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自己組織化能によるバイオナノプロセスとナノ構造体構築

研究課題

研究課題/領域番号 15750124
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 機能物質化学
研究機関熊本大学

研究代表者

冨永 昌人  熊本大学, 工学部, 助手 (70264207)

研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2005年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2004年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2003年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
キーワードフェリチン / タンパク質 / ナノ粒子 / 単分子 / 触媒 / 原子間力顕微鏡 / カーボンナノチューブ / 固定化 / 修飾電極 / チオール / AFM / 結晶面
研究概要

生体内で鉄を貯蔵するタンパク質であるフェリチンを、単分子層レベルで固定化した金およびシリコン基板上を、大気下で400℃、1時間の熱処理を行い、フェリチンのタンパク質部分を酸化除去した。熱処理後の金基板およびシリコン基板上には、フェリチンコア由来の酸化鉄ナノ粒子(直径 〜5nm)の存在が原子間力顕微鏡(AFM)測定より観察された。金基板上に固定化されたフェリチンを定電位電解すると、鉄イオンの放出によりそのコアサイズは小さくなることが予想された。電解後、熱処理によってタンパク質を酸化除去すると、電解処理してないフェリチンの場合は(本研究では約3千個の鉄イオンを有する)、基板上にコア由来の酸化鉄ナノ粒子、5(±1)nmを観察できた。-0.5Vで20分間の電解後ではその粒子サイズは1.5(±0.5)nmになった。この結果は、電解時間によってフェリチンのコアサイズを制御可能であることを示す。
電気炉中の石英チャンバー内に、得られた酸化鉄ナノ粒子を触媒に用い、メタンを炭素源として600-900℃でカーボンナノチューブの作製を試みた。基板上にカーボンナノチューブが生成されたことがAFM観察およびラマン分光測定からわかった。興味深いことに、金基板上ではカーボンナノチューブは金(111)表面に沿って成長し、その成長方向は基板の結晶面の影響を受けることが示された。これは、カーボンナノチューブの成長方向の制御の可能性を示しており、カーボンナノチューブを用いたナノ回路作製のヒントになると考えられる。一方、シリコン基板上では、高密度で垂直に配向成長したカーボンナノチューブが観察された。また、いずれの基板上においても、フェリチンのコア鉄の直径サイズに比較的よくそろったカーボンナノチューブの生成が確認された。
白金基板上にもカーボンナノチューブを作製できた。白金基板上のカーボンナノチューブにグルコースオキシダーゼを浸漬法によって吸着固定化したところ、カーボンナノチューブとグルコースオキシダーゼとの直接的な電子移動反応が観測され、優れた酵素センサーとして機能することが明らかとなった

報告書

(3件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (10件) 文献書誌 (5件)

  • [雑誌論文] Electrostatic Modification of Ferritin onto Polypeptide-Functionalized Indium Oxide Electrode Surfaces : Electrochemical and AFM Studies2005

    • 著者名/発表者名
      冨永昌人
    • 雑誌名

      Journal of Electroanalytical Chemistry 579・1

      ページ: 51-58

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] UV-Ozone Dry-Cleaning Process for Indium Oxide Electrodes for Protein Electrochemistry2005

    • 著者名/発表者名
      冨永昌人
    • 雑誌名

      Electrochemistry Communications 7・12

      ページ: 1423-1428

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrocatalytic Oxidation of Glucose at Gold-Silver Alloy, Silver and Gold Nanoparticles in an Alkaline Solution2005

    • 著者名/発表者名
      冨永昌人
    • 雑誌名

      Journal of Electroanalytical Chemistry (印刷中)

    • NAID

      120002468526

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Size Control for Two-Dimensional Iron Oxide Nano-Dots Derived from Biological Molecules2005

    • 著者名/発表者名
      冨永昌人
    • 雑誌名

      Journal of Colloid and Interface Science (印刷中)

    • NAID

      120002468527

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrocatalytic Oxidation of Glucose at Carbon Electrodes Modified with Gold and Gold-Platinum Alloy Nanoparticles in an Alkaline Solution2005

    • 著者名/発表者名
      冨永 昌人
    • 雑誌名

      Chemistry Letters 34・2

      ページ: 202-203

    • NAID

      10014364160

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrocatalytic Oxidation of Glucose at Gold Nanoparticle-Modified Carbon Electrodes in an Alkaline and Neutral Solutions2005

    • 著者名/発表者名
      冨永 昌人
    • 雑誌名

      Electrochemistry Communications 7

      ページ: 189-193

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Size-Controlled Formation of Water-Soluble Iron Oxide Nanoparticles Derived from Iron Storage Protein2004

    • 著者名/発表者名
      冨永 昌人
    • 雑誌名

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology 4・7

      ページ: 708-711

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrochemical, AFM and QCM Studies on Ferritin Immobilized on a Self-Assembled Monolayer-Modified Gold Electrode2004

    • 著者名/発表者名
      冨永 昌人
    • 雑誌名

      Journal of Electroanalytical Chemistry 566

      ページ: 323-329

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Growth of Carbon Nanotubes on a Gold (111) Surface Using Two-dimensional Iron Oxide Nano-particle Catalysts Derived from Iron Storage Protein2004

    • 著者名/発表者名
      冨永 昌人
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      ページ: 1518-1519

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Dependence of the Electrochemical Response of Ferritin on the Number of Iron Atoms at the Ferritin Core2003

    • 著者名/発表者名
      冨永 昌人
    • 雑誌名

      Chemistry Letters 32・10

      ページ: 954-955

    • NAID

      10012820296

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] 冨永 昌人: "Dependence of the Electrochemical Response of Ferritin on the Number of Iron Atoms at the Ferritin Core"Chemistry Letters. 32・10. 954-955 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 冨永 昌人: "Effect of Phase Transition on the Electrochemical Behaviors of Ferredoxin Embedded in an Artificial Lipid Membrane Film"Journal of Electroanalytical Chemistry. 561. 13-20 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 熊谷 エツ子: "Sensitivity of Chronically HIV-1 Infected HeLa Cells for Electrical Stimulation"Applied Microbiology and Biotechnology. 63. 754-758 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 冨永 昌人: "Size-Controlled Formation of Water-Soluble Iron Oxide Nanoparticles Derived from Iron Storage Protein"Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 印刷中. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 冨永 昌人: "Electrochemical, AFM and QCM Studies on Ferritin Immobilized on a Self-Assembled Monolayer-Modified Gold Electrode"Journal of Electroanalytical Chemistry. 印刷中. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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