液-液界面におけるイオン選択的電荷分離の基礎とその多原子イオン検出法への応用

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08454233
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 梅澤 喜夫 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (80011724)
• 研究分担者: PHILIPPE Buh 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (20262149) ; 遠田 浩司 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (60212065) ; 菅原 正雄 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (50002176)
• キーワード: 多点水素結合 / 相補的塩基対形成 / ヌクレオチド / 塩化物イオン選択性液膜 / 膜中脂溶性イオン / レーザー光第二高調波発生(SHG)法 / 膜電位分子プローブ

研究概要

1.4本の水素結合を介して塩化物イオンと安定な錯体(錯体安定度定数(DMSO):860M^<-1>)を形成するビスチオウレア誘導体ホストを合成した.このホストに基づく液膜型イオン選択性電極は,従来のイオン交換体に基づくものよりも塩化物イオンに対する選択性が優れており,血清中の塩化物イオンの定量が可能である.(Anal.Chem.in press)
2.多点の水素結合でヌクレオチドを認識する脂溶性シトシン及びチミン誘導体を合成した.この脂溶性シトシン誘導体と脂溶性4級アンモニウム塩を併せて含む液膜は,5'-GMPと5'-AMPいずれに対してもネルンスト電位応答勾配を示し,なおかつ相補的塩基対形成に基づいて5'-GMPと5'-AMPを電位応答識別することを見い出した.(Anal.Chim.Acta in press)
3.液膜型イオン選択制電極において,膜中脂溶性イオンの存否がなぜ電位応答に影響を及ぼすのかを明らかにするために,脂溶性イオンを含む液膜と含まない液膜界面のレーザー光第二高調波発生(SHG)法による観測を行なった.その結果,脂溶性イオンを含む液膜は目的イオンに対して電位応答及びSHG応答いずれも観測されるが,目的イオンに対して電位応答を示さない脂溶性イオンを含まない液膜ではSHG応答も観測されないことが見い出された.この結果より,脂溶性イオンを含まない液膜では,膜/試料水溶液界面の配向したSHG活性な目的イオン錯体の量,すなわち界面の電荷分離の大きさが試料水溶液の目的濃度に依存して変化しないため電位応答を示さないことが分かった.(Anal.Chem.submitted)
4.光照射によって膜の状態を一切変えることなく,膜中イオノフォア濃度及びそのイオノフォアに配位するイオンとの間の結合力(錯体安定度定数)を変化させることのできる高脂溶性光応答型イオノフォアを新規に合成した.これを膜電位分子プローブとして利用することによって,光照射により膜界面で何個の目的イオンが取り込み或いは放出され,それによって膜電位の絶対値及び電位応答勾配がどれぐらい変化するかを実験的に示した.

研究成果

• [文献書誌] P.Buhlmann,et al.: "Strong Hydrogen Bond-Mediated Complexation of H_2PO_4 by Neutral Bis-Thiourea Hosts." Tetrahedron. (in press).
• [文献書誌] K.P.Xiao,et al.: "A Chloride Ion-Selective Solvent Polymeric Membrane Electrode based on a Hydrogen Bond Forming Ionophore." Amal.Chem.(in press).
• [文献書誌] M.Sugawara, et al.: "Electrochemical Evaluation of Chemical Selectivity of Glutamate Receptor Ion Channel Proteins with a Multi-Channel Sensor." Biosensor & Bioelectonics. (in press).
• [文献書誌] S.Amemiya,et al.: "Hydrogen Bond Based Recognition of Nucleotides by Neutral-Carrier Ion-Selective Electrodes." Anala.Chim.Acta.(in press).
• [文献書誌] K.Tohda,et al.: "Ion Channel Sensor for Guanosine Nucleotides Based on Complementary Base Pairing." Isr.J.Chem.(in press).
• [文献書誌] K.Tohda,et al.: "Ion-Selective Charge Separation at the Phase Boundary of Ionophore-Incorporated Liquid Membranes as Studied by Optical Second Harmonic Generation." J.Mol.Struct.(in press).
• [文献書誌] K.Iitaka,et al.: "Orthophosphate Ion Sensors Based on a Quartz Crystal Microbalance Coated with Insoluble Orthophosphate Salts." Anal.Chim.Acta.(in press).
• [文献書誌] M.Sugawara,et al.: "Isolated Receptor Biosensors." Methods in Molecular Biology,Humana Press. (in press).
• [文献書誌] H.Radecka et al.: "Immuno Biosensors Based on Ion-Selective Electrodes." Methods in Molecular Biology,Humana Press. (in press).
• [文献書誌] M.Sugawara,et al.: "Biomembrane Mimetic Sensors." Current Topics in Biophysics,ed by P.T.Frangopol. (in press).
• [文献書誌] M.Sugawara,et al.: "Receptor Based Chemical Sensing." Frontiers in Biosensorics,I,ed.by F.D.Sheller. 121-131 (1997)
• [文献書誌] M.Sugawara,et al.: "Concentration of Dopamine by Proton-Driven Uphill Transport Using Lasalocid A as the Carrier." Anal.Sci.12. 331-335 (1996)
• [文献書誌] K.Yagi,et al.: "Channel Mimetic Sensing Membranes for Alkali Metal Cations Based on Oriented Monolayers of Calixarene Esters." J.Electroanal.Chem.401. 65-79 (1996)
• [文献書誌] 遠田浩司: "イオン選択性液膜界面における電位発生機構の分子レベルでの解釈" 分析化学. 45. 641-657 (1996)