逆ミセルが創り出すイオン液体中のナノ空間を利用した酵素反応

在反胶束产生的离子液体中利用纳米空间进行酶反应

• 批准号: 20031022
• 负责人: 後藤 雅宏
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20031022/
• 关键词: イオン液体; 酵素反応; リパーゼ; 生体触媒; 環境調和プロセス; 逆ミセル; マイクロエマルション; ナノ集合体; 分子集合体; 特異反応場; ナノ空間制御

イオン液体は溶媒物性のチューニングが可能な溶媒であり、その化学構造設計により高極性かつ疎水性という極めて特異な溶媒物性を示すことが可能な溶媒である。このようなイオン液体は水、有機溶媒に次ぐ第3の溶媒として捉えられ、生体触媒の反応溶媒としても大変興味深い。本研究では、このような生体分子(タンパク質や酵素)に、イオン液体のナノ空局という新たな機能発現(反応)の場を与えることが目的である。逆ミセルは、非水系にナノオーダーの安定な微水環境を与えることができる。酵素やタンパク質に代表される生体分子は、おおむねナノオーダーの大きさを有しているため、生体分子をその殻の中に安定に可溶化できる。これら分子集合体が作り出す特異環境は、バルクの水中と大きく異なる性質を有しているため、取り込まれた酵素やタンパク質の特異機能発現の場として有効であると考えられる。本研究では、種々のイオン液体中で安定な逆ミセルを設計し、クリーンで高効率な環境調和型の酵素変換反応を検討した。イオン液体中に逆ミセルを形成し、その内水相に酵素を可溶化するというアプローチである。アルキル鎖が長く十分に疎水性の高いイオン液体(C8bmim)を合成し、1-ヘキサノールを補助溶媒として加えると、イオン液体に界面活性剤AOTが溶解した。ここに微量の水を添加するとAOTの自己集合によって水がイオン液体に均一に分散したイオン液体中逆ミセルが形成された。逆ミセルのWo値(Wo=[水]/[界面活性剤])の増加に伴いミセル粒径が増大することを動的光散乱法(DLS)によって確認した。このイオン液体逆ミセルには様々な酵素やタンパク質を可溶化することができ、内水相に封入された酵素が高い触媒機能を発現することを確認した。

イ オ ン liquid は solvent properties の チ ュ ー ニ ン グ が may な solvent で あ り, そ の chemical structure design に よ り high polarity か つ 疎 water-based と い う extremely め て specific な solvent properties を shown す こ と が may な solvent で あ る. は こ の よ う な イ オ ン liquid water, organic solvent に ぐ の 3 solvent と し て catch え ら れ, born body catalyst の 応 solvent と し て interests deep い も large variations. This study で は, こ の よ う な raw body molecules (タ ン パ ク mass や enzyme) に, イ オ ン liquid の ナ ノ empty bureau と い う new た な function 発 now (DE 応) の を and え る こ と が purpose で あ る. Reverse にナノ セ にナノ る, non-aqueous にナノ <s:1> ダ <s:1> <s:1> stable な micro-water environment を and える える とがで る る る. Enzyme や タ ン パ ク に represent さ れ る body molecular は, お お む ね ナ ノ オ ー ダ ー の big き さ を have し て い る た め, living body molecular を そ の shell の に stable に solubilization で き る. こ れ ら が molecular assembly for り は す specific environment, バ ル ク の water と big き く different な る nature を have し て い る た め, take り 込 ま れ た enzyme や タ ン パ ク qualitative の specific functional 発 is の field と し て have sharper で あ る と exam え ら れ る. This study で は, kind of 々 の イ オ ン で stability in liquid な inverse ミ セ ル を design し, ク リ ー ン で high working rate な environmental variations in the mixed type の enzyme 応 を beg し 検 た. イ オ ン liquid に inverse ミ セ ル を し, そ の internal water phase に enzyme を solubilization す る と い う ア プ ロ ー チ で あ る. ア ル キ ル lock が く very long に 疎 high water-based の い イ オ ン liquid (C8bmim) を synthetic し, 1 - ヘ キ サ ノ ー ル を subsidies solvent と し て plus え る と, イ オ に ン liquid interfacial activity tonic AOT が dissolved し た. こ こ に trace の water を add す る と AOT の his collection に よ っ て water が イ オ ン に に uniformly dispersed liquid し た イ オ ン liquid inverse ミ セ ル が form さ れ た. Settlement settlement inverse ミ セ ル の nt (= [water] / [interface active tonic]) の raised plus に with い ミ セ ル が raised large particle size す る こ と を moving light scattered method (DLS) に よ っ て confirm し た. こ の イ オ ン liquid inverse ミ セ ル に は others 々 な enzyme や タ ン パ ク qualitative を solubilization す る こ と が で き さ sealed, internal waters に れ が high い た enzyme catalytic function を 発 now す る こ と を confirm し た.

项目成果

Biocatalysis in Water-in-Ionic Liquid Microemulsions: A Case Study with Horseradish Peroxidase

• DOI: 10.1021/la803118q
• 发表时间: 2009-01-20
• 期刊: LANGMUIR
• 影响因子: 3.9
• 作者: Moniruzzaman, M.;Kamiya, N.;Goto, A.
• 通讯作者: Goto, A.

イオン液体を用いた難溶解性薬物の経皮吸収システムの開発

离子液体难溶性药物透皮吸收系统的开发

• 发表时间: 2009
• 作者: M. M. Zaman;N. Kamiya M. Goto;後藤雅宏
• 通讯作者: 後藤雅宏

Ionic liquids improved enzymatic activity in roicroemulsion

离子液体改善微乳液中的酶活性

• 发表时间: 2008
• 作者: M. M. Zaman;N. Kamiya
• 通讯作者: N. Kamiya

Enzyme encapsulation in microparticles composed of polymerized ionic liquids for highly active and reusable biocatalysts.

• DOI: 10.1039/b823064a
• 发表时间: 2009-05
• 期刊: Organic & biomolecular chemistry
• 影响因子: 3.2
• 作者: K. Nakashima;N. Kamiya;D. Koda;T. Maruyama;M. Goto

Biocatalysis in Water-in-Ionic Liquid Microemulsions : A Case Study with Horseradish Permddase

离子液体包水微乳液中的生物催化：辣根 Permddase 的案例研究

• 发表时间: 2009
• 期刊: Langmuir 25
• 作者: M. M. Zaman;N. Kamiya M. Goto
• 通讯作者: N. Kamiya M. Goto