(57)【要約】  細胞への悪影響が少ない細胞外小胞体分離用デバイス、および、細胞外小胞体分離用デバイスの作動方法を提供する。  細胞外小胞体分離用デバイスであって、該デバイスは、基板と、該基板上に形成したナノワイヤと、を少なくとも含み、前記ナノワイヤの表面がＳｉＯ2で形成されている、細胞外小胞体分離用デバイス。
2020054773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体分子分離用デバイスであって、該デバイスは、
基板と、
該基板上に形成したナノワイヤであって、表面がＳｉＯ2で形成されているナノワイヤと、
を備える
デバイス。
【請求項２】
カバー部材を更に含む、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
生体分子を含むサンプル液を、前記デバイス内に投入するための第１チューブと、
前記デバイス内で前記生体分子を分離した前記サンプル液を前記デバイスから回収するための第２チューブと
を更に備える、
請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記サンプル液を、前記第１チューブから前記第２チューブに向けて送液する送液装置
を更に含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記生体分子は、細胞外小胞体を含む、
請求項１から４の何れか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
表面がＳｉＯ2で形成されているナノワイヤを備える生体分子分離用デバイスの作動方法であって、
生体分子を含むサンプル液を、前記ナノワイヤに接触させること、
を備える、作動方法。
【請求項７】
前記デバイスが、カバー部材を更に含む、
請求項６に記載の作動方法。
【請求項８】
前記デバイスが、
サンプル液を、前記デバイス内に投入するための第１チューブと、
前記デバイス内で細胞外小胞体を分離した前記サンプル液を前記デバイスから回収するための第２チューブと、
前記サンプル液を送液する送液装置と
を含み、
前記作動方法が、
前記接触工程の前に、前記第１チューブを介して前記サンプル液を前記デバイス内に投入することと、
前記接触工程の後に、前記第２チューブを介して前記デバイス内で細胞外小胞体を分離した前記サンプル液を前記デバイスから回収することと
を含む、請求項７に記載の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願における開示は、生体分子分離用デバイス、およびその作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体分子は、ヒトを含む生物の体内で多種多様な態様で機能している。一例として、ＥＶｓ（細胞外小胞）は、生体内の細胞から分泌される４０〜１０００ｎｍ程の大きさを持った膜小胞体であり、血液、尿、唾液、精液などの体液中に存在している。その表面には、分泌細胞由来の膜タンパク質や接着分子、酵素等が存在し、内部にはｍＲＮＡやｍｉＲＮＡといった核酸が含まれている。ＥＶｓは、ある細胞から放出され伝播し、他の細胞に取り込まれ、受容細胞に影響を与えると考えられている。【０００３】
近年、ＥＶｓは、生体内での機能の一つとして、がん転移の誘発に関与していることが明らかとなり、注目を集めている。がん転移とは、がん細胞が、がんの発生部位から血管やリンパを媒介して他の臓器へ伝播し増殖することを言い、転移が起こることで死亡率が上昇することが知られている。このがん転移の発生に関して、がん原発巣のがん細胞由来のＥＶｓが、血管を通って他の臓器へ伝播し、がん転移性ニッチ形成を促進することや、がん細胞由来のＥＶｓが、正常細胞の異常な増殖を誘発し、がん腫瘍形成へと発展させることなど、ＥＶｓとがん転移に関する研究が報告されている（非特許文献１参照）。【０００４】
ＥＶｓは、がん転移を誘発させることから、体内からＥＶｓを取り除くことができれば、ＥＶｓを要因としたがん転移発生率の低減が可能であると考えられる。既存のＥＶｓとしては、超遠心法、ポリマー沈殿法、免疫沈降法等が知られている。また、デバイスを用いたＥＶｓの分離方法（デバイス）としては、電気泳動によりＥＶｓを分離することが知られている（特許文献１参照）。また、基板上に形成したナノワイヤにＥＶｓを吸着させる方法（デバイス）も知られている（非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１６／０３１９８０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｓｏｎｉａ  Ａ．  Ｍｅｌｏ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｃａｎｃｅｒ  Ｅｘｏｓｏｍｅｓ  Ｐｅｒｆｏｒｍ  Ｃｅｌｌ−Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ＭｉｃｒｏＲＮＡ  Ｂｉｏｇｅｎｅｓｉｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｍｏｔｅ  Ｔｕｍｏｒｉｇｅｎｅｓｉｓ”，  Ｃａｎｃｅｒ  Ｃｅｌｌ  ２６，  ７０７−７２１，  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  １０，  ２０１４  ｈｔｔｐ：／／ｄｘ．ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０１６／ｊ．ｃｃｅｌｌ．２０１４．０９．００５
【非特許文献２】Ｙａｓｕｉ  Ｔ．，  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｕｎｖｅｉｌｉｎｇ  ｍａｓｓｉｖｅ  ｎｕｍｂｅｒｓ  ｏｆ  ｃａｎｃｅｒ−ｒｅｌａｔｅｄ  ｕｒｉｎａｒｙ−ｍｉｃｒｏＲＮＡ  ｃａｎｄｉｄａｔｅｓ  ｖｉａ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”，  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ａｄｖａｎｃｅｓ，  ３，  ｅ１７０１１３３  （２０１７）．
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本出願における開示は、以下に示す、生体分子分離用デバイス、および、生体分子分離用デバイスの作動方法を含む。【０００８】
サンプル液中に含まれる対象物質を分離するデバイスであって、
少なくとも表面がＳｉＯ2で形成されているナノワイヤを備える、
デバイス。【０００９】
（１）細胞外小胞体分離用デバイスであって、該デバイスは、
基板と、
該基板上に形成したナノワイヤと、
を少なくとも含み、
前記ナノワイヤの表面がＳｉＯ2で形成されている
細胞外小胞体分離用デバイス。
（２）カバー部材を更に含む、
上記（１）に記載の細胞外小胞体分離用デバイス。
（３）サンプル液を、前記細胞外小胞体分離用デバイス内に投入するための第１チューブと、
前記細胞外小胞体分離用デバイス内で細胞外小胞体を分離した前記サンプル液を前記細胞外小胞体分離用デバイスから回収するための第２チューブと
を更に含む、上記（２）に記載の細胞外小胞体分離用デバイス。
（４）前記サンプル液を、前記第１チューブ、細胞外小胞体分離用デバイス、前記第２チューブの順に送液する送液装置
を更に含む、上記（３）に記載の細胞外小胞体分離用デバイス。
（５）細胞外小胞体分離用デバイスの作動方法であって、
該細胞外小胞体分離用デバイスは、
基板と、
該基板上に形成され、表面がＳｉＯ2で形成されているナノワイヤと、
を含み、
前記作動方法が、
細胞外小胞体を含むサンプル液を、前記細胞外小胞体分離用デバイスの前記ナノワイヤに接触させる接触工程、
を含む、作動方法。
（６）前記細胞外小胞体分離用デバイスが、カバー部材を更に含む、
上記（５）に記載の作動方法。
（７）前記細胞外小胞体分離用デバイスが、
サンプル液を、前記細胞外小胞体分離用デバイス内に投入するための第１チューブと、
前記細胞外小胞体分離用デバイス内で細胞外小胞体を分離した前記サンプル液を前記細胞外小胞体分離用デバイスから回収するための第２チューブと、
前記サンプル液を送液する送液装置と
を含み、
前記作動方法が、
前記接触工程の前に、前記第１チューブを介して前記サンプル液を前記細胞外小胞体分離用デバイス内に投入する投入工程と、
前記接触工程の後に、前記第２チューブを介して前記細胞外小胞体分離用デバイス内で細胞外小胞体を分離した前記サンプル液を前記細胞外小胞体分離用デバイスから回収する回収工程と
を含む、上記（６）に記載の作動方法。
【発明の効果】
【００１０】
本出願で開示する細胞外小胞体分離用デバイスは、例えば非限定的に、ナノワイヤの表面をＳｉＯ2で形成することで、デバイスで処理したサンプル液が細胞に与える悪影響を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るデバイス１ａの概略を説明するための図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係るデバイス１ａの作製工程の一例を説明するための図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係るデバイス１ａのカバー部材４の各種態様を示す図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係るデバイス１ｂの概略を説明するための図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係るデバイス１ｂの作製工程の一例を説明するための図である。
【図６】図６は、デバイス１ａ、１ｂの作動方法の実施形態につい説明するための図である。
【図７】図７Ａは第３の実施形態に係るデバイス１ｃの概略および作動方法を説明するための図、図７Ｂは第４の実施形態に係るデバイス１ｄの概略および作動方法を説明するための図である。
【図８】図８は、正常細胞の増殖度と吸光度の関係を示すグラフである。
【図９】図９は、実施例１と比較例１のデバイスで処理した培地を用いた時の細胞増殖およびコントロール培地を用いた時の細胞増殖を示すグラフである。
【図１０】図１０は図面代用写真で、実施例１と比較例１のデバイスで処理した培地を用いて培養した細胞、および、コントロール培地を用いて培養した細胞の写真である。
【図１１】図１１は、比較例２のデバイスで処理した培地を用いた時の細胞増殖およびコントロール培地を用いた時の細胞増殖を示すグラフである。
【図１２】図１２は図面代用写真で、比較例２のデバイスで処理した培地を用いて培養した細胞、および、コントロール培地を用いて培養した細胞の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。
【００１３】
ある範囲の値が提供される場合、文脈上明らかに別段の指示がない限り、その範囲の上限と下限との単位の１０分の１およびその表示された範囲内の介在値又は他の任意の記載された値は、本発明の範囲内に包含される。これらのより小さな範囲の上限および下限は独立してより小さな範囲に含まれてもよく、記載された範囲内の任意の具体的に除外された制限を条件として、本発明の範囲内にも含まれる。記載された範囲が限界の一方または両方を含む場合、それらの含まれる限界のいずれかを除外した範囲も本発明に含まれる。
【００１４】
以下の説明では、本発明のより完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細が述べられている。しかしながら、本発明がこれらの具体的な詳細のうちの１つまたは複数で実施され得ることは当業者には明らかであろう。他の例では、本発明を曖昧にすることを避けるために、当業者によく知られている特徴および手順は説明されていない。
【００１５】
本明細書で使用されるとき、用語「含む」及び「備える」は、構成および方法が列挙された要素を含むが他を除外しないことを意味することを意図している。これらの移行用語のそれぞれによって定義される実施形態は、本発明の範囲内にある。したがって、方法および組成物、構成は、追加の工程および構成要素を「含む」ことができる。
【００１６】
範囲を含む全ての数値表示、例えば長さ、ｐＨ、温度、時間、濃度、および分子量は、０．１の増分で（＋）または（−）に変化する近似値である。当然のことながら、すべての数値指定の前に用語「約」があることを明示的に述べているわけではない。「約」という用語はまた、「Ｘ＋０．１」または「Ｘ−０．１」などの「Ｘ」のわずかな増分に加えて正確な値「Ｘ」も含む。本明細書に記載の試薬は単なる例示であり、その同等物は当技術分野において公知である。
【００１７】
「サンプル液」は、溶液であってもよい。気体は蒸気を含んでいてもよい。溶液の溶質は、液体であってもよく気体であってもよい。溶液は、水溶液であってもよく、非水溶液であってもよい。溶液は、分離、回収又は分析する対象物質を含んでいてもよい。
【００１８】
「生体分子」は、生体物質であってもよい。生体物質は、生体に含まれ、又は人工的に合成された、生命現象に関して機能する高分子の有機化合物の総称であり、例えばペプチド、タンパク質、脂質、核酸、ホルモン、糖、アミノ酸などを指す。生体分子は、生体分子の複合体であってもよく、例えばタンパク質の複合体であってもよく、多タンパク複合体であってもよい。生体分子は核酸であってもよい。生体分子は小胞であってもよい。回収（抽出、収集など。以下、回収ともいう。）される物質は、生体分子でなくてもよく、非生体分子であってもよい。回収される物質は、無機分子、有機分子などであってもよい。本明細書で使用される生体分子は、液体中、気体中、蒸気中、エアロゾル中、または対象の息中にあり得る。対象は、ヒト、ならびにマウス、ラット、ウサギ、ネコ、イヌ、ウシ、ウマ、ブタ、サルなどを含む動物であり得る。
【００１９】
一態様では、生体分子は、リボ核酸（ＲＮＡ）であってもよく、リボ核酸（ＲＮＡ）を含んでいてもよい。ＲＮＡは、非限定的に、伝令ＲＮＡ（メッセンジャーＲＮＡ、ｍＲＮＡ）、運搬ＲＮＡ（トランスファーＲＮＡ、ｔＲＮＡ）、リボソームＲＮＡ（ｒＲＮＡ）、ノンコーディングＲＮＡ（ｎｃＲＮＡ）、マイクロＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）、リボザイム、二重鎖ＲＮＡ（ｄｓＲＮＡ）などであってもよく、それらの複数を含んでいてもよい。ＲＮＡは修飾されていてもよい。ＲＮＡやｍｉＲＮＡは、がん、心血管疾患、神経変性疾患、精神疾患、慢性炎症性疾患などの発症や進行に関わっていてもよい。ｍｉＲＮＡは、がん化を促進する又は正の制御をするタイプのＲＮＡ（ｏｎｃｏ  ｍｉＲＮＡ  （ｏｎｃｏｇｅｎｉｃ  ｍｉＲＮＡ、がん促進型ｍｉＲＮＡ））でもよく、がん化を抑制する又は負の制御をするタイプのＲＮＡ（Ｔｕｍｏｒ  Ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ  ｍｉＲＮＡ（がん抑制型ｍｉＲＮＡ））でもよい。生体分子は、エクソソーム、エクソソーム複合体であってもよい。生体分子は、エクソソーム内に含まれる分子であってもよい。
【００２０】
一態様では、核酸は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）であってもよく、ＤＮＡを含んでいてもよい。ＤＮＡは、多型であってもよく、メチル化など修飾されていてもよい。
【００２１】
生体分子は、細胞小器官であってもよく、小胞であってもよい。小胞は、非限定的に、液胞、リソソーム、輸送小胞、分泌、ガス小胞、細胞外マトリックス小胞、細胞外小胞などであってもよく、それらの複数を含んでいてもよい。細胞外小胞は、非限定的に、エクソソーム、エクソトーム、シェディングマイクロベシクル、微小小胞体、膜粒子、原形質膜、アポトーシス性水疱などであってもよい。小胞は、核酸を内包していてもよい。
【００２２】
生体分子は、非限定的に、細胞であってもよく、細胞を含んでいてもよい。細胞は、赤血球、白血球、免疫細胞などであってもよい。生体分子は、ウイルス、細菌などであってもよい。
【００２３】
細胞、ウイルス、菌の具体例としては、細胞としては細胞膜構造を有するものが挙げられ、ブドウ球菌、枯草菌、大腸菌、サルモネラ菌、緑膿菌、コレラ菌、赤痢菌、炭疽菌、結核菌、ボツリヌス菌、破傷風菌、レンサ球菌等の細菌類、顆粒球、リンパ球、網赤血球、赤血球、白血球、血小板等の血球細胞、等が挙げられる。ウイルスとしては、ノロウイルス、ロタウイルス、インフルエンザウイルス、アデノウイルス、コロナウイルス、麻疹ウイルス、風疹ウイルス、肝炎ウイルス、ヘルペスウイルス、ＨＩＶ等が挙げられる。菌としてはキノコ、カビ、酵母などが挙げられ、具体的には、白癬菌、カンジダ、アスペルギルス、出芽酵母等が挙げられる。また、細胞外小胞以外にも、ミトコンドリア、細胞外小嚢もサンプルとして挙げられる。
【００２４】
溶液は、体液、体液由来の液体（希釈液、処理液など）であってもよい。溶液は、体液でない（非体液由来）溶液でもよく、人工的に準備された液体でもよく、体液又は体液由来の溶液と非体液由来の溶液の混合液であってもよい。溶液は、サンプル測定に使用される溶液であってもよく、校正用の測定に使用される溶液であってもよい。溶液、原液のままで使用されてもよく、または、原液を希釈若しくは濃縮された液体であってもよい。溶液は、標準液や校正液であってもよい。測定対象となる試料は、検体であってもよい。溶液は、回収される物質を含む、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）やＮ−トリス（ヒドロキシメチル）メチル−２−アミノエタンスルホン酸緩衝液（ＴＥＳ）などの生理緩衝液を含んでいてもよい。体液は添加剤を含んでいてもよい。添加剤には、例えば、安定化剤やｐＨ調整剤が加えられていてもよい。
【００２５】
「体液」は溶液であってもよい。体液は、液体状態であってもよく、固体状態例えば凍結状態であってもよい。溶液は、生体分子などの回収対象物質を含んでいてもよく、又は回収対象物質が含まれていなくてもよく、回収対象物質を測定するための物質を含んでいてもよい
【００２６】
体液は、動物の体液であってもよい。動物は、爬虫類、哺乳類、両生類であってもよい。哺乳類は、イヌ、ネコ、ウシ、ウマ、ヒツジ、ブタ、ハムスター、ネズミ、リス、およびサル、ゴリラ、チンパンジー、ボノボ、ヒトなどの霊長類であってもよい。
【００２７】
体液は、リンパ液であってもよく、組織間液、細胞間液、間質液などの組織液であってもよく、体腔液、漿膜腔液、胸水、腹水、心嚢液、脳脊髄液（髄液）、関節液（滑液）、眼房水（房水）であってもよい。体液は、唾液、胃液、胆汁、膵液、腸液などの消化液であってもよく、汗、涙、鼻水、尿、精液、膣液、羊水、乳汁であってもよい。
【００２８】
「尿」とは、腎臓により生産される液体状の排泄物を意味する。尿は、尿道を介して対外に排出された液体又は物質であってもよく、膀胱内で蓄積された液体又は物質であってもよい。「唾液」とは、唾液腺から口腔内に分泌される分泌液を意味する。
【００２９】
体液は、体内から注射器などの抽出器を用いて抽出又は収集・採集されてもよい。溶液は、健常対象の体液であってもよく、特定の疾患（非限定的に例えば、がん、肺がん、肝臓がん、すい臓がん、大腸がん、胆嚢がん、子宮頸がん、膀胱がん、および前立腺がんなど）の対象の体液であってもよいし、特定の疾患に罹患している疑いのある対象の体液であってもよい。
【００３０】
「デバイス」は、いくつかの実施形態では、溶質を溶液から分離、回収するために用いられるデバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、「デバイス」は、溶液中の物質を分析するために用いられるデバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、「デバイス」は、有機分子を溶液から分離するために用いられてもよい。いくつかの実施形態では、「デバイス」は、生体分子を溶液から分離するために用いられてもよい。「デバイス」は、流体デバイス、流路デバイスであってもよく、それらの組み合わせであってもよく、それのいずれかを含むデバイスであってもよい。
【００３１】
「基板」とは、その上に層、構造体、デバイスなどが形成される材料又は部材を意味する。基板は、例示的に非限定的に、半導体、金属、絶縁体、有機材料、高分子材料などを含む。一態様では、基板は、任意の形状の構造、例えば、主面が互いに平行である平面構造、主面が互いに平行ではない場合がある湾曲構造、又はそれらの組み合わせを有することができる。基板は、三次元的な構造をしていてもよい。
【００３２】
基板は、触媒層を積層することができる材料で形成されていてもよい。例えば、シリコンなどの半導体材料、石英ガラスが、パイレックス（登録商標）ガラスなどのガラス材料、セラミックス、プラスチックなどの高分子材料等が挙げられる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、基板は実質的にフレキシブルであってもよく、伸縮自在であってもよい。いくつかの実施形態では、基板は実質的に非フレキシブルであってもよい。
【００３４】
いくつかの実施形態では、デバイスはカバーを有していてもよい。「カバー」とは、基板に対抗して接触し又は接合される他の基板を意味する。カバーは、基板上に形成された構成を実質的に包む機能を有していてもよい。いくつかの態様では、流路はカバーを有していてもよい。一例では、カバーは流路の一部であってもよい。いくつかの態様では、カバーの一部が流路の一部であってもよい。いつかの実施形態では、デバイスはカバーを有していなくてもよい。一態様では、デバイスは第１基板と第２基板とを有して構成されていてもよい。一態様では、ナノワイヤは第１基板と第２基板との少なくとも一方に配置されててもよい。一態様では、デバイスは基板と流路画定部とを有して構成されていてもよい。一態様では、基板以外に流路を規定する部材を有していなくてもよい。一例では、基板表面の構造により流路が規定されてもよい。流路規定する表面構造は、段差などの機械的構成で規定されてもよい。段差などの機械的構成は、巨視的な構造でもよい。例えば、流路は、基板を掘って規定されてもよい。例えば、流路は、基板面を底面とした場合に流路の側壁を規定する部材、フィルム、第２の基板などを塗布、接着、接合などすることにより規定してもよい。例えば流路は、親水性疎水性など基板表面の化学的状態又は粗さやマイクロ構造の差異で規定されてもよい。一態様では、流路はこれらの構造の組み合わせで規定されてもよい。いくつかの実施形態では、これらのいずれかの流路に、カバーが更に配置されていてもよい。
【００３５】
本開示では、原則的に、「基板」をナノワイヤが配置された基板（ナノワイヤ基板ともいう。）を意味するものとして使用し、「カバー」又は「カバー部材」を、ナノワイヤが配置された基板とは異なる基板であって、ナノワイヤ基板に接合されて流体チャンバ―又は流路を形成するように使用される部材を意味するものとして使用する。
【００３６】
基板とカバーとには、それぞれ他方と接合又は結合する個所として規定される接合面を有していてもよい。
【００３７】
カバーは、標準的な表面、例えば接合面に対して、凹部又は凹構造領域を有していてもよい。凹部等は、接合面の壁に囲まれていて、基板との接合により、実質的に密閉されるように構成されていてもよい。カバーと基板との接合により、実質的に流体チャンバが規定又は画定されてもよい。カバーと基板との接合部又は接合面同士の接着面は、いくつかの実施形態では液密であってもよく、いくつかの実施形態では非液密であってもよい。
【００３８】
基板やカバーなど流体チャンバや流路を形成する部材は、一部又は全部が、無機材料で形成されていてもよく、有機材料で形成されてもよい。基板を形成する無機材料は、例えば、金属、シリコンその他の半導体材料、ガラス、セラミックスや金属酸化物などの絶縁材料であってもよい。
【００３９】
基板やカバーなど流体チャンバや流路を形成する部材は、高分子材料で形成されていてもよい。高分子材料は、天然樹脂であってもよく、合成樹脂であってもよく、それらの混合物であってもよい。合成樹脂は、熱硬化性樹脂であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよく、他の樹脂であってもよい。
【００４０】
熱硬化性樹脂は、非限定的に例えば、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）などであってもよい。
【００４１】
熱可塑性樹脂は、非限定的に例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、テフロン―（ポリテトラフルオロエチレン、ＰＴＦＥ）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂）、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などの汎用プラスチックであってもよく；ポリアミド（ＰＡ）、ナイロン、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ、変性ＰＰＥ、ＰＰＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦマイナスＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）などエンジニアリングプラスチックであってもよく；ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）（一般的にテフロン（登録商標）と呼ばれる。）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）などのスーパーエンジニアリングプラスチックであってもよい。
【００４２】
カバーの材料として、切削または鋳型を転写しやすい材料を採用してもよい。いくつかの実施形態では、カバーの材料は、生体分子と非親和性の樹脂であってもよい。いくつかの実施形態では、カバーの材料は、光透過性を有していてもよい。カバーの材料として、例えば、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、硬質ポリエチレン製等のプラスチック、シリコン等が挙げられる。
【００４３】
いくつかの実施形態では、基板やカバーなど流体チャンバや流路を形成する部材は、実質的にフレキシブルであってもよく、伸縮自在であってもよい。いくつかの実施形態では、基板は実質的に非フレキシブルであってもよい。
【００４４】
いくつかの実施形態では、流体チャンバ、流路チャンバ又は流路（本開示では、単に流路、流路部とも言う。）は、複数の内壁を有していてもよい。流体チャンバ又は流路は、実質的に複数の内壁により囲まれた空間を有していてもよい。流体チャンバ又は流路は、一部における断面が多角形を有していてもよい。多角形は、例えば、３角形、４角形、５角形、６角形、８角形などであってもよい。複数の内壁は、平坦な内壁、曲面を有する内壁、それらの組み合わせで構成されていてもよい。
【００４５】
いくつかの実施形態では、流体チャンバ又は流路は、曲面で連続した内壁を有していてもよい。例えば、流体チャンバ又は流路は、一部における断面が円や楕円その他の曲線で構成される形状を有していてもよい。
【００４６】
いくつかの実施形態では、流体チャンバは、内壁で囲まれた閉空間を構成してもよい。溶液は開閉可能な導入口から導入されてもよい。いくつかの実施形態では、流体チャンバは、溶液の導入口と排出口を有していてもよい。いくつかの実施形態では、流体チャンバは流路として構成され、他のチャンバ又は構成要素と流体連結されていてもよい。いくつかの実施形態では、流体チャンバは、空気孔を有していてもよい。
【００４７】
流体チャンバは、複数の流体チャンバを含んでいてもよい。
【００４８】
流体チャンバは、接合体の外部と流体連結する孔、導入口、入口、投入口、サンプル投入孔及び／又は排出口、出口、回収口、サンプル回収孔を有していてもよい。
【００４９】
凹部等は、基板との接合後に外部と流体連結されていてもよく、制御されて外部との流体連結が制御される流路を、一つ、複数、２つ以上、又は少なくとも一つ有していてもよい。
【００５０】
基板は、カバーとの接合後に外部と流体連結されていてもよく、制御されて外部との流体連結が制御される流路を、一つ、複数、２つ以上、又は少なくとも一つ有していてもよい。
【００５１】
一態様では、ナノワイヤが配置されている基板の面は、平坦面、湾曲面、又はそれらの組み合わせなどのいかなるタイプの面であってもよい。本開示では「ナノワイヤ面」は、ナノワイヤが配置、成長、又は形成された基板又はカバーの表面をいう。本開示では、この面を「第１面」とも呼ぶ。いくつかの実施形態では、「ナノワイヤ面」は、実質的にその全面にナノワイヤが配置されていてもよい。いくつかの実施形態では、「ナノワイヤ面」は、その一部にナノワイヤが配置されていてもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤが配置される基板の面は、平坦でなくてもよい。例えば、基板に凹部又は流路が形成され、その底面、側面などの内壁にナノワイヤが配置されてもよい。一態様では、ナノワイヤが配置される基板の面は、段差を有していてもよい。一態様では、ナノワイヤが配置される基板の面は、厳密に平坦でなくてもよく、荒さを有していてもよい。その表面粗さは、１ｍｍ、５００μｍ、１００μｍ、５０μｍ、１０μｍ、５μｍ、１μｍ、５００ｎｍ、１００ｎｍ、５０ｎｍ、又は１０ｎｍの値より小さく又はそれ以下であってもよい。表面粗さは、その面の垂直方向の流路サイズの１／２、１／３、１／４、１／５、１／１０、１／２０、１／２５、１／５０、１／１００、１／２００、１／５００、１／１０００、１／２０００、１／５０００、又は１／１００００の値より小さく又はそれ以下であってもよい。表面粗さは、非限定的に例えば、Ｒａ、Ｒｑ、Ｒｒｍｓ、Ｒｍａｘ、Ｒｖ、Ｒｐ、Ｒｔ、Ｒｋｕなどで定義することができる。一態様では、表面粗さは、基板面に対する表面処理によって生じてもよい。表面処理は、例えば非限定的に、機械研磨、化学処理、化学機械研磨、薬品処理、プラズマやエネルギー粒子照射、表面への物質の蒸着などであってもよい。
【００５２】
一態様では、「第１面」とは、ナノワイヤが形成されている基板面を意味する。例えば、後述するように、基板の「第１面」の部材は、場合により、基板、触媒層または被覆層であってもよい。カバー部材の「第２面」と密着する「第１面」にナノワイヤが成長している場合には、ナノワイヤの根元にある平坦部が「第１面」であってもよい。
【００５３】
ナノワイヤは、それが配置された基板面に対して実質的に垂直に配置されていてもよい。ナノワイヤは、それが配置された基板面に対して非垂直に配置されていてもよい。複数のナノワイヤは、それが配置された基板面に対して異なった角度で配置されていてもよい。ナノワイヤは、それが配置された基板面に対して平行に配置されていてもよい。ナノワイヤは、分岐鎖を有していてもよい。ナノワイヤは分岐鎖のない・非分岐の一本構造を有していてもよい。複数のナノワイヤは、分岐鎖を有するナノワイヤと、非分岐のナノワイヤとを含んでいてもよい。ナノワイヤは、それが配置された基板面に、一定の間隔、周期的に配置されていてもよい。ナノワイヤは、それが配置された基板面に、ランダム又は非周期的に配置されていてもよい。ナノワイヤは、基板面上の起点から成長して形成されていてもよい。ナノワイヤは、基板面上の起点から延びるように配置されていてもよい。
【００５４】
いくつかの実施形態では、ナノワイヤは、流路又は流体チャンバを形成する材料に直接固定されていてもよい。ナノワイヤは、基板面から直接成長していてもよい。
【００５５】
いくつかの実施形態では、ナノワイヤは、一部が基板面に埋め込まれていてもよい。ナノワイヤは、基板面に埋め込まれた成長ワイヤを起点として成長していてもよい。
【００５６】
いくつかの実施形態では、ナノワイヤは基板面全体に亘って配置されていてもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤは基板面の一部に配置されていてもよい。
【００５７】
「ナノワイヤ」はその一端で、基板と接触し又は基板に固定されていてもよい。「ナノワイヤ」は、基板と接触又は基板に固定されていない端部を有していてもよい。その端部を「先端」と呼ぶ。ナノワイヤの一端が、基板内部に入っている場合には、その先端を「埋め込み端部」と呼ぶこともできる。
【００５８】
「ナノワイヤ」とは、直径又は特徴的な大きさ、あるいは直径が規定されない場合には、ある断面での最大径、最小径、平均的な径、その他の特徴的な大きさが、ナノメートルレベル（ｎｍ）、サブナノメートルレベル、１０ナノメートルレベル、１００ナノメートルレベル、あるいはサブマイクロメートルレベルである構造体をいう。「ナノワイヤ」の長さは、長手方向で規定されるサイズであって、ナノメートルレベルから１０ナノメートルレベル、１００ナノメートルレベル、あるいはサブマイクロメートルレベルであってもよい。「ナノワイヤ」は、ナノメートルオーダーの断面形状や直径などのサイズ（非限定的に例えば、直径１〜数百ナノメートルの直径）を有する棒状、ワイヤ状の構造体を意味する。一態様では、本明細書に記載のナノワイヤの長さは、約０．１ナノメートル〜約５００ナノメートル、約１ナノメートル〜約２５０ナノメートル、約１ナノメートル〜約１００ナノメートル、または約５ナノメートル〜約５０ナノメートルである。
【００５９】
ナノワイヤの断面は、実質的に円形、楕円形、正多角形、多角形、空洞体、であってもよい。ナノワイヤの外形は、実質的に円柱、楕円柱、多角柱であってもよい。ナノワイヤは、中空又は空洞体であってもよく、実質的に材料でつまった構造体でもよい。
【００６０】
ナノワイヤは、一つの材料で形成されていてもよく、複数の材料で形成されていてもよい。ナノワイヤは、その表面に被覆材で被覆されていてもよい。
【００６１】
一態様では、ナノワイヤは基板面に対して物理的、化学的又は理化学的に固定されていなくてもよい。例えば、ナノワイヤ又はその集合体が基板面に接触してあるいは基板面の近傍に配置されていてもよい。ナノワイヤは、溶液が導入されることにより巨視的に動かなくてもよく、あるいは動いてもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤは、機械的に基板面に接触するように、機械的に基板面に対して実質的に接触するように、又は基板面の近傍に機械的に実質的に固定されていてもよい。例えばナノワイヤの集合体（例えば巨視的に又は顕微鏡的にシート状の集合体）は、基板面に対して、はめ込みや接着剤などを用いて固定してもよい。
【００６２】
いくつかの実施形態では、基板上に、触媒層を介さずに又は触媒層を形成せずに、直接ナノワイヤを形成してもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤを形成又は成長させる基板（内壁）表面又は触媒層表面に対して、活性化処理、親水化処理、熱処理、水熱処理などの表面処理を行ってもよい。表面処理は、例えばプラズマ処理、粒子（イオン、ラジカル、中性原子など）ビーム照射、ＵＶ、ＥＵＶなどの光（電磁波）照射、電子ビーム照射、研磨などの機械的処理などであってもよい。表面処理は、例えば金属と結合してルイス酸となる酸素の存在を高める処理であってもよい。いくつかの実施形態では、表面処理を行うことは、複数の表面処理を行うことを含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、２つ、２つ以上又は複数の表面処理は、同時に行ってもよく、時系列的に行ってもよく、それらの組み合わせを行ってもよい。
【００６３】
ナノワイヤの材料は、無機材料であっても、有機材料であってもよい。ナノワイヤは、金属、非金属、半導体、それらの混合物若しくは合金、又はそれらの酸化物や窒化物であってもよく、含んでいてもよい。ナノワイヤの材料は、高分子材料であってもよく、高分子材料を含んでいてもよい。ナノワイヤは、ワイヤであってもよく、ウィスカであってもよく、繊維であってもよく、それらの混合物又は複合物であってもよく、
【００６４】
ナノワイヤの材料に使われる金属は、非限定的に例えば、典型金属（アルカリ金属：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、アルカリ土類金属：Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ）、マグネシウム族元素：Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、アルミニウム族元素：Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、希土類元素：Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、スズ族元素：Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｐｂ、Ｔｈ、鉄族元素：Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、土酸元素：Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、クロム族元素：Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｕ、マンガン族元素：Ｍｎ、Ｒｅ、貴金属（銅族、貨幣金属）：Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、白金族元素：Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、天然放射性元素：ＵおよびＴｈを母体とする放射能壊変産物：Ｕ、Ｔｈ、Ｒａ、Ｒｎ、アクチノイド、超ウラン元素：Ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ、Ｃｍ、Ｂｋ、Ｃｆ、Ｅｓ、Ｆｍ、Ｍｄ、Ｎｏ等、ウラン以降の元素、又はそれらの合金などであってもよい。ナノワイヤは、上記金属又は合金の何れか一つ又は合金若しくは混合物の酸化物であってもよく、酸化物を含んでいてもよい。ナノワイヤの材料又は少なくともナノワイヤの表面（例えば被覆材）は、非限定的に例えば、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｇａ２Ｏ３、ＳｒＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｍ２０３、およびＥｕＯなどであってもよい。
【００６５】
ナノワイヤの成長方法は、パルスレーザーデポジション、ＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ−Ｓｏｌｉｄ）法等の物理蒸着法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｖａｐｏｒ−Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、アーク放電法、レーザー蒸発法、有機金属気相選択成長法や水熱合成法、反応性イオンエッチング法、焼成法、溶融法、スパッタ法などであってもよい。
【００６６】
ナノワイヤは電荷を帯びていてもよい。ナノワイヤは、回収又は抽出する物質の有する電荷と反対の電荷を有していてもよい。それにより、非限定的な例示として、細胞外小胞、核酸などの電荷を有する生体分子を効率よく、引き寄せ又吸着させることができる。
【００６７】
ナノワイヤは、流路又は流体チャンバを形成する材料に対して他の材料又は部材を介して固定されていてもよい。ナノワイヤと壁面材料との間の材料は、ナノワイヤ成長のための触媒を有していてもよく、非触媒材料であってもよい。
【００６８】
ナノワイヤは、触媒層、接着層、成長核を介して成長していてもよい。「層」は薄膜であってもよい。「層」は連続する膜であってもよい。「層」は非連続であってもよい。「層」は連続する膜であって、膜は穴を有していてもよい。「層」は、複数の互いに離れた薄膜であってもよい。「層」は、島であってもよく、島を含んでいてもよい。「層」は、粒子であってもよく、粒子を含んでいてもよい。
【００６９】
ナノワイヤは、例えば、触媒層上に水熱合成方法を用いて成長させてもよい。例えば、ＺｎＯ微粒子を用いた場合は、水熱合成方法を用いて成長させてもよい。具体的に、非限定的な例示として、硝酸亜鉛六水和物（Ｚｎ（ＮＯ３）２・６ＨＯ）、ヘキサメチレンテトラミン（Ｃ６Ｈ１２Ｎ４）を脱イオン水に溶解した前駆体溶液に、加熱した基板を浸漬させることで、ＺｎＯ粒子（触媒層）が露出している箇所に、ＺｎＯナノワイヤを成長させることができる。
【００７０】
触媒層、接着層、成長核は、金属であってもよく、合金であってもよく、非金属であってもよく、半導体であってもよく、それらの酸化物、窒化物などであってもよく、それらの混合物であってもよい。金属は、非限定的に、典型金属（アルカリ金属：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、アルカリ土類金属：Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ）、マグネシウム族元素：Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、アルミニウム族元素：Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、希土類元素：Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、スズ族元素：Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｐｂ、Ｔｈ、鉄族元素：Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、土酸元素：Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、クロム族元素：Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｕ、マンガン族元素：Ｍｎ、Ｒｅ、貴金属（銅族、貨幣金属）：Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、白金族元素：Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、天然放射性元素：ＵおよびＴｈを母体とする放射能壊変産物：Ｕ、Ｔｈ、Ｒａ、Ｒｎ、アクチノイド、超ウラン元素：Ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ、Ｃｍ、Ｂｋ、Ｃｆ、Ｅｓ、Ｆｍ、Ｍｄ、Ｎｏ等、ウラン以降の元素。酸化物は、それらの何れか一つ又は合金の酸化物であってもよい。
【００７１】
ナノワイヤの成長核は、基板材料と異なる材料で形成されていてもよい。ナノワイヤの成長核は、ナノワイヤと異なる材料で形成されていてもよい。ナノワイヤの成長核は、基板材料と実質的に同じ材料で形成されていてもよい。ナノワイヤの成長核は、例えば、構造的に凹凸を有する表面であってもよい。ナノワイヤの成長核は、例えば、化学的に部分部分で異なる性質を有する表面であってもよい。機械的、構造的又は化学的に異なる（まだらな）表面は、ある部分で他の部分より、ナノワイヤの成長核となりやすい場合がある。例えば、リソグラフィとドライ・ウェットエッチングなので凹凸を形成してもよい。例えば、イオンや中性原子、プラズマなどを照射することで機械的、構造的又は化学的に異なる（まだらな）表面を形成してもよい。
【００７２】
ナノワイヤの長さは、非限定的に例えば、５００ｎｍ、１μｍ、１．５μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ、１１μｍ、１２μｍ、１３μｍ、１４μｍ、１５μｍ、１７μｍ、２０μｍなどの値より大きくてもよく、それ以上でもよい。ナノワイヤの長さは、非限定的に例えば、１μｍ、１．５μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ、１１μｍ、１２μｍ、１３μｍ、１４μｍ、１５μｍ、１７μｍ、２０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、などの値より小さくても、それ以下でもよい。
【００７３】
ナノワイヤの直径（又は太さ方向のサイズ）、非限定的に例えば、５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍ、２５ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍ、２５０ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍなどの値より大きくてもよく、それ以上でもよい。ナノワイヤの直径（又は太さ方向のサイズ）、非限定的に例えば、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍ、２５ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍ、２５０ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、１μｍなどの値より小さくてもよく、それ以下でもよい。
【００７４】
ナノワイヤの材料に使われる高分子は、非限定的に例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリヂメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、導電高分子ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）などであってもよい。
【００７５】
ナノワイヤは、繊維材料であってもよく、繊維材料を含んでいてもよい。繊維材料は、合成繊維であってもよく、天然繊維であってもよく、それらの混合物又は混合繊維であってもよい。繊維材料は、非限定的に例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアクリル、ポリアミド、共重合ポリエステル系繊維、ポリオレフェン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維などであってもよい。繊維材料は、非限定的に例えば、木綿、麻、へちま等の植物繊維であってもよい。ナノワイヤに用いられる繊維材料は、織物であってもよく、不織布であってもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤは、繊維材料の積層体であってもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤは、短繊維の構造体であってもよい。短繊維の長さはランダムであってもよく、規則性を有していてもよい。短繊維軸がランダムに配列されていてもよく、規則的に配列されていてもよい。いくつかの実施形態では、合成繊維は、低融点材料であってもよい。低融点材料は、非限定的に例えば、共重合ポリエステル系繊維、ポリオレフェン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維などであってもよい。いくつかの実施形態では、合成繊維は、鞘が低融点ポリマーを備える芯鞘構造を有していてもよい。
【００７６】
ナノワイヤを有する面と対向する面（表面）の間隔は、ナノワイヤの長さ（又はナノワイヤが配置されている面の垂線方向のサイズ、以下同様）の２倍であってもよく、２倍未満であってもよく、１．５倍であってもよく、２倍以上であってもよく、３倍、４倍、５倍、６倍、７倍、８倍、９倍、１０倍であってもよく、それらより大きくてもよい。
【００７７】
ナノワイヤを有する面と対向する面（表面）の間隔は、ナノワイヤの長さの１０倍、９倍、８倍、７倍、６倍、５倍、４倍、３倍など未満又は以下であってもよい。
【００７８】
いくつかの実施形態において、流路内に、該流路内を通過するサンプル液に乱流を発生させる又は溶液を攪拌するための非平面領域が形成されている。
【００７９】
いくつかの実施形態では、流路内表面には、立体微細構造（微細立体構造）又は三次元凹凸構造が形成されていてもよい。いくつかの実施形態では、流路内表面にカオティックミキサの機能を有する構造が形成されていてもよい。カオティックミキサにより、流路内に流れる流体を攪拌混合することができる。
【００８０】
以下、図面を参照しつつ、対象物質（例えば細胞外小胞体）分離用デバイス（以下、単に「デバイス」と記載することがある。）、および、デバイスの作動方法（以下、単に「作動方法」と記載することがある。）について、詳しく説明する。本明細書において、同種の機能を有する部材には、同一または類似の符号が付されている。同一または類似の符号の付された部材について、繰り返しとなる説明が省略される場合がある。
【００８１】
（デバイスの第１の実施形態）
図１Ａ〜図１Ｅ、図２、および、図３を参照して、第１の実施形態に係るデバイス１ａについて説明する。図１Ａにデバイス１aの上面図、図１Ｂに図１ＡのＸ−Ｘ’断面図、図１Ｃに図１Ｂの点線で囲ったナノワイヤの拡大図、図１Ｄに図１ＡのＹ−Ｙ’断面、図１Ｅに図１Ｄに示す実施形態の変形例の断面図をそれぞれ示す。デバイス１は、基板２、ナノワイヤ３、カバー部材４を少なくとも含む。図１に示すデバイス１ａは、コアナノワイヤ３１を形成するための触媒層５を含んでいる。図１に示すデバイス１ａでは、基材２上に触媒層５が形成され、触媒層５の上にコアナノワイヤ３１が形成され、コアナノワイヤ３１の周囲および触媒層５は、ＳｉＯ2３２で被覆されている。つまり、ナノワイヤ３の表面はＳｉＯ2３２で形成されている。紙面の関係上、図１Ｂ、図１Ｄ、図１Ｅ、図２（５ａ）および（５ｂ）、並びに、図３Ｄでは、ＳｉＯ2３２の表示は省略する。後述するとおり、基板２上にＳｉＯ2で直接ナノワイヤ３を形成してもよい。本明細書において「第１面」は、基材２の触媒層５が形成される面またはナノワイヤ３が直接形成される面を意味する。本明細書においてナノワイヤの「先端」は、ナノワイヤの両方の端部の内、基板２の第１面から離れた方のナノワイヤの端部を意味する。基板２の第１面側のナノワイヤの端部は、本明細書では単に「端部」と記載する。
【００８２】
カバー部材４は、カバー部材用基材４１、カバー部材用基材４１に形成された流路４２を含む。本明細書において「第２面」とは、カバー部材用基材４１の流路４２が形成される側の面（流路４２の開口部分を仮想平面とした場合、該仮想平面に続く面）を意味する。図１Ｂに示す例では、基板２上のＳｉＯ2３２の層と接しているカバー部材用基材４１の面が第２面に相当する。図１Ｄに示す例では、カバー部材４は、サンプル液の投入孔４３およびデバイス内で処理されたサンプル液を回収する回収孔４４を含んでいる。投入孔４３および回収孔４４は、図１Ｄに示すように、流路４２と第２面とは反対側の面４５を貫通するようにカバー部材用基板４１に形成されている。図１Ｄに示す例は、サンプル液をデバイス１ａの上方から投入および回収する例を示しているがこれに限定されない。投入孔４３および回収孔４４は、投入したサンプル液がナノワイヤ３を形成した領域を通過し、通過後にサンプル液を回収でいるように配置されていてもよい。例えば、図１Ｅに示すように、流路４２の側壁に投入孔４３および回収孔４４を形成してもよい。図１Ｅに示す例では、回収孔４４を形成する位置を基板２側、換言すると、回収孔４４の位置を投入孔４３より低くしている。そのため、例えば非限定的に、ポンプ等の送液装置を用いなくても、重力の作用で投入孔４３に投入したサンプル液を回収孔４４から回収することができる。図示は省略するが、投入孔４３は、図１Ｄに示すように、流路４２と第２面とは反対側の面４５を貫通するように形成し、回収孔４４は図１Ｅに示すように側壁に形成してもよい。図１に示す実施形態では、デバイス１ａはカバー部材４を含んでいるが、これに限られない。他の実施形態では、カバー部材４を設けなくてもよい。基板２上に形成したナノワイヤ３をサンプル液に浸漬する等により、ナノワイヤ３とサンプル液を接触させ、ＥＶｓをナノワイヤ３に吸着させた後、ナノワイヤ３とサンプル液を分離してもよい。
【００８３】
第１の実施形態に係るデバイス１ａは、電子線リソグラフィ及びフォトリソグラフィ技術を用いて作製することができる。図２は、第１の実施形態に係るデバイス１ａのナノワイヤ３を第１面に形成した基板２の作製工程の一例を説明するための図である。図２は、図１のＸ−Ｘ’方向の断面図を表している。
【００８４】
（１）基板２を準備する。
（２）基板２上に、コアナノワイヤ３１作製用の粒子又は触媒をパルスレーザーデポジッション（ＰＬＤ）で塗布することで触媒層５を形成する。本明細書において「触媒層」は、ナノワイヤ作製用の「粒子」又は「触媒」の「層」を意味する。
（３ａ、３ｂ）電子線リソグラフィ用のレジスト６を塗布し、コアナノワイヤ３１を成長させる場所を電子線リソグラフィで描画する。電子線リソグラフィの描画は、コアナノワイヤ３１を成長させたいパターンで形成してもよい。例えば、コアナノワイヤ３１をランダムに成長させる場合は、基板２上のコアナノワイヤ３１を形成する領域の触媒層５が全て露出するように電子線リソグラフィで描画すればよい（３ａ参照）。基板２上の所望の位置にコアナノワイヤ３１を成長させる場合は、所望の位置にドット状の触媒層５が露出するように電子線リソグラフィで描画をしてもよい（３ｂ参照）。電子線リソグラフィで描画した部分のレジスト６を現像・除去する。
（４ａ、４ｂ）電子線リソグラフィで描画した部分のレジストが除去され、触媒層５が露出した場所にコアナノワイヤ３１を成長させる。
（５ａ、５ｂ）残りのレジストを除去する。これにより、第１面に形成した触媒層５上にコアナノワイヤ３１を形成した基板２が作製された。次いで、コアナノワイヤ３１の周囲および触媒層５の上にＳｉＯ2を形成する。このように、表面がＳｉＯ2で形成されたナノワイヤ３を基板２上に形成することができる。
【００８５】
上記はパターニングに電子線リソグラフィを用いた例だが、これに限らない。ある態様では、フォトリソグラフィにより、コアナノワイヤ３１を成長させる領域を形成してもよい。その場合、例えば非限定的に、電子線リソグラフィ用のレジスト６に代え、フォトリソグラフィ用のレジスト６を用いればよい。
【００８６】
図３Ａ〜図３Ｃに、カバー部材４の各種態様を示す。いくつかの態様では、カバー部材４は、カバー部材用基材４１の第２面４７を切削して作製してもよい。いくつかの態様では、カバー部材４は、カバー部材用基材４１の材料に凸状の鋳型を押し付けて作製してもよい。凸状の鋳型を押し付けることでカバー部材４を作製した場合、投入孔４３および回収孔４４は、転写後に生検トレパン、超音波ドリル等を用いて形成してもよい。カバー部材４は、切削範囲、鋳型の形状を変えることで、例えば、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、流路４２の断面積を簡単に変えることができる。図３Ｃに示すように、流路４２の任意の面に、通過するサンプル液に乱流を発生させるための非平面領域４６を形成することもできる。非平面領域４６は、通過するサンプル液に乱流を発生できれば特に制限はない。例えば非限定的に、凸部等を形成してもよい。カバー部材４として、流路４２の断面積や形状が異なる複数種類を準備することができる。
【００８７】
図２に示す工程により作製した第１面にナノワイヤ３を形成した基板２（図３Ｄ参照）に、所望の断面積や形状の流路４２を有するカバー部材４を被せることで、デバイス１ａを作製することができる。いくつかの態様では、ＳｉＯ2とカバー部材４を形成する材料との密着性が高い場合、カバー部材４を被せるだけでもよい。いくつかの態様では、必要に応じて、接着剤等を用いて、触媒層５上に形成されたＳｉＯ2とカバー部材４の第２面４７を密着させてもよい。
【００８８】
基板２は、触媒層５を積層することができれば特に制限はない。基板２の材料として、例えば、シリコン、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス等が挙げられる。
【００８９】
触媒層５に関し、コアナノワイヤ３１作製用の粒子としては、例えば、ＺｎＯが挙げられる。コアナノワイヤ３１作製用の触媒としては、例えば、金、プラチナ、アルミニウム、銅、鉄、コバルト、銀、錫、インジウム、亜鉛、ガリウム、クロム、および、それらの酸化物等が挙げられる。
【００９０】
電子線リソグラフィ用のレジスト６としては、ＺＥＰ５２０、ＰＭＭＡ等を用いてもよく、半導体分野で用いられているレジストを用いてもよい。レジストの除去液として、ジメチルホルムアミドとアセトン等を用いてもよく、半導体分野で一般的な除去液を用いてもよく、その他の除去液を用いてもよい。
【００９１】
フォトリソグラフィ用のレジスト６としては、ＴＳＭＲ  Ｖ５０、ＰＭＥＲ等のポジティブ型フォトレジスト、ＳＵ−８、ＫＭＰＲ等のネガティブ型フォトレジスト等を用いてもよく、半導体分野で一般的に用いられているレジストを用いてもよく、その他のレジストを用いてもよい。レジストの除去液としては、半導体分野で一般的な除去液を用いてもよく、その他の除去液を用いてもよい。
【００９２】
ナノワイヤ３の表面をＳｉＯ2で形成する態様は特に制限はされない。いくつかの実施形態では、（１）図２に示すように、先ず、コアナノワイヤ３１を形成し、次いで、コアナノワイヤ３１の表面をＳｉＯ2で被覆してもよい。いくつかの実施形態では、（２）ＳｉＯ2で直接ナノワイヤ３を形成してもよい。他の形成方法を用いてもよい。
【００９３】
上記（１）の方法（コアナノワイヤ３１を形成し、次いで、コアナノワイヤ３１の表面をＳｉＯ2で被覆する方法）について説明する。コアナノワイヤ３１は、先ず、触媒層５から公知の方法で成長させる。例えば、触媒層５としてＺｎＯ微粒子を用いる場合、水熱合成方法を用いて作製することができる。ある態様では、硝酸亜鉛六水和物（Ｚｎ（ＮＯ3）2・６Ｈ2Ｏ）、ヘキサメチレンテトラミン（Ｃ6Ｈ12Ｎ4）を脱イオン水に溶解した前駆体溶液に、加熱した基板２を浸漬させることで、ＺｎＯ粒子（触媒層５）が露出している部分から、ＺｎＯコアナノワイヤ３１を成長させることができる。
【００９４】
触媒層５として触媒を用いる場合、次の工程でコアナノワイヤ３１を作製することができる。
ＳｉＯ2、ＣｒＯx（ＣｒＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｒＯ2、ＣｒＯ3）、Ｌｉ2Ｏ、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＴｉＯ2、Ｍｎ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、Ｇａ2Ｏ3、ＳｒＯ、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｓｍ2Ｏ3、ＥｕＯ等の材料を用い、パルスレーザーデポジション、ＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ−Ｓｏｌｉｄ）法等の物理蒸着法でコアナノワイヤ３１を形成する。
【００９５】
次に、作製したコアナノワイヤ３１の周囲を、次の工程によりＳｉＯ2で被覆することで、表面がＳｉＯ2で形成されたナノワイヤ３を作製することができる。
ＳｉＯ2を用い、スパッタリング、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）蒸着、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の蒸着法により、コアナノワイヤ３１の周囲に被覆層を形成する。
【００９６】
次に、（２）の方法（ＳｉＯ2で直接ナノワイヤ３を形成する方法）について説明する。ＳｉＯ2で直接ナノワイヤ３を形成する場合、触媒上にＳｉＯ2材料を、パルスレーザーデポジション、ＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ−Ｓｏｌｉｄ）法等の物理蒸着法で成長させる。いくつかの態様では、ＳｉＯ2で形成したナノワイヤ３を直接用いてもよい。いくつかの態様では、ＳｉＯ2を用い周囲を被覆することで、後述するとおりナノワイヤ３の直径を調整してもよい。いくつかの態様では、基板２上にＡｇやＰｔ等の触媒を塗布し、Ｓｉを異方性高くウェットエッチングし、その後、Ｓｉの表面を熱酸化又は自然酸化することで、ＳｉＯ2ナノワイヤを形成してもよい。
【００９７】
ナノワイヤ３の直径は目的に応じて適宜調整してもよい。例えば、ＺｎＯ微粒子を用いてコアナノワイヤ３１を形成する場合は、ＺｎＯ微粒子のサイズを変更してもよい。例えば、コアナノワイヤ３１に被覆層を形成する場合は、被覆層を形成する際の蒸着時間を変えることで直径を適宜調整してもよい。
【００９８】
カバー部材４を作製するための材料としては、切削または鋳型を転写できる材料を用いてもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン）樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）等の熱可塑性樹脂；フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド、シリコーンゴム等の熱硬化性樹脂が挙げられる。なお、デバイス１をそのまま使用して目的とする生体分子を分析する場合は光透過性があり生体分子と非親和性の樹脂が望ましく、例えば、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、硬質ポリエチレン製等のプラスチック、シリコン等が挙げられる。
【００９９】
サンプル液としては、ＥＶｓを含むものであってもよい。サンプル液は、血液、リンパ液、尿、唾液、精液、培地、緩衝液等であってもよい。
【０１００】
（デバイスの第２の実施形態）
図４および図５を参照して、第２の実施形態に係るデバイス１ｂについて説明する。図４Ａに第２の実施形態に係るデバイス１ｂの断面図（図１Ｂと同じ方向）、図４Ｂに図４Ａの点線で囲ったナノワイヤの拡大図をそれぞれ示す。第２の実施形態に係るデバイス１ｂは、（１）触媒層５が含まれない点、（２）ナノワイヤ３の端部が基板２ａの第１面に埋め込まれている点、（３）基板２ａを形成する材料が、ナノワイヤ３を埋め込むことができる材料で形成されている点、で第１の実施形態と異なる。
【０１０１】
図５は、第２の実施形態に係るデバイス１ｂのナノワイヤ３の端部が第１面に埋め込まれた基板２ａの作製工程の一例を説明するための図である。図５は、図１のＸ−Ｘ’方向の断面図を表している。
【０１０２】
（５）第１の実施形態に係るデバイス１ａで作製した、第１面にコアナノワイヤ３１を形成した基板２を鋳型として準備する。
（６）基板２ａを形成する材料を、鋳型に塗布する。
（７）基板２ａを鋳型から剥離することで、第１面にコアナノワイヤ３１の一部が埋め込まれた基板２ａを形成する。
（８）基板２ａの第１面に埋め込まれたコアナノワイヤ３１を更に成長させることで、コアナノワイヤ３１の端部が第１面に埋め込まれた基板２ａを作製する。コアナノワイヤ３１の成長は第１の実施形態と同様の手順で行うことができる。第１の実施形態と同様の手順で、コアナノワイヤ３１の周囲をＳｉＯ2で被覆することで、表面がＳｉＯ2で形成されているナノワイヤ３を形成することができる。基板２ａに埋め込まれたナノワイヤがＳｉＯ2で形成されている場合、埋め込まれたナノワイヤの端部からＳｉＯ2をパルスレーザーデポジション、ＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ−Ｓｏｌｉｄ）法等の物理蒸着法で成長させることで、直接表面がＳｉＯ2で形成されたナノワイヤ３を作製してもよい。
ナノワイヤ３の端部が第１面に埋め込まれた基板２ａに、第１の実施形態と同様の手順で作製したカバー部材４を被せることで、第２の実施形態に係るデバイス１ｂを作製できる。
【０１０３】
基板２ａを形成する材料は、ナノワイヤ３を埋め込むことができてもよく、例えば、カバー部材４と同様の材料であってもよい。
【０１０４】
第２の実施形態に係るデバイス１ｂは、ナノワイヤ３の端部が基板２ａの第１面に埋め込まれている。したがって、例えば非限定的に、デバイス１ｂの内部に流すサンプル液の流速を上げても、ナノワイヤ３が基板２ａから剥がれ難くなる。
【０１０５】
上記の第１の実施形態および第２の実施形態は、デバイス１の代表的な例を示したものである。いくつかの実施形態では、基板２とカバー部材４を重ねることで形成した流路内に、表面がＳｉＯ2で形成されているナノワイヤ３を配置してもよい。例えば、基板２にマイクロ流路を形成し、該マイクロ流路内にナノワイヤ３を形成し、基板２にガラス板等のカバー部材を重ねることで流路を形成してもよい。マイクロ流路内にナノワイヤを作製する方法は、例えば非限定的に、国際公開第２０１５／１３７４２７号公報、国際公開第２０１４／０６５１９２号公報に記載されている工程を参照してもよい。
【０１０６】
（デバイス１a、１ｂの作動方法）
図６を参照して、デバイス１ａ、１ｂの作動方法の実施形態につい説明する。図６に、デバイス１ａの作動方法の実施形態の概略を示す断面図を示す。図６に示す例では、サンプル液が充填されているバックＢ１を投入孔４３にセットし、ＥＶｓを分離したサンプル液を回収するためのバックＢ２を回収孔４４にセットする。重力の作用でバックＢ１内のサンプル液がデバイス１ａ、１ｂの内部に流れる。デバイス１ａ、１ｂ内でＥＶｓを含むサンプル液を、デバイス１ａ、１ｂのナノワイヤ３に接触させる。接触工程を実施したサンプル液は、バックＢ１から連続して供給されるサンプル液に押し流され、バックＢで回収される。図６には、デバイス１ａを用いた例が示されているが、デバイス１ｂおよびその他のデバイス１を用いた場合の作動方法も同様である。
【０１０７】
（デバイスの第３および第４の実施形態および作動方法）
図７を参照して、第３の実施形態に係るデバイス１ｃおよび第４の実施形態に係るデバイス１ｄ、並びに、デバイス１ｃ、１ｄの作動方法について説明する。図７Ａに、第３の実施形態に係るデバイス１ｃの概略を示す。図７Ｂに、第４の実施形態に係るデバイス１ｃの概略を示す。図７Ａに示す第３の実施形態に係るデバイス１ｃは、サンプル液をデバイス１ｃ内に投入するための第１チューブ７ａと、デバイス１ｃ内でＥＶｓを分離したサンプル液をデバイス１ｃから回収するための第２チューブ７ｂと、を含む。それ以外は、デバイス１ａと実質的に同様である。第１チューブ７ａの一端は、投入孔４３に接続され、第２チューブ７ｂの一端は回収孔４４に接続されている。デバイス１ｃの作動方法では、第１チューブ７ａの他端にサンプル液が充填されているバックＢ１（図示は省略）を接続し、第２チューブ７ｂの他端にＥＶｓを分離したサンプル液を回収するためのバックＢ２（図示は省略）を接続する。それ以外は、デバイス１ａの作動方法と実質的に同様である。
【０１０８】
図７Ｂに示す第４の実施形態に係るデバイス１ｄは、第３の実施形態に係るデバイス１ｃに、サンプル液を第１チューブ７ａ、デバイス１ｄ、第２チューブ７ｂの順に送液する送液装置８を含んでいる。いくつかの実施形態では、送液装置８は、第１チューブ７ａの他端からサンプル液を吸引し、吸引したサンプル液を、第１チューブ７ａを介してデバイス１ｄの投入孔４３方向に送液できる。いくつかの実施形態では、送液装置８にポンプ等を用いてもよい。第４の実施形態に係るデバイス１ｄの作動方法は、接触工程の前に、送液装置８を用いて第１チューブ７ａを介してサンプル液をデバイス１ｄ内に投入する投入工程と、接触工程の後に、第２チューブ７ｂを介してデバイス１ｄ内でＥＶｓを分離したサンプル液をデバイス１ｄから回収する回収工程とを含む。それ以外は、第３の実施形態に係るデバイス１ｃの作動方法と実質的に同様である。
【０１０９】
図７Ｂに示す第４の実施形態に係るデバイス１ｄは、サンプル液を充填したバックＢ１（図示は省略）と回収用バックＢ２（図示は省略）を用いて、サンプル液の中のＥＶｓを分離することができる。第１チューブ７ａの他端に針を付け、これをがん患者の血管に挿入し、第２チューブ７ｂの他端に針を付け、これをがん患者の血管に挿入することで、患者から採取した血液からＥＶｓを分離し、ＥＶｓを分離した血液を患者に戻してもよい。いくつかの実施形態では、図７Ｂに示す第４の実施形態に係るデバイス１ｄは、がん患者の治療装置であってもよい。いくつかの実施形態では、図７Ｂに示す第４の実施形態に係るデバイス１ｄは、がん患者の治療方法に用いることができる。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、例えば図７Ａに示す第３の実施形態に係るデバイス１ｃと、図７Ｂに示す第４の実施形態に係るデバイス１ｄのように、触媒層５の上にナノワイヤ３が形成されていてもよい。いくつかの実施形態では、例えば第２の実施形態に係るデバイス１ｂのように、ナノワイヤ３の端部は基板２ａの第１面に埋め込まれていてもよい。
【０１１１】
以下に実施例を掲げ、本出願で開示する実施形態を具体的に説明する。この実施例は、単に実施形態の説明のためのものであり、本出願で開示する発明の範囲を限定するものではなく、限定的に解釈するために用いられるべきではない。
【実施例】
【０１１２】
〔デバイスの作製〕【０１１３】
＜実施例１＞
以下の手順により、実施例１のデバイス１を作製した。
（１）コアナノワイヤの作製
３インチｎ型シリコン（１００）ウエハ（Ａｄｖａｎｔｅｃｈ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）表面に、小型ＥＣＲイオンシャワー装置（ＥＩＳ−２００ＥＲＴ−ＹＮ，ＥＬＩＯＮＩＸ，Ｃｏ．，Ｌｔｄ）を用いてＣｒ層を積層させた。この際のスパッタ時間は１４分、Ｃｒ層の厚さ１４０ｎｍであった。その後、電気炉（ＳＨＩＲＯＴＡ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）を用いて、４００℃で２時間焼成し、Ｃｒ層を酸化させた。焼成後、基板を２０ｍｍ×２０ｍｍに切りだし、カーボンテープ（Ｎｉｓｓｉｎ  ＥＭ）を用いてスライドガラス（Ｍａｔｓｕｎａｍｉ  Ｇｌａｓｓ  Ｉｎｄ．，Ｌｔｄ．）に固定した。固定した基板を、１５ｍＭのヘキサメチレンテトラミン（ＨＭＴＡ；Ｗａｋｏ  Ｐｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．）、１５ｍＭ  硝酸ＺｎＯ六水和物（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ，Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ．）の水溶液５０ｍＬに浸し、オーブンで９５℃、３時間加熱することで、ＺｎＯからなるコアナノワイヤを作製した。
（２）コアナノワイヤ表面へのＳｉＯ2の被覆
ＳｉＯ2の被覆には、ＴＤＭＡＳ：Ｔｒｉｓｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｉｌａｎｃｅ（Ｊａｐａｎ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｌｔｄ．）とオゾンを前駆体として使用した。原子層堆積装置（Ｓａｖａｎｎａｈ  Ｇ２  Ｓ２００，Ｕｌｔｒａｔｅｃｈ，Ｉｎｃ．）を利用し、１５０℃の露出条件下で１００ｃｙｃｌｅｓ被覆を行うことで、コアナノワイヤの表面にＳｉＯ2を被覆したナノワイヤを作製した。
（３）カバー部材の作製
Ｓｉ基板上にネガ型フォトレジストをスピンコーターで塗布し、流路部分が露光できる形状のフォトマスクを被せ、露光・現像することで、流路を形成する部分が凸状となる鋳型を作製した。次に、作製した鋳型をシャーレに入れた。次に、ＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤を重量比１０：１で容器に入れ、その後、２０００ｒｐｍで２ｍｉｎ、２２００ｒｐｍで６ｍｉｎの条件で混合したものを、シャーレに注ぎ込み、２ｈ真空引きすることでポリマー中の気泡を取り除いた。２ｈ経過後、８０℃のホットプレート上で２ｈ加熱することで重合を進行させてポリマーを硬化させた。この硬化させたポリマーを切り抜き、流路に０．３２ｍｍのパンチで投入孔および回収孔をあけることで、カバー部材を作製した。
（４）デバイスの作製
上記（２）で作製したナノワイヤを有する基板上にカバー部材を被せた。投入孔および回収孔にＰＥＥＫチューブを挿入し、接着剤で固定することで、デバイスを作製した。【０１１４】
＜比較例１＞
比較例１では、実施例１のＴＤＭＡＳに代え、ＴＤＭＡＴ：ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｄｏ）  ｔｉｔａｎｉｕｍ（Ｊａｐａｎ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｌｔｄ．）と純水を前駆体として使用し、サイクル数を１５０とした。それ以外は、実施例１と同様の手順で比較例１のデバイスを作製した。【０１１５】
＜比較例２＞
実施例１の「（２）コアナノワイヤ表面へのＳｉＯ2の被覆」を実施せず、表面がＺｎＯのナノワイヤを用いることで、比較例２のデバイスを作製した。【０１１６】
〔デバイスが細胞に与える影響の確認〕
次に、実施例１、比較例１、および、比較例２で作製したデバイスが細胞に与える影響を確認するため、以下の実験を行った。
（１）ＥＶｓの抽出
ＥＶｓは、乳がん細胞であるＭＤＡ−ＭＢ−２３１（ＡＴＣＣ：ＨＴＢ−２６ＴＭ）から以下の手順で抽出した。
（１−１）細胞培養
培地には、ＤＭＥＭ  ｗｉｔｈ  ４．５ｇ／Ｌ  Ｇｌｕｃｏｓｅ  ＆  Ｌ−Ｇｌｕｔａｍｉｎｅ（Ｌｏｎｚａ，Ｌｔｄ．）に、１０％  のｅｘｏｓｏｍｅ−ｄｅｐｌｅｔｅｄ  ＦＢＳ  ｍｅｄｉａ  ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，ＬＬＣ．）を混合したものを使用した。７５ｃｍ3容量フラスコ（ＩＷＡＫＩ  ＡＳＡＨＩ  ＧＬＡＳＳ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）中に２×１０6個の細胞を播種し、５％二酸化炭素雰囲気化、３７℃条件のＣＯ2インキュベータ（ＳＡＮＹＯ，Ｃｏ．，Ｌｔｄ）で４８時間培養した。
（１−２）ＥＶｓの抽出
上記（１−１）の培養液から培養上清を回収し、０．２２μｍフィルター（Ｍｅｒｃｋ  Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｌｔｄ．）を利用し、細胞片等を除去した。次に、超遠心分離機（ＣＳ１５０ＦＮＸ，ＨＩＴＡＣＨＩ，Ｃｏ．，Ｌｔｄ）を用い、１１０，０００×ｇ、８０分間、４℃の条件で超遠心を行うことで、ＥＶｓを沈殿させた。上清を除去し、０．２２μｍフィルター処理済みのＰＢＳ中に沈殿物を分散させ、再び１１０，０００×ｇ、８０分間、４℃の条件で超遠心を行った。上清を除去後、培地であるＭＥＧＭ  ＢｕｌｌｅｔＫｉｔ（Ｌｏｎｚａ，Ｌｔｄ．）１ｍＬ中に沈殿物を分散させ、４℃で保存した。抽出したＥＶｓの濃度は、Ｎａｎｏｓｉｇｈｔ（ＬＭ１０Ｖ−ＭＹＨＳ１，Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｌｔｄ）を用いたナノトラッキング法によって測定した。【０１１７】
（２）正常細胞の培養
正常細胞には、乳腺上皮細胞であるＭＣＦ１０Ａ（ＡＴＣＣ：ＣＲＬ−１０３１７ＴＭ）を用いた。培地には、ＭＥＧＭ  ＢｕｌｌｅｔＫｉｔ（Ｌｏｎｚａ，  Ｌｔｄ．）を用いた。２５ｃｍ3容量フラスコ（ＩＷＡＫＩ  ＡＳＡＨＩ  ＧＬＡＳＳ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）中に１×１０6個の細胞を播種し、５％二酸化炭素雰囲気化、３７℃条件のＣＯ2インキュベータ（ＳＡＮＹＯ，Ｃｏ．，Ｌｔｄ）で培養した。【０１１８】
（３）正常細胞の増殖度の検量線作製
正常細胞の増殖度は、細胞中の脱水素酵素により還元される発色試薬（Ｃｅｌｌ  Ｃｏｕｎｔｉｎｇ  Ｋｉｔ−８，株式会社同仁化学研究所）を用いた吸光度測定によって測定した。吸光度測定によって細胞増殖試験を行う際には、使用した細胞の脱水素酵素によって還元さ種数に対する吸光度の相関関係を調べた。吸光度測定は、４５０ｎｍの吸光度をプレートリーダー（ＰＯＬＡＲＳＴＡＲ  ＯＰＴＩＭＡ，ＢＭＧ  ＬＡＢＴＥＣＨ，Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）により測定した。図８に相関関係図を示す。図８に示すとおり、吸光度と細胞数との近似直線のＲ2値は０．９６７５となり、高い相関関係が得られた。【０１１９】
（４）細胞に与える影響の確認実験
実施例１、比較例１、および、比較例２で作製した各デバイスを用い、以下の手順でデバイス（ナノワイヤ）が細胞に与える影響を確認した。
正常細胞を９６穴プレート（３５３０７２，ＦＡＬＣＯＮ，Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃ．）に５×１０3／ｗｅｌｌで播種し、播種１日後に以下の（ａ）〜（ｅ）に示す培地に交換し培養した。５日後に、上記（３）と同様の吸光度測定によって増殖度を測定し、細胞の写真を撮影した。各実験とも、ｎ＝３である。
（ａ）コントロール培地
ＥＶｓを含まないＭＥＧＭ培地。デバイスで処理なし。
（ｂ）ＥＶｓ添加培地
ＥＶｓの濃度が１０8個／ｍＬとなるように添加したＭＥＧＭ培地。デバイスで処理なし。
（ｃ）ＥＶｓ添加培地
ＥＶｓの濃度が１０9個／ｍＬとなるように添加したＭＥＧＭ培地。デバイスで処理なし。
（ｄ）デバイス処理ＥＶｓ培地
上記（ｃ）の培地をデバイスに入れ、１時間振とうした培地。
（ｅ）デバイス処理コントロール培地
上記（ａ）の培地をデバイスに入れ、１時間振とうした培地。【０１２０】
図９は実施例１と比較例１のデバイスで処理した培地を用いた時の細胞増殖のグラフ、図１０は培地を交換して５日後の細胞の写真を示す。図１１に比較例２のデバイスで処理した培地を用いた時の細胞増殖のグラフ、図１２に培地を交換して５日後の細胞の写真を示す。ここでグラフおよび写真中の（ａ）〜（ｅ）は、培地の種類を意味する。【０１２１】
図９に示すように、培地（ｂ）および培地（ｃ）の結果から、ＥＶｓの濃度が１０9個／ｍＬのＭＥＧＭ培地で正常細胞を培養すると、明らかな異常増殖が認められた。このことは、図１０Ａに示す培地（ａ）で培養した正常細胞の形状と比較して、図１０Ｂに示す培地（ｃ）で培養した細胞の形状が異なることからも明らかである。そして、図９の実施例１（ナノワイヤ表面がＳｉＯ2）と比較例１（ナノワイヤ表面がＴｉＯ2）に示すとおり、異常増殖を示すＥＶｓの濃度である培地（ｄ）で正常細胞を培養すると、何れの場合も細胞の異常増殖は認められなかった。このことは、図１０Ｃおよび図１０Ｄに示す細胞の形状が、図１０Ａに示すコントロールである培地（ａ）で培養した正常細胞の形状とほぼ同じことからも明らかである。しかしながら、図９の実施例１（ナノワイヤ表面がＳｉＯ2）と比較例１（ナノワイヤ表面がＴｉＯ2）において、デバイス処理コントロール培地である培地（ｅ）で正常細胞を培養すると、実施例１はコントロール培地（ａ）で培養した正常細胞と同程度の細胞増殖度を示したが、比較例１はコントロール培地（ａ）で培養した正常細胞より細胞増殖度が低かった。【０１２２】
図１１に示すように、ナノワイヤ表面がＺｎＯである比較例２のデバイスで処理した培地（ｄ）、（ｅ）を用いて正常細胞を培養すると、正常細胞の増殖度がゼロ、つまり細胞が死滅した。このことは、図１２Ａに示すコントロール培地（ａ）で培養した正常細胞の形状と比較して、図１２Ｂおよび図１２Ｃに示す細胞の形状が異なることからも明らかである。【０１２３】
以上の結果より、ナノワイヤ表面がＺｎＯの場合、培地がナノワイヤに接触すると細胞を死滅させる非常に強い毒素が培地中に移行したことが明らかとなった。一方、ナノワイヤ表面がＳｉＯ2とＴｉＯ2の場合、培地（ｄ）で正常細胞を培養した時に細胞の異常増殖が抑えられたことから、ナノワイヤによりＥＶｓを分離できたことを確認した。【０１２４】
培地（ｅ）で正常細胞を培養すると、比較例１（ＴｉＯ2）では、コントロールより細胞増殖度が低くなったことから、何らかの細胞毒素が培地中に移行したと考えられる。一方、実施例１（ＳｉＯ2）で、培地（ｅ）を用いて正常細胞を培養した場合、図９に示すとおり、コントロール培地（ａ）で培養した正常細胞と比較して、細胞増殖度はほぼ同じであった。すなわち、細胞毒素等の細胞の増殖に影響を与える物質は培地中に移行しないことがわかった。また、実施例１および比較例１は、コアナノワイヤとしてＺｎＯを含んでいる。したがって、ナノワイヤの表面の成分が、細胞の増殖に影響を与えることが明らかとなった。【０１２５】
このように、ＺｎＯで形成したナノワイヤ、ＺｎＯコアナノワイヤの周囲をＳｉＯ2またはＴｉＯ2で被覆したナノワイヤに比べ、表面がＳｉＯ2で形成されたナノワイヤが、細胞に悪影響を与えずにＥＶｓを分離できた。【０１２６】
本出願で開示するデバイスは、ナノワイヤにサンプルを接触させても、サンプル内に細胞に悪影響を与える物質が移行しない又はしにくい。したがって、例えば非限定的に、医療機関、大学、企業、研究機関等において、細胞実験等に有用である。【０１２７】
ＥＶｓは血液等が体内を循環することでがん転移の誘発に寄与していると考えられている。そのため、体内からＥＶｓを取り除くことで、ＥＶｓを要因としたがん転移発生率を低減させることが可能であると考えられる。一例として、体内から血液やリンパ液（以下、血液とリンパ液を「血液等」と記載することがある。）を採取し、体外でデバイスを用いて血液等を処理し、処理した血液等を体内に戻す場合などで、処理の際に細胞等に悪影響を及ぼす物質等が血液等に混入しないことが望まれる。さらなる一例として、ｉｎ  ｖｉｔｒｏの実験においても、ＥＶｓを含む培地等のサンプル液からＥＶｓを分離した後の細胞への影響を調べる場合、ＥＶｓの分離処理の際に細胞に悪影響を及ぼす物質等がサンプル液に混入しない必要がある。【０１２８】
上記のような場合に、本出願における開示の少なくとも一つを用いることで、例えば非限定的に、細胞への悪影響が少ない、生体分子（例えば細胞外小胞体）を分離するデバイス、および、そのデバイスの作動方法を提供することができる。【０１２９】
以上、本開示の幾つかの実施形態及び実施例について説明したが、これらの実施形態及び実施例は、本開示を例示的に説明するものである。例えば、上記各実施形態は本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必要に応じて寸法、構成、材質、回路を追加変更してもよい。なお、上記に挙げた本開示の一または複数の特徴を任意に組み合わせた実施形態も本開示の範囲に含まれる。特許請求の範囲は、本開示の技術的思想から逸脱することのない範囲で、実施形態に対する多数の変形形態を包括するものである。したがって、本明細書に開示された実施形態及び実施例は、例示のために示されたものであり、本開示の範囲を限定するものと考えるべきではない。
【符号の説明】
【０１３０】
１、１ａ〜１ｄ…細胞外小胞体分離用デバイス、２、２ａ…基板、３…ナノワイヤ、４…カバー部材、５…触媒層、６…レジスト、７ａ…第１チューブ、７ｂ…第２チューブ、８…送液装置、３１…コアナノワイヤ、３２…ＳｉＯ2、４１…カバー部材用基材、４２…流路、４３…投入孔、４４…回収孔、４５…第２面とは反対側の面、４６…非平面領域、４７…第２面、Ｂ１、Ｂ２…バック
【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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【図１２】
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【国際調査報告】
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