液中単一無蛍光性分子の化学種選択的カウンティング法の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15205011
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 原田 明 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (90222231)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石岡 寿雄 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助手 (60304838) ; 古屋 謙治 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助手 (70229128)
• Keywords: 単一分子検出 / 無蛍光性化学種 / 分子カウンティング / 光熱変換分光法 / 顕微熱レンズ検出 / 多色増幅効果 / 過渡吸収 / 無幅射綬和

Research Abstract

「溶液中にある任意の目的化学種を一つずつ同定して数える」ことは、分析化学における究極の目的の一つである。現在、若干の例外を除くと、溶液中単一分子の計数は強い蛍光性を持つ特定の化学種についてのみでしか実現していない。一方、アミノ酸・核酸塩基・芳香族塩素化物・環境ホルモン物質など生命科学・環境科学に深く関与する化学種の多くは、本来、蛍光性分子ではない。本研究は、申請者らが提案した多色励起光熱変換計測に基づいて、溶液中無蛍光性化学種の分子カウンティングの実現、紫外光励起・可視光増幅型顕微熱レンズ測定系の開発、水溶液中のアミノ酸・核酸塩基・芳香族塩素化物・環境ホルモン物質を対象として分子カウンティングに基づく、新しい生命科学・環境科学の学問分野の開拓、を目的としている。4年計画の初年度である本年度は「溶液中無蛍光性化学種の分子カウンティングの実証」を目的として、多色増幅型顕微光熱変換計測装置を開発しつつ、実験的に検討を進めた。具体的には、LD励起固体レーザー(10W,532nm)を導入し、多色増幅型顕微光熱変換計測装置を改良した。特に、小型化・高剛性化を図るとともに、検出用半導体レーザー光路へのファラデーアイソレーター素子の導入による戻り光の抑制、化学分析用マイクロチップとの接合などを行ったことにより、装置の安定性と操作性の改善が図られた。2.アミノ酸、核酸塩基、ダイオキシン等の化学種の吸収・蛍光スペクトルの測定と、量子化学計算による過渡吸収スペクトルの推定を行い、光熱変換信号の多色増幅に必要な装置設計条件を明らかにした。平行して過渡吸収スペクトルデータの収集を試みたが、これらの化学種については報告例が希で、ほとんどの化学種について自ら測定する必要があることが明かとなったため、既存の装置系をベースにした過渡吸収スペクトル測定系の開発に着手した。

Research Products

• [Publications] Oksana SLYADNEVA ; Akira HARATA, Yoshihiko HATANO: "Second Harmonic Generation from Insoluble Films of a Rhodamine Dye at the Air/Water Interface : Effect of Sodium Dodecylsulfate"Journal of Colloid and Interface Science. 260. 142-148 (2003)
• [Publications] 原田 明: "界面ナノ空間内の分子の動的挙動を観る超高感度・超高速分光"放射線化学. 75. 12-19 (2003)
• [Publications] 原田 明: "ナノ分析化学:極限に挑む「ナノ空間のフェムト・ヨクト分析化学」"日本化学会21世紀の科学の潮流を探る. 19. 65-70 (2003)
• [Publications] 原田 明: "極限に挑むナノ分析化学「ナノ空間のフェムト秒化学からヨクト分析化学へ」"化学工業. 54・6. 445-451 (2003)
• [Publications] 原田 明: "非発光フェムトケミストリーのための高感度・超高速分光技術"光技術コンタクト. 41・5. 279-287 (2003)