高周波交流磁場中における磁性粒子/酵素複合体クラスターの発熱および酵素活性の解明

• 研究課題/領域番号: 15K05842
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 東洋大学
• 研究代表者: 森本 久雄 東洋大学, 理工学部, 教授 (00385957)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: ナノマイクロ熱工学 / 磁性粒子 / 酵素 / クラスター / 交流磁場

研究成果の概要

本研究では，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の形成とそれらクラスターの高周波交流磁場中における発熱およびこれに起因した酵素活性変化を解析した．磁性粒子/酵素複合体に高周波交流磁場を印加すると粒子の発熱によって粒子表面の酵素が活性化するが，直流・交流複合磁場中では複合体のクラスター形成が促進され，酵素活性のさらなる上昇がみられた．また磁性粒子/酵素複合体に回転磁場を印加すると酵素が活性化し，活性は回転磁場の周波数に応じて変化する．本研究では回転磁場と高周波交流磁場を同時に印加し，回転磁場のみ印加した場合に比べ活性がさらに上昇することを明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] Efficient DNA ligation by selective heating of DNA ligase with a radio frequency alternating magnetic field (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Suzuki, H. Hayashi, T. Mizuki, T. Maekawa and H. Morimoto
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Rep. 巻: 8 ページ: 360-364
  • DOI: 10.1016/j.bbrep.2016.10.006
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Encouragement of enzyme reaction utilizing heat generation from ferromagnetic particles subjected to an ac magnetic field (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Suzuki, A. Aki, T. Mizuki, T. Maekawa, R. Usami and H. Morimoto
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 号: 5 ページ: e0127673-e0127673
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0127673
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 交流・直流磁場による強磁性粒子表面に固定化された酵素の活性化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 軽部将幸，鈴木政史，水木徹，前川透，森本久雄
  • 学会等名: 化学工学会 第82年会
  • 発表場所: 芝浦工業大学 豊洲キャンパス
  • 年月日: 2017-03-07
• [学会発表] Activity of an enzyme immobilized on ferromagnetic particles under an ac/dc combined magnetic field (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Karube, M. Suzuki, T. Mizuki, T. Maekawa and H. Morimoto
  • 学会等名: 12th International Conference on Surfaces, Coatings and Nano-Structured Materials (NANOSMAT 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Efficient DNA ligation using DNA ligase immobilized on ferromagnetic particles (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Suzuki, H. Hayashi, T. Mizuki, T. Maekawa and H. Morimoto
  • 学会等名: 10th International Conference on Surfaces, Coatings and Nano-Structured Materials (NANOSMAT 2015)
  • 発表場所: Manchester conference centre, England, UK
  • 年月日: 2015-09-15
  • 国際学会
• [学会発表] Production of invert sugar using invertase immobilized on magnetic particles (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Tateno, M. Suzuki, T. Mizuki and H. Morimoto
  • 学会等名: 10th International Conference on Surfaces, Coatings and Nano-Structured Materials (NANOSMAT 2015)
  • 発表場所: Manchester conference centre, England, UK
  • 年月日: 2015-09-15
  • 国際学会