単分子膜での分子認識により制御された電子移動反応に基づく化学センサー

基于单层分子识别控制的电子转移反应的化学传感器

• 批准号: 10131216
• 负责人: 梅澤 喜夫
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10131216/
• 关键词: 膜透過性制御; イオンチャンネルセンサー; ナノ化学センサー; シクロデキストリン; 表面分子認識; プロタシン; 自己集合膜

電極上に固定化したレセプター単分子膜上での目的物質の分子認識によるマーカー物質の膜透過性の開閉制御を,電気化学的に測定して目的物質の定性定量を行うイオンチャンネルセンサー(ICS)について以下の研究を行った.1) 分子間透過型 カルボキシル基含有合成レセプターSAM修飾金電極を用いて,マーカーをFe(CN)_6^<4->としてプロトン化アミン存在下におけるサイクリックボルタモグラム(CV)を測定した研究では,三価アミンに対する検出下限は10^<-7>Mであり,一価・二価アミンに対し高い選択性を示した.またこれは,チオアミド基を有する誘導体がこれを介して金表面にSAM形成することを示した最初の報告でもある.一方,チオクト酸SAM修飾金電極を用いて,マーカーをRu(NH_3)_6^<3+>,抗凝血物質である多価陽イオンプロタミンを目的物質とした研究では,検出下限は0.5μg/mlであった.以上2つの研究より,ICSは多価/高親水性イオンの検出に適した手法であると示唆された.2) 分子内透過型 α-,β-,γ-シクロデキストリン誘導体(CD)SAM修飾吊下げ水銀電極を用いて,目的物質アダマンタノール(AD)がマーカーベンゾキノン(BQ)の還元に与える影響をCV測定により観測した.目的物質濃度の増加に伴い,マーカー還元反応速度はβ-,γ-CDでは減少したがα-CDでは減少しなかった.これは,ADがβ-,γ-CD内孔に入るがα-CDには入らないという以前の結果を考えると,ADのCD内孔へのサイズ選択的結合に基づきBQの還元反応が制御されたことを示している.3) ICSの理論 ICSの機構は当初直感的に理解されてきたが,今回ICSのCV応答に対してレセプター電極表面濃度を初めとする様々な実験値が与える影響を,電極上でのFrumkin効果やホスト-ゲスト錯形成を考慮して定量的に予測するシミュレーションモデルを確立した.

Molecular recognition of target substances on immobilized single-molecule films on electrodes, control of membrane permeability of target substances, Electrochemistry Determination of Target Substance Qualitative and Quantitative Studies on the following: 1) Intermolecular Permeability Type: IC group: SAM modified gold electrode Fe(CN)_6 ~ <4-><-7>6 The first report on SAM formation in gold surface was published. A side, the acid SAM modified gold electrode is used in the middle of the test, the detection limit is 0.5μg/ml, the anticoagulant substance is more than 0 μg/ml. 2) Intra molecular transmission α-,β-,γ-isomer inducer (CD)SAM modification under mercury electrode application, target substance (AD), target substance (BQ) and CV determination. The concentration of the target substance increases, and the reaction rate of β-,γ-CD decreases. 3) ICS theory ICS mechanism is the first direct sense of understanding, and now ICS CV response is the first direct sense of electrode surface concentration. Frumkin effect on electrodes is taken into account and quantitative prediction is established.

项目成果

Takashi Ito: "Polypyrrole-modified Tips for Functional Group Recognition in Scanning Tunneling Microscopy." Analytical Chemistry. (in press).

Takashi Ito：“用于扫描隧道显微镜中功能组识别的聚吡咯修饰技巧。”

Philippe Buhlmann: "Chemical Sensing with Chemically Modified Electrodes that Mimic Gating at Biomembranes Incorporating Ion-Channel Receptors." Electroanalysis. 10.17. 1149-1158 (1998)

Philippe Buhlmann：“使用化学修饰电极模拟结合离子通道受体的生物膜的门控化学传感。”

Kazunori Odashima: "Advances in Supra molecular Chemistry Vol4" JAI Press, 211-285 (1997)

小田岛一典：“超分子化学进展第 4 卷”JAI Press，211-285 (1997)

Hesoo Eun: "Qu2rtz Crystal Microbalance for Selenite Sensing Based on Growth of Cadmium Selenite Crystals Immobilized on a Monolayer of Phosphorylated 11-Mercapto-1-Undecanol." Mikrochimica Acta.

Hesoo Eun：“基于固定在磷酸化 11-Mercapto-1-Undecanol 单层上的亚硒酸镉晶体的生长，用于亚硒酸盐传感的石英晶体微天平。”

Kang Ping Xiao: "Ion-Channel-Mimetic Sensing of Hydrophilic Anions Based on Monolayers of a Hydrogen Bond Forming Receptor." Analytical Chemistry. (in press).

康平肖：“基于氢键形成受体单层的亲水阴离子的离子通道模拟传感”。