レセプターのコンホメーション変化に基づく電気化学センサーの開発

【DNA検出電気化学センサー】申請者が開発したDNA検出センサーは,電気的に中性な人工核酸であるペプチド核酸(PNA)をプローブとして用いた電気化学センサーである.前年度の報告書において申請者は,PNAの持つ高いDNAハイブリッド能・ミスマッチ排除能を生かし13merのPNAを用いることおよびターゲットDNAのハイブリッド形成前後における電極表面上の電荷の変化をより大きくすることで,femtomolarレベルの検出下限を達成したことを報告した.また,1塩基変異を持つターゲットDNAの場合は,10^<-10>Mの濃度でも応答は観測されなかった.本年度,13-mer PNAを用いたDNAセンサーにおけるfemtomolarレベルの検出限界の妥当性を確認した.互いに配列相補的なN merのPNA/DNA対においては,その結合定数KがK=(14±1)^N[M^<-1>]で表され,また12merのPNA/DNA対が1つミスマッチを持つと6.4 _10^4倍結合定数が低下することが過去に報告されている.これらのことは,前年度報告したfemtomolarレベルの検出下限ならびに1塩基変異をもつDNAに対しては10^<-10>Mの濃度でも応答しなかったことを説明している.更に12-mer PNAに基づくDNAセンサーの検量線を実験により計測し,前年度および前々年度報告した13-mer PNAおよび10-mer PNAに基づくセンサーの検量線と比較したところ,検出下限は13-mer PNA<12-mer PNA<10-mer PNAの順になることが分かつた.以上により,前年度報告したセンサーの性能の妥当性は示されたと考え,この成果を論文に発表した.【イオノフォア包埋型イオンチャンネルセンサー】申請者は,液膜型イオン選択性用に開発されたイオノフォアをチオール基の導入なしに金電極表面に固定することができれば,本センサーのゲストの適応範囲が一気に広がるであろうことを予想した.そこで,金電極表面に10-mercaptodecanesulfonic acid:11-hydroxy-1-undecanethiol=1:3の混合自己集合膜を形成させ,この膜内にCa^<2+>イオノフォアであるETH1001を包埋させて固定してセンサーを作製した.[Ru(NH_3)_6]^<3+>を電気化学マーカーとして用いたところ,Ca^<2+>を10^<-5>Mより検出することに成功した.このセンサーはMg^<2+>ではより高い濃度からしか応答せず,Ca^<2+>に対する選択性があることを確認した.また,このようにして作製されたセンサーは比較的安定で,繰り返し使用できることを見出した.

【DNA検出電気化学センサー】申請者が開発したDNA検出センサーは,電気的に中性な人工核酸であるペプチド核酸(PNA)をプローブとして用いた電気化学センサーである.前年度の報告書において申請者は,PNAの持つ高いDNAハイブリッド能・ミスマッチ排除能を生かし13merのPNAを用いることおよびターゲットDNAのハイブリッド形成前後における電極表面上の電荷の変化をより大きくすることで,femtomolarレベルの検出下限を達成したことを報告した.また,1塩基変異を持つターゲットDNAの場合は,10^<-10>Mの濃度でも応答は観測されなかった.本年度,13-mer PNAを用いたDNAセンサーにおけるfemtomolarレベルの検出限界の妥当性を確認した.互いに配列相補的なN merのPNA/DNA対においては,その結合定数KがK=(14±1)^N[M^<-1>]で表され,また12merのPNA/DNA対が1つミスマッチを持つと6.4 _10^4倍結合定数が低下することが過去に報告されている.これらのことは,前年度報告したfemtomolarレベルの検出下限ならびに1塩基変異をもつDNAに対しては10^<-10>Mの濃度でも応答しなかったことを説明している.更に12-mer PNAに基づくDNAセンサーの検量線を実験により計測し,前年度および前々年度報告した13-mer PNAおよび10-mer PNAに基づくセンサーの検量線と比較したところ,検出下限は13-mer PNA<12-mer PNA<10-mer PNAの順になることが分かつた.以上により,前年度報告したセンサーの性能の妥当性は示されたと考え,この成果を論文に発表した.【イオノフォア包埋型イオンチャンネルセンサー】申請者は,液膜型イオン選択性用に開発されたイオノフォアをチオール基の導入なしに金電極表面に固定することができれば,本センサーのゲストの適応範囲が一気に広がるであろうことを予想した.そこで,金電極表面に10-mercaptodecanesulfonic acid:11-hydroxy-1-undecanethiol=1:3の混合自己集合膜を形成させ,この膜内にCa^<2+>イオノフォアであるETH1001を包埋させて固定してセンサーを作製した.[Ru(NH_3)_6]^<3+>を電気化学マーカーとして用いたところ,Ca^<2+>を10^<-5>Mより検出することに成功した.このセンサーはMg^<2+>ではより高い濃度からしか応答せず,Ca^<2+>に対する選択性があることを確認した.また,このようにして作製されたセンサーは比較的安定で,繰り返し使用できることを見出した.