生体・人工レセプタ-のシグナル増幅機能に基づく高感度センシング膜の基本設計

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02205001
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 梅澤 喜夫 北海道大学, 理学部, 教授 (80011724)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菅原 正雄 北海道大学, 理学部, 助手 (50002176) ; 小田嶋 和徳 北海道大学, 理学部, 講師 (30152507)
• Keywords: 化学センサ / バイオセンサ / 大環状ポリアミン / シクロデキストリン / イオンチャンネル蛋白 / 能動輸送蛋白 / LangmuirーBlodgett膜 / 脂質二分子膜

Research Abstract

1.大環状ポリアミン及びポリアミノシクロデキストリンの長鎖アルキル型誘導体のLB膜をグラシ-カ-ボン電極上に直接累積することにより,一連のアニオン応答性センサ-(Sensor 1〜3)を作製した。種々の有機アニオンとのホスト-ゲスト錯体形成に伴うマ-カ-イオン透過性の変化をサイクリックボルタンメトリ-により調ベたところ,フタル酸の位置異性体に関して、Sensor 1,2はホスト-ゲスト間の静電的相互作用を反映した選択性(オルト>メタ>パラ)を示したのに対して,Sensor 3はシクロデキストリンの内孔へのゲスト取り込みによる形状識別効果を反映した選択性(メタ>パラ>オルト)を示した。
2.水溶液上に展開した長鎖アルキル型シクロデキストリンの圧縮単分子膜について,ホスト-ゲスト錯体形成に伴うマ-カ-物質の透過性変化を,水槽中での直接的サイクリックボルタンメトリ-により調べた。その結果,ゲストとしてシクロヘキサノ-ルが下層水溶液中に存在すると,ゲストによる直接的なチャンネルブロックにより膜透過性の制御が起こることが示された。
3.ラット脳より抽出,精製したL__=ーグルタミン酸受容体イオンチャンネル蛋白を,単分子膜貼り合わせ法により調製した平面脂質二分子膜に埋め込むことにより,新しいタイプのシグナル増幅型センサ-(イオンチャンネルセンサ-)を開発し,シグナル増幅能を評価した。
4.モルモット小腸より,Na^+/D__=ーグルコ-ス共輸送蛋白を抽出,精製した。これを平面脂質二分子膜に包埋することにより能動輸送型D__=ーグルコ-スセンサ-を開発した。また,能動輸送におけるエネルギ-供給の新形態を提案した。具体的には豚腎臓から抽出,精製したNa^+,K^+ーATPaseポンプ(一次性能動輸送)によりD__=ーグルコ-スの能動輸送(二次性能動輸送)を駆動できることを実証した。

Research Products

• [Publications] M.Uto: "Biosensor Development with a Glutamate Receptor IonーChannel Reconstituted in a Lipid Bilayer" Anal.Sci.6. 221-225 (1990)
• [Publications] S.Nagase: "Voltammetric Anion Responsive Sensors Based on Modulation of Ion Permeability through LangmuirーBlodgett Films Containing Synthetic Anion Receptors" Anal.Chem.62. 1252-1259 (1990)
• [Publications] M.Sugawara: "Enhancement of Analyte Concentration Based on a Feed/Receiving Volume Effect in Uphill Membrane Transport" Anal.Sci.7. 141-147 (1991)
• [Publications] M.Sugawara: "Effect of Membranous Surface Charge on HostーGuest Complexation of Valinomycin in Synthetic Lipid Monolayer at the AirーWater Interface" Langmuir.
• [Publications] Y.Umezawa: "Surface Chemistry and Potential Response of Copper Sulfide Based IonーSelective Membrane in Ligand Solutions" Mikrochim.Acta. I. 231-239 (1990)
• [Publications] 長縄 竜一: "脂溶性N_4及びN_5大環状ポリアミンを感応素子とする陰イオン選択性液膜の電位応答挙動の比較" 分析化学. 39. 671-676 (1990)
• [Publications] 片岡 正光: "キレ-ト剤を包埋したリポソ-ムを用いる金属イオンの増幅定量" 分析化学. 39. 789-792 (1990)
• [Publications] 河合 崇欣: "二酸化炭素センサ-を用いる藻類増殖時の実験池中の溶存無機炭素濃度の連続測定" 分析化学. 39. 649-653 (1990)
• [Publications] 小田嶋 和徳: "化学センサ-とホスト-ゲスト化学" ファルマシア. 26. 350-355 (1990)
• [Publications] 菅原 正雄: "膜を用いるイオン・分子認識の新しいアプロ-チ" 膜. 15. 112-120 (1990)
• [Publications] 菅原 正雄: "生体膜機能に学ぶセンシング化学" ぶんせき. 868-875 (1990)
• [Publications] 南 尚嗣: "新しい電気分析法のための脂質二分子膜作製法" ぶんせき. 554-556 (1990)
• [Publications] Y.Umezawa: "IonーChannel Sensors" Proceedings of the JSPS/NUS Joint Seminar on Analytical Chemistry. 95-109 (1990)
• [Publications] Y.Umezawa(編著): "CRC Handbook of IonーSelective Electrodes: Selectivity Coefficients" CRC Press, 848 (1990)
• [Publications] 梅澤 喜夫(編著): "膜と界面一新しい分析法のメディア" 学会出版センタ-, 322 (1990)
• [Publications] 小田嶋 和徳(共著): "機能性太環状化合物の分析化学への応用" アイピ-シ-, 78 (1990)
• [Publications] K.Odashima(共著): "Biosensor Technology" Marcel Dekker, 23 (1990)