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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-02-27
(45)【発行日】2023-03-07
(54)【発明の名称】磁気相互作用を用いたキラル化合物の分離システムおよび方法
(51)【国際特許分類】
G01N 30/02 20060101AFI20230228BHJP
G01N 30/88 20060101ALI20230228BHJP
【ＦＩ】
G01N30/02 L
G01N30/88 W
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020511819
(86)(22)【出願日】2018-08-26
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-11-12
(86)【国際出願番号】 IL2018050942
(87)【国際公開番号】W WO2019043693
(87)【国際公開日】2019-03-07
【審査請求日】2020-04-16
(31)【優先権主張番号】254209
(32)【優先日】2017-08-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IL
(31)【優先権主張番号】62/620,503
(32)【優先日】2018-01-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/636,903
(32)【優先日】2018-03-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】500018608
【氏名又は名称】イエダ リサーチ アンド ディベロップメント カンパニー リミテッド
【住所又は居所原語表記】ａｔ ｔｈｅ Ｗｅｉｚｍａｎｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，ＰＯ Ｂｏｘ ９５，７６１０００２ Ｒｅｈｏｖｏｔ，Ｉｓｒａｅｌ
(73)【特許権者】
【識別番号】523025090
【氏名又は名称】ヨセフ パルティエル
【氏名又は名称原語表記】Ｙｏｓｓｅｆ ＰＡＬＴＩＥＬ
(74)【代理人】
【識別番号】110001302
【氏名又は名称】弁理士法人北青山インターナショナル
(72)【発明者】
【氏名】ナーマン，ロン
(72)【発明者】
【氏名】カプア，エヤル
(72)【発明者】
【氏名】ラハフ，メイア
(72)【発明者】
【氏名】タシナリ，フランチェスコ
(72)【発明者】
【氏名】パルティエル，ヨセフ
(72)【発明者】
【氏名】ヨケリス，シラ
【審査官】高田 亜希
(56)【参考文献】
【文献】特表２００５－５２６６０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／００９９２３８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２００４／１０９２７１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００５－１９５４０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－２３２０９７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ３０／００ －３０／９６
Ｂ０１Ｊ ２０／２８１－２０／２９２
Ｂ０１Ｄ １５／００ －１５／４２
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
キラル化合物の対応するエナンチオマーへの分離に使用するシステムであって、（ａ）１または複数の種類のキラル分子を含む流体混合物を収容するように構成されたキャビティと、
（ｂ）流体混合物との少なくとも１の表面界面を提供する少なくとも１の強磁性または常磁性基板とを備え、
前記少なくとも１の強磁性または常磁性基板が外部磁化されて、前記少なくとも１の表面界面の表面に対して垂直な磁化方向を提供し、それにより異なるエナンチオマーと前記表面との間のスピン交換相互作用エネルギーの変化をもたらして、それらの間の相互作用特性を変化させ、
前記キラル化合物が、そのエナンチオマーの流速に基づいて分離され、前記流速が、前記強磁性または常磁性基板の表面との相互作用の変化による影響を受け、前記相互作用が、前記少なくとも１の表面へのキラル分子の一時的吸着によって形成されるスピン偏極に関連付けられていることを特徴とするシステム。
【請求項2】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記キャビティが、少なくとも第１領域および第２領域を含み、前記少なくとも１の強磁性または常磁性基板が、第１表面および第２表面の界面に対して垂直な反対方向の磁化を有する第１表面および第２表面を有し、前記キャビティが、それにより、前記第１領域および第２領域において、キラル分子の２つの異なるエナンチオマーの結晶化を個別に可能にすることを特徴とするシステム。
【請求項3】
キラル分子を対応するエナンチオマーに分離する方法であって、少なくとも１種類のキラル分子のエナンチオマーが含まれる混合物を含む流体混合物を提供するステップと、
基板の表面に対して上向きまたは下向きとなる、基板の表面に対して垂直な方向に磁化を有する基板を提供するステップと、
所与の期間、前記基板に混合物を流して、混合物の分子が前記表面と相互作用することを可能にするステップと、
異なるエナンチオマーと前記表面との間のスピン交換相互作用エネルギーの変化をもたらして、それらの間の相互作用特性を変化させるステップと
を備え、それにより、磁気的な影響なく、前記少なくとも１種類のキラル分子のエナンチオマー間の少なくとも部分的な分離を行うことを特徴とする方法。
【請求項4】
請求項３に記載の方法において、流体混合物を提供するステップが、少なくとも２種類のキラル分子の２つの異なるエナンチオマーを含む流体混合物を提供するステップを備え、基板を提供するステップが、基板の表面に対して上向きまたは下向きとなる、基板の表面に対して垂直な方向に磁化を有する第１表面および第２表面をそれぞれ有する少なくとも第１および第２の基板を提供するステップを備え、前記第１表面および第２表面が、前記第１表面および第２表面の界面に対して垂直な反対方向の磁化を有し、それにより、キラル分子の２つの異なるエナンチオマーの結晶化とキラル分子の分離の連続的な実行とを可能にすることを特徴とする方法。
【請求項5】
キラル分子を分離するためのシステムであって、物質の流れを通過させるように構成されたカラムを含み、前記カラムが、前記カラムを通る物質の流れと相互作用する磁性界面領域を含む少なくとも１の領域を含み、前記界面領域が、前記界面に対して垂直な方向に外部磁化され、それにより、キラル分子の異なるエナンチオマーと前記界面との間にスピン交換相互作用の吸着エネルギーの変化を導入することを特徴とするシステム。
【請求項6】
請求項５に記載のシステムにおいて、前記カラムが、第１領域および第２領域の界面に対して垂直な反対方向の磁化を有する少なくとも第１領域および第２領域を含み、それにより、前記第１領域および第２領域において、キラル分子の２つの異なるエナンチオマーの結晶化を個別に可能にすることを特徴とするシステム。
【請求項7】
キラル分子を分離するためのシステムであって、入口および出口ポートを含む真空チャンバと、１または複数の外部磁化基板とを含み、前記１または複数の外部磁化基板が、前記１または複数の磁化基板からの鏡面反射により、前記入口ポートから前記出口ポートに向けて伝播する粒子の経路を規定するように、位置決めされるとともに向きが設定されており、前記１または複数の外部磁化基板が、前記少なくとも１の外部磁化基板の表面に対して垂直な磁化方向をもたらし、それにより、異なる粒子と前記表面との間のスピン交換相互作用エネルギーの変化をもたらして、それらの間の相互作用特性を変化させることを特徴とするシステム。
【請求項8】
請求項７に記載のシステムにおいて、前記１または複数の外部磁化基板が、前記第１表面および第２表面の界面に対して垂直な反対方向の磁化を有する２以上の外部磁化基板を含み、それにより、キラル分子の２つの異なるエナンチオマーの結晶化を個別に可能にすることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、所望の化合物の分離および選択の分野にあり、特に磁気相互作用を使用するキラル分子化合物の分離に関する。本発明の手法は、結晶、液相または気相を使用する分子の分離に適している可能性がある。
【背景技術】
【0002】
生物学的システムは、特定のキラリティの分子に基づいており、キラル分子の２つのエナンチオマーを分離することは、製薬および化学産業における中心的なプロセスである。キラル分子／化合物の分離は、食品、食品添加物、香水および農薬市場にも関連する場合がある。今日、クロマトグラフ分離プロセスは、主に２つのエナンチオマーと、クロマトグラフの表面に吸着される特定のキラリティを持つ分子との間の異なる相互作用に基づいている。通常、２つのエナンチオマー間の差は小さく、分離に必要なロックとキーの相互作用は弱い。分析クロマトグラフィー技術は、分子が運ばれる移動相と、混合物中の分子が相互作用する、構造体（通常はカラム内のビーズ）に固定された固定相の２つの相間で生じる特異的分配によって分子の混合物を分離する。混合物が充填または注入されて、構造体を通過すると、混合物中の分子が異なる速度で伝播し、その結果として分離する。
【0003】
さらに、分離には通常、いくつかの特定分子の単一または限定された基をそれぞれのエナンチオマーに分離するために、クロマトグラフの固定相に吸着される特定の分子を選択する必要がある。このため、分離が難しく、費用を要する可能性がある。分子の小さな選択のために、個別の特定のカラムが開発されている。キラル中心が分子構造内に埋め込まれているキラル分子が存在しており、よって、それらの分子は共通の概念に従ってそれらのエナンチオマーに分離することができない。さらに、二次構造に応じた、キラル分子の混合物およびタンパク質の分離は、診断用途および医薬品用途に望まれている。
【0004】
別の一般的な方法は、キラル化合物のエナンチオ分離ラセミ混合物に対して開発されており、これは、エナンチオ特異的な結晶化に基づくものである。一般に、結晶化に関する限り、３種類のラセミ体、すなわちコングロメラート、ラセミ化合物および固溶体がある。最初に、２つのエナンチオマーが適切な試薬と相互作用して、ジアステレオマーの新しい複合化合物を形成する。結果として生じる２つのジアステレオマーは、異なる物理化学的特性を持っているため、従来の手法で選択的に結晶化することができる。対応するジアステレオマー塩の形成によるエナンチオマーのこの分離は、ジアステレオマー結晶化と呼ばれる。ジアステレオマー結晶化は比較的単純で低コストであるため、産業上の臨床使用のためにラセミ化合物をエナンチオマーに分離するための好ましい方法の１つとなっている。通常、結晶化法では、ラセミ混合物に１つのエナンチオマーの種晶を添加し、それにより、その結晶化を引き起こす。ジアステレオマー間の実際の分離は大きな課題である。この方法で高純度を達成することは難しく、パラメータの最適化は複雑なプロセスとなる。このため、ジアステレオマー結晶化法は、分子の比較的小さな分画に適用することができる。
【0005】
キラル分子を電界によって電気的に分極すると、電気分極がスピン偏極を伴うことが、最近発見されている。各電気極に不対電子または電子の一部が存在する状態から生じ、そのスピンの向きが分子の特定のキラリティに依存する。さらに、最初に磁化されていない強磁性基板にキラル分子が吸着されると、基板が磁化する傾向があり、磁気双極子の方向が特定のキラリティに依存することが分かっている。すなわち、一方のエナンチオマーは、磁気双極子が上を向いた状態で基板を磁化させ、他方のエナンチオマーは双極子を下に向ける。
【発明の概要】
【0006】
当該技術分野では、キラル分子の分離を可能にする手法が必要とされている。そのような分離は、例えば、キラル分子のエナンチオマーの適切な選択が非常に重要である医薬化合物の生産を含む、様々な化学的および生物学的プロセスで使用され得る。本発明は、磁性基板との相互作用によるキラル化合物の分離のためのシステムおよび方法を提供し、鏡面反射である一般的なキラル分子構造のエナンチオマーの分離、並びに、一般的なキラル分子の分離を可能にする。この手法は、液体または気体などの流体混合物からキラル分子を分離するために、キラル分子内の電荷分極を伴うスピン交換とスピン偏極を利用して、磁性界面との相互作用エネルギーの変化をもたらす。なお、簡略化のために、流体という用語は、個別の分子が真空中の粒子として振る舞う可能性のある低ガス流量を含む液体または気体の説明に関連して本明細書中で使用されることに留意されたい。このため、本明細書中で使用される流体という用語は、液体、気体および／または気相中の分子のビームに関連し、液体または気体という用語は、個別に使用される場合、物質の対応する相に関連する。これに関連して、本明細書中で使用される相互作用エネルギーという用語は、分子と表面との間の結合エネルギー、より具体的には、表面と相互作用した後に分子を脱着するために必要なエネルギーに関する。
【0007】
一般に、異なるキラル分子（例えば、異なるエナンチオマーなど）と磁性基板（磁化されている強磁性または常磁性基板）間の相互作用エネルギーの変化は、様々な相互作用特性の変化をもたらす。これは、相互作用速度、相互作用の時間および相互作用の確率に関連する場合がある。基板との相互作用は、磁性基板に近付くと電荷が再分布するため、キラル分子のスピン分布の変化に関連する。具体的には、分子と強磁性基板の間の相互作用領域で電子が磁性基板のスピンと平行に分極したスピンを持つように、スピンの再分布をもたらす掌性を持つエナンチオマーは、相互作用エネルギーが低く、よって基板との相互作用時間が短くなる。一方で、反対の掌性は逆平行スピンの整列をもたらして、相互作用エネルギーを増加させ、その結果、より高い確率でより長い相互作用時間をもたらす。
【0008】
より具体的には、本手法は、キラル分子における電荷再構成がスピン偏極に伴うものであるという発明者の理解に基づいている。このため、通常は分子相互作用において又は表面に近接したときに発生する電荷分極は、キラル分子構造を透過するスピン選択性と組み合わせて、各電気極に関連付けられた好ましいスピン方向を持つ再分布電子（または電子密度）をもたらす。スピン方向と電気極との間の相関関係は、分子の特定の掌性に依存し、すなわち、各エナンチオマーによって異なることとなる。孤立した分子のスピン偏極効果は一般に短命であり、スピンは短時間で再分布することができる。しかしながら、分子のスピンが強磁性体のスピンと相互作用する場合、スピンはより長い時間固定される場合があり、例えば、相互作用が続く限り、スピンは時間とともに変化しない場合がある。スピン依存相互作用は短距離であり、相互作用する基板への分子の近接性に依存する。
【0009】
反対のキラリティを持つ分子のスピン偏極の違いは、表面に対して垂直（上向きまたは下向き）に向けられた磁化を持つ磁気表面のスピンと分子の相互作用時間などのパラメータを使用した分離を可能にする。一方のエナンチオマーは表面との相互作用が弱く、よって相互作用時間が短くなるが、他方のエナンチオマーは相互作用が強く、よって相互作用時間が長くなる。より具体的には、キラル分子は、長い吸着時間を避けるために表面に沿って流れる間、選択された磁化を有する表面と（例えば、表面上での吸着により）相互作用することができる。異なるエナンチオマーの相互作用時間の違いは、対応するフロー特性に影響を与え、選択されたエナンチオマーを他のものよりも多く収集することを可能にする。代替的には、本手法は、キラル分子のスピン偏極を利用して、ラセミ混合物からの選択されたエナンチオマーの結晶化を促進する。
【0010】
この目的のために、本手法は、１または複数の種類のキラル分子を含む流体（液体または気体）混合物を受け入れるように構成されたキャビティ（チャンバ、チャネル、カラムまたは他の形態）を利用する。キャビティは、流体混合物との強磁性または常磁性界面を有する少なくとも１の基板または表面を含む。少なくとも１の表面は、キラル分子の分離における動作のために磁化されるように構成されている。少なくとも１の表面の磁化は、本明細書中では上向きまたは下向きの磁化方向と呼ばれる、磁界が界面から離れるか又は界面の方を向くときに、通常は、表面により提供される界面に対して垂直な方向となる。
【0011】
いくつかの形態では、１または複数の種類のキラル分子を含む流体混合物が液体混合物である。キャビティは、上向きまたは下向きの磁化方向において界面に対して垂直に磁化された、溶液と少なくとも１の表面／基板との界面の１または複数の領域で特定の接触を維持しながら、カラムを介して選択速度で液体混合物の流れを可能にするカラムとして構成されている。カラム内を流れている間、液体混合物の分子は時々表面に吸着し、通常は短時間後に表面から解放されて、流れとともに進む。異なる掌性の分子間の相互作用エネルギーの変化は、表面との相互作用の時間特性の対応する変化をもたらす。これは、異なるエナンチオマー、または異なるキラリティの分子の吸着速度の変化をもたらし、一方の掌性の分子を反対の掌性の分子に対して相対的に長い時間吸着させ得る。その結果、相互作用エネルギーが高い（相互作用時間がより長い）分子は、相互作用エネルギーが低い（または相互作用時間がより短い）分子と比較して、カラム内でゆっくりと伝播する。このため、この手法では、チャネルを通る流速に基づいてキラル分子を分離することができる。
【0012】
いくつかの他の態様では、流体混合物が気体の形態にある。キャビティ／チャンバは、入口ポート、出口ポート、および上述したように磁化されるように構成された少なくとも１の表面を有する真空チャンバとして構成されている。入口ポートを介して到着し、表面に衝突し、そこから反射する粒子が、出口ポートに向けて導かれるように、少なくとも１の表面は、磁化され、キャビティ内の選択された位置および向きで配置されている。２以上の表面の場合、それら表面は、入口ポートから出口ポートに向かってエナンチオマーガス粒子のカスケード反射および散乱を与えるように配置されている。１または複数の表面が磁化されると、１つのエナンチオマーのキラル分子がより強い相互作用を受け、よって反対のエナンチオマーのキラル分子に対するランダム散乱の確率がより高くなる。より具体的には、表面に長時間吸着する分子は、通常、表面からランダムな方向に放出され、それらの分子が出口ポートへの経路を辿る確率が低下する。一方で、反対の掌性の分子（反対のエナンチオマー）は、相互作用エネルギーが低く、よって表面での相互作用時間が比較的短い（または吸着する可能性が低い）ため、通常は鏡面角で表面から反射され、出口ポートに向けて導かれて収集される。
【0013】
さらにいくつかの追加の態様によれば、流体混合物が、１または複数の種類の分子を含む液体混合物である。流体混合物との磁化界面を提供する少なくとも１の表面は、分子の結晶化のための核形成中心として動作するように構成されている。この手法により、選択された１つの特定のエナンチオマーのキラル分子の結晶化、並びに、アキラル分子から形成されるキラル超分子構造の結晶化が可能になる。
【0014】
いくつかの実施形態によれば、本発明は、流体サンプル中に存在するキラル分子／化合物を分離するためのシステムを提供し、このシステムが、
流体サンプルの流れを方向付けるように構成された流路であって、当該流路を通って流体サンプルが流れる、流路と、
少なくとも１の流体入口および少なくとも１の流体出口とを備え、
流路が、強磁性または常磁性物質を含む少なくとも部分で構成されている。
流体サンプルの流れを方向付けるように構成された流路であって、当該流路を通って流体サンプルが流れる、流路と、
少なくとも１の流体入口および少なくとも１の流体出口とを備え、
流路が、強磁性または常磁性物質を含む少なくとも部分で構成されている。
【0015】
少なくとも強磁性または常磁性物質を含む部分は、流体サンプルと強磁性または常磁性物質の表面との間の界面を提供することができる。強磁性または常磁性物質は、界面に対して上向きまたは下向きに、表面に対して垂直な方向に磁化されるようにしてもよい。
【0016】
いくつかの実施形態では、システムがさらに、内部に流路を含む第１の基板と、流路を覆う第２の基板とを含み、第１の基板の表面の少なくとも一部または第２の基板の表面の少なくとも一部またはそれらの組合せの少なくとも一部が強磁性または常磁性であり、強磁性または常磁性の表面部分が流路の境界を規定するようになっている。
【0017】
いくつかの実施形態によれば、本発明は、流体サンプル中に存在するキラル化合物を分離する方法を提供し、この方法が、
・キラル化合物を含む流体サンプルを、少なくとも１の入口と少なくとも１の出口を持つ流路に導入するステップであって、流路が、強磁性または常磁性物質を含む少なくとも部分で構成される、ステップと、
・予め設定された時間に、出口から溶出した化合物を収集するステップとを含む。
・キラル化合物を含む流体サンプルを、少なくとも１の入口と少なくとも１の出口を持つ流路に導入するステップであって、流路が、強磁性または常磁性物質を含む少なくとも部分で構成される、ステップと、
・予め設定された時間に、出口から溶出した化合物を収集するステップとを含む。
【0018】
いくつかの実施形態では、本発明は、流体サンプル中に存在するキラル化合物を分離する方法を提供し、この方法が、
システムを提供するステップであって、システムが、少なくとも１の入口および少なくとも１の出口を有する流路を含む第１の基板と、流路を覆う第２の基板とを備え、第１の基板の表面の少なくとも一部、第２の基板の表面の少なくとも一部またはそれらの組合せの少なくとも一部が強磁性または常磁性物質を含み、強磁性または常磁性の表面部分が流路の境界を規定する、ステップと、
入口を介して流体サンプルを流路に導入するステップと、
出口から溶出化合物を予め設定された時間に収集するステップとを含む。
システムを提供するステップであって、システムが、少なくとも１の入口および少なくとも１の出口を有する流路を含む第１の基板と、流路を覆う第２の基板とを備え、第１の基板の表面の少なくとも一部、第２の基板の表面の少なくとも一部またはそれらの組合せの少なくとも一部が強磁性または常磁性物質を含み、強磁性または常磁性の表面部分が流路の境界を規定する、ステップと、
入口を介して流体サンプルを流路に導入するステップと、
出口から溶出化合物を予め設定された時間に収集するステップとを含む。
【0019】
いくつかの実施形態では、本発明は、流体サンプル中に存在するキラル化合物を分離する方法を提供し、この方法が、
強磁性粒子または常磁性粒子を含む（例えば、充填した）流路を含むシステムを提供するステップであって、流路が、少なくとも１の入口および少なくとも１の出口を含み、粒子が、
粒子の磁気双極子の一方の極のみがコーティングされ、他方が溶液に曝されるように、有機キラル分子のエナンチオマーで部分的にコーティングされるか、または
非磁性物質で部分的にコーティングされ、一方の磁極が非磁性物質でコーティングされ、他方の磁極が溶液に曝されるか、または
ネット状基板に吸着されて、ネット状基板を通る流れを可能にし、さらに磁化される、ステップと、
入口を介して、キラル化合物を含む流体サンプルを流路に導入するステップと、
出口から溶出化合物を予め設定された時間に収集するステップとを含む。
強磁性粒子または常磁性粒子を含む（例えば、充填した）流路を含むシステムを提供するステップであって、流路が、少なくとも１の入口および少なくとも１の出口を含み、粒子が、
粒子の磁気双極子の一方の極のみがコーティングされ、他方が溶液に曝されるように、有機キラル分子のエナンチオマーで部分的にコーティングされるか、または
非磁性物質で部分的にコーティングされ、一方の磁極が非磁性物質でコーティングされ、他方の磁極が溶液に曝されるか、または
ネット状基板に吸着されて、ネット状基板を通る流れを可能にし、さらに磁化される、ステップと、
入口を介して、キラル化合物を含む流体サンプルを流路に導入するステップと、
出口から溶出化合物を予め設定された時間に収集するステップとを含む。
【0020】
いくつかの他の実施形態では、非磁性物質による粒子のコーティングが、流路の外側で実行されるようにしてもよい。いくつかの他の実施形態では、有機キラル分子のエナンチオマーによる粒子のコーティングが、本発明のシステムの流路を通るエナンチオマーの流れによって実行される。いくつかの他の実施形態では、粒子が部分的または完全にコーティングされ、一面が露出するように洗浄される。更なる追加の実施形態では、粒子が常磁性である場合、磁界が流路に沿って印加され、それにより粒子のスピンを整列させる。
【0021】
いくつかの追加の実施形態によれば、システムはカラムチャネルの形態であってもよく、このカラムは、流れ方向に対して垂直に配置されたネットまたはネット状基板またはグリッド基板のアレイを含み、基板が、ネット／グリッド上に配置された常磁性または強磁性膜、または基板に付着した複数の強磁性または常磁性粒子を含む。キラル分子を運ぶ流体がカラムに通され、それにより分子がネット／グリッドに保持された粒子の磁化常磁性または強磁性層と相互作用することができる。
【0022】
他の実施形態では、本発明の方法は、キラル化合物の分離を含み、その分離が、少なくとも１のキラル化合物の強磁性または常磁性物質への吸着を含み、それによりキラル化合物の溶出を遅らせて、流体サンプルからキラル化合物を分離する。他の実施形態では、吸着が、強磁性／常磁性物質とキラル化合物との間のスピン－スピン相互作用の結果である。他の実施形態では、スピン－スピン相互作用が、キラル誘起スピン選択性（ＣＩＳＳ）効果の結果として化合物分子内で発生するスピン偏極に基づいている。
【0023】
他の実施形態では、本発明の方法は、キラル化合物の分離を含み、キラル化合物の分離が、エナンチオマー間の分離、キラルおよび非キラル化合物の混合物からのキラル化合物の分離、それらの全体的なキラリティに基づく異なる化合物の分離、不斉炭素を持たないキラル二次構造体間の分離、またはタンパク質の異なる二次構造体間の分離を含む。いくつかの実施形態では、本発明は、キラル構造の結晶化のためのシステム、キラル構造の結晶化を強化するためのシステム、および／またはキラル化合物のエナンチオ選択的結晶化のためのシステムを提供し、これらのシステムが、液体溶液が恒温放置される表面を備え、液体溶液が、エナンチオマーの混合物、またはキラルおよびアキラル化合物の混合物を含み、表面が、強磁性または常磁性物質を含む少なくとも部分で構成され、強磁性または常磁性物質が上または下を向く磁石の双極子により永久に磁化され、または、磁石が表面の近くにあり、磁界が表面に対して上（Ｈ＋）または下（Ｈ－）を指している。
【0024】
いくつかの実施形態では、本発明は、超分子キラリティを誘導するためのシステムを提供し、このシステムが、
アキラル化合物を含む液体溶液が恒温放置される表面を有し、この表面が、強磁性または常磁性物質を含む少なくとも部分で構成され、強磁性物質または常磁性物質が上または下を向く磁石の双極子により永久に磁化されている。永久磁石は表面の近傍にあり、磁界が表面に対して上（Ｈ＋）または下（Ｈ－）を指している。
アキラル化合物を含む液体溶液が恒温放置される表面を有し、この表面が、強磁性または常磁性物質を含む少なくとも部分で構成され、強磁性物質または常磁性物質が上または下を向く磁石の双極子により永久に磁化されている。永久磁石は表面の近傍にあり、磁界が表面に対して上（Ｈ＋）または下（Ｈ－）を指している。
【0025】
いくつかの実施形態では、本発明は、キラル化合物とアキラル化合物の混合物からキラル化合物を結晶化する方法、ラセミ混合物またはエナンチオマーの混合物からキラル化合物をエナンチオ選択的に結晶化するための方法、エナンチオ選択的結晶化の速度を高める方法を提供し、これらの方法は、
結晶の形成を可能にするのに十分な時間、表面上で液体溶液を恒温放置するステップを含み、液体溶液がキラル化合物を含み、表面が上または下を向く磁石の双極子により磁化され、表面の少なくとも一部が、強磁性または常磁性物質を含み、結晶がキラルである。
結晶の形成を可能にするのに十分な時間、表面上で液体溶液を恒温放置するステップを含み、液体溶液がキラル化合物を含み、表面が上または下を向く磁石の双極子により磁化され、表面の少なくとも一部が、強磁性または常磁性物質を含み、結晶がキラルである。
【0026】
いくつかの実施形態では、本発明は、アキラル化合物の超分子キラリティを誘導する方法を提供し、この方法が、
超分子構造の形成を可能にするのに十分な時間、表面上でアキラル化合物を含む液体溶液を恒温放置するステップを含み、表面が上または下を向く磁石の双極子により磁化され、表面の少なくとも一部が、強磁性または常磁性物質を含み、超分子構造がキラルである。
超分子構造の形成を可能にするのに十分な時間、表面上でアキラル化合物を含む液体溶液を恒温放置するステップを含み、表面が上または下を向く磁石の双極子により磁化され、表面の少なくとも一部が、強磁性または常磁性物質を含み、超分子構造がキラルである。
【0027】
いくつかの実施形態では、エナンチオマーがラセミ結晶を形成し易いときでも、ラセミ混合物からの結晶化を行ってキラル結晶を生成する。
【0028】
いくつかの実施形態では、液体溶液が、固体状態の超分子キラル構造を形成することができるアキラル化合物を含み、化合物の構成によって、キラル超分子構造がもたらされる。
【0029】
なお、本明細書中で言及される「流路」という用語は、チャネル、表面またはカラムを指すことに留意されたい。さらに、本手法によれば、その少なくとも一部が、強磁性または常磁性物質を含む。本明細書では、強磁性または常磁性物質という用語は、バルク（連続）強磁性または常磁性物質、強磁性または常磁性物質のコーティング層、または複数の粒子状物質を指している。そのような粒子状物質は、肉眼で見えるサイズのものであり、あるいはナノ粒子およびマイクロ粒子も含み得ることに留意すべきである。このため、いくつかの実施形態では、チャネル、表面、チューブまたはカラムの少なくとも一部が、連続／バルク強磁性または常磁性物質であるか、複数の強磁性または常磁性粒子を含む。いくつかの他の実施形態では、バルク強磁性または常磁性物質または複数の強磁性または常磁性粒子が、強磁性または常磁性物質／粒子の酸化を避けるために、Ａｕ、Ｔｉ導電性半導体、またはそれらの任意の組合せのような非磁性金属の薄層を含む導電層でコーティングされる。他の実施形態では、強磁性粒子または常磁性粒子が、流路内に十分に詰め込まれている。他の実施形態では、強磁性粒子または常磁性粒子が、非磁性物質によって部分的にコーティングされるか、有機分子のエナンチオマーによってコーティングされるか、またはネット状基板に付着する。強磁性物質は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｕ、それらの酸化物、それらの合金またはそれらの混合物から選択される物質を含むことができる。
【0030】
いくつかの実施形態では、第１の基板、第２の基板またはそれらの組合せの少なくとも一部が、非強磁性または非常磁性金属、非強磁性または非常磁性合金、シリコン／ＳｉＯ２、アルミナまたは有機ポリマーから選択される物質を含む。いくつかの実施形態では、チャネル／流路が、非強磁性／非常磁性金属、非強磁性／非常磁性合金、シリコン／ＳｉＯ２、アルミナまたは有機ポリマーなどの非常磁性または非強磁性物質に埋め込まれるか、またはそれらと接触する。
【0031】
他の実施形態では、本発明のシステムが、第１の基板と第２の基板を含む。他の実施形態では、第１の基板または第２の基板の非強磁性または非常磁性部分が、非常磁性または非強磁性金属または合金などの導電性物質を含む。
【0032】
いくつかの他の実施形態では、非強磁性または非常磁性金属が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ａｌまたはそれらの酸化物、またはそれらの任意の組合せまたは合金を含む。別の実施形態では、非強磁性または非常磁性合金が、ＧａＮまたは他の任意の半導体または絶縁体またはそれらの組合せを含む。いくつかの他の実施形態では、シリコンが、シリコン（１００）、シリコン（１１１）またはそれらの任意の組合せを含む。別の実施形態では、有機ポリマーが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）およびポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）またはそれらの任意の組合せを含むことができる。他の実施形態では、強磁性または常磁性部分、および非常磁性または非強磁性金属／合金が、電源に電気的に接続されている。
【0033】
いくつかの実施形態では、本発明の方法で使用されるシステムまたはチャネルの流路の幾何学的形状が、本発明のシステムを使用してキラル化合物の分離を提供する任意の可能性のある構造を含む。別の実施形態では、幾何学的形状が、蛇行形状、螺旋形状または直線形状から選択される。他の実施形態では、チャネル／流路がフローチューブである。別の実施形態では、チャネル／流路の長さが１ｃｍ～１０メートルである。別の実施形態では、チャネル／流路の長さが１ｃｍ～１０ｃｍである。別の実施形態では、チャネル／流路の長さが１０ｃｍ～５０ｃｍである。別の実施形態では、チャネル／流路の長さが１ｃｍ～１メートルである。別の実施形態では、チャネル／流路の長さが１ｃｍ～２メートルである。別の実施形態では、チャネル／流路の長さが１ｃｍ～５メートルである。別の実施形態では、チャネル／流路の長さが１０ｃｍ～５０ｃｍである。別の実施形態では、チャネル／流路の長さが５０ｃｍ～１メートルである。別の実施形態では、チャネル／流路の長さが１メートル～２メートルである。別の実施形態では、チャネル／流路の長さが２メートル～５メートルである。別の実施形態では、チャネル／流路の長さが５メートル～１０メートルである。他の実施形態では、チャネルがマイクロ流体チャネルであるか、またはチャネルの断面を規定する少なくとも１の寸法がマイクロメートル／サブマイクロメートルの範囲にある。
【0034】
いくつかの実施形態では、システムの入口が、チャネル内／表面上の流体の流れの速度を制御する要素に接続するように構成されている。いくつかの実施形態では、本発明のシステムが、チャネルの入口または出口に取り付けられた流量制御ポンプをさらに含む。
【0035】
このように、広範な態様によれば、本発明は、キラル化合物の分離に使用するシステムを提供し、このシステムが、１または複数の種類のキラル分子を含む流体混合物を収容するように構成されたキャビティと、流体混合物との少なくとも１の界面を提供する少なくとも1の強磁性または常磁性基板とを備え、少なくとも１の表面が磁化されて、強磁性または常磁性界面に対して垂直な磁界を提供する。
【0036】
いくつかの実施形態によれば、キャビティは、流体混合物の流れを可能にするカラムの形態であり、少なくとも１の表面が、カラムの１または複数の領域に沿って配置されている。少なくとも１の強磁性または常磁性表面は、カラムの流れ方向に対して垂直なカラムの１または複数の領域に沿って配置されるようにしてもよい。
【0037】
一般に、流体混合物内のキラル分子の流速は、強磁性または常磁性界面との相互作用の変化による影響を受け、相互作用が、キラル分子の少なくとも１の表面への一時的吸着によって形成されるスピン偏極に関連付けられる。
【0038】
いくつかの実施形態によれば、少なくとも１の強磁性または常磁性基板は、選択された極性界面上の流体混合物との界面を提供する強磁性または常磁性層を含むことができる。
【0039】
いくつかの実施形態によれば、少なくとも１の強磁性または常磁性基板は、流体混合物との１または複数の対応する界面を提供する１または複数の強磁性または常磁性粒子を含む。１または複数の強磁性または常磁性粒子は、その上の１つの表面に適用される非磁性層を含み、それにより、流体混合物と相互作用する選択された磁極を提供する。粒子は、２以上の粒子にグループで付着することができ、グループの２以上の粒子がその非磁性末端に付着し、それにより効果的に磁性単極粒子を提供する。
【0040】
いくつかの実施形態では、カラムが、粒子をカラム内の定位置に保持するマトリックスを含む。マトリックスは、前記カラム内の流れ方向に対して垂直に配置されたグリッドの形態であってもよい。本明細書に記載されるように成形されて、グリッド上に位置する強磁性または常磁性粒子は、カラムを通る流れに対して向けられた強磁性または常磁性層と位置合わせされるようにしてもよい。
【0041】
いくつかの実施形態によれば、１または複数の強磁性または常磁性基板が１または複数の常磁性基板であり、システムが、キャビティに磁界を印加して１または複数の常磁性基板を磁化する磁界発生器をさらに備える。
【0042】
いくつかの実施形態によれば、カラムが、カラム内に位置する少なくとも１のグリッドセクションを備え、この少なくとも１のグリッドセクションが流体混合物の通過を可能にし、少なくとも１の強磁性または常磁性基板を担持する少なくとも１のグリッドセクションのグリッドが、その表面に対して垂直に磁化され、少なくとも１つのグリッドセクションを通る流れの方向に平行または逆平行に磁化される。
【0043】
いくつかの実施形態によれば、システムが少なくとも第１および第２の電極を含む電極配列をさらに備え、カラムの少なくとも第１および第２の電極が、第１の側および反対の第２の側に位置し、第１および第２の電極が、チャネルにおいて、流れの方向に対して垂直に流体混合物に印加される電界を印加する。電界は、分子の電荷分極を増加させて、分子を整列させることができる。電極配列は、カラムを通る物質の流れに対して垂直に配置された少なくとも第１および第２の電極により構成することができる。少なくとも第１および第２の電極は、その少なくとも一の寸法において異なる寸法であり、それによりキャビティまたはカラム内に電気勾配を提供する。電極配列は、一般に、キャビティの遠位領域と比較して、少なくとも１の強磁性または常磁性基板の近傍でより大きい電界勾配を提供するために、強磁性または常磁性基板の側面に位置する小さい電極で構成されるようにしてもよい。
【0044】
いくつかの他の実施形態によれば、流体混合物がガス状態にあり、キャビティが、注入ポートおよび排出ポートを含む真空チャンバとして構成され、少なくとも１の基板が、注入ポートを介してキャビティ内に注入されるガスの全体としての伝播の方向内に位置する表面を有し、排出ポートへの経路に向かって粒子を反射するように整列される。
【0045】
真空チャンバは、真空チャンバの入口ポートから出口ポートに向かって基板間の鏡面反射によって伝播する分子の経路を規定するように配置された２以上の基板を含むことができる。
【0046】
いくつかの実施形態によれば、システムは、真空チャンバ内に２以上の表面を備えることができ、それら表面が、ガス混合物との強磁性または常磁性の界面を提供する。２以上の表面は、その上に衝突する粒子を排出ポートに向けて反射するためにカスケード順に配置されるようにしてもよい。
【0047】
いくつかの実施形態によれば、キャビティが、チャンバから過剰ガスを除去する真空ポンプに付随するポンピングポートをさらに備えることができる。典型的には、過剰ガスは、１または複数の表面に吸着された後、１または複数の表面からランダムに散乱されたキラル分子を含み得る。
【0048】
いくつかの実施形態によれば、システムは、少なくとも１の表面に対して低い吸着親和性を有する分子の鏡面反射を利用してガスのキラル分子を分離するように構成され、より高い吸着親和性を有する分子が排出ポートから離れるようにチャンバ内に散乱する。
【0049】
いくつかの他の実施形態によれば、キャビティは、流体混合物の選択された分子が少なくとも１の表面との界面で結晶化することを可能にするように構成されている。
【0050】
キャビティは、少なくとも第１および第２の表面を含む少なくとも第１および第２の領域を含むことができ、第１および第２の表面は、第１および第２の表面の界面に対して垂直な反対の磁化を有し、それにより、キャビティは、第１領域と第２領域で別々にキラル分子の２つの異なるエナンチオマーの結晶化を可能にする。いくつかの実施形態によれば、流体混合物を液相または気相から結晶化させることができる。
【0051】
他の広範な態様によれば、本発明は、キラル分子を分離する方法を提供し、この方法が、少なくとも１種類のキラル分子を含む流体混合物を提供するステップと、基板の表面に対して上向きまたは下向きとなる基板の表面に対して垂直な方向に磁化を有する基板を提供するステップと、所与の期間、基板上に混合物を流して、混合物の分子が表面と相互作用することを可能にし、それにより、少なくとも１種類のキラル分子を少なくとも部分的に分離するステップとを含む。少なくとも１種類のキラル分子は、ある種類のキラル分子の異なるエナンチオマーを含むことができる。
【0052】
いくつかの実施形態によれば、流体混合物が、異なる分子構造を有する少なくとも２種類のキラル分子を含むものであってもよい。
【0053】
本方法は、表面に対して垂直な方向に電界を印加し、それによって流体混合物中の分子の電荷分極を増加させるステップをさらに含むことができる。
【0054】
いくつかの実施形態によれば、本方法は、基板の表面に対して上向きまたは下向きとなる基板の表面に対して垂直な同様の方向に磁化を有する複数の基板を提供するステップと、混合物を基板上に１つずつ流して、１種類のエナンチオマーの分子が基板上で相互作用することを可能にするステップとを含むことができる。
【0055】
本方法は、流体混合物を、基板との界面の少なくとも１の領域を有するチャネルに流すことにより、少なくとも１種類のキラル分子の異なるエナンチオマーの流速を変化させるステップをさらに含むことができる。
【0056】
さらに別の広範な態様によれば、本発明は、キラル分子を分離するためのシステムを提供し、このシステムが、物質の流れを通過させるように構成されたカラムを含み、チャネルが、チャネルを通る物質の流れと相互作用する磁性界面領域を含む少なくとも１の領域を含み、界面領域が、界面に対して垂直な方向に磁化され、それにより、異なるエナンチオマーのキラル分子と界面との間に吸着エネルギーの変化を導入する。
【0057】
いくつかの実施形態によれば、磁性界面領域が、界面に対して垂直な方向に磁化された少なくとも１の磁化層を含む構造化基板を含む。
【0058】
いくつかの実施形態によれば、磁性界面領域は、カラム内の物質の流れとの直接的な界面に導電層を含む。
【0059】
いくつかの実施形態によれば、カラムは、カラムを通る物質の流れに沿って複数の磁性界面領域を含む。
【0060】
いくつかの実施形態によれば、磁性界面領域は、電極配列とさらに関連付けられ、電極配列が、少なくとも第１および第２の電極を備えるとともに、界面領域の近傍に電界を印加するように構成されており、電界が、カラム内の流れに対して垂直に向けられ、界面における磁化方向と実質的に平行または逆平行である。
【0061】
第１の電極は、チャネルに対して磁性界面領域内またはその下に位置してもよく、第２の電極は、チャネルの断面に沿った他端に位置してもよい。第２の電極は、カラムの長さおよび幅の少なくとも一方に関して、第１の電極より大きくてもよい。
【0062】
いくつかの実施形態によれば、磁性界面領域を含む少なくとも１の領域は、その１つの表面上に非磁性層がそれぞれ与えられた１または複数の強磁性粒子または常磁性粒子を含み、それによって流体混合物と相互作用する選択された磁極を提供する。
【0063】
粒子は、グループで２以上の粒子に付着することができ、グループの２以上の粒子が、その非磁性末端に付着し、それによって効果的に磁性単極粒子を提供する。
【0064】
いくつかの実施形態によれば、カラムは、カラム内の定位置に粒子を保持するマトリックスを備えるようにしてもよい。マトリックスは、カラム内の流れの方向に対して垂直に配置されたグリッドの形態であってもよい。グリッド上の粒子は、カラムを通る流れに向けられたその強磁性または常磁性層と整列していてもよい。
【0065】
さらにいくつかの実施形態によれば、カラムは、カラムの断面にわたって配置された１または複数のグリッド要素を備え、１または複数のグリッドセクションは、少なくとも１の磁性界面領域を担持する。
【0066】
１または複数のグリッドセクションは、少なくとも１の磁性界面領域を提供するために、強磁性物質でコーティングされるようにしてもよい。追加的または代替的には、１または複数のグリッドセクションは、複数の磁性粒子を担持することができ、複数の磁性粒子は、その選択された１つの磁気極性で液体混合物と相互作用するように構成される。
【0067】
さらに別の広範な態様によれば、本発明は、キラル分子を分離するためのシステムを提供し、このシステムが、入口および出口ポートを含む真空チャンバと、１または複数の磁化された基板とを含み、１または複数の磁化された基板が、１または複数の磁化された基板からの鏡面反射により、入口ポートから出口ポートに向けて伝播する粒子の経路を規定するように、位置決めされるとともに向きが設定されている。
【0068】
１または複数の磁化された基板は、各基板の主表面に対して垂直に磁化されるようにしてもよく、主表面は、規定された経路に沿って粒子が衝突する表面によって規定される。
【0069】
いくつかの実施形態によれば、１または複数の磁化された基板は、その主表面に対して垂直な方向に磁化された少なくとも１の強磁性層または常磁性層を含む１または複数の構造化基板を含むことができる。
【0070】
いくつかの実施形態によれば、１または複数の磁化基板は、その主表面に与えられた導電層を備えるようにしてもよく、主表面は、規定された経路に沿って粒子が衝突する表面によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【0071】
本明細書に開示の主題をよりよく理解し、それが実際に如何にして実行されるかを例示するために、添付の図面を参照しながら、単なる非限定的な例として、実施形態を説明する。
【0072】
【図4】図４Ａ～図４Ｃは、本発明のいくつかの実施形態に係る、磁性粒子との界面を提供する手法を示している。図４Ａおよび図４Ｂは、選択された磁極との界面を提供するように構成された磁性粒子の例を示している。図４Ｃは、本発明のいくつかの実施形態に係る、カラムでの使用に適したグリッドに吸着または配置された磁性粒子を例示している。
【図7】図７Ａ～図７Ｄは、磁化表面上のＡＨＰＡ－Ｌキラル分子の吸着速度の変化を示す試験結果を示している。図７Ａは、上向きの磁化による２分間の吸着を示している。図７Ｂは、下向きの磁化による２分間の吸着を示している。図７Ｃは、上向きの磁化による２秒間の吸着を示している。図７Ｄは、下向きの磁化による２秒間の吸着を示している。
【図8】図８Ａおよび図８Ｂは、磁石が「上」および「下」を指している状態で、厚さ８ｎｍの金被覆Ｎｉ（７ｎｍ）上の吸着二本鎖ＤＮＡから測定された測定ＩＲ蛍光スペクトルを示している。図８Ａは、様々な吸着時間についてのＩＲ蛍光スペクトルを示し、図８Ｂは、吸着時間の関数として、６２０ｎｍでの最大蛍光ピークの高さの変化を示している。
【図9】図９Ａ～図９Ｅは、上向き（Ｈ＋）または下向き（Ｈ－）の磁気双極子によるＭＢＥ成長強磁性表面のＡＨＰＡ－Ｌ吸着を示している。図９Ａは、上向きの磁化による２秒後の吸着を示している。図９Ｂは、下向きの磁化による２秒後の吸着を示している。図９Ｃは、上向きの磁化による２分後の吸着を示している。図９Ｄは、下向きの磁化による２分後の吸着を示している。図９Ｅは、図９Ａ～図９Ｄで測定された吸着分子の数を示している。
【図10】図１０Ａ～図１０Ｅは、図９Ａ～図９Ｅと同様の強磁性表面上のＡＨＰＡ－Ｄ吸着を示している。図１０Ａは、上向き（＋３０００Ｇ）の磁化による１秒後の吸着を示している。図１０Ｂは、下向き（－３０００Ｇ）の磁化による１秒後の吸着を示している。図１０Ｃは、上向き（＋３０００Ｇ）の磁化による１０分後の吸着を示している。図１０Ｄは、下向き（－３０００Ｇ）の磁化による１０分後の吸着を示している。図１０Ｅは、図１０Ａ～図１０Ｄに基づくＡＨＰＡ－Ｄ吸着数のヒストグラムを示している。
【図11】図１１Ａ～図１１Ｅは、磁化表面のＡＨＰＡ－Ｌ吸着の追加の試験測定を示している。図１１Ａは、上向き（＋３０００Ｇ）の磁化による１秒後の吸着を示している。図１１Ｂは、下向き（－３０００Ｇ）の磁化によるで１秒後の吸着を示している。図１１Ｃは、上向き（＋３０００Ｇ）の磁化による２分後の吸着を示している。図１１Ｄは、下向き（－３０００Ｇ）の磁化による２分後の吸着を示している。図１１Ｅは、図１１Ａ～図１１Ｄの測定で吸着されたＡＨＰＡ－Ｌ分子の数のヒストグラムを示している。
【0073】
なお、説明を簡素かつ明瞭にするために、図面に示される要素は必ずしも縮尺通りに描かれていないことを理解されたい。例えば、いくつかの要素の寸法は、明確化のために他の要素に比べて誇張されている場合がある。さらに、適切と考えられる場合には、対応する要素または類似の要素を示すために、符号を複数の図面にわたって繰り返すことがある。
【発明を実施するための形態】
【0074】
上述したように、本発明は、選択されたエナンチオマーへのキラル分子の分離を可能にする手法を提供する。本手法は、キラル分子の２つのエナンチオマーと、基板の表面に対して垂直に磁化された基板との間の相互作用エネルギーの違いによって生成される相互作用エネルギーの変化を利用する。図１を参照すると、本手法のいくつかの実施形態に係るキラル分子の分離に使用するためのシステム１００が概略的に示されている。システム１００は、キャビティ１１０と、キャビティ１１０内の流体媒体との適切な界面１３０を提供する少なくとも１の基板／表面１２０とを含む。キャビティは、液体伝達真空チャンバ用のカラムとして構成されるか、または流体液体媒体の流れを保持および／または可能にする他の形態となっている。流体は、一般にキャビティ１１０を通って伝達されるか、選択された時間保持され、１または複数の種類のエナンチオマー５０の混合物、例えば、ある種類のキラル分子の異なるエナンチオマーを示すキラル分子５０Ｒ、５０Ｌを含む。さらに、いくつかの態様では、システムが、２つの電極１４０Ａ、１４０Ｂによって例示される電界生成モジュールも含むことができる。電界生成モジュールは、使用時に、基板１２０に向けられる電界、または基板からの電界を印加するように構成されている。この電界は、界面１３０に対する分子の特定のアライメントを提供するとともに、分子の電荷分極を増加させ、かつ、電界に勾配が存在する場合に、表面に向けて分子を方向付けることができる。
【0075】
少なくとも１の表面１２０は、少なくとも１の強磁性または常磁性物質の層を含み、キャビティ１１０内の媒体との界面１３０に対して垂直な方向に磁化されるように構成されている。その物質は、マイクロまたはナノ粒子（サイズ１０ｎｍ～１ｍｍ）などの磁性粒子、または磁性物質の目に見える層を含むことができる。粒子は、流れの方向に磁化するか、または単極として被覆または秩序化された１つの磁極で磁化する。図１の具体的な例では、表面１２０が、Ｂｚによって示されるように磁化され、それが界面１３０に対して上向きまたは下向きとなっている。分子５０が界面に近接すると、表面分子相互作用が分子の電気分極（電気双極子）を生成する。分子５０のキラル構造は、１つのスピンを有する電荷（例えば、電子）の伝達を反対のスピンよりも優先し、その結果、電荷分極がスピン偏極を伴う。これにより、短時間、界面１３０に近づく分子５０は、表面に近い電気極に関連付けられた電子のスピンを持ち、分子の掌性に応じて、界面１３０に向かう方向Ｍ－または界面１３０から離れる方向Ｍ＋に整列する。異なるエナンチオマーの分子のスピン偏極は、磁化表面１２０との相互作用エネルギーの違いをもたらす。より具体的には、磁化表面（またはその界面１３０）と分子５０の特定の基との相互作用エネルギーは、それらの相対的なスピン偏極に依存する。スピン偏極が磁性基板内のスピン配列と実質的に平行になるように整列している場合、相互作用エネルギーは、スピンが反対の場合よりも低くなる。相互作用エネルギーの変化は、界面１３０への分子の相互作用時間（および／または吸着速度）の対応する変化をもたらす。
【0076】
本手法は、カイラリティに基づく分子の分離のために、磁化界面１３０上のキラル分子５０の吸着速度のそのような変化を利用する。図２を参照すると、本発明のいくつかの実施形態に係るキラル分子の分離のためのシステム１００の１つの可能性のある態様が示されている。この態様では、キャビティ１１０が、少なくとも１種類の分子を含む液体媒体の流れを可能にするように構成されたカラムまたはチャネルの形態であり、カラムが入口ポート１１５および出口ポート（特に図示せず）を有して構成される。カラムは、液体媒体と磁化表面／基板１２０との間に界面１３０の少なくとも１の領域を提供するように構成される。カラム１１０は、界面１３０で基板１２０と接触しながら、少なくとも１種類のキラル分子（典型的には、キラル分子の少なくとも２つのエナンチオマー、または少なくとも２の異なるキラル分子）を含む流体混合物の流れを可能にするように構成される。一般に、流体混合物は、ポンプを使用して、または重力によって混合物がチャネルから引き出されるような角度でシステムを配置することにより、カラム１１０を通って押し出されるものであってもよい。流体混合物がカラム１１０を通って流れる間、分子は吸着され、対応する速度で界面１３０から解放される。分子が表面により多く吸着するに連れて、それらの流速がより遅くなるが、反対の掌性の分子はより短い時間吸着し（または吸着せず）、流速がより高くなる。一般的に、吸着速度は相互作用エネルギーと温度に依存する。上述したように、分子のキラリティと表面１２０の磁化は、異なるエナンチオマーの相互作用エネルギーの変化をもたらし、それが異なるエナンチオマー間の流速の変化に影響を与える。このため、キラル分子を含む流体混合物、例えば２以上のエナンチオマーの混合物または２以上の種類の異なるキラル分子の混合物が、選択された量でカラム１１０内に導入されると、チャネルを通過する流体の流速に応じて、収集される流体の第１の部分にはより高い濃度の１つのエナンチオマー（または１種類のキラル分子）が含まれ、第２の部分にはより高い濃度の別のエナンチオマーまたは別の種類のキラル分子が含まれる。このプロセスを複数回繰り返して、混合物から望ましい純度の単一のエナンチオマー（または単一種類のキラル分子）を得ることができる。
【0077】
図２に示すシステム１００の例示的な態様においては、表面１２０が、上向きまたは下向きで、界面に対して垂直に磁化された強磁性コバルト（Ｃｏ）平坦層から形成される。コーティングは、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）または他の任意のコーティング手法を使用して形成することができる。層状構造１２０は、チャネル１１０上に配置／載置され、例えば、チャネルは、チャネルの一方の面が層状構造１２０との直接的な界面を形成するように、非磁性物質、好ましくは非導電性物質の固体基板内でカーブしている。
【0078】
これに関連して、図２に記載の本手法およびシステムは、ポットスチル蒸留に類似する手法でキラル分子を分離するために使用することができる。より具体的には、本手法は、表面／基板１２０の磁化が界面１３０に対して上向きまたは下向きに選択されている間に、混合物を提供し、システム１００を通して混合物を送ることにより、１または複数の種類のキラル分子の混合物の分離を与える。上述したように、基板１２０の磁化は、異なるエナンチオマー（または異なるキラル分子）の吸着速度の差をもたらして、対応する流速の変化を生じさせる。チャネル１１０を通過した後に流体の選択された部分を収集すると、ある種類の分子の濃度が他の種類よりも高くなる。このプロセスを複数回繰り返すことにより、所望の純度の媒体に到達することができる。
【0079】
一般に、カラム１１０は、カラム１１０の１または複数の領域にわたって磁化基板１２０との界面１３０に関連付けられる。その１または複数の領域は、カラム１１０の離間したセグメントの連続界面領域を形成し得る。
【0080】
図３には、追加の態様として、チャネル１１０および電極配列１４０Ａ、１４０Ｂを含むシステムのセクションが概略的に示されている。電極１４０Ａ、１４０Ｂは、電極１４０Ｂが磁化基板１２０の近傍に位置するように配置され（電極１４０Ｂは基板１２０であっても、基板１２０から分離されてもよい）、電極１４０Ａは、例えば、カラム１１０を通る流体混合物５０の流れる方向に対して垂直に、より大きな寸法、例えば幅が広くなるように構成されている。この態様は、電界線Ｅで表される電界の勾配を提供する。電界の勾配は、分子の電気分極（これに応答してスピン偏極を生成する）の少なくとも一方、一般的に両方を引き起こし、分子を磁化基板１２０に向けて押す。この態様は、マイクロ流体アセンブリと組合せて使用することもでき、それにより、両方のエナンチオマーを含む少量の液体混合物を分離することが可能となる。これにより、キラル分子または異なるエナンチオマー（または異なるキラル分子）と磁化界面１３０との間の相互作用の差が２～３倍増加する可能性がある。一般に、キラル分子の分離システムは、異なる分子間の流速の変化を増加させるために、チャネルに沿って配置された図３に例示されるような１または複数のセクションを利用することができる。
【0081】
いくつかの態様では、カラムが、図２および図３に例示されるように、液体混合物と強磁性または常磁性基板との界面を提供するように構成されるものであってもよい。いくつかの追加の態様では、本手法が、複数の粒子の形態または液体混合物が流れるグリッドの形態の様々な他の界面構成を利用して、液体混合物との対応する複数の界面を提供するようにしてもよい。これに関連して、図４Ａ～図４Ｃを参照すると、カラム内のキラル分子の分離のための強磁性または常磁性粒子を使用することが例示されている。図４Ａおよび図４Ｂは、選択された１つの磁極に関連付けられた界面１３０を維持するように構成された粒子１２０を例示している。より具体的には、カラム内の液体混合物と相互作用するように一方の磁極が選択される一方、混合物中の物質との相互作用を最小限に抑えるように反対の磁極が遮蔽される。
【0082】
粒子１２０は、一般に、その少なくとも１の表面に沿って、非磁性（反磁性）物質１２４または高い磁化率を有する物質でコーティングされた磁化された強磁性物質１２２から構成される。コーティングされた表面は、Ｎ極またはＳ極の一方が露出し、反対の極が覆われるように、磁性粒子１２２の極性に従って選択される。図４Ｂの例では、２つのコーティングされた粒子が互いに付着して単極粒子として効果的に機能し、１つの選択された極性の表面のみが露出して液体混合物と相互作用する。一般に、そのような単極粒子は、外部に向けられた選択された極性の表面を維持するために一緒に付着される２、３、４またはそれ以上のコーティングされた粒子によって形成され得る。そのような粒子は、一端の磁性物質層を非磁性物質層でコーティングし、構造体を選択サイズに切断し、様々な断片を付着して選択した極性を提供することにより、生成される。
【0083】
図４Ｃは、カラム内に磁性粒子１２０を保持するように構成されたグリッド構造１４０の使用を例示している。グリッド１４０は、一般に反磁性物質で作られており、使用されるカラムの内側に合うように形作られている。図４Ｃの例では、グリッド１４０が、図４Ａまたは図４Ｂに例示するような磁性粒子１２０を複数担持している。いくつかの他の構成では、グリッド１４０は、その一方の側が強磁性層または常磁性層によりコーティングされて、カラム内の液体との磁性界面を提供するようになっている。
【0084】
使用時には、１または複数のグリッド１４０要素が、グリッド１４０を通る液体混合物の流れを可能にし、かつ液体混合物中の分子とグリッドまたはそれに付着した粒子１２０の磁性界面との相互作用を提供するように、カラムとともに配置される。一般に、磁性粒子の使用により、混合物の分子と粒子の選択された界面１３０との相互作用が可能になり、分子のキラリティと掌性に基づいて、流速の変化に影響を与える。常磁性物質によるグリッド１４０のコーティングを使用するいくつかの態様では、カラムが磁界環境内で動作して、グリッド１４０の選択された磁化を提供することができる。
【0085】
本技法のいくつかの他の態様では、この手法が、ガス混合物からのキラル分子の分離に使用される。図５を参照すると、キラル分子（キラル分子の一般的に異なるエナンチオマー）を気相混合物から分離して混合物のエナンチオマー精製を与えるように構成されたシステム１００の追加の態様が例示されている。システム１００は、入口ポート１１５および出口ポート１１８の各々および真空ポンピングポート１１２を有する真空チャンバとして構成されたキャビティ１１０を含む。キャビティは、１または複数の磁性基板１２０を含み、６つの基板が図５に例示されている。混合物は、入口ポート１１５を介して真空チャンバ１１０内に注入され、分子は各表面１２０から散乱される。１または複数の表面基板１２０は、入口ポート１１５を介して注入される分子５００の経路であって、基板１２０で（通常は鏡面反射により）反射されて、出口ポート１１８に向けて導かれる経路を提供するように配置される。基板との相互作用が弱いエナンチオマーの場合、散乱はほぼ鏡面であり、すなわち、（表面の法線に対する）出射角θは衝突角－θにほぼ等しい。このため、それらのエナンチオマーは、選択された経路に沿って、更なる衝突のために更なる表面に向かって、そして出口ポート１１８に向かって反射される。すなわち、吸着速度が遅い（衝突時間が短い）分子５００は、表面１２０から直ちに反射され、出口ポート１１８に向けて導かれ、出口ポート１１８で所望のエナンチオマーのタイプ５１０への分離を与える。より高い吸着速度（長い衝突時間）を有する分子は、時には、表面１２０の１つに吸着することがあるが、解放されると、解放された分子５５０の方向はほぼランダムであり、その結果、それら分子はキャビティ１１０内で他の方向５１０に伝播し、最終的に真空ポンプ１１２によって収集される。
【0086】
この態様は、表面に対して上または下を向く磁界により、基板が表面に対して垂直に磁化されたときの、強磁性または常磁性表面からの散乱分子に基づいている。一般に、分子の表面散乱には２つの限界がある。弾性限界では、衝突時間は非常に短く、分子は（鏡面反射と同様に）表面法線に対して反対の符号で同じ角度で表面から反射される。もう１つの限界では、分子と表面の相互作用がより強くなり、表面への分子の吸着により、相対的に長い衝突時間が発生する。この場合、分子の散乱はコサイン形状の角度分布を有し、単一分子は通常ランダムな方向５５０に散乱する。
【0087】
この効果は、気体分子のビームを入口ポート１１５から真空チャンバ１１０内に注入することにより、キラル分子の分離に使用することができる。一般に、ビームの分子はほぼ同じ速度で（最大１０％のバラツキで）注入される。分子ビーム５００は、キラル分子構造の２つのエナンチオマーの分子を含む。分子ビーム５００の分子が表面１２０と衝突するとき、すべての表面１２０は、衝突分子との界面に対して同様の方向に磁化された状態となっている。表面１２０の磁化は、異なるエナンチオマーの分子と表面との相互作用エネルギーの変化を生じさせ、その結果、一方のエナンチオマーの分子の多くが表面で反射され、他方のエナンチオマーの分子が表面１２０と相互作用し、ランダムなコサイン形状の分布の方向５１０に散乱する。これにより、一方の選択されたエナンチオマーの分子は、選択された経路５１０に沿って出口ポートに向けて順次反射され、エナンチオマー純粋組成物のために収集される。一方で、他方のエナンチオマーの分子が他の方向５５０に散乱され、真空ポンプ１１２によって収集される。通常、相互作用時間が短いほど、衝突がより弾性的になり、透過率がより高くなる。２つのエナンチオマーは基板との相互作用強度が異なるため、アレイを通る透過率が異なるものとなる。一般に、注入された分子ビームの速度、キャビティ１１０内の表面１２０の数、およびビーム幅に対する出口ポート１１８の相対的なサイズの選択により、本明細書に記載の分離手法の選択性が決まる。いくつかの態様では、分離選択性を改善するために、散乱面１２０の間に１または複数の追加のスリットを使用することができる。
【0088】
この手法により、キラル分子の分離における連続操作が可能になる。分子が異なる経路に分離されると、一方の掌性のエナンチオマーが出口ポート１１８を介して収集され、他方の掌性のエナンチオマーが（特定の純度レベルで）真空ポンプ１１２を介して収集される。分子は気相で導入されるため、図５に示すシステム１００を質量分析計システムと組み合わせて使用するようにしてもよい。
【0089】
本手法のさらに追加の態様によれば、ラセミ混合物からの選択されたエナンチオマーの選択的結晶化によるキラル分子の分離に使用することができる。再び図１を参照すると、本手法は、５０Ｒや５０Ｌなどのキラル分子のエナンチオマーを含む流体混合物を提供することを利用している。この手法はさらに、界面１３０に対して上または下を向く磁化方向Ｂｚを有する磁化表面１２０の存在、磁性基板１２０の存在、および上述した異なるエナンチオマー５０と基板１２０との間の相互作用エネルギーの変化の下で、流体混合物およびその中の分子に対する適切な結晶化条件を維持することを含む。界面１３０の近傍の分子５０のこのスピン偏極は、結晶化核の生成のために同じエナンチオマーの分子間の相互作用に優先性を生じさせ、一方のエナンチオマーの他方に対する選択的結晶化を可能にする。
【0090】
一般に、様々な種類のキラル分子がエナンチオマーの純粋な結晶を生成することが知られている一方で、他のキラル分子がラセミ結晶を生成することに留意されたい。本手法によれば、物質が結晶化する混合物との界面１３０に磁化基板１２０を提供し、結晶化するエナンチオマーの選択を可能にし、一般にラセミ結晶を提供する分子についても、一方のエナンチオマーの他方に対する選択的結晶化を提供する。図６を参照すると、結晶化によるキラル分子の分離のための追加の態様が例示されている。この態様では、キラル分子の２つのエナンチオマーの混合物を含む流体混合物がキャビティ１１０内に保持され、キャビティは少なくとも２つの基板１２０Ａ、１２０Ｂも含み、各々が流体との基板の界面に対して垂直に磁化される。この例では、基板１２０Ａが界面に対して下向きに磁化され、基板１２０Ｂが界面に対して上向きに磁化される。混合物はキャビティ１１０内で結晶化することができ、基板１２０Ａ、１２０Ｂの磁化により促進される相互作用エネルギーの変化により、結晶化核５１、５２が関連する界面上に形成される。形成された結晶化核は実質的に鏡像異性的に純粋であり、少なくとも６０％、好ましくは９０％または９９％の単一のエナンチオマー分子を含む。
【0091】
本手法の基礎となる特徴およびその有効性は、様々な例示的な試験的態様で発明者によって実証されている。以下の実施例は、本発明の実施形態、並びに、上述した手法に従ってキラル分子の分離を提供するその能力について、より完全に例示するために提示される。
【0092】
実施例１：キラル化合物に対する磁場方向の影響
１ｎＭのＬ－アルファ・ヘリックスポリアラニン（ＡＨＰＡ－Ｌ ＳＨ－ＣＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫ（配列番号３））を含む溶液を使用して、２ｎｍの金で覆われた強磁性コバルト膜にＡＨＰＡ－Ｌを共有結合的に吸着させた。図７Ａおよび図７Ｂは、コバルト膜の磁界を上向き（図７Ａ）および下向き（図７Ｂ）にした状態で、ＡＨＰＡ－Ｌを２分間吸着させた後の膜の顕微鏡画像を示している。図６Ｃおよび図７Ｄは、コバルト膜の磁界を上向き（図７Ｃ）および下向き（図７Ｄ）にした状態で、２秒間吸着させた後の膜の顕微鏡画像を示している。なお、ＳｉＯ２ナノクリスタル（０．５ｗｔ％）がポリアラニンの末端に付着して、単層吸着密度のマーカーとして機能するとともに、視認性を向上させることに留意されたい。
１ｎＭのＬ－アルファ・ヘリックスポリアラニン（ＡＨＰＡ－Ｌ ＳＨ－ＣＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫ（配列番号３））を含む溶液を使用して、２ｎｍの金で覆われた強磁性コバルト膜にＡＨＰＡ－Ｌを共有結合的に吸着させた。図７Ａおよび図７Ｂは、コバルト膜の磁界を上向き（図７Ａ）および下向き（図７Ｂ）にした状態で、ＡＨＰＡ－Ｌを２分間吸着させた後の膜の顕微鏡画像を示している。図６Ｃおよび図７Ｄは、コバルト膜の磁界を上向き（図７Ｃ）および下向き（図７Ｄ）にした状態で、２秒間吸着させた後の膜の顕微鏡画像を示している。なお、ＳｉＯ２ナノクリスタル（０．５ｗｔ％）がポリアラニンの末端に付着して、単層吸着密度のマーカーとして機能するとともに、視認性を向上させることに留意されたい。
【0093】
吸着時間に基づくＡＨＰＡ－Ｌの吸着と、短い吸着時間においてのコバルト膜の磁化の方向に基づくＡＨＰＡ－Ｌの吸着との間には明確な違いが見られる。吸着時間を長くしても、膜上の吸着分子の密度に目に見える違いはないことが明確に分かる。しかしながら、図７Ｃに示すように磁石が「上向き」にある場合（強磁性表面から離れる方向の正の垂直磁界）の吸着と比較して、図７Ｄに示すように磁石が「下向き」の場合（強磁性表面に向かう負の垂直磁界）は、短い吸着時間ではポリアラニン－Ｌの吸着が良好であった。図７Ｃと図７Ｄの分子の密度の比（酸化ケイ素の密度で検出）は約１：１００である。さらに、下向き磁化による膜のＡＨＰＡ－Ｌの吸着（図６Ｂおよび図６Ｄ）がほぼ即時であるのに対して、上向き磁化による膜上のＡＨＰＡ－Ｌの吸着速度（図７Ａおよび図７Ｃ）が相対的に遅いことが明確に分かる。
【0094】
基板の磁化方向に依存する吸着の動特性をモニタリングするとともに、さらに別の種類のキラル分子を試験するために、発明者等は、色素が付着した二本鎖ＤＮＡ（ｄｓＤＮＡ）分子を使用して、そのニッケル／金表面上の吸着を様々な磁化方向で試験した。蛍光測定では、Ｃｙ－３（シアニン）色素をｄｓＤＮＡ（２０ｂｐ）の３’位置（シトシン）にタグ付けした。リンカーＣｙ－３は、シトシンのリン酸塩（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ＤＮＡ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＩＤＴ）社から購入）を修飾する。使用したｄｓＤＮＡ配列は以下のとおりである。
５－ＧＡＣ ＣＡＣ ＡＧＡ Ｔ ＴＣ Ａ ＡＡＣ ＡＴＧ Ｃ／３ＴｈｉｏＭＣ３－Ｄ／－３（配列番号１）
５－ＧＣＡ ＴＧＴ ＴＴＧ ＡＡＴ ＣＴＧ ＴＧＧ ＴＣ／３’Ｃｙ３Ｓｐ／－３（配列番号２）
５－ＧＡＣ ＣＡＣ ＡＧＡ Ｔ ＴＣ Ａ ＡＡＣ ＡＴＧ Ｃ／３ＴｈｉｏＭＣ３－Ｄ／－３（配列番号１）
５－ＧＣＡ ＴＧＴ ＴＴＧ ＡＡＴ ＣＴＧ ＴＧＧ ＴＣ／３’Ｃｙ３Ｓｐ／－３（配列番号２）
【0095】
分子はＮｉ／Ａｕ表面に吸着され、図８Ａは、異なる吸着時間および異なるＮｉ磁化方向についての蛍光の測定値を示している。図８Ｂは、時間に沿った異なる磁化についてのピーク波長蛍光の強度を示している。最初の１時間では、２つの磁気方向の吸着速度の比率は１対１０であり、従来の分離方法と比較して非常に高い比率を提供した。
【0096】
これらの結果は、磁化基板への異なるエナンチオマーの吸着間の支配的な変化が吸着速度にあることを一貫して示している。分子は、十分な時間を与えれば、それらの具体的な掌性や磁化の方向に関係なく、吸着される。それらの結果は、分子のスピン偏極に関する上記モデルと一致している。具体的には、表面分子相互作用は、スピン依存交換相互作用によって制御される。分子が基板に近付くと、電荷が分極する。上述したように、キラル分子の電荷分極にはスピン偏極が伴う。このため、強磁性基板と分子内の特定の基との相互作用エネルギーは、それらの相対的なスピン偏極に依存する。
【0097】
ＳＡＭインキュベーション用のＤＮＡ二本鎖溶液を、以下の構造を持つ機能化二本鎖ＤＮＡ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ＤＮＡ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から購入）を使用して調製した。
５ ’ＧＡＣ ＣＡＣ ＡＧＡ ＴＴＣ ＡＡＡ ＣＡＴ ＧＣ－Ｔｈｉｏｌ修飾剤－Ｃ３ Ｓ－Ｓ ３’（配列番号１）および
３’Ｃｙ３－ＣＴＧ ＧＴＧ ＴＣＴ ＡＡＧ ＴＴＴ ＧＴＡ ＣＧ ５’（配列番号２）
５ ’ＧＡＣ ＣＡＣ ＡＧＡ ＴＴＣ ＡＡＡ ＣＡＴ ＧＣ－Ｔｈｉｏｌ修飾剤－Ｃ３ Ｓ－Ｓ ３’（配列番号１）および
３’Ｃｙ３－ＣＴＧ ＧＴＧ ＴＣＴ ＡＡＧ ＴＴＴ ＧＴＡ ＣＧ ５’（配列番号２）
【0098】
溶媒として脱イオン水を使用して、１００μＭのストック溶液を調製した。１００μＬのストック溶液を混合して、８０μＬのリン酸緩衝液１Ｍ（ｐＨ７．２）溶液および２０μＬの水を加えることにより、ＳＡＭ調製用の溶液を調製し、０．４Ｍのリン酸緩衝液（ｐＨ７．２）における５０μＭのＤＮＡ溶液２００μＬを得た。この溶液を、ＰＣＲインキュベーションにかけて（９０℃で１０分間、その後、４５秒毎に１℃の割合で１５℃まで冷却）、二本鎖らせんを形成した。その後、０．４Ｍのリン酸緩衝液（ｐＨ７．２）中の１０ｍＭのＴｒｉｓ（２－カルボキシエチル）ホスフィン塩酸塩（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ社から購入）２００μＬをＤＮＡ溶液に加えて、チオール保護基を除去し、得られた溶液を２時間反応したままにした。Ｍｉｃｒｏ Ｂｉｏ－Ｓｐｉｎ Ｐ－３０カラム（Ｂｉｏ Ｒａｄ社から購入）で溶液をろ過することにより、産物を精製した。最終的に、Ｎａｎｏｄｒｏｐ分光計を使用したＵＶ－ｖｉｓ分光法によって、ＤＮＡ溶液の最終濃度を確認し、２２ｍＭのＤＮＡ濃度を検出した。
【0099】
吸着試験は、ＳＡＭ形成の基板として１×１ｃｍ２の強磁性サンプル（Ｓｉウェハ｜８０ Ｔｉ｜１０００ Ｎｉ｜８０ Ａｕ、単位Å）を使用して実行した。アセトンおよびエタノールでそれぞれ１０分間煮沸した後、ＵＶ／ＯＸ処理に１０分間曝し、その後、エタノール浴に３０分間浸すことにより、表面を洗浄した。
【0100】
窒素流でそれらを乾燥させた直後に、表面から離れる方向（＋）または内部に向かう方向（－）の±３０００Ｇの磁界中に表面を置いた。両方の磁気方向について、様々な吸着時間（３０分未満、１時間、１．５時間、２時間超）で試験した。吸着後直ぐに、不要な分子残留物を除去するために、磁界を印加せずに、サンプルをリン酸緩衝液０．４Ｍ（ｐＨ７．２）で２回、ＤＩ水で２回すすぎ、その後、窒素で乾燥させた。
【0101】
ＬａｂＲａｍ ＨＲ８００－ＰＬ分光蛍光計顕微鏡（Ｈｏｒｉｂａ Ｊｏｂｉｎ－Ｙｉｖｏｎ社）を使用して、単層の蛍光を測定した。色素の励起には、５３２ｎｍのレーザ光（ＤＪ５３２－４０レーザダイオード、ＴｈｏｒＬａｂｓ、出力約１．６５ｍＷ／ｃｍ２）を使用した。顕微鏡（１０倍の高作動距離レンズを使用）を使用して９つの異なるポイント（３×３マトリックスからのマッピング）からスペクトルを収集し、平均化した。測定中、共焦点アパーチャ（１１００μｍ）を完全に開き、積分時間を１５秒に維持した。
【0102】
実施例２：キラル化合物ＡＨＰＡ－ＬおよびＡＨＰＡ－Ｄに対する磁界方向の影響
チオール化Ｌ－およびＤアルファヘリックスポリアラニン［ＡＨＰＡ－ＬおよびＡＨＰＡ－Ｄ］エナンチオマー（ＳＨ－ＣＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫ（配列番号３））を、５ｎｍの金で覆われた強磁性（ＦＭ）コバルト膜上に、２秒間、共有結合で吸着させた。配列において、Ｃ、Ａ、Ｋは、システイン、アラニン、リジンをそれぞれ表している。ＳｉＯ２ナノ粒子（ＮＰ）を、単層吸着密度のマーカーとして機能する吸着ポリアラニンの末端に付着させた。重要なことに、強磁性基板上に配置された金やプラチナのような貴金属の薄層（最大約１０ｎｍ）が非常に効率的にスピンを伝達し、一般に反磁性特性とスピン蓄積を特徴付けることが知られている。このため、酸化を防ぐとともに共有結合を保証する金の層は、適切な吸着界面を提供する強磁性基板の一部と見なすことができる。
チオール化Ｌ－およびＤアルファヘリックスポリアラニン［ＡＨＰＡ－ＬおよびＡＨＰＡ－Ｄ］エナンチオマー（ＳＨ－ＣＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫＡＡＡＡＫ（配列番号３））を、５ｎｍの金で覆われた強磁性（ＦＭ）コバルト膜上に、２秒間、共有結合で吸着させた。配列において、Ｃ、Ａ、Ｋは、システイン、アラニン、リジンをそれぞれ表している。ＳｉＯ２ナノ粒子（ＮＰ）を、単層吸着密度のマーカーとして機能する吸着ポリアラニンの末端に付着させた。重要なことに、強磁性基板上に配置された金やプラチナのような貴金属の薄層（最大約１０ｎｍ）が非常に効率的にスピンを伝達し、一般に反磁性特性とスピン蓄積を特徴付けることが知られている。このため、酸化を防ぐとともに共有結合を保証する金の層は、適切な吸着界面を提供する強磁性基板の一部と見なすことができる。
【0103】
図９Ａ～図９Ｄは、±３０００Ｇの磁化で基板に吸着されたＡＨＰＡ－ＬおよびＡＨＰＡ－Ｄ分子のＳＥＭ画像を示し、図９Ｅは、図９Ａ～図９Ｄの吸着分子の密度を示している。図９Ａは、約４．１０１０ＮＰｓ／ｃｍ２の濃度を与える＋３０００Ｇの磁界下で基板（１．８ｎｍのＣｏ＋５ｎｍのＡｕ）上に吸着されたＡＨＰＡ－ＬのＳＥＭスペクトルを表しており、一方、図９Ｂに示すように－３０００Ｇの磁界を印加すると、約６・１０９ＮＰｓ／ｃｍ２のより低い濃度がもたらされる。図９Ｃは、約１．１０１０ＮＰｓ／ｃｍ２の濃度を与える＋３０００Ｇの磁界下で基板（１．８ｎｍのＣｏ＋５ｎｍのＡｕ）上に吸着されたＡＨＰＡ－ＤのＳＥＭ画像を表しており、図９Ｄに示すように－３０００Ｇの磁界を印加すると、約４・１０１０ＮＰｓ／ｃｍ２のより高い濃度がもたらされる。図９Ｅには、様々な吸着密度のグラフが示されている。一方向に磁界＋３０００Ｇを印加すると、ＡＨＰＡ－ＬエナンチオマーがＦＭ表面に吸着し易くなり、反対方向の－３０００Ｇの磁界を印加するとにＡＨＰＡ－Ｄエナンチオマーが表面に吸着し易くなることが明確に示されている。
【0104】
より長い吸着時間（約２分間）でこの試験を繰り返したら、吸着のエナンチオ選択性が低下した。これらの結果は、基板の磁化の方向に応じて、各エナンチオマーの吸着速度が異なることを示している。一方の磁化方向では、ＡＨＰＡ－Ｌの吸着速度がＡＨＰＡ－Ｄの吸着速度の８倍以上速く、他方の磁化方向では、ＡＨＰＡ－Ｄの吸着速度がＡＨＰＡ－Ｌの吸着速度の４倍以上速い。ＡＨＰＡ－Ｄの精製レベルがＡＨＰＡ－Ｌの精製レベルよりも低いことを言及することには価値があり、それは潜在的に、吸着速度比の非対称性を説明している。
【0105】
実施例３：ＡＨＰＡ－ＬおよびＡＨＰＡ－Ｄの吸着時間に対する磁界方向の影響
室温（ＲＴ）および不活性条件下で±３０００Ｇの外部磁界下に置きながら、エタノール溶液中の１ｍＭのＡＨＰＡ分子を、超常磁性（ＳＰＭ）基板（１００Å Ａｌ２Ｏ３の基板層｜２０Å ＴａＮ｜３０Å Ｐｔ｜１．５Å Ｃｏ｜２０Å Ａｕ）上にＳＡＭ法で吸着させた。上向き（＋）または下向き（－）の方向に表面に対して垂直に磁界を印加した。両磁気方向について様々な吸着時間（１秒未満、２秒、１０秒、２０秒、３０秒、１分、２分および１０分）で試験した。吸着直後に、磁界を印加せずにサンプルを無水エタノールですすいで、未吸着の分子残留物を除去し、その後、窒素で乾燥させた。キラル化合物の吸着は直ぐ（１秒）であったが、例えば１０分までの時間の増加とともに、表面に吸着される化合物の濃度が増加した。
室温（ＲＴ）および不活性条件下で±３０００Ｇの外部磁界下に置きながら、エタノール溶液中の１ｍＭのＡＨＰＡ分子を、超常磁性（ＳＰＭ）基板（１００Å Ａｌ２Ｏ３の基板層｜２０Å ＴａＮ｜３０Å Ｐｔ｜１．５Å Ｃｏ｜２０Å Ａｕ）上にＳＡＭ法で吸着させた。上向き（＋）または下向き（－）の方向に表面に対して垂直に磁界を印加した。両磁気方向について様々な吸着時間（１秒未満、２秒、１０秒、２０秒、３０秒、１分、２分および１０分）で試験した。吸着直後に、磁界を印加せずにサンプルを無水エタノールですすいで、未吸着の分子残留物を除去し、その後、窒素で乾燥させた。キラル化合物の吸着は直ぐ（１秒）であったが、例えば１０分までの時間の増加とともに、表面に吸着される化合物の濃度が増加した。
【0106】
図１０Ａ～図１０Ｅは、ＳＥＭ画像による吸着結果を示し（図１０Ａ～図１０Ｄ）、吸着密度の概要を示している（図１０Ｅ）。図１０Ａは、＋３０００Ｇの磁界下で１秒以内に１ｍＭのＡＨＰＡ－Ｄのエタノール溶液１ｍＬを吸着して、約４・１０９ＮＰｓ／ｃｍ２の濃度を生じることを示しており、図１０Ｂは、約１・１０１０ＮＰｓ／ｃｍ２の濃度を提供する、同様の条件であるが磁界に対して垂直な－３０００Ｇの垂直磁界下での同じ溶液の吸着を示している。このプロセスは１０分間の吸着時間にわたって繰り返され、＋３０００Ｇ（図１０Ｃ）の印加磁界が約２・１０１０ＮＰｓ／ｃｍ２の濃度を与え、－３０００Ｇ（図１０Ｄ）の垂直磁界が約１・１０１１ＮＰｓ／ｃｍ２の濃度をもたらした。すべてのサンプルを０．１５％ｗｔのＳｉＯ２ ＮＰの水溶液に２分間浸漬し、その後、乾燥させた。図１０Ｅは、図１０Ａ～図１０Ｄの異なる吸着密度を示し、「下」方向の磁界でＡＨＰＡ－Ｄの吸着速度が増加したことを示している。
【0107】
垂直異方性を有する分子線エピタキシー（ＭＢＥ）成長エピタキシャルＦＭ薄膜磁気サンプル（Ａｌ２０３（０００１）｜Ｐｔ ５０Å｜Ａｕ ２００Å｜Ｃｏ １８Å｜Ａｕ ５０Å）についても、同様の時間依存吸着を行った。ＦＭサンプルを、室温および不活性条件下で±３０００Ｇの外部磁界によって磁化した。使用した強磁性基板の保磁力場は約２１５Ｇであった。基板の磁化容易軸は面外（ＯＯＰ）であったため、磁界が印加されると、磁化ＯＯＰが確実に表面法線に対して平行または逆平行に再配向される。
【0108】
次に、すべてのサンプルを、０．１５ｗｔ％のＳｉＯ２アモルファスナノクリスタル（ＮＣ）のＨ２Ｏ（ｍｋＮＡＮＯ）溶液に、磁気の影響なしで２分間浸漬し、その後、Ｈ２Ｏですすいだ。基板上の吸着分子の位置をマークするためにＮＣを使用した。
【0109】
図１１Ａ～図１１Ｄは、吸着分子の顕微鏡画像を示し、図１１Ｅは、図１０Ａ～図１０Ｄの吸着密度を示している。様々な超常磁性サンプルを、１ｍＭのＡＨＰＡ－Ｌのエタノール溶液１ｍＬに浸漬した。図１０Ａおよび図１０Ｂは、＋３０００Ｇ（図１１Ａ）の垂直磁界下で１秒後の吸着が約６・１０１０ＮＰｓ／ｃｍ２の濃度を与え、－３０００Ｇ（図１１Ｂ）の垂直磁界が約１・１０１０ＮＰｓ／ｃｍ２の濃度を与えることを示している。このプロセスは、図１１Ｃおよび図１１Ｄに示すように２分間の吸着時間にわたって繰り返され、＋３０００Ｇ（図１１Ｃ）の垂直印加磁界が約７・１０１０ＮＰｓ／ｃｍ２の濃度を与え、－３０００Ｇ（図１１Ｄ）の垂直磁界が約５・１０１０ＮＰｓ／ｃｍ２の濃度を与えた。図１０Ｅは、それら試験の各々における吸着密度を示している。ここでも、磁化された基板とのスピン偏極の相互作用に起因する吸着速度の変化が明確となっている。
【0110】
実施例４：磁界の印加によるキラル化合物の分離
円偏光二色性（ＣＤ）スペクトルのないポリアラニン（実施例２で規定）のラセミ混合物を、図２に示すようにカラム／チャネルを通過する間に、磁性基板（１０ｎｍのＡｕでコーティングされたＮｉ）との相互作用によって分離した。第１の試験では、基板を「下」向きの磁界（強磁性表面に向かう負の垂直磁界）で磁化した。実施例２、３で例示したように、Ｄ－アラニンは、下向きの磁界（－３０００Ｇ）を印加することにより、ＦＭ基板により良好に吸着される。第２の試験では、基板を「上」向きの磁界（強磁性表面から離れる方向の正の垂直磁界）で磁化した。実施例３、４で例示したように、Ｌ－アラニンは、上向きの磁界（＋３０００Ｇ）を印加することにより、ＦＭ基板により良好に吸着された。すなわち、上向きの磁界（＋３０００Ｇ）を印加することにより、Ｌ－エナンチオマーは表面により良好に吸着される一方、Ｄ－エナンチオマーは溶液中に残る。図１２Ａおよび図１２Ｂは、得られた溶液のＣＤスペクトルを示している。図１２Ａは、「下」向きの磁化で分離した後に得られたＤ－アラニンのＣＤスペクトルと、「上」向きの磁化で分離した後に得られたＬ－アラニンのＣＤスペクトルを示している。図１２Ｂは、分離を繰り返すことにより得られたＤ－アラニンおよびＬ－アラニンのＣＤスペクトルを示すともに、比較を示している。
円偏光二色性（ＣＤ）スペクトルのないポリアラニン（実施例２で規定）のラセミ混合物を、図２に示すようにカラム／チャネルを通過する間に、磁性基板（１０ｎｍのＡｕでコーティングされたＮｉ）との相互作用によって分離した。第１の試験では、基板を「下」向きの磁界（強磁性表面に向かう負の垂直磁界）で磁化した。実施例２、３で例示したように、Ｄ－アラニンは、下向きの磁界（－３０００Ｇ）を印加することにより、ＦＭ基板により良好に吸着される。第２の試験では、基板を「上」向きの磁界（強磁性表面から離れる方向の正の垂直磁界）で磁化した。実施例３、４で例示したように、Ｌ－アラニンは、上向きの磁界（＋３０００Ｇ）を印加することにより、ＦＭ基板により良好に吸着された。すなわち、上向きの磁界（＋３０００Ｇ）を印加することにより、Ｌ－エナンチオマーは表面により良好に吸着される一方、Ｄ－エナンチオマーは溶液中に残る。図１２Ａおよび図１２Ｂは、得られた溶液のＣＤスペクトルを示している。図１２Ａは、「下」向きの磁化で分離した後に得られたＤ－アラニンのＣＤスペクトルと、「上」向きの磁化で分離した後に得られたＬ－アラニンのＣＤスペクトルを示している。図１２Ｂは、分離を繰り返すことにより得られたＤ－アラニンおよびＬ－アラニンのＣＤスペクトルを示すともに、比較を示している。
【0111】
これらの結果は、特定のエナンチオの認識なしで、基板を磁化することによりキラル分子の混合物を分離する能力を示している。さらに、吸着サイクルを追加することで、より高い精製レベルを実現することができる。
【0112】
ＣＤスペクトル測定
エタノール溶液中の１μＭのＡＨＰＡ－Ｄと１μＭのＡＨＰＡ－Ｌからなるポリアラニンのラセミ混合物（実施例２で規定）を使用した。４×４ｍｍ２の超常磁性（ＳＰＭ）サンプルを、約１秒間、＋３０００Ｇの外部磁界の影響下でラセミ溶液に吸着させた。残りの溶液から１ｍｌをキュベット内に移した。このプロセスを繰り返して、９９の追加の４×４ｍｍ２のＳＰＭサンプルを同じ溶液に吸着させた。１００サンプル目の吸着後、追加の１ｍｌを残りの溶液から抽出して、キュベットに入れた。同じ手順を、－３０００Ｇの外部磁界について新しいラセミ混合物で繰り返した。
エタノール溶液中の１μＭのＡＨＰＡ－Ｄと１μＭのＡＨＰＡ－Ｌからなるポリアラニンのラセミ混合物（実施例２で規定）を使用した。４×４ｍｍ２の超常磁性（ＳＰＭ）サンプルを、約１秒間、＋３０００Ｇの外部磁界の影響下でラセミ溶液に吸着させた。残りの溶液から１ｍｌをキュベット内に移した。このプロセスを繰り返して、９９の追加の４×４ｍｍ２のＳＰＭサンプルを同じ溶液に吸着させた。１００サンプル目の吸着後、追加の１ｍｌを残りの溶液から抽出して、キュベットに入れた。同じ手順を、－３０００Ｇの外部磁界について新しいラセミ混合物で繰り返した。
【0113】
英国のＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｏｔｏ Ｐｈｙｓｉｃｓ社のＣｈｉｒａｓｃａｎ分光計を使用して円二色性測定を実行した。すべてのスペクトルの測定条件は、スキャン範囲が２１０～４００ｎｍ、ポイントあたりの時間が２秒、ステップサイズが１ｎｍ、帯域幅が１ｎｍであった。使用した石英キュベットの光路は１ｃｍであった。
【0114】
実施例５：キラルおよびエナンチオ選択的結晶化
磁石のＮ極が表面に対して「上」または「下」の何れかを指しているときに、表面に対して垂直に磁化された基板／表面上で結晶化を実行することにより、エナンチオ選択的結晶の結晶化を生じさせる方法を開発した。磁性基板は結晶形成を促進するとともに、結晶間の自発的な分離を引き起こし、その結果、一方のエナンチオマーは、表面から上向きの磁気双極子によって磁化された表面で結晶化し、他方のエナンチオマーは、磁気双極子が表面に対して下を指したときに、磁気表面で結晶化した。図１３は、図５に示すシステムにおける磁性基板に正Ｈ＋、負Ｈ－の磁界を印加して形成された結晶、または磁界を印加しないで形成された結晶の写真を示している。結晶は、磁化された基板／表面上には形成されたが、磁化されていない基板／表面上には結晶化は認められなかった。この方法を、特定の種晶添加を必要とすることなく、様々な化合物に適用した。
磁石のＮ極が表面に対して「上」または「下」の何れかを指しているときに、表面に対して垂直に磁化された基板／表面上で結晶化を実行することにより、エナンチオ選択的結晶の結晶化を生じさせる方法を開発した。磁性基板は結晶形成を促進するとともに、結晶間の自発的な分離を引き起こし、その結果、一方のエナンチオマーは、表面から上向きの磁気双極子によって磁化された表面で結晶化し、他方のエナンチオマーは、磁気双極子が表面に対して下を指したときに、磁気表面で結晶化した。図１３は、図５に示すシステムにおける磁性基板に正Ｈ＋、負Ｈ－の磁界を印加して形成された結晶、または磁界を印加しないで形成された結晶の写真を示している。結晶は、磁化された基板／表面上には形成されたが、磁化されていない基板／表面上には結晶化は認められなかった。この方法を、特定の種晶添加を必要とすることなく、様々な化合物に適用した。
【0115】
本手法を、ＤＬ－アスパラギン水和物の過飽和溶液を使用した試験で実証した。その溶液は、９０℃の水３ｍＬにラセミ混合物３００ｍｇを溶解することで得るようにした。その後、磁気表面の直上の０．０２μｍの細孔を持つシリンジフィルタで溶液を熱時濾過した。この表面は、１５０ｎｍのニッケル層で構成されており、このニッケル層は、酸化から保護するために８ｎｍの金で覆われるとともに、基板として機能するシリコンウェーハの上部にスパッタリングにより蒸着されている。０．５Ｔの磁界は、基板の直ぐ下に位置する磁石によって生成され、その磁界は、上向き（Ｈ＋）または下向き（Ｈ－）の何れかを指していた。溶液は、金属表面の上部に小さな結晶が僅かに形成されるまで、２５℃で恒温放置状態に保たれた（このプロセスには約９時間かかる）。その後、結晶を恒温放置溶液から取り出し、少量の冷水で洗浄し、３．５ｍＬの水に溶解して円偏光二色性を測定した。図１４は、上向き（Ｈ＋）に磁化された基板から収集した結晶から作られた溶液と、下向き（Ｈ－）に磁化された基板から収集した結晶を含む溶液について得たＣＤスペクトルである。ＣＤの強度から、各溶液には約８０％の純度の一種類のエナンチオマーが含まれていると結論付けることができる。
【0116】
実施例６：電界の追加
水溶液中のＬ－チオール化オリゴペプチドを、様々な電界条件下で磁化基板（金コーティングを施したコバルト強磁性層）に吸着できるようにした。図１５Ａおよび図１５Ｂは、図１６Ａにおける、１Ｖの電位の「下向き」磁化（Ｇ１）、電位差のない「下向き」磁化（Ｇ２）、磁化および電位差無し（Ｇ３）、１Ｖの電位の「上向き」磁化（Ｇ４）、電位差のない「上向き」磁化（Ｇ５）を含む、２分間の測定条件で基板に吸着された吸着Ｌ－オリゴペプチドのＩＲ吸収を示している。図１６Ｂは、２Ｖの電位で磁化なし（Ｇ６）、－１Ｖの電位での磁化なし（Ｇ７）、－２Ｖの電位の「上向き」磁化（Ｇ８）、－１Ｖの電位の「上向き」磁化（Ｇ９）、電位差のない「上向き」磁化（Ｇ１０）についてのＩＲ吸収結果を示している。図示のように、ピーク吸収は、吸収強度が吸着分子の数に比例する場合、１６６８および１５４２ｃｍ－１の線で見られる。磁石のＮ極が上を向き、磁界が－２Ｖであり（Ｇ８）、かつ磁石が＋１Ｖの下向きの磁界を指している場合（Ｇ１）に、最も強い信号（より多くの吸着分子）が見出された。
水溶液中のＬ－チオール化オリゴペプチドを、様々な電界条件下で磁化基板（金コーティングを施したコバルト強磁性層）に吸着できるようにした。図１５Ａおよび図１５Ｂは、図１６Ａにおける、１Ｖの電位の「下向き」磁化（Ｇ１）、電位差のない「下向き」磁化（Ｇ２）、磁化および電位差無し（Ｇ３）、１Ｖの電位の「上向き」磁化（Ｇ４）、電位差のない「上向き」磁化（Ｇ５）を含む、２分間の測定条件で基板に吸着された吸着Ｌ－オリゴペプチドのＩＲ吸収を示している。図１６Ｂは、２Ｖの電位で磁化なし（Ｇ６）、－１Ｖの電位での磁化なし（Ｇ７）、－２Ｖの電位の「上向き」磁化（Ｇ８）、－１Ｖの電位の「上向き」磁化（Ｇ９）、電位差のない「上向き」磁化（Ｇ１０）についてのＩＲ吸収結果を示している。図示のように、ピーク吸収は、吸収強度が吸着分子の数に比例する場合、１６６８および１５４２ｃｍ－１の線で見られる。磁石のＮ極が上を向き、磁界が－２Ｖであり（Ｇ８）、かつ磁石が＋１Ｖの下向きの磁界を指している場合（Ｇ１）に、最も強い信号（より多くの吸着分子）が見出された。
【0117】
これらの結果は、磁性基板の磁化方向と電界の符号との相関関係を示している。磁石のＮ極が上を向いている場合、分子の正極は基板とより良好に相互作用する一方で、反対の磁石が適用されると、分子の負極が基板とより良好に相互作用する。このため、対応する電界によって相互作用が増加し得る。なお、磁化方向と電界方向の関係は分子の種類に特有であることに留意されたい。より具体的には、特定の分子は、吸着に適した一端のみを持ち、異なる電荷分極方向によって基板と相互作用することができる。磁化方向に関連付けられた電位差の具体的な方向は、キラル分子の種類毎に決定され得る。上記試験結果によれば、異なるエナンチオマーと磁性基板との相互作用における磁化選択性に加えて電界増強を使用にすることにより、相互作用エネルギーの変化が２～３倍増加する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図9E】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図10E】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図11E】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】