走査型電気化学/化学発光顕微鏡を用いた発光性酵素触媒界面のイメージング

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14050010
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 西澤 松彦 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20273592)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小谷松 大祐 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80333847)
• Keywords: 酵素 / イメージング / 電気化学顕微鏡 / マイクロ電極 / 電気泳動 / ルミノール / 発光 / 免疫測定

Research Abstract

西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)をスポット固定した基板の酵素活性を,電気化学顕微鏡でイメージングした.また,局所領域に化学活性種を導入する手段として,電気泳動を利用して活性種を供給するキャピラリーインジェクションシステムを構築し,化学発光イメージングによってその特性を評価した.ガラスキヤピラリーの先端にアクリルアミドゲルを充填し,内部にルミノール溶液を満たす.キャピラリー内部の電極と外部の電極の間に直流電流を流すことによって電気泳動を起こさせ,マイナスの電荷を持ったルミノールを試料表面に押し出した.押し出されたルミノールは基板に固定されたHRPを触媒としてH_2O_2と反応し化学発光を生じる.これをフォトンカウンタによって検出した.発光強度は印加した電流値に比例し,pmol/secの極微量インジェクションが制御可能であることが示された。ルミノールが運ぶ電気量の割合が一定である実験結果より,キャピラリーの種類によらずに電流値のみで放出量が決まると分かった.このインジェクションシステムを用いて,HRP単分子膜の活性イメージングにも成功した.さらに,冷却式のフォトンカウンタによる測定バックグラウンドの低減にも取り組んだ.一方,ルミノール注入用のキャピラリープローブを,シアーフォース検出によるフィードバック制御を用いて基板のごく近傍まで接近させる制御系の構築にも手ごたえを得ており,これらを総合してシステム化することで,ELISA法への適用が期待できる.

Research Products

• [Publications] D.Oyamatsu: "Electrochemical/Photochemical Formation of Enzyme Patterns on Glass Substrates using a Scanning Electrochemical/Confocal Microscopy"Sens.and Actuator B. (印刷中). (2003)
• [Publications] Y.Hirano: "Imaging of Immobilized Enzyme Spots by Scanning Chemiluminescence Microscopy with Electrophoretic Injection"Biosens.Bioelectron.. (印刷中). (2003)