(57)【要約】【課題】形成された平面二分子膜を用いて、マイクロノズルのマニピュレーションにより、簡便に微小物体の形成を行うことができる二分子膜からなる微小物体の形成方法およびその装置を提供する。【解決手段】チャンバー１２と１３の間に形成される平面二分子膜１６に、マイクロノズル１５からパルス状の噴流１７を噴射し、このパルス状の噴流１７の噴射により前記平面二分子膜１６を膨らませ、前記平面二分子膜１６から離脱させ、二分子膜ベシクル１９を形成する。また、この二分子膜ベシクル１９内には目的試薬を内包させることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内に形成される平面二分子膜にマイクロノズルからパルス状の噴流を噴射し、該パルス状の噴流の噴射により前記平面二分子膜を膨らませ前記平面二分子膜から離脱させ、二分子膜ベシクルを形成することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成方法。
【請求項２】
請求項１記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、前記平面二分子膜が第１の単分子膜と第２の単分子膜からなり、前記第２の単分子膜側からのパルス状の噴流の噴射により、外側に第１の単分子膜、内側に第２の単分子膜からなる二分子膜ベシクルを形成することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成方法。
【請求項３】
請求項１記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、前記平面二分子膜が第１の単分子膜と第２の単分子膜からなり、前記第１の単分子膜側からのパルス状の噴流の噴射により、内側に第１の単分子膜、外側に第２の単分子膜からなる二分子膜ベシクルを形成することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成方法。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、前記パルス状の噴流中にパーティクルを含有させ、前記二分子膜ベシクル内にパーティクルを内包することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成方法。
【請求項５】
請求項４記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、前記パルス状の噴流中に試薬を含有させ、前記二分子膜ベシクル内に試薬を内包することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成方法。
【請求項６】
チャンバー内に形成される平面二分子膜にマイクロノズルを突き刺し、前記平面二分子膜から前記マイクロノズルを引き抜くことにより前記平面二分子膜から引き出される二分子膜ナノチューブを形成することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成方法。
【請求項７】
請求項６記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、前記平面二分子膜が第１の単分子膜と第２の単分子膜からなり、前記第１の単分子膜側からの前記マイクロノズルの引き抜きにより、内側に第２の単分子膜、外側に第１の単分子膜からなる二分子膜ナノチューブを形成することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成方法。
【請求項８】
請求項６記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、前記平面二分子膜が第１の単分子膜と第２の単分子膜からなり、前記第２の単分子膜側からの前記マイクロノズルの引き抜きにより、内側に第１の単分子膜、外側に第２の単分子膜からなる二分子膜ナノチューブを形成することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成方法。
【請求項９】
請求項６、７又は８記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、前記マイクロノズル内にナノサイズのパーティクルを含有させ、前記二分子膜ナノチューブ内にナノサイズのパーティクルを内包することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成方法。
【請求項１０】
請求項９記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、前記パルス状の噴流中に試薬を含有させ、前記二分子膜ベシクル内に試薬を内包することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成方法。
【請求項１１】
（ａ）チャンバー内に形成される平面二分子膜と、
（ｂ）該平面二分子膜に作用するマイクロノズルと、
（ｃ）該マイクロノズルのマニピュレーション手段と、
（ｄ）該マニピュレーション手段の操作により二分子膜からなる微小物体の形成を行う手段とを具備することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の二分子膜からなる微小物体の形成装置において、前記マイクロノズルからパルス状の噴流を噴射し、該マイクロノズルからのパルス状の噴流の噴射により前記平面二分子膜を膨らませ前記平面二分子膜から離脱させ、二分子膜ベシクルを形成する手段とを具備することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の二分子膜からなる微小物体の形成装置において、前記マイクロノズルと噴射方向にある平面二分子膜との距離を前記マニュピレーション手段によって任意に調整可能であることを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の二分子膜からなる微小物体の形成装置において、第１の単分子膜と第２の単分子膜からなる平面二分子膜を設け、前記第２の単分子膜側からのパルス状の噴流の噴射により、外側に第１の単分子膜、内側に第２の単分子膜からなる二分子膜ベシクルを形成することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成装置。
【請求項１５】
請求項１２記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、第１の単分子膜と第２の単分子膜からなる平面二分子膜を設け、前記第１の単分子膜側からのパルス状の噴流の噴射により、内側に第１の単分子膜、外側に第２の単分子膜からなる二分子膜ベシクルを形成することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成装置。
【請求項１６】
請求項１１記載の二分子膜からなる微小物体の形成装置において、前記平面二分子膜に前記マイクロノズルを突き刺し、前記平面二分子膜から前記マイクロノズルを引き抜くことにより前記平面二分子膜から引き出される二分子膜ナノチューブを形成する手段を具備することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の二分子膜からなる微小物体の形成装置において、第１の単分子膜と第２の単分子膜からなる平面二分子膜を設け、前記第１の単分子膜側からの前記マイクロノズルの引き抜きにより、内側に第２の単分子膜、外側に第１の単分子膜からなる二分子膜ナノチューブを形成することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成装置。
【請求項１８】
請求項１６記載の二分子膜からなる微小物体の形成装置において、前記平面二分子膜が第１の単分子膜と第２の単分子膜からなる平面二分子膜を設け、前記第２の単分子膜側からの前記マイクロノズルの引き抜きにより、内側に第１の単分子膜、外側に第２の単分子膜からなる二分子膜ナノチューブを形成することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成装置。
【請求項１９】
請求項１６、１７又は１８記載の二分子膜からなる微小物体の形成装置において、前記二分子膜ナノチューブ内にナノサイズのパーティクルを内包することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成装置。
【請求項２０】
請求項１６、１７又は１８記載の二分子膜からなる微小物体の形成装置において、前記二分子膜ナノチューブ内に試薬を含有させ、前記二分子膜ベシクル内に試薬を内包することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成装置。
【請求項２１】
請求項１１〜２０の何れか一項に記載の二分子膜からなる微小物体の形成装置において、マイクロノズルに接続される、前記パルス状の噴流の噴射時間、噴射圧力の制御機能を有するディスペンサーと、該ディスペンサーが搭載されるＸ軸ステージマニピュレーターとを具備することを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成装置。
【請求項２２】
請求項１１〜２１の何れか一項記載の二分子膜からの微小物体の形成装置において、前記平面二分子膜は、脂質分子を含む有機溶媒が導入された前記チャンバー内に第１の溶液を注入することにより形成される第１の円形の単分子膜と、第２の溶液を注入することにより形成される第２の円形の単分子膜とが接触する部位に形成されてなることを特徴とする二分子膜からなる微小物体の形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオテクノロジー（人工細胞、マイクロリアクター）、創薬・医療（人工血液、ドラッグデリバリー粒子、人工神経素子、ハイスループット型創薬探索）、食品（マイクロカプセル、味覚センサ）などに用いられる、二分子膜からなる微小物体、特に、二分子膜ベシクル（マイクロカプセル；リポソーム）およびナノチューブの形成方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
細胞膜の基本構造である二分子膜構造は、リン脂質分子によって構成されている。この二分子膜は、人工的に構築することができ、ベシクル（小胞）型や平面膜型が形成可能である。ベシクル型では、ピコ〜フェムトリットルの超微少量溶液を内包可能である。また、生体由来の分子素材であるため、体内での安全性や細胞親和性の制御が設計でき、体内への局所的薬剤輸送システム（ドラッグデリバリーシステム）や人工血液として応用され、実用化が進められている。
【０００３】
しかしながら、現在、ベシクル内に目的とする試薬・薬剤を内包する過程では、ベシクル内液と外液は、同様の試薬組成にする必要がある。そのため、内包後には長時間の透析により外液をすべて置換する必要があり、形成されたベシクルが崩壊したり、また、外液に含まれる貴重な反応試薬が無駄になるといった問題があった。
【特許文献１】特願２００５−２２０００２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明者らは、既に簡便な方法により、平面二分子膜を形成することに成功した（特許文献１）。
【０００５】
すなわち、簡便にして的確に二分子膜を形成することができる「両親媒性単分子膜の接触による二分子膜の形成方法およびその装置」を提案した。より具体的には、図２０に示すように、基板２０５の表裏に形成される第１のマイクロ流路２０１に脂質分子を含む有機溶媒２０２を導入し、第１のマイクロ流路２０１の両側から交差して交差部が形成される第２のマイクロ流路２０３に、この第２のマイクロ流路２０３の両側から前記交差部に向かって脂質分子を含む有機溶媒２０２と混ざらない液体２０４を導入し、この液体２０４と脂質分子を含む有機溶媒２０２との界面に、対向する脂質単分子膜２０２Ａを形成し、第２のマイクロ流路２０３中の液体２０４の圧力をシリンジポンプにより制御して第１のマイクロ流路２０１の両端から導入した液体２０４の界面を互いに接近させることにより、前記対向する脂質単分子膜２０２Ａを接触させて融合させ脂質平面二分子膜２０２Ｂを形成するようにしている。
【０００６】
そこで、本発明は上記した方法による平面二分子膜、及び従来法（ＬＢ法、はけ塗り法など）による平面二分子膜を利用してさらに、以下の課題を解決することを目的とする。
【０００７】
（１）形成される二分子膜ベシクルの大きさ、均一性の制御を可能にする
（２）二分子膜ベシクルへ効率的に試薬を内包させる
（３）二分子膜ベシクル形成後の外液の透析プロセスを省略する
（４）二分子膜ベシクル１個単位での形成と試薬内包の制御を可能にする
（５）二分子膜よりなるナノスケールチューブ（以下、ナノチューブという）を構築する
（６）従来の方法では作製が困難であった、粒径数十から１００マイクロメートルサイズのベシクルを形成し、また、その粒径を、単一レベルで任意に制御する。
【０００８】
すなわち、本発明は、上記状況に鑑みて、形成された平面二分子膜を用いて、マイクロノズルのマニピュレーションにより、簡便に微小物体の形成を行うことができる二分子膜からなる微小物体の形成方法およびその装置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】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕二分子膜からなる微小物体の形成方法において、チャンバー内に形成される平面二分子膜にマイクロノズルからパルス状の噴流を噴射し、このパルス状の噴流の噴射により前記平面二分子膜を膨らませ前記平面二分子膜から離脱させ、二分子膜ベシクルを形成することを特徴とする。
【００１０】
〔２〕上記〔１〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、上記〔１〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、前記平面二分子膜が第１の単分子膜と第２の単分子膜からなり、前記第２の単分子膜側からのパルス状の噴流の噴射により、外側に第１の単分子膜、内側に第２の単分子膜からなる二分子膜ベシクルを形成することを特徴とする。
【００１１】
〔３〕上記〔１〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、前記平面二分子膜が第１の単分子膜と第２の単分子膜からなり、前記第１の単分子膜側からのパルス状の噴流の噴射により、内側に第１の単分子膜、外側に第２の単分子膜からなる二分子膜ベシクルを形成することを特徴とする。
【００１２】
〔４〕上記〔１〕、〔２〕又は〔３〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、前記パルス状の噴流中にパーティクルを含有させ、前記二分子膜ベシクル内にパーティクルを内包することを特徴とする。
【００１３】
〔５〕上記〔４〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、前記パルス状の噴流中に試薬を含有させ、前記二分子膜ベシクル内に試薬を内包することを特徴とする。
【００１４】
〔６〕二分子膜からなる微小物体の形成方法において、チャンバー内に形成される平面二分子膜にマイクロノズルを突き刺し、前記平面二分子膜から前記マイクロノズルを引き抜くことにより前記平面二分子膜から引き出される二分子膜ナノチューブを形成することを特徴とする。
【００１５】
〔７〕上記〔６〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、上記〔６〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、前記平面二分子膜が第１の単分子膜と第２の単分子膜からなり、前記第１の単分子膜側からの前記マイクロノズルの引き抜きにより、内側に第２の単分子膜、外側に第１の単分子膜からなる二分子膜ナノチューブを形成することを特徴とする。
【００１６】
〔８〕上記〔６〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、前記平面二分子膜が第１の単分子膜と第２の単分子膜からなり、前記第２の単分子膜側からの前記マイクロノズルの引き抜きにより、内側に第１の単分子膜、外側に第２の単分子膜からなる二分子膜ナノチューブを形成することを特徴とする。
【００１７】
〔９〕上記〔６〕、〔７〕又は〔８〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、前記マイクロノズル内にナノサイズのパーティクルを含有させ、前記二分子膜ナノチューブ内にナノサイズのパーティクルを内包することを特徴とする。
【００１８】
〔１０〕上記〔９〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、前記パルス状の噴流中に試薬を含有させ、前記二分子膜ベシクル内に試薬を内包することを特徴とする。
【００１９】
〔１１〕二分子膜からなる微小物体の形成装置において、チャンバー内に形成される平面二分子膜と、この平面二分子膜に作用するマイクロノズルと、このマイクロノズルのマニピュレーション手段と、このマニピュレーション手段の操作により二分子膜からなる微小物体の形成を行う手段とを具備することを特徴とする。
【００２０】
〔１２〕上記〔１１〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成装置において、前記マイクロノズルからパルス状の噴流を噴射し、このマイクロノズルからのパルス状の噴流の噴射により前記平面二分子膜を膨らませ前記平面二分子膜から離脱させ、二分子膜ベシクルを形成する手段とを具備することを特徴とする。
【００２１】
〔１３〕上記〔１２〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成装置において、前記マイクロノズルと噴射方向にある平面二分子膜との距離を前記マニュピレーション手段によって任意に調整可能であることを特徴とする。
【００２２】
〔１４〕上記〔１２〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成装置において、第１の単分子膜と第２の単分子膜からなる平面二分子膜を設け、前記第２の単分子膜側からのパルス状の噴流の噴射により、外側に第１の単分子膜、内側に第２の単分子膜からなる二分子膜ベシクルを形成することを特徴とする。
【００２３】
〔１５〕上記〔１２〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成方法において、第１の単分子膜と第２の単分子膜からなる平面二分子膜を設け、前記第１の単分子膜側からのパルス状の噴流の噴射により、内側に第１の単分子膜、外側に第２の単分子膜からなる二分子膜ベシクルを形成することを特徴とする。
【００２４】
〔１６〕上記〔１１〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成装置において、前記平面二分子膜に前記マイクロノズルを突き刺し、前記平面二分子膜から前記マイクロノズルを引き抜くことにより前記平面二分子膜から引き出される二分子膜ナノチューブを形成する手段を具備することを特徴とする。
【００２５】
〔１７〕上記〔１６〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成装置において、第１の単分子膜と第２の単分子膜からなる平面二分子膜を設け、前記第１の単分子膜側からの前記マイクロノズルの引き抜きにより、内側に第２の単分子膜、外側に第１の単分子膜からなる二分子膜ナノチューブを形成することを特徴とする。
【００２６】
〔１８〕上記〔１６〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成装置において、前記平面二分子膜が第１の単分子膜と第２の単分子膜からなる平面二分子膜を設け、前記第２の単分子膜側からの前記マイクロノズルの引き抜きにより、内側に第１の単分子膜、外側に第２の単分子膜からなる二分子膜ナノチューブを形成することを特徴とする。
【００２７】
〔１９〕上記〔１６〕、〔１７〕又は〔１８〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成装置において、前記二分子膜ナノチューブ内にナノサイズのパーティクルを内包することを特徴とする。
【００２８】
〔２０〕上記〔１６〕、〔１７〕又は〔１８〕記載の二分子膜からなる微小物体の形成装置において、前記二分子膜ナノチューブ内に試薬を含有させ、前記二分子膜ベシクル内に試薬を内包することを特徴とする。
【００２９】
〔２１〕上記〔１１〕〜〔２０〕の何れか一項に記載の二分子膜からなる微小物  体の形成装置において、マイクロノズルに接続される、前記パルス状の噴流の噴射時間、噴射圧力の制御機能を有するディスペンサーと、該ディスペンサーが搭載されるＸ軸ステージマニピュレーターとを具備することを特徴とする。
【００３０】
〔２２〕上記〔１１〕〜〔２１〕の何れか一項記載の二分子膜からの微小物体の形成装置において、前記平面二分子膜は、脂質分子を含む有機溶媒が導入された前記チャンバー内に第１の溶液を注入することにより形成される第１の円形の単分子膜と、第２の溶液を注入することにより形成される第２の円形の単分子膜とが接触する部位に形成されてなることを特徴とする
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００３２】
（１）簡便にして的確に二分子膜ベシクルを形成することができる。特に、その二分子膜ベシクルの大きさ、均一性の制御を行うことができる。
【００３３】
（２）二分子膜ベシクルへ効率的に試薬を内包させることができる。
【００３４】
（３）二分子膜ベシクル形成後の外液の透析プロセスを省略することがでる。
【００３５】
（４）二分子膜ベシクル１個単位での形成と試薬内包の制御を行うことができる。
【００３６】
（５）ナノスケールチューブを形成することができる。
【００３７】
（６）粒径数十から１００マイクロメートルのサイズの二分子膜ベシクルのサイズを形成することができ、また、その粒径を、単一レベルで任意に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明の二分子膜からなる微小物体の形成方法は、チャンバー内に形成される平面二分子膜に、マイクロノズルからパルス状の噴流を噴射し、このパルス状の噴流の噴射により前記平面二分子膜を膨らませ前記平面二分子膜から離脱し、二分子膜ベシクルを形成する。
【００３９】
また、チャンバー内に形成される平面二分子膜にマイクロノズルを突き刺し、前記平面二分子膜から前記マイクロノズルを引き抜くことにより前記平面二分子膜から引き出される二分子膜ナノチューブを形成する。
【００４０】
なお、ここで、二分子膜から形成される微小物体とは、二分子膜で構成される小胞（ベシクル状）およびチューブ形状を指している。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００４２】
図１は本発明の脂質二分子膜からなる微小物体の形成装置を示す模式図である。
【００４３】
この図において、１は基台、２はその基台１上にセットされるＰＭＭＡ（アクリル系プラスチック）チップ（ＰＭＭＡ基板）、３はそのＰＭＭＡチップ２に形成された左チャンバー、４は右チャンバーであり、両チャンバー３，４は括れるように接する接続部２Ａを有している。そして、それぞれのチャンバー３、４でそれぞれ脂質単分子膜が形成され、その脂質単分子膜が接続部２Ａで接触し、脂質平面二分子膜５が形成されるようになっている。６はそのＰＭＭＡチップ２の端部とチャンバーの一方（ここでは右チャンバー４）を貫通するように形成されるスルーホール、７は前記スルーホール６から右チャンバー４に挿入され操作（マニピュレート）される、脂質平面二分子膜５にパルス状の噴流を噴射させるためのマイクロノズル、８はマイクロノズル７に接続され、パルス状の噴流の噴射時間及び噴射圧力の制御機能を有するディスペンサー、９はそのディスペンサー８が搭載され、マイクロノズル７の位置を調整可能なＸ軸ステージマニピュレーター、１０は微小物体の形成を観察する高速度カメラである。
【００４４】
なお、ここでは、チャンバーを構成する基板材料としてＰＭＭＡ基板を用いたが、このほかにもガラス、石英、シリコン基板、シリコン樹脂、エンジニアプラスチック{ＰＥＴ、ボリカーボネート、ポリプロピレン、ポリスチレン、テフロン（登録商標）等}などを用いて作製可能である。また、マイクロノズルと噴射方向にある平面二分子膜との距離は、Ｘ軸ステージマニピュレーター９によって任意に調整可能である。
【００４５】
図２は右チャンバーにスルーホールを介して挿入され操作（マニピュレート）されるマイクロノズルを示す図、図３はそのマイクロノズルの先端部を示す図である。
【００４６】
図４〜図６は本発明の第１実施例を示す二分子膜ベシクルの製造装置を示す図である。本装置のマイクロノズルは、ガラス、金属、プラスチック樹脂などの材質から作製可能である。
【００４７】
図４は、その二分子膜ベシクルの製造装置のＰＭＭＡチップの斜視図、図５にはその要部の模式図、図６はその二分子膜の形成部の拡大図である。
【００４８】
図４において、１１はＰＭＭＡチップ、１２はＰＭＭＡチップ１１に形成された左チャンバー、１３はＰＭＭＡチップ１１に形成された右チャンバー、１４はＰＭＭＡチップ１１の端部から右チャンバー１３へ貫通するように形成されたスルーホール（マイクロウェル）、１５はスルーホール（マイクロウェル）１４から右チャンバー１３へ挿入され操作（マニピュレート）されるマイクロノズル、１６はＰＭＭＡチップ１１の両チャンバー１２，１３の接続部１１Ａに形成される脂質平面二分子膜である。
【００４９】
そこで、図５に示すように、チャンバー内に形成された脂質平面二分子膜１６にマイクロノズル１５を近づけて、任意の容量の溶液（試薬）をパルス状に噴射する（図５中のパルス状の噴流１７）。すると、ちょうど石鹸の液膜からシャボン玉が形成されるように、脂質平面二分子膜１６から二分子ベシクル１９が形成され、噴射側から反対側のチャンバー（この場合、右チャンバー１３から左チャンバー１２）へ噴出される。この二分子膜ベシクル１９にはパルス状の噴流１７として噴出させた溶液が内包されている。この内包液は二分子膜ベシクル１９の形成の際にベシクル外液に混入することがない。また、二分子膜ベシクル１９を形成後も脂質平面二分子膜は平面のまま残る。なお、パルス状の噴流１７内に目的試薬のナノ粒子１８を含ませると、そのナノ粒子１８が内包される二分子膜ベシクル１９を得ることができる。
【００５０】
このように、本発明では２つのチャンバー間に形成した脂質平面型二分子膜構造を用いて二分子膜ベシクルを作製する。
【００５１】
本発明の二分子膜ベシクルの製造装置は、ＰＭＭＡ基板上にチャンバーとして微小容量（数〜数十マイクロリットル）のマイクロウェル構造を有し、さらに形成された脂質平面二分子膜近傍に移動・位置制御可能なマイクロノズル１５（口径数十マイクロメートル）を組み込んだ設計となっている。マイクロノズル１５は、例えば、ガラスキャピラリーまたはマイクロチャネル構造によって作製され、微小液敵排出用ポンプ（図示なし）と制御装置（図示なし）に接続するようにしている。
【００５２】
これにより、パルス状の噴流の噴射圧力・時間・タイミングが任意に調整可能である。
【００５３】
また、１つのパルス噴射に対し、一個のベシクルが形成されるため、パルス状の噴流を連続的に噴射することで均一径のベシクルを連続的に形成することも可能である。
【００５４】
以下、その実験例について説明する。
【００５５】
図７は本発明の脂質平面二分子膜の形成方法を示す模式図である。
【００５６】
ここでは、ＰＭＭＡチップに形成された２つのチャンバー間に脂質平面型二分子膜を形成する。まず、ＰＭＭＡチップ２１の左右チャンバーには脂質分子を含むデカン２４が導入されている。次に、マイクロピペット２５により左チャンバーに溶液２２を注入する。すると、この注入された溶液２２の界面に脂質単分子膜２８が形成される。次いで、同様にマイクロピペット２５により右チャンバーに溶液２６を注入し、脂質単分子膜２８を形成する。そして、溶液２２と溶液２６の界面を接近させることにより、脂質単分子膜２８同士が接触し、脂質平面二分子膜２９が形成される。
【００５７】
次に、上記で作製した脂質平面二分子膜から二分子ベシクル膜を作製する。
【００５８】
まず、図８（ａ）に示すように、脂質平面二分子膜２９の右チャンバー側の近傍にマイクロノズル３１を配置する。次に、図８（ｂ）に示すように、マイクロノズル３１からパルス状の噴流を噴射すると、脂質平面二分子膜２９が膨らんで突起３２が現れる。次に、図８（ｃ）に示すように、さらに、脂質平面二分子膜２９の突起３２がさらに大きな膨らみ３３となり、図８（ｄ）に示すように、最終的には脂質平面二分子膜２９から分離した二分子膜ベシクル３４が左チャンバー内に形成される。このステップを繰り返すことにより、図８（ｅ）に示すように、左チャンバー内に次々と二分子膜ベシクル３４を形成することができる。この二分子膜ベシクル３４の大きさおよび個数はマイクロノズル３１の位置の制御、マイクロノズル３１からのパルス状の噴流の噴射時間、噴射圧力を制御することにより任意に調整することができる。
【００５９】
図９は本発明の脂質二分子膜のサイズ分布を示す図である。
【００６０】
この図から明らかなように、全体の個数ｎは２０、脂質二分子膜の直径の平均は４８４μｍ、標準偏差は２８μｍであることが分かる。
【００６１】
図１０はその脂質二分子膜からなる二分子膜ベシクルの形成の様子を示す図である。ここでは、左チャンバー３５及び右チャンバー３６にＫＣｌ溶液を、１００ｍＭ注入し、それらの境界には脂質平面二分子膜３７が形成されている。右チャンバー３６側の脂質平面二分子膜３７の近傍にはマイクロノズル３８を配置して、マイクロノズル３８からパルス状の噴流を噴射すると、左チャンバー３５内には二分子膜からなる二分子膜ベシクル３９が形成される。その二分子膜ベシクル３９が左右チャンバー３５、３６の端にとどまる様子が図１０（ｂ）に見られる。
【００６２】
図１１は本発明の第２実施例を示すナノチューブの製造装置（その１）を示す図である。
【００６３】
まず、ＰＭＭＡチップ４１の左右のチャンバー４２，４３には脂質分子を含む有機溶媒が導入されている。そして、ＰＭＭＡチップ４１の左チャンバー４２に第１の溶液、ＰＭＭＡチップ４１の右チャンバー４３に第２の溶液を注入することにより、左チャンバー４２と右チャンバー４３の接続部４４に脂質平面二分子膜４６が形成されている。一方、ＰＭＭＡチップ４１には、その端部から右チャンバー４３へ貫通するスルーホール４７が形成されており、このスルーホール４７からマイクロノズル４８が挿入され操作（マニピュレート）可能に配置される。
【００６４】
そこで、図１１（ａ）に示すように、脂質平面二分子膜４６にマイクロノズル４８を突き刺し、その後、図１１（ｂ）に示すように、マイクロノズル４８を引抜き操作（マニピュレート）し、そのまま後退させると、脂質平面二分子膜４６からナノチューブ４９が形成される。そして、図１１（ｃ）に示すように、さらにマイクロノズル４８を右チャンバー４３から引抜き操作（マニピュレート）すると、右チャンバー４３を貫くようにナノチューブ４９を形成することができる。
【００６５】
図１２は本発明の第２実施例を示すナノチューブの製造装置（その２）を示す図である。
【００６６】
この図において、ＰＭＭＡチップ５１上に横配列の２個の接続部５３，５４を形成したチャンバー５２を用意して、そのチャンバー５２に、まず、脂質分子を含む有機溶媒５５を導入し、そこに３つの溶液５６，５７，５８を導入することによって、接続部５３では溶液５６と５７との接触面に第１の脂質平面二分子膜５９が、接続部５４では溶液５７と５８との接触面に第２の脂質平面二分子膜６０がそれぞれ形成される。
【００６７】
そこで、ＰＭＭＡチップ５１に形成されたスルーホール６１からマイクロノズル６２を挿入操作（マニピュレート）し、そのマイクロノズル６２で第２の脂質平面二分子膜６０及び第１の脂質平面二分子膜５９を突き刺し、その後、第１の脂質平面二分子膜５９からマイクロノズル５２を引抜き操作（マニピュレート）すると、脂質二分子膜からなるナノチューブ６３を形成することができる。当然、さらに、第２の脂質平面二分子膜６０からマイクロノズル６２を引抜き操作（マニピュレート）すると、第２の脂質平面二分子膜６０から突出するナノチューブ（図示なし）を形成することもできる。
【００６８】
このように、複数の脂質平面二分子膜を貫通するナノチューブを形成することもできる。
【００６９】
図１３は本発明の脂質二分子膜からなるナノチューブの形成のためのキャピラリー（マイクロノズル）の操作プロセスを示す図である。
【００７０】
まず、図１３（ａ）に示すように、水溶液Ａと水溶液Ｂの境界面に脂質平面二分子膜７１をセットする。次に、図１３（ｂ）に示すように、その脂質平面二分子膜７１に水溶液Ｂ側からキャピラリー７２を突き刺す。その後、図１３（ｃ）に示すように、水溶液Ｂ側に、キャピラリー７２を引き抜くと、図１３（ｄ）に示すように、両外側に水溶液Ｂ、内側に水溶液Ａを有する、二分子膜７３（厚さ５〜１０ｎｍ）からなるナノチューブ（直径１μｍ以下）７４を形成することができる。
【００７１】
図１４は高速度カメラで撮像した脂質平面二分子膜８１から引き抜かれたキャピラリー８２の先端と脂質平面二分子膜８１との間にナノチューブ８３が形成されている状態を示す観察写真（代用図）、図１５は図１４の観察写真の拡大図、図１６はその図１５の説明図である。
【００７２】
上記したように、マイクロノズルを脂質平面二分子膜に突き刺した後引き抜くと、マイクロノズル先端に密着した二分子膜からなるナノチューブが形成される。形成されるナノチューブの長さや向きを任意に動かすことも可能である。このナノチューブの内側は、マイクロノズル内の溶液と接続しているため、マイクロノズルからの溶液やナノ粒子の注入や電気的な導通計測も可能となる。
【００７３】
ここでまでに述べた二分子膜ベシクル（小胞）又はチューブ形状を構成する二分子膜の成分は、二分子膜を構成する両親媒性分子であれば、脂質分子に限定されることなく、多様な膜成分を適切に混合した小胞又はチューブ形状を形成することが可能である。
【００７４】
図１７は本発明にかかる非対称の二分子膜の構造を示す図、図１８は本発明の実施例を示す非対称二分子膜からなる二分子膜ベシクルの形成方法を示す模式図である。
【００７５】
これらの図において、９１は細胞外（ベシクル外）の第１の単分子膜、９２は細胞内（ベシクル内）の第２の単分子膜、９３はこれらの２つの異なる単分子膜９１と９２で構成された非対称の二分子膜、９４はその非対称の二分子膜９３からなる二分子膜ベシクル（小胞）９４である。すなわち、この二分子膜ベシクル（小胞）９４は二分子膜９３を構成する２つの単分子膜９１と９２の組成が異なる構造をしている。実際の細胞膜を構成する二分子膜は、このように内側と外側を構成する膜成分が異なって存在している。
【００７６】
そこで、このような非対称の二分子膜からなる二分子ベシクルを作製するには、まず、図１８（ａ−１）に示すように、予め有機溶媒の入った左右のチャンバー１００，１０１にそれぞれにピペットを用いて液滴を配置する。その際に、左液滴１０２と右液滴１０３同士が接触しない程度の大きさとする。また、配置される液滴１０２，１０３にはそれぞれ脂質Ａ，Ｂから構成されるベシクル１０４，１０５が分散されている。図１８（ａ−２）に示すように、それぞれの液滴１０２，１０３がもつ有機溶媒との界面において、ベシクルが展開し、単分子膜が形成される。なお、１０４Ａは膜成分を示している。
【００７７】
次に、マイクロノズル１０６（又はピペット）を用いて左液滴１０２および右液滴１０３にそれぞれの液滴量を加えて２つの液滴を接触させる。すると、図１８（ｂ−１），図１８（ｂ−２）に示すように、２つの異なる組成の単分子膜１０７，１０８同士が張り合わされて、非対称な二分子膜１０９が形成される。最後に、図１８（ｃ−１）に示すように、液滴に挿入されたマイクロノズル１０６から形成された非対称な二分子膜１０９へ向かってパルス状の噴流をあてると、右液滴１０３中に非対称な二分子膜１０９から切り離された二分子膜ベシクル１１０が形成される。ここで、二分子膜ベシクル１１０の内側には液滴１０２Ａが、二分子膜ベシクル１１０の外側は右液滴１０３が存在する。これによって、図１８（ｃ−２）に示すように、二分子膜で構成されるベシクル１１０の内側と外側の組成を任意に組み合わせることが可能となる。さらに、図１８（ａ−１）の液滴１０２，１０３に分散される脂質ベシクル１０４，１０５の中に膜機能成分（膜タンパク質、糖鎖、ペプチド、レセプター分子）などを含有させることで、形成されるベシクル１１０に再構成される向き（内側、もしくは、外側）を制御することも可能となる。
【００７８】
図１９は本発明の実施例を示す非対称二分子膜からなる二分子膜ナノチューブの形成方法を示す模式図である。
【００７９】
図１９（ａ）に示すように、第１の単分子膜１２１と第２の単分子膜１２２の接触部分である平面二分子膜（非対称の二分子膜）１２３に、マイクロノズル１２４を第１の単分子膜１２１側から突き刺した後、第１の単分子膜１２１側からマイクロノズル１２４を引き抜くと、図１９（ｂ）に示すように、内側に第２の単分子膜１２２、外側に第１の単分子膜１２１を有する組成が異なる構造の二分子膜（非対称の二分子膜）１２５からなる二分子膜ナノチューブ１２６を形成することができる。
【００８０】
また、図１９（ｃ）に示すように、第１の単分子膜１２１と第２の単分子膜１２２の接触部分である平面二分子膜（非対称の二分子膜）１２３に、マイクロノズル１２４を第２の単分子膜１２２側から突き刺した後、第２の単分子膜１２２側からマイクロノズル１０４を引き抜くと、図１９（ｄ）に示すように、内側に第１の単分子膜１２１、外側に第２の単分子膜１２２を有する組成が異なる構造の二分子膜（非対称の二分子膜）１２７からなる二分子膜ベシクル（小胞）１２８を形成することができる。
【００８１】
なお、上記実施例では、特許文献１の方法により作製した平面二分子膜を例として用いたが、従来のＬＢ法、はけ塗り法などで作製した平面二分子膜を使用するようにしてもよい。また、その際に、二分子膜の向きが縦型か横向きは問わない。
【００８２】
また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
二分子膜ベシクルは、細胞と同様のサイズであり、人工細胞のモデルとして用いることができる。さらに、リポソーム内には、薬剤やＤＮＡを包み込むことができ、マイクロサイズの容器として用いることもできる。具体的には、例えば、化粧品（香料、保湿成分、機能性高分子等）などに応用できる。また、従来のリポソーム、脂質ベクシルで実用化されている技術のすべてに適用可能である。さらに、二分子膜中にペプチド、糖鎖、抗体、レセプタータンパク質、トランスポータータンパク質等の細胞膜に存在する生体分子を組み込むことも可能である。さらに、人工的に設計された膜挿入型レセプターおよび超分子を組み込むことも可能である。従来のベシクル作製において必要であった透析プロセスが省略できることから、現在、盛んに開発・実用化が進むドラッグデリバリーシステムや人工血液などの製造プロセルに貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の脂質二分子膜からなる微小物体の形成装置を示す模式図である。
【図２】本発明のチャンバーにスルーホールを介して挿入操作（マニピュレート）されるマイクロノズルを示す図である。
【図３】本発明のマイクロノズルの先端部を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例を示す二分子膜ベシクルの製造装置のＰＭＭＡチップの斜視図である。
【図５】本発明の第１実施例を示す二分子膜ベシクルの製造装置の要部の模式図である。
【図６】本発明の第１実施例を示す二分子膜ベシクルの製造装置の脂質平面二分子膜の形成部の拡大図である。
【図７】本発明の脂質平面二分子膜の形成方法を示す模式図である。
【図８】本発明の第１実施例を示す二分子膜ベシクルの形成プロセスを示す図である。
【図９】本発明の脂質二分子膜のサイズ分布を示す図である。
【図１０】本発明の脂質二分子膜からなる二分子膜ベシクルの形成の様子を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施例を示すナノチューブの製造装置（その１）を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施例を示すナノチューブの製造装置（その２）を示す図である。
【図１３】本発明の脂質二分子膜からなるナノチューブの形成のためのキャピラリー（マイクロノズル）の操作プロセスを示す図である。
【図１４】高速度カメラで撮像した脂質平面二分子膜から引き抜かれたキャピラリーの先端と脂質平面二分子膜との間にナノチューブが形成されている状態を示す観察写真（代用図）である。
【図１５】図１４の観察写真の拡大図である。
【図１６】図１５の説明図である。
【図１７】本発明にかかる非対称の二分子膜の構造を示す図である。
【図１８】本発明の実施例を示す非対称二分子膜からなる二分子膜ベシクルの形成方法を示す模式図である。
【図１９】本発明の実施例を示す非対称二分子膜からなる二分子膜ナノチューブの形成方法を示す模式図である。
【図２０】従来の脂質平面二分子膜の形成プロセスを示す模式図である。
【符号の説明】
【００８５】
１    基台
２，１１，２１，４１，５１    ＰＭＭＡチップ（ＰＭＭＡ基板）
２Ａ，１１Ａ，４４，５３，５４  両チャンバーの接続部
３，１２，３５，４２    左チャンバー
４，１３，３６，４３    右チャンバー
５，１６，２９，３７，４６，７１，８１    脂質平面二分子膜
６，１４，４７，６１    スルーホール
７，１５，３１，３８，４８，６２，１０６，１２４    マイクロノズル
８    ディスペンサー
９    Ｘ軸ステージマニピュレーター
１０    高速度カメラ
１７    パルス状の噴流
１８    ナノ粒子（目的試薬）
１９，３４，３９，１１０    二分子膜ベシクル
２２，２６，５６，５７，５８    溶液
２４    デカン
２５    マイクロピペット
２８    脂質単分子膜
３２    突起
３３    膨らみ
４９，６３，７４，８３，１０６，１０８    ナノチューブ
５２    チャンバー
５５    脂質分子を含む有機溶媒
５９    第１の脂質平面二分子膜
６０    第２の脂質平面二分子膜
７２，８２    キャピラリー
７３    二分子膜
９１，１２１    第１の単分子膜
９２，１２２    第２の単分子膜
９３，１０９，１２３，１２５，１２７    非対称の二分子膜
９４，１０４，１０５    ベシクル
１００，１０１    左右のチャンバー
１０２    左液滴
１０２Ａ    ベシクルの内側液
１０３    右液滴
１０４Ａ    膜成分
１０７，１０８    ２つの異なる組成の単分子膜
【図１】
2007152267.tif 000003
【図４】
2007152267.tif 000004
【図５】
2007152267.tif 000005
【図６】
2007152267.tif 000006
【図９】
2007152267.tif 000007
【図１１】
2007152267.tif 000008
【図１２】
2007152267.tif 000009
【図１３】
2007152267.tif 000010
【図１７】
2007152267.tif 000011
【図１８】
2007152267.tif 000012
【図１９】
2007152267.tif 000013
【図２０】
2007152267.tif 000014
【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１４】
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【図１５】
2007152267.tif 000021
【図１６】
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