生体分子を集積化した高性能解析系の開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15790030
• 研究機関: 静岡県立大学
• 研究代表者: 加藤 大 静岡県立大学, 薬学部, 講師 (30332943)
• キーワード: キャピラリー電気クロマトグラフィー / マイクロチップ / ゾルーゲル反応 / 生体分子 / ハイスループットスクリーニング / モノリス構造 / ナノ構造 / 分子認識

研究概要

本年度は、マイクロチップ上でタンパク質の消化反応と分離検出を行った。サンプルリザバー(SR)に高含水ゲルを用いてタンパク質消化酵素であるトリプシンを固定化したプラスチック製マイクロチップ(日立化成)を作製し、アミノ酸誘導体(benzoyl-L-arginine ethylester)、ペプチド([Tyr8]-bradykinin),タンパク質(BODIPY-casein)の分析を行った。試料をマイクロチップ上のSRに載せ、各リザバーに電気を印加すると、試料は電気浸透流と電気移動度により泳動され、トリプシンを含むゲル内を通過した。その過程で各試料はトリプシンによって加水分解され、生成したペプチド断片や未反応の原料は、マイクロチップ上の分離流路で分離検出された。各試料の分離検出は、1-5分程度と極めて短時間で行うことができた。特に、キャピラリー内に固定化したトリプシンでは、加水分解及び分離検出ができなかった、タンパク質試料の分析がマイクロチップを用いることで成功した。
また生体物質の固定化に利用していた高含水ゲルの微細構造を、光散乱法や熱分析法によって解析した。その結果、ゲルは約10nmの微細孔を有する約1μmのクラスターの集合体であることが明らかとなった。微細孔の大きさは、固定化した生体物質の大きさより僅かに大きかったことから、生体物質は微細孔内に存在すると予想された。またゲルの調製条件(pH、イオン強度等)が、ゲルや固定化されたタンパク質の性質に大きな影響を与えることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] K.Sakai-Kato, M.Kato, T.Toyo'oka: "Creation of an on-chip enzyme reactor by encapsulating trypsin In sol-gel on a plastic microchip"Anal.Chem.. 75. 388-393 (2003)
• [文献書誌] M.Kato, N.Matsumoto, K.Sakai-Kato, T.Toyo'oka: "Investigation of chromatographic performances and binding characteristics of BSA-encapsulated capillary column prepared by the sol-gel method"J.Pharm.Biomed.Anal.. 30. 1845-1850 (2003)
• [文献書誌] K.Sakai-Kato, M.Kato, H.Nakakuki, T.Toyo'oka: "Investigation of structure and enantioselectivity of BSA-encapsulated sol-gel columns for capillary electrochromatography"J.Pharm.Biomed.Anal.. 31. 299-309 (2003)
• [文献書誌] M.Kato, H.-M.Jin, K.Sakai-Kato, T.Toyo'oka, M.T.Dulay, R.N.Zare: "Determination of glutamine and serine in rat cerebrospinal fluid using capillary electrochromatography with a modified photopolymerized sol-gel monolithic column"J.Chromatogr.A. 1014. 209-215 (2003)
• [文献書誌] M.Kato, Y.Gyoten, K.Sakai-Kato, T.Toyo'oka: "Rapid analysis of amino acids in Japanese green tea by microchip electrophoresis using plastic microchip and fluorescence detection"J.Chromatogr.A. 1013. 183-189 (2003)
• [文献書誌] S.Oguri, H.Tanagaki, M.Hamaya, M.Kato, T.Toyo'oka: "On-line preconcentration prior to oncolumn derivatization monolith ODS capillary electrochromatography for the determination of biogenic amines"Anal.Chem.. 75. 5240-5245 (2003)