(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さが８１０ｎｍ以下である棒状体と、刺激により構造が可変である構造可変体と、捕捉対象を特異的に捕捉する捕捉構造体とを有してなる捕捉体を略球状である粒状基材の表面に固定してなり、前記構造可変体の構造変化により前記粒状基材に対する前記棒状体の傾斜が変化して、粒度が可逆的に変化することを特徴とする粒度可変構造体。
【請求項２】
捕捉体が、棒状体と、該棒状体の一端に結合され、刺激により構造が可変である構造可変体とからなる繰り返し単位を有し、一端が粒状基材に固定され、捕捉対象を特異的に捕捉する捕捉構造体を他端に有する請求項１に記載の粒度可変構造体。
【請求項３】
粒状基材の表面から、先端に位置する捕捉構造体までの長さが、８１０ｎｍ以下である請求項１又は２に記載の粒度可変構造体。
【請求項４】
構造性発色を示す請求項１から３のいずれかに記載の粒度可変構造体。
【請求項５】
棒状体が、棒状有機物である請求項１から４のいずれかに記載の粒度可変構造体。
【請求項６】
棒状有機物が、α−ヘリックス・ポリペプチド、ＤＮＡ及びアミロースのいずれかである請求項５に記載の粒度可変構造体。
【請求項７】
構造可変体の構造が変化することにより発色が変化する請求項４から６のいずれかに記載の粒度可変構造体。
【請求項８】
構造可変体が、光で構造が可変である請求項１から７のいずれかに記載の粒度可変構造体。
【請求項９】
構造可変体が、幾何異性体である請求項１から８のいずれかに記載の粒度可変構造体。
【請求項１０】
構造可変体が、アゾベンゼン化合物である請求項１から９のいずれかに記載の粒度可変構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生分解性、安全性に優れ、かつ、捕捉対象を好適に捕捉でき、粒度、流速・捕捉反応速度、ろ過膜へのろ過能が可変であるため、各種の分野に利用可能な粒度可変反応器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特定の対象物に特異的に働き、該対象物のみを選択的に捕捉可能な技術が、医療分野、工業的分野などにおいて、各種研究され利用されている。
しかし、近年、環境問題等が盛んに取り上げられており、水相、油相等の相から特定の対象物を好適に捕捉可能であると共に、捕捉後の捕捉対象を含む廃棄物等について、生分解性・安全性に優れ環境に優しいものであることが要求されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来における要求に応え、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、医療分野、工業的分野などをはじめ、各種の分野において好適に使用することができ、生分解性・安全性に優れ、かつ、捕捉対象に特異的に働き該捕捉対象のみを選択的に捕捉可能な粒度可変反応器を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞  長さが８１０ｎｍ以下である棒状体と、刺激により構造が可変である構造可変体と、捕捉対象を特異的に捕捉する捕捉構造体とを有してなる捕捉体を略球状である粒状基材の表面に固定してなり、前記構造可変体の構造変化により前記粒状基材に対する前記棒状体の傾斜が変化して、粒度が可逆的に変化することを特徴とする粒度可変構造体である。
＜２＞  捕捉体が、棒状体と、該棒状体の一端に結合され、刺激により構造が可変である構造可変体とからなる繰り返し単位を有し、一端が粒状基材に固定され、捕捉対象を特異的に捕捉する捕捉構造体を他端に有する前記＜１＞に記載の粒度可変構造体である。
【０００５】
＜３＞  粒状基材の表面から、先端に位置する捕捉構造体までの長さが８１０ｎｍ以下である前記＜１＞又は＜２＞に記載の粒度可変構造体である。
＜４＞  構造性発色を示す前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の粒度可変構造体である。
＜５＞  棒状体が、棒状有機物である前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の粒度可変構造体である。
＜６＞  棒状有機物が、α−ヘリックス・ポリペプチド、ＤＮＡ及びアミロースのいずれかである前記＜５＞に記載の粒度可変構造体である。
【０００６】
＜７＞  構造可変体の構造が変化することにより発色が変化する前記＜４＞から＜６＞のいずれかに記載の粒度可変構造体である。
＜８＞  構造可変体が、光で構造が可変である前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の粒度可変構造体である。
＜９＞  構造可変体が、幾何異性体である前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の粒度可変構造体である。
＜１０＞  構造可変体が、アゾベンゼン化合物である前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の粒度可変構造体である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の粒度可変反応器を詳細に説明する。
本発明の粒度可変反応器は、捕捉体を粒状基材の表面に固定してなる。
［捕捉体］
前記捕捉体は、棒状体と、構造可変体と、捕捉構造体とを有してなる。
【０００８】
＜棒状体＞
前記棒状体としては、棒状であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、棒状無機物、棒状有機物のいずれであってもよいが、棒状有機物であるのが好ましい。
【０００９】
前記棒状有機物としては、例えば、生体高分子、多糖類などが挙げられる。
前記生体高分子としては、例えば、繊維状蛋白、α−ヘリックス・ポリペプチド、核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡ）などが好適に挙げられる。該繊維状蛋白としては、例えば、α−ケラチン、ミオシン、エピダーミン、フィブリノゲン、トロポマイシン、絹フィブロイン等のα−ヘリックス構造を有するものが挙げられる。
前記多糖類としては、例えば、アミロースなどが好適に挙げられる。
【００１０】
前記棒状有機物の中でも、安定に棒状を維持することができ、また、目的に応じて内部に他の物質をインターカレートさせることができる点で、分子がらせん構造を有するらせん状有機分子が好ましく、該らせん状有機分子には、上述したものの内、α−ヘリックス・ポリペプチド、ＤＮＡ、アミロースなどが該当する。
【００１１】
〔α−ヘリックス・ポリペプチド〕
前記α−ヘリックス・ポリペプチドは、ポリペプチドの二次構造の一つであり、アミノ酸３．６残基ごとに１回転（１らせんを形成）し、４番目ごとのアミノ酸のイミド基（−ＮＨ−）とカルボニル基（−ＣＯ−）との間に螺旋軸とほぼ平行な水素結合を作り、７アミノ酸を一単位として繰り返すことによりエネルギー的に安定な構造を有している。
【００１２】
前記α−ヘリックス・ポリペプチドのらせん方向としては、特に制限はなく、右巻きであってもよいし、左巻きであってもよい。なお、天然には安定性の点から前記らせん方向が右巻きのものしか存在しない。
【００１３】
前記α−ヘリックス・ポリペプチドを形成するアミノ酸としては、α−ヘリックス構造を形成可能であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、該α−ヘリックス構造を形成し易いものが好ましく、このようなアミノ酸としては、例えば、アスパラギン酸（Ａｓｐ）、グルタミン酸（Ｇｌｕ）、アルギニン（Ａｒｇ）、リジン（Ｌｙｓ）、ヒスチジン（Ｈｉｓ）、アスパラギン（Ａｓｎ）、グルタミン（Ｇｌｎ）、セリン（Ｓｅｒ）、スレオニン（Ｔｈｒ）、アラニン（Ａｌａ）、バリン（Ｖａｌ）、ロイシン（Ｌｅｕ）、イソロイシン（Ｉｌｅ）、システイン（Ｃｙｓ）、メチオニン（Ｍｅｔ）、チロシン（Ｔｙｒ）、フェニルアラニン（Ｐｈｅ）、トリプトファン（Ｔｒｐ）などが好適に挙げられる。これらは、１種単独で使用されてもよいし、２種以上が併用されてもよい。
【００１４】
前記α−ヘリックス・ポリペプチドの親性としては、前記アミノ酸を適宜選択することにより、親水性、疎水性、両親媒性のいずれにも変え得るが、前記親水性とする場合、前記アミノ酸としては、セリン（Ｓｅｒ）、スレオニン（Ｔｈｒ）、アスパラギン酸（Ａｓｐ）、グルタミン酸（Ｇｌｕ）、アルギニン（Ａｒｇ）、リジン（Ｌｙｓ）、アスパラギン（Ａｓｎ）、グルタミン（Ｇｌｎ）などが好適に挙げられ、前記疎水性とする場合、前記アミノ酸としては、フェニルアラニン（Ｐｈｅ）、トリプトファン（Ｔｒｐ）、イソロイシン（Ｉｌｅ）、チロシン（Ｔｙｒ）、メチオニン（Ｍｅｔ）、ロイシン（Ｌｅｕ）、バリン（Ｖａｌ）などが挙げられる。
【００１５】
また、前記α−ヘリックス・ポリペプチドにおいては、該α−ヘリックスを形成する前記アミノ酸における、ペプチド結合を構成しないカルボキシル基を、エステル化することにより疎水性にすることができ、一方、該エステル化されたカルボキシル基を加水分解することにより親水性にすることができる。
【００１６】
前記アミノ酸としては、Ｌ−アミノ酸、Ｄ−アミノ酸、これらの側鎖部分が修飾された誘導体などのいずれであってもよい。
【００１７】
前記α−ヘリックス・ポリペプチドにおけるアミノ酸の結合個数（重合度）としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、１０〜５０００であるのが好ましい。
前記結合個数（重合度）が、１０未満であると、ポリアミノ酸が安定なα−ヘリックスを形成できなくなることがあり、５０００を超えると、垂直配向させることが困難となることがある。
【００１８】
前記α−ヘリックス・ポリペプチドの具体例としては、例えば、ポリ（γ−メチル−Ｌ−グルタメート）、ポリ（γ−エチル−Ｌ−グルタメート）、ポリ（γ−ベンジル−Ｌ−グルタメート）、ポリ（Ｌ−グルタミン酸−γ−ベンジル）、ポリ（ｎ−ヘキシル−Ｌ−グルタメート）等のポリグルタミン酸誘導体、ポリ（β−ベンジル−Ｌ−アスパルテート）等のポリアスパラギン酸誘導体、ポリ（Ｌ−ロイシン）、ポリ（Ｌ−アラニン）、ポリ（Ｌ−メチオニン）、ポリ（Ｌ−フェニルアラニン）、ポリ（Ｌ−リジン）−ポリ（γ−メチル−Ｌ−グルタメート）などのポリペプチド、が好適に挙げられる。
【００１９】
前記α−ヘリックス・ポリペプチドとしては、市販のものであってもよいし、公知文献等に記載の方法に準じて適宜合成乃至調製したものであってもよい。
【００２０】
前記α−ヘリックス・ポリペプチドの合成の一例として、ブロックコポリペプチド〔ポリ（Ｌ−リジン）２５−ポリ（γ−メチル−Ｌ−グルタメート）６０〕ＰＬＬＺ２５−ＰＭＬＧ６０の合成をここで示すと次の通りである。即ち、ブロックコポリペプチド〔ポリ（Ｌ−リジン）２５−ポリ（γ−メチル−Ｌ−グルタメート）６０〕ＰＬＬＺ２５−ＰＭＬＧ６０は、下記式で示したように、ｎ−ヘキシルアミンを開始剤として用い、Ｎε−カルボベンゾキシ  Ｌ−リジン  Ｎα−カルボキシ酸無水物（ＬＬＺ−ＮＣＡ）の重合を行い、続けてγ−メチル  Ｌ−グルタメート  Ｎ−カルボキシ酸無水物（ＭＬＧ−ＮＣＡ）の重合を行うことにより合成することができる。
【００２１】
【化１】
0004169998.tif 000002
【００２２】
前記α−ヘリックス・ポリペプチドの合成は、上記方法に限られず、遺伝子工学的方法により合成することもできる。具体的には、前記目的とするポリペプチドをコードするＤＮＡを組み込んだ発現ベクターにより宿主細胞を形質転換し、この形質転換体を培養すること等により製造することができる。
前記発現ベクターとしては、例えば、プラスミドベクター、ファージベクター、プラスミドとファージとのキメラベクター、などが挙げられる。
前記宿主細胞としては、大腸菌、枯草菌等の原核微生物、酵母菌等の真核微生物、動物細胞などが挙げられる。
【００２３】
また、前記α−ヘリックス・ポリペプチドは、α−ケラチン、ミオシン、エピダーミン、フィブリノゲン、トロポマイシン、絹フィブロイン等の天然の繊維状蛋白からそのα−ヘリックス構造部分を切り出すことにより調製してもよい。
【００２４】
〔ＤＮＡ〕
前記ＤＮＡは、１本鎖ＤＮＡであってもよいが、安定に棒状を維持することができ、内部に他の物質をインターカレートできる等の点で２本鎖ＤＮＡであるのが好ましい。
前記２本鎖ＤＮＡは、一つの中心軸の回りに、右巻きらせん状の２本のポリヌクレオチド鎖が互いに逆方向に延びた状態で位置して形成された２重らせん構造を有する。
前記ポリヌクレオチド鎖は、アデニン（Ａ）、チミン（Ｔ）、グアニン（Ｇ）及びシトシン（Ｃ）の４種類の核酸塩基で形成されており、前記ポリヌクレオチド鎖において前記核酸塩基は、中心軸に対して垂直な平面内で互いに内側に突出した形で存在して、いわゆるワトソン−クリック型塩基対を形成し、アデニンに対してはチミンが、グアニンに対してはシトシンが、それぞれ特異的に水素結合している。その結果、前記２本鎖ＤＮＡにおいては、２本のポリペプチド鎖が互いに相補的に結合している。
【００２５】
前記ＤＮＡは、公知のＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  Ｃｈａｉｎ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ）法、ＬＣＲ（Ｌｉｇａｓｅ  ｃｈａｉｎ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ）法、３ＳＲ（Ｓｅｌｆ−ｓｕｓｔａｉｎｅｄ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ）法、ＳＤＡ（Ｓｔｒａｎｄ  Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法等により調製することができるが、これらの中でもＰＣＲ法が好適である。
【００２６】
また、前記ＤＮＡは、天然の遺伝子から制限酵素により酵素的に直接切り出して調製してもよいし、遺伝子クローニング法により調製してもよいし、化学合成法により調製してもよい。
【００２７】
前記遺伝子クローニング法の場合、例えば、正常核酸を増幅したものをプラスミドベクター、ファージベクター、プラスミドとファージとのキメラベクター等から選択されるベクターに組み込み、大腸菌、枯草菌等の原核微生物、酵母等の真核微生物、動物細胞などから選択される増殖可能な任意の宿主に導入することにより前記ＤＮＡを大量に調製することができる。
前記化学合成法としては、例えば、トリエステル法、亜リン酸法などのような、液相法又は不溶性の担体を使った固相合成法などが挙げられる。前記化学合成法の場合、公知の自動合成機等を用い、１本鎖のＤＮＡを大量に調製した後、アニーリングを行うことにより、２本鎖ＤＮＡを調製することができる。
【００２８】
〔アミロース〕
前記アミロースは、高等植物の貯蔵のためのホモ多糖類であるデンプンを構成するＤ−グルコースがα−１，４結合で直鎖状につながったらせん構造を有する多糖類である。
前記アミロースの分子量としては、数平均分子量で、数千〜１５万程度が好ましい。
前記アミロースは、市販のものであってもよいし、公知の方法に従って適宜調製したものであってもよい。
なお、前記アミロースは、その一部にアミロペクチンが含まれていても構わない。
【００２９】
前記棒状体の径としては、特に制限はないが、前記α−ヘリックス・ポリペプチドの場合には０．８〜２．０ｎｍ程度である。
【００３０】
前記棒状体は、その全部が疎水性又は親水性であってもよく、また、その一部が疎水性又は親水性であり、他の部分が該一部と逆の親性を示す両親媒性であってもよい。前記棒状体が前記両親媒性であると、油相−水相界面、気相−液相界面等での配向、油相又は水相中等での分散、などが容易である点で有利である。
【００３１】
前記両親媒性の棒状体の場合、疎水性を示す部分及び親水性を示す部分の数としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。また、この場合、疎水性を示す部分と親水性を示す部分とが交互に位置していてもよいし、いずれかの部分が棒状体の一端部にのみ位置していてもよい。
ここで、前記両親媒性の棒状体の一例を図１に示す。図１において、棒状体１０は、その一端側に疎水性部１０ａを、他端側に親水性部１０ｂを有する。
【００３２】
＜構造可変体＞
前記構造可変体としては、刺激により構造が可変であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００３３】
前記刺激としては、化学的刺激及び物理的刺激が挙げられる。
前記化学的刺激としては、ＰＨ変化や特定物質の併存等が挙げられる。前記物理的刺激としては、光、電場、熱、磁場、圧力などが挙げられ、光、電場、熱のいずれかが好ましい。
【００３４】
前記光により構造が可変である構造可変体としては、例えば、光化学反応化合物が挙げられ、該光化学反応化合物としては、スピロベンゾピラン等の光開環化合物、光イオン化官能基を有する化合物、立体異性体などが挙げられる。
【００３５】
前記立体異性体としては、光により好適に構造が変化し発色を変化させ得る点で、幾何異性体が特に好ましい。
これらの光により構造が可変な構造可変体は、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３６】
前記電場により構造が可変な構造可変体としては、例えば、液晶性分子などが挙げられる。
前記液晶性分子としては、例えば、棒状液晶性分子、ディスコティック液晶分子が挙げられる。
【００３７】
前記棒状液晶分子としては、アゾメチン化合物、アゾキシ化合物、シアノビフェニル化合物、シアノフェニルエステル化合物、安息香酸エステル化合物、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル化合物、シアノフェニルシクロヘキサン化合物、シアノ置換フェニルピリミジン化合物、アルコキシ置換フェニルピリミジン化合物、フェニルジオキサン化合物、トラン化合物及びアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル化合物などが挙げられる。また、高分子液晶性分子も好適に挙げられる。
【００３８】
前記ディスコティック液晶性分子としては、種々の文献（Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅ．，ｅｔａｌ．，Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｒ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．，ｖｏｌ．７１，ｐａｇｅ１１１（１９８１）；日本化学会編、李刊化学総説、Ｎｏ．２２、液晶の化学、第５章、第１０章第２節（１９９４）；Ｂ．Ｋｏｈｎｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｎｇｅｗ，Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍ．ｐａｇｅ  １７９４（１９８５）；Ｊ．Ｚｈａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏ１  １１６，ｐａｇｅ  ２６５５（１９９４））、及び、特開平５−５８３７号、特開平８−２７２８４号、特開平８−３３４６２１号、特開平９−１０４６５６号の各公報に記載の化合物などが挙げられる。
これらの電場により構造が可変な構造可変体は、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３９】
前記熱により構造が可変な構造可変体としては、例えば、熱膨張、熱収縮などを示すものが挙げられ、熱により結晶融解を示す物質や結晶化を示す物質、熱可塑性物質、熱硬化性物質、前記液晶性分子などが挙げられる。
【００４０】
前記熱可塑性物質としては、例えば、熱可塑性樹脂が挙げられ、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、フッ素樹脂、ポリメタクリル酸メチルなど、重縮合系のポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、重付加系の熱可塑性ポリウレタン、開環重合系のポリアセタールなどが挙げられる。
前記熱硬化性物質としては、例えば、熱硬化性樹脂が挙げられ、具体的には、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。
これらの熱により構造が可変な構造可変体は、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４１】
以上の構造可変体としては、構造を可逆的に変え得るのが、発色変化の制御が必要な各種の用途に好適に利用できる点で好ましく、このような点で、幾何異性体、液晶性分子などが好ましく、幾何異性体がより好ましい。
【００４２】
前記幾何異性体としては、光により構造が可変であれば特に制限はないが、シス−トランス異性体、シン−アンチ異性体などが挙げられ、アゾ基（−Ｎ＝Ｎ−）を含む構造の化合物、例えば、アゾ化合物、アゾキシ化合物などが特に好適に挙げられる。
【００４３】
前記アゾ化合物としては、例えば、アゾベンゼン化合物、アゾメタン化合物、アゾジカルボンアミド化合物、アゾジカルボン酸ジエシル化合物などが挙げられる。
前記アゾキシ化合物としては、アゾキシ二安息香酸化合物、アゾキシベンゼン化合物などが挙げられる。
【００４４】
前記アゾベンゼン化合物に光照射した場合の構造変化を下記に示す。アゾベンゼン化合物（トランス異性体）は、通常、３００〜４００ｎｍに吸収帯を有し、ベンゼン環におけるアゾ基に対してパラ位の位置間の長さは、約９．０Å程度の分子である（下記（ａ））。これに紫外線を照射することにより、ベンゼン環におけるアゾ基に対してパラ位の位置間の長さが約５．５Åの分子であるアゾベンゼン（シス異性体）（下記（ｂ））に構造が変化し、好適に発色が変化する。
【００４５】
【化２】
0004169998.tif 000003
【００４６】
前記構造可変体としては、図２（ａ）に示すように前記棒状体の直鎖に結合していてもよく、図２（ｂ）に示すように側鎖に結合していてもよく、図２（ｃ）に示すように直鎖及び側鎖の双方に結合していてもよいが、より発色色の変化に優れる点で、少なくとも棒状体の直鎖に結合しているのが好ましい。
【００４７】
前記構造可変体が、前記棒状体の側鎖に結合している場合、棒状体の全側鎖における構造可変体の割合としては、特に制限はなく、所望により適宜選択される。
【００４８】
＜捕捉構造体＞
前記捕捉構造体としては、捕捉対象を捕捉することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記捕捉の態様としては、特に制限はないが、物理吸着、化学吸着などが挙げられる。これらは、例えば、水素結合、分子間力（ファン・デル・ワールス力）、配位結合、イオン結合、共有結合などにより形成され得る。
【００４９】
前記捕捉構造体の具体例としては、例えば、包接化合物（以下「ホスト」と称することがある）、抗体、核酸、ホルモンレセプター、レクチン、生理活性物質受容体などが好適に挙げられる。これらの中でも、包接化合物及び抗体が好ましい。
【００５０】
なお、これらの捕捉構造体の捕捉対象としては、前記包接化合物の場合にはゲスト（包接される成分）であり、前記抗体の場合には抗原であり、前記核酸の場合には核酸、チューブリン、キチン等であり、前記ホルモンレセプターの場合にはホルモンであり、前記レクチンの場合には糖等であり、前記生理活性物質受容体の場合には生理活性物質である。
【００５１】
〔包接化合物〕
前記包接化合物としては、分子認識能（ホスト−ゲスト結合能）を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、筒状（一次元）の空洞を有するもの、層状（二次元）の空洞を有するもの、かご状（三次元）の空洞を有するもの、などが好適に挙げられる。
【００５２】
前記筒状（一次元）の空洞を有する包接化合物としては、例えば、尿素、チオ尿素、デオキシコール酸、ジニトロジフェニル、ジオキシトリフェニルメタン、トリフェニルメタン、メチルナフタリン、スピロクロマン、ＰＨＴＰ（ペルヒドロトリフェニレン）、セルロース、アミロース、シクロデキストリン（但し、溶液中では前記空洞がかご状）などが挙げられる。
【００５３】
前記尿素の捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、ｎ−パラフィン誘導体などが挙げられる。
【００５４】
前記チオ尿素の捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、分岐状又は環状の炭化水素などが挙げられる。
【００５５】
前記デオキシコール酸の捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、パラフィン類、脂肪酸、芳香族化合物などが挙げられる。
【００５６】
前記ジニトロジフェニルの捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、ジフェニル誘導体などが挙げられる。
【００５７】
前記ジオキシトリフェニルメタンの捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、パラフィン類、ｎ−アルケン類、スクアレンなどが挙げられる。
【００５８】
前記トリフェニルメタンの捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、パラフィン類などが挙げられる。
【００５９】
前記メチルナフタリンの捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、Ｃ１６までのｎ−パラフィン類、分岐状パラフィン類などが挙げられる。
【００６０】
前記スピロクロマンの捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、パラフィン類などが挙げられる。
【００６１】
前記ＰＨＴＰ（ペルヒドロトリフェニレン）の捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、クロロホルム、ベンゼン、各種高分子物質などが挙げられる。
【００６２】
前記セルロースの捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、Ｈ２Ｏ、パラフィン類、ＣＣｌ４、色素、ヨウ素などが挙げられる。
【００６３】
前記アミロースの捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、脂肪酸、ヨウ素などが挙げられる。
【００６４】
前記シクロデキストリンは、デンプンのアミラーゼによる分解で生成する環状のデキストリンであり、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリンの３種が知られている。本発明においては、前記シクロデキストリンとして、これらの水酸基の一部を他の官能基、例えば、アルキル基、アリル基、アルコキシ基、アミド基、スルホン酸基などに変えたシクロデキストリン誘導体も含まれる。
【００６５】
前記シクロデキストリンの捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、チモール、オイゲノール、レゾルシン、エチレングリコールモノフェニルエーテル、２−ヒドロキシ−４−メトキシ−ベンゾフェノン等のフェノール誘導体、サリチル酸、パラオキシ安息香酸メチル、パラオキシ安息香酸エチル等の安息香酸誘導体及びそのエステル、コレステロール等のステロイド、アスコルビン酸、レチノール、トコフェロール等のビタミン、リモネン等の炭化水素類、イソチオシアン酸アリル、ソルビン酸、ヨウ素分子、メチルオレンジ、コンゴーレッド、２−ｐ−トルイジニルナフタレン−６−スルホン酸カリウム塩（ＴＮＳ）などが挙げられる。
【００６６】
前記層状（二次元）の包接化合物としては、例えば、粘土鉱物、グラファイト、スメクタイト、モンモリロナイト、ゼオライトなどが挙げられる。
【００６７】
前記粘土鉱物の捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、親水性物質、極性化合物などが挙げられる。
【００６８】
前記グラファイトの捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、Ｏ、ＨＳＯ４−、ハロゲン、ハロゲン化物、アルカリ金属などが挙げられる。
【００６９】
前記モンモリロナイトの捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、ブルシン、コデイン、ｏ−フェニレンジアミン、ベンジジン、ピペリジン、アデニン、グイアニン及びこれらのリポシドなどが挙げられる。
【００７０】
前記ゼオライトの捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、Ｈ２Ｏなどが挙げられる。
【００７１】
前記かご状（三次元）の包接化合物としては、例えば、ヒドロキノン、気体水化物、トリ−ｏ−チモチド、オキシフラバン、ジシアノアンミンニッケル、クリプタンド、カリックスアレン、クラウン化合物などが挙げられる。
【００７２】
前記ヒドロキノンの捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、ＨＣｌ、ＳＯ２、アセチレン、希ガス元素などが挙げられる。
【００７３】
前記気体水化物の捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、ハロゲン、希ガス元素、低級炭化水素などが挙げられる。
【００７４】
前記トリ−ｏ−チモチドの捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、シクロヘキサン、ベンゼン、クロロホルムなどが挙げられる。
【００７５】
前記オキシフラバンの捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、有機塩基などが挙げられる。
【００７６】
前記ジシアノアンミンニッケルの捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、ベンゼン、フェノールなどが挙げられる。
【００７７】
前記クリプタンドの捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、ＮＨ４＋、各種金属イオンなどが挙げられる。
【００７８】
前記カリックスアレンは、フェノールとホルムアルデヒドとから適当な条件で合成されるフェノール単位をメチレン基で結合した環状オリゴマーであり、４〜８核体が知られている。これらの内、ｐ−ｔ−ブチルカリックスアレン（ｎ＝４）の捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、クロロホルム、ベンゼン、トルエンなどが挙げられる。ｐ−ｔ−ブチルカリックスアレン（ｎ＝５）の捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、イソプロピルアルコール、アセトンなどが挙げられる。ｐ−ｔ−ブチルカリックスアレン（ｎ＝６）の捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、クロロホルム、メタノールなどが挙げられる。ｐ−ｔ−ブチルカリックスアレン（ｎ＝７）の捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、クロロホルムなどが挙げられる。
【００７９】
前記クラウン化合物としては、電子供与性のドナー原子として酸素を持つクラウンエーテルのみではなく、そのアナログとして窒素、硫黄などのドナー原子を環構造構成原子として持つ大環状化合物を含み、また、クリプタンドを代表する２個以上の環よりなる複環式クラウン化合物も含まれ、例えば、シクロヘキシル−１２−クラウン−４、ジベンゾ−１４−クラウン−４、ｔ−ブチルベンゾ−１５−クラウン−５、ジベンゾ−１８−クラウン−６、ジシクロヘキシル−１８−クラウン−６、１８−クラウン−６、トリベンゾ−１８−クラウン−６、テトラベンゾ−２４−クラウン−８、ジベンゾ−２６−クラウン−６などが挙げられる。
【００８０】
前記クラウン化合物の捕捉対象（前記ゲスト）としては、例えば、Ｌｉ，Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ等のアルカリ土類金属などの各種金属イオン、ＮＨ４＋、アルキルアンモニウムイオン、グアニジウムイオン、芳香族ジアゾニウムイオンなどが挙げられ、該クラウン化合物はこれらと錯体を形成する。また、該クラウン化合物の捕捉対象（前記ゲスト）としては、これら以外にも、酸性度が比較的大きいＣ−Ｈ（アセトニトリル、マロンニトリル、アジポニトリルなど）、Ｎ−Ｈ（アニリン、アミノ安息香酸、アミド、スルファミド誘導体など）、Ｏ−Ｈ（フェノール、酢酸誘導体など）ユニットを有する極性有機化合物などが挙げられ、該クラウン化合物はこれらと錯体を形成する。
【００８１】
前記包接化合物の空洞の大きさ（径）としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選定することができるが、安定した分子認識能（ホスト−ゲスト結合能）を発揮し得る観点からは０．１ｎｍ〜２．０ｎｍであるのが好ましい。
【００８２】
前記包接化合物（ホスト）と前記ゲストとの混合比率（モル比）としては、該包接化合物の種類、該ゲストの種類などによって異なり一概には規定できないが、通常、包接化合物：ゲスト成分＝１：０．１〜１：１０であり、包接化合物：ゲスト成分＝１：０．３〜１：３が好ましい。
【００８３】
〔抗体〕
前記抗体としては、標的抗原（捕捉対象物）と特異的に抗原抗体反応を生じるものであれば特に制限されず、多クローン性抗体であっても、単クローン性抗体であってもよく、更にはＩｇＧ、ＩｇＭ、ＩｇＥ、ＩｇＧのＦａｂ'、Ｆａｂ、Ｆ（ａｂ'）２なども使用することができる。
【００８４】
前記標的抗原としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、血漿蛋白、腫瘍マーカー、アポ蛋白、ウイルス、自己抗体、凝固・線溶因子、ホルモン、血中薬物、ＨＬＡ抗原などが挙げられる。
【００８５】
ここで、前記両親媒性の棒状体に、捕捉構造体及び構造可変体を結合させた状態の一例を図３に示す。図３において、棒状体１０は、一端側に疎水性部１０ａを、他端側に親水性部１０ｂを有すると共に、捕捉構造体２を一端に、構造可変体（アゾベンゼン）を他端に結合させている。捕捉構造体２は棒状体１０の周側面に複数個結合させることもできる。
【００８６】
＜構造性発色＞
前記捕捉体は、視認性、識別性等の観点からは発色を示し得るのが好ましい。前記発色としては、染料や顔料に代表され、光が当たると電子が転移して発色を示すような化学構造に基づく色素性発色、熱帯魚の発色やチョウのリン粉などに見られ、膜（層）の厚みとその屈折率により色調が制御されるような物理的な構造に基づく構造性発色などが挙げられる。
【００８７】
前記構造性発色は、モルフォ蝶翅の鱗粉の発色基本原理である多層薄膜干渉理論に基づき、構造発色体（膜、層）に電場、磁場、温度、光（例えば自然光、赤外線光、紫外線光）などの外部刺激を与えたときに、該構造発色体（膜、層）の厚みとその屈折率に応じて特定波長の光が反射する結果、該構造発色体の表面で生ずる発色であり、前記外部刺激によりカメレオンの表皮のようにその色調が任意に制御され得る。
【００８８】
本発明においては、前記発色の中でも、染料や顔料を使用する必要がなく、染色廃液の低減や染色工程でのエネルギー（水、電気）の節約が可能であり、また、染料や顔料による肌かぶれ等の問題もなく人や地球環境に優しい等の点で、構造性発色が好ましい。
【００８９】
ここで、前記構造性発色の原理について下記に示す。
図４及び図５に示すように、前記棒状体の膜に光が照射された際に該膜による干渉光の波長（λ）は、下記（１）に示す条件で強められ、下記（２）に示す条件で弱められる。
【００９０】
【数１】
0004169998.tif 000004
【００９１】
前記式（１）及び前記式（２）において、λは、干渉光の波長（ｎｍ）を意味し、αは、前記膜への光の入射角（度）を意味し、ｔは、膜の厚み（ｎｍ）を意味し、ｌは、膜の数を意味し、ｎは、膜の屈折率を意味し、ｍは、１以上の整数を意味する。
【００９２】
前記膜の厚みとしては、８１０ｎｍ以下であるのが好ましく、１０ｎｍ〜８１０ｎｍであるのがより好ましい。
前記厚みを適宜変更することにより、前記構造性発色の色（波長）を変化させることができ、この場合、カラー画像形成などへの応用も可能である。
【００９３】
前記構造性発色は、前記棒状体と構造可変体とからなる繰り返し単位の１つにより生ずるものであってもよいし、該繰り返し単位の２つ以上が直線状に連なったものにより生ずるものであってもよい。
【００９４】
［粒状基材］
前記粒状基材としては、前記捕捉体を表面に固定可能であれば特に制限はなく、その粒度は、目的に応じて適宜選択できる。また、より効率的に捕捉が行え、捕捉後の処理も容易である点で、粒度分布が狭いのが好ましい。
前記粒状基材の材質としては、例えば、ゼラチン、寒天、ポリアクリルアミドなどの高分子等や、各種の無機金属材料（シリコン等）が挙げられる。これらの基材は、前記捕捉体を固定させやすいよう、所望により表面処理が施される。
【００９５】
＜粒度可変反応器の態様等＞
前記粒度可変反応器の使用態様としては、特に制限はないが、前記捕捉体が、棒状体と、該棒状体の一端に結合された前記構造可変体とからなる繰り返し単位を有し、一端が前記粒状基材に固定され、捕捉構造体を他端に有する態様等が好ましい。
【００９６】
前記粒度可変反応器の好ましい態様の一例としては、例えば、図６に示すような、捕捉体１を、粒状基材４０の表面に固定してなる粒度可変反応器１００が挙げられる。粒度可変反応器１００において、捕捉体１は、棒状体１０と、構造可変体３０と、捕捉構造体２とを有してなる。
【００９７】
粒度可変反応器１００において、構造可変体３０が、光の照射（紫外線や可視光の照射）により構造が可変である場合、粒度可変反応器１００は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、光の照射（紫外線・可視光の照射）に伴い、粒度が変化する。
【００９８】
図７（ａ）及び（ｂ）は、図６で示した粒度可変反応器１００において、構造可変体３０が、光の照射（紫外線や可視光の照射）により構造が可変なアゾベンゼンである場合において、粒度可変反応器１００の粒度が変化する状態を説明する図である。図７（ａ）の構造可変体３０は、アゾベンゼンのトランス異性体である。
【００９９】
図７（ａ）において、粒度可変反応器１００に紫外線を照射すると、前述のように構造可変体３０（アゾベンゼン）がシス異性体に変化する。この結果、棒状体１０が傾斜し、粒度可変反応器１００の粒度が小さくなる（図７（ｂ））。従って、紫外線を照射することにより、粒度可変反応器１００の粒度を小さくすることができる。
一方、図７（ｂ）において、粒度可変反応器１００に可視光を照射すると、前述のように構造可変体３０（アゾベンゼン）がトランス異性体に変化する。この結果、棒状体１０の傾斜が無くなり、粒度可変反応器１００の粒度が大きくなる（図７（ａ））。従って、可視光を照射することにより、粒度可変反応器１００の粒度を大きくすることができる。
【０１００】
このように、照射する光（紫外線又は可視光）を変化させることにより、粒度可変反応器１００の粒度を可逆的に変化させることができる。このような態様とすることにより、粒度可変反応器１００の流速、捕捉対象を捕捉する速度（捕捉反応速度）等も適宜制御可能となるため、捕捉対象の種類、捕捉対象の分散の程度、捕捉効率、捕捉対象が分散している液中の環境等に応じて捕捉が可能となり好ましい。
【０１０１】
図８は、粒度可変反応器１００において、構造可変体３０がアゾベンゼンであり、紫外線が照射された状態を示す図である。前述のように、紫外線の照射によって構造可変体３０（アゾベンゼン）がシス異性体に変化しているため、棒状体１０が傾斜し、粒度可変反応器１００の粒度が小さくなっている。このため、粒度可変反応器１００の単位容積当りの収容数が増加し、単位容積当りの捕捉効率が高い。
【０１０２】
更に、粒度可変反応器１００が、構造可変体（アゾベンゼン化合物）がトランス異性体の場合には通過できないが、シス異性体の場合には通過できるようなろ過膜を設ける使用態様も好ましい。このような態様とすることにより、例えば、捕捉対象が分散した水相及び油相間を、前記ろ過膜によって仕切ることにより、捕捉対象が分散した水相中の捕捉対象を、油相に選択的に輸送することができる。
【０１０３】
図９において、（ａ）は、粒度可変反応器１００において、構造可変体３０（アゾベンゼン化合物）がトランス異性体である場合を示す図であり、（ｂ）は、粒度可変反応器１００において、構造可変体３０（アゾベンゼン化合物）がシス異性体である場合を示す図である。図９において、（ａ）の場合には、粒度が大きいため粒度可変反応器１００がろ過膜５０を通過することができないが、（ｂ）の場合には、粒度が小さいためろ過膜５０を通過することができる。
【０１０４】
図９において、例えば、可視光を照射した条件で、親油性の捕捉対象及び粒度可変反応器１００が分散した水相と油相とをろ過膜５０によって仕切った場合、先ず粒度可変反応器１００は、水相中で捕捉対象を補足する。このとき、構造可変体３０（アゾベンゼン化合物）はトランス異性体であるため、粒度可変反応器１００は粒度が大きく、ろ過膜５０を通過することはできない。次に、紫外線を照射すると、構造可変体３０（アゾベンゼン化合物）がシス異性体となるため、粒度可変反応器１００は、粒度が小さくなり、ろ過膜５０を通過し、油相に移動する。ここで、油相に移動した粒度可変反応器１００において、捕捉された捕捉対象は、親油性であるため、油相で脱離される。このようにして、捕捉対象が水相から油相へと選択的に輸送される。
【０１０５】
前記粒度可変反応器においては、構造性発色を生じさせる観点から、前記基材表面から、先端に位置する捕捉構造体までの長さが８１０ｎｍ以下であるのが好ましく、３５０ｎｍ〜８１０ｎｍであるのがより好ましい。
【０１０６】
前記本発明の粒度可変反応器は、医療分野、工業的分野などをはじめ、各種の分野において好適に使用することができる。
【０１０７】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
【０１０８】
（実施例１）
−粒度可変反応器の作製−
アミノ基を有するβ−シクロデキストリンを開始剤に用い、Ｎ−カルボキシＬ−グルタミン酸無水物γ−メチルエステル（ＭＧ−ＮＣＡ）の重合を行なうことにより、分子鎖末端にβ−シクロデキストリン（捕捉構造体）を有するポリ（γ−メチルＬ−グルタメート（ＰＭＧ5200−ＣｙＤ（重合度：５２００））を調製した。また、公知の方法により、得られたＰＭＧ5200−ＣｙＤにおける、β−シクロデキストリンが結合していない方の分子末端に、アゾベンゼンを結合させ、ＰＭＧ5200−ＣｙＤ−アゾベンゼンを得た。
尚、ポリ（γ−メチルＬ−グルタメート）の長さは、０．７８μｍであった。
【０１０９】
その後、ＰＭＧ５２００−ＣｙＤ−アゾベンゼンを、ハロゲン化アルキルチオールと直接反応させ、ＰＭＧ５２００−ＣｙＤ−アゾベンゼンにおけるアゾベンゼン側に、チオール基を導入させた。これを、室温（２４℃）において、体積平均粒径（Ｄ５０）が４０μｍの粒状基材（金粒子）に固定させ、粒度可変反応器を作製したところ、構造性発色が認められた。
【０１１０】
−捕捉対象の捕捉、可視光・紫外線照射等−
次に、ＰＭＧ５２００−ＣｙＤの捕捉対象である２−ｐ−トルイジニルナフタレン−６−スルホン酸（ＴＮＳ；ＳＩＧＭＡ社製）及び得られた粒度可変反応器を添加した水溶液と、ｎ−ヘキサンとを用い、水相−油相を形成し、可視光照射条件で、これらの相間をろ過膜で仕切った。２時間経過後、紫外線を照射したところ、油相中に、粒度可変反応器が検出された。得られた粒度可変反応器からは、２−ｐ−トルイジニルナフタレン−６−スルホン酸（ＴＮＳ）が検出された。
【０１１１】
また、紫外線を照射した場合と可視光を照射した場合とでは構造性発色が異なっていた。
【０１１２】
尚、本実施例において、紫外線を照射した際の粒度可変反応器の体積平均粒径（Ｄ５０）は、４０．０１μｍであり、可視光を照射した際の粒度可変反応器の体積平均粒径（Ｄ５０）は、４１．６μｍであり、用いたろ過膜の篩の径の大きさは、４０．０８μｍであった。
【０１１３】
（実施例２）
実施例１の「粒度可変反応器の作製」において、アゾベンゼンを、アゾメタンに代えたほかは、実施例１と同様にして、粒度可変反応器を得（ポリ（γ−メチルＬ−グルタメート）の長さ；０．７８μｍ）、実施例１の「捕捉対象の捕捉、可視光・紫外線照射等」と同様にして、測定・検出などを行ったところ、実施例１と同様の結果が得られた。
【０１１４】
尚、本実施例において、紫外線を照射した際の粒度可変反応器の体積平均粒径（Ｄ５０）は、４０．０１μｍであり、可視光を照射した際の粒度可変反応器の体積平均粒径（Ｄ５０）は、４１．６μｍであり、用いたろ過膜の篩の径の大きさは、４０．０８μｍであった。
【０１１５】
（実施例３）
実施例１の「粒度可変反応器の作製」において、アゾベンゼンを、アゾキシベンゼンに代えたほかは、実施例１と同様にして、粒度可変反応器を得（ポリ（γ−メチルＬ−グルタメート）の長さ；０．７８μｍ）、実施例１の「捕捉対象の捕捉、可視光・紫外線照射等」と同様にして、測定・検出などを行ったところ、実施例１と同様の結果が得られた。
【０１１６】
尚、本実施例において、紫外線を照射した際の粒度可変反応器の体積平均粒径（Ｄ５０）は、４０．０１μｍであり、可視光を照射した際の粒度可変反応器の体積平均粒径（Ｄ５０）は、４１．６μｍであり、用いたろ過膜の篩の径の大きさは、４０．０８μｍであった。
【０１１７】
【発明の効果】
本発明によれば、医療分野、工業的分野などをはじめ、各種の分野において好適に使用することができ、生分解性・安全性に優れ、かつ、捕捉対象に特異的に働き該捕捉対象のみを選択的に捕捉可能な粒度可変反応器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明における両親媒性の棒状体の一例を表す図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明における棒状体の直鎖に構造可変体が結合した一例を表す図である。図２（ｂ）は、本発明における棒状体の側鎖に構造可変体が結合した一例を表す図である。図２（ｃ）は、本発明における棒状体の直鎖及び側鎖の双方に構造可変体が結合した一例を表す図である。
【図３】図３は、本発明において、両親媒性の棒状体に、捕捉構造体及び構造可変体を結合させた一例を表す図である。
【図４】図４は、構造性発色の原理を説明する説明図である。
【図５】図５は、構造性発色の原理を説明する説明図である。
【図６】図６は、本発明の粒度可変反応器の一例を表す図である。
【図７】図７（ａ）は、図６で示した粒度可変反応器１００において、構造可変体３０が、光の照射（紫外線や可視光の照射）により構造が可変なアゾベンゼンである場合において、粒度可変反応器１００の粒度が変化する状態を説明する図である。図７（ｂ）は、図６で示した粒度可変反応器１００において、構造可変体３０が、光の照射（紫外線や可視光の照射）により構造が可変なアゾベンゼンである場合において、粒度可変反応器１００の粒度が変化する状態を説明する図である。
【図８】図８は、本発明の粒度可変反応器の一例を表す図である。
【図９】図９において、（ａ）は、粒度可変反応器１００において、構造可変体３０（アゾベンゼン化合物）がトランス異性体である場合を示す図である。（ｂ）は、粒度可変反応器１００において、構造可変体３０（アゾベンゼン化合物）がシス異性体である場合を示す図である。
【符号の説明】
１        捕捉体
２        捕捉構造体
１０      棒状体
３０      構造可変体
４０      粒状基材
５０      ろ過膜
１００    粒度可変反応器
【図１】
0004169998.tif 000005
【図２】
0004169998.tif 000006
【図３】
0004169998.tif 000007
【図４】
0004169998.tif 000008
【図５】
0004169998.tif 000009
【図６】
0004169998.tif 000010
【図７】
0004169998.tif 000011
【図８】
0004169998.tif 000012
【図９】
0004169998.tif 000013