一次元ナノ細孔体を用いた生体関連イオン・分子の一斉分析システムの開発

• Project/Area Number: 12874093
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 分離・精製・検出法
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 寺前 紀夫 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70114569)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西沢 精一 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (40281969) ; 内田 達也 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (30261548)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2001: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2000: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: MCM-41 / ナノ細孔 / メソポア / ミセル / 分子認識 / チオ尿素 / アルカリ金属イオン / ATP

Research Abstract

シリカで形成された一次元ナノ細孔体MCM-41を有機溶媒に代わる分子認識場として利用し,生態関連物質に対する新規検出法を確立した。粒子状の細孔体を分子認識場とするために次の二つの方法を検討した。第一の方法では、チオ尿素基を有するシランカップリング剤を新規に合成し、細孔内を化学修飾した。標的分子としてATP類を用い、それらがリン酸基数を反映してチオ尿素基によって選択的に検出されることを明らかにした。第二の方法ではMCM-41細孔内に鋳型として形成された界面活性剤棒状ミセルに対するアルカリ金属イオンの抽出を試みた。クラウン骨格を有する蛍光性の分子認識試薬を用いて抽出を試みたところ、水中のアルカリ金属イオンが選択的に細孔内のミセルに取り込まれることを見いだした。以上の結果はナノ細孔を利用した物質検出法が水溶液中の生態関連物質の分析に有効であることを示している。さらに、分子認識機能を高度に組み合わせた一斉分析システムを構築するために、ナノ細孔構造を有する薄膜を試作し、薄膜における分子認識実験を行った。スピンコーティング法によって作製した薄膜のX線回折の結果から、粒子と同様に細孔がハニカム上に配列した構造をとることが明らかとなった。薄膜作製時に形成された細孔内の棒状ミセルを分子認識場として用いてカリウムの選択的検出を試みたところ、粒子を用いた場よりも高感度な検出が可能となった。今後、選性の異なる様々な薄膜を同基板上に配列することにより、生体関連物質の一斉検出を目指す。