| 研究課題/領域番号 |
16K00576
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| 研究機関 | 茨城工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
千葉 薫 茨城工業高等専門学校, 国際創造工学科, 准教授 (50415775)
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| 研究分担者 |
小池 正記 広島工業大学, 工学部, 教授 (00356958)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ストロンチウム / ジピコリン酸 / MALDI 質量分析 |
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| 研究実績の概要 |
平成30年度は主に要素技術②について、質量分析装置の代わりに前年度に導入した液体クロマトグラフィー装置を用いた分析を行い、ここから得られたデータと、核磁気共鳴(NMR)を用いたデータとの対応について検討を行った。C18カラムを用いた液体クロマトグラフィーで２つのカルボン酸を持つジピコリン酸単体と塩化ストロンチウム、塩化イットリウム、塩化ジルコニウムの３種の塩、およびジピコリン酸とこれらの塩を混合した溶液の分析を行ったところ、ジピコリン酸はこれらの塩に含まれるSr2+イオンイットリウム3+イオン、Zr4+イオンと相互作用することにより、異なる変化がみられることがわかった。ピークの溶出時刻は、ストロンチウムではジピコリン酸単体の時刻と変わらず、イットリウムでは僅かに、ジルコニウムでは明らかに溶出時刻が異なっていた。両者を混合してすぐに分析を行ったところ、NMRで多量体の形成が示唆されたイットリウムやジルコニウムでも、この時点では大きな複合体の形成は示唆されなかった。NMRにより、ジピコリン酸と1:1の複合体を形成することが示唆されたストロンチウムでは、イオンが結合することにより、ジピコリン酸の280nmでの吸光度が約2.7倍に上昇し、等量以上のイオンを加えた場合のピーク強度はこの複合体の強度と、過剰量のジピコリン酸のピーク強度を足し合わせたものと一致することから、ジピコリン酸とストロンチウムは1:1で複合体を形成するであろうことが改めて確認された。イットリウムについては、NMRの結果より、混合溶液作成後、分子量の大きな会合体の形成が示唆された。混合溶液作成後すぐの溶液で測定された吸光度を用いてストロンチウムと同様の計算を行ったが、計算より２割程度小さな強度が観測され、会合体の形成により分子数が減少したことが示唆された。ジルコニウムとの複合体では吸光度の大きな減少が確認された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
要素技術①フィルター濃縮による試料調製法の確立については29年度に引き続き抽出方法の検討を行っている。貝の硝酸溶解液を用いてAnaLigSrカラムを用いたストロンチウムイオンの抽出を手動で行ってみたが、目詰まりの影響が除去しきれていないためか、手動で行うには時間がかりすぎるため、吸引システムを用いて実験を行うことにした。現在実験条件の検討を行っている。
要素技術②MALDT-TOF-MSによる分析については今年度、長岡技術科学大学のMALDI質量分析装置を使用させて頂き測定を試みたが、当該装置のレーザーが劣化しているためタンパク質がイオン化できない状態であった。ジピコリン酸は低分子であるため多少条件が悪くてもイオン化できる条件を見つけられる可能性があるため、こちらについても現在実験条件を検討中である。
過去に行ったジピコリン酸をマトリックスとして用いて行ったMALDI-TOF-MSの予備実験で、ストロンチウムでは一価のピークがよく観察されたのに対し、イットリウムやジルコニウムではピークが観測されなかった理由が、これまで行ってきた要素技術②のNMRおよび液体クロマトグラフィー実験の結果により明らかになってきた。イットリウムはジピコリン酸と混合すると時間とともに大きな会合体を形成することがわかってきたが、大きな分子は固体の状態にレーザーを照射して試料をイオン化するMALDI-TOF-MSでは顕著にイオン化しにくくなる。ジルコニウムの場合はジピコリン酸に結合することにより300nm付近のジピコリン酸の吸収が減少するため、レーザー光の吸収効率が下がり、これもまたイオン化効率を下げる原因になっていたと考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和元年度は最終年度であるので、上記の結果について成果発表と論文作成を行う。
要素技術②の質量分析実験については、長岡技術科学大学の装置で十分なデータが得られない場合は、早期にその他の施設での測定も視野に入れる。ジピコリン酸と個々のイオンと相互作用について得られた結果が、複数のイオンの混合試料に利用できないかを検討する。例えばジピコリン酸と混合することで、ストロンチウムを巻き込むことなく水溶液中からイットリウムやジルコニウムを除去できる可能性についても定量的な検討を行う。
要素技術①について、できるだけ多くの試料を用いた実験を行う。以前、AnaLigSrカラムからのSrイオンの溶出物の分析に東京大学アイソトープ総合センターのICP質量分析装置を使用させて頂いたが、今年度は実験の機会が増えることが予想されるため、液体クロマトグラフィー装置、および茨城高専物質工学科の原子吸光装置の利用なども念頭に置く。AnaLigSrカラムを用いた最適な実験条件が設定され次第、震災後、福島の海岸で採取した貝や海藻、野生のイノシシの肉を用いたストロンチウム検出実験を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成３0年度前期に古い液体クロマトグラフィーの電気伝導度検出ユニットを頂くことができた。液漏れがするなどの不具合があったのでセルを分解清掃し、部品の交換を行ったところ、なんとか使用できそうなので当面電気伝導度検出ユニットの新規購入はしなかった。初年度に購入した液体クロマトグラフィー装置は分光光度計のみに接続することを想定していたため、ADコンバーターが１チャンネルしか装備されていなかった。伝導度と吸光度を同時測定する必要が生じたため、4チャンネルのADコンバータと日本分光の液体クロマトグラフィー装置用の分析、解析プログラムを令和元年度予算で購入した。液体クロマトグラフィー装置の使用頻度が上がったため、装置専用に使用する中古のノートパソコンを平成30年度予算で購入した。この分析システムを導入したことにより、インジェクション信号がデジタルの検出器で検出しにくいという問題点も克服することができた。
令和元年度は長岡技大での質量分析実験に専攻科へ進学した学生を帯同する。日本化学会で成果発表を行う予定であるのでこれを含めて旅費として800千円程度を使用する予定である。このほか、試薬に300千円、液体クロマトグラフィー装置の交換部品やAnaLigSrカラムなどの器具の購入に500千円を使用したいと考えている。
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