2015 Fiscal Year Research-status Report
高周波交流磁場中における磁性粒子/酵素複合体クラスターの発熱および酵素活性の解明
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15K05842
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| Research Institution | Toyo University |
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Principal Investigator |
森本 久雄 東洋大学, 理工学部, 教授 (00385957)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノマイクロ熱工学 / 磁性粒子 / 酵素 / クラスター / 交流磁場 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，表面に酵素を固定化した磁性粒子（磁性粒子/酵素複合体）の自己組織化クラスター構造とその高周波交流磁場中における発熱，さらには粒子表面の酵素活性との関係を明らかにすることである．平成 27 年度は，α-アミラーゼを表面に固定化した磁性粒子を対象に，その外部磁場中のクラスター形成を実験およびブラウン動力学法に基づくコンピューターシミュレーションにより解析した．実験では光学顕微鏡を用いて磁性粒子のクラスター形成を直接観察した．さらにクラスター形成時の粒子表面の酵素活性変化を解析した．直流磁場中において粒子は磁場方向に鎖状クラスターを形成するが，粒子表面の酵素活性に大きな変化はみられなかった．一方，回転磁場中では磁場の回転に追従してクラスターが回転するが，その際に酵素活性の減少がみられた．磁場の回転周波数が比較的高い場合，周囲の溶媒との摩擦によって鎖状クラスター構造が崩壊し，一部粒子は再凝集して等方的なディスク状クラスターを形成することが知られている．回転磁場中における酵素活性の減少は，このようなクラスター構造の変化と関係していると考えられるが，今後より詳細な解析が必要である．また，磁性粒子/酵素複合体クラスターの高周波交流磁場中における発熱および酵素活性評価を行うための実験システムを作製した．本システムでは，サンプルは恒温槽によって一定温度に保たれ，サンプル配置領域を取り囲むように配置したコイルによりクラスター形成のための磁場および磁性粒子加熱のための高周波交流磁場を同時に印加する．今後はこの実験装置を用い，高周波交流磁場中における磁性粒子/酵素複合体クラスターの発熱および酵素活性を解析する．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画の通り，今年度（平成 27 年度）は磁性粒子/α-アミラーゼ複合体のクラスター形成およびクラスター形成時の酵素活性変化を解析した．また，磁性粒子/酵素複合体クラスターの高周波交流磁場中における発熱および酵素活性評価を行うための実験システムも完成しており，研究はおおむね順調に進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
磁性粒子/α-アミラーゼ複合体を対象に，そのクラスター形成およびクラスター構造と酵素活性の関係をより詳細に解析する．さらに複合体クラスターに高周波交流磁場を印加し，酵素活性の変化を調べる．高周波交流磁場を印加していない条件下における酵素活性の温度依存性データとの比較により，交流磁場中における粒子表面の温度上昇量さらには粒子の発熱量を評価する．複合体がランダムに分散した状態，クラスターを形成した状態，さらにこれに高周波交流磁場を印加した状態での酵素活性を比較し，酵素の活性化に適したクラスター構造について検討を行う．
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