1998 Fiscal Year Annual Research Report
磁性粉を含むゲル担体に固定化した酵素を用いた磁場による反応速度制御
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09650866
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
高橋 不二雄 宇都宮大学, 工学部, 教授 (30016729)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 紀弘 宇都宮大学, 工学部, 助手 (00261818)
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| Keywords | 磁性粉 / ゲル / 固定化酵素 / 磁気異方性 / ヒステリシス損 / 磁場 |
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| Research Abstract |
保磁力400 Oeの磁性粉としてγ-酸化鉄,それに酵素,β-ガラクトシダーゼを一緒にポリ-N-イソプロピルアクリルアミドゲル中に固定化した.径1mm, 長さ1〜20mmのゲルを用いて2-ニトロフェニル-β-ガラクトピラノシドのガラクトースと2-ニトロフェノールへの加水分解反応を行なった.変動磁場(840 Oe,2.3kHz)を印加すると,γ-酸化鉄のヒステリシス損によりゲルを磁気加熱することができた.ポリ-N-イソロピルアクリルアミドゲルは加熱すると収縮し,冷やすと膨潤する性質がある.その転移点が34℃付近にある.そこで磁気加熱により20〜38℃の範囲で温度変化させた.その結果,ゲルの収縮膨潤に伴い酵素のみかけ活性の変化が認められた.
保持力2,000 OeのSr-Baフェライト粉(径 0.4μm)を含むポリアクリルアミドゲル(径2mm,長さ10mm)を調製した.このゲルを1.4T静磁場におくと,磁性粉はゲル内で配向し,ゲル自身は磁気異方性を示すようになった.この磁気異方性ゲルは,200 Oe,100Hz以下の変動磁場内におくと,振動したり,回転したりする.磁場がこれより強くなると,ゲル自体は運動しない.しかし,ゲル内の磁性粉は運動しているものと推察している.Sr-Baフェライトとともに酵素,β-ガラクトシダーゼ,をゲルに固定化し,また磁気異方性化したこの固定化酵素を用いて,いろいろの変動磁場の条件下で2-ニトロフェニル-β-ガラクトピラノシドの加水分解を行なったところ,酵素のみかけ活性は最大3倍にもなった.ゲル内の基質や生成物の拡散速度が,同じゲル内の磁性粉の運動により促進される結果,ゲル表面を通して移動速度が速くなるためと推察している.
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[Publications] Yasuzo Sakai: "Enhancement of enzyme reaction of magnetically anisotropic polyacrylamide gel rods immobilized with ferromagnetic powder and β-D-galactosidase in alternating magnetic field" Biotechnology and Bioengineering. 62(3). 363-367 (1999)
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[Publications] Norihiro Kato: "Enzyme reaction controlled by magnetic heating due to the hysteresis loss γ-Fe_2O_3 in thermosensitive polymer gels immobilized β-galactosidase" Materials Science & Engineering C. 6. 291-296 (1998)
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[Publications] Norihiro Kato: "Deswelling kinetics of macroporous poly(N-isopropylacrylamide)gel in salt solution" Bulletin of Chemical Society of Japan. 71(6). 1299-1304 (1998)
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[Publications] Fujio Takahashi: "Immobilized enzyme reaction controlled by magnetic heating : γ-Fe_2O_3-loaded thermosensitive polymer gels consisting of N-isopropylacrylamide and acrylamide" Journal of Fermentation and Bioengineering. 83(2). 152-156 (1997)
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[Publications] Norihiro Kato: "Magnetically driven chemomechanical device with poly (N-isopropylacrylamide) hydrogel containing γ-Fe_2O_3" Intelligent Material Systems and Structures. 8(7). 588-595 (1997)
