本明細書における生物学的材料とは、生� ��に由来するいずれかの材料を指し、生物個� ��、臓器、組織及び細胞と、ミトコンドリア� ��葉緑体、染色体、分裂装置、リソソーム、� ��ルジ体等の細胞内小器官と、ウイルス、DNA� ��製酵素複合体、転写/RNAプロセッシング複合 体、リボソーム、イオンチャンネル、細胞表 面レセプター複合体等の分子集合体と、核酸 、タンパク質、炭水化物等の生体高分子と、 ホルモン、セカンドメッセンジャー、酵素基 質、代謝中間体等の他の生物学的材料と相互 作用を起こす全ての化合物とを含むが、これ らに限定されない。好ましい生物学的材料は 、細胞、特に、固体である基質に接着した状 態で他の細胞タイプの細胞と相互作用を起こ す多細胞生物の細胞である。

 本発明において「微量」の生物学的材料� ��は、少なくとも1個の構造体について1個の� �胞、1分子の生体高分子又は化合物、あるい� ��、最小単位の分子集合体を指すが、1個の細 胞、1分子の生体高分子又は化合物、あるい� �、最小単位の分子集合体の位置を前記構造� �の表面において制御して取り扱うことが可� �であることを条件として、少なくとも1個の� ��造体について複数個の細胞、複数分子の生� ��高分子又は化合物、あるいは、複数個の最� ��単位の分子集合体を指す場合がある。

 本発明における生物学的材料の接着とは� ��固体基質である構造体の表面と当該生物学� ��材料との接着をいう。前記生物学的材料が� ��細胞内小器官、分子集合体、生体高分子及� ��化合物の場合には、静電気的な荷電による� ��着を含む、いずれかの共有結合及び/又は非 共有結合による構造体への不動化をいう。前 記生物学的材料が細胞の場合には、前記いず れかの共有結合及び/又は非共有結合による� �造体への不動化のような非生理的現象と、� �胞-基質間接着のような細胞の生理現象とを� ��む。前記細胞が2個または3個以上の場合に� �、細胞-細胞間接着も含む。

 本発明において、微量の生物学的材料を� ��着させることができるような処理とは、そ� ��ぞれの構造体に接着する生物学的材料の個� ��を制御する処理をいう。さらに、それぞれ� ��構造体に接着する生物学的材料の構造体の� ��面上の位置も制御できる場合がある。前記� ��理の具体的な手順は、前記生物学的材料が� ��胞の場合と、細胞内小器官、分子集合体、� ��体高分子及び/又は化合物の場合とで異なる 。前記生物学的材料が細胞の場合には、それ ぞれの構造体の表面に接着する細胞の個数は 、例えば、当該細胞が伸展するときに占める 基質の寸法に基づいて、前記構造体の表面の 寸法を設計することにより制御することがで きる。また、前記構造体の表面の形状や、表 面の細胞との接着特性を変化させることによ って、前記構造体の表面の特定の部分にだけ 細胞が接着するように制御することができる 。2個又は3個以上の構造体について1個の細胞 が接着する状態は、例えば、それぞれの構造 体の表面の寸法が当該細胞が伸展するときに 占める基質の寸法より小さいが、本発明の器 具の表面に当該細胞を接触させるとき前記構 造体が隣接して配置され、2個又は3個以上の� ��造体の表面に1個の細胞が接着する場合に得 られる。1個の細胞が伸展するときに占める� �質の寸法は、細胞タイプの他、基質の細胞� �着特性、細胞周期等に応じて異なるが、例� �ば静止期のマウスNIH3T3細胞及びヒト肝癌HepG2 細胞では約50ないし75μmの直径である(図1)。� �記生物学的材料が、分子集合体、生体高分� �及び化合物の場合には、いわゆる1分子操作� ��術として知られる手法を用いて、構造体に� ��着する生物学的材料の数及び位置を制御す� ��ことができる。

 本発明の構造体は、複数個の細胞からな� ��細胞塊に複数の構造体が接着する場合もあ� ��。例えば、隣接して基材上に配置された構� ��体に接着した1個又は2個以上の細胞が増殖� �て、複数の構造体に接着した細胞塊に成長� �る場合がある。また、自己組織的に組み上� �る機能を有する構造体に細胞を接着させて� �ら、構造体を基材から遊離させ、構造体を� �己組織的に組み上がらせる場合や、あらか� �め自己組織的に組み上がらせた構造体の集� �体に細胞を接着させる場合がある。

 本発明において、生物学的材料と構造体� ��の接着を増強させる処理とは、構造体の表� ��に、コラーゲンの他、フィブロネクチン、� ��トロネクチン、ラミニン、ニドジェン、テ� ��イシン、トロンボスポンジン、von Willebrand� ��子、オステオポンチン、フィブリノーゲン� ��エラスチン、プロテオグリカン等の細胞と� ��質との接着に関与することが知られている� ��質をコーティングする処理をいう。また、� ��造体の表面に、プラズマ処理、フッ酸処理� ��は紫外線照射処理を施すことによって、前� ��構造体を基板から分離させる際に破壊した� ��持部のうち前記構造体の表面に残った部分� ��除去すること、及び/又は、前記構造体の表 面を清浄にすることも、生物学的材料と構造 体との接着を増強させる処理に含まれる。

 本発明において、生物学的材料を取り扱� ��とは、該生物学的材料を運搬すること、異� ��る組成のメディウムに移すこと、一定の温� ��、pH、溶存ガス組成の下で静置培養するこ� �、蛍光物質等で標識すること、顕微鏡の視� �内に置いて観察すること、顕微鏡下で物質� �注入又は吸引するか、電極を穿刺するか、� �体プローブを前記生物学的材料に接触させ� �剛性等の物性を測定すること、光ピンセッ� �その他の物理的手段で非接触的に細胞運動� �細胞内小器官の運動、分子の挙動等を測定� �ること等を含むが、これらに限定されない� �まざまな作業をいう。前記生物学的材料の� �搬は、該生物学的材料が接着した構造体を� �ールディングピペット等の固体で保持して� �動することのほか、ピペットからメディウ� �を噴出させる等によって生じた液流によっ� �前記構造体を運搬することを含むが、これ� �に限定されない。

 本発明において、生物学的材料の間の相� ��作用とは、細胞分化、形態形成のような発� ��現象に伴う相互作用と、ニューロン-ニュー ロン間、ニューロン-筋肉細胞間、ニューロ� �-感覚細胞間等における神経生理学的な相互� ��用と、抗原提示細胞とT細胞、抗原提示細胞 とB細胞等における免疫学的な相互作用と、� �皮細胞-間葉細胞間、ニューロン-グリア細胞 間等における相互作用と、ホルモン、サイト カイン等の液性因子とその標的細胞との相互 作用とを含む細胞レベルの相互作用の他、細 胞内小器官レベルでの相互作用や、複製、転 写、翻訳、シグナル伝達、呼吸、代謝等に関 与する分子集合体レベルでの相互作用や、酵 素と基質及び/又は調節因子との相互作用や� �生体高分子の立体構造や会合状態の変化を� �むが、これらに限定されない。

 本発明における生物学的材料の間の相互� ��用の解析とは、細胞や細胞内小器官の形態� ��変化、遺伝子発現、タンパク質その他の生� ��分子の産生、細胞内のイオン濃度の変化、� ��素活性、分子集合体又は生体高分子の会合� ��態の変化等の生化学的な変化、細胞膜の流� ��性、膜の興奮性等の物理的な変化を含むが� ��これらに限定されない。これらのうち、細� ��や細胞内小器官の形態の変化は光学顕微鏡� ��用いて観察することができる。遺伝子発現� ��の他の生化学的な変化や、細胞膜の流動性� ��ような物理的な変化の一部は、発色反応や� ��光標識技術、さらには1分子イメージング技 術により光学顕微鏡を用いて観察することが できる。また細胞内のイオン濃度の変化や膜 の興奮性の変化は、細胞を接着させる構造体 の表面に微細加工を施して電極を設けること によって測定することができる。

 本発明の微量の生物学的材料を取り扱う� ��めの器具は、構造体と、該構造体を遊離可� ��なように保持する基材とからなる。前記基� ��は、粘着力を備えた弾性基材の場合がある� ��前記器具は、基板に支持部を介して一体成� ��された構造体を、該構造体を遊離可能なよ� ��に保持できる基材の表面に保持させるステ� ��プと、前記押圧力により前記支持部を破壊� ��るとともに、前記構造体を前記基材の表面� ��保持し、前記基板から分離させるステップ� ��により作成される場合がある。前記構造体� ��遊離可能なように保持できる基材の表面に� ��持させるステップは、前記基材を押し付け� ��ことにより、前記構造体を前記基材の表面� ��圧着させるステップであり、前記圧着させ� ��ステップの後に、前記押し付けることによ� ��生じる圧力により前記支持部を破壊すると� ��もに、前記構造体を前記基材の表面に保持� ��、前記基板から分離させるステップを含む� ��合がある。前記器具を作成する方法は、前� ��構造体を前記基材の表面に圧着させるステ� ��プと、前記基板から分離させるステップと� ��、複数の構造体について別々に実施され、� ��記複数の構造体のうちの1つが保持された基 材に他の構造体が保持された基材を押し付け ることにより、前記複数の構造体の1つの表� �に前記他の構造体が接着された立体的な形� �の構造体が形成されるステップを含む場合� �ある。

 前記基板は、前記支持部及び前記構造体� ��形成できる形状又は材料からなる基板であ� ��ば、特定のものに限定されないが、金属,半 導体、セラミックス,ガラス,樹脂等及び/又は これらの複合材料を素材とする基板であるの が好ましい。前記支持部は、前記支持部上に 前記構造体を形成して支持できる形状又は材 料からなる支持部であれば、特定のものに限 定されないが、前記基板と前記構造体との間 に形成した支持材料の少なくとも一部を除去 することにより形成するのが好ましい。前記 支持材料の少なくとも一部を除去することに よって支持部を形成することにより、前記構 造体の配置を変えずに、前記構造体を支持す る前記支持部を形成することができる。また 、前記支持部は、前記基板に連通する連通部 を有する犠牲膜を前記基板上に形成し、前記 犠牲膜の前記連通部を埋めるように前記構造 体を形成した後に、前記犠牲膜を除去するこ とによって形成してもよい。この場合、前記 連通部が支持部となる。前記犠牲膜を除去す ることによって支持部を形成することにより 、前記構造体の配置を変えずに、前記構造体 を支持する前記支持部を形成することができ る。

 さらに、前記支持部の形状は、外部から� ��圧力により破壊することのできる形状であ� ��ば、特定のものに限定されないが、柱状で� ��るのが好ましい。前記支持部の形状が柱状� ��あることにより、前記支持部は前記構造体� ��支持するだけでなく、前記構造体の上部方� ��からの押圧力によって前記支持部を破壊す� ��ことができるようになる。

 本発明の器具は、接着させる生物学的材� ��や解析したい相互作用の種類に応じて、無� ��処理を施したり、生体毒性のない素材及び� ��造方法で製作される。

 本発明の構造体は、形状又は材料などが� ��定のものに限定されることがなく、自然界� ��存在する構造体又は人工的に形成された構� ��体であってもよい。本明細書の実施例の構� ��体は平板、ディスク状又は円錐台の形状で� ��るが、微量の生物学的材料を接着できるこ� ��を条件として、いかなる形状のものであっ� ��もよい。例えば、四面体、ピラミッド又は� ��角錐を含む3次元形状のものであってもよい 。また、一体として形成されるものの他、複 数のセグメントからなり、該セグメントの連 結部分が固定されるか、あるいは、可動にな っているものを含む。

 本発明の構造体は、例えば、光リソグラ� ��ィ、エッチング等の従来の微細加工技術を� ��合せて、犠牲層の除去により立体的な構造� ��することができる(EE Text センサ・マイク� �マシン工学、藤田博之編著、オーム社(2005))� ��代替策として、以下に説明する押印転写法( 特願2007-10867号明細書及びOnoe, H.ら、Journal of  Micromechanics and Microengineering, 17: 1818-1827 (2 007))を利用する場合がある。本発明の実施例� ��は押印転写法は、基板と支持部で連結した� ��造体に基材を押印すると、基板から構造体� ��分離されて基材上に保持されることにより� ��分離された構造体が基材上に転写される。� ��のを複数回繰り返すことによって立体的な� ��状を有する構造体を作成することができる� ��すなわち、第1の基板から分離されて第1の� �材上に保持された第1の構造体と、第2の基板 から分離されて第2の基材上に保持された第2� ��構造体とを用意して、第1の構造体と第2の� �造体とを圧着させて得られる第1の構造体と� ��2の構造体との複合体を第1の基材又は第2の� ��材の上に保持させることにより、立体的な� ��状を有する構造体を作成することができる� ��これをさらに、第3の基材上に保持された第 3の構造体、第4の基材上に保持された第4の構 造体、・・・について繰り返すこともできる 。また、従来の微細加工技術と前記押印転写 法とを組み合わせて立体的な形状を有する構 造体を作成することもできる。

 本発明の構造体は、従来の微細加工技術� ��び/又は前記押印転写法を、単独で、あるい は、組み合わせて作成された立体的な形状を 有する鋳型を使って作成される成形品の場合 がある。前記成形品は、プラスチック、セラ ミック及びハイドロゲルと、これらの複合材 料とを含むが、これらに限定されない材料を 用いて作成される場合がある。

 本発明の基材は、遊離可能なように構造� ��を保持することができる基材であれば、い� ��なるものでもかまわない。遊離可能なよう� ��基材が構造体を保持するには、物理的な原� ��による方法と、化学的な原理による方法と� ��ある。前者には、応力、圧力、振動、超音� ��、光、電気、熱、静電気等を基材に適用す� ��ことによって構造体が基材から遊離するも� ��が含まれる。後者には、イオンその他の物� ��の濃度やイオン強度を変化させることによ� ��て構造体が基材から遊離するものが含まれ� ��。

 物理的な原理によって遊離可能なように� ��造体を保持することができる基材、特に、� ��力、圧力、振動、超音波、光、電気、熱、� ��電気等に応答して、粘弾性、表面の親水性� ��表面張力、表面の平坦性、表面の帯電状態� ��が変化する物質は、本発明の技術分野の専� ��家に周知である。本発明の構造体を保持す� ��ことができ、かつ、応力、圧力、振動、超� ��波等に応答して前記構造体を遊離すること� ��できる基材の好ましい具体例は、シリコン� ��ム、ポリイミド、PET又はPDMSを含むが、これ らに限られない、粘着力のある弾性基材であ る。

 化学的な原理によって遊離可能なように� ��造体を保持することができる基材も本発明� ��技術分野の専門家に周知である。抗原と抗� ��との反応や、酵素と基質との間又は酵素と� ��害剤との間の相互作用や、ポリヒスチジン� ��ニッケルイオンとの間の相互作用等を含む� ��、これらに限られない、分子識別の特異性� ��利用される場合がある。例えば、特異的に� ��互作用する1対の分子の一方を構造体に、他 方を基材に結合させておき、両者の間の相互 作用によって基材が構造体を保持され、両者 のいずれかを固相に結合しない状態で添加す ることにより、構造体が基材から遊離される 。また、基材と構造体とを接着させる接着剤 と、該接着剤を不活性化できる試薬とを用い る場合がある。さらに、基材と構造体の素材 の組合せによっては、もともと基材と構造体 とが接着しやすいが、基材と構造体との結合 を弱める界面活性剤等の物質を添加すること によって基材から構造体が遊離される場合が ある。

 本発明の基材が粘着力のある弾性基材で� ��って、応力を加えるだけで構造体を遊離す� ��ことができる場合には、構造体に接着した� ��物学的材料には何ら影響を与えずに基材か� ��構造体を遊離することができる。その他の� ��理的原理又は化学的原理によって基材から� ��造体を遊離させる場合には、生物学的材料� ��種類又は性質に応じて、あるいは、該生物� ��的材料が接着した構造体の用途に応じて、� ��発明の技術分野の専門家が適当な方法を選� ��できる。

 構造体を基材にアレイ状に配列しておく� ��とにより、ハイスループットで特定の組合� ��の微量の生物学的材料の間での相互作用を� ��析することができる。

 本発明の基材において、該構造体を保持� ��る部分が、突起部として形成される場合が� ��る。本発明の基材としてシリコンゴム、ポ� ��イミド、PET又はPDMSからなる弾性基材を用い ることにより、前記基材に前記構造体を保持 したまま、前記弾性基材の前記突起部の少な くとも一部を局所的に変形させて、前記構造 体を支持する前記支持部を間接的に破壊する ことができる。また、配置における位置精度 を低下させることなく前記構造体を前記基板 から分離することができる。

 前記突起部は、前記構造体の少なくとも� ��部と接触し、局所的に変形して前記支持部� ��破壊する突起部であれば、特定のものに限� ��されない。前記突起部は、粘着力を付与す� ��ことができる弾性基材からなることが好ま� ��い。前記突起部が弾性基材からなることに� ��り、前記基材に前記構造体を保持したまま� ��前記基材の前記突起部の少なくとも一部を� ��所的に変形させて、前記構造体を支持する� ��記支持部を間接的に破壊することができる� ��

 また、前記基材の前記突起部は、複数設� ��て、各々の前記突起部と、各々の前記突起� ��と接触する各々の前記構造体とが偏心する� ��うに配置又は形成してもよい。前記突起部� ��複数設けられることにより、一度に多数の� ��造体を分離することができる。また、各々� ��前記突起部と、各々の前記突起部と接触す� ��各々の前記構造体とが偏心するように配置� ��は形成されることにより、前記基材の各々� ��前記突起部が局所的に変形して、前記構造� ��を支持する前記支持部を間接的に破壊する� ��とができる。また、配置における位置精度� ��より低下させることなく前記構造体を前記� ��板から分離することができる。

 さらに、前記基材の前記突起部は、一部� ��前記突起部の高さが他の前記突起部の高さ� ��異なっていてもよい。一部の前記突起部の� ��さが他の前記突起部の高さと異なることに� ��り、前記基板上に備えた前記支持部により� ��持した前記構造体のうち、前記基材の各々� ��前記突起部と接触する位置に備えられた高� ��の異なる複数の前記構造体を前記基板から� ��択的に分離することができる。

 またこれにより、基材上における構造体� ��配置密度の制御が可能となる。具体的には� ��基板上に高密度に配置又は形成された構造� ��の一部分のみを選択的に分離することによ� ��て、構造体を基材上に低密度に配置するこ� ��もできる。これを繰り返すことにより、基� ��上のより広範囲な任意の位置に構造体を配� ��することもできる。このような、配置密度� ��制御は、特に、高価な材料を集積する際に� ��スト的にも有効となる。

 加えて、前記突起部の形状又は寸法は特� ��のものに限定されず、角状,球状又は柱状な どからなる任意の大きさを有する各種形状で あってもよい。

 本発明における構造体の支持部の破壊は� ��該支持部を破壊することができれば、特定� ��ものに限定されないが、前記押圧力の応力� ��よる破壊又はせん断などを用いた機械的な� ��壊であるのが好ましい。前記押圧力の応力� ��はせん断などを用いて機械的に破壊するこ� ��により、前記構造体を支える前記支持部を� ��接的に破壊することができ、配置における� ��置精度を低下させることなく前記構造体を� ��記基板から分離することができる。

 本発明において光学的な透過性とは、可� ��光領域の波長の光が構造体を透過すること� ��いう。構造体の表面に接着した生物学的材� ��を落射蛍光観察法又は全反射照明蛍光観察� ��で鏡検する場合には、紫外領域の波長の光� ��構造体を透過することが望ましい。また赤� ��線顕微鏡を用いる場合には、赤外領域の波� ��の光が構造体を透過することが望ましい。� ��らに本発明の構造体は、その表面が平坦で� ��ること、その内部の屈折率等の光学特性が� ��一であることの他、位相差顕微鏡、微分干� ��顕微鏡、光ピンセット法等のさまざまな光� ��的な技術の利用に適した光学特性を備える� ��とが望ましい場合がある。

 本発明の構造体について自己組織的に組� ��上がるとは、摩擦力、表面張力、疎水結合� ��磁力、静電気を含むがこれらに限定されな� ��物理的な引力及び/又は斥力か、化学的又は 生物学的な結合か、を用いて、メディウム中 で構造体がランダムに衝突していくうちに、 構造体の集合体が形成され、該集合体におい てそれぞれの構造体は予め定められたパター ンに従って配置されることをいう。本発明の 構造体について自己組織的に組み上がる機能 は、例えば、前記構造体の表面に凹陥部と凸 出部とが設けられ、1個の構造体の表面の凹� �部が他の1個の構造体の表面の凸出部と相補� ��に嵌合することにより達成される場合(例え ば、Yeh, H. J. J.及びSmith, J. S.、 Ieee Photoni cs Technology Letters: 6, 706-708 (1994)を参照せよ 。)があり、あるいは、前記構造体の表面に� �水性部分及び/又は疎水性部分が設けられ、1 個の構造体の表面の親水性部分が他の1個の� �造体の表面の親水性部分と接し、及び/又は� ��1個の構造体の表面の疎水性部分が他の1個� �構造体の表面の疎水性部分と接することに� �り達成される場合(例えば、Bowden, N.ら、Langm uir :17, 1757-1765 (2001)を参照せよ。)がある。� ��た、抗原と抗体との反応や、酵素と基質と� ��間又は酵素と阻害剤との間の相互作用や、� ��リヒスチジンとニッケルイオンとの間の相� ��作用等を含むが、これらに限られない、分� ��識別の特異性を利用した、化学的又は生物� ��的な結合により達成される場合がある。さ� ��に、これらのいずれかの組合せにより達成� ��れる場合がある。

 平板又はディスク状の形状の構造体は、� ��ディウム中で3次元的に自由に運動できると き、集合体を形成できない場合がある。かか る場合には、前記メディウム中に、該メディ ウムに不溶性の液体を添加して、前記メディ ウムと前記不溶性の液体との間の界面に構造 体を浮かべることにより、構造体が2次元的� �自由運動しかできないようにすると、集合� �の形成を促進できる場合がある。前記メデ� �ウムに不溶性の液体は、前記メディウムよ� �比重が大きい液体や、基材との間の表面張� �が前記メディウムと基材との表面張力より� �さい液体であることが好ましい。

 集合体を構成する構造体の数や配置パタ� ��ンを制御して、自己組織的に組み上がるよ� ��に構造体を設計すると、それぞれの集合体� ��接着する生物学的材料を特定の組合せだけ� ��することができる。例えば、2種類の構造体 S1及びS2が1個ずつ集合するように設計して、� ��造体S1のみを含む器具T1と、構造体S2のみを� ��む器具T2と、異なる細胞タイプの細胞C1及び C2とを用意して、細胞C1の単離懸濁液を器具T1 に接触させ、細胞C2の単離懸濁液を器具T2に� �触させる。その後T1及びT2から構造体S1及びS2 を遊離させ、メディウム中で混合することに より構造体S1と構造体S2とが1個ずつからなる� ��合体が形成される。そして、前記集合体の� ��面では、1個の細胞C1と1個の細胞C2とだけの� ��互作用が起こる。なお、構造体S1及びS2の表 面に特定の配向で細胞C1及びC2が接着するよ� �に微細加工を施すことも可能である。例え� �、細胞C1がニューロンで細胞C2が筋細胞のと� ��、構造体S1とS2が集合体を形成すると、ニュ ーロンの軸索に隣接して筋細胞が配置するこ とができる。このような集合体を用いると、 単一のニューロンと単一の筋細胞との間のシ ナプス形成を同時に多数のサンプルについて リアルタイムで解析することができる。

 本発明の構造体と基材とからなる微量の� ��物学的材料を取り扱うための器具において� ��該基材が前記構造体を保持する溶媒は、水� ��溶媒と油性溶媒と両媒性溶媒とを含む。前� ��生物学的材料が細胞のとき、前記溶媒は、� ��細胞に適した水溶液、例えば、培養液であ� ��ことが好ましい。

 前記構造体の表面の別の一部と前記基材� ��表面の一部との特異的な相互作用は、疎水� ��相互作用及び電磁気学的相互作用の他、生� ��分子と、該生体分子に対する特異的結合パ� ��トナーとの相互作用や、金属イオンと、該� ��属イオンに特異的なキレート剤との相互作� ��を含むが、これらに限定されない。前記疎� ��性相互作用は、前記構造体の表面の別の一� ��と、前記基材の表面の一部とがともに疎水� ��処理が施され、表面どうしが直接接触する� ��とによって発生する場合がある。代替的に� ��、油滴のような疎水性の液体を介在するこ� ��によって発生する場合がある。前記疎水性� ��理は、例えば、自己組織化法のような周知� ��表面処理技術を用いてアルカンチオールの� ��うな疎水性分子を構造体及び基材の前記表� ��に結合させることによって達成することが� ��きる。前記電磁気学的相互作用には、静電� ��又は表面荷電による引力を利用するものと� ��磁石による磁界を利用するものと、電界と� ��れにより誘導された電気双極子モーメント� ��利用するものとを含むが、これらに限定さ� ��ない。電界とそれにより誘導された電気双� ��子モーメントを利用する電磁気学的相互作� ��には、誘導誘電泳動、静電配向等を含むが� ��これらに限定されない。前記生体分子と、� ��生体分子に対する特異的結合パートナーと� ��相互作用には、糖類とレクチンとの相互作� ��、抗原と抗原との相互作用、核酸の相補的� ��合による相互作用とを含むが、これらに限� ��されない。また、前記構造体と前記基材と� ��嵌合可能な形状を有することによって、特� ��の配向で嵌合することによる相互作用や、� ��記構造体が、前記基材に設けた開口を塞栓� ��る静水圧による相互作用の組み合わせによ� ��て前記構造体が前記基材に保持される場合� ��ある。また、以上に列挙される相互作用の2 つ以上の組み合わせによって前記構造体が前 記基材に保持される場合がある。

 本発明の構造体と基材とからなる微量の� ��物学的材料を取り扱うための器具において� ��少なくとも2個の構造体と、該構造体を遊離 可能なように保持する基材とは、例えばゼラ チンのように微小な力で容易に剥離できる物 質の層を前記基材の表面にコーティングして その上に前記構造体を戴置するように周知の 微細加工技術によって作成される場合がある 。前記微小な力とは、前記微量の生物学的材 料が発生する力をいう。前記微量の生物学的 材料が細胞の場合に、前記基材が前記構造体 を遊離可能なように保持するとは、前記基材 は前記器具を移動したり、前記基材上に溶液 を注いだりする際に前記構造体が予め定めた 位置から動かないように保持しつつ、該細胞 の運動によって発生する力によって前記構造 体を引き寄せるときに前記基材から前記構造 体が容易に離れることができることをいう。

 少なくとも2個の構造体と、該構造体を遊 離可能なように保持する基材とからなる本発 明の器具は、細胞の立体的な足場として、細 胞を特定の立体的な配向状態に保ちながら培 養したり、1個又は2個以上の細胞を構造体が� ��質的に凸多面体を形成するように覆う集合� ��を形成させたりするために用いることがで� ��る。これによって、細胞を生体組織により� ��似した状態で培養することができるので、� ��生医療等の細胞医薬の作成に有用である。

 本発明の細胞と構造体とからなる集合体� ��用いる構造体は、アクテュエーターを含む� ��、あるいは、外部の動力源に接続するかに� ��って、1個ずつ、あるいは、2個又は3個以上� ��同時に、駆動することができる。あるいは� ��心筋細胞のような形態変化を起こす細胞を� ��む構造体では、細胞の動きによって前記構� ��体を駆動することができる。前記アクテュ� ��ーターは、周知の微細加工技術又はMEMS技術 によって作成することができる。本発明の細 胞と構造体とからなる集合体を用いて、1個� �は2個以上の細胞の表面の物理的性質を測定� ��ることができる。ここで物理的性質とは、� ��性、硬度、表面電位及び膜輸送を含むが、� ��れらに限定されない。前記膜輸送に関する� ��理的性質には、浸透圧、能動輸送、その他� ��生体膜による物質の移動に関係する性質を� ��む。かかる細胞表面の物理的性質を測定す� ��ときには、前記構造体には物理的性質のセ� ��サー、例えば、変位、速度、力、圧力など� ��機械量を検出するセンサーや、イオン選択� ��電極、イオン感応電界トランジスタ(ISFET)な どのイオンセンサーを含むことが望ましい。 かかる物理的性質のセンサーは周知の微細加 工技術によって作成することができる(EE Text  センサ・マイクロマシン工学、藤田博之編� ��、オーム社、2005年を参照せよ。)。さらに� �前記構造体及び/又は前記基材は細胞と接触� ��るプリント配線による電極を設けて、前記� ��造体が前記基材と嵌合するときに外部から� ��気的に接続して電気刺激を行ったり電位を� ��定したりする場合がある。また、前記構造� ��及び/又は前記基材を貫通する細孔であって 、細胞膜によって電気的にシールすることが できるように細胞より小さな孔径を有する貫 通孔を設けて、いわゆるオートパッチ法によ る電気生理学的な測定を行う場合がある。こ の場合には、前記構造体が前記基材と嵌合す るとき、前記構造体に設けた貫通孔が基材に 設けた貫通孔が連通するように配置される場 合がある。かかるプリント配線及び貫通孔も 周知の微細加工技術又はMEMS技術によって作� �することができる。

 以下に実施例を示すが、これらは実施態� ��の例示を意図しており本発明の範囲を限定� ��ることは意図しない。