高機能センサ素子材料に関する研究

1986 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 61127001
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 南原 利夫 東北大, 薬学部, 教授 (30004534)
• 研究分担者: 四ツ柳 隆夫 東北大学, 工学部, 教授 (00001199) ; 柳田 博明 東京大学, 工学部, 教授 (20010754) ; 波多野 博行 京都大学, 理学部, 教授 (00025222) ; 左右田 健次 京都大学, 化学研究所, 教授 (30027023) ; 荒井 弘通 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (10011024)
• キーワード: 酵素標識抗原 / 耐熱性アミノ酸脱水素酵素 / オプトロッド型pHセンサ / 化学修飾ガラス膜イオンセンサ / ガルバニ電池式センサ / セラミックスセンサ / ペロブスカイト型酸化物 / リーン・バーン酸素センサ

研究概要

本研究は、分子識別能の高い素子材料、高機能の新しい膜素材を開発し、それらをセンサに適用するための基礎的検討を企てたものである。高性能バイオセンサの実現を目標に、高度の識別能をもつ生体内アフィニティ物質や生体触媒、さらにシュミレートした人工産物を探索し、それらの調製,安定化,固定化,さらに薄膜化を検討した。また新しい化学のセンサの達成を目指して、応答の感度と迅速性、耐久性にすぐれる新素子の開発を進め、材料工学的視点から評価すると共に作動機構を究明して設計上の指針を得た。
まず酵素イムノセンサの基礎原理をなす抗体・酵素標識抗原の組合せと測定感度との関係をステロイドについて系統的に考察し、両者間に一定の規則性があることを見出した。つぎにロイシン脱水素酵素を好熱性細菌に求め、熱安定性の高いものを高収量で産生させ、それを効率よく分離精製することに成功した。一方プロトンレセプタとしてポルフィリン化合物をとりあげ、ソーレ吸収帯が高いモル吸光係数をもつ特性に着目し、調製した固定化膜について吸光特性や酸塩基特性を吟味した。また多孔性ケイ酸ガラス膜にイオン感応基を化学修飾により固定化した新機能性イオンセンサ素子の開発を試み、アルキル鎖長の異なる一連の4級アンモニウム基修飾ガラスを調製して、その有用性を示し、他方センサ機能を向上させるため膜分離-イオン電極法による連続流れ方式の分析システムを組み立てた。ついで耐性にすぐれるセラミックスにガスセンサ機能を付与した材料の探索を材料工学的立場から動作機構を踏まえつつ推し進め、Cu0/Zn0ヘテロ開接合系において高選択的応答が得られることを見出した。またすぐれたリーン・バーン酸素センサの開発を目標にかかげ、半導体型としてペロブスカイト型酸化物の【TI^(4+)】を【MG^(2+)】で置換した材料を調製し、酸素空孔量およびこの空孔への収着酸素量が空燃比検出特性に重要なことを指摘した。

研究成果

• [文献書誌] H.Hosoda;N.Kobayashi;N.Ishii;T.Nambara: Chem.Pharm.Bull.34. 2105-2111 (1986)
• [文献書誌] H.Hosoda;N.Kobayashi;S.Tamura;M.Mitsuma;J.Sawada;T.Terao;T.Nambara: Chem.Pharm.Bull.34. 2914-29185 (1986)
• [文献書誌] H.Hosoda;W.Takasaki;T.Oe;R.Tsukamoto;T.Nambara: Chem.Pharm.Ball.34. 4177-4182 (1986)
• [文献書誌] H.Hosoda;S.Tamura;R.Tsukamoto;N.Kobayashi;J.Sawada;T.Terao;T.Nambara: Chem.Pharm.Bull.
• [文献書誌] H.Hosoda;W.Takasaki;R.Tsukamoto;T.Nambara: Chem.Pharm.Bull.
• [文献書誌] Y.Shimizu;T.Fukuyama;H.Arai;T.Seiyama: ACS Symposium Series "Fundamentals and Applications of Chemical Sensors". 309. 83-100 (1986)
• [文献書誌] C.Yu;Y.Shimizu;H.Arai: Chem.Lett.563-566 (1986)
• [文献書誌] H.Arai;Y.Shimizu: Oxydation Commun.
• [文献書誌] C.Yu;Y.Shimizu;H.Arai: Sensors & Actuators.
• [文献書誌] Y.Shimizu;Y.Fukuyama;C.Yu;H.Arai: Sensor & Actuators.
• [文献書誌] K.Nagashima;H.Horie;S.Suzuki: Anal.Sci.2. 271-274 (1986)
• [文献書誌] K.Nagashima;X.-X.Qian;S.Suzuki: Analyst. 111. 771-775 (1986)
• [文献書誌] 長島珍男,鈴木繁喬: 分析化学. 35. 826-828 (1986)
• [文献書誌] Y.Asada;Y.Sawa;K.Tanizawa;K.Soda: J.Biochem.99. 1101-1110 (1986)
• [文献書誌] S.Ashrafuddin;N.Esaki;H.Tanaka;K.Soda: Biochemistry. 25. 385-388 (1986)
• [文献書誌] K.Inagaki;K.Tanizawa;B.Badet;C.T.Walsh;H.Tanaka;K.Soda: Biochemistry. 25. 3268-3274 (1986)
• [文献書誌] B.Badet;K.Inagaki;K.Soda;C.T.Walsh: Biochemistry. 25. 3275-3282 (1986)
• [文献書誌] 大島敏久,左右田健次: ケミカル・エンジニアリング. 67-72 (1986)
• [文献書誌] H.Tanaka;K.Tanizawa;N.Esaki;S.Nagata;Y.Sakamoto;T.Ohshima;K.Soda: J.Biol.Chem.in press.
• [文献書誌] S.Rokushika;H.Hatano;H.H.Hill: J.Chromatogr.356. 393-399 (1986)
• [文献書誌] S.Rokushika;K.P.Naikwadi;A.L.Jadhav;H.Hatano: Chromatographia. 22. 209-212 (1986)
• [文献書誌] K.P.Naikwadi;A.L.Jadhav;S.Rokushika;H.Hatano;M.Ohshima: Makromol.Chem.187. 1407-1414 (1986)
• [文献書誌] Y.Nakamura;A.Ando;T.Tsurutani;O.Okada;M.Miyayama;K.Koumoto;H.Yanagida: Chem.Lett.413-146 (1986)
• [文献書誌] 柳田博明,中村吉伸: エレクトロニク・セラミクス. 53-58 (1987)
• [文献書誌] 柳田博明: 化学と工業. 39. 831-833 (1986)
• [文献書誌] R.A.Marra;Y.Nakamura;S.Fujitsu;H.Yanagida: Communi.Amer.Ceramic Soc. -143- -14 (1986)
• [文献書誌] T.Ogata;K.Koumoto;S.Fujitsu;H.Yanagida;M.Miyayama: J.Materials Science Lett.5. 285-286 (1986)
• [文献書誌] K.Endou;S.Igarashi;T.Yotsuyanagi: Chem.Lett.1711-1714 (1986)
• [文献書誌] 五十嵐淑郎,小原昭,足立弘明,四ツ柳隆夫: 分析化学. 35. 829-831 (1986)
• [文献書誌] M.Kanbayashi;H.Hoshino;T.Yotsuyanagi: J.Chromatogr.386. 191-197 (1987)
• [文献書誌] T.Saito;H.Hoshino;T.Yotsuyanagi: Anal.Chem.
• [文献書誌] 川村邦男,勝又禎宏,五十嵐淑郎,星野仁,四ツ柳隆夫: 分析化学.
• [文献書誌] 柳田博明,山崎弘郎: "センサ先端技術-センサ材料とシステムの高度化" 海文堂, 280 (1986)