高配向脂質膜を用いた高識別能力を持つ化学感覚認識システムの開発

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03555085
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 山藤 馨 九州大学, 工学部, 教授 (90037721)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 健司 九州大学, 工学部, 助手 (50202263) ; 荒木 啓二郎 九州大学, 工学部, 助教授 (40117057) ; 都甲 潔 九州大学, 工学部, 助教授 (50136529) ; 緒方 惟昭 産業医科大学, 衛生技術短期大学, 助教授 (00194423) ; 末崎 幸生 佐賀医科大学, 教授 (80069484)
• Keywords: 脂質膜 / 高配向 / 化学感覚 / センサ / 味 / 匂い

Research Abstract

脂質膜を用いて生物が持つ化学感覚が持つ高い能力を実現するには,高い配向性を持った脂質膜を構築することが必要である。すなわち,自然界に存在する性質が異なる様々な化学物質を高い感度と識別能力で受容するには,やはり生体膜に近い構造の脂質膜をセンサのトランスデュ-サとしなければならない。このような事実は,多くの匂い物質や苦味物質が生体膜の主要構成要素である脂質二分子膜の構造を乱すことによって受容されている事実からも類推できる。実際,これまでに用いてきた表面電位検出型の脂質膜では上記の物質を検出することは困難であった。これは,従来の電位検出型の膜が主にイオン分布変化をその電位出力としていたため,脂質膜の構造の乱れが電位に反映されていなかったためであった。
上述の欠点は脂質を高い配向性で構築した脂質膜を用いることにより解決される。つまり,高配向脂質膜はその配向性の高さゆえ,構造の乱れをより鋭敏に電位へと反映させる。これらの事実が研究を推進していく過程で明らかとなった。
そこで,現段階で最も高い配向性を実現可能なラングミュア・ブロジェット法を用い脂質膜を作製した。作製にあたって,脂質配向性を決定する上で重要な表面圧・面積特性をまず詳細に測定した。その上で,脂質膜を電極基板上に累積しセンサのトランスデュ-サとした。その結果ラングミュア・ブロジェット膜をセンサに用いるには,電極基板の電気化学的性質,さらに脂質膜の厚さが重要であることがわかった。以上の研究により高配向脂質膜を用いたセンサシステム開発が可能であることがわかった。今後の課題は,センサの認識部の開発と高配向脂質膜の性能の限界を見極めることである。

Research Products

• [Publications] 末崎 幸生: "A stability theory of phase equilibrium for microemulsions of lamelae and spherical droplets" Journal of colloid and interface science.
• [Publications] 都甲 潔: "Electrical characteristics in an excitable element of lipid membrane" Biophysical Chemistry. 41. 143-156 (1991)