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ダイヤモンド電極における酵素の電気化学反応の解析とセンサーへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 11750709
研究種目

奨励研究(A)

配分区分補助金
研究分野 工業物理化学
研究機関東京大学

研究代表者

立間 徹  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90242247)

研究期間 (年度) 1999 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2000年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1999年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード導電性ダイヤモンド / 酵素電極 / ペルオキシダーゼ / バイオセンサー / 直接電子移動 / チロシナーゼ / 過酸化水素センサー / 環境ホルモンセンサー / ヘムペプチド / 酵素モデル / 過酸化水素センサ / バイオセンサ
研究概要

ホウ素をドープしたダイヤモンドは、化学的に安定で、バックグラウンド電流が低く、電位窓が広いという特徴を持つ。本研究では、このようなダイヤモンド電極の特徴を活かし、ペルオキシダーゼなどの酸化還元酵素や、そのモデル物質であるヘムペプチドと電極との電子授受を行わせ、熱力学的、および速度論的に評価することを目的とした。電極としては、作製したままの状態の水素終端ダイヤモンド電極と、それを酸素プラズマ処理したものを用いた。これらの電極上に、酵素ペルオキシダーゼを吸着または架橋法によって固定化し、+0.15Vvs.Ag/AgClの電位における過酸化水素に対する還元電流応答を調べた。その結果、小さいながらも応答が得られたことから、ダイヤモンド電極からペルオキシダーゼへの直接電子移動が可能であることがわかった。また、エッジ面のパイロリティックグラファイト(EOPG)やグラッシーカーボン電極と比較したところ、sp2炭素をほとんど含まないダイヤモンド電極に比べ、sp2炭素の多いグラッシーカーボンの方が電子移動特性に優れ、sp2炭素のみからなるEOPGはさらに優れた特性を示したことから、ペルオキシダーゼの活性中心への直接電子移動に対し、sp2炭素が非常に重要な役割を果たしていることが示唆された。また、ダイヤモンド電極や、それを酸化処理したものの表面の構造と、電子移動特性との関連についても調べ、表面の酸素含有官能基が重要な役割を果たしていることを示唆する結果が得られた。さらに、酵素チロシナーゼをダイヤモンド電極上に固定化することにより、フェノールやカテコール、女性ホルモン活性を持つビスフェノールAなどを定量できることを明らかにした。

報告書

(2件)
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (11件)

  • [文献書誌] 立間徹: "Electron Transfer from Diamond Electrodes to Heme Peptide and Peroxidase"Analytical Chemistry. 72. 2919-2924 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 野津英男: "Surface Carbonyl Groups on Oxidized Diamond Electrodes"Journal of Electroanalytical Chemistry. 492. 31-37 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 野津英男: "PeroxidaseHydroxyl Groups on Boron-Doped Diamond Electrodes and Their Modification with a Silane Coupling Agent"Electrochemical and Solid-State Letters. 4. H1-H3 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 立間徹: "Peroxidase-Incorporated Sulfonated Polyaniline-Polycation Complexes for Electrochemical Sensing of H202"Journal of Electroanalytical Chemistry. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 立間徹: "Electrochemistry of Ru (edta) Coordinated to the Pyridine Group within Thermoresponsive Gel Films"Electrochemical and Solid-State Letters. 4. E5-E7 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 立間 徹: "Selective Control of Sensitivity to imidazole Derivatives of Interference-Based Biosensors by Use of a Phase Transition Gel"Chemical Communications. 1999. 2395-2396 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 野津 英男: "Introduction of Oxygen-Containing Functional Groups onto Diamond Electrode Surfaces by Oxygen Plasma and Anodic Polarization"Electrochemical and Solid-State Letters. 2. 522-524 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 立間 徹: "Multichannel Quartz Crystal Microbalance"Analytical Chemistry. 71. 3632-3636 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 立間 徹: "Electrochemically Induced Mass Transfer and Rheological Changes of Nafion Coatings Fully Loaded with [Os(bpy)3]2_+"Jounal of Electroanalytical Chemistry. 469. 34-42 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 立間 徹: "Remote Bleaching of Methylene Blue by UV-Irradiate TiO2 in the Gas Phase"The Journal of Physical Chemistry B. 103. 8033-8035 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 立間 徹: "Microstructured TiO2 Templates for the Preparation of Size-Controlled Bryopsis Protoplasts as Cell Models"Advanced Materials. (印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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