スーパーオキシドイオンの電子移動反応とin vivo検出法に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05453117
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 大坂 武男 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (80152099)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北村 房男 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (00224973) ; 岡島 武義 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (70194347) ; 徳田 耕一 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (40016548)
• Keywords: スーパーオキシドイオン / 電子移動反応 / 分子修飾電極 / 活性酸素種 / 酸素 / スーパーオキシドジスムターゼ / 電気分解

Research Abstract

本研究は、生命現象の根幹に深く関係し、生体内において極めて重要な化学種である活性酸素種の中で最も根源的なス-パオキシドイオン(O^-_2)のin vivo電気化学センサの実用化のための基礎研究を行うことを目的として行われ、本年度は次に成果を得た。
1.チオフェノール及びその類縁体を金電極表面上に修飾した電極を用いることによって、水溶液系で酵素分子の一電子還元でスーパーオキシドイオン(O^-_2)を電解生成できることをはじめて見い出し、その確認実験を行った。
2.O^-_2のO_2とH_2O_2への不均化反応を得異的に高選択的に触媒するSODおよび両親媒性のポリエチレンオキシド(PEO)で化学修飾したPEO-SODの、溶存レドックスメディエーターを介して間接電極反応(電子メディエーション反応)を検討した結果、SOD分子(33Å×36Å×67Å)のレドックス活性サイト(Cu^<2+>)と電極との距離が大きく、直接電極反応は起こらないが、メチルビオロゲン(MV^<2+>)やキノン化学物は効果的な電子移動メディエーターとして機能し、これらの共存下においてはSODの間接的な電極反応が起きることを見い出した。また、その電子移動反応の速度論的解析を行った。さらに、"レドックスプロモタ-"としてアミノ酸(システインなど)で化学修飾した金属極を用いてSOD"直接"電極反応をはじめて実現した。

Research Products

• [Publications] Takeo OHSAKA: "Mediated Electron Transfer of Polthylene Oxide-Modified Superoxide Dismutase by Methyl Viologen" Bioelectrochem.and Bioenrg.37. 73-76 (1995)
• [Publications] Koihi TOKUDA: "AC Voltammetry at Microcylinder Electrodes" J.Electroanal.Chem.396. 365-370 (1995)
• [Publications] Futoshi MATSUMOTO: "Electrogeneration of Superoxide Ion on Thiophenol-Modified Gold Electrode in Agueous Solution" Denki Kagaku. 63. 1205-1208 (1995)
• [Publications] Noboru OYAMA: "Coupling between Electron and Mass Transfer Kinetics in Electroactive Polymer Films" Progress in Polym.Sci.20. 761-818 (1995)
• [Publications] Hideharu SATO: "Observation of lntermolecular Charge-Transfer Spectra for Propyl Viologen Dihalide in a Series of Polyether Media" Chem.Lett.51-52 (1996)
• [Publications] Futoshi MATSUMOTO: "Electrogeneration of Superotide Ion at Mercury Electrodes with a Hydrophobic Adsorption Film in Agueous Media" Electroanalysis. (発表予定). (1996)
• [Publications] Yong CHE: "Water-Induced Disproportionation of Superoxide Ion in Aprotic Solvents" Electrochim.Acta. (発表予定). (1996)
• [Publications] Futoshi MATSUMOTO: "Electrogeneration of Superofide Ion at α-Quinoline Adsorbed Mercury Electrode in Alkaline Agueous Solution" J.Deuterium Sci.(発表予定). (1996)
• [Publications] Takeo OHSAKA: "Voltammetric Response of Borine Erythrocyte Superoxide Dismutase at a Cysteine-Modified Gold Electrode" J.Chem Soc.Chem Commun.(発表予定). (1996)
• [Publications] Takeo OHSAKA(分担): "Novel Trends in Electroorganic Synthesis" Kodansha, 444 (1995)
• [Publications] 徳田耕一(分担): "(続)電気化学測定法" 電気化学協会(編), 158 (1995)
• [Publications] 小山 昇(分担): "(続)電気化学測定法" 電気化学協会(編), 158 (1995)