物質認識能と情報交換・増幅能を兼ね備えた人工ホスト包理脂質分子膜の開発

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01604501
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 梅澤 喜夫 北海道大学, 理学部, 教授 (80011724)
• 研究分担者: 片岡 正光 北海道大学, 理学部, 助手 (40091425) ; 菅原 正雄 北海道大学, 理学部, 助手 (50002176) ; 小田嶋 和徳 北海道大学, 理学部, 講師 (30152507)
• キーワード: センサ- / LB膜 / 大環状ポリアミン / シクロデキストリン / イオン透過性 / サイクリックボルタンメトリ- / ヌクレオチドの識別 / ジカルボン酸の識別

研究概要

1.膜界面で中性分子を含む種々の有機分子とホスト-ゲスト錯体を形成しうる人工ホストとして、大環状ポリアミン、シクロデキストリン、及びシクロファンの一連の両親媒性誘導体の合成に着手し、得られた目的化合物1__〜、2__〜(何れもプロトン化によりアニオンとの錯形成が可能)についてそれらをLB法によりグラシ-カ-ボン電極上に直接累積したLB膜型センサ-(以下それぞれセンサ-1、2と記載)を作製した。センサ-1、2について、各種アニオン性ゲストとの錯形成に伴うマ-カ-イオンの膜透過性の変化を、下地電極上サイクリックボルタンメトリ-(CV)により測定し、応答の選択性を調べた。
2.センサ-1,2ともアデノシンヌクレオチド及びジカルボン酸のシス/トランス異性体に関しては、ゲストの負電荷の大きさまたは集中度を反映したCV応答選択性(ATP^<4->>ADP^<3->>AMP^<2->;マレイン酸>フマル酸)を示した。
3.一方、フタル酸異性体に対しては、センサ-1はオルト>メタ>パラというCV応答選択性を示したのに対して、センサ-2はメタ>パラ>オルトという選択性を示した。センサ-1の選択性はホスト=ゲスト間の静電的相互作用の大きさを反映したものであるのに対して、センサ-2の選択性は、静電的相互作用に加えてシクロデキストリン内孔によるゲスト取り込みを反映したものであると考えられる。
4.上記のフタル酸異性体に対するCV応答選択性とセンサ-のLB膜界面での錯形成選択性との相関関係を明らかとするために、ガラス基板上に累積したLB膜に対するフタル酸の各異性体の錯形成の強さを、ケイ光プロ-ブを用いた競争的方法により検討中である。

研究成果

• [文献書誌] M.Sugawara: "Biomimetic Ion-Channel Sensors Based on Host-Guest Molecular Recognition in Langmuir-Blodgett Membrane Assemblies" Thin Solid Films. 180. 129-133 (1989)
• [文献書誌] Y.Umezawa: "Chemical Sensor Mechanisms:Experimental Approaches" Ion-Selsctive Electrodes. 5. 211-242 (1989)
• [文献書誌] S.Nagase: "Voltammetric Anion Responsive Sensors Based on Modulation of Ion Permeability through Langmuir-Blodgett Films Containing Synthetic Anion Receptors" Anal.Chem.1990.
• [文献書誌] Y.Umezawa: "Langmuir-Blodgett Membranes for Some Biosensor Developments" MRS International Meeting on Advanced Mataerials. 14. 191-203 (1989)
• [文献書誌] K.Odashima: "Novel Sensing Membranes for Organic Guests Based on the Host Functionalities of Macrocyclic Polyamine and Related Compound" ACS Biosensor Symposium Proceedings. (1990)
• [文献書誌] Y.Umezawa: "Ion-Channel Sensors" Proceedings of the JSPS/NUS Joint Seminar of Analytical Chemistry. (1990)
• [文献書誌] 小田嶋和徳: "膜と界面-新しい分析法のメディア" 学会出版センタ-, (1990)
• [文献書誌] Y.Umezawa: "Handbook of Ion-Selective Electrode,vol,1" CRC Press, 1990