(57)【要約】薄膜状高分子構造体であって、以下の工程：（ａ）基体の液相との界面における任意形状の領域に多官能性分子を吸着させ、（ｂ）吸着した多官能性分子を重合及び／又は架橋して高分子の薄膜を形成させ、（ｃ）形成された薄膜を基体から剥離することにより得られた前記構造体。【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜状高分子構造体であって、以下の工程：
（ａ）基体の液相との界面における任意形状の領域に多官能性分子を吸着させ、
（ｂ）吸着した多官能性分子を重合及び／又は架橋して高分子の薄膜を形成させ、
（ｃ）形成された薄膜を基体から剥離すること
により得られた前記構造体。
【請求項２】
膜の片面に機能性物質を有する薄膜状高分子構造体であって、以下の工程：
（ａ）基体の液相との界面における任意形状の領域に多官能性分子を吸着させ、
（ｂ）吸着した多官能性分子を重合及び／又は架橋して高分子の薄膜を形成させ、
（ｃ）形成された薄膜に機能性物質を結合させた後、薄膜を基体から剥離すること
により得られた前記構造体。
【請求項３】
膜の片面に機能性物質を有する薄膜状高分子構造体であって、以下の工程：
（ａ）基体の液相との界面における任意形状の領域であって機能性物質を認識する物質が含まれる領域に、当該機能性物質を含む多官能性分子を結合させ、
（ｂ）結合した多官能性分子を重合及び／又は架橋して高分子の薄膜を形成させ、
（ｃ）形成された薄膜を基体から剥離すること
により得られた前記構造体。
【請求項４】
膜の一方の面に機能性物質を有し、他方の面に任意の修飾が施された薄膜状高分子構造体であって、以下の工程：
（ａ）請求項２又は３に記載の薄膜状高分子構造体の一方の面に有する機能性物質を、基体に固相化された、当該機能性物質を認識する物質と結合させ、
（ｂ）前記構造体の他方の面に任意の修飾を施し、
（ｃ）修飾された薄膜を基体から剥離させること
により得られた前記構造体。
【請求項５】
多官能性分子を重合及び／又は架橋させる工程に、さらに反対電荷の高分子電解質を交互に積層させて電荷的に架橋させる工程を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項６】
多官能性分子が多官能性モノマー及び／又は多官能性マクロマーである請求項１〜５のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項７】
多官能性マクロマーがタンパク質である請求項６記載の構造体。
【請求項８】
多官能性マクロマーが高分子電解質である請求項６記載の構造体。
【請求項９】
多官能性マクロマーが高分子ビーズである請求項６記載の構造体。
【請求項１０】
多官能性マクロマーの架橋が、物理的架橋又は融解によるものである請求項１〜５記載のいずれか１項記載の構造体。
【請求項１１】
物理的架橋が、熱変性または熱可塑性によるものである、請求項１０記載の構造体。
【請求項１２】
修飾が、高分子化合物、タンパク質、ペプチド、糖鎖及び／又はビオチン誘導体による修飾である請求項４記載の構造体。
【請求項１３】
高分子化合物がポリエチレングリコールを含むものである請求項１２記載の構造体。
【請求項１４】
領域が自己組織化単分子膜又は自己組織化二分子膜の構造を有する領域である請求項１〜４のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項１５】
自己組織化単分子膜が、末端にＳＨ基、クロロアルキルシリル基、アルコキシアルキルシリル基又はビニル基を持つ直鎖状疎水性分子から形成されるものである請求項１４記載の構造体。
【請求項１６】
自己組織化二分子膜が、リン脂質、アミノ酸型脂質、糖脂質、又はカチオン性脂質からなる群から選択される１以上を含むものである請求項１４記載の構造体。
【請求項１７】
領域が温度応答性高分子で修飾された領域であって、剥離が温度下降によるものである請求項１又は２に記載の構造体。
【請求項１８】
基体の全部又は一部が、金属若しくはその酸化皮膜、シリコン、シリカ又はガラス、マイカ、グラファイトなどのカーボン材料、アパタイトなどのカルシウム化合物からなるものである請求項１〜４のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項１９】
剥離が、界面活性剤又は有機溶剤で処理することによるものである請求項１又は２に記載の構造体。
【請求項２０】
剥離が、機能性物質と競合する化合物を含む水溶液を添加することによるものである請求項３又は４に記載の構造体。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか１項に記載の構造体が液体中に分散してなる分散体。
【請求項２２】
薄膜状高分子構造体の調製方法であって、以下の工程：
（ａ）基体の液相との界面における任意形状の領域に多官能性分子を吸着させ、
（ｂ）吸着した多官能性分子を重合及び／又は架橋して高分子の薄膜を形成させ、
（ｃ）形成された薄膜を基体から剥離すること
を含む前記方法。
【請求項２３】
膜の片面に機能性物質を有する薄膜状高分子構造体の調製方法であって、以下の工程：
（ａ）基体の液相との界面における任意形状の領域に多官能性分子を吸着させ、
（ｂ）吸着した多官能性分子を重合及び／又は架橋して高分子の薄膜を形成させ、
（ｃ）形成された薄膜に機能性物質を結合させた後、薄膜を基体から剥離すること
を含む前記方法。
【請求項２４】
膜の片面に機能性物質を有する薄膜状高分子構造体の調製方法であって、以下の工程：
（ａ）基体の液相との界面における任意形状の領域であって機能性物質を認識する物質が含まれる領域に、当該機能性物質を含む多官能性分子を結合させ、
（ｂ）結合した多官能性分子を重合及び／又は架橋して高分子の薄膜を形成させ、
（ｃ）形成された薄膜を基体から剥離すること
を含む前記方法。
【請求項２５】
膜の一方の面に機能性物質を有し、他方の面に任意の修飾が施された薄膜状高分子構造体の調製方法であって、以下の工程：
（ａ）請求項２又は３に記載の薄膜状高分子構造体の一方の面に有する機能性物質を、基体の液相との界面における任意形状の領域に固相化された、当該機能性物質を認識する物質と結合させ、
（ｂ）前記構造体の他方の面に任意の修飾を施し、
（ｃ）修飾された薄膜を基体から剥離させること
を含む前記方法。
【請求項２６】
多官能性分子を重合及び／又は架橋させる工程に、さらに反対電荷の高分子電解質を交互に積層させて電荷的に架橋させる工程を含む請求項２２〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
多官能性分子が多官能性モノマー及び／又は多官能性マクロマーである請求項２２〜２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
多官能性マクロマーがタンパク質である請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
多官能性マクロマーが高分子電解質である請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
多官能性マクロマーが高分子ビーズである請求項２７記載の方法。
【請求項３１】
多官能性マクロマーの架橋が、物理的架橋又は融解によるものである請求項２２〜２６記載のいずれか１項記載の方法。
【請求項３２】
物理的架橋が、熱変性または熱可塑性によるものである、請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
修飾が、高分子化合物、タンパク質、ペプチド、糖鎖及び／又はビオチン誘導体による修飾である請求項２５記載の方法。
【請求項３４】
高分子化合物がポリエチレングリコールを含むものである請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
領域が自己組織化単分子膜又は自己組織化二分子膜の構造を有する領域である請求項２２〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
自己組織化単分子膜が、末端にＳＨ基、クロロアルキルシリル基、アルコキシアルキルシリル基又はビニル基を持つ直鎖状疎水性分子から形成されるものである請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
自己組織化二分子膜が、リン脂質、アミノ酸型脂質、糖脂質、カチオン性脂質からなる群から選択される１以上を含むものである請求項３５記載の方法。
【請求項３８】
領域が温度応答性高分子で修飾された領域であって、剥離が温度下降によるものである請求項２２又は２３に記載の方法。
【請求項３９】
基体の全部又は一部が、金属若しくはその酸化皮膜、シリコン、シリカ又はガラスからなるものである請求項２２〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４０】
剥離が、界面活性剤又は有機溶剤で処理することによるものである請求項２２又は２３に記載の方法。
【請求項４１】
剥離が、機能性物質と競合する化合物を含む水溶液を添加することによるものである請求項２４又は２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、任意形状の薄膜状高分子構造体の調製方法に関する。
【背景技術】  有機分子の薄膜の作成法として、従来よりスピンコート法、電解重合法、蒸着法、蒸着重合法などが用いられている。また、配向膜を得る方法としてはＬａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ（ＬＢ）法が良く知られている。この方法は、両親媒性分子を揮発性有機溶媒に溶解させて気−液界面上に展開し、溶媒を蒸発後圧縮して得られた単分子膜を固体基板上に移し取る方法であり、薄膜の層数や積層順序が制御できる。しかし、この方法が適用できる対象分子は、単分子膜として水面上に展開できるものでなければならず、水に不溶な両親媒性分子のみに有効であるという制約がある。さらに、ＬＢ法は効率的とはいえず、使用する設備が高価でかつ取り扱いが容易でない。
一方、金や白金などの金属の表面、あるいはシリコンやシリカやガラスなどの無機材料の表面に有機分子を規則正しく、しかも安定に配向させた自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）を形成させる技術が確立されている。この技術の特徴は、基板との結合力が強いため単分子膜が安定である点、また、基板を溶液に沈めるだけで単分子膜を構築できるため特殊な装置を必要とせず安価で簡便な点である。さらには複雑な形状の基板にも対応できる。例えばリソグラフィーの技術によって書き込まれた超微細パターンの上に有機分子のパターンを構築するナノテクノロジーとしても注目されている（Ｄａａｎ，Ｗ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ，４３，２４８０−２４９５（２００４）．）。
また、２次元平面上に分子の積層を、例えば高分子電解質の静電的相互作用による交互積層法によって行い、３次元の構造体をボトムアップ方式で構築する試みも始まっている。この積層法は以下のような原理に基づいている。高分子電解質溶液をそれと反対電荷を有する基板表面に浸漬させ、静電相互作用によって一層のみ吸着させる。その際、基板上の電荷は、吸着した高分子電解質の過剰な電荷によって新たな反対電荷を帯びる。次に、この表面に、先の高分子電解質とは反対の電荷を有する高分子電解質を一層吸着させる。この繰り返しにより任意の膜厚に制御された多層構造の膜を得ることができる。例えば、交互積層法にて得られた構造体に、酵素を静電的な相互作用によって固定化させて、酵素リアクター、バイオセンサー、発光素子などの新たな分子デバイスの開発を目的とする報告がされている（日本国特許第３０２０４２８号明細書、日本国特許第２９６６７９５号明細書）。この方法は、特殊な装置を一切使用せず、簡便に３次元の構造体を調製できるので、タンパク質などの変性の恐れのある分子の固定化に適している。
しかし、これらの構造体はあくまでも基板を足場にし、基板も含んだ機能性薄膜を構築する方法であり、構造体を基板から剥離させてこれを利用する試みはなされていない。
また、無機や金属の微粒子や細胞などを鋳型としてその表面に高分子電解質のコンプレックスを形成させてから、鋳型を溶解させることにより鋳型の形をした中空構造物が得られることが知られている（Ｄａｖｉｄ，Ｉ．ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，１０５，６８４６−６８５２（２００１）．）。鋳型となる微粒子には、シリカやラテックスビーズ、メラミン樹脂などが用いられており、鋳型はＨＦ（フッ化水素）、有機溶剤、酸などによって溶解される。鋳型が球状微粒子であれば問題にはならないが、複雑な形状の鋳型は、印刷技術の活版やプラスチックの鋳型の様に精巧で高価であるため、この方法は、鋳型が安定で再利用できることが要件となる。また、これらの構造体は基板からボトムアップさせる方式であるため、たとえ遊離させても基板接触面側は修飾されていない。
両親媒性分子に重合性基を導入して、この分子が構築する分子集合体、例えば、ミセル、ベシクル、リボン、チューブ、ディスク、シートなどを水中に分散させて、これを重合させることにより高分子化させる方法があるが、重合性両親媒性分子の合成が煩雑であり、両親媒性分子の構造によって集合構造が決るため、集合構造の制御が困難である。
【発明の開示】
本発明は、任意の形状の薄膜状高分子構造体とその調製方法を提供することを目的とする。
本発明者は上記課題を解決するために、鋭意研究を行った結果、例えば円形の金基体に自己組織化単分子膜を形成後、多官能性分子としてアルブミンを吸着、架橋させた後、円形のアルブミン重合体薄膜を当該金基体から剥離させ、薄膜状高分子構造体を得ることを見出し、本発明を完成した。また、薄膜状高分子構造体を金基体から剥離させる前に、当該構造体の表面に認識タンパク質を結合させてからこれを剥離させる。更にこの認識タンパク質によって認識される分子を表面に固相化した基体に、上記の薄膜状構造体を作用させると、構造体は裏面を上面に向けて付着する。そして、この上面に別の修飾分子、例えば直鎖状高分子を結合させてから、基体から剥離させると、一方の面と他方の面で表面状態の異なる薄膜状構造体が得られることを見出した。すなわち、本発明は以下のとおりである。
（１）薄膜状高分子構造体であって、以下の工程：
（ａ）基体の液相との界面における任意形状の領域に多官能性分子を吸着させ、
（ｂ）吸着した多官能性分子を重合及び／又は架橋して高分子の薄膜を形成させ、
（ｃ）形成された薄膜を基体から剥離すること
により得られた前記構造体。
（２）膜の片面に機能性物質を有する薄膜状高分子構造体であって、以下の工程：
（ａ）基体の液相との界面における任意形状の領域に多官能性分子を吸着させ、
（ｂ）吸着した多官能性分子を重合及び／又は架橋して高分子の薄膜を形成させ、
（ｃ）形成された薄膜に機能性物質を結合させた後、薄膜を基体から剥離すること
により得られた前記構造体。
（３）膜の片面に機能性物質を有する薄膜状高分子構造体であって、以下の工程：
（ａ）基体の液相との界面における任意形状の領域であって機能性物質を認識する物質が含まれる領域に、当該機能性物質を含む多官能性分子を結合させ、
（ｂ）結合した多官能性分子を重合及び／又は架橋して高分子の薄膜を形成させ、
（ｃ）形成された薄膜を基体から剥離すること
により得られた前記構造体。
（４）膜の一方の面に機能性物質を有し、他方の面に任意の修飾が施された薄膜状高分子構造体であって、以下の工程：
（ａ）上記（２）又は（３）に記載の薄膜状高分子構造体の一方の面に有する機能性物質を、基体に固相化された、当該機能性物質を認識する物質と結合させ、
（ｂ）前記構造体の他方の面に任意の修飾を施し、
（ｃ）修飾された薄膜を基体から剥離させること
により得られた前記構造体。
（２）上記構造体が液体中に分散してなる分散体。
（３）薄膜状高分子構造体の調製方法であって、以下の工程：
（ａ）基体の液相との界面における任意形状の領域に多官能性分子を吸着させ、
（ｂ）吸着した多官能性分子を重合及び／又は架橋して高分子の薄膜を形成させ、
（ｃ）形成された薄膜を基体から剥離すること
を含む前記方法。
（４）膜の片面に機能性物質を有する薄膜状高分子構造体の調製方法であって、以下の工程：
（ａ）基体の液相との界面における任意形状の領域に多官能性分子を吸着させ、
（ｂ）吸着した多官能性分子を重合及び／又は架橋して高分子の薄膜を形成させ、
（ｃ）形成された薄膜に機能性物質を結合させた後、薄膜を基体から剥離すること
を含む前記方法。
（５）膜の片面に機能性物質を有する薄膜状高分子構造体の調製方法であって、以下の工程：
（ａ）基体の液相との界面における任意形状の領域であって機能性物質を認識する物質が含まれる領域に、当該機能性物質を含む多官能性分子を結合させ、
（ｂ）結合した多官能性分子を重合及び／又は架橋して高分子の薄膜を形成させ、
（ｃ）形成された薄膜を基体から剥離すること
を含む前記方法。
（６）膜の一方の面に機能性物質を有し、他方の面に任意の修飾が施された薄膜状高分子構造体の調製方法であって、以下の工程：
（ａ）上記（２）又は（３）に記載の薄膜状高分子構造体の一方の面に有する機能性物質を、基体の液相との界面における任意形状の領域に固相化された、当該機能性物質を認識する物質と結合させ、
（ｂ）前記構造体の他方の面に任意の修飾を施し、
（ｃ）修飾された薄膜を基体から剥離させること
を含む前記方法。
本発明において、多官能性分子を重合及び／又は架橋させる工程に、さらに反対電荷の高分子電解質を交互に積層させて電荷的に架橋させる工程を含むものであってもよい。多官能性分子としては、例えば多官能性モノマー及び／又は多官能性マクロマーが挙げられる。そして、多官能性マクロマーとしては、例えばタンパク質、高分子電解質又は高分子ビーズを例示することができる。本発明において、多官能性マクロマーの架橋は、例えば熱変性または熱可塑性などの物理的架橋、又は融解により行われる。
また、本発明において、修飾としては、例えばポリエチレングリコールなどの高分子化合物、タンパク質、ペプチド、糖鎖及び／又はビオチン誘導体による修飾を例示することができる。
さらに、本発明において、領域は、自己組織化単分子膜又は自己組織化二分子膜の構造を有する領域である。ここで、自己組織化単分子膜としては、末端にＳＨ基、クロロアルキルシリル基、アルコキシアルキルシリル基又はビニル基を持つ直鎖状疎水性分子から形成されるものが挙げられる。また、自己組織化二分子膜としては、リン脂質、アミノ酸型脂質、糖脂質、又はカチオン性脂質からなる群から選択される１以上を含むものである。上記領域は温度応答性高分子で修飾された領域であって、剥離が温度下降によるものであるものが好ましい。
本発明において、基体の全部又は一部は、金属若しくはその酸化皮膜、シリコン、シリカ又はガラス、マイカ、グラファイトなどのカーボン材料、アパタイトなどのカルシウム化合物からなるものである。
本発明において、剥離は、界面活性剤又は有機溶剤で処理することにより、あるいは、機能性物質と競合する化合物を含む水溶液を添加することにより行うことができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の薄膜状高分子構造体の作製概念図である。
図２は、アルブミンナノシート調製の概要図である。
図３は、アルブミンナノシートを調製する各段階における接触角の測定結果を示す図である。
図４は、水晶振動子マイクロバランス法における振動数変化を示す図である。
図５は、蛍光顕微鏡によるアルブミンナノシートの観察結果を示す写真である。
図６は、ＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板の調製及びｒＨＳＡの吸着または剥離の概要図である。
図７は、蛍光顕微鏡によるＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板へ吸着させたｒＨＳＡの観察結果を示す図である。
図８は、ＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板上でのｒＨＳＡシートの作製の概要図である。
図９は、（ａ）ＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板へのＣ１２Ｅ１０添加前後における、ｒＨＳＡ−ＳＨ又はｒＨＳＡの蛍光顕微鏡による観察の結果を示す図である。（ｂ）カバーガラス上のｒＨＳＡシートの観察結果を示す図である。
図１０は、ＯＤＭＳ基体上の（ｒＨＳＡ）ＬＢのＳＥＭイメージを示す図である。
（ａ）×３００、（ｂ）×２０００
図１１は、融合によって形成したＯＤＭＳ基体上の（ｒＨＳＡ）ＬＢシートのＳＥＭイメージを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に本発明の実施の形態について説明するが、本発明を説明するための例示であり、本発明をこの実施の形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな形態で実施をすることができる。
なお、本明細書において引用した文献、および公開公報、特許公報その他の特許文献は、参照として本明細書に組み込むものとする。
以下、本発明の薄膜状高分子構造体（以下、「シート」ともいう）の調製方法について説明する。
１．薄膜状高分子構造体の作製
本発明の方法は、基体（以下、「基板」と称する場合もある）上の液相との界面における任意形状の領域に、その上に多官能性分子を吸着させた後に、これを重合及び／又は架橋して薄膜を形成させ、その薄膜を基体から剥離することを特徴とするものである。本発明の方法によって、初めて基体（又は固定担体）から容易に薄膜を剥離することが可能になった。
当該方法により、薄膜状高分子構造体が調製される。本発明の薄膜状高分子構造体は、多官能性分子が重合及び／又は架橋した単層又は積層の薄膜である。本発明の薄膜状高分子構造体は、膜の片面に機能性物質を有していてもよいし、膜の一方の面に機能性物質を有し、他方の面に任意の修飾が施されていてもよい。
また、当該構造体は高分子の薄膜分散体として得ることができる。本発明の薄膜状高分子構造体が液体中に分散した分散体も本発明に含まれる。
（１）基体の水面との界面における任意形状の領域
本発明において、「基体の液相との界面」とは、固体である基体が水や水溶液、有機溶媒などの液体に接触している界面を意味する。
多官能性分子を吸着させる領域の形状は、任意の形状であって特に限定されないが、例えば、円形、四角形、楕円形、リボン形、ひも形、多分岐形、星形などが挙げられる。
本発明においては、基体上の液相との界面には、自己組織化単分子膜（ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  ｍｏｎｏｌａｙｅｒ、ＳＡＭ）又は自己組織化二分子膜（ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  ｂｉｌａｙｅｒ，ＳＡＢ）を形成させておくことが好ましい。また、本発明においては、上記界面は、温度応答性高分子で修飾されていることが好ましい。これらの処理が施された基体を、以下、表面処理化基体、又はＳＡＭ形成基体、ＳＡＢ形成基体、もしくは温度応答性高分子膜形成基体ともいう。
「自己組織化単分子膜」（ＳＡＭ）とは、末端に基体に結合し得る官能基を有する直線状疎水性分子からなる膜を意味し、官能基により金属の基体表面に固定されて膜を形成する（図１Ａ）。「自己組織化二分子膜」（ＳＡＢ）とは、例えば脂質などの疎水性の炭化水素鎖と親水性の極性頭部を含む両親媒性分子が構築する二分子膜で、基体表面の親水性の領域、あるいは両親媒性分子の極性頭部の電荷と反対電荷を持つ領域に自己組織化にて形成される二分子膜のことである。あるいは、ＳＡＭにて形成された疎水性の領域に両親媒性分子を自己組織化させることによって、二分子膜構造が形成され、膜表面が親水性の領域になる場合もＳＡＢとみなすことができる。
本明細書において、「自己組織化膜」とは、自発的に形成する膜を意味する。
本発明において、基体は、多官能性分子を吸着させることができるものであれば、特に限定されない。基体上にＳＡＭ又はＳＡＢを形成させる場合、ＳＡＭ又はＳＡＢを形成させるための基体は、ＳＡＭ又はＳＡＢを形成させることができるものであれば特に限定されるものではない。基体を温度応答性高分子で修飾する場合も、基体は、当該修飾が可能なものであれば特に限定されるものではない。例えば、金、銀、白金、銅、鉄、アルミニウム、チタン、亜鉛などの金属板、又はこれらの金属を蒸着した平板などを用いることができる。また、基体の全部又は一部が、前述の金属若しくはその酸化皮膜、シリコン、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、シリカ又はガラス、マイカ、グラファイトなどのカーボン材料、アパタイトなどのカルシウム化合物からなるものを用いることもできる。
本発明において、ＳＡＭを形成する疎水性分子中の疎水性部分は、末端にＳＨ基、クロロアルキルシリル基、アルコキシアルキルシリル基、ビニル基、アミノ基、カルボニル基などを持つ直鎖状疎水性分子が挙げられるが、通常は炭素数４個〜４０個、好ましくは８〜１８個の飽和炭化水素鎖である。例えば、ＳＨ基を有する直鎖状疎水性分子にはアルカンチオールが挙げられる。アルカンチオールとしては、例えばウンデカンチオール、ドデカンチオール、テトラデカンチオールなどが挙げられる。当該疎水性分子は、不飽和結合を含むアルケンやアルキン、分岐構造を持つイソプレノイド骨格、ステロイド環を持つ分子であってもよい。
そして、金基体上にはＳＨ基を持つ上記疎水性分子をエタノールなどの溶媒に溶解させて、この溶液を金基体と接触あるいは浸漬させておくことで自発的にＳＡＭを形成させることができる。また、シリコン基体上は、ビニル基を持つ長鎖分子により、シリカや金属の基体表面はクロロアルキルシリル基、アルコキシアルキルシリル基を持つ長鎖分子により、ＳＡＭが得られる。例えば、これらの基を有する長鎖状疎水性分子には、オクタデシルジメチルクロロシラン、トリアルコキシヘキサデシルシラン、オクタデシルトリメトキシシラン（ＯＤＭＳ）などが挙げられる。例えば、酸化シリコン基体に、ＯＤＭＳを蒸着することでＳＡＭが得られる。蒸着とは、真空又は真空に近い条件の中で物質を加熱蒸発させ、基体表面にこの蒸発した物質の薄膜を形成することを意味する。
本発明において、ＳＡＢを構成する両親媒性分子は、分子中に疎水性部分と親水性の極性部を含む分子のいずれでもよいが、例えば、疎水性リン脂質、アミノ酸型脂質、糖脂質等の脂質、又はジアルキルアンモニウム塩などのカチオン性脂質等を挙げることができる。
ＳＡＢは基体に、脂質などの両親媒性分子を溶解させた有機溶媒を塗布することによって、二分子膜構造を有する膜を簡単に形成させることができる。その後マスキングして電子線照射などによってマスキングされていない領域の二分子膜構造を分解除去して二分子膜構造を有する領域を形成できる。
あるいは表面処理によって、アニオン性又はカチオン性とした領域を持つ基体を、カチオン性脂質又はアニオン性脂質の分散液に接触あるいは浸漬させることによって、当該領域にＳＡＢを自発的に形成させることができる。
あるいはＳＡＭを形成させた領域を持つ基体を、両親媒性分子の溶液あるいは分散液と接触あるいは浸漬させることによって、ＳＡＢを自発的に形成させることができる。
また、本発明において、基体は温度応答性高分子で修飾されていてもよい。温度応答性高分子としては、相転移温度以上では高分子鎖が収縮して疎水性相互作用によってゲル状態となり、相転移温度以下では高分子鎖が膨潤して流動状態となるようなものであればよく、例えばポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）（ＰＩＰＡＡｍ）やその共重合体を用いることができる。ＰＩＰＡＡｍの場合、相転移温度以上では、基体に修飾した温度応答性高分子の水相との界面は疎水性であるのに対し、相転移温度以下では、当該界面は親水性である。
温度応答性高分子を基体に修飾、吸着させる方法は、単に基体上にＰＩＰＡＡｍを塗布して乾燥させたものでも構わないし、例えば、ポリスチレン製の基体上にＰＩＰＡＡｍを塗布後、光照射重合にてグラフト化させてもよい。
これらの高分子を後述のマスキング技術を用いて基体の任意の領域に、吸着、あるいは化学的に修飾させることができる。
本発明において、表面処理化基体の領域、すなわち、ＳＡＭ形成基体、ＳＡＢ形成基体、もしくは温度応答性高分子膜形成基体の領域は、マスキングを利用して、任意の形状の領域に成形することができる。フォトマスクの方法を説明するが、当業者であれば適宜選択して実施することができ、以下に限定されるわけではない。
まず、表面処理化基体にレジストを形成する。例えば、表面処理化基体に、ポジ型フォトレジストをスピンコーターで８００ｒｐｍで３秒に続いて７０００ｒｐｍで２０秒塗布した後、例えば１１０℃、９０秒で加熱乾燥させればよい。回転速度、回転時間を上げればフォトレジストの膜厚は薄くなり、加熱温度、加熱時間はレジストの溶媒が蒸発する条件であれば、記載の方法に限定されるものではない。次に、上記レジストに、フォトマスクを透過させて露光する。露光は、電子線照射、紫外線照射、Ｘ線照射などを１〜６０秒、好ましくは５〜２０秒行えばよい。フォトマスクは、例えば、１０μｍ×３０μｍの長方形や直径３μｍの円形のものを使用することができる。続いて、感光上の基体上のレジストを現像、乾燥させる一方、感光しなかった領域のレジストを除去する。そして、Ｏ２プラズマ処理、ＣＯプラズマ処理、ハロゲンガスを用いた反応性イオンエッチング処理にてレジストで保護されていないＳＡＭ、ＳＡＢ又は温度応答性高分子膜を除去する。最後に、アセトン、ＴＨＦ、ジクロロメタンなどのレジスト可溶性溶媒などでレジストを除去する。これによって、膜構造を有する又は温度応答性高分子で修飾された、所望の形状（例えば、マイクロパターン）の領域を成形することができる。
（２）多官能性分子の吸着、重合、架橋
前記基体の液相との境界面の領域（例えば、ＳＡＭ又はＳＡＢの構造を有する領域）に吸着させるための薄膜の構成要素となる物質としては、例えば多官能性モノマー又は多官能性マクロマーなどの多官能性分子が挙げられる。
多官能性モノマー又はマクロマーは、１分子内に２個以上の同種又は異種の官能基を持つ分子である。多官能性モノマーとしては、例えば、アミノ酸や糖類などアミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、メルカプト基、イソシアナート基、アルデヒド基、エポキシ基、シアヌル基などを複数持つモノマー、ジビニルベンゼン、ジビニルエーテル、ジビニルスルホン、ビスマレイミドなど複数のビニル基を持つモノマーなどが挙げられる。また、多官能性マクロマーとしては、タンパク質、ポリリシン、ポリグルタミン酸、ポリスチレン／無水マレイン酸共重合体の加水分解体、キトサン、アルギン酸、高分子ビーズなどが挙げられる。
なお、モノマー又はマクロマーが単官能性であっても、多官能性のものと混合して使用することが可能である。例えば、ポリスチレンやポリ（ε−カプロラクトン）などの重合体、Ｌ−乳酸とグリコール酸の共重合体からなるビーズの表面に多官能性分子（アルブミンなど）を吸着あるいは化学修飾したものを使用することもできる。
タンパク質としては、どのようなものでもよく、水溶性であればＢＳＡ（ウシ血清アルブミン）、ＨＳＡ（ヒト血清アルブミン）などのアルブミン、ヘモグロビン、ミオグロビン、溶解性コラーゲン、フィブリノーゲンなどを例示することができる。あるいは元来水溶性ではなくても、有機溶剤や界面活性剤を添加した溶液に可溶なものであれば利用できる。タンパク質は、生体由来サンプルから公知の方法で精製したものを用いてもよく、ペプチド合成機により合成されたペプチドであってもよい。あるいは、目的タンパク質をコードする遺伝子の塩基配列情報を利用して、公知の方法により組換え型のタンパク質として哺乳動物細胞、大腸菌、酵母菌などの宿主で産生させ、その後精製したものを用いることもできる。タンパク質のアミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基などの官能性基に、たとえばピリジルジスルフィド基、マレイミド基、又はスクシンイミド基を適当な長さのスペーサーを介して結合させたものを用いることもできる。タンパク質は、タンパク質に被覆されたラテックスビーズの形態で用いることもできる（実施例１０〜１２参照）。
高分子ビーズとは、ビニル基を持つモノマーを乳化重合、懸濁重合させた粒状物、Ｏ／Ｗエマルジョン法にて粒状化させたもの、あるいは環状化合物をモノマーとして開環重合させたポリマーを界面活性剤で乳化させて粒状にしたもの、多官能性マクロマーを重合させた粒状物を意味する。高分子ビーズは、例えば、ポリスチレン−ｃｏ−ジビニルベンゼンなどから構成されるラテックスビーズを挙げることができる。また、高分子ビーズは、生分解性ビーズを用いることもできる。
さらに、多官能性分子（例えば、多官能性モノマー又はマクロマー）は両親媒性分子であってもよい。両親媒性分子としては、例えば１−アシル鎖と２−アシル鎖にジエン基やビニル基を持つ重合性のリン脂質、アミノ酸型脂質、糖脂質類を挙げることができる。
薄膜（薄膜状高分子）は、１種類の分子から形成することもできるし、複数種類の分子を組み合わせて形成することもできる。組み合わせは、複数の多官能性モノマーの組み合わせ、複数の多官能性マクロマーの組み合わせ、または多官能性モノマーとマクロマーの組み合わせのいずれであってもよい。例えば、多官能性分子として、タンパク質に被覆された高分子ビーズを使用してもよい。
多官能性高分子は、表面処理化基体上のＳＡＭ、ＳＡＢ、又は温度感受性高分子膜などに吸着して高分子の薄膜を形成するため、吸着する分子（例えば疎水性部分を含み、薄膜を形成する分子）はＳＡＭなどに疎水性部分を配向して配列される。そして上記多官能性分子を吸着後（図１Ｂ）、適宜重合及び／又は架橋を行い、表面処理化基体上（例えばＳＡＭ上）に高分子の薄膜を形成させる（図１Ｃ）。
多官能性高分子のＳＡＭへの吸着は、ＳＡＭ形成基体を多官能性分子の溶液あるいは分散液に接触あるいは浸漬させればよい。それによって多官能性高分子の薄膜を形成させることができる。多官能性分子をＳＡＢに吸着して高分子薄膜を形成させるためには、ＳＡＢの表面の電荷と反対電荷を持つ高分子電解質を吸着させればよい。多官能性分子を温度応答性高分子領域に吸着させる場合にも、多官能性分子の溶液あるいは分散液に、当該領域を接触あるいは浸漬させればよい。それによって、高分子薄膜を形成させることができる。接着時の温度応答性高分子の状態は、ゲル状態であることが好ましく。吸着時の温度は、温度応答性高分子の相転移温度より高いことが好ましい。
また、本発明において、ＳＡＭ、ＳＡＢ又は温度応答性高分子膜を、多官能性分子の溶液中から適当な速度で引き出す操作を繰り返すことによっても吸着させることができる。この場合、気液界面での表面張力を利用した接触であるため、液中接触よりも、より選択的に膜上に多官能性分子を吸着させることができる場合がある。
本発明において、「重合」は、ポリマーの生成反応を意味する。
分子の重合法は、重縮合、重付加、付加縮合、開環重合、付加重合（ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合）、熱による固相重合、光重合、放射線重合、プラズマ重合などを挙げることができる。
また、本発明において、「架橋」は、線上高分子中のいくつかの特定の原子間に、化学結合を形成させることを意味する。架橋により、３次元網上構造が形成する。
分子の架橋法は、イソシアナート基によるウレタン結合やユリア結合、アルデヒド基によるシッフ塩基の形成、メルカプト基によるジスルフィド結合などを挙げることができる。架橋剤としては、アルキルジイミデート類、アシルジアジド類、ジイソシアネート類、ビスマレイミド類、トリアジニル類、ジアゾ化合物、グルタルアルデヒド、Ｎ−スクシンイミジル‐３‐（２‐ピリジルジチオ）アルキオネート、ブロモシアン、などを列挙することができる。
また、多官能性マクロマー間の架橋は、マクロマーがタンパク質であれば、熱変性による凝固などの物理的な架橋でもよいし、マクロマーが熱可塑性のある高分子ビーズであれば、加熱によってビーズの表面を部分的に溶融させて物理的に架橋させても良い。あるいは高分子ビーズを完全に加熱溶融させて任意の形状の薄膜を形成させても良い。タンパク質の処理条件は、タンパク質の性質に応じて適宜設定できる。例えば、アルブミンの場合は、６０〜１２０℃、好ましくは７０〜１００℃の温度で、１〜６０分、好ましくは１０〜３０分間処理することで熱変性し、架橋させることができる。また、高分子ビーズは、例えばポリスチレン−ｃｏ−ジビニルベンゼンから構成されるラテックスビーズの場合は、１００〜１５０℃、好ましくは１１０〜１２０℃の温度で、１秒〜５分、好ましくは１０秒〜６０秒間処理することで、部分的に溶解し、架橋させることができる。あるいは、高分子ビーズは、１００〜１５０℃、好ましくは１１０〜１２０℃の温度で、３０〜１０分、好ましくは１〜５分間処理することで、完全に加熱融解させることができる。重合や架橋を行った後に、更に薄膜を形成する多官能性分子を、すでに薄膜が形成されているＳＡＭ又はＳＡＢ等の形成基体に吸着させて、重合や架橋を行う作業を繰り返し行ってもよい。
本発明においては、薄膜の構成要素の多官能性マクロマーとして高分子電解質を使用することもできる。例えば、反対電荷の高分子電解質（ポリカチオン及びポリアニオン）の希薄溶液に交互にＳＡＭ又はＳＡＢなどの表面処理化基体に浸すことにより、ＳＡＭ上又はＳＡＢ上に高分子電解質を自発的に吸着させ、ポリカチオンとポリアニオンとが積層された薄膜を形成する。上記ポリカチオンには、キトサン、ポリリシン、ポリアルギニン、ポリヒスチジン、アイオネン、ポリ（４級化ピリジン）、ジアリルジアルキルアンモニウム塩の重合体などを、ポリアニオンには、アルギン酸、ポリグルタミン酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルホン酸やそれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩を挙げることができる。無水マレイン酸とスチレンの交互共重合体のアルカリ加水分解体も利用できる。この交互吸着法により形成する積層膜を構成するポリカチオン及びポリアニオンは、静電力により電荷的に架橋され、薄膜が形成される。また、ポリイオンコンプレックス間のアミノ基とカルボン酸残基間で脱水縮合をさせることにより、アミド基として共有結合にて架橋させ、薄膜を形成させることもできる。
上記のようにして形成される薄膜も、本発明の範囲である。
基体の液相との界面において形成する薄膜は、単層膜でもよいし、積層膜でもよい。
本発明において、多官能性分子の吸着、重合・架橋の処置の前後に、基体を洗浄してもよい。洗浄は、基体を洗浄液に単回あるいは複数回、接触あるいは浸漬させることにより行うことができる。
（３）薄膜の剥離
このようにして形成された薄膜状高分子を基体（ＳＡＭを形成させているときはＳＡＭの面）から剥離させることにより薄膜状高分子構造体を得る（図１Ｄ）。
薄膜を剥離させるためには、薄膜が形成された基体を界面活性剤の溶液に接触、浸漬、浸漬してから振とう、振動させるか、もしくは引き出し操作を繰り返すか、又は薄膜が形成された基体を有機溶剤に接触、浸漬、もしくは浸漬してから振とう、振動させるか、もしくは引き出し操作を繰り返すことによって行われる。界面活性剤の種類は特に限定されるものではなく、例えばＣ１２Ｅ１０（ｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  １０−ｌａｕｒｙｌ  ｅｔｈｅｒ）、Ｔｗｅｅｎ２０、Ｔｒｉｔｏｎ−Ｘなどの非イオン性界面活性剤、コール酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウムなどのイオン性界面活性剤を挙げることができる。有機溶剤の種類は、薄膜を剥離させることができる限り特に限定されるものではなく、例えばエタノール、メタノールなどのアルコール類、ＴＨＦ、ＤＭＦ、クロロホルム、ジクロロメタン、ベンゼン、トルエン、酢酸エチルなどを挙げることができる。剥離は、ＳＡＭ又はＳＡＢと薄膜の間で生じると考えられる。また、ＳＡＢの表面に形成させた薄膜構造体（例えば、高分子電解質の交互吸着法により形成する積層膜）を有機溶媒にて剥離させる場合には、ＳＡＢ全体あるいは二分子膜の構造体側の単分子膜が有機溶媒に溶解することによって起こる。従って、ＳＡＭの場合には、剥離した構造体の分散液にはＳＡＭの構成成分は含まれず、多官能性成分により構造体が構成されるが、ＳＡＢの場合には、剥離した構造体の分散液にはＳＡＢの構成成分が含まれ、遠心分離操作やろ過、限外ろ過操作によって、構造体を精製することができる。
基体表面に修飾されたゲル状態温度応答性高分子上に形成された薄膜上高分子構造体を剥離させる場合には、この基体を適当な水溶液に接触、浸漬させて、温度を相転移温度以下にしてから、振とう、振動、あるいは引き出し操作を繰り返せば良い。
２．膜の片面に機能性物質を有する薄膜状高分子構造体
本発明においては、多官能性分子を重合又は架橋して得られる膜上に、機能性物質を結合させ（図１Ｅ）、薄膜を基体から剥離することもできる（図１Ｆ）。これにより、膜の片面に機能性物質を有する薄膜状高分子構造体を作製することができる。
機能性物質とは、細胞膜上にある認識タンパク質やそのリガンド、抗原や抗体など分子認識能を有する物質や、触媒や酵素など特定の反応を促進する物質、抗酸化剤やラジカル消去剤など特定の反応に関与する物質などを意味する。
このような薄膜状高分子構造体の作製法は以下の通りである。
本発明の好ましい態様において、まず、基体の液相との界面における任意形状の領域に多官能性分子を吸着させ、吸着した多官能性分子（例えば、高分子電解質）を重合及び／又は架橋して高分子の薄膜を形成させる（図１Ａ〜Ｃ）。これは前記薄膜状高分子構造体の調製と同様に調製される。次に、形成された薄膜に機能性物質を結合させた後（図１Ｅ）、当該薄膜を基体から剥離することにより、機能性物質を有する薄膜状高分子構造体を得ることができる（図１Ｆ）。基体からの薄膜の剥離は、前記「薄膜の剥離」と同様に行うことができる。
機能性物質を薄膜に結合させるには、薄膜を構成する多官能性モノマーあるいはマクロマーに導入されたアミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、メルカプト基、イソシアナート基、アルデヒド基、エポキシ基、シアヌル基、ビニル基に対して、結合し得る官能基を介して結合させることができる。例えば、機能性分子と薄膜との結合反応が、ヒドロキシル基やアミノ基とイソシアナート基との反応によるウレタン結合やユリア結合、アミノ基とアルデヒド基と反応によるシッフ塩基の形成、メルカプト基同士のジスルフィド結合、メルカプト基とピリジルジスルフィド基やマレイミド基との反応やカルボニル基とスクシンイミド基との反応などを利用することができる。あるいは、薄膜側か機能性物質側にリガンドを導入させておき、機能性物質側か薄膜側に導入されたアクセプターとのコンプレックスを利用して機能性物質を薄膜上に固定することができる。具体的な組合せとしては、ビオチンとアビジン、糖鎖とレクチン、抗原と抗体、薬物とレセプター、酵素と基質などが挙げられる。
また、本発明の別の好ましい態様において、まず基体表面に、機能性物質を認識することができる物質（「認識物質」という）を結合させたＳＡＭ、ＳＡＢ、又は温度応答性高分子膜等を形成させる（図１Ｇ）。認識物質とは、前記「機能性物質」と組をなす他方の物質である。
一方で、機能性物質を多官能性分子（例えば、高分子電解質）と結合させておいて、当該多官能性分子をＳＡＭ、ＳＡＢ又は温度応答性高分子膜に吸着させる。これにより、ＳＡＭ、ＳＡＢ又は温度応答性高分子膜の表面に結合した認識物質と、多官能性分子に結合した機能性物質との間で複合体が形成される。前記多官能性分子を重合及び／又は架橋して薄膜を形成させた後、複合体の結合を解いて薄膜を基体（この場合は認識物質）から剥離することにより、機能性物質を表面に有する薄膜状高分子構造体を作製することができる。
機能性物質を多官能性分子に結合させる方法には、上述の機能性物質を薄膜に結合させる方法と同様の方法を用いることができる。また、ＳＡＭ、ＳＡＢ又は温度応答性高分子膜に認識物質を結合させる方法としては、ＳＡＭ、ＳＡＢ又は温度応答性高分子膜を構成する分子の一部にあらかじめ認識物質を共有結合させてＳＡＭ、ＳＡＢ又は温度応答性高分子膜を構成させる方法、ＳＡＭ、ＳＡＢ又は温度応答性高分子膜の表面に認識物質を化学的あるいは物理的に結合させる方法がある。化学的に結合させる方法は、上述の機能性物質を薄膜に結合させる方法と同様の方法を利用し、物理的に結合させる方法としては、静電的相互作用、疎水性相互作用、水素結合、分子間力などを用いる。認識物質のＳＡＭ、ＳＡＢ、温度応答性高分子膜に対する結合密度は、目標とする薄膜状高分子構造体中の機能性物質密度に相当させて、制御されることが好ましい。
薄膜の剥離は、前記機能性物質と競合する物質、または前記認識物質と競合する物質（例えば低分子化合物を含む水溶液）の添加により行うことができる。例えば機能性物質にＧＰＩＩｂＩＩＩａを、認識物質にドデカペプチドを用いるときには、ドデカペプチドを前記低分子化合物として作用させて、薄膜を基体から解離させることができる。その際、認識物質はＳＡＭ上、ＳＡＢ上、又は温度応答性高分子膜上に留まり、解離した薄膜状高分子構造体には含まれない。
機能性物質とその相手（認識物質）との組合せは、例えばビオチンとアビジン、糖鎖とレクチン、抗原と抗体、薬物とレセプター、酵素と基質などが挙げられる。従って、これらの物質のうちの一方を膜に結合させることが可能である。
酵素としては、カタラーゼ、西洋わさびペルオキシダーゼ、キモトリプシン、チトクローム、α−アミラーゼ、β−アミラーゼ、ガラクトシダーゼ、グリコセレブロシダーゼ、血液凝固因子、ペルオキシダーゼ、プロテアーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、キシラナーゼ、リパーゼ、プルラナーゼ、イソメラーゼ、グルコアミラーゼ、グルコースイソメラーゼ、グルタミナーゼ、β−グルカナーゼ、セリンプロテアーゼ、などが挙げられるが、これらに何ら限定されるものではない。
３．膜の表面を修飾した薄膜状高分子構造体
本発明は、薄膜の片面又は両面に物質を結合させて表面を修飾した薄膜状高分子構造体の調製方法を提供する。
本発明において、膜の表面を修飾した薄膜状高分子構造体は、上記２において作製された一方の面に機能性物質を有する構造体の他方の面に、任意の修飾を施したものである。
まず、機能性物質を表面に有する薄膜状高分子構造体を、認識物質を有する基体表面に固定する。基体への固定は、構造体の分散液を基体に接触、浸漬、又は振とうさせることにより、自発的に起こる。薄膜上には機能性物質が結合しているので、薄膜は上下が逆転して機能性物質を介して認識物質に結合することとなる（図１Ｇ）。
次に、薄膜の表面（機能性物質の結合面とは異なる面）を適当な修飾物質で修飾し（図１Ｈ）、薄膜を剥離させることにより、膜の一方の面は機能性物質が、膜の他方の面は修飾物質が結合したものが作製される（図１Ｉ）。
薄膜の剥離は、前記機能性物質と競合する物質、または前記認識物質と競合する物質（例えば低分子化合物を含む水溶液）の添加により行うことができる。例えば機能性物質にＧＰＩＩｂＩＩＩａを、認識物質にドデカペプチドを用いるときには、ドデカペプチドを前記低分子化合物として作用させて、薄膜を基体から解離させることができる。その際、認識物質はＳＡＭ上、ＳＡＢ上、又は温度応答性高分子膜上に留まり、剥離した薄膜状高分子構造体には含まれない。
本発明の方法で得られる薄膜、すなわち一方の面に機能性物質が結合し、他方の面に任意の修飾が施された高分子超薄膜（「ナノクラゲ」という。）も本発明により提供される。
前記ナノクラゲの有する機能性物質の相手（認識物質）としては、前述の機能性物質を特異的に認識できる物質、例えばＧＰＩｂα、ＧＰＩａＩＩａ、ｐ−セレクチン等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
機能性物質が結合している面と反対側の面に施される修飾は特に限定されるものではないが、例えば高分子化合物（例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ））、タンパク質、ペプチド、糖鎖及び／又はビオチン誘導体による修飾であっても、前記機能性物質であってもよい。
本明細書において、ビオチン誘導体とは、アミノ基、カルボキシル基等の官能基、ピリジルジスルフィド基、スクシンイミジル基等の活性エステル基を結合させたビオチンを意味する。
本発明の別の態様において、上記ナノクラゲを薬物運搬体（例えば、薬物送達系における機能性担体または血小板代替物）として用いることもできる。薬物運搬体として用いるときには、前記修飾には、例えば、（ａ）薬物、（ｂ）標的組織／細胞を特異的に認識する部位を含む物質（特異的認識物質）、また（ｃ）ナノクラゲを体内で安定化させるための物質であってもよい。これらの修飾物質の具体例は以下の通りである。
（ａ）薬物：抗炎症剤、止血剤、血管拡張薬、血栓溶解剤、抗動脈硬化剤など
（ｂ）特異的認識物質：コラーゲン、ラミニン、ＶＣＡＭ−１、セレクチン、フィブリンなど
（ｃ）ナノクラゲを安定化させる物質：ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、多糖類、ポリグルタミン酸など
任意の物質を修飾する方法は、例えば、任意の物質のヒドロキシル基やアミノ基に対してはナノクラゲのイソシアナート基によるウレタン結合やユリア結合、任意の物質をカルボキシル基を活性化させてナノクラゲのアミノ基とのアミド結合、任意の物質のアミノ基とナノクラゲのアミノ基間をグルタルアルデヒドによるシッフ塩基で結合、任意の物質のカルボキシル基に対してはナノクラゲのアミノ基やヒドロキシル基とアミド結合やエステル結合、任意の物質が多糖類でありそのヒドロキシル基に対しては臭化シアンによるイミドカルボネートを形成させた後、ナノクラゲのアミノ基と架橋させる方法、任意の物質のメルカプト基に対してはナノクラゲの活性化メルカプト基間とのジスルフィド結合などを挙げることができる。あるいは、架橋剤を用いて、アルキルジイミデート類、アシルジアジド類、ジイソシアネート類、ビスマレイミド類、トリアジニル類、ジアゾ化合物、グルタルアルデヒド、Ｎ−スクシンイミジル‐３‐（２‐ピリジルジチオ）アルキオネート、ブロモシアン、などを用いて対応する官能基と架橋させることができる。あるいは、任意の物質が疎水性であればナノクラゲの疎水領域に疎水性相互作用にて、水素結合性であればナノクラゲの水素結合性領域に水素結合にて、電荷をもっていればナノクラゲの反対電荷の領域に静電相互作用にて結合させることができる。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【実施例１】  アルブミンナノシートの調製
本実施例では、アルブミンナノシートを以下のステップで作製した（図２）。
（１）ＳＡＭの形成
金基板を１ｍＭ  ｕｎｄｅｃａｎｅｔｈｉｏｌのエタノール溶液で浸し、室温で１８時間静置し、ＳＡＭを形成した。次に、ＳＡＭ形成金基板を洗浄した。
（２）ｒＨＳＡ（遺伝子組換えヒト血清アルブミン）吸着
洗浄したＳＡＭ形成金基板を２．５ｍｇ／ｍＬ  ｒＨＳＡの酢酸バッファー（ｐＨ５．０）で浸し、室温で１時間静置させてｒＨＳＡをＳＡＭ上に吸着させた。続き基板を洗浄した。
（３）ｒＨＳＡ架橋
洗浄した基板を２５％（ｖ／ｖ）ｇｌｕｔａｌｄｅｈｙｄｅに浸し、室温で３０分間静置させてｒＨＳＡを架橋した。
（４）ｒＨＳＡシート剥離
ｒＨＳＡを架橋した基板を１％（ｖ／ｖ）のｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  １０−ｌａｕｒｙｌ  ｅｔｈｅｒ（Ｃ１２Ｅ１０）で浸し、室温で１時間静置させてｒＨＳＡシート（以下、「アルブミンナノシート」ともいう）を剥離させた。
【実施例２】  アルブミンナノシート調製各段階での接触角の測定
実施例１のアルブミンナノシートを調製する以下の段階、（ａ）ＳＡＭ形成後、（ｂ）ｒＨＳＡ吸着後、（ｃ）ｒＨＳＡシート剥離後の３つのサンプルにおいて、基板に対する水滴の接触角を測定した。その結果接触角はそれぞれ、（ａ）７３±４°、（ｂ）３５±６°及び（ｃ）７０±４°であった（図３）。しかし、（ｂ）の吸着をｒＨＳＡのＰＢＳ（ｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｂｕｆｆｅｒｅｄ  ｓａｌｉｎｅ）溶液（ｐＨ７．４）で行ったときには、接触角は７２±５°となり、ｒＨＳＡは吸着しなかった。
従って、上記（ｂ）の段階においてｒＨＳＡが吸着し、上記（ｃ）の段階においてｒＨＳＡが完全に剥離されることを確認した。
【実施例３】  水晶振動子マイクロバランス法を用いたＳＡＭへのｒＨＳＡ吸着量の測定
金蒸着水晶振動子を１ｍＭウンデカンチオールエタノール溶液に浸し、金表面にＳＡＭを形成させた。洗浄した振動子をｒＨＳＡ水溶液（ｐＨ５．０緩衝液）に浸漬させ、水晶振動子の振動数変化（ΔＨｚ）を測定した。周波数変化の結果のグラフを図４に示す。図４より、振動数変化が８６Ｈｚであることが明らかである。振動数の１Ｈｚの変化は０．８６ｎｇのｒＨＳＡの吸着に相当することを考慮すると、７４ｎｇのｒＨＳＡが吸着したことが算出できた。続いて、ｒＨＳＡの吸着分子数を算出し、ｒＨＳＡ１分子の平均表面積（３１ｎｍ２）から、ｒＨＳＡの金表面への表面被覆率は８３％と概算した、
【実施例４】  蛍光顕微鏡によるアルブミンナノシートの観察
本実施例は、界面活性剤を用いたナノシートの剥離により、アルブミンの形状の変化の有無を調べることを目的とする。剥離前の金基板上のアルブミンナノシートの形状と、金基板から界面活性剤で剥離し、ガラス基板上におけるアルブミンナノシートの形状とを蛍光顕微鏡で観察した。
まず、金基板上のアルブミンナノシートのｒＨＳＡをＦＩＴＣ蛍光標識し、蛍光顕微鏡にてｒＨＳＡ分子を観察した。その後、１％（ｖ／ｖ）Ｃ１２Ｅ１０を添加してシートを剥離し、ガラス基板上においてｒＨＳＡ分子を観察した。その結果、界面活性剤の添加前後で形状が変化していなかった（図５）。従って、上記結果はｒＨＳＡ分子間が二次元的に架橋されていることを示している。
【実施例５】  親疎水性マイクロパターン基板の作製
酸化シリコン（ＳｉＯ２）基板上にオクタデシルトリメトキシシラン（ＯＤＭＳ）を蒸着した後、ポジ型フォトレジストをスピンコーターにて塗布し（８００ｒｐｍ，３ｓ＋７０００ｒｐｍ，２０ｓ）、加熱乾燥させた（１１０℃，９０ｓ）。フォトマスク（長方形；１０μｍ×３０μｍ）をしてＵＶ照射させた後（７ｓ）、現像処理、乾燥操作を経て基板上にレジストパターンを得た。Ｏ２プラズマ処理（３０ｓ）にてレジスト未保護のＯＤＭＳを除去後、アセトンでレジストを除去することで、親疎水性マイクロパターン化基板（ＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板）を構築した（図６）。
【実施例６】  ＯＤＭＳ基板へのｒＨＳＡ吸着前後の接触角測定
実施例５で作製したマイクロパターン化ＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板上における超純水の接触角は８３±１度であった。ｒＨＳＡ溶液（ｐＨ７．４，１００μｇ／ｍＬ）に浸漬させても、その前後で接触角の変化は見られなかった（表１）。そこで、ｒＨＳＡ溶液（ｐＨ５．０）に浸漬させたところ、接触角が６７±１度まで大幅な減少が認められた。これは、ｒＨＳＡの等電点（ｐｌ＝４．９）付近では電荷の反発が低下し、疎水性相互作用によるＯＤＭＳ基板への吸着が促進されたためと考えられる（図６）。また、疎水性のＯＤＭＳ基板上への水溶性ｒＨＳＡが吸着して基板表面の親水性が増大した。また、さらに、Ｃ１２Ｅ１０水溶液の添加によりｒＨＳＡ吸着前の接触角まで増加したことから、吸着したｒＨＳＡの剥離が確認できた（図６）。
【表１】
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【実施例７】  ＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板へ吸着させたｒＨＳＡの蛍光顕微鏡観察
実施例６のマイクロパターン化ＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板にローダミン標識ｒＨＳＡ（１μｇ／ｍＬ）浸漬後（室温，１時間）、蛍光顕微鏡にて観察したところ、ＯＤＭＳ領域のみが蛍光を発しており、ローダミン標識ｒＨＳＡの選択的な吸着が確認できた（図７（ａ））。また、Ｃ１２Ｅ１０水溶液の添加により蛍光は観察されなくなった（図７（ｂ））。このことから、マイクロパターン化ＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板のＯＤＭＳ領域へのｒＨＳＡの選択的な吸着とＣ１２Ｅ１０水溶液による剥離が確認できた。
【実施例８】  ＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板上でのｒＨＳＡシートの作製
ｒＨＳＡに対して架橋剤としてＬＣ−ＳＰＤＰ（ｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｙｌ  ６−［３’−（２−ｐｙｒｉｄｙｌｄｉｔｈｉｏ）ｐｒｏｐｉｏｎａｍｉｄｏ］ｈｅｘａｎｏａｔｅ）（１０当量）を添加（室温，２０分）、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフ）精製後、ＰＤ（ピリジルジスルフィド）−ｒＨＳＡを得た。続いて、ｄｉｔｈｉｏｔｈｒｅｉｔｏｌにてＰＤ基を還元し、遊離した２−ｔｈｉｏｐｙｒｉｄｏｎｅ（２ＴＰ，ε＝８．１ｘ１０３Ｍ−１ｃｍ−１，３４３ｎｍ）より、ｒＨＳＡ１分子にＰＤ基７．４±１．２分子結合したことを確認した。ＧＰＣ精製後、ｒＨＳＡ−ＳＨを得た。マイクロパターン化ＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板（実施例６で作製）にローダミン標識ｒＨＳＡ−ＳＨを浸漬し（室温，１時間）、未吸着ｒＨＳＡ−ＳＨを除去後、さらに酢酸緩衝液中（［Ｃｕ２＋］＝１００μＭ，室温，１２時間）で浸漬させ吸着ｒＨＳＡ−ＳＨ間をジスルフィド架橋させて薄膜状高分子構造体をマイクロパターン化ＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板上に得た（図８）。
【実施例９】  ＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板上に作製したｒＨＳＡの薄膜状高分子構造体の蛍光顕微鏡観察
実施例８で作製した薄膜形成マイクロパターン化ＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板を、蛍光顕微鏡にて観察したところ、ＯＤＭＳ領域のみが蛍光を発しており、ｒＨＳＡ−ＳＨの選択的な吸着が確認できた。そこで、Ｃ１２Ｅ１０水溶液中にて浸漬（ｒＨＳＡを基板から剥離できる条件）させたところ（室温，１時間）、ｒＨＳＡ−ＳＨは剥離せず、基板上に留まり、６時間浸漬させてようやく剥離した（図８、図９（ａ））。これは、ｒＨＳＡ−ＳＨのチオール基が自動酸化によってジスルフィド架橋が進行して薄膜状高分子構造体が形成されたために、吸着ｒＨＳＡを剥離させた場合と比較して、界面活性剤Ｃ１２Ｅ１０による構造体の剥離に時間がかかったものと考えられる。
そこで、薄膜状高分子構造体を剥離させてカバーガラス上に慎重に移しとって（室温，６時間）蛍光顕微鏡観察したところ、ＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板上で観察された形状とほぼ同様のシート様形状が観察できた（図９（ｂ））。焦点が合わないのは、液相中でシートが湾曲していることに起因すると考えられた。
【実施例１０】  ｒＨＳＡ被覆ラテックスビーズ（ｒＨＳＡ被覆ＬＢ、（ｒＨＳＡ）ＬＢ）の調製
ｒＨＳＡ溶液（２０ｍｇ／ｍＬ，１ｍＬ）にＬＢ（φ２００ｎｍ）を分散、振とうさせ（室温，２時間）、ＬＢ表面にｒＨＳＡを物理吸着させた。分散液を超遠心分離（２００００ｒｐｍ，１０分，４℃，２回）にて未吸着ｒＨＳＡを除去後、ＰＢＳ（ｐＨ７．４）にて再分散させ、ｒＨＳＡ被覆ＬＢ（（ｒＨＳＡ）ＬＢ，１ｘ１０９粒子／μＬ）を得た。
（ｒＨＳＡ）ＬＢ（１ｘ１０９粒子／μＬ，１０μＬ）表面上の吸着ｒＨＳＡは１０．８μｇ／ｍＬとなり、７．８ｘ１０３分子／１粒子と算出された。これは、理論値（４．９ｘ１０３分子／１粒子，ｒＨＳＡ平均表面積より算出）とほぼ同等であり、ＬＢ表面はｒＨＳＡで十分に被覆されたことが確認できた。
【実施例１１】  ＯＤＭＳ基板へのｒＨＳＡ被覆ＬＢ吸着前後の接触角測定
ｒＨＳＡ被覆ＬＢ分散液（１ｘ１０８粒子／μＬ）を酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）に分散させ、ＯＤＭＳ基板に浸漬させたところ、ｒＨＳＡ溶液と同様に接触角が減少し、Ｃ１２Ｅ１０水溶液の添加により浸漬前まで回復した（表２）。従って、ｒＨＳＡと同様にｒＨＳＡ被覆ＬＢはマイクロパターン化ＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板の疎水性のＯＤＭＳ領域に吸着したことが示唆された。また、吸着したｒＨＳＡ表面被覆ＬＢは脱離できることが明らかとなった。
【表２】
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【実施例１２】  ＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板へのｒＨＳＡ被覆ＬＢの吸着・剥離の直接観察
ｒＨＳＡ被覆ＬＢ分散液（１ｘ１０８粒子／μＬ，ｐＨ５．０）中からゆっくりとＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板（実施例６）を引出す操作を数回、短時間で繰り返して、ｒＨＳＡを基板上に吸着させた。超純水にて基板を洗浄、乾燥させ、走査電顕観察したところ、疎水性のＯＤＭＳ領域へｒＨＳＡ被覆ＬＢの選択的吸着が確認できた（図１０（ａ））。ほぼすべてのＬＢは領域内で密に集積し、点接触していた（図１０（ｂ））。これは、ＯＤＭＳと（ｒＨＳＡ）ＬＢの長時間の液中接触よりも、引出しによる気液界面での表面張力を利用した接触の方が選択的に吸着できると考えられる。さらに、ｒＨＳＡ被覆ＬＢ吸着基板をＣ１２Ｅ１０水溶液中にて振とうさせたところ（室温，１時間）、ＯＤＭＳ部位からの選択的脱着が確認された（光学顕微鏡）。
【実施例１３】  ＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板での（ｒＨＳＡ）ＬＢの加熱融合
ＬＢ（ポリ（スチレン−ｃｏ−ジビニルベンゼン））をＤＳＣ（示差走査熱量分析）測定したところ、Ｔｍ＝１０９．９℃であった。（ｒＨＳＡ）ＬＢ熱融合温度を１１０℃と設定し、実施例１２の条件にてＯＤＭＳ−ＳｉＯ２基板に吸着後、加熱時間を検討したところ、３０秒にてＬＢは粒状を維持しながら隣接するＬＢと融合した（図１１）。従って、加熱による物理的な架橋や融合によってｒＨＳＡ被覆ＬＢから薄膜状高分子構造体の形成が確認された。
【産業上の利用可能性】  本発明により、任意形状の薄膜状高分子構造体とその調製方法が提供される。本発明の構造体は、当該構造体に標的認識部位等を結合させることで、薬物送達系における機能性担体や血小板代替物として利用することが可能となる。
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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