Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

マイクロ流体デバイス / 膜タンパク質 / 網羅的解析 / MEMS / Lab on a Chip / 脂質二重膜 / 膜タンパク質チップ / 脂質2重膜 / リポソーム

18年度はまず、我々が考案した接触法を利用して、様々直径めリポソームが形成できることをした。まず、膜タンパク質の導入された脂質2重膜にガラス管などのマイクロノズルを近づけ、ジェット流をパルス的に発射する。このジェット流のパルス幅(時間)および、膜とノズルの距離、ノズル直径など、さまざまなパラメータを調整し、直径をある程度制御可能な条件を明らかにすることができた。ジェット流の発射の際に、主要なべシクルのほか、小さいベシクルもできるサテライト現象が起きることも分かった。これらを積極的に利用することによって、より小さいベシクルを作成できることもわかってきた。
また、膜作成において、平面膜の作成法に関しても研究した。微細加工を利用して、マイクロサイズの微小孔を作成し、内部に脂質2重膜を作成する。孔の形成には、高分子フィルムであるパリレン樹脂を利用した。その結果、複数の孔に安定して2重膜が再構成できることが分かった。これらの結果の一部は18年度の化学とマイクロシステム国際会議(microTAS2006)にて発表し、好評を得た。
続いて19年度は、、実用化に向けて大量にベシクルを作製するために、安定した平面膜アレイの構築を目指した。接触法を応用し、3x3の平面膜を電気的に絶縁した状態で形成することに成功した。さらにそこヘチャンネル電流を発生するペプチドや膜タンパク質を導入し、活性が維持されることを電気的に計測した。また、多チャンネルでの同時計測にも成功した。
これらの研究成果によって、多チャンネル同時計測が可能な膜タンパク質チップの創製へ大きく近づいたと考えている。

リポソーム / MEMS / MicroTAS / マイクロフルイディクス / マイクロフルイディスク

本研究では、直径の揃ったリポソームを効率的に作成するデバイスを検討した。第一に、従来法を含めてリポソームの調整に関して検討した。リポソームの作成には、従来、水和法と呼ばれる方法が用いられてきた。まず、脂質をクロロホルムなどの揮発性の有機溶媒に混入させ、ガラス面にたらした後、有機溶媒を完全に乾燥させ脂質だけの膜にする。その後、水を徐々に加えることによって、脂質膜をガラス面から引き剥がし、リポソーム膜を作成するという手法であった。また、エレクトロフォーメーションと呼ばれる、リン脂質膜で覆われた基板に電圧を印加することによって、膜を剥離させ、一層の脂質2重膜で構成されたリポソームを得る方法があった。これは、他の一般的な方法に比べ、一枚膜構造を得られやすい、比較的大きさが揃っている、などの特長があった。本研究では、まずこれらの2つ方法についてMEMS技術との整合性も含めて検討した。その結果、どちらもジャイアントリポソームが作成できるが、水和法の場合、リポソームの中にリポソームが存在する頻度が多く、また膜の厚さにもムラがあるように観察されることが分かった。次に、これらの研究を踏まえて、新規なリポソーム作成技術を創出するために、マイクロ流体デバイスを利用してエマルジョンを作成する要領で、均一直径のリポソームを作成する方法を試みた。マイクロ流路の濡れ性を変化させることで、W/O/Wのエマルジョンを作成することが一般的であるが、本研究では、同軸のFlow-Focusingデバイスを作成することで、濡れ性を変化させることなくW/O/Wエマルジョンを作成することに成功した。今後、ベシクル内のオイル層を薄くしていくことによって、リポソームのような脂質2重膜ベシクルが作成できる。さらにマイクロ流体デバイスが均一直径のベシクル作成には適している。したがって、これらの技術を利用することで、均一直径リポソーム作成への足がかりができたと考えている。

【研究分担者】
竹内昌治	東京大学	生産技術研究所	准教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
鈴木宏明	東京大学	生産技術研究所	助手	(Kakenデータベース)
野地博行	大阪大学	産業科学研究所	教授	(Kakenデータベース)