デジタル酵素素子の開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06558117
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 末永 智一 東北大学, 工学部, 助教授 (70173797)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 則夫 福島医科大学, 講師 (00174376) ; 土橋 宣昭 福島医科大学, 助教授 (20005474)
• Keywords: デジタル酵素素子 / 酵素スイッチ / ポリピロール / ポリアニリン / ペニシリン / グルコース / 一酸化窒素 / スーパーオキシド

Research Abstract

平成7年度の研究で以下の結果を得た.
1.ガラス基板上に,幅10μm,長さ3mmの微小バンド状電極が2-6本配列したマイクロアレイ電極に疎水化処理を施し,次いでピロールの重合,さらにピニシリナーゼ薄膜を被覆することにより,ピニシリナーゼ/ポリピロール被覆アレイ素子を作製した.溶液中のピニシリンが存在する場合には,ポリピロールの導電率が増加し,この素子はスイッチ挙動を示した.
2.同様の方法で,マイクロアレイ電極上にポリピロール薄膜を電解重合により作製し,その上をさらにグルコースオキシダーゼ薄膜で被覆した.溶液中にグルコースを共存させた場合の挙動に関して検討したところ,グルコースが存在する場合には、酵素反応によりポリアニリン膜の導電膜が増加し,この素子はスイッチ様の動作を示すことが確認された.
3.生体内への適用を目的とし,カーボンファイバー先端部にNiポルフィリンを固定することによりNOマイクロセンサ作製した.このセンサをラット脳内の海馬部に固定し,メチルアスパラギン酸投与したところ,スイッチ様の応答が認められ,スイッチ素子への展開の可能性が示された.
4.金マイクロディスク電極上に,カタラーゼとスーパーオキシドディスムターゼを固定し,スーパーオキシドセンサを作製し,これをラット脳内の線条体に固定することにより,脳内スーパーオキシド濃度の計測に成功した.ラットを純酸素雰囲気化におくと,酸素ストレスにより脳内スーパーオキシド濃度が増加し,このセンサはスイッチ様の応答を示した.

Research Products

• [Publications] H. Shiku: "Microfabrication and Characterization of Diaphorase-Patterned Surfaces by Scanning Electrochemical Microscopy" Anal. Chem.67. 312-317 (1995)
• [Publications] H. Yokoyama: "Increase of Central Nitric Oxide During Pentylenetetrazol-Induced Seizures in Rats" Psych. Clinic. Neurosci.49. S277-S279 (1995)
• [Publications] H. Yokoyama: "Microelectrode-Detected Electron Spin Resonance(MEDESR)Signals of Free Radicals in Electrolyte Solutions" Chem. Lett.1995. 919-920 (1995)
• [Publications] 末永智一: "ペニシリンに応答する酵素スイッチ素子" 臨床検査. 39. 114-115 (1995)
• [Publications] 末永智一: "生体分子による電極表面の修飾" 表面技術. 46. 331-335 (1995)
• [Publications] 横山英克: "NOセンサーの中枢神経領域におけるin vivo応用" 生物物理. 35. 35-36 (1995)
• [Publications] 末永智一: "マイクロアレイ電極を用いるコンダクトメトリック酵素素子の開発" 日本化学会誌. 1995. 493-3501 (1995)
• [Publications] 西澤松彦: "マイクロセンサ -マイクロアレイ電極-" 表面技術. 46. 789-793 (1995)
• [Publications] 末永智一: "バイオセンサ -最近の研究動向-" まてりあ. 34. 1239-1242 (1995)
• [Publications] H. Yokoyama: "Direct and Continuous Monitoring of Intahippocampal Nitric Oxide(NO)by an NO Senser in Freely Moving Rat after N-Methyl-D-aspartic Acid Injection" Denki Kagaku. 63. 1167-1170 (1995)
• [Publications] H. Shiku: "Detection of Microspotted Carcioembryonic Antigen on a Glass Substrate by Scanning Electrochemical Microscopy" Anal. Chem.(印刷中).
• [Publications] N. Kasai: "A Superoxide Dismutase/Catalase-Modified Microelectrode for Superoxide Analysis" Electroanalysis. (印刷中).
• [Publications] A. Guiseppi-Elie: "Chemical and Biological Sensors Based of Electrically Conducting Polymers" Marcel Dekker, ((印刷中))