人工細胞膜界面の設計と生体認識機能評価システムの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12554029
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 早下 隆士 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (70183564)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西沢 精一 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (40281969) ; 内田 達也 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (30261548)
• Keywords: 人工細胞 / ミセル / クラウンエーテル型プローブ / アルカリ金属イオン / 第二高調波発生

Research Abstract

初年度は,人工細胞膜界面の設計と生体認識機能評価システムの開発を目的として,認識部位にチオ尿素を有する比色プローブを設計し,人工細胞膜モデルとなるベシクル反応場におけるアニオン認識機能の評価を行った。本年度は,クラウンエーテル型蛍光プローブの金属イオン認識機能を,様々なミセル水溶液中で調べ,有機溶媒中での挙動と比較した。プローブ/ミセル複合体のアルカリ金属イオン添化に伴う応答では,カチオン性のCTABや中性のTriton X-100では応答が見られなかったが,アニオン性ミセルであるTMADSでは,クラウンエーテル環のサイズが一致するNa^+に対して,選択的な蛍光応答が得られた。得られた選択性は,Na^+>K^+>Li^+Cs^+^であり,有機溶媒中とは異なることを明らかにした。次に界面における錯形成の解析や吸着構造などの議論を可能とするため,第二高調波発生(SHG)分光法による評価システムの開発を検討した。今回はモデル実験として,液液界面におけるクラウンエーテル型比色プローブのアルカリ金属イオン認識機能のSHG分光法による評価を行った。有機相にヘプタン,水相に1.0μMプローブおよび0.1Mアルカリ金属塩化物を用い,水相pHを11.0に調整しプローブが有機相に分配しない条件を設定し,液液界面でのSHG分光計測を行った。600nm付近ではSHGが全く観測されないのに対し,600nm以下では吸着分子の吸収帯との共鳴によるSHG強度の増大が観測された。それぞれの塩に対して得られたSHG強度の関係から,界面における選択性は,液液抽出選択性と一致することを明らかにすると共に,入射偏光依存性の解析から界面での認識に基づくプローブの配向変化を直接観察することに成功した。

Research Products

• [Publications] R.Kato, S.Nishizawa, T.Hayashita, N.Teramae: "A Thiourea-Based Chromoionophore for Selective Binding and Sensing of Acetate"Tetrahedron Letter. 42. 5053-5056 (2001)
• [Publications] 早下隆士, 加藤 亮, 小野寺恒信, 西沢精一, 寺前紀夫: "チオ尿素型比色プローブ/ベシクル複合体センサーの設計と機能評価"東北大学大学院理学研究科付属化学機器分析センター年報. 1. 5-9 (2001)