特異的分子認識機能を発現する分析反応場の開拓と化学センサーへの展開

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14204074
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 寺前 紀夫 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70114569)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内田 達也 東京薬科大学, 生命科学部, 助教授 (30261548) ; 山口 央 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 ; 西沢 精一 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (40281969) ; 周 豪慎 産業技術総合研究所, 電力エネルギー研究部門, 主任研究員
• Keywords: 化学センサー / 分子認識 / MCM-41 / メソポーラスシリカ / 無機・有機ナノ複合体 / 界面分子認識 / サイクリックボルタンメトリー

Research Abstract

蛍光性レセプター分子の合成,各種レセプター分子の基板への固定化,メソ孔を有するナノ反応場の構築などにより特異的分子認識機能の発現を期待しうる分析反応場の開拓を化学センサー開発の立場に立って展開した。チオ尿素及びチオウロニウム基を認識部位に持ちナフタレンを蛍光情報変換部位に持つ一連のレセプター分子を新規合成し,メタノール中でアニオンに対する機能評価を行った結果,多点水素結合に基づくリン酸水素イオンに対する高い選択性の発現に成功した。またクラウン化合物の基板への固定化とあおのアルカリ金属イオン認識能について検討した。まずベンゾクラウンエーテルを電気化学的にアリルラジカル化し,カリウムイオン存在下で炭素電極に共有結合させた。このクラウン修飾電極のCV応答から分子認識能をバルク溶液系と比較検討した結果,ナトリウムに選択的であると共にカリウムに特異的吸着定数を示すことが分かった。また,チオ尿素基を有するジチオール化合物を新規合成し,金電極に固定化してSHG分光法によりアニオン認識機能評価をバルク溶液系と比較検討した結果,酢酸イオンに対して特異的吸着定数を示し,クラウン修飾電極の場合と同様に複数のレセプター部位が1個のイオンの認識に関与することが分かった。チオ尿素基を有するシランカップリング剤をMCM-41をベースとしたメソポーラスシリカの細孔壁に化学修飾してDNAの分離場として検討した結果,細孔サイズによって鎖長の異なるDNAを分別できることを見いだした。さらにメソ孔を有するシリカ・界面活性剤複合体を基板上にスピンコートし,界面活性剤相に蛍光性レセプター分子を分配させることで化学センサーチップを開発した。この場合,認識機能がイオン対抽出機構に基づくことも明らかとした。

Research Products

• [Publications] S.Nishizawa, Y.-Y.Cui, M.Minagawa, K.Morita, Y.Kato, S.Taniguchi, R.Kato, N.Teramae: "Conversion of thioureas to fluorescent isothiouroniumu-based photoinduced electron transfer sensors for oxoanion sensing"J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2. 5号. 866-870 (2002)
• [Publications] K.Shigemori, S.Nishizawa, T.Yokobori, T.Shioya, N.Teramae: "Selective binding of the very hydrophilic anion H2PO4-by a hydrogen-bonding receptor adsorbed at the 1,2-dichloroethane/water interface"New J. Chem.. 26・9. 1102-1104 (2002)
• [Publications] Kimihisa Nochi, Akira Yamaguchi, Takashi Hayashita, Tatsuya Uchida, Norio Teramae: "Direct Observation of Alkali Metal lon Recognition Processes at the Heptane/water Interface by Second Harmonic Generation Spectroscopy"J. Phys. Chem. B. 106・38. 9906-9911 (2002)
• [Publications] Yuichi Kato, Seiichi Nihsizawa, Norio Teramae: "Template-Assisted Preferential Formation of a Syn Photodimer in a Pyrophosphate-Induced Self-Assembly of a Thymine-Functionalized Isothiouronium Receptor"Org. Lett.. 4・25. 4407-4410 (2002)