非接触非破壊型光導波路分光測定法の開発と界面に固定したタンパク質の電極応答解析

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11450363
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 大野 弘幸 東京農工大学, 工学部, 教授 (00176968)
• キーワード: 光導波路分光 / 非接触測定 / 電極応答 / 界面

研究概要

平成12年度に界面上に単分子層固定した分子の紫外可視スペクトル測定を非破壊、高感度、セミリアルタイムで測定する方法論を確立した。これを、界面に存在するタンパク質の動的解析の研究に利用することを研究目的として、解析を行った。光導波路分光測定装置に使用されるエッジを斜めにカットした光導波路用石英板の上に、試料を固定した基板の片側を金箔を介して固定した。その結果、エバネッセント波の減衰に伴う吸光度低下が、ギャップ厚依存性として明確に検知できた。
さらに、導波路石英板の上に白金と銀線を光路を邪魔しない位置にセットし、ギャップを制御するために粒径の均一なポリスチレンビーズを溶液に分散させたものを導波路上に流延し、その上に電極を固定した。エバネッセント波が十分到達できる距離で色素の酸化還元反応を追跡した。その結果、作用極に印加する電位に対応した可視スペクトルの変化が観測できた。この結果によって、ギャップが狭く、十分な電気化学的な条件が満たされないという懸念は払拭された。この結果を基礎に、電極に吸着したチトクロムC(ヘムタンパク質)の分光解析を行った結果、溶液中のチトクロムCの酸化還元活性は十分保たれているのにもかかわらず、電極応答が得られなくなるのは、電極上でチトクロムCが不可逆的に吸着変性し、電極応答を示さなくなるとともに、溶液に存在するチトクロムCの電極応答も阻害していることが原因であることを明らかにした。
また、LB膜中にメチレンブルーを分散させ,光導波路上に累積させた試料を解析すると、十分なスペクトルが得られるとともに、1層ごとの相違が顕著であり、層数を簡便に測定できることを明らかにした。
このように,平成12年度は非接触非破壊型光導波路分光測定法が幅広く解析に利用できることを実証した。

研究成果

• [文献書誌] H.Ohno,K.Fukuda,and F.Kurusu,: "Non-contact measurement of adsorbed cytochrome c with optical waveguide spectrometry ; The effect of distance between waveguide and protein on the spectral sensitivity"Chem.Lett.,. 76-77 (2000)
• [文献書誌] F.Kurusu and H.Ohno,: "Long-term stability of conformation and redox response of cross-linked Cyt. c in polymer solvent"Electrochim.Acta.,. 45. 2911-2915 (2000)
• [文献書誌] N.Nakamura,Y.Nakamura,H.Ohno 他: "Electron transfer reaction of poly (ethylene oxide) - modified azurin in poly (ethylene oxide) oligomers"Electrochimica Acta,. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] A.Sato,T.Matsuo,N.Y.Kawahara,N.Nakamura,and H.Ohno,: "Thermal stability and electron transfer reaction of modified myoglobin immobilized on a carbon electrode in PEO oligomers"Electrochimica Acta,. (印刷中). (2001)