レドックス活性高分子を修飾した生体高分子ハイブリッドの合成と電子移動制御

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08246220
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 渡辺 正義 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (60158657)
• キーワード: レドックス高分子 / ホリエチレンオキシド / 生体高分子 / 免疫グロブリンG / グルコースオキシダーゼ / 電子移動反応 / バイオセンサー / バイオコンジュゲート

研究概要

本研究は、抗体タンパク質である免疫グロブリンG(IgG)および酸化還元酵素であるグルコースオキシターゼ(GOD)に、片末端にレドックス活性基を有する単分散PEOを位置選択的に修飾し、これら生体高分子機能が保存あるいは改変された新規三次元ナノ組織体である生体高分子ハイブリッドを創製することにある。修飾IgGでは、抗原認識能が保存されたハイブリッド組織体を得、レドックス活性基の電子移動反応の検討を通し、免疫複合体形成を電気化学的に直接検出した。電子メディエーターとなるレドックス活性基を有するGODでは、未修飾GODにはみられない無酸素下での酵素活性発現さらにはレドックス活性基の電子移動反応による酵素機能のon-off制御を検討中である。本年度は、レドックス活性PEOの合成、生体高分子ハイブリッドの合成・精製法の確立および得られたIgGハイブリッドの電子移動反応を明らかにした。
(1)レドックス活性PEOの合成:片末端に定量的にレドックス活性基、他の末端に水酸基を有するPEOは、フェロセニルメタノールあるいはフェノチアジンを出発物質、KOH等の塩基を触媒としたエチレンオキシドのアニオン開環重合によって合成した。
(2)生体高分子ハイブリッドの合成・精製法の確立:レドックス活性PEOの片末端の末端水酸基をカルボキシル基に変換することによってIgGおよびGOD中の、それぞれのリジン残基への選択的修飾を行うことができた。限外濾過あるいはゲル濾過を行う事により精製法を確立した。
(3)IgGハイブリッドの電子移動反応:(2)で得られたIgGハイブリッドの電子移動反応を、エレクトロケミカルワークステーションを用いて検討した結果、抗原-抗体反応を直接、電気化学的に検出することができた。

研究成果

• [文献書誌] M.Watanabe et al.: "Electrochemical Studies of Redox-active Surfactant. Correlation between Electrochemical Response and Dissolved State" Langmuir. 12. 487-493 (1996)
• [文献書誌] M.Watanabe et al.: "Transport and Electrochemical Characterization of Plasticized Poly (vinyl chloride) Solid Electrolytes" Solid State Ionics. 86-88. 385-393 (1996)
• [文献書誌] M.Watanabe et al.: "Effect of Supporting Electrolyte Concentration on Electronchemical Reaction of Redox-active Surfactant Micelles" J.Electroanal.Chem.(in press). (1997)
• [文献書誌] M.Watanabe et al.: "Electrochemical Study of Dissolved States of Redox-active Surfactant in Hydrogel by Gel-modified Electrode" Polymer Gels & Networks. 5(in press). (1997)
• [文献書誌] M.Watanabe et al.: "Molecular Relaxation of a Branched Poly (ethylene oxide) Network Polymer" Polymer J.29(in press). (1997)
• [文献書誌] M.Watanabe et al.: "Tethered Mediator Biosensor : The Concept and Preliminary" Denki Kagaku. 65(in press). (1997)
• [文献書誌] 渡辺正義: "ゲルハンドブック" エヌ・ティー・エス(印刷中), (1997)