レーザによる葉緑体内への金微粒子導入とプラズモン増感

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葉緑体への金微粒子導入系のモデルとして、単離した葉緑体チラコイドを用いた。平滑金膜上にチラコイドを吸着させた系ではクロロフィルの蛍光励起スペクトルにプラズモン励起特有の長波長部増強がみられ、増感効果が実証された。一方、葉緑体チラコイドに金コロイドを吸着させて系では吸収スペクトル上に強いプラズモン吸収帯がみられるものの、蛍光励起スペクトルではサイレントであった。さらに、植物細胞の細胞壁を酵素分解したプロトプラストや葉緑体チラコイドに直接金コロイドを吸着させた場合、その光合成活性を著しく阻害することが明らかになった。金コロイドはそれ自体あるいはその表面電荷のために毒性を示すと考えられる。そこで、表面にアミノ基を修飾したガラス基板上にクエン酸コートした金コロイドを吸着させ、「ソフトプラズモン基板」とすることで、その上に葉緑体チラコイドを修飾することを試みた。金コロイドは吸着の程度によって大きく光学的特性が変化し、最適な吸着条件を探索することは容易ではない。そのため、我々はコンビナトリアル法を適用して検討を行った。自動Zステージを用いてアミノ修飾したガラス基板を金コロイド溶液に徐々に浸漬し、金コロイドの修飾密度を傾斜させた基板を作製し、実験に供した。プラズモンの増強励起効果を検証するため、金コロイド吸着基板をアミノ基と反応する蛍光色素で修飾し、蛍光強度プロファイルを観測したところ、金コロイドを傾斜吸着させた基板上の特定のコロイド濃度領域において強い蛍光強度が得られることがわかった。この条件をもとにして、葉緑体チラコイドを吸着させ、マイクロフローセルで覆って電子受容体(DCIP)溶液を循環させ、ヒル反応活性から増感効果を検証した。