JP4317919B2 - How to create data for crystal characterization - Google Patents
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Description
本発明は、有機結晶、特に高分子結晶の特性を評価するときに用いる試料の作製方法に関するものである。 The present invention relates to an organic crystal, and in particular about the making how the sample used when evaluating the characteristics of the polymer crystals.
近年、無機材料の特性を上回る高機能、高性能を有する有機材料の研究が注目され、次世代有機デバイスの開発が行われている。そのためには、新しい有機材料の開発が必要不可欠であり、応用化学などの分野では、新規合成した材料の結晶化を行い、X線結晶構造解析により分子立体構造を決定してその機能を推測する。また、結晶をデバイス化する際には、結晶品質をはじめとする様々な物理特性、結晶表面の状態などを正確に評価する必要がある。一方、プロテオームと呼ばれるポストゲノム研究が盛んになっており、特に注目されるのが、タンパク質の3次元構造を解き明かそうとする研究であり、構造ゲノム科学と呼ばれている。タンパク質の構造や機能解析は、生命科学における重要な研究分野であり、病気の治療や創薬に直結し、生命現象の解明につながる成果が期待されるが、その構造解析のためにはタンパク質の結晶が必要となる。このように、種々の有機材料の特性を評価するために、その材料の結晶が幅広く使用される。 In recent years, research on organic materials having high performance and high performance exceeding the characteristics of inorganic materials has attracted attention, and development of next-generation organic devices has been carried out. For this purpose, development of new organic materials is indispensable. In fields such as applied chemistry, the newly synthesized materials are crystallized, and the molecular three-dimensional structure is determined by X-ray crystal structure analysis to estimate its function. . In addition, when a crystal is made into a device, it is necessary to accurately evaluate various physical characteristics such as crystal quality and the state of the crystal surface. On the other hand, post-genome research called proteome has become popular, and what is particularly noted is research that attempts to unravel the three-dimensional structure of proteins, which is called structural genomic science. Protein structure and function analysis is an important research field in life sciences, and it is expected to produce results that are directly linked to disease treatment and drug discovery and lead to the elucidation of life phenomena. Crystals are required. Thus, in order to evaluate the characteristics of various organic materials, crystals of the materials are widely used.
多くの有機材料は、良質な単結晶を得るための結晶化条件および育成条件が確立していないため、結晶の析出制御や、その後の成長制御が非常に困難である。そのため、理想的な単結晶のみを成長させることが難しく、多結晶化したり、欠陥を伴った結晶が得られたりする場合があり、そのままでは結晶の特性評価に使用できないようなものも含まれている。また、無機結晶や有機低分子結晶の育成と同様に、分子構造と育成条件を反映した形状の結晶が育成されるため、結晶形状が測定に不適な場合もある。 In many organic materials, crystallization conditions and growth conditions for obtaining a high-quality single crystal have not been established. Therefore, it is very difficult to control crystal precipitation and subsequent growth control. Therefore, it is difficult to grow only an ideal single crystal, and it may be polycrystallized or a crystal with defects may be obtained. Yes. Further, similarly to the growth of inorganic crystals and organic low-molecular crystals, crystals having a shape reflecting the molecular structure and growth conditions are grown, so the crystal shape may be unsuitable for measurement.
例えば、結晶の特性評価の一つであるX線結晶構造解析を行う際には、通常、育成容器中の結晶を取り出し、結晶ホルダーにより保持して、X線回折装置のステージ上に配置し、X線の照射を行う。その際、有機結晶は操作や結晶品質の維持が難しいため、結晶ホルダー中に保持された結晶は測定に適した理想的な単結晶ではない場合や、結晶ホルダーごと結晶を凍結させて低温状態で測定する場合がある。具体的には、結晶ホルダー中に複数の単結晶が含まれている場合や、結晶ホルダー中の結晶が欠陥を含む場合、液化窒素などを噴きつけながら測定する場合などである。このような環境下で測定を行うと、測定対象物以外の物質の中をX線が透過することになり、X線の一部がこれらの物質により吸収され減衰するうえ、測定対象物以外から反射が測定データに含まれるという問題点がある。 For example, when performing X-ray crystal structure analysis, which is one of the characteristics evaluation of crystals, the crystal in the growth vessel is usually taken out, held by a crystal holder, and placed on the stage of the X-ray diffractometer, X-ray irradiation is performed. At that time, since it is difficult to maintain and maintain the crystal quality of the organic crystal, the crystal held in the crystal holder is not an ideal single crystal suitable for measurement, or the crystal is frozen in the low temperature state with the crystal holder frozen. May be measured. Specifically, there are a case where a plurality of single crystals are contained in the crystal holder, a case where a crystal in the crystal holder contains defects, a case where measurement is performed while spraying liquefied nitrogen or the like. When measurement is performed in such an environment, X-rays pass through substances other than the measurement target, and a part of the X-rays are absorbed and attenuated by these substances, and from other than the measurement target. There is a problem that reflection is included in the measurement data.
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、有機結晶の特性評価に使用する試料において、測定精度低下の要因となる特性評価を行う結晶以外の物質を除去したり、測定に影響を与えないようにする特性評価用試料の作製方法、及びこの試料を用いた結晶の特性評価方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and in a sample used for characteristic evaluation of an organic crystal, a substance other than a crystal that performs characteristic evaluation that causes a decrease in measurement accuracy is removed or measured. It is an object of the present invention to provide a method for producing a sample for characteristic evaluation so as not to affect the above and a method for characterizing a crystal using the sample.
前記目的を達成するための第1の発明は、有機結晶の特性評価に用いる試料の作製方法であって、前記有機結晶の培養液に前記有機結晶を含んだ状態で凍結させて有機結晶を含有する培養液を用意し、前記有機結晶を含有する培養液を保持手段により保持し、評価対象となる有機結晶の近傍に存在する評価対象以外の物質の少なくとも一部を、紫外光を照射することにより、除去、改質、又は微細化することを特徴とするものである。 A first invention for achieving the above object is a method for preparing a sample used for evaluating the characteristics of an organic crystal, which contains the organic crystal by freezing the organic crystal in a culture solution containing the organic crystal. Preparing a culture solution to be used, holding the culture solution containing the organic crystal by a holding means , and irradiating at least a part of the substance other than the evaluation target existing in the vicinity of the organic crystal to be evaluated with ultraviolet light Thus, removal, modification, or refinement is performed.
本発明においては、結晶および保持手段を含む前記試料のうち、評価対象の近傍に存在する前記特性評価における精度低下の要因となる評価対象以外の物質を、紫外光を照射することにより、除去、改質、又は微細化するようにしている。本明細書及び特許請求の範囲において、「改質」とは、例えば結晶を非晶質にすること等により、特性評価に与える影響を少なくすることを言う。また「評価対象以外の物質」とは、評価対象となる有機結晶の近傍に存在する評価対象以外の有機結晶、保持手段、付着物などを含む物質全般のことをいう。ただし、周囲に存在する気体はこれに属さない。また、「微細化」とは、結晶を微細化して特性評価に与える影響を少なくすることを言う。なお、ここで、「特性評価」とは、いわゆる周知の物理的、化学的、機械的な特性評価全般を含む概念である。前述のように、有機結晶を成長させる際には、理想的な単結晶を成長させるのが難しいため、結晶ホルダー中に複数の単結晶が含まれている場合や、結晶ホルダー中の結晶が欠陥を含む場合などがある。またタンパク質などの水や有機塩などの結晶育成溶液を含んだ状態で凍結させて結晶を保持する場合、結晶の周りにある凍結した溶液は測定には不要な存在である。本発明によれば、このようにして、前記結晶および保持手段を含む試料のうち、評価対象以外の物質が結晶の特性評価結果に与える影響を低減しているので、精度の良い特性評価が可能である。また、結晶表面を露出させることにより、表面もしくは表面層を正確に評価することができる。 In the present invention, among the sample including the crystal and the holding means, a substance other than the evaluation target that causes a decrease in accuracy in the property evaluation existing in the vicinity of the evaluation target is removed by irradiating with ultraviolet light, They are modified or refined. In the present specification and claims, the term “modification” refers to reducing the influence on characteristic evaluation, for example, by making a crystal amorphous. The “substance other than the evaluation target” refers to all substances including the organic crystal other than the evaluation target existing in the vicinity of the organic crystal to be evaluated, the holding means, and the attached matter. However, the surrounding gas does not belong to this. Further, “miniaturization” refers to reducing the influence on characteristic evaluation by miniaturizing a crystal. Here, “characteristic evaluation” is a concept that includes so-called well-known physical, chemical, and mechanical characteristic evaluation in general. As described above, when growing an organic crystal, it is difficult to grow an ideal single crystal, so if the crystal holder contains multiple single crystals or if the crystal in the crystal holder is defective. May be included. In addition, in the case where crystals are held by freezing in a state containing a crystal growth solution such as water such as protein or an organic salt, the frozen solution around the crystals is unnecessary for measurement. According to the present invention, since the influence of substances other than the evaluation target on the result of the crystal characteristic evaluation among the samples including the crystal and the holding means is reduced in this way, accurate characteristic evaluation is possible. It is. Moreover, the surface or the surface layer can be accurately evaluated by exposing the crystal surface.
本発明において紫外光を使用しているのは、光子エネルギーの大きい紫外光を使用することにより、化学結合を容易に切断することができるので、除去、改質を容易に行うことができるからである。又、粉砕は、光の照射によりアブレーションが起こり、その衝撃で光を照射した部分の周りの物質が機械的に壊れることにより発生するが、この場合にも、光子エネルギーの大きい紫外光を使用することが好ましいからである。 In the present invention, ultraviolet light is used because chemical bonds can be easily broken by using ultraviolet light having a large photon energy, so that removal and modification can be easily performed. is there. Crushing occurs when ablation occurs due to light irradiation, and the material around the part irradiated with light is mechanically broken by the impact. In this case as well, ultraviolet light having a large photon energy is used. This is because it is preferable.
前記目的を達成するための第1の関連形態は、前記第1の発明であって、前記有機結晶の特性評価が、放射線の回折現象を利用した有機結晶の特性評価であり、前記紫外光を照射する領域の少なくとも一部が、前記放射線が前記試料を通過する部分であることを特徴とするものである。 A first related form for achieving the object is the first invention, wherein the characteristic evaluation of the organic crystal is characteristic evaluation of an organic crystal using a diffraction phenomenon of radiation, and the ultraviolet light is At least a part of the irradiated region is a portion where the radiation passes through the sample.
本関連形態においては、特性評価に用いる放射線が通過する部分に存在する前記評価対象以外の物質が測定結果に与える影響を低減しているので、照射する放射線の吸収が抑制され、また、散乱によるノイズが低減し、精度の良い特性評価が可能である。なお、本明細書及び特許請求の範囲でいう放射線には、X線、電子線、中性子線などが含まれる。放射線の回折現象を利用した特性評価としては、結晶構造解析や、X線トポグラフィーなどが挙げられる。 In this related form , the influence of substances other than the evaluation target existing in the part where the radiation used for characteristic evaluation passes on the measurement result is reduced, so that the absorption of radiation to be irradiated is suppressed and also due to scattering. Noise is reduced, and accurate characteristic evaluation is possible. The radiation referred to in the present specification and claims includes X-rays, electron beams, neutron beams, and the like. Examples of the characteristic evaluation using the diffraction phenomenon of radiation include crystal structure analysis and X-ray topography.
前記目的を達成するための第2の関連形態は、前記第1の関連形態であって、前記有機結晶の特性評価が、結晶構造解析であることを特徴とするものである。 A second related form for achieving the object is the first related form , and the characteristic evaluation of the organic crystal is a crystal structure analysis.
結晶構造解析においては、放射光が通過する部分に存在する評価対象の有機結晶以外の物質は、基本的に全て測定精度低下の要因となるものであり、本発明を適用することにより、高い精度で構造解析を実施することができる。また、試料中に複数の有機結晶が含まれていると構造解析を行うことができない場合があるが、評価対象とする結晶以外の不要な結晶に対して紫外光を照射することにより、不要な結晶からの影響を排除して、所望の構造解析を行うことができる。 In the crystal structure analysis, substances other than the organic crystal to be evaluated existing in the portion through which the synchrotron radiation passes are basically all factors that cause a decrease in measurement accuracy. By applying the present invention, high accuracy is achieved. The structural analysis can be carried out. In addition, structural analysis may not be possible if a sample contains a plurality of organic crystals, but it is not necessary by irradiating ultraviolet light to unnecessary crystals other than the crystal to be evaluated. The desired structural analysis can be performed by eliminating the influence from the crystal.
前記目的を達成するための第2の発明は、前記第1の発明であって、前記有機結晶に接触あるいは近接させるプローブを用いた有機結晶の表面あるいは内部状態の特性評価であり、前記紫外光を照射することにより、前記有機結晶の前後にある保持手段と培養液を除去することにより、前記有機結晶の表面を露出させることを特徴とするものである。 A second invention for achieving the above object is the first invention, characterized in that the surface or internal state of the organic crystal is evaluated using a probe in contact with or close to the organic crystal. The surface of the organic crystal is exposed by removing the holding means and the culture solution before and after the organic crystal .
有機結晶の特性評価において、プローブを評価対象に接触あるいは近接させて特性評価を行う場合は、評価対象となる有機結晶が露出していないと正確な特性評価を実施できない場合がある。本発明においては、評価対象となる有機結晶の近傍に存在する評価対象以外の物質を、紫外光を照射することにより除去しているので、所望の評価を行うことができる。このような、プローブを用いた特性評価の例としては、走査型トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡をはじめとする走査型プローブ顕微鏡などが挙げられる。紫外光を用いる理由は、前記第1の発明の説明において説明した理由と同じである。 In the characteristic evaluation of an organic crystal, when the characteristic evaluation is performed by bringing the probe into contact with or close to the evaluation target, accurate characteristic evaluation may not be performed unless the organic crystal to be evaluated is exposed. In the present invention, since a substance other than the evaluation target existing in the vicinity of the organic crystal to be evaluated is removed by irradiating with ultraviolet light, a desired evaluation can be performed. Examples of such characteristic evaluation using a probe include a scanning probe microscope including a scanning tunnel microscope and an atomic force microscope. The reason for using ultraviolet light is the same as that explained in the description of the first invention.
前記目的を達成するための第3の関連形態は、前記第1の発明であって、前記有機結晶の特性評価が、電磁波の吸収、干渉、あるいは散乱を利用した有機結晶の特性評価であり、前記紫外光を照射する領域の少なくとも一部が、前記電磁波が前記試料を通過する部分であることを特徴とするものである。 A third related form for achieving the object is the first invention, wherein the characteristic evaluation of the organic crystal is characteristic evaluation of the organic crystal using absorption, interference, or scattering of electromagnetic waves, At least a part of the region irradiated with the ultraviolet light is a part through which the electromagnetic wave passes through the sample.
本関連形態においては、特性評価に使用する電磁波が通過する部分に存在する評価対象以外の物質を、紫外光を照射することにより、除去、改質、又は微細化しているので、これらの物質が測定結果に与える影響を少なくすることができ、結晶の特性を精度よく評価することが可能である。このような、電磁波を用いた特性評価の例としては、吸収スペクトル測定やフォトルミネッセンス測定などが挙げられる。紫外光を用いる理由は、前記第1の発明の説明において説明した理由と同じである。 In this related form , substances other than the evaluation target existing in the part where the electromagnetic wave used for characteristic evaluation passes are removed, modified, or miniaturized by irradiating with ultraviolet light. The influence on the measurement result can be reduced, and the characteristics of the crystal can be accurately evaluated. Examples of such characteristic evaluation using electromagnetic waves include absorption spectrum measurement and photoluminescence measurement. The reason for using ultraviolet light is the same as that explained in the description of the first invention.
前記目的を達成するための第4の関連形態は、前記第1の発明から第3の関連形態のいずれかであって、前記紫外光が、紫外レーザ光であることを特徴とするものである。 A fourth related form for achieving the object is any one of the first to third related forms , wherein the ultraviolet light is ultraviolet laser light. .
紫外レーザ光を使用することにより、高い照射照度を得ることができ、除去、改質、又は微細化を容易に行うことができる。又、照射位置を高精度で制御することができるので、目的の場所のみに作用を与えることができる。 By using ultraviolet laser light, high irradiation illuminance can be obtained, and removal, modification, or miniaturization can be easily performed. In addition, since the irradiation position can be controlled with high accuracy, an effect can be given only to the target location.
前記目的を達成するための第5の関連形態は、前記第4の関連形態であって、前記紫外レーザ光が、パルス幅が100ns以下の短パルス紫外レーザ光であることを特徴とするものである。 A fifth related form for achieving the object is the fourth related form , characterized in that the ultraviolet laser beam is a short pulse ultraviolet laser beam having a pulse width of 100 ns or less. is there.
物質の除去を行う場合には、前述のように紫外光を用いて化学結合を切断することにより除去を行うが、その場合に、併せて熱が発生すると、評価対象とする有機結晶を損傷させる恐れがある。パルス幅が100ns以下の短パルス紫外レーザ光を用いれば、熱の発生を抑制することができ、周辺部位へ大きな損傷を与えることなく物質の除去を行うことができる。 When removing a substance, it is removed by breaking the chemical bond using ultraviolet light as described above. In this case, if heat is also generated, the organic crystal to be evaluated is damaged. There is a fear. If short pulse ultraviolet laser light having a pulse width of 100 ns or less is used, heat generation can be suppressed, and the substance can be removed without damaging the peripheral portion.
又、物質の粉砕を行う場合には、アブレーションによって発生した衝撃により、照射部分の周りの物質を機械的に壊わして粉砕を行う。よって、局所的に大きな衝撃を与えることができる光を用いることが望ましく、パルス幅が短く、かつ、エネルギー密度の高い紫外光を使用することが好ましい。 When the material is pulverized, the material around the irradiated portion is mechanically broken by the impact generated by ablation. Therefore, it is desirable to use light that can give a large impact locally, and it is preferable to use ultraviolet light having a short pulse width and high energy density.
前記目的を達成するための第6の関連形態は、前記第1の発明から第5の関連形態のいずれかであって、前記有機結晶が、樹脂、タンパク質、糖類、脂質、有機超分子錯体および核酸のうち、少なくとも一つの結晶であることを特徴とするものである。 A sixth related form for achieving the object is any one of the first to fifth related forms , wherein the organic crystal is a resin, protein, saccharide, lipid, organic supramolecular complex, and Among the nucleic acids, it is at least one crystal.
前記第1の発明から第5の関連形態は、高品質な単結晶の成長が特に困難で、かつ結晶が破損しやすい高分子結晶の物理特性を評価する場合に特に適した方法である。 The first to fifth related embodiments are particularly suitable methods for evaluating the physical properties of polymer crystals in which the growth of high-quality single crystals is particularly difficult and the crystals are easily damaged.
前記目的を達成するための第7の関連形態は、前記第1の発明から第6の関連形態のうちいずれかの結晶の特性評価用試料の作製方法によって製造された特性評価用試料を用いて、結晶の特性評価を行うことを特徴とする結晶の特性評価方法である。 A seventh related form for achieving the object uses a characteristic evaluation sample manufactured by the method for producing a crystal characteristic evaluation sample of any one of the first to sixth related aspects. This is a crystal property evaluation method characterized by performing crystal property evaluation.
本関連形態においては、評価対象物以外の物質による影響を抑制して有機結晶の特性評価を行うことができ、その結果、より正確な評価結果を得ることができる。 In this related form , it is possible to suppress the influence of substances other than the evaluation object and perform the characteristic evaluation of the organic crystal, and as a result, it is possible to obtain a more accurate evaluation result.
図1は、本発明の第1の実施の形態の例を模式的に示す図である。
図2は、本発明の第2の実施の形態の例を模式的に示す図である。
図3は、本発明の第1の実施例の結果と写真を示す図である。
図4は、本発明の第2の実施例の結果と写真を示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the results and photographs of the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the results and photographs of the second embodiment of the present invention.
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態の例を模式的に示す図である。(a)に示すように、特性評価を行う際に、有機結晶1は、その育成に使用した培養液3と共に、ループ状のホルダー2により掬い取られ、培養液3の表面張力によりホルダー2内に保持される。この状態で、有機結晶1と培養液を凍結し、有機結晶の前後にあるホルダー2と培養液3を、紫外光を照射することによって除去する(b)。図においては、有機結晶1の上方にあるホルダー2と培養液3も除去しているが、この部分は必ずしも除去する必要はない。
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the first embodiment of the present invention. As shown in (a), when performing the characteristic evaluation, the
このようにすることにより、有機結晶の前後にあるホルダー2と培養液3による影響を受けることが無くなるので、特性評価における悪影響が低減する。
By doing in this way, since it does not receive the influence by the
切断、除去の方法は、切断する線に沿って、紫外光を照射して走査し、アブレーションにより切断すること、あるいは除去したい部分すべてに紫外光を照射してアブレーションにより除去すること、などによって行う。その際、紫外光としては紫外レーザ光を用いることが好ましく、かつ、パルス幅が100ns以下の短パルス紫外レーザ光を用いることが好ましいことは前述のとおりである。なお、本発明の実施の形態、及び実施例においては、培養液3とホルダー2が請求の範囲及び発明の開示の欄における「保持手段」に対応する。
The cutting and removal method is performed by irradiating and scanning with ultraviolet light along the line to be cut, cutting by ablation, or irradiating all the parts to be removed with ultraviolet light and removing by ablation. . At that time, as described above, it is preferable to use ultraviolet laser light as ultraviolet light, and it is preferable to use short pulse ultraviolet laser light having a pulse width of 100 ns or less. In the embodiments and examples of the present invention, the
図2は、本発明の第2の実施の形態の例を模式的に示す図である。(a)に示すように、有機結晶1は、その育成に使用した培養液3と共に、ループ状のホルダー2により掬い取られ、培養液3の表面張力によりホルダー2内に保持される。そのとき、測定対象以外の有機結晶4が同時に掬い取られ、評価領域に入っている。このような状態で特性評価を行っても、得られる結果は有機結晶1と有機結晶4からの情報が重積したものとなるため、正確な評価ができない場合がある。これは、有機結晶4が測定対象である有機結晶1と同じ有機結晶であっても、異なる有機結晶、さらには異物であっても同じである。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the second embodiment of the present invention. As shown in (a), the
この状態で、有機結晶1、4と培養液を凍結し、測定対象以外の有機結晶4を、紫外光を照射することによって除去する(b)。この場合は、縦の切断線に沿って紫外光を照射し、有機結晶1の後側にあるホルダー2、培養液3も、有機結晶4と共に除去している。一方、有機結晶1の前側にあるホルダー2、培養液3は除去しないで残している。その意味では、第1の実施の形態の方が、より正確な評価結果が得られるが、ホルダー2、培養液3の、測定への影響が少ない場合には、これでも十分である。
In this state, the
なお、第2の実施の形態においては、ホルダー2と培養液3を切断することにより、測定対象以外の有機結晶4を除去しているが、有機結晶4に紫外光を照射することにより、有機結晶4を改質したり、微細化したりして、特性評価に影響を与えないようにしてもよい。
In the second embodiment, the
特に有機結晶1が生体高分子結晶である場合、培養液3としてよく用いられる物質として、グリセロール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、メチルペンタンジオール、パラフィンオイル、パラトンオイルなどを含んだ液が挙げられるが、いずれも適切な紫外光を照射することにより、これら培養液を除去することが可能である。培養液3は上記物質に限定されることなく、照射する紫外光が吸収される物質であれば、本明細書に記載の技術を適応可能である。
In particular, when the
本発明における特性評価用試料の作製方法を適用して、有機結晶の一つであるタンパク質結晶のX線結晶構造解析を行った。育成したタンパク質結晶(卵白リゾチーム結晶)を、パラトンオイルからなる培養液と共にホルダーで掬い取り、−150℃以下に凍結させた状態で、卵白リゾチーム結晶の周囲に沿って紫外レーザ照射による除去を行って、X線照射領域の物質を除去し、除去前後におけるX線回折結果を比較した。 The X-ray crystal structure analysis of the protein crystal which is one of the organic crystals was performed by applying the method for producing the sample for property evaluation in the present invention. The grown protein crystals (egg white lysozyme crystals) are picked up by a holder together with a culture medium consisting of palaton oil and removed by irradiation with an ultraviolet laser along the circumference of the egg white lysozyme crystals in a state of being frozen at −150 ° C. or lower. Then, substances in the X-ray irradiation region were removed, and the X-ray diffraction results before and after the removal were compared.
除去のための照射装置の光源として、波長1547nmのファイバー光源の第八高調波発生による短パルス紫外レーザを使用した。出力光の波長は193nm、パルス幅は1nsであり、メカニカルシャッターを通過した後、2枚の光学ガルバノミラーで紫外光を反射させ、合成石英レンズで試料に集光照射した。照射面における光密度は50mJ/cm2、スポット径は20μmとし、ガルバノミラーを回転させることにより、レーザ照射位置を変化させた。 As a light source of the irradiation apparatus for removal, a short pulse ultraviolet laser by the eighth harmonic generation of a fiber light source having a wavelength of 1547 nm was used. The wavelength of the output light was 193 nm and the pulse width was 1 ns. After passing through the mechanical shutter, the ultraviolet light was reflected by two optical galvanometer mirrors, and the sample was condensed and irradiated by a synthetic quartz lens. The light density on the irradiated surface was 50 mJ / cm 2 , the spot diameter was 20 μm, and the laser irradiation position was changed by rotating the galvanometer mirror.
X線結晶構造解析の結果を、結晶の写真と共に図3に示す。図3において、写真で「before」と書かれているものは、卵白リゾチーム結晶をホルダーで掬い取って凍結させた状態を示す。「After(1)」と書かれたものは、紫外レーザ光照射により、卵白リゾチーム結晶の周りを除去中の様子を示すものである。「After(2)」と書かれたものは、卵白リゾチーム結晶の周りの培養液をほぼ除去した上で結晶を球形状に加工したもの、「After(3)」と書かれたものは、さらに結晶に対して追加工を行って、残存する結晶部位を少なくしたものである。 The result of X-ray crystal structure analysis is shown in FIG. 3 together with a crystal photograph. In FIG. 3, “before” written in the photograph shows a state in which egg white lysozyme crystals are picked up with a holder and frozen. What is written “After (1)” indicates a state in which the periphery of the egg white lysozyme crystal is being removed by irradiation with ultraviolet laser light. What is written “After (2)” is obtained by removing the culture solution around the egg white lysozyme crystal and processing the crystal into a spherical shape, and what is written “After (3)” An additional process is performed on the crystal to reduce the remaining crystal part.
これら、「before」の状態、「After(2)」の状態、「After(3)」の状態で、それぞれX線回折を行った結果を、図3中に示す。図3中で、写真の右側に書かれているのが、X線回折に使用したX線発生器、検出器、温度、検出器までの距離、開き角、照射時間である。 FIG. 3 shows the results of X-ray diffraction performed in the “before” state, the “After (2)” state, and the “After (3)” state. In FIG. 3, what is written on the right side of the photograph is the X-ray generator, detector, temperature, distance to the detector, opening angle, and irradiation time used for X-ray diffraction.
写真の下側に書かれているのが、X線回折の結果であり、「before」の状態、「After(2)」の状態、「After(3)」におけるSpace Group(空間群)、Cell dimensions(格子常数)、Resolution limit(分解能)、Total of observations(測定された全ての反射の数)、No.of unique observation(独立な反射の数)、Completeness(データの完全性)、Rmerge(データ精度)、Estimated mosaicity(結晶のモザイク性)及びI/σ(回折の強度)を示している。 The X-ray diffraction results are shown on the lower side of the photograph. The “before” state, the “After (2)” state, the Space Group (space group) in “After (3)”, the Cell dimensions (grid constant), Resolution limit (resolution), Total of observations (number of all reflections measured), of unique observation (number of independent reflections), Completeness (data integrity), Rmerge (data accuracy), Estimated mosaicity (crystal mosaicity) and I / σ (diffraction intensity).
レーザ加工により格子常数が変化していないと言うことは、加工により測定対象物の結晶構造が変化していないことを意味し、望ましい結果である。又、分解能は小さいほど良いが、加工によりこの値がほとんど変化していないと言うことは、加工により測定対象物の結晶構造が変化していないことを意味し、望ましい結果である。同様に、測定された全ての反射の数、独立な反射の数、データの完全性が、加工によりほとんど変化していないと言うことは、加工により測定対象物の結晶構造が変化していないことを意味し、望ましい結果である。 That the lattice constant is not changed by laser processing means that the crystal structure of the measurement object is not changed by processing, which is a desirable result. Further, the smaller the resolution, the better. However, the fact that the value hardly changes by processing means that the crystal structure of the measurement object has not changed by processing, which is a desirable result. Similarly, the number of all measured reflections, the number of independent reflections, and the completeness of the data are almost unchanged due to processing, which means that the crystal structure of the object being measured has not changed due to processing. Is a desirable result.
これに対し、データ精度、結晶のモザイク性の値は、「before」の状態よりも、「After(2)」の状態、[After(3)」の方が小さくなっている。これらの値は、小さいほど、解析結果の信頼性が高いことを意味するものであり、加工により測定対象物の周りの物質を除去した結果、信頼性の高いデータが得られたことを表している。 On the other hand, the data accuracy and the mosaic value of the crystal are smaller in the “After (2)” state and “After (3)” than in the “before” state. These values indicate that the smaller the value is, the higher the reliability of the analysis result, and the more reliable data was obtained as a result of removing the material around the measurement object by processing. Yes.
また、レーザ加工により回折の強度が小さくなっているが、これは解析対象となる結晶の大きさが加工により小さくなっているためであり、妥当な結果である。 Further, the intensity of diffraction is reduced by laser processing, which is an appropriate result because the size of the crystal to be analyzed is reduced by processing.
本発明における特性評価用試料の作製方法を適用して、タンパク質結晶のX線結晶構造解析を行った。測定対象物である卵白リゾチーム結晶をホルダーで掬い取った状態で、2つの卵白リゾチーム結晶が密着してX線の透過領域に存在する状態となったときに、紫外光照射により、測定対象としない卵白リゾチーム結晶を除去して測定を行った。この結果を、結晶の写真と共に図4に示す。 The X-ray crystal structure analysis of the protein crystal was performed by applying the method for producing a sample for property evaluation in the present invention. When two egg white lysozyme crystals are in close contact with each other and are present in the X-ray transmission region with the egg white lysozyme crystal being picked up with a holder, they are not subject to measurement by ultraviolet light irradiation. The measurement was performed after removing egg white lysozyme crystals. The results are shown in FIG. 4 together with a crystal photograph.
図4における上段中央の写真は、ホルダーで掬い取られた結晶の状態を示し、上段左側には、その様子を模式的に図示している。実施例1と同様の紫外光照射装置を用いて、ホルダーごと縦に切断を行い、測定対象としない卵白リゾチーム結晶を除去した。上段右側の写真が除去後の状態を示すものであり、下段の左側の写真が、除去前の結晶の状態、下段の右側の写真が除去後の結晶の状態を示すものである。下段の写真を見ると分かるように、加工の際に、測定対象とされる卵白リゾチーム結晶の一部も一緒に除去されている。 The upper center photograph in FIG. 4 shows the state of the crystals scooped up by the holder, and the state is schematically shown on the upper left side. Using the same ultraviolet light irradiation apparatus as in Example 1, the entire holder was cut vertically to remove egg white lysozyme crystals that were not to be measured. The upper right photo shows the state after removal, the lower left photo shows the state of the crystal before removal, and the lower right photo shows the state of the crystal after removal. As can be seen from the lower photograph, part of the egg white lysozyme crystal to be measured is also removed during processing.
使用したX線発生器等のデータを、写真の右側に示し、写真の下側にはX線回折のデータを示す。Twinと記されているのが加工前で有機結晶が2つ存在する状態でのデータ、Detwinと記されているのが、加工により測定対象物でない有機結晶を取り除いた場合のデータである。 The X-ray generator data used are shown on the right side of the photograph, and the X-ray diffraction data is shown on the bottom of the photograph. “Twin” indicates data in a state where two organic crystals exist before processing, and “Detwin” indicates data when organic crystals that are not measurement objects are removed by processing.
Twinの場合は、二つの結晶からの回折が重積したパターンとなって構造解析が行えなかったのに対し、Detwinの場合には、一つの単結晶からのX線回折パターンが得られるため、データの解析が問題なく実施できている。 In the case of Twin, the diffraction from two crystals overlapped and the structure analysis could not be performed, whereas in the case of Detwin, an X-ray diffraction pattern from one single crystal was obtained. Data analysis can be performed without problems.
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