| 研究概要 |
本研究課題は,理想的な分極性電極であるダイヤモンド表面における新たな電気化学発光反応を探索し,その反応プロセス解明により,ダイヤモンド電極の特異な電気化学特性を反映した新しい機能性電解発光センシングデバイスを実現し,特に医療用センサーへ応用を図ることを目的とした.
[1]医療用ダイヤモンド電解発光センサーの開発〜尿中蓚酸・アミノ酸分析装置の開発
ルテニウムビピリジル錯体を用いる電解発光反応は,尿中に存在する多数の電気化学活性化合物の中から,pH制御によりシュウ酸を選択的に検出可能な手法である.選択検出を可能とする光機能性電極実現のため,多結晶ダイヤモンド表面への高耐久性かつ修飾量の高い(高発光輝度)ルテニウム錯体の修飾方法の開発を行なった.本年度は,修飾法にドデシル基-表面炭素間にC-C結合を形成する方法を採用した.作製した電極をFIAシステムの電解発光検出器に導入すると,実尿中のシュウ酸を選択的に50μMの低濃度まで検出可能であった.この修飾電極は,3時間の連続分析後も輝度低下がなく,高い耐久性を示すことが判明した.このC-C結合形成による修飾電極は,発光反応性の高い3・2級アミンに対しては応答を示すが,1級アミン(PrA, EtA, MeA)には応答しない.したがって,アミノ酸分析用のダイヤモンド電解発光センサー開発には,さらに高いルテニウム錯体担持量を実現する手法を見出す必要がある.
[2]サイズセレクティブ高輝度ケミルミネッスセンスセンサーの開発
高配列なナノポア構造を賦与したナノハニカムダイヤモンド電極のナノポア内部では,分子・イオンの拡散が,ナノポアウォールにより非常に拘束されたものとなるため,分子サイズによる選択的な反応場に利用可能である.サイズ選択的なアミンセンサーの実現に向け,ポア径400nmおよび60nmのハニカムダイヤモンドのポアウォール表面上に,ルテニウム錯体を直接修飾し,異なるアミン分子サイズに対する反応性を検証した.いずれのナノハニカム電極とも,ジメチルアミン以下の1級アミンに対する電解発光反応性を示さず,実面積あたりの反応量が多結晶表面の20%程度であった.したがって,これらのアミンは,ポアフロント部で電解発光が起こり,ポア内部は反応に寄与しないことが判明した.
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