JPH09236571A - 固体支持膜バイオセンサー - Google Patents
固体支持膜バイオセンサーInfo
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/001—Enzyme electrodes
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 新規なバイオセンサーの提供。
【解決手段】 支持体として固体Ａ、膜として脂質二重
層Ｂ、ＡとＢとの間に埋め込まれたスペーサーＣおよび
脂質二重層中に埋め込まれたレセプターＤから成る。こ
のバイオセンサーは、そのスペーサーＣに特徴があり、
これは脂質Ｂのホスファチド基とエステル結合を形成す
るエタノールアミンの分子、４−２０個のＣ2−Ｃ10-α
-アミノ酸から形成されたヘリックスまたはプリーツ化
シート構造のオリゴペプチド、および支持体Ａとの化学
的または物理化学的結合に携わる反応性基から成る。
層Ｂ、ＡとＢとの間に埋め込まれたスペーサーＣおよび
脂質二重層中に埋め込まれたレセプターＤから成る。こ
のバイオセンサーは、そのスペーサーＣに特徴があり、
これは脂質Ｂのホスファチド基とエステル結合を形成す
るエタノールアミンの分子、４−２０個のＣ2−Ｃ10-α
-アミノ酸から形成されたヘリックスまたはプリーツ化
シート構造のオリゴペプチド、および支持体Ａとの化学
的または物理化学的結合に携わる反応性基から成る。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、支持体として固
体、膜としてスペーサーを介して固体に結合した脂質二
重層、および脂質二重層中に固体とは接触しないレセプ
ターから成る新規な膜バイオセンサーに関する。特にこ
の新規な膜バイオセンサーは、ヘリックス状またはプリ
ーツ化シート構造のオリゴペプチドを含む、それらの特
定のスペーサーに特徴がある。
体、膜としてスペーサーを介して固体に結合した脂質二
重層、および脂質二重層中に固体とは接触しないレセプ
ターから成る新規な膜バイオセンサーに関する。特にこ
の新規な膜バイオセンサーは、ヘリックス状またはプリ
ーツ化シート構造のオリゴペプチドを含む、それらの特
定のスペーサーに特徴がある。
【０００２】
【発明の背景】上記のような基本構造の膜バイオセンサ
ーは、とりわけ２つの目的を果たすことができる： −取り込まれたレセプターと特異的な生物学的相互作用
を有するリガンドを、生物源の液体から被検体として検
出でき、そこから医学的試験ロッドまたは他の医学的も
しくは生物学的分析法を開発できる；そして −適当な溶媒中の種々のリガンドを、すでに述べたレセ
プターとの対形成（特異的相互作用）に関するそれらの
適性について検査でき、そこから、例えば医薬品および
植物保護剤の分野における新規活性化合物に関する化学
的／生物学的成分の可能性を現実化し、そして特別に開
発することができる。
ーは、とりわけ２つの目的を果たすことができる： −取り込まれたレセプターと特異的な生物学的相互作用
を有するリガンドを、生物源の液体から被検体として検
出でき、そこから医学的試験ロッドまたは他の医学的も
しくは生物学的分析法を開発できる；そして −適当な溶媒中の種々のリガンドを、すでに述べたレセ
プターとの対形成（特異的相互作用）に関するそれらの
適性について検査でき、そこから、例えば医薬品および
植物保護剤の分野における新規活性化合物に関する化学
的／生物学的成分の可能性を現実化し、そして特別に開
発することができる。
【０００３】レセプターは細胞膜内にあるときのみ、生
物系中で述べられている作用を表すことができる。その
ような細胞膜は一般的に、脂質二重層から成る。例えば
存在するレセプターに特異的なリガンドの結合はこのレ
セプターのイオンチャンネルを開くことができ、脂質二
重層を通って生物細胞内部への、またはそのような生物
細胞の内部からの電気信号が可能となる。しかし上記の
分析および他の目的のために採用することを意図する合
成膜バイオセンサーは、より良い操作性および保存性の
ために固体に支えられなければならない。そこに結合し
ている脂質二重層は、すなわちレセプターを埋め込むた
めに必要な細胞膜の再調整を意味する。レセプターの活
性を確実にするために（これは生物起源の細胞中で細胞
内部に届き、そしてそこで細胞流体との接触のみを有す
る）、レセプターが支持固体と接触することを回避する
必要がある。
物系中で述べられている作用を表すことができる。その
ような細胞膜は一般的に、脂質二重層から成る。例えば
存在するレセプターに特異的なリガンドの結合はこのレ
セプターのイオンチャンネルを開くことができ、脂質二
重層を通って生物細胞内部への、またはそのような生物
細胞の内部からの電気信号が可能となる。しかし上記の
分析および他の目的のために採用することを意図する合
成膜バイオセンサーは、より良い操作性および保存性の
ために固体に支えられなければならない。そこに結合し
ている脂質二重層は、すなわちレセプターを埋め込むた
めに必要な細胞膜の再調整を意味する。レセプターの活
性を確実にするために（これは生物起源の細胞中で細胞
内部に届き、そしてそこで細胞流体との接触のみを有す
る）、レセプターが支持固体と接触することを回避する
必要がある。
【０００４】
【従来の技術】支持固体とレセプターとの接触を回避す
るために、脂質二重層はしたがってポリオキシエチレン
（ポリオキシアルキレン）基のスペーサーを持つ支持体
に面する側に提供された（欧州特許出願公開第441 120
号；国際公開第93/21528;Langmuir 10(1994),197-21
0)。しかしこの種の記載されているバイオセンサーは、
自己−集成（self-assembly:SA)工程でポリオキシアル
キレン橋の構成員（スペーサー）が十分に安定な組織状
態にはならず、これにより使用および結果の再現性が厳
しく制限されるので、調製そして実際に使用することは
難しいと思われる。
るために、脂質二重層はしたがってポリオキシエチレン
（ポリオキシアルキレン）基のスペーサーを持つ支持体
に面する側に提供された（欧州特許出願公開第441 120
号；国際公開第93/21528;Langmuir 10(1994),197-21
0)。しかしこの種の記載されているバイオセンサーは、
自己−集成（self-assembly:SA)工程でポリオキシアル
キレン橋の構成員（スペーサー）が十分に安定な組織状
態にはならず、これにより使用および結果の再現性が厳
しく制限されるので、調製そして実際に使用することは
難しいと思われる。
【０００５】
【発明の構成】今回、上述の不利益はオリゴペプチド−
含有スペーサー基を使用すれば克服できることが見い出
された。
含有スペーサー基を使用すれば克服できることが見い出
された。
【０００６】この発明は支持体として固体Ａ、スペーサ
ーＣをＡとＢとの間に組み込まれた状態で持つ膜として
の脂質二重層Ｂ、および脂質二重層中に埋め込まれたレ
セプターＤから成る固体−支持膜バイオセンサーであっ
て、 ａ）Ｄに面する表面上のＡは、電気信号の感知を有する
腐食−耐性材料から成る、 ｂ）Ｂの下部脂質単層は天然に存在するヘッド基を持
つ、全脂質分子の１−40％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホ
スファチジル化合物、およびヘッド基の代わりにスペー
サーＣを持つ60−99％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスフ
ァチドから成り、そしてその上部脂質単層は天然に存在
するヘッド基を持つ100％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホス
ファチジル化合物から成り、層のすべてのアシル基は本
質的に等しい長さであるが、下部脂質単層のアシル基は
上部脂質単層のアシル基と等しいか、または異なる、 ｃ）ＣはＢのリン酸基とエステル結合を形成する１分子
のエタノールアミン、4-20個のＣ2-Ｃ10-α-アミノ酸か
ら形成されるヘリックスまたはプリーツ化シート構造の
オリゴペプチド、およびＡとの化学的または物理化学的
結合に携わる反応性基から成り、バイオセンサーのすべ
てのＣは同一であり、そして ｄ）ＤはＡと接触しない。
ーＣをＡとＢとの間に組み込まれた状態で持つ膜として
の脂質二重層Ｂ、および脂質二重層中に埋め込まれたレ
セプターＤから成る固体−支持膜バイオセンサーであっ
て、 ａ）Ｄに面する表面上のＡは、電気信号の感知を有する
腐食−耐性材料から成る、 ｂ）Ｂの下部脂質単層は天然に存在するヘッド基を持
つ、全脂質分子の１−40％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホ
スファチジル化合物、およびヘッド基の代わりにスペー
サーＣを持つ60−99％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスフ
ァチドから成り、そしてその上部脂質単層は天然に存在
するヘッド基を持つ100％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホス
ファチジル化合物から成り、層のすべてのアシル基は本
質的に等しい長さであるが、下部脂質単層のアシル基は
上部脂質単層のアシル基と等しいか、または異なる、 ｃ）ＣはＢのリン酸基とエステル結合を形成する１分子
のエタノールアミン、4-20個のＣ2-Ｃ10-α-アミノ酸か
ら形成されるヘリックスまたはプリーツ化シート構造の
オリゴペプチド、およびＡとの化学的または物理化学的
結合に携わる反応性基から成り、バイオセンサーのすべ
てのＣは同一であり、そして ｄ）ＤはＡと接触しない。
【０００７】本発明はさらに、上記のような固体−支持
膜バイオセンサーの調製法であって、 （１）スペーサーを提供する１部の脂質および１−106
部の空間を形成しない脂質（non-spaced lipid)の水性
溶液、ならびにＣ1-Ｃ4-アルカノールおよびＣ3-Ｃ6-ケ
トンまたはそれら数種の混合物から成る群からの有機溶
媒を支持体Ａに適用し、スペーサーを提供する60−99％
の脂質分子および１−40％の空間を形成しない脂質分子
から成る下部脂質単層を自然に形成させ、（１ａ）上部
脂質単層をさらにまた水性溶液から自然に形成させる
か、または（１ｂ）水を含まない溶液中で、下部脂質単
層のみを形成した後、使用する有機溶媒を用いて洗浄工
程を完了し、水中の空間を形成しない脂質分子溶液を適
用することにより脂質二重層を生成し、そしてレセプタ
ー懸濁液のミセル溶液を（１ａ）または（１ｂ）に従い
形成した脂質二重層に移し、レセプターＤを脂質二重層
中に自然に整列させるか、あるいは （２）スペーサーを上記溶媒の１つの中に提供した脂質
溶液を支持体Ａに移し、脂質のサブ単層（submonolaye
r)が形成した後、この溶液を支持体から再度除去し、支
持体上に形成したサブ単層を上記溶媒の１つ、そして次
にミセル水溶液、空間を形成しない脂質、表面活性剤で
すすぎ、そしてレセプターＤをサブ単層に移し、脂質二
重層を自然に完成させ、そしてレセプターＤを自然に脂
質二重層内に整列させるか、あるいは、 （３）レセプター分子および脂質から成る気胞溶液を支
持体Ａ上に形成したサブ単層に適用し、この気胞を自然
にサブ単層と融合させ、そしてレセプターＤを脂質二重
層中に自然に整列させる、いずれかを含んで成る。
膜バイオセンサーの調製法であって、 （１）スペーサーを提供する１部の脂質および１−106
部の空間を形成しない脂質（non-spaced lipid)の水性
溶液、ならびにＣ1-Ｃ4-アルカノールおよびＣ3-Ｃ6-ケ
トンまたはそれら数種の混合物から成る群からの有機溶
媒を支持体Ａに適用し、スペーサーを提供する60−99％
の脂質分子および１−40％の空間を形成しない脂質分子
から成る下部脂質単層を自然に形成させ、（１ａ）上部
脂質単層をさらにまた水性溶液から自然に形成させる
か、または（１ｂ）水を含まない溶液中で、下部脂質単
層のみを形成した後、使用する有機溶媒を用いて洗浄工
程を完了し、水中の空間を形成しない脂質分子溶液を適
用することにより脂質二重層を生成し、そしてレセプタ
ー懸濁液のミセル溶液を（１ａ）または（１ｂ）に従い
形成した脂質二重層に移し、レセプターＤを脂質二重層
中に自然に整列させるか、あるいは （２）スペーサーを上記溶媒の１つの中に提供した脂質
溶液を支持体Ａに移し、脂質のサブ単層（submonolaye
r)が形成した後、この溶液を支持体から再度除去し、支
持体上に形成したサブ単層を上記溶媒の１つ、そして次
にミセル水溶液、空間を形成しない脂質、表面活性剤で
すすぎ、そしてレセプターＤをサブ単層に移し、脂質二
重層を自然に完成させ、そしてレセプターＤを自然に脂
質二重層内に整列させるか、あるいは、 （３）レセプター分子および脂質から成る気胞溶液を支
持体Ａ上に形成したサブ単層に適用し、この気胞を自然
にサブ単層と融合させ、そしてレセプターＤを脂質二重
層中に自然に整列させる、いずれかを含んで成る。
【０００８】可能な支持体Ａは、レセプターＤに面する
表面上に電気信号の感知を有する腐食耐性材料から成る
セラミック基材、金属またはジュロプラスチック性もし
くは熱可塑性ポリマーから成ることができる、任意の所
望の寸法的に安定な固体である。支持体が腐食−耐性の
金属材料から成る場合、その表面をさらに改質または被
覆する必要はない。これは例えば、金、銀、白金、パラ
ジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウムまたは銅の
ような（半）貴金属に応用される。支持体が非−腐食−
耐性材料から成る場合、上述した１つの腐食−耐性
（半）貴金属を用いて、Ｄに面する表面上を別の方法
（例えば湿式化学法で、または電解で）で板金するか、
または被覆しなければならない。
表面上に電気信号の感知を有する腐食耐性材料から成る
セラミック基材、金属またはジュロプラスチック性もし
くは熱可塑性ポリマーから成ることができる、任意の所
望の寸法的に安定な固体である。支持体が腐食−耐性の
金属材料から成る場合、その表面をさらに改質または被
覆する必要はない。これは例えば、金、銀、白金、パラ
ジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウムまたは銅の
ような（半）貴金属に応用される。支持体が非−腐食−
耐性材料から成る場合、上述した１つの腐食−耐性
（半）貴金属を用いて、Ｄに面する表面上を別の方法
（例えば湿式化学法で、または電解で）で板金するか、
または被覆しなければならない。
【０００９】さらに同時に電気信号を感知できるように
する腐食−耐性支持体材料は、ドープシリコンである。
する腐食−耐性支持体材料は、ドープシリコンである。
【００１０】非−腐食−耐性金属材料の場合またはジュ
ロプラスチック性または熱可塑性ポリマーの場合は、レ
セプターＤに面する表面を上述の腐食−耐性（半）貴金
属の１つにより別の方法で板金するか、または被覆しな
ければならない。
ロプラスチック性または熱可塑性ポリマーの場合は、レ
セプターＤに面する表面を上述の腐食−耐性（半）貴金
属の１つにより別の方法で板金するか、または被覆しな
ければならない。
【００１１】支持体Ａ上に脂質二重層Ｂが整列する。こ
の脂質二重層は、アシル基の炭化水素末端が続いて整列
し、かつ高度に方向が定まった構造を有する多数のジ-
(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファチジルコリン分子から成
る。この二重層の上層はそのようなホスファチジルコリ
ン分子100％から成り、二重層Ｂの下層は全脂質分子の
１−40％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファチジルコリ
ンおよびコリンの代わりにスペーサーＣがある60−99％
のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファチドからのみ構成さ
れている。好適な様式では、本発明のバイオセンサーは
Ｂの下部脂質単層が、全脂質分子の10−30％のジ-(Ｃ8-
Ｃ30-アシル)-ホスファチジルコリンおよび70−90％の
ジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファチド（しかし、これは
コリンの代わりにスペーサーＣを持つ）から成り、そし
て上層が100％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファチジル
コリンから成る。さらに好適な様式では、アシル基は10
−24個のＣ原子を含む。
の脂質二重層は、アシル基の炭化水素末端が続いて整列
し、かつ高度に方向が定まった構造を有する多数のジ-
(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファチジルコリン分子から成
る。この二重層の上層はそのようなホスファチジルコリ
ン分子100％から成り、二重層Ｂの下層は全脂質分子の
１−40％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファチジルコリ
ンおよびコリンの代わりにスペーサーＣがある60−99％
のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファチドからのみ構成さ
れている。好適な様式では、本発明のバイオセンサーは
Ｂの下部脂質単層が、全脂質分子の10−30％のジ-(Ｃ8-
Ｃ30-アシル)-ホスファチジルコリンおよび70−90％の
ジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファチド（しかし、これは
コリンの代わりにスペーサーＣを持つ）から成り、そし
て上層が100％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファチジル
コリンから成る。さらに好適な様式では、アシル基は10
−24個のＣ原子を含む。
【００１２】アシル基がグリセロールでエステル化され
ている２つの長−鎖脂肪酸は、アシル基の状態で８−30
個のＣ原子、好ましくは10−24個のＣ原子を有する。典
型的なアシル基は全14個のＣ原子を有するミリスチル基
−CO−(CH2)12−CH3である。本発明に適する他のアシル
基の例は、８個のＣ原子を有するカプリリル基−CO−(C
H2)6−CH3、10個のＣ原子を有するカプロニル基−CO−
(CH2)8−CH3、ラウリル基、パルミチル基、ステアリル
基、n-エイコサンカルボン酸から誘導されるアラキニル
基(Ｃ20)、テトラコサン-カルボン酸から誘導されるリ
グノセリル基(Ｃ24)およびトリアコンタン-カルボン酸
から誘導されるアシル基(Ｃ30)である。すべての可能な
アシル基が、直鎖である。直鎖Ｃ原子数を有するすでに
述べたアシル基とは別に、例えばトリデカン−カルボン
酸（Ｃ13）のアシル基、ペンタデカン−カルボン酸（Ｃ
15）のアシル基、ヘプタデカンカルボン酸（マルガリン
酸：Ｃ 17）のアシル基、ヘンエイコサン酸（Ｃ21）のア
シル基およびその他の非直鎖Ｃ原子数を有するものも使
用できる。直鎖または非直鎖Ｃ原子数を有する飽和アシ
ル基とは別に、オレイル（Ｃ18）、エライジニル
（Ｃ18）、リノリル（Ｃ18）、リノレニル（Ｃ18）のよ
うな不飽和アシル基、または異なるＣ原子数を有するそ
れらの同族体も可能である。より良い利用性と言う理由
のみから、直鎖Ｃ原子数を有するアシル基が好ましい。
ている２つの長−鎖脂肪酸は、アシル基の状態で８−30
個のＣ原子、好ましくは10−24個のＣ原子を有する。典
型的なアシル基は全14個のＣ原子を有するミリスチル基
−CO−(CH2)12−CH3である。本発明に適する他のアシル
基の例は、８個のＣ原子を有するカプリリル基−CO−(C
H2)6−CH3、10個のＣ原子を有するカプロニル基−CO−
(CH2)8−CH3、ラウリル基、パルミチル基、ステアリル
基、n-エイコサンカルボン酸から誘導されるアラキニル
基(Ｃ20)、テトラコサン-カルボン酸から誘導されるリ
グノセリル基(Ｃ24)およびトリアコンタン-カルボン酸
から誘導されるアシル基(Ｃ30)である。すべての可能な
アシル基が、直鎖である。直鎖Ｃ原子数を有するすでに
述べたアシル基とは別に、例えばトリデカン−カルボン
酸（Ｃ13）のアシル基、ペンタデカン−カルボン酸（Ｃ
15）のアシル基、ヘプタデカンカルボン酸（マルガリン
酸：Ｃ 17）のアシル基、ヘンエイコサン酸（Ｃ21）のア
シル基およびその他の非直鎖Ｃ原子数を有するものも使
用できる。直鎖または非直鎖Ｃ原子数を有する飽和アシ
ル基とは別に、オレイル（Ｃ18）、エライジニル
（Ｃ18）、リノリル（Ｃ18）、リノレニル（Ｃ18）のよ
うな不飽和アシル基、または異なるＣ原子数を有するそ
れらの同族体も可能である。より良い利用性と言う理由
のみから、直鎖Ｃ原子数を有するアシル基が好ましい。
【００１３】本発明の膜バイオセンサーの脂質二重層Ｂ
では、２つの脂質単層は反対方向にアシル基の炭化水素
基を持っている。
では、２つの脂質単層は反対方向にアシル基の炭化水素
基を持っている。
【００１４】各脂質単層内で、その中に存在するすべて
のアシル基は本質的に同じ鎖長である。これは脂質単層
に関して上述した範囲内の意図する鎖長のアシル基にお
いて、それに続く２Ｃ原子少ない、または多い鎖長も最
高30モル％で存在できることを意味する。したがって16
個のＣ原子鎖長を意図する場合には、14、15、17または
18個のＣ原子またはその混合物が、最高で全30モル％存
在できる。簡単な取り扱いという理由から、同一鎖長の
両脂質単層アシル基中に取り込むことが有用かつ有利で
ある。これはまた本発明の膜バイオセンサーを（１ａ）
および（２）に従い形成するための上記の調製法にも必
要であり、ここで脂質二重層は各々の脂質単層中で本質
的に同一鎖長であることを確実とするために、自己組織
化する。しかし特に下部脂質単層のみを最初に調製でき
る変更調製態様（１ｂ）では、下部脂質単層に比べて種
々のＣ原子数を持つアシル基を有する別個に適用された
上部脂質単層を応用することが可能である。しかし適用
された上部脂質単層内で、すべてのアシル基は次に同じ
鎖長を有する。
のアシル基は本質的に同じ鎖長である。これは脂質単層
に関して上述した範囲内の意図する鎖長のアシル基にお
いて、それに続く２Ｃ原子少ない、または多い鎖長も最
高30モル％で存在できることを意味する。したがって16
個のＣ原子鎖長を意図する場合には、14、15、17または
18個のＣ原子またはその混合物が、最高で全30モル％存
在できる。簡単な取り扱いという理由から、同一鎖長の
両脂質単層アシル基中に取り込むことが有用かつ有利で
ある。これはまた本発明の膜バイオセンサーを（１ａ）
および（２）に従い形成するための上記の調製法にも必
要であり、ここで脂質二重層は各々の脂質単層中で本質
的に同一鎖長であることを確実とするために、自己組織
化する。しかし特に下部脂質単層のみを最初に調製でき
る変更調製態様（１ｂ）では、下部脂質単層に比べて種
々のＣ原子数を持つアシル基を有する別個に適用された
上部脂質単層を応用することが可能である。しかし適用
された上部脂質単層内で、すべてのアシル基は次に同じ
鎖長を有する。
【００１５】スペーサーＣは、ジアシルホスファチドの
リン酸基にエステル様様式で結合するエタノールアミン
分子から成る。４−20個のα-アミノ酸のオリゴペプチ
ドを次に、エタノールアミンのＮ原子に結合させる。好
ましくはこれは、４-10個のα-アミノ酸のオリゴペプチ
ドである。α-アミノ酸は2-10個のＣ原子、好ましくは
２−４個のＣ原子を含み、特に好ましくは２個のＣ原子
を有するグリシンである。そのような構造のオリゴペプ
チドスペーサーは、ヘリックスまたはプリーツ化シート
構造で存在し、そしてこれにより脂質二重層の下部単層
と支持体Ａとの間の高い組織比率を可能とする。この高
い組織化は、一方ではレセプターＤが自然な細胞膜を刺
激するための環境を可能とし、そして他方ではこのレセ
プターＤが支持体Ａと接触することを回避する。本発明
の膜バイオセンサーにおいて、このスペーサーの変動性
は、レセプターＤが特異的になるために必要な大きさ、
および空間を可能にする。スペーサーは最終的に末端α
-アミノ酸のＮ原子への結合を伴い、反応性基は脂質二
重層Ｂの空間があいた下部脂質単層を支持体Ａの腐食−
耐性材料の表面に固定化し、これは電気信号の感知を可
能にする。すでに上記に示したように、電気信号を感知
できる支持体Ａの腐食−耐性表面は（半）貴金属である
ので、可能な反応性基は例えばチオールまたはジスルフ
ィド基を有するものの１つである。チオールまたはジス
ルフィド基は特に、（半）貴金属の１つである場合、特
に金の場合、または白金の場合に可能である。腐食−耐
性であり、そして電気信号の感知を可能にする表面が、
例えばドープシリコンの場合には、可能な反応性基はシ
ラン基を持つものの１つでもある。
リン酸基にエステル様様式で結合するエタノールアミン
分子から成る。４−20個のα-アミノ酸のオリゴペプチ
ドを次に、エタノールアミンのＮ原子に結合させる。好
ましくはこれは、４-10個のα-アミノ酸のオリゴペプチ
ドである。α-アミノ酸は2-10個のＣ原子、好ましくは
２−４個のＣ原子を含み、特に好ましくは２個のＣ原子
を有するグリシンである。そのような構造のオリゴペプ
チドスペーサーは、ヘリックスまたはプリーツ化シート
構造で存在し、そしてこれにより脂質二重層の下部単層
と支持体Ａとの間の高い組織比率を可能とする。この高
い組織化は、一方ではレセプターＤが自然な細胞膜を刺
激するための環境を可能とし、そして他方ではこのレセ
プターＤが支持体Ａと接触することを回避する。本発明
の膜バイオセンサーにおいて、このスペーサーの変動性
は、レセプターＤが特異的になるために必要な大きさ、
および空間を可能にする。スペーサーは最終的に末端α
-アミノ酸のＮ原子への結合を伴い、反応性基は脂質二
重層Ｂの空間があいた下部脂質単層を支持体Ａの腐食−
耐性材料の表面に固定化し、これは電気信号の感知を可
能にする。すでに上記に示したように、電気信号を感知
できる支持体Ａの腐食−耐性表面は（半）貴金属である
ので、可能な反応性基は例えばチオールまたはジスルフ
ィド基を有するものの１つである。チオールまたはジス
ルフィド基は特に、（半）貴金属の１つである場合、特
に金の場合、または白金の場合に可能である。腐食−耐
性であり、そして電気信号の感知を可能にする表面が、
例えばドープシリコンの場合には、可能な反応性基はシ
ラン基を持つものの１つでもある。
【００１６】そのようなチオール、ジスルフィドまたは
シラン基は、支持体Ａとの化学的または物理化学的結合
を生成する。他の反応性基は、カルボキシル基、イソシ
アネート基および酸無水物である。本発明の脂質二重層
Ｂに存在する２つの脂質層の構造は、細胞膜中に自然に
存在するホスファチド、スフィンゴミエリンおよびコレ
ステロールへと再調整される。天然に存在するホスファ
チドは、２つの長−鎖脂肪酸およびリン酸基（ホスファ
チジン酸）がグリセロール（リン酸基に結合するリン脂
質の天然に存在するヘッド基の群からのさらなる化合
物）に結合しているものであり、そのようなヘッド基は
例えば、コリン、グリセロール、エタノールアミン、セ
リンおよびイノシトールである。言及したすべての場合
で、これらの化合物は両親媒性物質であり；レセプター
の活性を保持するものが好ましい。空間を形成しない脂
質層の場合には、このベースは好ましくはすでに述べた
コリンである。コリンとは別の他のベースは、上述した
ものである。スペーサーを持つ脂質単位において、上記
の様式でエタノールアミン、そして続いて反応性基を含
む上記のようなさらなる全スペーサーの構築物が、最初
にスペーサーのコリン位に入る。
シラン基は、支持体Ａとの化学的または物理化学的結合
を生成する。他の反応性基は、カルボキシル基、イソシ
アネート基および酸無水物である。本発明の脂質二重層
Ｂに存在する２つの脂質層の構造は、細胞膜中に自然に
存在するホスファチド、スフィンゴミエリンおよびコレ
ステロールへと再調整される。天然に存在するホスファ
チドは、２つの長−鎖脂肪酸およびリン酸基（ホスファ
チジン酸）がグリセロール（リン酸基に結合するリン脂
質の天然に存在するヘッド基の群からのさらなる化合
物）に結合しているものであり、そのようなヘッド基は
例えば、コリン、グリセロール、エタノールアミン、セ
リンおよびイノシトールである。言及したすべての場合
で、これらの化合物は両親媒性物質であり；レセプター
の活性を保持するものが好ましい。空間を形成しない脂
質層の場合には、このベースは好ましくはすでに述べた
コリンである。コリンとは別の他のベースは、上述した
ものである。スペーサーを持つ脂質単位において、上記
の様式でエタノールアミン、そして続いて反応性基を含
む上記のようなさらなる全スペーサーの構築物が、最初
にスペーサーのコリン位に入る。
【００１７】このように今回、下部脂質単層中に取り込
まれたスペーサーＣの援助で、支持体Ａから予め定めた
距離を有する支持体Ａに固定化された脂質二重層Ｂを利
用することが可能である。これらの脂質二重層は自然な
細胞膜を刺激する。レセプターＤを今回、これらの脂質
二重層に取り込むことができる。そのようなレセプター
Ｄは、種々の大きさの親水性ドメインを持つ疎水性の膜
−スパンニング部を有する。そのようなレセプターはさ
らに様々な長さを持つ。これらレセプターＤの脂質二重
層Ｂへの挿入は、Ｂ中でのＤの自己−組織化により自然
に起こる。種々の長さのアシル基および種々の長さのス
ペーサー基Ｃを持つ脂質二重層Ｂの構築により、種々の
長さのスペーサーＤに必要な空間は、そのようなレセプ
ターＤが支持体Ａとの接触をもたないと考えられる。さ
らに調製工程（２）で最初に適用したサブ単層により、
スペーサーおよび反応性基を有する下部脂質単層の特定
の割合を調整できる。
まれたスペーサーＣの援助で、支持体Ａから予め定めた
距離を有する支持体Ａに固定化された脂質二重層Ｂを利
用することが可能である。これらの脂質二重層は自然な
細胞膜を刺激する。レセプターＤを今回、これらの脂質
二重層に取り込むことができる。そのようなレセプター
Ｄは、種々の大きさの親水性ドメインを持つ疎水性の膜
−スパンニング部を有する。そのようなレセプターはさ
らに様々な長さを持つ。これらレセプターＤの脂質二重
層Ｂへの挿入は、Ｂ中でのＤの自己−組織化により自然
に起こる。種々の長さのアシル基および種々の長さのス
ペーサー基Ｃを持つ脂質二重層Ｂの構築により、種々の
長さのスペーサーＤに必要な空間は、そのようなレセプ
ターＤが支持体Ａとの接触をもたないと考えられる。さ
らに調製工程（２）で最初に適用したサブ単層により、
スペーサーおよび反応性基を有する下部脂質単層の特定
の割合を調整できる。
【００１８】添付の図１、２、３および４ａから４ｃ
は、本発明の膜バイオセンサーの構造および調製変更態
様を説明する。図１において、Ａは支持体として役立つ
固体表面であり、これは電気信号用の感知を有する腐食
−耐性材料から成り、Ｂは脂質二重層であり、長鎖炭化
水素基を持つ２つの脂質単層中にアシル基が続いてあ
り、様式化したＣはスペーサーであり、これにより下部
脂質単層の個々の脂質分子が支持体Ａの表面に結合し、
そしてＤは埋め込まれたレセプターである。図２は以下
の構成を有する上から下へと整列した空間を形成しない
脂質分子の構造を表す：同一長の２つのアシル基（図
１、図２およびさらに以下の図３において、それぞれの
場合でミリスチル基（Ｃ14）により例示して示されるよ
うな）、グリセロール基、リン酸基およびコリン基。図
３は上から下に向かって以下のように配列した基を持
つ、スペーサーＣを提供する脂質分子の構造を表す：同
一長の２つのアシル基、グリセロール基、リン酸基、エ
タノールアミン基、オリゴペプチドスペーサー部分を包
含する４つのグリセロール基および反応性基としてメル
カプトプロピオンアミド。最後に図４ａから４ｃは、上
記の調製変更態様（３）の意味において、本発明による
膜バイオセンサーの段階的構成を示す。本内容において
図４ａは、反応性基を含むスペーサーＣを提供する脂質
分子の応用を示す（波線は全スペーサーＣを表し、中白
丸は脂質のリン酸−グリセロール部を表し、中白丸から
始まる２つの線は２つのアシル基を表す）。図４ａから
図４ｂを示す矢印は、次の工程、すなわち図４ａと類似
構造を有するがスペーサーＣおよびレセプターが無い無
空間リン脂質から成る液胞溶液の添加を表す。
は、本発明の膜バイオセンサーの構造および調製変更態
様を説明する。図１において、Ａは支持体として役立つ
固体表面であり、これは電気信号用の感知を有する腐食
−耐性材料から成り、Ｂは脂質二重層であり、長鎖炭化
水素基を持つ２つの脂質単層中にアシル基が続いてあ
り、様式化したＣはスペーサーであり、これにより下部
脂質単層の個々の脂質分子が支持体Ａの表面に結合し、
そしてＤは埋め込まれたレセプターである。図２は以下
の構成を有する上から下へと整列した空間を形成しない
脂質分子の構造を表す：同一長の２つのアシル基（図
１、図２およびさらに以下の図３において、それぞれの
場合でミリスチル基（Ｃ14）により例示して示されるよ
うな）、グリセロール基、リン酸基およびコリン基。図
３は上から下に向かって以下のように配列した基を持
つ、スペーサーＣを提供する脂質分子の構造を表す：同
一長の２つのアシル基、グリセロール基、リン酸基、エ
タノールアミン基、オリゴペプチドスペーサー部分を包
含する４つのグリセロール基および反応性基としてメル
カプトプロピオンアミド。最後に図４ａから４ｃは、上
記の調製変更態様（３）の意味において、本発明による
膜バイオセンサーの段階的構成を示す。本内容において
図４ａは、反応性基を含むスペーサーＣを提供する脂質
分子の応用を示す（波線は全スペーサーＣを表し、中白
丸は脂質のリン酸−グリセロール部を表し、中白丸から
始まる２つの線は２つのアシル基を表す）。図４ａから
図４ｂを示す矢印は、次の工程、すなわち図４ａと類似
構造を有するがスペーサーＣおよびレセプターが無い無
空間リン脂質から成る液胞溶液の添加を表す。
【００１９】次に図４ｂから図４ｃの示す矢印は、さら
に上記の包含されたレセプターを持つ脂質二重層の自然
な自己組織化を表す。図４ａで調製されたサブ単層が、
空間を形成しない脂質分子で満たされ、そして上部脂質
単層が空間を形成しない脂質分子でのみ構成されている
ことが分かる。
に上記の包含されたレセプターを持つ脂質二重層の自然
な自己組織化を表す。図４ａで調製されたサブ単層が、
空間を形成しない脂質分子で満たされ、そして上部脂質
単層が空間を形成しない脂質分子でのみ構成されている
ことが分かる。
【００２０】
【実施例】実施例 １．１ 金基材の調製（支持体としての固体Ａ） とりわけガラスまたはシリコンを使用した蒸着される基
材を、超音波を用いて熱い２％の界面活性剤溶液（70
℃）中で清浄化し、そして次に20分間、残存する界面活
性剤を除去するために高純度の水ですすいだ。基材はア
ルゴンプラズマ中で接着吸着物を無くし、そして蒸着ユ
ニット中で約10−20nmの薄いクロム層を蒸着し、そして
次に100−200nmの金層を蒸着した。電気感知は金層上で
直接生じた。
材を、超音波を用いて熱い２％の界面活性剤溶液（70
℃）中で清浄化し、そして次に20分間、残存する界面活
性剤を除去するために高純度の水ですすいだ。基材はア
ルゴンプラズマ中で接着吸着物を無くし、そして蒸着ユ
ニット中で約10−20nmの薄いクロム層を蒸着し、そして
次に100−200nmの金層を蒸着した。電気感知は金層上で
直接生じた。
【００２１】１．２ 第一単層の調製 ５個のグリシン基および１つの末端チオール基を持つジ
ミリスチル−ホスファチジルエタノールアミンから成る
脂質単層を調製するために、アルゴンプラズマ−精製金
基材を、0.1−1mMのこのスペーサー脂質を含むエタノー
ル性溶液を用いてインキューベーションした。自己−集
成工程は、約70％の被覆程度を有する不完全な脂質単層
が得られるように、１−５分後に終了した。この被覆金
基材を次にエタノールで徹底的にすすいだ。
ミリスチル−ホスファチジルエタノールアミンから成る
脂質単層を調製するために、アルゴンプラズマ−精製金
基材を、0.1−1mMのこのスペーサー脂質を含むエタノー
ル性溶液を用いてインキューベーションした。自己−集
成工程は、約70％の被覆程度を有する不完全な脂質単層
が得られるように、１−５分後に終了した。この被覆金
基材を次にエタノールで徹底的にすすいだ。
【００２２】１．３ 液胞中のアセチルコリンレセプタ
ーの再構成 シビレエイ マルモラタ（Torpedo marmorata)の単離膜
断片から出発して、ニコチン酸アセチルコリンレセプタ
ーを、界面活性剤希釈法の援助により液胞中で再構成し
た。１ナノモルのα-ブンガロトキシン結合部位を有す
る膜断片、５mgの1-パルミチル-2-オレイル-ホスファチ
ジルコリンおよび２％のコール酸ナトリウムをトリス緩
衝液に懸濁し、そして超音波浴中で透明なミセル溶液が
形成されるまで超音波処理した。この溶液を純粋な緩衝
液に対して12時間、透析した。
ーの再構成 シビレエイ マルモラタ（Torpedo marmorata)の単離膜
断片から出発して、ニコチン酸アセチルコリンレセプタ
ーを、界面活性剤希釈法の援助により液胞中で再構成し
た。１ナノモルのα-ブンガロトキシン結合部位を有す
る膜断片、５mgの1-パルミチル-2-オレイル-ホスファチ
ジルコリンおよび２％のコール酸ナトリウムをトリス緩
衝液に懸濁し、そして超音波浴中で透明なミセル溶液が
形成されるまで超音波処理した。この溶液を純粋な緩衝
液に対して12時間、透析した。
【００２３】１．４ 再構成アセチルコリンレセプター
（包含レセプターＤ）を用いた脂質二重層（スペーサー
Ｃを持つ脂質二重層Ｂ）の調製 １．３で得た再構成されたレセプタータンパク質を含む
液胞を、トリス緩衝液中の疎水性支持体−固定化単層に
加え、そして液胞と表面との融合を30−40℃で開始し
た。融合工程の完了後（これは原則として１−２時間後
に終了する）、液胞溶液を純粋な緩衝液と交換した。
（包含レセプターＤ）を用いた脂質二重層（スペーサー
Ｃを持つ脂質二重層Ｂ）の調製 １．３で得た再構成されたレセプタータンパク質を含む
液胞を、トリス緩衝液中の疎水性支持体−固定化単層に
加え、そして液胞と表面との融合を30−40℃で開始し
た。融合工程の完了後（これは原則として１−２時間後
に終了する）、液胞溶液を純粋な緩衝液と交換した。
【００２４】本発明の主な態様および特徴は次の通りで
ある。
ある。
【００２５】１．支持体として固体Ａ、スペーサーＣを
ＡとＢとの間に埋め込まれた状態で持つ膜としての脂質
二重層Ｂ、および脂質二重層中に埋め込まれたレセプタ
ーＤから成る固体−支持膜バイオセンサーであり、ここ
で、 ａ）Ｄに面する表面上のＡは、電気信号の感知を有する
腐食−耐性材料から成り、 ｂ）Ｂの下部脂質単層は、天然に存在するヘッド基を持
つ全脂質分子の１−40％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホス
ファチジル化合物、およびヘッド基の代わりにスペーサ
ーＣを持つ60-99％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファチ
ドから成り、そしてその上部脂質単層は天然に存在する
ヘッド基を持つ100％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファ
チジル化合物から成り、層のすべてのアシル基は本質的
に等しい長さであるが、下部脂質単層のアシル基は上部
脂質単層のアシル基と等しいか、または異なり、 ｃ）ＣはＢのリン酸基とエステル結合を形成する１分子
のエタノールアミン、4-20個のＣ2-Ｃ10-α-アミノ酸か
ら形成されるヘリックスまたはプリーツ化シート構造の
オリゴペプチド、およびＡとの化学的または物理化学的
結合に入る反応性基から成り、バイオセンサーのすべて
のＣは同一であり、そしてｄ）ＤはＡと接触しない、上
記の固体−支持膜バイオセンサー。
ＡとＢとの間に埋め込まれた状態で持つ膜としての脂質
二重層Ｂ、および脂質二重層中に埋め込まれたレセプタ
ーＤから成る固体−支持膜バイオセンサーであり、ここ
で、 ａ）Ｄに面する表面上のＡは、電気信号の感知を有する
腐食−耐性材料から成り、 ｂ）Ｂの下部脂質単層は、天然に存在するヘッド基を持
つ全脂質分子の１−40％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホス
ファチジル化合物、およびヘッド基の代わりにスペーサ
ーＣを持つ60-99％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファチ
ドから成り、そしてその上部脂質単層は天然に存在する
ヘッド基を持つ100％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファ
チジル化合物から成り、層のすべてのアシル基は本質的
に等しい長さであるが、下部脂質単層のアシル基は上部
脂質単層のアシル基と等しいか、または異なり、 ｃ）ＣはＢのリン酸基とエステル結合を形成する１分子
のエタノールアミン、4-20個のＣ2-Ｃ10-α-アミノ酸か
ら形成されるヘリックスまたはプリーツ化シート構造の
オリゴペプチド、およびＡとの化学的または物理化学的
結合に入る反応性基から成り、バイオセンサーのすべて
のＣは同一であり、そしてｄ）ＤはＡと接触しない、上
記の固体−支持膜バイオセンサー。
【００２６】２．上記１のような固体により支持された
膜バイオセンサーの調製法であって、方法が、 （１）スペーサーを提供する１部の脂質および１−106
部の空間を形成しない脂質の水溶液、Ｃ1-Ｃ4-アルカノ
ールおよびＣ3-Ｃ6-ケトンまたはそれらの数種の混合物
から成る群からの有機溶媒を支持体Ａに適用し、スペー
サーを提供する60-99％の脂質分子および１−40％の空
間を形成しない脂質分子から成る下部脂質単層を自然に
形成させ、（１ａ）上部脂質単層をさらにまた水溶液か
ら自然に形成させるか、または（１ｂ）水を含まない溶
液中で、下部脂質単層のみを形成した後、使用する有機
溶媒を用いて洗浄工程を完了し、水中の空間を形成しな
い脂質分子溶液を適用することにより脂質二重層を生成
し、そしてレセプター懸濁液のミセル溶液を（１ａ）ま
たは（１ｂ）に従い形成した脂質二重層に移し、レセプ
ターＤを脂質二重層中に自然に整列させるか、あるいは （２）スペーサーを上記溶媒の１つの中に提供した脂質
溶液を支持体Ａに移し、脂質のサブ単層が形成した後、
この溶液を支持体から再度除去し、支持体上に形成した
サブ単層を上記溶媒の１つですすぎ、そして次にミセル
水溶液、空間を形成しない脂質、表面活性剤およびレセ
プターＤをサブ単層に移し、脂質二重層を自然に完成さ
せ、そしてレセプターＤを自然に脂質二重層内に配列さ
せるか、あるいは、（３）レセプター分子および脂質か
ら成る気胞溶液を支持体Ａ上に形成しとたサブ単層に適
用し、この気胞を自然にサブ単層と融合させ、そしてレ
セプターＤを脂質二重層中に自然に整列させる、ことの
いずれかを含んで成る上記調製法。
膜バイオセンサーの調製法であって、方法が、 （１）スペーサーを提供する１部の脂質および１−106
部の空間を形成しない脂質の水溶液、Ｃ1-Ｃ4-アルカノ
ールおよびＣ3-Ｃ6-ケトンまたはそれらの数種の混合物
から成る群からの有機溶媒を支持体Ａに適用し、スペー
サーを提供する60-99％の脂質分子および１−40％の空
間を形成しない脂質分子から成る下部脂質単層を自然に
形成させ、（１ａ）上部脂質単層をさらにまた水溶液か
ら自然に形成させるか、または（１ｂ）水を含まない溶
液中で、下部脂質単層のみを形成した後、使用する有機
溶媒を用いて洗浄工程を完了し、水中の空間を形成しな
い脂質分子溶液を適用することにより脂質二重層を生成
し、そしてレセプター懸濁液のミセル溶液を（１ａ）ま
たは（１ｂ）に従い形成した脂質二重層に移し、レセプ
ターＤを脂質二重層中に自然に整列させるか、あるいは （２）スペーサーを上記溶媒の１つの中に提供した脂質
溶液を支持体Ａに移し、脂質のサブ単層が形成した後、
この溶液を支持体から再度除去し、支持体上に形成した
サブ単層を上記溶媒の１つですすぎ、そして次にミセル
水溶液、空間を形成しない脂質、表面活性剤およびレセ
プターＤをサブ単層に移し、脂質二重層を自然に完成さ
せ、そしてレセプターＤを自然に脂質二重層内に配列さ
せるか、あるいは、（３）レセプター分子および脂質か
ら成る気胞溶液を支持体Ａ上に形成しとたサブ単層に適
用し、この気胞を自然にサブ単層と融合させ、そしてレ
セプターＤを脂質二重層中に自然に整列させる、ことの
いずれかを含んで成る上記調製法。
【００２７】３．Ｂの下部脂質単層が、全脂質分子の10
−30％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファチジルコリン
およびコリンの代わりにスペーサーＣを持つ70−90％の
ジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファチドから成る、上記１
に記載のバイオセンサー。
−30％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファチジルコリン
およびコリンの代わりにスペーサーＣを持つ70−90％の
ジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファチドから成る、上記１
に記載のバイオセンサー。
【００２８】４．アシル基が10−24個のＣ原子を含有す
る、上記１に記載のバイオセンサー。
る、上記１に記載のバイオセンサー。
【００２９】５．オリゴペプチドに使用するα-アミノ
酸が、２−４個のＣ原子を有するもの、好ましくはグリ
シンである、上記１に記載のバイオセンサー。
酸が、２−４個のＣ原子を有するもの、好ましくはグリ
シンである、上記１に記載のバイオセンサー。
【００３０】６．Ｄに面する表面Ａが、金または白金か
ら成る、上記１に記載のバイオセンサー。
ら成る、上記１に記載のバイオセンサー。
【００３１】７．反応性基が、金または白金から成るＡ
の表面との化学結合に入るチオールまたはジスルフィド
基を含む、上記６に記載のバイオセンサー。
の表面との化学結合に入るチオールまたはジスルフィド
基を含む、上記６に記載のバイオセンサー。
【図１】本発明の膜バイオセンサーの構造模式図であ
る。
る。
【図２】本発明の膜バイオセンサーの構築に用いられる
空間を形成しない脂質分子の構造式である。
空間を形成しない脂質分子の構造式である。
【図３】本発明の膜バイオセンサーの構築に用いられる
スペーサー基を担持する脂質分子の構造式である。
スペーサー基を担持する脂質分子の構造式である。
【図４】本発明の膜バイオセンサー構築の段階的な模式
図である。
図である。
フロントページの続き (72)発明者 カルステン・ライース ドイツ50678ケルン・ズユフエンシユトラ ーセ９
Claims (2)
- 【請求項１】 支持体として固体Ａ、スペーサーＣをＡ
とＢとの間に組み込まれた状態で持つ膜としての脂質二
重層Ｂ、および脂質二重層中に埋め込まれたレセプター
Ｄから成る固体−支持膜バイオセンサーであって、 ａ）Ｄに面する表面上のＡは、電気信号の感知を有する
腐食−耐性材料から成り、 ｂ）Ｂの下部脂質単層は、天然に存在するヘッド基を持
つ全脂質分子の１−40％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホス
ファチジル化合物、およびヘッド基の代わりにスペーサ
ーＣを持つ60-99％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファチ
ドから成り、そしてその上部脂質単層は天然に存在する
ヘッド基を持つ100％のジ-(Ｃ8-Ｃ30-アシル)-ホスファ
チジル化合物から成り、層のすべてのアシル基は本質的
に等しい長さであるが、下部脂質単層のアシル基は上部
脂質単層のアシル基と等しいか、または異なり、 ｃ）ＣはＢのリン酸基とエステル結合を形成する１分子
のエタノールアミン、4-20個のＣ2-Ｃ10-α-アミノ酸か
ら形成されるヘリックスまたはプリーツ化シート構造の
オリゴペプチド、およびＡとの化学的または物理化学的
結合に携わる反応性基から成り、バイオセンサーのすべ
てのＣは同一であり、そして ｄ）ＤはＡと接触しない、上記の固体−支持膜バイオセ
ンサー。 - 【請求項２】 請求項１に記載の固体−支持膜バイオセ
ンサーの調製法であって、 （１）スペーサーを提供する１部の脂質および１−106
部の空間を形成しない脂質の水性溶液、ならびにＣ1-Ｃ
4-アルカノールおよびＣ3-Ｃ6-ケトンまたはそれらの数
種の混合物から成る群からの有機溶媒を支持体Ａに適用
し、スペーサーを提供する60−99％の脂質分子および１
−40％の空間を形成しない脂質分子から成る下部脂質単
層を自然に形成させ、（１ａ）上部脂質単層をさらにま
た水性溶液から自然に形成させるか、または（１ｂ）水
を含まない溶液中で、下部脂質単層のみを形成した後、
使用する有機溶媒を用いて洗浄工程を完了し、水中の空
間を形成しない脂質分子溶液を適用することにより脂質
二重層を生成し、そしてレセプター懸濁液のミセル溶液
を（１ａ）または（１ｂ）に従い形成した脂質二重層に
移し、レセプターＤを脂質二重層中に自然に整列させる
か、あるいは （２）スペーサーを上記溶媒の１つの中に提供した脂質
溶液を支持体Ａに移し、脂質のサブ単層が形成した後、
この溶液を支持体から再度除去し、支持体上に形成した
サブ単層を上記溶媒の１つですすぎ、そして次にミセル
水溶液、空間を形成しない脂質、表面活性剤およびレセ
プターＤをサブ単層に移し、脂質二重層を自然に完成さ
せ、そしてレセプターＤを自然に脂質二重層内に配列さ
せるか、あるいは、（３）レセプター分子および脂質か
ら成る気胞溶液を支持体Ａ上に形成しとたサブ単層に適
用し、この気胞を自然にサブ単層と融合させ、そしてレ
セプターＤを脂質二重層中に自然に整列させる、ことの
いずれかを含んで成る上記調製法。
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