走査型電気化学顕微鏡におけるプローブ―試料間距離制御機構の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750650
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小谷松 大祐 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80333847)
• Keywords: 走査型電気化学顕微鏡 / 距離制御 / シアーフォース / 音叉型水晶振動子 / 酵素活性イメージング / 電気化学測定 / 表面形状イメージ / イムノアッセイ

Research Abstract

走査型電気化学顕微鏡(SECM)は,プローブ電極に電位を印加しながら試料表面を走査することによって電気化学的活性種の空間分布をイメージとして得るものである.しかし,SECMから得られるデータはプローブ-試料間の距離の影響を強く受けるという問題点がある.
本研究では,微小振動するプローブが試料表面に接近したときに働くシアーフォース(剪断応力)を,プローブ電極に取り付けた音叉型水晶振動子に誘起される信号の減衰として検出し,フィードバック制御することによりプローブを試料に極限まで接近させつつ,距離を常に一定に保つことが可能なSECMシステムを構築した.
14年度において,本システムが酵素反応の電気化学的検出における感度・イメージ解像度の向上に有効であることを明らかにした.そこで本年度では,本システムの酵素反応による抗体-抗原反応の検出(エンザイムイムノアッセイ)への応用についての検討を行った.
測定対象としては,プラスチック類の可塑剤として大量に使用され,近年「環境ホルモン」として環境中への流出が問題となっているフタル酸ジブチル(DBP)を選んだ.Au電極上にDBPを特異的に認識する抗体をチオール単分子膜および架橋剤(グルタルアルデヒド)を用いて固定し,この電極上にDBPを含む測定サンプルと酵素(西洋ワサビペルオキシダーゼ,HRP)で標識した標準抗原を添加して固定化抗体,DBPおよび酵素標識抗原との間で競合的に抗原-抗体反応を行わせた.その後本SECMシステムでHRPの酵素活性イメージングを行ったところ,測定サンプル中のDBP濃度が高くなるに従って抗体に結合したHRP標識抗原の数が減少し,酵素触媒電流が低下した.従来のSECMシステムと比較するとプローブ電極を極限まで接近させることができるため,数ng〜数10ng/mlのレベルでDBPの高感度検出が可能であった.

Research Products

• [Publications] Daisuke Oyamatsu: "Imaging of Enzyme Activity by Scanning Electrochemical Microscope Equipped with a Feedback Control for Substrate-Probe Distance"Bioelectrochemistry. 60・1-2. 115-121 (2003)
• [Publications] Daisuke Oyamatsu: "Area-selective immobilization of multi enzymes by using the reductive desorption of self-assembled monolayer"Electrochemistry. 71・6. 439-441 (2003)
• [Publications] Daisuke Oyamatsu: "Electrochemical / Photochemical Formation of Enzyme Patterns on Glass Substrates using a Scanning Electrochemical / Confocal Microscope"Sensors and Actuators B. 91・1-3. 199-204 (2003)
• [Publications] Yu Hirano: "Imaging of Immobilized Enzyme Spots by Scanning Chemiluminescence Microsopy with Electrophoretic Injection"Biosensors and Bioelectronics. 18・5-6. 587-590 (2003)