JP2004283065A - 化学走性機能制御膜の製造方法および人工材料並びに人工材料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】微小な領域内においても、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を製造する方法および微小な領域内においても、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を基板上に有してなる構成の人工材料並びに人工材料の製造方法の提供。
【解決手段】化学走性機能制御膜の製造方法は、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、化学走性因子物質膜に対して、光源からの放射光を、その照射量が化学走性因子物質膜の照射対象領域において一方向に連続的に変化するよう照射して化学走性因子物質を変質させることにより、光源からの放射光の照射量が変化されてなる一方向において、化学走性因子物質が当該照射量に基づいた濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を得、人工材料は、上記製造方法によって得られる化学走性機能制御膜を基板上に有してなる。
【選択図】 なし
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【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学走性因子物質よりなる薄膜であって当該化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態とされた化学走性機能制御膜を製造する方法および当該化学走性機能制御膜を基板上に有してなる人工材料並びに人工材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、細胞の機能を制御することのできる人工材料を設計することは、精密な機能を有する生体材料の創成や、細胞機能の研究などに大きく貢献するものと考えられている。
人工材料の或る種のものとしては、細胞の成長因子物質や接着因子物質をガラスまたは高分子物質よりなる基板上に固定化したものが用いられており、このような構成の人工材料によって細胞の成長や分化を制御する研究が進められている。
【０００３】
このような研究においては、例えばガラスまたは高分子物質よりなる基板上に、例えばインシュリンなどの化学走性因子物質を固定化した人工材料を作製し、この人工材料を用いて細胞の増殖、分化、移動等に係る実験が行われている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
最新の研究によれば、化学走性因子物質よりなる薄膜上においては、細胞は化学走性因子物質を検知または取り込みながら化学走性因子物質濃度の高い方に移動すること、更に、このような細胞の挙動は、細胞自体の活性度に依存し、活性度の高い細胞ほど移動速度が大きく、活性度の低い細胞ほど移動速度が小さくなることが明らかとなってきている。
【０００５】
而して、このような細胞の特性を利用して、細胞の活性度の確認を、細胞の移動速度を測定することによって行うことが検討されている。
しかしながら、細胞の移動速度を測定するためには、微小な領域内において実質的に連続して化学走性因子物質濃度が一方向に変化してなる薄膜が必要となるが、このような濃度勾配を有する薄膜を製造する方法は知られていない。
【０００６】
【非特許文献１】
生理活性高分子の表面密度傾斜固定化による細胞機能制御，「ポリマー プレプリントス （Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｅｐｒｉｎｔｓ ）」，社団法人高分子学会，１９９９年９月２０日，第４８巻，第１０号，ｐ２４１１−２４１２
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、微小な領域内においても、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を製造する方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、微小な領域内においても、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を基板上に有してなる構成の人工材料および人工材料の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の化学走性機能制御膜の製造方法は、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、化学走性因子物質よりなる化学走性因子物質膜に対して、光源からの放射光を、その照射量が化学走性因子物質膜の照射対象領域において一方向に連続的に変化するよう照射して化学走性因子物質を変質させることにより、光源からの放射光の照射量が変化されてなる一方向において、化学走性因子物質が当該照射量に基づいた濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を得ることを特徴とする。
【０００９】
本発明の化学走性機能制御膜の製造方法においては、化学走性因子物質膜と、当該化学走性因子物質膜の上方に配置された光源との間の領域に遮光板を配置し、
この遮光板と化学走性因子物質膜との位置関係を一方向に相対的に変化させながら化学走性因子物質膜の照射対象領域に光源からの放射光を照射することを特徴とする。
【００１０】
本発明の化学走性機能制御膜の製造方法においては、化学走性因子物質膜と、当該化学走性因子物質膜の上方に配置された光源との間の領域に、透光率が一方向に連続的に変化する透光率変化領域を有するマスクを配置し、
光源からの放射光を透光率変化領域を有するマスクの当該透光率変化領域を介して化学走性因子物質膜の照射対象領域に照射することを特徴とする。
【００１１】
本発明の化学走性機能制御膜の製造方法においては、光源が、化学走性因子物質を変質させる波長の光を放射するものであることが好ましい。
【００１２】
本発明の人工材料は、上記の化学走性機能制御膜の製造方法によって得られる化学走性機能制御膜を基板上に有してなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の人工材料の製造方法は、基板の表面に形成された、化学走性因子物質を付着させる化学走性因子物質付着性能を有する付着性物質よりなる付着性物質膜に対して、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、光源からの放射光を、その照射量が当該付着性物質膜の照射対象領域において一方向に連続的に変化するよう照射して付着性物質を変質させることによって得られる下地処理膜の表面に、化学走性因子物質を含有する溶液を塗布することにより、当該下地処理膜における光源からの放射光の照射量が変化されてなる一方向において、この下地処理膜に対する光源からの放射光の照射量に基づいた濃度勾配を有する状態で化学走性因子物質が存在する化学走性機能制御膜を形成し、当該化学走性機能制御膜を基板上に有してなる人工材料を得ることを特徴とする。
【００１４】
本明細書中において、「連続的に変化する」とは、一定の変化割合で傾斜的に連続して変化することのみでなく、変化割合が段階的に変化することを含む概念であり、実質的に連続して変化することを意味する。
【００１５】
【作用】
本発明の化学走性機能制御膜の製造方法によれば、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、化学走性因子物質膜の照射対象領域に対して、その照射量が一方向に連続的に変化するよう光源からの放射光を照射して当該照射対象領域における化学走性因子物質を変質させることにより、この照射対象領域内において、光源からの放射光の照射量が変化されてなる一方向に、当該照射量に基づいて実質的に連続して化学走性因子物質濃度を変化させることができることから、照射対象領域が微小な大きさであっても、この微小な領域内において、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を容易に得ることができる。
【００１６】
本発明の人工材料の製造方法によれば、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、基板の表面に形成された付着性物質膜の照射対象領域に対して、その照射量が一方向に連続的に変化するよう光源からの放射光を照射して当該照射対象領域における付着性物質を変質させることにより、この照射対象領域内において、光源からの放射光の照射量が変化されてなる一方向に、当該照射量に基づいて実質的に連続して付着性物質濃度が変化してなる下地処理膜を得ることができると共に、この下地処理膜の表面に化学走性因子物質含有溶液を塗布することにより、下地処理膜における付着性物質濃度の変化状態に対応する変化状態で化学因子物質濃度が変化されてなる薄膜を形成することができることから、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を容易に得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の化学走性機能制御膜の製造方法は、細胞の化学走性機能を制御することのできる薄膜を形成するための方法であって、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、化学走性因子物質よりなる化学走性因子物質膜に対して、光源からの放射光を、その照射量が化学走性因子物質膜の照射対象領域において、一方向に連続的に変化するよう照射する工程を有するものである。
ここに、化学走性因子物質膜の照射対象領域は、制御対象の細胞（通常、外径１０〜３０μｍの大きさを有する）よりも大きい寸法を有することが必要とされる。
【００１８】
具体的に、化学走性因子物質膜の照射対象領域に光源からの放射光を照射する手法としては、下記（１）および（２）の手法が挙げられる。
【００１９】
（１）化学走性因子物質膜と、当該化学走性因子物質膜の上方に配置された光源との間の領域に遮光板を配置し、この遮光板と化学走性因子物質膜との位置関係を一方向に相対的に変化させながら化学走性因子物質膜の照射対象領域に光源からの放射光を順次照射する手法（以下、「第１の手法」ともいう。）
（２）化学走性因子物質膜と、当該化学走性因子物質膜の上方に配置された光源との間の領域に、透光率が一方向に連続的に変化する透光率変化領域を有するマスク（以下、「特定のマスク」ともいう。）を配置し、光源からの放射光を特定のマスクの透光率変化領域を介して化学走性因子物質膜の照射対象領域に照射する手法（以下、「第２の手法」ともいう。）
【００２０】
化学走性因子物質は、化学走性機能を有する細胞の化学走性の発現の刺激源となる化学物質であり、具体的には、例えばインシュリン、アスパラギン酸、３’，５’−サイクリックｃＡＭＰ（３’，５’−ｃｙｃｌｉｃ ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ｍｏｎｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ）などが挙げられる。
【００２１】
以下、第１の手法および第２の手法の各々による化学走性機能制御膜の製造方法について詳細に説明する。
【００２２】
＜第１の手法に係る化学走性機能制御膜の製造方法＞
先ず、図１に示すように、例えばガラス製の基板１１の表面（図１において上面）に、化学走性因子物質を含有する化学走性因子物質含有溶液を塗布し、乾燥させることによって薄膜状の化学走性因子物質膜１４を形成する。
次いで、基板１１上に形成された化学走性因子物質膜１４の上方（図２において上方）に、光源（図示せず）を配置すると共に、例えば石英ガラス製の基板１８（図２において下面）の大部分（図２において左方大部分）に、例えばクロム蒸着膜１９が形成されてなる遮光部１７Ａを有する遮光板１７を用意し、化学走性因子物質膜１４と光源との間に形成された領域２１の所定の位置に配置する。この例においては、図２に示すように、化学走性因子物質膜１４の表面（図２において上面）全域が照射対象領域１５とされており、また、遮光板１７は、化学走性因子物質膜１４に平行であって、例えば当該化学走性因子物質膜１４から５０μｍ離間した位置において、遮光部１７Ａによって光源からの放射光を照射対象領域１５全域において遮断する状態に配置されている。
【００２３】
そして、図３に示すように、例えば大気中などの酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、光源を、例えば放射光の照度が５ｍＷ／ｃｍ２ となる条件で点灯状態とすると共に、遮光板１７を、例えば５μｍ／秒の一定速度で化学走性因子物質膜１４の照射対象領域１５における一端（図３において右端）１５Ａから他端（図３において左端）１５Ｂに向かう方向（図３において左方向）に移動させながら、光源からの放射光を照射対象領域１５に対して一端１５Ａ側から順次照射することによって放射光が照射される領域を次第に拡大させ、最終的には照射対象領域１５全域に光源からの放射光を照射する（図４参照）。
【００２４】
このようにして、照射対象領域１５全域における照度分布が均一となる条件下において、照射対象領域１５の一端１５Ａ側から他端１５Ｂ側に向かうに従って次第に照射時間を小さくし、光源からの放射光の照射対象領域１５における照射量を、一端１５Ａから他端１５Ｂに向かう一方向に連続的に小さくなるよう変化させることにより、後述するように、図４に示すような一端３０Ａから他端３０Ｂに向かうに従って化学走性因子物質濃度が大きくなる濃度勾配を有する化学走性機能制御膜３０が形成される。
図４において、化学走性機能制御膜３０は、その表面（図４において上面）が傾斜した状態に描かれているが、この表面の傾斜状態は、一端３０Ａから他端３０Ｂに向かうに従って化学走性因子物質濃度が大きくなっている濃度勾配を便宜上厚みの変化として示すものである。
【００２５】
化学走性因子物質含有溶液としては、例えばアルコール、水などの溶媒中に、化学走性因子物質を溶解させてなるものを用いることができる。
また、化学走性因子物質含有溶液には、得られる化学走性機能制御膜３０の制御機能に弊害を伴わない範囲内においてバインダーが含有されていてもよい。
【００２６】
化学走性因子物質膜１４の厚さは、当該化学走性因子物質膜１４を構成する化学走性因子物質の単分子層〜数分子層の厚みとされ、化学走性因子物質の種類などによって異なるが、通常、０．１〜１μｍである。
【００２７】
遮光板１７は、その遮光部１７Ａが、化学走性因子物質膜１４の照射対象領域１５の幅（図２において紙面に垂直な方向の長さ）以上の幅を有するものであることが必要とされる。
【００２８】
光源としては、化学走性因子物質を、例えば分解して変質させる波長の光を放射するものを用いることができる。
光源に係る波長は、雰囲気が酸素を含有する場合においては、２２０ｎｍ以下、特に２００ｎｍ以下であることが好ましく、雰囲気がオゾンを含有する場合においては、３００ｎｍ以下、特に２７０ｎｍ以下であることが好ましい。
具体的に、光源としては、エキシマレーザ、エキシマランプ、低圧水銀ランプなどを用いることができるが、波長１７２ｎｍに輝線を有するエキシマランプまたは波長１８５ｎｍおよび２５４ｎｍに輝線を有する低圧水銀ランプを好適に用いることができる。
【００２９】
このような第１の手法に係る化学走性機能制御膜の製造方法は、化学走性因子物質膜１４に対して光源からの放射光を照射する工程において、化学走性因子物質膜１４が、酸素またはオゾンが光源からの放射光に含まれる紫外線に作用することによって発生する活性酸素と接触し、この活性酸素による酸化反応によって灰化（アッシング）され、その結果、当該化学走性因子物質膜１４における光源からの放射光が照射された部分の化学走性因子物質濃度が減少することとなるが、この化学走性因子物質膜１４の灰化割合が放射光の照射量に依存し、具体的に照射時間と比例関係にあることを利用するものである。すなわち、照射対象領域１５に対して、その一端１５Ａから他端１５Ｂに向かうに従って光源からの放射光の照射時間を次第に小さくして灰化割合を小さくすることにより、当該一端１５Ａに対応する一端３０Ａから当該他端１５Ｂに対応する他端３０Ｂに向かうに従って化学走性因子物質濃度が大きくなる濃度勾配を有する化学走性機能制御膜３０を容易に形成することができる。
【００３０】
また、この化学走性機能制御膜の製造方法においては、遮光板１７を一定速度で移動させていることから、照射対象領域１４において光源からの放射光の照射量が一定の変化割合で連続して変化することとなるため、得られる化学走性機能制御膜３０は化学走性因子物質濃度が一定の割合で連続して変化してなる濃度勾配を有するものとなる。
【００３１】
＜第２の手法に係る化学走性機能制御膜の製造方法＞
先ず、第１の手法に係る化学走性機能制御膜の製造方法と同様の手法により、例えばガラス製の基板上に、薄膜状の化学走性因子物質膜を形成する。
次いで、基板上に形成された化学走性因子物質膜の上方に、光源を配置すると共に、特定のマスクを用意し、化学走性因子物質膜と光源との間に形成される領域の所定の位置に配置する。
この例においては、特定のマスクは、その一端から他端に向かうに従って次第に透過率が大きくなる透光率変化領域を有するものであって、当該透光率変化領域が、化学走性因子物質膜の照射対象領域に対応した大きさを有し、化学走性因子物質膜に平行であって、例えば当該化学走性因子物質膜から５０μｍ離間した位置において、化学走性因子物質膜の照射対象領域全域に対向するよう配置されている。
【００３２】
そして、例えば大気中などの酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、光源を、例えば上記の特定のマスクがない状態で測定される放射光の照度が５ｍＷ／ｃｍ２ となる条件で点灯状態とし、化学走性因子物質膜の照射対象領域全域に対して一斉に特定のマスクの透光率変化領域を介して光源から放射された光を照射する。
【００３３】
このようにして、照射対象領域全域における光源からの放射光の照射時間が均一となる条件下において、特定のマスクを用いて、照射対象領域における、特定のマスクの透光率変化領域の一端に対向する一端から他端に向かうに従って次第に照度を大きくし、当該照射対象領域における光源からの放射光の照射量を、一端から他端に向かう一方向に連続的に大きくなるよう変化させることにより、一端から他端に向かうに従って化学走性因子物質濃度が小さくなる濃度勾配を有する化学走性機能制御膜が形成される。
【００３４】
特定のマスクとしては、透光率変化領域において、透光率が一方向に実質的に連続して変化する照度分布制御マスクを用いることができる。
この照度分布制御マスクには、その一端から他端に向かうに従って透光率が一定の変化割合で変化するマスク、およびその一端から他端に向かうに従って透光率が段階的に変化するマスクが包含される。
ここに、透光率が段階的に変化する照度分布制御マスクにおいては、透光率が変化する透光率変化幅が、得られる化学走性機能制御膜の化学走性因子物質濃度が変化する濃度変化幅と対応することとなるため、この透光率変化幅を、得られる化学走性機能制御膜が細胞に対して制御機能を発揮する濃度変化幅を有するものとなる範囲内に設定する必要がある。
【００３５】
具体的に、特定のマスクを構成する照度分布制御マスクとしては、例えば透明基板上に、当該透明基板の一端から他端に向かうに従ってその開口率が大きくなるよう配列された複数の開口を有するパターンの金属蒸着膜が形成されてなるフィルターを用いることができる。このようなフィルターは、例えば特開平７−３５９２１号公報に開示されている手法によって製造することができる。
【００３６】
光源としては、第１の製造方法と同様に、エキシマランプまたは低圧水銀ランプを好適に用いることができる。
【００３７】
このような第２の手法に係る化学走性機能制御膜の製造方法は、化学走性因子物質膜に対して光源からの放射光を照射する工程において、化学走性因子物質膜が、酸素またはオゾンが光源からの放射光に含まれる紫外線に作用することによって発生する活性酸素と接触し、この活性酸素による酸化反応によって灰化（アッシング）され、その結果、当該化学走性因子物質膜における光源からの放射光が照射された部分の化学走性因子物質濃度が減少することとなるが、この化学走性因子物質膜の灰化量が放射光の照射量に依存し、具体的に照度と比例関係にあることを利用するものである。すなわち、照射対象領域に対して、その一端から他端に向かうに従って光源からの放射光の照度を次第に大きくして灰化割合を大きくすることにより、一端から他端に向かうに従って化学走性因子物質濃度が小さくなる濃度勾配を有する化学走性機能制御膜を容易に形成することができる。
【００３８】
また、この化学走性機能制御膜の製造方法においては、化学走性因子物質膜の照射対象領域全域に対して一斉に光源からの放射光を照射することから、第１の手法に係る化学走性機能制御膜の製造方法に比して化学走性因子物質膜に対して光源からの放射光を照射する工程に要する時間が小さくなる。
【００３９】
以上のような化学走性機能制御膜の製造方法によれば、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、化学走性因子物質膜の照射対象領域に対して、その照射量が一方向に連続的に変化するよう光源からの放射光を照射することによって照射対象領域における化学走性因子物質膜が灰化されることにより、この照射対象領域内において、光源からの放射光の照射量が大きくなるに従って化学走性因子物質濃度が小さくなるよう一方向に連続的に変化させることができることから、照射対象領域が微小な大きさであっても、この微小な領域内において、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を容易に得ることができる。
実際上、第１の手法および第２の手法に係る化学走性機能制御膜の製造方法の各々によれば、照射対象領域における光源からの放射光の照射量が変化されるべき一方向の幅が、例えば１００μｍの微小な大きさであっても、この微小な領域内において、化学走性因子物質濃度が一方向に変化してなる濃度勾配を有する化学走性機能制御膜を容易に得ることができる。
【００４０】
この製造方法によって得られる化学走性機能制御膜は、一方向において実質的に連続して化学走性因子物質濃度が変化してなる濃度勾配を有するものであることから、細胞の活性度の確認用の人工材料の構成要素として好適に用いることができる。
【００４１】
本発明の人工材料は、上述の化学走性機能制御膜の製造方法によって得られる化学走性機能制御膜を基板上に有してなるものである。
【００４２】
このような構成の人工材料においては、当該人工材料を構成する基板として、前述の化学走性機能制御膜を製造する過程において用いられる基板を用いることができることから、当該化学走性機能制御膜を製造する過程において得られる基板上に化学走性機能制御膜が形成されてなる積層体を、そのままの状態で人工材料として用いることができる。
而して、化学走性機能制御膜を基板上に有してなる構成の人工材料（以下、「化学走性機能制御膜含有人工材料」ともいう。）は、本発明の化学走性機能制御膜の製造方法の手順に従って基板と化学走性機能制御膜との積層体を形成することによって製造することができるが、化学走性機能制御膜含有人工材料の製造方法は、これに限定されるものではなく、下記の手法によっても容易に製造することができる。
以下、化学走性機能制御膜含有人工材料の製造方法の一例を説明する。
【００４３】
例えば図５に示すような表面状態を有するガラス製の基板１１の表面（図５において上面）に、例えば下記式（１）で表されるヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などの化学走性因子物質を付着させる化学走性因子物質付着性能を有する付着性物質液を塗布して乾燥させることにより、図６に示すような表面状態を有する薄膜状の付着性物質膜４３を形成する。
【００４４】
【化１】
【００４５】
基板１１上に形成された付着性物質膜４３に対して、例えば大気中などの酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、例えば放射光の照度が５ｍＷ／ｃｍ２ となる条件で点灯状態とした光源からの放射光を、その照射量が付着性物質膜４３の照射対象領域（この例においては付着性物質膜４３の表面全域）において、一方向（図６において左右方向）に連続的に変化するよう照射する。
ここに、付着性物質膜４３の照射対象領域に光源からの放射光を照射する手法としては、本発明の化学走性機能制御膜の製造方法において化学走性因子物質膜の照射対象領域に光源からの放射光を照射する第１の手法および第２の手法と同様の手法、具体的には下記の（Ａ）および（Ｂ）の手法が挙げられる。
【００４６】
（Ａ）付着性物質膜と、当該付着性物質膜の上方に配置された光源との間の領域に遮光板を配置し、この遮光板と付着性物質膜との位置関係を一方向に相対的に変化させながら付着性物質膜の照射対象領域に光源からの放射光を順次照射する手法
（Ｂ）付着性物質膜と、当該付着性物質膜の上方に配置された光源との間の領域に、透光率が一方向に連続的に変化する透光率変化領域を有する特定のマスクを配置し、光源からの放射光を特定のマスクの透光率変化領域を介して付着性物質膜の照射対象領域に照射する手法
【００４７】
このような紫外線照射処理によれば、図７に示すように、付着性物質膜４３を構成する付着性物質が、酸素またはオゾンが光源からの放射光に含まれる紫外線の作用によって分解され、その結果、当該付着性物質膜４３における光源からの放射光が照射された部分の付着性物質濃度が減少することとなるが、この付着性物質濃度の減少割合が放射光の照射量と比例関係にあることから、照射対象領域に対して、その一端（図７において右端）から他端（図７において左端）に向かうに従って光源からの放射量を次第に小さくすることにより、一端から他端に向かうに従って付着性物質濃度が小さくなる濃度勾配を有する下地処理膜４５（図８参照）が形成される。
ここに、得られた下地処理膜４５においては、付着性物質の化学走性因子物質付着性能は変質されることによって失われるため、付着性物質濃度が大きい他端側部分ほど比例的に化学走性因子物質を付着しやすくなっている。なお、図７においては、付着性物質膜４３の右方部分に存在する付着性物質が変質された状態を示している。
【００４８】
そして、基板１１上に形成された下地処理膜４５の表面全面に対して化学走性因子物質含有溶液を塗布することにより、図８に示すように、下地処理膜４５における付着性物質濃度の濃度勾配に対応した濃度勾配を有する状態で付着性物質が存在する、具体的には、一端（図８において右端）から他端（図８において右端）に向かうに従って化学走性因子物質濃度が大きくなる濃度勾配を有する化学走性機能制御膜３０が形成される。
図８において、化学走性機能制御膜３０は、その表面（図８において上面）が傾斜した状態に描かれているが、この表面の傾斜状態は、一端から他端に向かうに従って化学走性因子物質濃度が大きくなっている濃度勾配を便宜上厚みの変化として示すものである。
このようにして、化学走性機能制御膜３０を基板１１上に有してなる人工材料が製造される。
なお、化学走性機能制御膜３０は、前述の化学走性機能制御膜の製造方法によって得られる化学走性機能制御膜と同様の機能を有するものである。
【００４９】
光源としては、エキシマランプまたは低圧水銀ランプを好適に用いることができる。
光源に係る波長は、雰囲気が酸素を含有する場合においては、２２０ｎｍ以下、特に２００ｎｍ以下であることが好ましく、雰囲気がオゾンを含有する場合においては、３００ｎｍ以下、特に２７０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５０】
この人工材料を用いて細胞の活性度を確認する方法としては、例えば図９に示すように、人工材料における化学走性機能制御膜の化学走性因子物質濃度の低い方の一端に活性度を確認すべき細胞（以下、「対象細胞」ともいう。）３５を置き、図１０に示すように、対象細胞３５が化学走性機能制御膜３０の化学走性因子物質濃度の高い方に移動し、最終的に化学走性因子物質濃度の高い方の一端に到達するまでの時間を、例えば顕微鏡観察により測定し、この対象細胞３５の移動距離と移動時間とから算出される対象細胞の移動速度の大きさに基づいてこの対象細胞３５の活性度を確認する手法が挙げられる。
【００５１】
この細胞の活性度の確認する方法に用いる人工材料を構成する化学走性機能制御膜に係る化学走性因子物質は、対象細胞の種類、検査環境条件等に応じて適宜に選択することが必要である。
例えば、対象細胞がバクテリアである場合には、アスパラギン酸を化学走性因子物質とした化学走性機能制御膜を好適に用いることができ、また、対象細胞が細胞性粘菌である場合には、３’，５’−サイクリックｃＡＭＰを化学走性因子物質とした化学走性機能制御膜を用いることができる。
【００５２】
このような人工材料を用いた細胞の活性度の確認方法は、例えば癌細胞の転移の研究にも応用することができる可能性がある。
【００５３】
以上、本発明について説明したが、本発明においては種々の変更を加えることができる。
例えば、化学走性機能制御膜の製造方法に係る第１の手法においては、化学走性因子物質膜と遮光板との位置関係を相対的に変化させればよいことから、遮光板に代えて化学走性因子物質膜が形成された基板を移動させてもよい。
【００５４】
また、化学走性機能制御膜の製造方法に係る第１の手法においては、得られる化学走性機能制御膜の化学走性因子物質濃度が段階的に変化するよう、当該化学走性機能制御膜の濃度変化幅が、当該化学走性機能制御膜が細胞に対して制御機能を発揮するものとなる範囲内において、化学走性因子物質膜と遮光板との位置関係を断続的に変化させてもよい。
【００５５】
更に、化学走性機能制御膜の製造方法に係る第１の手法および第２の手法においては、化学走性因子物質としてインシュリンを用い、基板としてガラス製のものを用いる場合には、ガラス製の基板の表面に、ガラス表面を疎水化し、インシュリンを付着して固定しやすくさせる作用のあるヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を塗布し、当該基板の表面を変質させた後にインシュリン膜を形成してもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の化学走性機能制御膜の製造方法によれば、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、化学走性因子物質膜の照射対象領域に対して、その照射量が一方向に連続的に変化するよう光源からの放射光を照射して当該照射対象領域における化学走性因子物質膜を変質させることにより、この照射対象領域内において、光源からの放射光の照射量が変化されてなる一方向に、当該照射量に基づいて実質的に連続して化学走性因子物質濃度を変化させることができることから、照射対象領域が微小な大きさであっても、この微小な領域内において、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を容易に得ることができる。
【００５７】
本発明の人工材料は、上記の製造方法によって得られる微小な領域内においても、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を基板上に有してなるものであり、この人工材料を用いて細胞の移動速度を測定することにより、細胞の活性度を確認することができる。
【００５８】
本発明の人工材料の製造方法によれば、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、基板の表面に形成された付着性物質膜の照射対象領域に対して、その照射量が一方向に連続的に変化するよう光源からの放射光を照射して当該照射対象領域における付着性物質を変質させることにより、この照射対象領域内において、光源からの放射光の照射量が変化されてなる一方向に、当該照射量に基づいて実質的に連続して付着性物質濃度が変化してなる下地処理膜を得ることができると共に、この下地処理膜の表面に化学走性因子物質含有溶液を塗布することにより、下地処理膜における付着性物質濃度の変化状態に対応する変化状態で化学因子物質濃度が変化されてなる薄膜を形成することができることから、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板上に化学走性因子物質膜が形成された状態を示す説明図である。
【図２】基板上に形成された化学走性因子物質膜と光源との間の領域に遮光板を所定の位置に配置した状態を示す説明図である。
【図３】基板上に形成された化学走性因子物質膜の照射対象領域に対して光源からの放射光を照射している状態を示す説明図である。
【図４】基板上に形成された本発明の化学走性機能制御膜を、遮光板と共に示す説明図である。
【図５】ガラス製の基板の表面状態を示す説明用模式図である。
【図６】ガラス製の基板上に形成されたヘキサメチルジシラザンよりなる付着性物質膜の状態を示す説明用模式図である。
【図７】ヘキサメチルジシラザンよりなる付着性物質膜が光源からの放射光が照射されることによって当該付着性物質膜を構成する付着性物質が変質されている状態を示す説明用模式図である。
【図８】ガラス製の基板上に化学走性機能制御膜が形成されてなる構成の本発明の人工材料を示す説明用模式図である。
【図９】本発明の人工材料における基板上に形成された化学走性機能制御膜の一端に細胞を放した状態を示す説明図である。
【図１０】本発明の人工材料における基板上に形成された化学走性機能制御膜において細胞が移動している状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 基板
１４ 化学走性因子物質膜
１５ 照射対象領域
１５Ａ 一端
１５Ｂ 他端
１７ 遮光板
１７Ａ 遮光部
１８ 基板
１９ クロム蒸着膜
２１ 領域
３０ 化学走性機能制御膜
３０Ａ 一端
３０Ｂ 他端
３５ 細胞
４３ 付着性物質膜
４５ 下地処理膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学走性因子物質よりなる薄膜であって当該化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態とされた化学走性機能制御膜を製造する方法および当該化学走性機能制御膜を基板上に有してなる人工材料並びに人工材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、細胞の機能を制御することのできる人工材料を設計することは、精密な機能を有する生体材料の創成や、細胞機能の研究などに大きく貢献するものと考えられている。
人工材料の或る種のものとしては、細胞の成長因子物質や接着因子物質をガラスまたは高分子物質よりなる基板上に固定化したものが用いられており、このような構成の人工材料によって細胞の成長や分化を制御する研究が進められている。
【０００３】
このような研究においては、例えばガラスまたは高分子物質よりなる基板上に、例えばインシュリンなどの化学走性因子物質を固定化した人工材料を作製し、この人工材料を用いて細胞の増殖、分化、移動等に係る実験が行われている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
最新の研究によれば、化学走性因子物質よりなる薄膜上においては、細胞は化学走性因子物質を検知または取り込みながら化学走性因子物質濃度の高い方に移動すること、更に、このような細胞の挙動は、細胞自体の活性度に依存し、活性度の高い細胞ほど移動速度が大きく、活性度の低い細胞ほど移動速度が小さくなることが明らかとなってきている。
【０００５】
而して、このような細胞の特性を利用して、細胞の活性度の確認を、細胞の移動速度を測定することによって行うことが検討されている。
しかしながら、細胞の移動速度を測定するためには、微小な領域内において実質的に連続して化学走性因子物質濃度が一方向に変化してなる薄膜が必要となるが、このような濃度勾配を有する薄膜を製造する方法は知られていない。
【０００６】
【非特許文献１】
生理活性高分子の表面密度傾斜固定化による細胞機能制御，「ポリマー プレプリントス （Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｅｐｒｉｎｔｓ ）」，社団法人高分子学会，１９９９年９月２０日，第４８巻，第１０号，ｐ２４１１−２４１２
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、微小な領域内においても、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を製造する方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、微小な領域内においても、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を基板上に有してなる構成の人工材料および人工材料の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の化学走性機能制御膜の製造方法は、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、化学走性因子物質よりなる化学走性因子物質膜に対して、光源からの放射光を、その照射量が化学走性因子物質膜の照射対象領域において一方向に連続的に変化するよう照射して化学走性因子物質を変質させることにより、光源からの放射光の照射量が変化されてなる一方向において、化学走性因子物質が当該照射量に基づいた濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を得ることを特徴とする。
【０００９】
本発明の化学走性機能制御膜の製造方法においては、化学走性因子物質膜と、当該化学走性因子物質膜の上方に配置された光源との間の領域に遮光板を配置し、
この遮光板と化学走性因子物質膜との位置関係を一方向に相対的に変化させながら化学走性因子物質膜の照射対象領域に光源からの放射光を照射することを特徴とする。
【００１０】
本発明の化学走性機能制御膜の製造方法においては、化学走性因子物質膜と、当該化学走性因子物質膜の上方に配置された光源との間の領域に、透光率が一方向に連続的に変化する透光率変化領域を有するマスクを配置し、
光源からの放射光を透光率変化領域を有するマスクの当該透光率変化領域を介して化学走性因子物質膜の照射対象領域に照射することを特徴とする。
【００１１】
本発明の化学走性機能制御膜の製造方法においては、光源が、化学走性因子物質を変質させる波長の光を放射するものであることが好ましい。
【００１２】
本発明の人工材料は、上記の化学走性機能制御膜の製造方法によって得られる化学走性機能制御膜を基板上に有してなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の人工材料の製造方法は、基板の表面に形成された、化学走性因子物質を付着させる化学走性因子物質付着性能を有する付着性物質よりなる付着性物質膜に対して、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、光源からの放射光を、その照射量が当該付着性物質膜の照射対象領域において一方向に連続的に変化するよう照射して付着性物質を変質させることによって得られる下地処理膜の表面に、化学走性因子物質を含有する溶液を塗布することにより、当該下地処理膜における光源からの放射光の照射量が変化されてなる一方向において、この下地処理膜に対する光源からの放射光の照射量に基づいた濃度勾配を有する状態で化学走性因子物質が存在する化学走性機能制御膜を形成し、当該化学走性機能制御膜を基板上に有してなる人工材料を得ることを特徴とする。
【００１４】
本明細書中において、「連続的に変化する」とは、一定の変化割合で傾斜的に連続して変化することのみでなく、変化割合が段階的に変化することを含む概念であり、実質的に連続して変化することを意味する。
【００１５】
【作用】
本発明の化学走性機能制御膜の製造方法によれば、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、化学走性因子物質膜の照射対象領域に対して、その照射量が一方向に連続的に変化するよう光源からの放射光を照射して当該照射対象領域における化学走性因子物質を変質させることにより、この照射対象領域内において、光源からの放射光の照射量が変化されてなる一方向に、当該照射量に基づいて実質的に連続して化学走性因子物質濃度を変化させることができることから、照射対象領域が微小な大きさであっても、この微小な領域内において、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を容易に得ることができる。
【００１６】
本発明の人工材料の製造方法によれば、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、基板の表面に形成された付着性物質膜の照射対象領域に対して、その照射量が一方向に連続的に変化するよう光源からの放射光を照射して当該照射対象領域における付着性物質を変質させることにより、この照射対象領域内において、光源からの放射光の照射量が変化されてなる一方向に、当該照射量に基づいて実質的に連続して付着性物質濃度が変化してなる下地処理膜を得ることができると共に、この下地処理膜の表面に化学走性因子物質含有溶液を塗布することにより、下地処理膜における付着性物質濃度の変化状態に対応する変化状態で化学因子物質濃度が変化されてなる薄膜を形成することができることから、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を容易に得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の化学走性機能制御膜の製造方法は、細胞の化学走性機能を制御することのできる薄膜を形成するための方法であって、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、化学走性因子物質よりなる化学走性因子物質膜に対して、光源からの放射光を、その照射量が化学走性因子物質膜の照射対象領域において、一方向に連続的に変化するよう照射する工程を有するものである。
ここに、化学走性因子物質膜の照射対象領域は、制御対象の細胞（通常、外径１０〜３０μｍの大きさを有する）よりも大きい寸法を有することが必要とされる。
【００１８】
具体的に、化学走性因子物質膜の照射対象領域に光源からの放射光を照射する手法としては、下記（１）および（２）の手法が挙げられる。
【００１９】
（１）化学走性因子物質膜と、当該化学走性因子物質膜の上方に配置された光源との間の領域に遮光板を配置し、この遮光板と化学走性因子物質膜との位置関係を一方向に相対的に変化させながら化学走性因子物質膜の照射対象領域に光源からの放射光を順次照射する手法（以下、「第１の手法」ともいう。）
（２）化学走性因子物質膜と、当該化学走性因子物質膜の上方に配置された光源との間の領域に、透光率が一方向に連続的に変化する透光率変化領域を有するマスク（以下、「特定のマスク」ともいう。）を配置し、光源からの放射光を特定のマスクの透光率変化領域を介して化学走性因子物質膜の照射対象領域に照射する手法（以下、「第２の手法」ともいう。）
【００２０】
化学走性因子物質は、化学走性機能を有する細胞の化学走性の発現の刺激源となる化学物質であり、具体的には、例えばインシュリン、アスパラギン酸、３’，５’−サイクリックｃＡＭＰ（３’，５’−ｃｙｃｌｉｃ ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ｍｏｎｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ）などが挙げられる。
【００２１】
以下、第１の手法および第２の手法の各々による化学走性機能制御膜の製造方法について詳細に説明する。
【００２２】
＜第１の手法に係る化学走性機能制御膜の製造方法＞
先ず、図１に示すように、例えばガラス製の基板１１の表面（図１において上面）に、化学走性因子物質を含有する化学走性因子物質含有溶液を塗布し、乾燥させることによって薄膜状の化学走性因子物質膜１４を形成する。
次いで、基板１１上に形成された化学走性因子物質膜１４の上方（図２において上方）に、光源（図示せず）を配置すると共に、例えば石英ガラス製の基板１８（図２において下面）の大部分（図２において左方大部分）に、例えばクロム蒸着膜１９が形成されてなる遮光部１７Ａを有する遮光板１７を用意し、化学走性因子物質膜１４と光源との間に形成された領域２１の所定の位置に配置する。この例においては、図２に示すように、化学走性因子物質膜１４の表面（図２において上面）全域が照射対象領域１５とされており、また、遮光板１７は、化学走性因子物質膜１４に平行であって、例えば当該化学走性因子物質膜１４から５０μｍ離間した位置において、遮光部１７Ａによって光源からの放射光を照射対象領域１５全域において遮断する状態に配置されている。
【００２３】
そして、図３に示すように、例えば大気中などの酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、光源を、例えば放射光の照度が５ｍＷ／ｃｍ２ となる条件で点灯状態とすると共に、遮光板１７を、例えば５μｍ／秒の一定速度で化学走性因子物質膜１４の照射対象領域１５における一端（図３において右端）１５Ａから他端（図３において左端）１５Ｂに向かう方向（図３において左方向）に移動させながら、光源からの放射光を照射対象領域１５に対して一端１５Ａ側から順次照射することによって放射光が照射される領域を次第に拡大させ、最終的には照射対象領域１５全域に光源からの放射光を照射する（図４参照）。
【００２４】
このようにして、照射対象領域１５全域における照度分布が均一となる条件下において、照射対象領域１５の一端１５Ａ側から他端１５Ｂ側に向かうに従って次第に照射時間を小さくし、光源からの放射光の照射対象領域１５における照射量を、一端１５Ａから他端１５Ｂに向かう一方向に連続的に小さくなるよう変化させることにより、後述するように、図４に示すような一端３０Ａから他端３０Ｂに向かうに従って化学走性因子物質濃度が大きくなる濃度勾配を有する化学走性機能制御膜３０が形成される。
図４において、化学走性機能制御膜３０は、その表面（図４において上面）が傾斜した状態に描かれているが、この表面の傾斜状態は、一端３０Ａから他端３０Ｂに向かうに従って化学走性因子物質濃度が大きくなっている濃度勾配を便宜上厚みの変化として示すものである。
【００２５】
化学走性因子物質含有溶液としては、例えばアルコール、水などの溶媒中に、化学走性因子物質を溶解させてなるものを用いることができる。
また、化学走性因子物質含有溶液には、得られる化学走性機能制御膜３０の制御機能に弊害を伴わない範囲内においてバインダーが含有されていてもよい。
【００２６】
化学走性因子物質膜１４の厚さは、当該化学走性因子物質膜１４を構成する化学走性因子物質の単分子層〜数分子層の厚みとされ、化学走性因子物質の種類などによって異なるが、通常、０．１〜１μｍである。
【００２７】
遮光板１７は、その遮光部１７Ａが、化学走性因子物質膜１４の照射対象領域１５の幅（図２において紙面に垂直な方向の長さ）以上の幅を有するものであることが必要とされる。
【００２８】
光源としては、化学走性因子物質を、例えば分解して変質させる波長の光を放射するものを用いることができる。
光源に係る波長は、雰囲気が酸素を含有する場合においては、２２０ｎｍ以下、特に２００ｎｍ以下であることが好ましく、雰囲気がオゾンを含有する場合においては、３００ｎｍ以下、特に２７０ｎｍ以下であることが好ましい。
具体的に、光源としては、エキシマレーザ、エキシマランプ、低圧水銀ランプなどを用いることができるが、波長１７２ｎｍに輝線を有するエキシマランプまたは波長１８５ｎｍおよび２５４ｎｍに輝線を有する低圧水銀ランプを好適に用いることができる。
【００２９】
このような第１の手法に係る化学走性機能制御膜の製造方法は、化学走性因子物質膜１４に対して光源からの放射光を照射する工程において、化学走性因子物質膜１４が、酸素またはオゾンが光源からの放射光に含まれる紫外線に作用することによって発生する活性酸素と接触し、この活性酸素による酸化反応によって灰化（アッシング）され、その結果、当該化学走性因子物質膜１４における光源からの放射光が照射された部分の化学走性因子物質濃度が減少することとなるが、この化学走性因子物質膜１４の灰化割合が放射光の照射量に依存し、具体的に照射時間と比例関係にあることを利用するものである。すなわち、照射対象領域１５に対して、その一端１５Ａから他端１５Ｂに向かうに従って光源からの放射光の照射時間を次第に小さくして灰化割合を小さくすることにより、当該一端１５Ａに対応する一端３０Ａから当該他端１５Ｂに対応する他端３０Ｂに向かうに従って化学走性因子物質濃度が大きくなる濃度勾配を有する化学走性機能制御膜３０を容易に形成することができる。
【００３０】
また、この化学走性機能制御膜の製造方法においては、遮光板１７を一定速度で移動させていることから、照射対象領域１４において光源からの放射光の照射量が一定の変化割合で連続して変化することとなるため、得られる化学走性機能制御膜３０は化学走性因子物質濃度が一定の割合で連続して変化してなる濃度勾配を有するものとなる。
【００３１】
＜第２の手法に係る化学走性機能制御膜の製造方法＞
先ず、第１の手法に係る化学走性機能制御膜の製造方法と同様の手法により、例えばガラス製の基板上に、薄膜状の化学走性因子物質膜を形成する。
次いで、基板上に形成された化学走性因子物質膜の上方に、光源を配置すると共に、特定のマスクを用意し、化学走性因子物質膜と光源との間に形成される領域の所定の位置に配置する。
この例においては、特定のマスクは、その一端から他端に向かうに従って次第に透過率が大きくなる透光率変化領域を有するものであって、当該透光率変化領域が、化学走性因子物質膜の照射対象領域に対応した大きさを有し、化学走性因子物質膜に平行であって、例えば当該化学走性因子物質膜から５０μｍ離間した位置において、化学走性因子物質膜の照射対象領域全域に対向するよう配置されている。
【００３２】
そして、例えば大気中などの酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、光源を、例えば上記の特定のマスクがない状態で測定される放射光の照度が５ｍＷ／ｃｍ２ となる条件で点灯状態とし、化学走性因子物質膜の照射対象領域全域に対して一斉に特定のマスクの透光率変化領域を介して光源から放射された光を照射する。
【００３３】
このようにして、照射対象領域全域における光源からの放射光の照射時間が均一となる条件下において、特定のマスクを用いて、照射対象領域における、特定のマスクの透光率変化領域の一端に対向する一端から他端に向かうに従って次第に照度を大きくし、当該照射対象領域における光源からの放射光の照射量を、一端から他端に向かう一方向に連続的に大きくなるよう変化させることにより、一端から他端に向かうに従って化学走性因子物質濃度が小さくなる濃度勾配を有する化学走性機能制御膜が形成される。
【００３４】
特定のマスクとしては、透光率変化領域において、透光率が一方向に実質的に連続して変化する照度分布制御マスクを用いることができる。
この照度分布制御マスクには、その一端から他端に向かうに従って透光率が一定の変化割合で変化するマスク、およびその一端から他端に向かうに従って透光率が段階的に変化するマスクが包含される。
ここに、透光率が段階的に変化する照度分布制御マスクにおいては、透光率が変化する透光率変化幅が、得られる化学走性機能制御膜の化学走性因子物質濃度が変化する濃度変化幅と対応することとなるため、この透光率変化幅を、得られる化学走性機能制御膜が細胞に対して制御機能を発揮する濃度変化幅を有するものとなる範囲内に設定する必要がある。
【００３５】
具体的に、特定のマスクを構成する照度分布制御マスクとしては、例えば透明基板上に、当該透明基板の一端から他端に向かうに従ってその開口率が大きくなるよう配列された複数の開口を有するパターンの金属蒸着膜が形成されてなるフィルターを用いることができる。このようなフィルターは、例えば特開平７−３５９２１号公報に開示されている手法によって製造することができる。
【００３６】
光源としては、第１の製造方法と同様に、エキシマランプまたは低圧水銀ランプを好適に用いることができる。
【００３７】
このような第２の手法に係る化学走性機能制御膜の製造方法は、化学走性因子物質膜に対して光源からの放射光を照射する工程において、化学走性因子物質膜が、酸素またはオゾンが光源からの放射光に含まれる紫外線に作用することによって発生する活性酸素と接触し、この活性酸素による酸化反応によって灰化（アッシング）され、その結果、当該化学走性因子物質膜における光源からの放射光が照射された部分の化学走性因子物質濃度が減少することとなるが、この化学走性因子物質膜の灰化量が放射光の照射量に依存し、具体的に照度と比例関係にあることを利用するものである。すなわち、照射対象領域に対して、その一端から他端に向かうに従って光源からの放射光の照度を次第に大きくして灰化割合を大きくすることにより、一端から他端に向かうに従って化学走性因子物質濃度が小さくなる濃度勾配を有する化学走性機能制御膜を容易に形成することができる。
【００３８】
また、この化学走性機能制御膜の製造方法においては、化学走性因子物質膜の照射対象領域全域に対して一斉に光源からの放射光を照射することから、第１の手法に係る化学走性機能制御膜の製造方法に比して化学走性因子物質膜に対して光源からの放射光を照射する工程に要する時間が小さくなる。
【００３９】
以上のような化学走性機能制御膜の製造方法によれば、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、化学走性因子物質膜の照射対象領域に対して、その照射量が一方向に連続的に変化するよう光源からの放射光を照射することによって照射対象領域における化学走性因子物質膜が灰化されることにより、この照射対象領域内において、光源からの放射光の照射量が大きくなるに従って化学走性因子物質濃度が小さくなるよう一方向に連続的に変化させることができることから、照射対象領域が微小な大きさであっても、この微小な領域内において、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を容易に得ることができる。
実際上、第１の手法および第２の手法に係る化学走性機能制御膜の製造方法の各々によれば、照射対象領域における光源からの放射光の照射量が変化されるべき一方向の幅が、例えば１００μｍの微小な大きさであっても、この微小な領域内において、化学走性因子物質濃度が一方向に変化してなる濃度勾配を有する化学走性機能制御膜を容易に得ることができる。
【００４０】
この製造方法によって得られる化学走性機能制御膜は、一方向において実質的に連続して化学走性因子物質濃度が変化してなる濃度勾配を有するものであることから、細胞の活性度の確認用の人工材料の構成要素として好適に用いることができる。
【００４１】
本発明の人工材料は、上述の化学走性機能制御膜の製造方法によって得られる化学走性機能制御膜を基板上に有してなるものである。
【００４２】
このような構成の人工材料においては、当該人工材料を構成する基板として、前述の化学走性機能制御膜を製造する過程において用いられる基板を用いることができることから、当該化学走性機能制御膜を製造する過程において得られる基板上に化学走性機能制御膜が形成されてなる積層体を、そのままの状態で人工材料として用いることができる。
而して、化学走性機能制御膜を基板上に有してなる構成の人工材料（以下、「化学走性機能制御膜含有人工材料」ともいう。）は、本発明の化学走性機能制御膜の製造方法の手順に従って基板と化学走性機能制御膜との積層体を形成することによって製造することができるが、化学走性機能制御膜含有人工材料の製造方法は、これに限定されるものではなく、下記の手法によっても容易に製造することができる。
以下、化学走性機能制御膜含有人工材料の製造方法の一例を説明する。
【００４３】
例えば図５に示すような表面状態を有するガラス製の基板１１の表面（図５において上面）に、例えば下記式（１）で表されるヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などの化学走性因子物質を付着させる化学走性因子物質付着性能を有する付着性物質液を塗布して乾燥させることにより、図６に示すような表面状態を有する薄膜状の付着性物質膜４３を形成する。
【００４４】
【化１】
基板１１上に形成された付着性物質膜４３に対して、例えば大気中などの酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、例えば放射光の照度が５ｍＷ／ｃｍ２ となる条件で点灯状態とした光源からの放射光を、その照射量が付着性物質膜４３の照射対象領域（この例においては付着性物質膜４３の表面全域）において、一方向（図６において左右方向）に連続的に変化するよう照射する。
ここに、付着性物質膜４３の照射対象領域に光源からの放射光を照射する手法としては、本発明の化学走性機能制御膜の製造方法において化学走性因子物質膜の照射対象領域に光源からの放射光を照射する第１の手法および第２の手法と同様の手法、具体的には下記の（Ａ）および（Ｂ）の手法が挙げられる。
【００４６】
（Ａ）付着性物質膜と、当該付着性物質膜の上方に配置された光源との間の領域に遮光板を配置し、この遮光板と付着性物質膜との位置関係を一方向に相対的に変化させながら付着性物質膜の照射対象領域に光源からの放射光を順次照射する手法
（Ｂ）付着性物質膜と、当該付着性物質膜の上方に配置された光源との間の領域に、透光率が一方向に連続的に変化する透光率変化領域を有する特定のマスクを配置し、光源からの放射光を特定のマスクの透光率変化領域を介して付着性物質膜の照射対象領域に照射する手法
【００４７】
このような紫外線照射処理によれば、図７に示すように、付着性物質膜４３を構成する付着性物質が、酸素またはオゾンが光源からの放射光に含まれる紫外線の作用によって分解され、その結果、当該付着性物質膜４３における光源からの放射光が照射された部分の付着性物質濃度が減少することとなるが、この付着性物質濃度の減少割合が放射光の照射量と比例関係にあることから、照射対象領域に対して、その一端（図７において右端）から他端（図７において左端）に向かうに従って光源からの放射量を次第に小さくすることにより、一端から他端に向かうに従って付着性物質濃度が小さくなる濃度勾配を有する下地処理膜４５（図８参照）が形成される。
ここに、得られた下地処理膜４５においては、付着性物質の化学走性因子物質付着性能は変質されることによって失われるため、付着性物質濃度が大きい他端側部分ほど比例的に化学走性因子物質を付着しやすくなっている。なお、図７においては、付着性物質膜４３の右方部分に存在する付着性物質が変質された状態を示している。
【００４８】
そして、基板１１上に形成された下地処理膜４５の表面全面に対して化学走性因子物質含有溶液を塗布することにより、図８に示すように、下地処理膜４５における付着性物質濃度の濃度勾配に対応した濃度勾配を有する状態で付着性物質が存在する、具体的には、一端（図８において右端）から他端（図８において右端）に向かうに従って化学走性因子物質濃度が大きくなる濃度勾配を有する化学走性機能制御膜３０が形成される。
図８において、化学走性機能制御膜３０は、その表面（図８において上面）が傾斜した状態に描かれているが、この表面の傾斜状態は、一端から他端に向かうに従って化学走性因子物質濃度が大きくなっている濃度勾配を便宜上厚みの変化として示すものである。
このようにして、化学走性機能制御膜３０を基板１１上に有してなる人工材料が製造される。
なお、化学走性機能制御膜３０は、前述の化学走性機能制御膜の製造方法によって得られる化学走性機能制御膜と同様の機能を有するものである。
【００４９】
光源としては、エキシマランプまたは低圧水銀ランプを好適に用いることができる。
光源に係る波長は、雰囲気が酸素を含有する場合においては、２２０ｎｍ以下、特に２００ｎｍ以下であることが好ましく、雰囲気がオゾンを含有する場合においては、３００ｎｍ以下、特に２７０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５０】
この人工材料を用いて細胞の活性度を確認する方法としては、例えば図９に示すように、人工材料における化学走性機能制御膜の化学走性因子物質濃度の低い方の一端に活性度を確認すべき細胞（以下、「対象細胞」ともいう。）３５を置き、図１０に示すように、対象細胞３５が化学走性機能制御膜３０の化学走性因子物質濃度の高い方に移動し、最終的に化学走性因子物質濃度の高い方の一端に到達するまでの時間を、例えば顕微鏡観察により測定し、この対象細胞３５の移動距離と移動時間とから算出される対象細胞の移動速度の大きさに基づいてこの対象細胞３５の活性度を確認する手法が挙げられる。
【００５１】
この細胞の活性度の確認する方法に用いる人工材料を構成する化学走性機能制御膜に係る化学走性因子物質は、対象細胞の種類、検査環境条件等に応じて適宜に選択することが必要である。
例えば、対象細胞がバクテリアである場合には、アスパラギン酸を化学走性因子物質とした化学走性機能制御膜を好適に用いることができ、また、対象細胞が細胞性粘菌である場合には、３’，５’−サイクリックｃＡＭＰを化学走性因子物質とした化学走性機能制御膜を用いることができる。
【００５２】
このような人工材料を用いた細胞の活性度の確認方法は、例えば癌細胞の転移の研究にも応用することができる可能性がある。
【００５３】
以上、本発明について説明したが、本発明においては種々の変更を加えることができる。
例えば、化学走性機能制御膜の製造方法に係る第１の手法においては、化学走性因子物質膜と遮光板との位置関係を相対的に変化させればよいことから、遮光板に代えて化学走性因子物質膜が形成された基板を移動させてもよい。
【００５４】
また、化学走性機能制御膜の製造方法に係る第１の手法においては、得られる化学走性機能制御膜の化学走性因子物質濃度が段階的に変化するよう、当該化学走性機能制御膜の濃度変化幅が、当該化学走性機能制御膜が細胞に対して制御機能を発揮するものとなる範囲内において、化学走性因子物質膜と遮光板との位置関係を断続的に変化させてもよい。
【００５５】
更に、化学走性機能制御膜の製造方法に係る第１の手法および第２の手法においては、化学走性因子物質としてインシュリンを用い、基板としてガラス製のものを用いる場合には、ガラス製の基板の表面に、ガラス表面を疎水化し、インシュリンを付着して固定しやすくさせる作用のあるヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を塗布し、当該基板の表面を変質させた後にインシュリン膜を形成してもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の化学走性機能制御膜の製造方法によれば、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、化学走性因子物質膜の照射対象領域に対して、その照射量が一方向に連続的に変化するよう光源からの放射光を照射して当該照射対象領域における化学走性因子物質膜を変質させることにより、この照射対象領域内において、光源からの放射光の照射量が変化されてなる一方向に、当該照射量に基づいて実質的に連続して化学走性因子物質濃度を変化させることができることから、照射対象領域が微小な大きさであっても、この微小な領域内において、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を容易に得ることができる。
【００５７】
本発明の人工材料は、上記の製造方法によって得られる微小な領域内においても、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を基板上に有してなるものであり、この人工材料を用いて細胞の移動速度を測定することにより、細胞の活性度を確認することができる。
【００５８】
本発明の人工材料の製造方法によれば、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、基板の表面に形成された付着性物質膜の照射対象領域に対して、その照射量が一方向に連続的に変化するよう光源からの放射光を照射して当該照射対象領域における付着性物質を変質させることにより、この照射対象領域内において、光源からの放射光の照射量が変化されてなる一方向に、当該照射量に基づいて実質的に連続して付着性物質濃度が変化してなる下地処理膜を得ることができると共に、この下地処理膜の表面に化学走性因子物質含有溶液を塗布することにより、下地処理膜における付着性物質濃度の変化状態に対応する変化状態で化学因子物質濃度が変化されてなる薄膜を形成することができることから、化学走性因子物質が一方向において濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板上に化学走性因子物質膜が形成された状態を示す説明図である。
【図２】基板上に形成された化学走性因子物質膜と光源との間の領域に遮光板を所定の位置に配置した状態を示す説明図である。
【図３】基板上に形成された化学走性因子物質膜の照射対象領域に対して光源からの放射光を照射している状態を示す説明図である。
【図４】基板上に形成された本発明の化学走性機能制御膜を、遮光板と共に示す説明図である。
【図５】ガラス製の基板の表面状態を示す説明用模式図である。
【図６】ガラス製の基板上に形成されたヘキサメチルジシラザンよりなる付着性物質膜の状態を示す説明用模式図である。
【図７】ヘキサメチルジシラザンよりなる付着性物質膜が光源からの放射光が照射されることによって当該付着性物質膜を構成する付着性物質が変質されている状態を示す説明用模式図である。
【図８】ガラス製の基板上に化学走性機能制御膜が形成されてなる構成の本発明の人工材料を示す説明用模式図である。
【図９】本発明の人工材料における基板上に形成された化学走性機能制御膜の一端に細胞を放した状態を示す説明図である。
【図１０】本発明の人工材料における基板上に形成された化学走性機能制御膜において細胞が移動している状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 基板
１４ 化学走性因子物質膜
１５ 照射対象領域
１５Ａ 一端
１５Ｂ 他端
１７ 遮光板
１７Ａ 遮光部
１８ 基板
１９ クロム蒸着膜
２１ 領域
３０ 化学走性機能制御膜
３０Ａ 一端
３０Ｂ 他端
３５ 細胞
４３ 付着性物質膜
４５ 下地処理膜
Claims (6)
- 酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、化学走性因子物質よりなる化学走性因子物質膜に対して、光源からの放射光を、その照射量が化学走性因子物質膜の照射対象領域において一方向に連続的に変化するよう照射して化学走性因子物質を変質させることにより、光源からの放射光の照射量が変化されてなる一方向において、化学走性因子物質が当該照射量に基づいた濃度勾配を有する状態で存在する化学走性機能制御膜を得ることを特徴とする化学走性機能制御膜の製造方法。
- 化学走性因子物質膜と、当該化学走性因子物質膜の上方に配置された光源との間の領域に遮光板を配置し、
この遮光板と化学走性因子物質膜との位置関係を一方向に相対的に変化させながら化学走性因子物質膜の照射対象領域に光源からの放射光を照射することを特徴とする請求項１に記載の化学走性機能制御膜の製造方法。 - 化学走性因子物質膜と、当該化学走性因子物質膜の上方に配置された光源との間の領域に、透光率が一方向に連続的に変化する透光率変化領域を有するマスクを配置し、
光源からの放射光を透光率変化領域を有するマスクの当該透光率変化領域を介して化学走性因子物質膜の照射対象領域に照射することを特徴とする請求項１に記載の化学走性機能制御膜の製造方法。 - 光源が、化学走性因子物質を変質させる波長の光を放射するものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の化学走性機能制御膜の製造方法。
- 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の化学走性機能制御膜の製造方法によって得られる化学走性機能制御膜を基板上に有してなることを特徴とする人工材料。
- 基板の表面に形成された、化学走性因子物質を付着させる化学走性因子物質付着性能を有する付着性物質よりなる付着性物質膜に対して、酸素またはオゾンを含有する雰囲気中において、光源からの放射光を、その照射量が当該付着性物質膜の照射対象領域において一方向に連続的に変化するよう照射して付着性物質を変質させることによって得られる下地処理膜の表面に、化学走性因子物質を含有する溶液を塗布することにより、当該下地処理膜における光源からの放射光の照射量が変化されてなる一方向において、この下地処理膜に対する光源からの放射光の照射量に基づいた濃度勾配を有する状態で化学走性因子物質が存在する化学走性機能制御膜を形成し、当該化学走性機能制御膜を基板上に有してなる人工材料を得ることを特徴とする人工材料の製造方法。
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