高分子材料の表面に付与した酵素固定場としてのポリマーブラシの精密制御

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16760640
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 川喜田 英孝 早稲田大学, 理工学術院, 助手 (30367114)
• Keywords: ポリマーブラシ / 原子移動ラジカル重合法 / 酵素 / Bovine serum albumin / 酵素積層構造

Research Abstract

タンパク質あるいは酵素は、生体の機能を発現するために不可欠である。酵素は生体触媒として生体内での化学反応を司る。この酵素反応を自由に取り扱うために、片端が材料表面に固定されもう片端が自由端である高分子、ポリマーブラシを用いる。このポリマーブラシは伸長・収縮が自由にできる"柔らかい"構造をとる。生体触媒である酵素と、ポリマーブラシを融合させて新しい機能的な材料を作成することが本研究の目的である。伸長したポリマーブラシに酵素は高密度で積層でき、かつ柔らかい構造であるため酵素の失活を抑制できる。
無機材料表面に原子移動ラジカル重合法によって制御されたポリマーブラシを付与するために、まず、重合開始剤を無機材料(中空SPGおよびシリコンウェハー)に固定した。モノマー(グリシジルメタクリレート:GMA)、錯体リガンド、および錯体形成用金属をメチルエチルケトンに均一に分散させて、そこに重合開始剤導入無機材料を浸漬させて、重合を開始した。重合温度は40℃に設定した。24時間後、重合を停止させ、溶媒で丁寧に洗浄した。さらに、導入したポリマーブラシにアニオン交換基を導入するために50(v/v)%ジエチルアミン溶液に1.5h浸漬させた。
作成したポリマーブラシ導入型中空SPGおよびシリコンウェハーにBovine Serum Albumin(BSA)を固定した。中空SPGではBSA溶液を内面から外面に透過した。するとBSAはポリマーブラシが伸長するために2層で吸着することがわかった。またシリコシウェハーにBSAを吸着させSEMで観察した結果、表面のラフネスが増加することがわかった。