分子認識機能界面とセンシング

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09237106
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 谷口 功 熊本大学, 工学部, 教授 (90112391)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 末永 智一 東北大学, 大学院工学研究科, 助教授 (70173797) ; 佐々木 陽一 北海道大学, 大学院理学研究科, 教授 (30004500) ; 山添 のぼる 九州大学, 大学院総合理工学研究科, 教授 (40037817)
• Keywords: 分子認識 / センシング / 構造規制界面 / 電極反応 / 電子移動 / 無機・有機複合界面 / 生体機能界面 / 固体型センサ

Research Abstract

本研究では、新しいセンシング機能界面の創製を目指して、1)制御無機・有機複合化界面、2)生体機能界面、3)センサ機能界面などの構築と、4)機能界面創製のための新規な手法の開発などに関する研究を進め、以下のような研究成果を得た。
1)単結晶電極/チオール系分子による金属・有機分子超薄膜複合化界面の創製と電気化学法による構造規制界面の加工に関する研究から、電極の単結晶化度や平滑性によってアルカンチオールの電極面上での表面分子集合体構造が明確に異なること、さらに、チオール分子の修飾挙動は修飾剤中の硫化物イオンの存在によって極めて複雑な挙動を示すことを明らかにした。
また、走査型電気化学顕微鏡を用いた酵素分子を固定化した分子認識機能界面の局所微細構造のパタ-ニング解析手法を開発した。
2)酵素機能を有する多電子移動型の酵素モデル構造性遷移金属錯体を電極上に固定化することに成功し、溶液中とは異なった性質の発現を達成した。
また、シトクロムc分子をプローブとしたプロモーター修飾界面を高い分解能で構造解析に成功し、加えて、半人工改変金属タンパク質の一部の機能解析が達成された。
3)高選択性・無機固体型センサ機能界面として、高純度な半導体型ガスセンサのための新しい水熱処理法を開発した。また、二酸化炭素検出用の高機能固体電解質ガスセンサを開発し界面機能を明らかにした。
これらの研究によって、これまで原子・分子レベルで界面を制御することの重要性は認識されていながら、必ずしも十分な取り組みがなされていなかった機能界面の構造制御によって、高度な分子認識センサ素子の開発のための人工的界面の創製・加工・制御がこれまでとは質的に異なるレベルで可能であることが示された。

Research Products

• [Publications] TANIGUCHI, Isao: "Effect of the Structure of Modifiers Adsorbed on Gold Single Crystal Surfaces on the Promotion of the Electrode Reaction of Cytochrome c" Chem. Lett.353-354 (1997)
• [Publications] TANIGUCHI, Isao: "Electrochemical Study of Biological functions of Amino Acid Residues Using Mutated Molecules of Maize Ferredoxin" Chem. Lett.929-930 (1997)
• [Publications] TANIGUCHI, Isao: "Atomically-defined Surfaces and Artificially-designed Molecules for New Protein Electrochemistry" Proc. The 3rd Korea-Japan Joint Seminar on Electrochemistry. 127-132 (1997)
• [Publications] TANIGUCHI, Isao: "Functional Electrodes for Probing Metalloproteins and Bioelectrochemical Systems" Interface. 6(4). 34-37 (1997)
• [Publications] FUSHINUKI, Yoshito: "Determination of Methylamphetamine in Urine by Differential Pulse Polarography" Anal. Sci. 14(4). 147-158 (1998)
• [Publications] TANIGUCHI, Isao: "Electrochemical and spectroelectrochemical properties of manganese reconstituted myoglobin" J. Electroanal. Chem.(in press). (1998)
• [Publications] WANG, X.: "Sub-ppm NO2 sensing Characteristics of WO3 Thin Film Prepared by Sol-Gel Method" Jpn. Sensor Newsletter. 11(2). 12-18 (1997)
• [Publications] 三浦則雄: "牛肉の鮮度評価を目指した酸化物半導体ガスセンサの開発" Trans. IEE of Japan. 117-E(6). 306-313 (1997)
• [Publications] YAMAURA, H: "Highly Selective CO sensor Using Indium oxide Doubly Promoted by Cobalt Oxi de and Gold" J. Electrochem. Soc.144(6). L158-L160 (1997)
• [Publications] WANG, X.: "Spin-coated thin films of SiO2-WO3 composites for detection of sub-ppm NO2" Sensors & Actuators B. 45. 141-146 (1997)
• [Publications] KAWATE, H.: "Interfacial Structure of CO2 Sensing Devices Using Li2CO3-BaCO3/NASICON Junction," Chem. Sens.13, Suppl. B. 97-100 (1997)
• [Publications] 山添〓: "化学センサ" ニューセラミックス. 12. 1-5 (1997)
• [Publications] KOSHI, Chikako: "Oxo-Carboxylato Bridged Diruthenium(III)Complexes of Tris(2-pyridylmethyl)amine" Chem. Lett.1155-1156 (1997)
• [Publications] TACHIBANA, Junichi: "A Reversible Metalloporphyrin Oxygen Carrier Both in the Solid State and Solution : Preparation, Characterization and Kinetics of Formation of a Molybdenum(VI)Tetramesitylporphyrin Dioxygen Complex" Bull. Chem. Soc. Jpn.71(2). 363-369 (1998)
• [Publications] SUGIMOTO, Hideki: "Oxorhenium(V)Complex of Amidophenolate : Structure and Redox Characteristics" Chem. Lett.(in press). (1998)
• [Publications] FUKUMOTO, Tatsuma: "Preparation and Properties of a Series of the(μ-Oxo)di(μ-acetato)diruthenium(III)Complexes, [Ru2(μ-O)(μ-CH_3COO)_2(pyridine)_4(L)_2]^<2+> and [Ru2(μ-O)(μ-CH_3COO)_2(AA)_2(L)_2]^<2+>, where AA is 2, 2'-Bipyridine or 1, 10-Phenanthroline, and L is a Monodenatte Ligand" Inorg. Chim. Acta. (in press). (1998)
• [Publications] AKIBA, Masaharu: "A Platinum(II)Complex Containing Carbon-Bonded"Nitromethane" : [Pt(CH_2NO_2)(2,2':6,2"-terpyridine)]^+" Inorg. Chem. Commun.(in press). (1998)
• [Publications] JIN, Hai-Ying: "A Pair of Seven Coordinate Oxorhenium Complexes, [ReIV(O)(tpen)]^<2+> and [ReV(O)(tpen)]^<3+>(tpen=N,N,N',N'-tetrakis(2-pyridylmethyl)ethylenediamine)" Inorg. Chem.(in press). (1998)
• [Publications] SHIKU, H.: "Dual Immunoassay of Human Chorionic Gonadotropin and Human Placental Lactogen at a Microfabricated Substrate by Scanning Electrochemical Microscopy" J. Electroanal. Chem.438. 187-190 (1997)
• [Publications] MATSUE, T.: "Rapid Micropatterning of Living Cells by Repulsive Dielectrophoretic Force" Electrochim. Acta. 42. 3251-3256 (1997)
• [Publications] YOKOYAMA, H.: "Hydorogen Peroxide Augmentation in a Rat Striatum After Methamphetamine Injec tion as Monitored in vivo by a Pt-disk microelectrode Biosens" Bioelectrn.12. 1037-1041 (1997)
• [Publications] SHIKU, H.: "Microfabrication of Alkylsilanized Glass Substrate by Electrogenerated Hydro xyl Radical Using Scanning electrochemical Microscopy" Langmuir,. 13. 7239-7244 (1997)
• [Publications] YOKOYAMA, H.: "Analysis on Microelectrode-Detected ESR(MEDESR)Signals of Nitroxide Radicals in Electrolyte Solutions" Bull. Chem. Soc. Jpn.70. 3159-3162 (1997)
• [Publications] 末永智一: "走査型電気化学顕(SECM)による局所センシング" 化学センサ. 13. 8-13 (1997)
• [Publications] TANIGUCHI, Isao: "Novel Trens in Electroorganic Synthesis(Ed. by S. Torii)" Springer-Verlag, Tokyo, 461(175-176, 405-408) (1998)
• [Publications] TANIGUCHI, Isao: "New Challenge in Organic Electrochemistry(Ed. by T. Osa)" Gordon & Breach Publ., Tokyo, 361(237-252) (1998)
• [Publications] 山添〓: "ガスセンサ(梅澤喜夫・澤田嗣郎・中村洋監修)" エヌ・ティー・エス、東京, 550(408-415) (1997)
• [Publications] SHIKU, H: "Microfabrication and Characterization of Patterned Surfaces with Enzymes or Antigen-Antibodies by Scanning Electrochemical Microscopy Electron Spectroscopy and STM/AFM Analysis of Solid/Liquid Electrochemical I nterface, (G. Jerkiewicz, M. P. Soriaga, K. Uosaki, and A. Wieckowski Eds)" American Chemical Society, 202-209 (1997)