生体情報分子を電気刺激放出する新機能材料の設計

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1.目的生体内では神経トランスミッタ, あるいはホルモンなどの分子を情報媒体として巧妙に情報の伝達, 処理が行われている. しかしこのような分子情報伝達システムを非生体系で実現する試みは, まだほとんど行われていない. 本研究は神経シナプス前膜をモデルとして, 情報分子である神経トランスミッタを貯留し, 電気パルス刺激の印加によってこの情報分子を放出するような新しい機能材料を設計, 製作し, その基本作動特性を明らかにすることを目的とした.2.方法および成果導伝性高分子であるポリピロール膜は電位制御により膜荷電を大きく変化させ得ることから, グルタミン酸などのイオン性神経トランスミッタを静電的に貯留し, 電位シフトによって放出する機能材料に適用できるものと期待した. ポリプロール膜は電解合成によって基板電極上に調整できる. 本研究では第1にポリピロール膜の合成条件およびポリピロール膜被覆電極を用いた水中でのイオン性分子の電気化学取り込み, 放出特性を検討した. その結果合成時の共存アニオン種の工夫などによって膜の微細構造を制御し, イオン性分子の電気化学取り込み放出速度の向上を計り得ることが明らかとなった. ついでポリピロール膜被覆電極をグルタミン酸などイオン性神経トランスミッタを含む水溶液中で電位制御し, トランスミッタを貯留し, その後緩衝液中で電位シフトによって放出できることを電気化学測定および蛍光定量などにより明らかにした. 放出速度, 量は印加パルスの電圧および時間幅によって制御できることが示された. またポリピロール被覆微小電極によって神経シナプス前膜と同様にトランスミッタをミリ秒幅の電気刺激によって放出し得ることを明らかにした今後, 神経系とのインターフェイスデバイスとしての展開が期待される.