無配線バイオコンピューティングのための酵素スイッチ素子に関する研究

无线生物计算酶开关装置的研究

基本信息

批准号：
06858031
负责人：
青木孝文
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,無配線コンピューティングのためのバイオ素子に関する基礎実験ならびに性能評価を行った.1.無配線コンピューティングのためのバイオ素子の機能は、溶液中の特定の基質分子を検出する「選択機能」と,その結果に応じてある特定の酵素反応を活性化させ,新たな生成物分子を溶液中に放出する「出力機能」に分けられる.まず,選択機能に関しては,グルコース酸化酵素,ガラクトース酸化酵素,アルコール酸化酵素を種々の割合で複合固定化したセンサを試作し,これらが十分な選択性と安定性を保有することを明らかにした.2.一方,出力機能の実現に関しては,酸化還元酵素と電極の間の電子伝達を電気的に制御することにより,等価的に生成物の発生を調節することが考えられる.当初,グルコースを情報担体とし,グルコースオキシターゼおよび白金電極の系を利用して,その濃度の制御を試みる予定であった.しかしながら,グルコースの濃度変化を観測するための受信系が,上記の制御電極の影響を強く受けることが判明した.このため上記の系の代わりにグルコースデヒドロゲナーゼおよびNADによる酵素反応系を用い,これをキノンをメディエータとして白金電極とカップルさせることにより反応制御を実現することを試みた.現在までに,電極電位に応じて酵素反応をONとOFFの2状態にスイッチさせ,グルコース濃度を段階的に変動させることに成功している.今後,本システムの制御性について実験的評価を行う必要があると考えられる.3.酵素反応過程および拡散過程の両者について計算機シミュレーションを実施し,10μm程度に集積化されたバイオ素子の応答時間が100μsec程度であることを明らかにした.今後は,配線によらないコンピューティングがシステム全体に及ぼす効果を定量的に評価していく必要があると考えられる.

在这项研究中，对无线计算的生物元素进行了基本实验和绩效评估1。无线计算生物元素的功能可以分为“选择性函数”，以检测溶液中特定的底物分子，并根据溶液中的结果并将新产品分子释放到溶液中，以激活某些酶反应。首先，我们在选择功能中创建了各种氧化氧化物，而我们氧化了氧化酶，并将其组合为氧化型氧化物，并结合了氧化氧化物的氧化物，并结合了氧化氧化物的氧化物，并将其组合在一起。比例，并揭示了它们具有足够的选择性和稳定性。2。在实现输出函数时，人们认为，通过电气控制氧化还原酶和电极之间的电子传递，可以等效地调节产品的产生。最初，我们计划将葡萄糖用作信息载体，并使用葡萄糖氧化酶和铂电极的系统来控制其浓度。但是，Enserne：但是，发现观察葡萄糖浓度变化的接收器系统受到上述控制电极的强烈影响。因此，我们试图通过使用葡萄糖脱氢酶和NAD作为介体来将其与铂电极搭配起来，而不是上述系统，而是尝试通过使用酶反应系统来实现反应控制。迄今为止，我们根据电极电位将酶反应切换到两个状态，并在阶段成功地改变了葡萄糖浓度。人们认为有必要对该系统的可控性进行实验评估。 3。进行了酶反应过程和扩散过程，并揭示了以约10μM的生物元素的响应时间约为100μsec。将来，有必要定量评估计算效果而不接线对整个系统的效果。