结晶核的制造方法及结晶条件的筛选方法技术

本发明专利技术提供一种高质量、有效、简单地制造蛋白质结晶和有机物的结晶的方法。配制蛋白质及有机物的溶液，通过将其慢慢地冷却，达到低度的过饱和。对该过饱和溶液照射飞秒激光（１０）。在激光的焦点处产生局部的爆炸现象生成结晶核。以该结晶核为基础，在一定时间内使结晶生长，可以得到高质量的结晶。作为飞秒钛激光可以使用波长８００ｎｍ、时间间隔１２０ｆｓ、频率１ｋＨｚ、输出４００ｍＷ的钛蓝宝石激光。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
随着后基因组研究的发展，蛋白质的结构解析正在成为当务之急。为此，需要将蛋白质结晶。另外，有机结晶有望作为下一代设备材料，特别需要其高质量结晶制造技术。一般地，为了从溶液析出结晶，需要利用溶剂蒸发或温度变化等增大过饱和度。但是，有机物及蛋白质等这样的分子量大的物质，其过饱和度如果不能非常的大，就不能结晶。另外，在如上所述形成非常大的过饱和度的溶液中，一旦产生结晶，因为结晶快速生长，可能使得到的结晶出现质量上的问题。另外，这样的高分子量物质一般是难以结晶的，生产性也差。通常，进行实际结晶化尝试，通过试差法的结果来决定结晶条件。对于象蛋白质及有机物等这样的必须结晶的物质，利用上述方法是麻烦的、且不能实用。另外，有文献尝试使用纳秒的Nd:YAG激光，形成有机结晶(和Physical ReviewLetters 77(1996)第3475页、特开2002-068899)。但是，利用该方法不能充分结晶，特别是蛋白质结晶困难。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题进行的研究，其第1目的在于，提供简单有效地制造高质量的结晶的技术，第2目的在于，提供简单地确定结晶条件的技术。为了实现前述第1目的，本专利技术的结晶核的制造方法是通过对溶解有结晶对象的溶质的溶液，照射皮秒脉冲激光及飞(毫微微)秒脉冲激光中的至少一种脉冲激光，生成结晶核。如上所述，如果照射前述脉冲激光，即使是低过饱和溶液也生成结晶核，故可以此为基础慢慢地使结晶生长，结果是可以简单、有效地制造高质量的结晶。本专利技术的方法最适合蛋白质的结晶及有机物的结晶，也可以在其它物质的结晶中使用。另外，为了实现前述第2目的，本专利技术的结晶条件的筛选方法包括通过对溶解有结晶对象的溶质的溶液，照射皮秒脉冲激光及飞秒脉冲激光中的至少一种脉冲激光的工序；以及从通过照射前述激光判定结晶核是否生成的工序和通过照射前述激光判定溶质是否变化的工序中选择的至少一种。如上所述，照射前述脉冲激光，观察结晶核的生成，如果生成了结晶核，可以将其溶液等条件判定为适合结晶。另外，照射前述脉冲激光，观察溶质的状态，只要溶质发生变化，就可以判定其溶液等的条件适合结晶。前述溶质的变化在蛋白质时，例如发生立体结构的变化(改性)。对过饱和溶液，如果照射皮秒脉冲激光及飞秒脉冲激光中的至少一个脉冲激光，尽管生成结晶核，但其机理不清楚。对此，本专利技术者等推测如下。也就是，在前述脉冲激光的焦点，由于高密度的光子聚集，多个光子与一种溶质分子或溶剂分子碰撞，以高概率产生上述吸收光的现象(多光子吸收)。其结果是，在使脉冲激光聚集时，诱发其焦点进行剧烈地光吸收产生的爆炸现象(激光消融)，结晶核生成认为这是形成扰动产生的。并且，其后的机理认为有下述3种。(1)利用脉冲激光使其产生光热变换，焦点附近的溶液瞬间蒸发，溶质被浓缩，结果是生成结晶核。(2)利用脉冲激光诱发的消融，产生冲击波，由此使溶液局部地摇动，结果是生成结晶核。(3)当激光脉冲能量增强时，在溶液中产生诱导散射，溶液中产生浓度梯度，生成结晶核。如上所述，根据本专利技术，对于结晶困难的蛋白质及有机物，可以容易地有效地生成结晶核，只要使其慢慢地生成，就可以得到高质量的结晶。另外，本专利技术可以筛选结晶条件，并可以迅速地确定结晶条件。附图说明图1是本专利技术的实施例1中使用的激光照射装置的构成图。图2是表示测定通过激光照射产生的冲击波大小的装置的一个实例的构成图。图3是表示脉冲激光的冲击波和粒子的运动的关系的一个实例的构成图。图4是表示以前述装置测定的冲击波的粒子发生移动距离和激光光线聚集点的关系的图。图5是表示以前述装置测定的冲击波强度和激光脉冲能量的关系的图。图6是表示本专利技术的其它的实施例中使用的激光照射装置的构成图。图7是表示本专利技术的另外的其它实施例中使用的激光照射装置的构成图。图8是本专利技术的一个实施例中产生的蛋白质结晶的照片。图9是本专利技术的其它的实施例产生的蛋白质结晶的照片。图10是本专利技术的另外的其它实施例产生的蛋白质结晶的照片。图11是本专利技术的另外的其它实施例产生的蛋白质结晶的照片。图12是本专利技术的另外的其它实施例产生的蛋白质结晶的照片。图13是本专利技术的另外的其它实施例产生的蛋白质结晶的照片。图14是参考例2使用的搅拌装置的示意图。图15A和图15B是表示已有方法得到的结晶的照片，图15C和图15D是表示前述参考例2得到的结晶的照片。图16是表示本专利技术的容器实例的剖面图。图17是表示本专利技术的板的实例的斜视图。图18是本专利技术的容器的其它的实例的图，A是平面图、B是剖面图。图19是本专利技术的容器的其它的实例的图，A是平面图、B是剖面图。图20是表示本专利技术的容器的其它的实例剖面图。具体实施例方式下面对本专利技术进行进一步详细地说明。如前所述，本专利技术中优选用透镜将皮秒脉冲激光及飞秒脉冲激光中的至少一种脉冲激光聚集在溶液中，在该光线聚集位置产生单次或多次的局部爆炸现象，由此生成结晶核，还优选通过前述爆炸现象使溶质发生变化。本专利技术中，脉冲激光的脉冲峰值功率(光子流量photon flux)例如为5×105(瓦特)或以上，优选2×109(瓦特)或以上。脉冲激光的脉冲峰值功率的上限没有特别的限定，例如为1018(瓦特)或以下，优选1015(瓦特)或以下，更优选1012(瓦特)或以下。如后述，激光脉冲能量(W)和时间间隔(Δt)的积是脉冲峰值功率(I)，故激光的条件可以通过时间间隔按如下进行设定。另外，脉冲激光有皮秒脉冲激光及飞秒脉冲激光，其中，特别优选飞秒激光。(皮秒脉冲激光) 激光脉冲能量A脉冲峰值功率(I)＝5×105(瓦特)或以上的情况激光脉冲能量B脉冲峰值功率(I)＝2×109(瓦特)或以上的情况 (飞秒脉冲激光) 激光脉冲能量A脉冲峰值功率(I)＝5×105(瓦特)或以上的情况激光脉冲能量B脉冲峰值功率(I)＝2×109(瓦特)或以上的情况脉冲激光可以是单次照射，也可以是多次反复照射。脉冲激光的照射次数没有特别的限定，例如从1发(单次)到1000万次的范围。另外，反复多次照射时的激光反复照射频率例如1/10000000Hz～1kHz的范围。照射时间没有特别地限定，例如从1秒至1小时的范围。脉冲激光的具体例有飞秒钛蓝宝石激光、飞秒纤维激光、纳秒·皮秒Nd3+:YAG激光、纳秒·皮秒Nd3+:VYO4激光、受激准分子激光及变石激光等。本专利技术中，溶解有结晶对象的溶质的溶液优选过饱和溶液，更优选低过饱和溶液。蛋白质溶液的浓度例如为200～500％，优选100～300％，更优选50～200％。有机物溶液的浓度例如为20～50％，优选10～30％，更优选5～20％。另外，本专利技术对象的蛋白质例如有溶菌酶、葡萄糖异构酶、木聚糖酶(キシナラ一ゼ)、肌红蛋白、过氧化氢酶、胰蛋白酶、人溶菌酶、光活性黄蛋白质、碳酸烯醇丙酮酸羧化酶、核糖核酸酶、前列腺素F2α合成酶、腺甙脱氨酶、主要异物排出传输物等。有机物例如有4-二甲氨基-N-甲基-4’-N-苯乙烯基吡啶鎓甲苯磺酸盐(DAST，4-dimethylamino-N-metyl-4’-N-stilbazolium tosylate)、甲基硝基苯胺(MNA)、磷酸精氨酸(LAP)等。另外，如后述的实施例所述，利用本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结晶核的制造方法，其中，通过对溶解有结晶对象的溶质的溶液照射皮秒脉冲激光及飞秒脉冲激光中的至少一种脉冲激光，使其生成结晶核。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木孝友，森勇介，吉村政志，安达宏昭，增原宏，细川阳一郎，高野和文，
申请(专利权)人：财团法人大阪产业振兴机构，
类型：发明
国别省市：JP[日本]