1990 Fiscal Year Annual Research Report
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01470076
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
内田 勇 東北大学, 工学部, 教授 (50005302)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
仁科 辰夫 東北大学, 工学部, 助手 (60172673)
末永 智一 東北大学, 工学部, 助教授 (70173797)
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| Keywords | 酵素スイッチ / マイクロアレ-電極 / ジアフォラ-ゼ / メディエ-タ- / ポリピロ-ル / NADH / 酵素固定化 / 導電性高分子 |
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| Research Abstract |
本研究は,酵素の特異な機能を利用し,新しい原理で動作するスイッチ機能素子を作製することを目的としている.本研究で得られた新たな知見を以下に列記する.
1.フラビン酵素であるジアフォラ-ゼ(Dp),グルコ-スオキシダ-ゼ(GOD)をピロ-ルの電解重合による包括固定およびグルタルアルデヒド架橋法により電極表面に固定した.酵素基質が存在した場合の挙動をボルタンメトリ-により検討し,表面上の酵素は活性を保っていることを示した.また,酵素反応の速度論的パラメ-タ-を電気化学的に決定する新しい手法を開発し,Dpの活性中心付近が疎水性雰囲気であることを示した.
2.金,白金あるいはITOの微小バンド状電極が多数配列したマイクロアレイ電極(電極幅,ギャップ幅;4〜20μm)の静止系およびフロ-系での電極応答を詳細に検討し,各種電極活性物質の電流応答を電気化学的に増幅できること,その挙動をシミュレ-ションにより予測できることを示した.また,アレイ電極を酸化還元性高分子で被覆することによりスイッチ素子となり得ることを明らかにした.
3.1および2で得られた知見を基に,マイクロアレイ電極をDp包括ポリピロ-ルで被覆し酵素素子を作製した.基質であるNADHを添加すると酵素反応により酸化状態(導電体)のポリピロ-ルが還元され絶縁体となるため,この素子はオン→オフ特性を示す酵素スイッチとして機能し得ることを世界に先駆けて明らかにした.また,電極表面をシランカップリング試薬により疎水化処理を施すとポリピロ-ルを薄膜化でき,応答速度の高速化など素子の高機能化に有効であることを示した.
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Research Products
(13 results)
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[Publications] 末永 智一: "Determination of Catecholamines by an Electrochemical FlowーThrough Detector with IndiumーTin Oxide Microelectrode Arrays Coated with Nafion" Chemistry Letters. 133-136 (1989)
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[Publications] 張 憲彰: "Effect of Viologen Structure on Electroreduction of NAD^+ Catalyzed by Diaphorase Immobilized on Electrodes" Chemistry Letters. 1119-1122 (1989)
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[Publications] 末永 智一: "Multichannel Electrochemical Detection System for Flow Analysis" Analytical Chemistry. 62. 407-409 (1990)
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[Publications] 末永 智一: "Electron Transferase Activity of Diaphorase(NADH:Acceptor Oxidoreductase) from Bacillus Stearoーthermophilus" Biochimica et Biophysica Acta. 1038. 29-38 (1990)
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[Publications] 末永 智一: "Electrooxidation of NADH with Co(Phen)^<3+>_3 Catalyzed by NADH Dehydrogenase Purified from Bacillus Stearothermophilus" Bioelectrochemistry and Bioenergetics. 24. 347-354 (1990)
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[Publications] 張 憲彰: "Enzyme Sensors for LーAmino Acid Based on Electrochemical Detection of NADH" Denki kagaku. 58. 1211-1212 (1990)
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[Publications] 青木 純: "Electrochemical Response at Microarray Electrodes in Flowing Streams and Application to Determination of Catecholamines" Analytical Chemistry. 62. 2206-2210 (1990)
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[Publications] 末永 智一: "ElectronーTransfer from NADH to polypyrrole and its Applicability to Electrochemical Oxidation of NADH" J.Electroanalytical Chemistry.
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[Publications] 青木 純: "Multichannel Electrochemical Detection with Microelectrode Array in Flowing Streams" Analytical Chemistry.
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[Publications] 張 憲彰: "A Novel Polyviologen Electrode Fabricated by Electrochemical Cresslinking" Chemical Communications.
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[Publications] 張 憲彰: "Enzymeーimmobilized Electrode for NADH sensing and Application to the Kinetic Studies of NADH Dependent Dehydroqenases" The Analyst.
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[Publications] 末永 智一: "An Enzyme Switch Sensitive to NADH" Chemical Communications.
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[Publications] 末永 智一: "Ultramicroelectrodes as Sensing Devices for Biological Moleculues,Chemical Sensor Technology Vol.3" Kodansha/Elsevier, 17 (1991)
