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酸化還元活性な蛋白質を電極上に固定し、イオン伝導性高分子固体中で、電極と蛋白質間、および積層蛋白質間の電子移動過程を詳細に解析することを研究目的とする。イオン伝導性高分子は、低分子量の溶媒を含まない高分子固体でありながら、イオンを輸送できる。酸化還元反応は荷電数変化を伴うので、このイオン伝導性高分子を用いれば、高分子固体中でも溶液中と同様の酸化還元反応が起こるものと期待された。
ヘモグロビン(Hb)やミオグロビン(Mb)の表面を末端活性化ポリエーテルを用いて修飾し、イオン伝導性高分子との親和性を高めた修飾蛋白質とした。これをガラス電極(ITOガラス)上にキャストし、室温で10^<-5>S/cm以上のイオン伝導度を示す高分子(ポリエーテルを含む)で被覆した。電位印加に伴う可視吸収スペクトル変化から反応速度定数を算出し、これに影響を及ぼす因子を整理した。はじめに、0.5MのKClを溶解した分子量の異なるポリエチレンオキシド(PEO)の中で、可逆的にPEO-HbやPEO-Mbを酸化還元できることを確認した。ついで電位に対応した繰り返し酸化還元も可能であった。粘性環境中を拡散する必要が無いことから酸化還元反応は加速されると考えられたが、サイクリックボルタンメトリー測定から、電極に直接接触しているタンパク質への電子移動は速いものの、それにつづくタンパク質間の電子移動が非常に遅いことが認められた。これはタンパク質間の電子移動にはある適切な空間配置が必要であり、タンパク質の回転拡散がそれを支配していることによるものと考察した。
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