新しい分子変換の場としての高分子メディエータ・酵素複合電極系

• Project/Area Number: 05235105
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 中村 良治 福井大学, 工学部, 教授 (80020189)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 千田 貢 福井県立大学, 生物資源学部, 教授 (90026419) ; 末 信一朗 福井大学, 工学部, 助手 (90206376)
• Project Period (FY): 1993
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1993)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1993: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: NAD(P) / 補酵素循環再生 / 修飾電極 / 電解重合 / 生物電気化学

Research Abstract

酸化還元酵素反応を利用する有用物質の生産では、補酵素の電気化学的再生が工程の合理化に有効となるが、連続的な反応等のためには補酵素の再生に必要なメディエータ、酵素類及び補酵素の電極面への固定化が必要である。本研究では固定化のための官能性支持体を芳香族アミン類の電解重合法で電極表面上に形成させることを試みた。ο-ニトロアニリン(ο-NA)を硫酸水溶液中で、電解酸化及び電解還元を繰り返し行う矩形波反復電解反応を行ったところ、電極表面に重合膜が形成された。この重合膜のポリマー側鎖のニトロ基をアミノ基に還元する目的でポリマー被覆電極をさらに定電位還元処理した。得られた修飾電極のアミノ基にメディエータとしてビオロゲン誘導体を化学的に結合させてメディエータ固定化複合電極を調製した。ビオロゲン固定化修飾電極のサイクリックボルタモグラムにはビオロゲンに特有な2組の還元波が見られ、ビオロゲン基の導入が確認されたが、酸化波は遊離のビオロゲン誘導体と比較して、極めて小さくなった。一方、修飾ポリマーのアミノ基に水溶性カルボジイミドを用いフェロセンカルボン酸(Fc)を固定した複合電極を作成し、同じくCV測定を行ったところ、遊離Fcで見られる還元波が消失した。これら対照的な現象をポリマー主鎖のレドックス能と固定化メディエータの電子伝達能とから検討した。つぎに、これらメディエータ修飾電極の補酵素NAD^+に対する応答性は酸化還元酵素の共存で向上したことで複合電極の分子認識性改善の指針が得られた。