（１Ｘ、ｐＨ７．４）で希釈し、上述したのと同じ製造手順を実行した。
【００４０】
ハイブリッド花状構造体の成長の時間変化を調べるため、反応中の各種の時点で沈殿を集めて脱イオン水で洗浄してから、顕微鏡による観察を行った。
【００４１】
グルタルアルデヒド及びＥＤＴＡ処理について調べるため、成長したままの状態のセリシンが組み込まれたハイブリッド花状構造体の水への分散液（０．１ｍｇ／ｍＬのセリシンから合成したもの）をグルタルアルデヒド（０．８ｗｔ％）溶液及びＥＤＴＡ（１ｗｔ％）溶液中で別個に処理し、１２時間静置した。
【００４２】
か焼については、成長したままの状態のハイブリッド花状構造体をＳｉウエハー上で乾燥して４００℃で２時間加熱した。
【００４３】
＜特性評価＞
・ＳＥＭ分析について
作製されたままの状態のハイブリッド花状構造体を完全に洗浄たものの分散液をガラス基板上に載せて乾燥させ、その後、白金で被覆した。ＳＥＭ測定はHitachi S4800及びSU8000電界放射顕微鏡により行った。元素分析はＳＥＭに取り付けられたＥＤＸ測定装置を使用して行った。
【００４４】
・ＴＥＭ分析について
ハイブリッド花状構造体の２μＬの希釈された分散液をＴＥＭグリッドに付与して室温で乾燥させ、その後、動作電圧２００ｋＶでJOEL JEM-2100F高分解能電子顕微鏡によって像を得た。
【００４５】
・ＬＳＭイメージングについて
ハイブリッド花状構造体のＬＳＭイメージングはKEYENCE VK-9710（紫色レーザー）をによって行った。
【００４６】
・ＸＲＤ分析について
乾燥したハイブリッド花状構造体のＸＲＤ分析はRigaku Rint 2000 Ultima III Ｘ線回折計により、Ｃｕ Ｋα放射（λ＝１．５４０６Å、ｍ４０ｋＶ／４０ｍＡ）を使用して行った。２θ走査範囲は０．０２°刻みで１〜８０°、走査速度は１°／ｍｉｎとした。
【００４７】
・ＸＰＳ分析について
Ｓｉ基板上に堆積したハイブリッド花状構造体の表面特性をThermo Fisher Science, Theta Probeシステムを用いて、ＸＰＳにより評価した。図５は０〜１４００ｅＶの範囲で走査したサンプルのＸＰＳプロファイルを示す。ここにはＣ、Ｏ、Ｐ、Ｃｌ及びＣｕ元素の存在が示されている。表１及び図６にＣ１ｓ、Ｎ１ｓ、Ｏ１ｓ、Ｐ２ｐ、Ｃｌ２ｐ及びＣｕ２ｐピークの結合エネルギーを、それぞれの元素の原子濃度とともに示す。Ｃ１ｓ及びＮ１ｓの高分解能ＸＰＳスペクトルはシルクタンパク質のセリシンの特性官能基の存在を明確に示している（非特許文献５１、５２）。他方で、Ｃｕの結合エネルギーデータにより、リン酸銅の存在が確認される（Ｃｕ２ｐ３／２：９３４．７ｅＶ）。これに関して、主要な２つの成分であるＯ１ｓピーク（５３１．３ｅＶ）及びＰ２ｐピーク（１３３．５ｅＶ）はＰＯ４−３基に対応付けられる（図６）（非特許文献５３、５４）。
【００４８】
・ＡＴＲ−ＦＴＩＲ測定
NICOLET 4700 FTIR測定装置により、各サンプルをシリコンウエハー上に載せて測定した。
【００４９】
＜熱分析＞
熱安定性の測定のため、成長したままの状態のハイブリッド花状構造体をＳｉウエハー上で乾燥させ、このＳｉウエハーを強制エアフロープログラマブル加熱炉（Yamato Muffle Furnace FO 610、確度： １１５０℃で±２℃）中で４００℃、２時間加熱してからＳＥＭ分析を行った。
【００５０】
・ＴＧ分析について
SII Exstar TG/DTA 6200熱分析器上でＮ２の動的気圧（dynamic atmosphere of dinitrogen）（流量＝３０ｃｍ３／ｍｉｎ）で行った。サンプルをアルミナるつぼ中で５℃／ｍｉｎの速度で２５℃から５００℃まで加熱した。Exstar X-DSC 7000高感度熱分析器によりＤＳＣ測定を行った。
【００５１】
・表面積及び細孔サイズ測定について
サンプルを１００℃で２０時間、真空乾燥した後、Quantachrome Autosorb iQ2自動化ガス収着分析器により、比表面積及び細孔サイズ分布を試験した。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に基づくハイブリッド花状構造体は、その複雑なナノ構造により広い表面積を有することから、触媒、各種の物質の吸着等の広い分野に応用されることが期待される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００５３】
【非特許文献１】P. Ball, The Self-Made Tapestry (Oxford Univ. Press, Oxford, 1999).
【非特許文献２】H. A. Lowenstam, S. Weiner, On Biomineralization (Oxford Univ. Press, New York, 1989).
【非特許文献３】E. Vlieg, Science 2013, 340, 822.
【非特許文献４】S. C. Glotzer, M. J. Solomon, Nat. Mater. 2007, 6, 557.
【非特許文献５】C. Sanchez, G. J. A. A. Soler-Illia, F. Ribot, T. Lalot, C. R. Mayer, V. Cabuil, Chem. Mater. 2001, 13, 3061.
【非特許文献６】A. B. Descalzo, R. M. Manez, F. Sancenon, K. Hoffmann, K. Rurack, Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 5924.
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【非特許文献９】J. Ge, J. Lei, R. N. Zare, Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 428.
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【非特許文献５２】T. V. Khai, H. G. Na, D. S. Kwak, Y. J. Kwon, H. Ham, K. B. Shim, H. W. Kim, Carbon 2012, 50, 3799.
【非特許文献５３】D. D. Deligianni, N. Katsala, S. Ladas, D. Sotiropoulou, J. Amedee, Y. F. Missirlis, Biomaterials 2001, 22, 1241.
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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