(57)【要約】【課題】まわりの細胞に何らの悪影響を及ぼすことなしに、細胞核の切断や細胞核への免疫液等の注入などを行う遺伝子制御用のセラミック被覆針を提供する。【解決手段】金属製針の少なくとも生体組織中の細胞核に接触する部位の表面に、抵抗率ρが１０５　Ω・ｍ　以上の絶縁性に優れたセラミック被膜を被覆する。【選択図】　　　　図１
2004121064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製針の少なくとも生体組織中の細胞核に接触する部位の表面を、抵抗率ρが１０５　Ω・ｍ　以上の絶縁性に優れたセラミック被膜で被覆したことを特徴とする遺伝子制御用のセラミック被覆針。
【請求項２】
請求項１において、針の直径が０．０００５〜０．５　ｍｍである遺伝子制御用のセラミック被覆針。
【請求項３】
請求項１または２において、セラミック被膜が、Ａｌ，　ＢおよびＳｉの窒化物、酸化物または炭化物のうちから選んだ少なくとも一種であることを特徴とする遺伝子制御用のセラミック被覆針。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遺伝子制御用のセラミック被覆針に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の医療技術の進歩は目ざましく、例えば肝臓や膵臓等の検査においては、患者の血液検査では得られないデータを得るために、エコーを利用した超音波検査や、ＣＴ（コンピューター断層撮影）検査、強い磁気と電波を使用して各種臓器の断面像を映し出すＭＲＩ（磁気共鳴画像）検査、細い管（カテーテル）を介して造影剤を注入し、血管の状態を画像化する血管造影検査等が広く用いられている。
【０００３】
これらの血液検査や各種画像診断によれば、ガン等の病巣の存在は診断できるけれども、確定診断のためには、肝生検等により病変部の病理組織学的な検査が必要となる。
通常、かような検査においては、特殊な穿刺針を直接病変部に刺して組織片を採取する方法が採用されている。
【０００４】
しかしながら、現行の金属製の穿刺針を用いた場合、針の基材が電気的特性に優れた導体金属（抵抗率ρ：１０−６〜１０−８Ω・ｍ）であることから、病変部から採取した組織片や病変部に刺した穿刺針の周りの細胞に悪影響を及ぼすことが指摘されている。
【０００５】
この点、セラミック製の穿刺針を使用すれば、採取した組織片や病変部に刺した穿刺針の周りの細胞に悪影響を及ぼさないと考えられる。
しかしながら、セラミック穿刺針は、非常に脆く、折れ易いため、現在では全く使用されていない。
【０００６】
上記の問題を解決するものとして、発明者らは、先に「金属製の針の表面の一部または全面に、抵抗率ρが１０５　Ω・ｍ　以上の絶縁性のセラミック被膜を有することを特徴とする医療用セラミック被覆針」を開発した（例えば特許文献１参照）。
上記の技術の開発により、使用中に折損などを生じることがなく、また病変部に刺した穿刺針の周りの細胞に悪影響を及ぼすことなしに、組織片を採取することができるようになった。
【０００７】
このように、絶縁性に優れたセラミック被膜をそなえるセラミック被覆針は、生体組織や細胞に及ぼす悪影響が極めて小さい。
そこで、発明者らは、セラミック被覆針のもつ上記の特長を医療用以外の他の分野にも活用すべく、広範な技術分野にわたり、その適用の是非について検討を行った。
その結果、遺伝子制御の分野において、特に優れた効果を示すことが新たに見出された。
【０００８】
すなわち、従来、遺伝子制御の分野において、細胞の核を切断したり、あるいは核に免疫液等を注入する際には、ガラス製あるいはセラミック製の針が用いられていたのであるが、これらの針には、以下に述べるような問題があった。
（１）　細胞の核を切断したり、核に免疫液等を注入するための遺伝子制御用針としては、極細である必要がある。例えば、細胞核は、直径が２〜５μｍ　程度あるため、これを制御するためには、この大きさに見合う径にする必要があるが、このように細かい径の針をガラス製あるいはセラミック製の針で製造することは極めて難しく、従来では最小でも直径が０．７　μｍ　程度に止まっていた。
【０００９】
（２）　従来は、直径が０．７　μｍ　程度の針を用いて、細胞核の切断や免疫液等の注入が行われていたが、これらは切れ味に難があるため、細胞核の保護膜である核膜の抵抗を受け、的確に細胞核の切断や免疫液等の注入を行うことは難しかった。
【００１０】
（３）　ガラス製あるいはセラミックは極めて脆いため、極細の針を製造するのは言うまでもなく、その使用に際して、折損し易く、その取り扱いが難しかった。
【００１１】
【特許文献１】
特願２００２−１２８６３　号明細書（特許請求の範囲）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来の諸問題を有利に解決した遺伝子制御用のセラミック被覆針を提案することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明の解明経緯について説明する。
さて、発明者は、前掲〔特許文献１〕に開示したセラミック被覆穿刺針を用いて、ラットの肝臓組織を抽出し、透過電子顕微鏡により詳細に観察した結果、次のような新たな事実を見出した。
ａ）セラミック被覆穿刺針を用いて抽出した組織の表面は、通常のステンレス製の穿刺針に比べると極めて平滑に切断されている。
ｂ）セラミック被覆穿刺針を用いて抽出した細胞中の核は、図１の透過電子顕微鏡写真に示すように、その一部が切断された事例が観察された。
【００１４】
そこで、発明者らは、上記の知見を踏まえ、遺伝子制御用として新たに極細のセラミック被覆針を作成し、これを用いて、細胞核の切断や免疫液等の注入に試みた。
その結果、かようなセラミック被覆針を用いれば、細胞中の核の一部を的確に切断することができ、まわりの細胞に何らの悪影響を与えることなしに、細胞核の制御が可能であることが究明された。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
【００１５】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．金属製針の少なくとも生体組織中の細胞核に接触する部位の表面を、抵抗率ρが１０５　Ω・ｍ　以上の絶縁性に優れたセラミック被膜で被覆したことを特徴とする遺伝子制御用のセラミック被覆針。
【００１６】
２．上記１において、針の直径が０．０００５〜０．５　ｍｍである遺伝子制御用のセラミック被覆針。
【００１７】
３．上記１または２において、セラミック被膜が、Ａｌ，　ＢおよびＳｉの窒化物、酸化物または炭化物のうちから選んだ少なくとも一種であることを特徴とする遺伝子制御用のセラミック被覆針。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明で意図した「細胞核の切断や免疫液等の注入による遺伝子制御」を図るためには、細胞核と同程度の極細の針が必要である。
ここに、細胞核としては、大きいものとしては卵子（直径：約２５μｍ　）が、また小さいものとしては通常の細胞の核（直径：２〜５μｍ　程度）がある。
【００１９】
しかしながら、細胞核に免疫液等を注入する場合、針の直径は、必ずしも細胞核の径よりも小さくする必要はなく、その先端が細胞核内に切れ込んで免疫液等を注入できる太さであれば良い。とはいえ、免疫液等の注入量を正確に制御することを考慮すると、細胞核の　１／４〜１／５　程度の大きさとして、その先端部が完全に細胞核内に侵入できるようにすることが有利であることは言うまでもない。
そこで、本発明では、遺伝子制御用のセラミック被覆針の好適直径については０．０００５〜０．５　ｍｍとした。
【００２０】
かかる極細針の基材としては、金属材料であればいずれもが使用可能であるが、特に好ましくはステンレス鋼である。
というのは、ステンレス鋼は、表面が錆びず、かつ精密加工処理が容易だからであり、とりわけフェライト系ステンレス鋼が有利に適合する。
【００２１】
例えば、ステンレス鋼を基材として、遺伝子制御用の針を製造する場合、ステンレス鋼素材を、連続鋳造し、熱間圧延−冷間圧延−光輝焼鈍を行った後、精密加工により目的とする形状に加工処理する。なお、この処理工程は、従来技術に従って行えば良い。
ついで、得られた針を、最近の高精密加工技術を用いて、直径：０．０００５〜０．５ｍｍφ程度まで微細加工する。
【００２２】
次に、この針の表面を、超音波洗浄や電解研磨等によって清浄にしたのち、セラミック被膜を被成するわけであるが、かようなセラミックとしては、抵抗率ρが１０５　Ω・ｍ　以上の絶縁性セラミックを用いることが重要である。というのは、抵抗率ρが１０５　Ω・ｍ　未満のセラミックでは、接触した組織片や病変部の周りの細胞および目的とする細胞核に対する悪影響を完全に払拭することができないからである。
【００２３】
なお、このセラミック被覆技術は、最近、発明者らが解明した新規事実に基づいている。
すなわち、発明者らは、最近、フェライト系ステンレス鋼板上に薄いＴｉＮセラミック膜をプラズマ・コーティングしたのち、　１８０°曲げ変形による塑性加工を加えた場合において、ＴｉＮセラミック膜はクラック発生位置で金属のような凹状の独特の形態をして局所的な伸びを示す新事実を解明した〔井口征夫：２００１年度国際写真展受賞作品参照（米国、インディアナポリス、２００１．　１１／５〜８．ｊｏｉｎｔｌｙ　ＩＭＳ　（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｓｏｃｉｅｔｙ）ａｎｄ　ＡＳＭ　（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙｏｆ　Ｍｅｔａｌｓ）〕。
この現象は、非常に脆いとされるセラミック膜についても金属と同様に塑性加工において伸びが生じて、加工処理が可能であることを示唆している。
【００２４】
そこで、発明者らは、早速、上記した高真空中・高プラズマ雰囲気中でのセラミックコーティング法を用いて、ステンレス鋼製の針の表面にＴｉＮセラミック膜の被成を試みた。
その結果、得られたＴｉＮセラミック膜は針に対する密着性が極めて良く、多少の撓みでは剥離が生じないことが確認された。
【００２５】
しかしながら、このＴｉＮセラミック膜を被覆した針を用いた場合、従来の金属製針ほどではないにしても、採取した組織片や病変部に刺した穿刺針のまわりの細胞に対する悪影響を完全に払拭することはできなかった。
【００２６】
そこで、さらにこの点を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、被覆用セラミックとしては、セラミックであれば何でも良いというわけではなく、抵抗率ρが大きい絶縁体材料である必要があることが究明された。
【００２７】
すなわち、ステンレス製基体の表面に抵抗率ρが種々に異なるセラミック膜を被成した針を用いて、生体組織に及ぼす影響について調べた結果、抵抗率ρが大きくなると、組織損傷度（ＴＤＤ：Ｔｅｘｔｕｒｅ　Ｄａｍａｇｅ　Ｄｅｇｒｅｅ　；　顕微鏡観察による病理学的検査）　が低下することが判明した。
ここに、上記の組織損傷度（ＴＤＤ）が０．４０以下、好ましくは０．３５以下であれば、生体組織に及ぼす悪影響はないと考えられているが、そのためには、被覆用セラミックとしては、抵抗率ρが１０５　Ω・ｍ　以上の高絶縁性とする必要があることが判明したのである。
【００２８】
ここに、抵抗率ρが１０５　Ω・ｍ　以上のセラミックとしては、Ａｌ，ＢおよびＳｉの窒化物、炭化物または酸化物のうちから選んだ少なくとも一種が有利に適合する。
また、かかるセラミック膜の被覆厚みについては、０．０５〜５．０　μｍ　とすることが好ましい。というのは、セラミック膜厚が０．０５μｍ　に満たないと十分な絶縁性の確保が困難であり、一方セラミック膜厚が　５．０μｍ　を超えると、セラミック膜と基材との密着性の確保が困難になるだけでなく、コーティングによるコストアップを招くからである。
【００２９】
さらに、上記のようなセラミック膜の被覆方法については、特に限定されることはないが、ドライプレーティング法によって被覆することが有利である。かような、ドライプレーティング法としては、高イオン化および高速成膜が可能なマグネトロン・スパッタ法の適用が最適であるが、その他ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）や中空陰極放電法、アーク放電法などの公知のＰＶＤコーティング法、さらにはＣＶＤコーティング法や高プラズマＣＶＤコーティング法を使用することもできる。
【００３０】
例えば、マグネトロン・スパッタ法による、セラミック膜の好適被覆条件は次のとおりである。
例えば　ＳｉＮＸ　コーティングを行うべく、フェロシリコン・ターゲットを使用した場合には、投入パワー：５〜３０　ｋＷ　、真空度：０．８　〜３×１０−３Ｔｏｒｒ、Ａｒガス：５０〜１０００ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス：５０〜１０００ｓｃｃｍが最適条件である。
【００３１】
なお、上記のプラズマコーティング中、特にその後半において、Ｏ２を５〜５００ｓｃｃｍ程度導入することにより、抵抗率ρが１０９　Ω・ｍ　以上の極めて絶縁性の高いセラミック被膜を被覆することもできる。
【００３２】
【実施例】
実施例１（細胞の核が大きい卵子（約２５μｍ）を対象とする場合の例）
Ｃ：０．０３０　ｍａｓｓ％，　Ｓｉ：０．２２ｍａｓｓ％，　Ｍｎ：０．１８ｍａｓｓ％，　Ｐ：０．００９　ｍａｓｓ％，　Ｓ：０．００８　ｍａｓｓ％およびＣｒ：１７．９ｍａｓｓ％を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物の組成になるフェライト系ステンレス鋼素材を、連続鋳造し、熱間圧延−冷間圧延−光輝焼鈍を行ったのち、精密加工により、外径：０．２　ｍｍ、内径：０．１５ｍｍ、長さ：１００　ｍｍの金属製針を作成した。
ついで、この針を、超音波洗浄したのち、マグネトロン・スパッタ法を用いてＳｉＮＸ　膜を成膜した。
なお、このマグネトロン・スパッタ法による　ＳｉＮＸ　セラミック膜の成膜に際しては、Ａｒ：１００　ｓｃｃｍ、Ｎ２：１５０　ｓｃｃｍ中にて０．７　μｍ　厚に成膜した。また、　ＳｉＮＸセラミック膜の被覆領域は、外表面については針の先端部から５０ｍｍ、内表面については針の先端部（開口部の根元）から８ｍｍであった。
【００３３】
この　ＳｉＮＸ　セラミック被覆針を用いて、卵子の中に免疫液の注入を試みたところ、このセラミック被覆針の先端はスムーズに卵子内に侵入し、所定量の免疫液を正確に注入することができた。
また、生体組織に及ぼす悪影響はほとんどなく、組織損傷度（ＴＤＤ）　は０．３３であった。
【００３４】
実施例２（細胞の核が小さいリンパ球の細胞の核（約３μｍ）を対象とする場合の例）
Ｃ：０．０４５　ｍａｓｓ％，　Ｓｉ：０．３４ｍａｓｓ％，　Ｍｎ：０．２５ｍａｓｓ％，　Ｐ：０．０１０　ｍａｓｓ％，　Ｓ：０．００７　ｍａｓｓ％およびＣｒ：１６．９ｍａｓｓ％を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物の組成になるフェライト系ステンレス鋼素材を、連続鋳造し、熱間圧延−冷間圧延−光輝焼鈍を行ったのち、精密加工により、外径：０．００５　ｍｍ、内径：０．００２　ｍｍ、長さ：５０ｍｍの金属製針を作成した。
ついで、この針を、超音波洗浄したのち、マグネトロン・スパッタ法を用いて（一部ＲＦ法も使用）、ＢＮ膜を０．５　μｍ　厚被成した。
【００３５】
このＢＮセラミック被覆針を用いて、細胞の核の切断を試みたところ、予定した切断位置で的確に核を切断することができた。
勿論、生体組織に及ぼす悪影響はほとんどなく、組織損傷度（ＴＤＤ）　は０．３０であった。
【００３６】
【発明の効果】
かくして、本発明によれば、細胞核の切断や細胞核への免疫液等の注入などの遺伝子制御を、まわりの細胞に何らの悪影響を及ぼすことなしに実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】細胞核が切断された状態を示す透過電子顕微鏡写真である。
【図１】
2004121064.tif 000003