2016 Fiscal Year Annual Research Report
A New Development of the Non-Bornian Theory of Ion-Solvation Energy
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26410153
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
大堺 利行 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (30183023)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 溶媒和エネルギー / 非ボルン型理論 / 液液界面 / 移動ギブズエネルギー / ボルタンメトリー / 薬剤 / 生体膜透過 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イオン溶媒和エネルギーは、溶媒抽出、液クロ、イオン選択性電極などの分離・検出系や、生体膜イオン透過の理解において基礎的に重要である。従来、イオン溶媒和エネルギーは主にポルン式に代表される静電理論に基づいて解釈されてきたが、先に研究代表者は溶媒和エネルギーをより正確に予測できる非ボルン型溶媒和モデル（量子化学計算に基づく）を提案した。本研究では、この新しい溶媒和モデルを、イオンの油水界面での移動ギブズエネルギー（ΔGtr）や吸着エネルギー、酸の解離指数などの理論的予測に応用することを試みた。さらに、イオン性薬剤の生体膜透過を理論的に予測するための基礎検討も行った。その結果、以下の主な研究成果が得られた。
１）イオン移動ボルタンメトリー法や文献調査によって、ニトロベンゼン（NB）／水（W）界面での各種有機イオンのΔGtrを評価した。また、荷電基を有する有機イオンによってNB相へ共輸送される水分子数をカールフィッシャー法により測定し、これらの実験結果に基づいてNB／W界面でのイオンのΔGtrを予測するアルゴリズムを確立できた。この方法により得られたΔGtrの理論値と実験値の誤差は2 kJ/mol（イオン移動電位に換算して20 mV）ほどであり、十分な実用的価値があることが分かった。なお、本手法は同様に1,2-ジクロロエタン（DCE）／W界面にも応用できた。
２）イオン性薬剤の生体膜透過については、DCE／W界面での薬剤イオンのイオン移動電位が、人工リン脂質膜での薬剤のイオン透過係数と良い相関があることが分かった。さらに、薬剤の膜透過のダイナミックスを理論的にシミュレーションできる方法を開発し、薬剤膜透過の理論的予測の大きな可能性を示唆する結果が得られた。
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| Remarks |
研究室のホームページに、本研究に関連する発表論文や学会発表などが掲載されています。
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