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

2001 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: 非接触測定 / 非破壊測定 / 光導波路分光 / 界面 / 電極応答

研究概要

これまでに界面上に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、ハードウエアを含めて確立した。これを界面に存在するタンパク質の電気化学的な酸化還元反応の動的解析の研究に利用した。平成13年度は、特に電極界面とヘムタンパク質との相互作用と、電気化学的な活性の保持について解析した。ガラス透明電極、炭素電極、金電極などにチトクロムCを吸着させた場合、吸着変性すると電気化学的には直接解析ができなかったが、本法では分光学的に吸着量、変性の有無、さらには電気化学的な応答まで解析が可能であった。炭素電極上に吸着させたチトクロムCは3価のヘム鉄を有し、ほぼ溶液中と同等の酸化還元電位を保っていることを明らかにした。次に、電位を掃引しながら可視スペクトルを動的に追跡したところ、印加電位の変化に遅れながらスペクトルが変化した。これは、吸着したチトクロムCは、変性とまでは行かないものの、電子移動反応が遅いことを示している。この様な状態は一般の電気化学的な方法では検知できないものである。
また、代表的な高分子溶媒であるポリエチレンオキシド(PEO)中での解析にも利用できた。PEOは屈折率が水より大きいため石英導波路は使えないが、高精度で平滑な高屈折率ガラスを導波路として用いることにより、はじめて可能となった。その結果PEO修飾したチトクロムCは多くの電極に吸着後も電気化学的な活性を保持していることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] A.Sato, T.Matsuo, N.Y.Kawahara, N.Nakamura, H.Ohno: "Thermal stability and electron transfer reaction of modified myoglobin immobilized on a carbon electrode in PEO oligomers"Electrochimica Acta. 46. 1729-1735 (2001)
• [文献書誌] N.Nakamura, M.Aoki, Y.Morikawa, H.Ohno, K.Yamaguchi, S.Suzuki: "Electron-transfer reaction of poly(ethylene oxide)-modified pseudoazurin at gold electrodes modified with carboxylic acid-terminated alkanethiols"Electrochemistry. 69. 959-961 (2001)
• [文献書誌] K.Fukuda, H.Ohno: "Electron transfer reaction of cytochrome c at the electrode surface analyzed with non-contact optical waveguide spectroscopy"Electroanalysis. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] H.Ohno, S.Yoneyama, F.Nakaura, K.Fukuda, M.Hara, M.Shimomura: "Optical Waveguide Spectrometry of Acridine Orange in Monolayer and Langmuir-Blodgett Film"Langmuir. 1661-1665 (2002)