| 研究課題/領域番号 |
19K23624
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
平田 圭祐 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (80845777)
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| 研究期間 (年度) |
2019-08-30 – 2021-03-31
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| キーワード | バリノマイシン / 水和効果 / 赤外分光 / エレクトロスプレーイオン化 / 質量分析 |
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| 研究実績の概要 |
令和元年度はバリノマイシンのカリウムイオン選択性の起源について微視的な分子論の視点から明らかにすることを目指し、以下の成果を得た。
1) エレクトロスプレー・冷却イオントラップ分光装置を用いて、バリノマイシン－アルカリ金属錯合体の赤外スペクトルを測定した。バリノマイシン－アルカリ金属錯合体をエレクトロスプレーでイオン化し、質量選別したのちイオントラップで目的のイオンのみを捕捉した。このイオントラップ内で水素分子とのファンデルワールス錯体を生成させ、赤外光を波長掃引しながら照射した。赤外光を吸収すると水素分子が解離し、赤外スペクトルが測定できる。このようにして得られた赤外スペクトルを解析すると、リチウムを除くすべてのアルカリ金属錯合体で、金属イオンはバリノマイシンの分子構造の対称性を失わずにキャビティの中央に内包されていることがわかった。このことから水和がなければイオン選択性は生まれないことが明確になった。
2) バリノマイシン－アルカリ金属錯合体に水分子が一つ(n = 1)結合した水和クラスターについても赤外スペクトルを測定することができた。量子化学計算の結果と組み合わせることで、ナトリウム水１クラスターでは水分子がキャビティ内部のナトリウムイオンと直接結合しているのに対して、カリウム水１クラスターでは、水分子はキャビティ外部に位置していることがわかった。
3) より大きな水和クラスターを測定するためには、水和核となるバリノマイシン－アルカリ金属錯合体イオンの捕集効率を向上させる必要がある、そこで、空間的に広がるイオンを捕集する装置であるイオンファネルをガラスキャピラリー出口に導入した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和元年度は、バリノマイシン－アルカリ金属イオン錯合体とその水和クラスターの赤外スペクトルを測定し、バリノマイシンのカリウムイオン選択性に対する水和の影響について端緒をつかんだ。また、より水分子の多く付加した水和クラスターを測定するために、捕集効率を向上させるイオンファネルを分光装置に導入した。
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| 今後の研究の推進方策 |
水分子の個数を増やした(n > 1)水和クラスターおよび重水クラスターの赤外スペクトルを測定し、量子化学計算の結果と合わせてスペクトルを解析する。これをもとに、カリウムイオンとその他のイオンとの構造の違いを明らかにし、バリノマイシンのカリウムイオン選択性に対する微視的な水和効果に迫る。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
消耗品購入費用が抑えられたため。次年度に使用する科研費は消耗品の購入あるいはデータ取得システムの構築に用いる予定である。
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