(57)【要約】【課題】分子伝送システム、道路交通における最短距離のシミュレーションを短時間に行うシステム、DDS, 診断ツールなどに使用可能な技術を提供する。【解決手段】カーボンナノ材料とリポソームを含む複合体。【選択図】図8
2013170136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノ材料とリポソームを含む複合体。
【請求項２】
前記リポソームが温度応答性リポソームである、請求項1に記載の複合体。
【請求項３】
前記複合体が電荷を有する、請求項1に記載の複合体。
【請求項４】
リポソームが生理活性物質を含む請求項１〜３のいずれかに記載の複合体。
【請求項５】
カーボンナノ材料がカーボンナノチューブ(CNT)又はカーボンナノホーン(CNH)である、請求項１〜４のいずれかに記載の複合体。
【請求項６】
カーボンナノ材料とリポソームがビオチン-アビジン結合を介して複合体化されてなる、請求項１〜５のいずれかに記載の複合体。
【請求項７】
複数のマイクロ流路と２個の電極を備えた微小装置であって、前記流路に請求項１〜６のいずれかの複合体を備えてなる、微小装置。
【請求項８】
前記複合体がカーボンナノ材料と温度応答性リポソームを含み、かつ電荷を有する複合体であり、前記流路に光照射可能な光源を有する、請求項７に記載の微小装置。
【請求項９】
温度応答性リポソームが分子を含む請求項８に記載の微小装置
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の微小装置を備えた分子伝送システム。
【請求項１１】
請求項１〜６のいずれかの複合体のドラッグデリバリーシステム、診断ツール、道路交通の最短距離シミュレーションにおける使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性ナノ粒子複合体に関し、好ましくはカーボンナノチューブ(以下、CNTと記載することがある)とリポソームを含む複合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体の優れた機能からヒントを得て、電気や光信号のような従来型の送受信では伝達不可能なDNAや蛋白質などの分子情報を伝達し、目的とする化学・生化学反応を誘発する分子伝送システムが開発できれば、革新的な情報通信ツールとして様々な応用が期待できる。これまで多くの研究者が、この分子伝送システムを実現するために様々な研究を行ってきた。代表例として、アクチンやキネシンといった生体分子モーターを利用した分子情報伝送システムが数多く報告されている(特許文献１)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１１１００４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
分子伝送システムをより効果的に機能発現させるためには、次の2点：
(1) 分子送信位置から送出された情報分子を分子受信位置まで伝送する“指向性”を持った分子伝送技術、
(2) 目的の場所において情報分子の“位置選択的”な荷降ろし技術、
のコア技術の開発が立ち遅れており、システム構築のための大きな障壁となっている。
【０００５】
本発明は、分子伝送システムに使用可能な技術を提供することを目的とする。
【０００６】
また、道路交通における最短距離のシミュレーションを短時間に行うシステムは開発されていない。本発明は、このようなシステムを提供することを目的とする。
【０００７】
さらに、本発明は、DDS, 診断ツールなどに使用可能な技術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】
【０００８】
本発明は、以下の複合体、微小装置、分子伝送システム及び使用を提供するものである。
項１．  カーボンナノ材料とリポソームを含む複合体。
項２．  前記リポソームが温度応答性リポソームである、項1に記載の複合体。
項３．  前記複合体が電荷を有する、項1に記載の複合体。
項４．  リポソームが生理活性物質を含む項１〜３のいずれかに記載の複合体。
項５．  カーボンナノ材料がカーボンナノチューブ(CNT)又はカーボンナノホーン(CNH)である、項１〜４のいずれかに記載の複合体。
項６．  カーボンナノ材料とリポソームがビオチン-アビジン結合を介して複合体化されてなる、項１〜５のいずれかに記載の複合体。
項７．  複数のマイクロ流路と２個の電極を備えた微小装置であって、前記流路に項１〜６のいずれかの複合体を備えてなる、微小装置。
項８．  前記複合体がカーボンナノ材料と温度応答性リポソームを含み、かつ電荷を有する複合体であり、前記流路に光照射可能な光源を有する、項７に記載の微小装置。
項９．  温度応答性リポソームが分子を含む項８に記載の微小装置
項１０．  項８又は９に記載の微小装置を備えた分子伝送システム。
項１１．  項１〜６のいずれかの複合体のドラッグデリバリーシステム、診断ツール、道路交通の最短距離シミュレーションにおける使用。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、カーボンナノ材料とリポソームを含む新規な複合体が提供される。この複合体は、リポソームが電荷を持つ場合には通電により移動させることができ、リポソームを光照射、加熱などの手段により局所で破壊することで、リポソーム内の分子を放出することができ、分子伝送システムとして使用することができる。
【００１０】
本発明の複合体は、リポソーム内の分子の放出を光、熱(温度)などにより制御できるので、ドラッグデリバリーシステム（DDS）に使用できる。
【００１１】
また、本発明の複合体は、リポソーム内に酵素、抗体、受容体またはそのリガンド、核酸（ＤＮＡ，ＲＮＡ）に対するプローブなどを封入し、生体サンプル（血液、血清、血漿、尿、唾液、涙液）と反応させることで、診断用途にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】CNT-リポソーム複合体のキャラクタリゼーション。(a) CNT-リポソーム複合体の構造。(b) CNT-リポソーム複合体の蛍光顕微鏡像。倍率: ×100。サンプル濃度：SWNT = 5 nM, liposome = 20,000 nM。(c) CNT-リポソーム複合体のTEM像。
【図２】CNT-リポソーム複合体の電気的移動方向制御。(a) 実験装置図。略称：S（スタート）、G（ゴール）。(b) 直線流路を有するマイクロデバイスの仕様。赤色矢印：CNT-リポソーム複合体の移動方向。略称：S（スタート）、G（ゴール）。(c) 電圧印加後のCNT-リポソーム複合体の移動観察。白色ドット状四角：移動するCNT-リポソーム複合体の蛍光強度解析位置。印加電圧：50 V。倍率（挿入図）：×10。(d) CNT-リポソーム複合体の移動速度と電流値および電圧値の関係。(e) 様々な電圧値を印加した際の移動したCNT-リポソーム複合体の蛍光強度グラフ(f) GelRedをインターカレートしたlファージDNAの構造(g) 電圧印加後のlファージDNAの移動観察。印加電圧：200 V。倍率：×10。(h) 電圧印加後のCNT-リポソーム複合体とlファージDNAの移動速度。(i) スイッチバックによるCNT-リポソーム複合体の移動制御。赤色矢印：CNT-リポソーム複合体の移動方向。(j) スイッチバックによるCNT-リポソーム複合体の移動制御の直接観察。印加電圧：300 V。倍率：×10。
【図３】CNT-リポソーム複合体によるナノナビゲーション。(a)、(b)、(e) 分岐流路、簡単迷路、複雑迷路構造を有するマイクロデバイスの仕様。赤色矢印：CNT-リポソーム複合体の移動方向。略称：S（スタート）、G（ゴール）、G1（ゴール1）、G2（ゴール2）、G3（ゴール3）。(c) 電圧印加後のCNT-リポソーム複合体の分岐流路内における移動観察。印加電圧：300 V。(d) 電圧印加後のCNT-リポソーム複合体の簡単迷路流路内における移動観察。印加電圧：300 V。(f) 電圧印加後のCNT-リポソーム複合体の複雑迷路流路内における移動観察。印加電圧：300 V。
【図４】CNT-リポソーム複合体による分子伝送。(a) CNT-リポソーム複合体による分子伝送概念。(b) カルセインおよびRh-PEの化学構造。(c) 分子伝送のための直線流路を有するマイクロデバイスの仕様。黒色矢印：CNT-リポソーム複合体の移動方向。略称：S（スタート）、G（ゴール）。(d) レーザー照射したCNT-リポソーム複合体によるカルセインの連続放出。白色ドット状四角：放出されらカルセインの蛍光強度の画像分析位置。印加電圧：100 V。倍率：×20。(e) 各レーザー出力[100-700 mW (10-69 mW μm-2)]を照射した際のカルセイン放出に関わる蛍光強度。(f) 超高速温度変化のリアルタイム観察。白色ドット状四角：Fig. 4(e)における温度解析位置。 白色矢印：CNTの光発熱特性によって誘発されたRh蛍光消光。印加電圧：100 V。倍率：×20。レーザー出力：700 mW (69 mW mm-2)。
【図５】CNT-リポソーム複合体による分子通信。(a) CNT-リポソーム複合体による分子通信概念。(b) レーザー照射したCNT-リポソーム複合体による酵素反応誘発。印加電圧：100 V。倍率：×20。レーザー出力：700 mW (69 mW mm-2)。
【図６】CNT-リポソーム複合体の蛍光顕微鏡によるキャラクタリゼーション。(a) Tabel Ently 1条件のときのCNT-リポソーム複合体の蛍光像(b) Tabel Ently 2条件のときのCNT-リポソーム複合体の蛍光像(c) Tabel Ently 3条件のときのCNT-リポソーム複合体の蛍光像(d) Tabel Ently 4条件のときのCNT-リポソーム複合体の蛍光像(e) Tabel Ently 5条件のときのCNT-リポソーム複合体の蛍光像(f) Tabel Ently 6条件のときのCNT-リポソーム複合体の蛍光像(g) Tabel Ently 1条件のときのCNT-リポソーム複合体の模式図(h) Tabel Ently 2条件のときのCNT-リポソーム複合体の模式図(i) Tabel Ently 3条件のときのCNT-リポソーム複合体の模式図(j) Tabel Ently 4条件のときのCNT-リポソーム複合体の模式図(k) Tabel Ently 5条件のときのCNT-リポソーム複合体の模式図(l) Tabel Ently 6条件のときのCNT-リポソーム複合体の模式図
【図７】CNT-リポソーム複合体によるナノナビゲーション2。(a)、(b)  簡単迷路を有するマイクロデバイスの仕様。赤色矢印：CNT-リポソーム複合体の移動方向。略称：S（スタート）、G（ゴール）、G1（ゴール1）、G2（ゴール2）、G3（ゴール3）。(c) 電圧印加後のCNT-リポソーム複合体の簡単迷路1流路内における移動観察。印加電圧：300 V。(d) 電圧印加後のCNT-リポソーム複合体の簡単迷路2流路内における移動観察。印加電圧：300 V。
【図８】本発明の概要を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の概要を図８に示す。
【００１４】
本発明は、光で温度応答が可能なカーボンナノチューブ（CNT）-リポソーム超分子複合体を開発し、当該複合体をマイクロ流体デバイスによって構造・機能制御することで、従来技術の問題点であった（1）分子送信位置から送出された情報分子を分子受信位置まで伝送する“指向性”を持った分子伝送技術、(2) 目的の場所において情報分子の“位置選択的”な荷降ろし技術を実現した。
【００１５】
本明細書において、カーボンナノ材料としては、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンが挙げられる。
【００１６】
本発明で用いられるカーボンナノチューブは特に制限されるものではなく、多層のもの（多層カーボンナノチューブ、「ＭＷＮＴ」と呼ばれる）から単層のもの（単層カーボンナノチューブ、「ＳＷＮＴ」と呼ばれる）まで使用することができる。好ましくは、単層ウォール・カーボンナノチューブが用いられる。用いるＳＷＮＴの製造方法としては、特に制限されるものではなく、触媒を用いる熱分解法（気相成長法と類似の方法）、アーク放電法、レーザー蒸発法、ＨｉＰｃｏ法（High-pressure carbon monoxide process）及びCVD法（Chemical Vapor Deposition）等、公知のいずれの製造方法を用いても構わない。
【００１７】
カーボンナノホーン（以下、ＣＮＨと略すことがある）は、直径が約８０ｎｍで、大半が円錐キャップのついたチューブ状のナノ炭素材料が球状に凝集した構造を有する。
【００１８】
カーボンナノ材料とリポソームは、吸着などの分子間力により結合させてもよく、共有結合により結合させてもよい。
【００１９】
具体的には、カーボンナノ材料とリン脂質やコレステロールなどのリポソームの構成要素となり得る材料とをＰＥＧ等のリンカーで結合した材料（例えば、カーボンナノ材料−（ＰＥＧ）−（リン脂質）の構造を有するカーボンナノ材料誘導体）をリポソームと混合することで、リン脂質部分がリポソームに入り込み、本発明の複合体を得ることができる。或いは、表面にＯＨ基、ＣＯＯＨ基などの官能基を有するカーボンナノ材料とリン脂質やコレステロールなどのリポソームの構成要素となり得る材料とをＮ−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)基、マレイミド基などの連結基を２個またはそれ以上有する化合物と反応させることにより、得ることもできる。好ましくは、アビジン-ビオチン結合を介してカーボンナノ材料とリポソームを結合することができる。
【００２０】
ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）としては、例えば、分子量３００〜１００００程度のものを使用でき、好ましくは分子量５００〜８０００程度、より好ましくは分子量１０００〜４０００程度のものがよい。
【００２１】
リン脂質（ＰＬ）としては、例えば、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトール、ジホスファチジルグリセロール（カルジオリピン）等のグリセロリン脂質、スフィンゴミエリン等のスフィンゴリン脂質等が挙げられ、これらの中でも、ホスファチジルエタノールアミンが好ましい。
【００２２】
複合体の大きさは、５０〜２０００ｎｍ、好ましくは６０〜１０００ｎｍ程度、より好ましくは７０〜５００ｎｍ程度、特に好ましくは８０〜３００ｎｍ程度、特に１００〜２００ｎｍ程度である。複合体の粒子径は、DDSなどの用途で、生体内(特に血液中)に投与される場合には、200nm以下の小さい粒子がよく、微小装置で泳動される場合には、粒子径が２００ｎｍ〜２０００ｎｍ程度の大きい粒子であってもよい。
【００２３】
リポソーム或いは複合体の粒子径は、エクストルーダーを通すことにより、調節することができる。
【００２４】
リポソームは、多重層リポソーム、一枚膜リポソームのいずれであってもよい。結合前のリポソームの大きさは４０〜３００ｎｍ程度、好ましくは５０〜２００ｎｍ程度、特に６０〜１５０ｎｍ程度である。
【００２５】
リポソームは超音波処理法、逆相蒸発法、凍結融解法、脂質溶解法、噴霧乾燥法などにより製造することができる。
【００２６】
カーボンナノ材料100重量部に対し、リポソームを５０〜２０００重量部、好ましくは２００〜１０００重量部使用する。
【００２７】
リポソームの構成成分としては、リン脂質、コレステロール類、脂肪酸などが挙げられ、具体的にはホスファチジルコリン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルグリセロール、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジン酸、カルジオリピン、スフィンゴミエリン、卵黄レシチン、大豆レシチン、リゾレシチン等の天然リン脂質、あるいはこれらを常法によって水素添加したものの他、ジステアロイルホスファチジルコリン、ジパルミトイルホスファチジルコリン、ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン、ジパルミトイルホスファチジルセリン、エレオステアロイルホスファチジルコリン、エレオステアロイルホスファチジルエタノールアミン、エレオステアロイルホスファチジルセリン等の合成リン脂質が挙げられる。リン脂質は様々な飽和度を有する脂質を組み合わせて使用するのが望ましい。その他、コレステロール類としては、コレステロール、フィトステロールなどが挙げられ、脂肪酸としてはオレイン酸、パルミトオレイン酸、リノール酸、或いはこれら不飽和脂肪酸を含む脂肪酸混合物が挙げられる。
【００２８】
本発明の温度感受性リポソームは、当該技術分野において知られる温度感受性リポソームであれば特に限定されない。このような温度感受性リポソームとしては、例えば膜構成脂質の組成により温度感受性を有するリポソーム(M.B. Yatvinら、Science 202、1290-1292 (1978)；J.N. Westeinら、Science 204 188-191 (1979)； D. Needhamら、Cancer Research 60, 197-1201 (2000)に記載されたもの等)を挙げることができる。
【００２９】
このような温度感受性リポソームは公知であり、例えば特許第４２４７３６１号公報、特開２００６−３０６７９４号公報、特開２００９−２６９８４６号公報などに記載されるものを用いることができる。
【００３０】
温度感受性リポソームは、３８〜４５℃、好ましくは４０〜４４℃、より好ましくは４１〜４３℃、特に４２℃付近で破壊されて内部の分子ないし物質を放出させ得るものが好ましい。
【００３１】
本発明のカーボンナノ材料は、適当な光（例えば紫外光、可視光、近赤外光などのレーザ光）を照射するとこれを吸収し、カーボンナノ材料の温度は急激に上昇する。すなわち、光照射によりその温度を急激に高めることができる。
【００３２】
また、当該光照射を止めることで、その温度を急激にもとの温度にまで下げることも可能である。このように、本発明の光硬化性樹脂コンポジットは光照射により温度制御を行うことができる。さらに、これを応用して、当該光硬化性樹脂コンポジットに接する温度感受性の固体又は液体の温度制御を行うこともできる。
【００３３】
リポソームに内包される物質としては、特に限定されず、例えば医薬、ＤＮＡやＲＮＡなどの核酸、酵素、受容体、抗体、抗原などの蛋白質、受容体のリガンド、ペプチド（ホルモンまたは生理活性ペプチド）、糖鎖などが挙げられる。
【００３４】
本発明の微小装置は、マイクロ流路と２個以上の電極を配置可能なエレメントを含み、前記エレメントの２箇所に電極を備える。２つの電極間で通電することで、マイクロ流路に配置された電荷を有する本発明の複合体が移動する。所定の場所場で移動後に光照射などで複合体の温度を上昇させることができる。リポソームとして温度感受性リポソームを用いた場合には、光照射により内部の物質／分子を放出することができる。
【００３５】
また、リポソームを破壊した後、内部の物質(酵素、抗体、ＤＮＡ、ＲＮＡ、受容体など)と生体サンプルを反応させることで、疾患などの診断を行うことができる。
【００３６】
本発明の微小装置は、道路交通のシミュレーションに使用することができる。例えば図３に示すように、多数のマイクロ流路と２つの電極を有する微小装置において通電することで、２点間の最短の経路を短時間に示すことができる。カルセイン、ローダミン、フルオレセインなどの蛍光物質を使用することで、最短の経路を可視化することができる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説明する。
【００３８】
本研究の好ましい実施形態の一つは、細胞応答を利用したLab on a Chip型の微小装置、特に微小分析装置である。つまり、基板上で高度に運動・構造制御された機能化CNT-リポソームを用いることで、微小パターン内で目的とする物質（薬物、DNA、RNA、蛋白質、糖など）を目的の細胞まで運搬し、そこで細胞応答を誘発することで、反応および分析を実施しようというものである。分子の伝送にも使用することができる。
【００３９】
このような研究では、例えば、細胞応答を調べることで抗がん剤等の簡便な薬効診断が可能になる。また、本分子伝送システムの応用展開例として、検査対象となる汗や血液などに含まれる特定の生体分子を伝送し、細胞応答制御ではなく、酵素反応などを制御することで、疾病分析やストレス診断などを、その場で手早く分析することが可能な新規ナノ分析デバイスが考えられる。このようなナノ分析デバイスを構築できれば、家庭や外出先でも簡単・手軽に、健康診断を毎日実施する高度な健康管理が可能となり、病気の発生・進行を未然に防ぐ予防医療を実現可能となる。
略号：
CNT: carbon nanotube
avidin-PEG2000-PL: avidin-polyethyleneglycol-2000-phospholipid
SWNT: single-walled carbon nanotube
NHS-PEG2000-PL: 3-(N-succinimidylocyglutaryl) aminopropyl, polyethyleneglycol carbamyl distearoylphosphatidylethanolamine
DPPC: dipalmitoylphosphatidylcholine
HSPC: hydrogenated soybean phosphatidylcholine
biotin-PEG2000-PL: 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[biotinyl(polyethyleneglycol)-2000]
Rh-PE: lissamine rhodamine B-sulfonyl phosphatidylethanolamine
NBD-PE: N-(7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl)dioleoyl phosphatidylethanolamine
FDG: fluorescein digalactoside
b-Gal: b-galactosidase
PDMS: polydimethylsiloxane
【００４０】
実施例１
＜実験方法＞
CNT-リポソーム複合体の合成
まず、avidin-PEG2000-PL-SWNT複合体は、以下の方法により作製した。SWNT (2.5 mg) [high-pressure carbon monoxide (HiPco), super-purified SWNTs (purity > 95%); Unidym]と 3-(N-succinimidylocyglutaryl) aminopropyl, polyethyleneglycol carbamyl distearoylphosphatidylethanolamine (NHS-PEG2000-PL) (5 mg) (molecular weight of PEG chain = 2,000; Nichiyu)をPBS buffer (pH 7.3) (5 mL)に添加し、氷冷下15 min間超音波照射(USD-2R; AS ONE)を施した。得られたNHS-PEG2000-PL-SWNT 分散液を遠心分離 (10,000 rpm, 15 min, 4 °C) (3500; Kubota)に掛け、上澄み溶液を注意深く回収した。次に、本溶液を吸引ろ過［polytetrafluoroethylene (PTFE)膜 (pore size = 100 nm; Millipore)］に掛け、PBS buffer (50 mL)で洗浄することで未反応のNHS-PEG2000-PLを取り除いた。ろ過後、膜表面に堆積した黒色のNHS-PEG2000-PL-SWNT シートをPBS buffer (5 mL)中に超音波処理を数min間掛けることで再分散化させた。得られた分散液にAvidin (1 mg) (Wako)を加え、3 h、室温で攪拌した。 次に、本溶液を吸引ろ過に掛け、HEPES buffer (pH 7.1) (50 mL)で洗浄することで未反応のAvidinを取り除いた。ろ過後、膜表面に堆積した黒色のavidin-PEG2000-PL-SWNT シートをHEPES buffer (5 mL)中に超音波処理を数min間掛けることで分散化させた。機能化リポソームは次の方法により合成した。DPPC (Sigma)、HSPC (Nichiyu)、cholesterol (Sigma)、biotin-PEG2000-PL (molecular weight of PEG chain = 2,000; Avanti Polar Lipids)、Rh-PE (Avanti Polar Lipids)あるいはNBD-PE (Avanti Polar Lipids)を58.2:29.1:11.6:0.5:0.6の割合でクロロホルム中に溶解させた。次に、エバポレーションにより溶媒を除去することで脂質薄膜を得た。本脂質薄膜を真空乾燥させた後、150 mM NaCl (pH 7.4)を含む20 mM HEPES-buffered solution (HBS)に65℃、10 min間超音波処理を施すことで分散させた。得られたリポソームサスペンションをpolycarbonate膜 (pore size = 100 nm; Millipore)にてエクストルージョンした。脂質濃度はcholineoxidase法 (Phospholipid C Test Wako; Wako)により測定した。calcein (Wako)あるいは FDG (Molecular Probes)を内包させるために、63 mM calcein solution (pH 7.4)あるいはFDG (1 mg mL-1)を含むHBSにより脂質膜を水和させた。余分なcalceinあるいはFDGは、HBSで満たしたSepharose 4B column (GE Healthcare)により除去した。最後に、CNT-リポソーム複合体は、avidin-PEG2000-DSPE-SWNTと機能性リポソームを1:4,000のモル比で混合することで合成した。
【００４１】
CNT-リポソーム複合体のキャラクタリゼーション
CNT-リポソーム複合体のキャラクタリゼーションは、電子倍増CCDカメラ (PhotonMAX: 1024B; Princeton Instruments)を搭載した蛍光顕微鏡、透過型電子顕微鏡 (Tecnai G2F20; FEI) (acceleration voltage: 120 kV)、ゼータ電位計 (Nicomp 380 ZLS dynamic light scattering instrument; Particle Sizing Systems)により解析した。
【００４２】
マイクロデバイス
直線状、分岐状、簡単迷路状、複雑迷路状のマイクロチャネル構造（幅：100 μm、深さ：50 μm）から成る4種類のマイクロデバイスはソフトリソグラフィー法とフォトリソグラフィー法により作製した。PDMSベールポリマー (Sylgard 184; Dow Corning)と架橋剤 (Sylgard 184; Dow Corning)を10:1の重量比で混合し、一様に混ざるまでよく混練した。次に、本混合物を減圧下にさらすことで気泡を完全に除去した。鋳型基板は、シリコンウエハー上にフォトレジストパターン (SU-8 50; MicroChem)を形成させることで作製した。本鋳型基板上にPDMSと架橋剤の混練物を流し込み、熱硬化後、基板からはがした。得られたPDMSシートのリザーバーを直径3 mｍの円形でパンチアウトした。当該PDMSシートとガラス基板 (Matsunami)をプラズマ処理 (PDC210; Yamato)によりパーマネントボンディングさせた。最後に、エタノールにより50倍希釈した水溶性ポリマー (lipiduare CR1705; Nichiyu)によりマイクロチャネル内を親水化させた。なお、シリンジあるいは減圧条件下にさらすことで水溶性ポリマーをデバイス内に充填させ、数min後にシリンジにより圧縮空気を送り込むことでマイクロシャネルを乾燥させた。
【００４３】
マイクロチャネル内におけるCNT-リポソーム複合体の挙動観察
20 wt% dextran (Mw = 100,000-200,000; polysciences)を溶解させたHEPES buffer (pH 7.3)をシリンジあるいは減圧条件下にさらすことでマイクロチャネル内に完全に満たした。スタート位置のdextran溶液を合成したCNT-リポソーム複合体溶液（約20 μm）と交換した。プラチナ電極 (直径： 600 μm; Nilaco)をスタートとゴール位置に設置し、50から400 Vの電圧(HVS448; Labsmith)を印加した。CNT-リポソーム複合体の挙動はカラーCCDカメラ (VB-7010; Keyence)を搭載した蛍光顕微鏡(IX70; Olympus)により観察した。CNT-リポソーム複合体のスピードは画像解析ソフトウェア (ImageJ; NIH)により決定した。CNT-リポソーム複合体のスイッチバック運動制御は高圧電源に搭載されたソフトウェア (sequence; Labsmith)により実施した。l phage DNA (32 mDa, 48502 bp; Toyobo)分子の挙動解析もCNT-リポソーム複合体と同様の手法により行った。但し、実験前にDNA溶液(90 μL, 16 μg mL-1)をインターカレーター分子である1× GelRed solution (10 μL) (Wako)により蛍光標識した。
【００４４】
レーザー実験
分子輸送実験、マイクロチャネル内温度制御実験、人工シグナル伝達実験は、基本的には次のレーザー照射装置を用いることで行った。連続照射型のYVO4レーザー (BL106-C; Spectra Physics) [波長：1,064 nm、100-700 mW (10-69 mW μm-2)]を蛍光顕微鏡(IX71; Olympus)に搭載させた。電圧 (50-300 V)を印加させた状態でレーザー光線を対物レンズ(Magnification: ×20, NA 0.4; Olympus)越しに移動しているCNT-リポソーム複合体目掛けて打ち込んだ。このとき電子倍増CCDカメラを用いて動画を記録した。連続的なcalcein放出実験は、レーザーの‘‘ON’’-‘‘OFF’’スイッチング（マニュアル操作）により行った。レーザースポット周辺の温度分布はリポソームに標識させたRhの蛍光強度から求めた。calcein、Rh、fluoresceinの蛍光強度は画像解析ソフトウェア (ImageJ; NIH)により決定した。人工シグナル伝達実験に関しては、ゴール位置のdextran溶液をb-Gal from Escherichia coli (0.5 mg mL-1; Roche)/HEPES (pH 7.1)溶液 (ca. 20 μL)に置換させることで行った。
【００４５】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、以下の１〜３のような応用分野がある。
1. 診断技術（ガン細胞に対する抗癌剤スクリーニングなど）
2. DDS関連
3. 都市部交通シュミレータ（複雑ネットワークモデル、グラフ理論など） 
【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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