2017 Fiscal Year Annual Research Report
Heat generation and enzymatic activity of cluster structures formed by enzyme/magnetic particle hybrids subjected to a radio frequency alternating magnetic field
| Project/Area Number |
15K05842
|
|---|
| Research Institution | Toyo University |
|---|
Principal Investigator |
森本 久雄 東洋大学, 理工学部, 教授 (00385957)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| 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 |
|---|
| 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．前年度までに直流・交流複合磁場中における磁性粒子表面に固定化された α-アミラーゼの活性測定を行い，交流磁場のみの場合に比べ活性が上昇すること，また活性が直流・交流磁場の成す角に応じて変化し，両者が互いに平行であるときに最大となることがわかった．今年度はこの実験結果の再現性を確認し，さらに交流磁場および直流・交流複合磁場中における磁性粒子/α-アミラーゼ複合体のクラスター形成を詳細に解析した．複合体のクラスター構造を光学顕微鏡によってより明確に観察するために厚さ約 120 μm のサンプルセルを作成した．サンプルセル中の複合体分散溶液に交流磁場あるいは直流・交流複合磁場を印加した後に速やかに光学顕微鏡によりクラスター構造を観察し，画像解析ソフトウェアにより平均クラスターサイズを評価した．本実験条件では，磁性粒子/α-アミラーゼ複合体は交流磁場中においても磁場方向に鎖状クラスターを形成していることがわかった．直流・交流複合磁場中ではクラスターサイズは増大しており，直流・交流磁場が互いに平行なときクラスターサイズは最大となった．クラスターサイズが大きくなると酵素活性も増大しており，このことよりクラスター形成によって粒子の発熱量が増大したものと考えられる．また回転磁場中における磁性粒子表面に固定化した α-アミラーゼの活性と回転磁場の周波数との関係を解析し，さらに粒子発熱のための高周波交流磁場と回転磁場を同時に印加した際の酵素活性変化を解析した．回転磁場中において酵素活性は上昇するが，高周波交流磁場の印加によって活性がさらに上昇することがわかった．
|
