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本研究は酸化還元酵素や細菌細胞膜電子伝達タンパク質複合体を電極表面に固定化し、電極への電子の流れがスム-スに起こるような電極の実現を目的としたもので、センサや有用物質生産のための電気化学バイオリアクタとして多目的に使用できる生体機能素子の開発展望したものである。そのため2種類の酵素、即ちNADH/NADコファクタ-関連の酵素ジアホラ-ゼと酢酸菌由来の細胞膜酵素を研究対象として選んだ。前者は純度の高い耐熱性のサンプルを用いることが出来、また様々の脱水素酵素と組み合わせて広い用途が考えられるため、後者は膜系酵素の新しい利用面を切り開く意図で研究対象に選んだ。まずジアホラ-ゼを申請者の方法で固定化した電極を作成しNADHに応答する電極とするとともに適当な脱水素酵素と組み合わせてサイクリング効果を利用する高度NADH/NAD応答電極が可能であることを示した。より基礎的な問題としてこのジアホラ-ゼにたいする各種電極反応共役電子受容体の効果を定量的に評価する方法を考案した。その検討は現在進行中である。次に膜酵素としてフラビンやピロロキノリンキノンを持ついくつかの酵素を取り上げその電極と親和性に特に注目した実験的検討を行った。これらの膜酵素と様々の電極機材と適合性を系統的に調べ電子の流れが比較的スム-スに起こる系を見いだすことが出来た。またその応用についてもいくつかの検討を加え簡便なミクロスケ-ルのフラクト-スセンサが可能であることを示した。本研究において酵素の様な生体機能高分子と無機材料からなる電極との界面電子移動と言う困難な問題に新しい展望を見いだすことが出来た。この研究端緒として今後は表面分光法などを併用し構造面で詳しい情報を得るとともに、遺伝子工学による生体高分子構造改変など取入れその系統的機機評価によって適合性に優れた高分子構造の追求も行いたい。
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