メソポーラス金属間化合物と機能性タンパク質のハイブリッド化

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本年度では、FeAl金属間化合物単結晶を作製し、氷水焼入れによって過飽和空孔を導入した。焼入れ温度や時効処理条件を変えて表面に生成するメソポアーのサイズや密度を制御すると共に、表面方位を変化させることによってポアー形状を制御した。メソポーラス化した単結晶基板の片面のみを電気化学的に研摩し薄膜を作製し、透過型電子顕微鏡(TEM)でポアー分布を高分解能で観察することに成功した。その結果これまで走査型電子顕微鏡(SEM)では不明瞭であった10nm以下のポアーの存在も確認された。同時に、{111}面単結晶表面上にアルミナの不動態膜が生成していることを観察した。アルミナはκ-Al_2O_3であり、FeAlの{111}表面に対して{001}面が半整合的に生成しており、酸化過程で基板に対しエピタキシャル成長していることが確認された。メソポアー表面は{100}面で形成されていることから、アルミナ膜のエピタキシャル成長は、機能性タンパク質との相互作用様式に何らかの影響を及ぼすことが予想された。次に、マアナゴの体表粘液から抽出したレクチンの一種、ガレクチンをビオチンで標識化した。この標識化されたガレクチンを含む水溶液を薄膜のメソポーラス表面に滴下した後、アビジンで標識化した5nmの金微粒子を含むコロイド溶液を滴下し、両者を結合させることによりガレクチンを金微粒子で標識化した。これをTEMで観察したところ、時折メソポアー中に金微粒子の存在が確認されたが、ほとんどの金微粒子はメソポアー外部に均一に分布していた。そこで分子サイズが100nm以上あるλDNAをガレクチン水溶液に混合して滴下し、さらに溶媒と金属表面との親和性を高めるためにアセトニトリルを滴下したところ、金微粒子が優先的にメソポアー中に分布する傾向が得られた。以上のことから、ガレクチンをメソポアー内部に優先的に誘導する指針が得られ、しかもその分布をナノスケールで確認する手法を確立した。