マイクロチップ電気泳動による分離・精製化学システムの構築

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13124208
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 大塚 浩二 京都大学, 工学研究科, 教授 (70183762)
• 研究分担者: 北川 文彦 京都大学, 工学研究科, 助手 (20362452) ; 内山 一美 東京都立大学, 工学研究科, 助教授 (40151899)
• キーワード: マイクロチップ / 電気泳動 / ミセル動電クロマトグラフィー / オンライン試料濃縮 / 電気クロマトグラフィー / 質量分析法 / プラスチックチップ

研究概要

新たに作製したオンライン試料濃縮用マイクロチップを用いて,マイクロチップ上でのミセル動電クロマトグラフィー(MCMEKC)におけるオンライン試料濃縮法、(SRW,SRMM,Sweeping)の適用について最適化を行い,試料によって濃縮倍率に差はあるものの、10〜100倍程度の濃度検出感度の向上を達成した。
マイクロチップ電気クロマトグラフィーでは,チップ素材にポリジメチルシロキサン(PDMS)を用い,チャネル作成時に種々の部材やリアクターを組み込んだマイクロチャネルについて検討した。マイクロチップ内に組み込んだLEDを光源に,光ファイバーを検出窓及び蛍光の導光に使用した。検出限界は,フルオレセインで5×10^<-7>M,スルホローダミン101で5×10^<-6>Mであり,ポリエステル製マイクロチャネルよりも再現性・検出限界共に優れていることがわかった。また,チャネル内壁への機能性付与の発展的応用として,光化学反応によりマイクロチャネルの特定部分に酵素を固定化したマイクロリアクターチップ及びこれを多段用いた複合連続エンザイムリアクターの可能性を見出した。
質量分析法(MS)をマイクロチップ電気泳動.(MCE)の検出法として利用するMCE-MS構築のためのインターフェースの開発研究も並行して推進し,スプレーチップのデザインや個々の分析条件について詳細な検討を行うと共に,チャネル表面をポリマーでコーティングすることによって広いpH範囲で安定な電気浸透流を発生させ,幅広い等電点値を持つペプチド混合物を,良好に分離・検出できることを明らかにした。さちに,MCE-MSの定量性についても検討を行い,試料濃度とピーク強度との間に良好な直線関係が成立することが明らかとなり,今後,タンパク質分析を中心に,各種生体関連試料の分離分析に有用な手法として適用可能であることを立証した。

研究成果

• [文献書誌] Z.Chen, T.Nishiyama, K.Uchiyama, T.Hobo: "Electrochromatographic enantioseparation using chiral ligand exchange monolithic sol-gel column"Anal.Chim.Acta. 501. 17-23 (2004)
• [文献書誌] Y.Tachibana, K.Otsuka, S.Terabe, A.Arai, K.Suzuki, S.Nakamura: "Effects of the length and modification of the separation channel on microchip electrophoresis - mass spectrometry for analysis of bioactive compounds"J.Chromatogr.A. 1025. 287-296 (2004)
• [文献書誌] T.Nakagama, T.Meada, K.Uchiyama, T.Hobo: "Monitoring nano-flow rate of water by atomic emission detection using helium radio-frequency plasma"Analyst. 128. 543-546 (2003)
• [文献書誌] B.-F.Liu, Y.Sera, N.Matsubara, K.Otsuka, S.Terabe: "Signal denoising and baseline correction by discrete wavelet transform for microchip capillary electrophoresis,"Electrophoresis. 24. 3260-3265 (2003)
• [文献書誌] Y.Tachibana, K.Otsuka, S.Terabe, A.Arai, K.Suzuki, S.Nakamura: "Robust and simple interface for microchip electrophoresis - mass spectrometry"J.Chromatogr.A. 1011. 181-192 (2003)
• [文献書誌] M.J.Markuszewski, K.Otsuka, S.Terabe, K.Matsuda, T.Nishioka: "Analysis of carboxylic acid metabolites from the tricarboxylic acid cycle in Bacillus Subtilis cell extract by capillary electrophoresis using an indirect photometric detection method"J.Chromatogr.A. 1010. 113-121 (2003)
• [文献書誌] M.R.N.Monton, K.Otsuka, S.Terabe: "On-line sample preconcentration in micellar electrokinetic chromatography by sweeping with anionic-zwitterionic mixed micelles"J.Chromatogr.A. 985. 435-445 (2003)
• [文献書誌] Z.Chen, T.Nakayama, T.Nakagama, K.Uchiyama, T.Hobo: "Thermodynamic approaches to intermolecular interaction and retention behavior in liquid chromatography"J.Liqid Chromatogr.. 26. 2809-2838 (2003)
• [文献書誌] Z.Chen, H.Ozawa, K.Uchiyama, T.Hobo: "Cyclodextrin-modified monolithic columns for resolving dansyl amino acid enantiomers and positional isomers by capillary electrochromatography"Electrophoresis. 24. 2550-2558 (2003)
• [文献書誌] Z.Chen, M.Niitsuma, K.Uchiyama, T.Hobo: "Comparisons of enantioseparations using Cu(II) complexes with L-amino acid amides as chiral selectors or chiral stationary phases by capillary electrophoresis, capillary electrochromatography and micro liquid chromatography"J.Chromatogr.A. 990. 75-82 (2003)
• [文献書誌] 内山一美, 坂井宣子, 下坂琢哉, 保母敏行: "マイクロチャネルによる分離分析"化学工業. 422-427 (2003)
• [文献書誌] K.Otsuka, S.Terabe: "Chiral micellar electrokinetic chromatography (Chapter 20) in Chiral separations - Methods and protocols (Guebitz, G.; Schmid, M.G., Eds.)"Humana (Totowa, NJ, USA). 448 (2003)