電気化学的手法を用いたバイオテロリズムエージェントセンサーの開発

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近年、生体膜のイオンチャンネルを模したタンパク質やDNAなどの分析法が注目されている。これは、電極表面に構築した分子認識単分子膜への測定対象物質の特異的な結合を、バルク中に添加した電極活性イオンの応答の変化から間接的に検出するものである。応答の変化は電極活性イオンの膜との静電的な相互作用や立体障害などによる膜透過性の変化に起因する。この手法の興味深い点は、測定対象物質が電気化学的に活性である必要がなく、膜表面における測定対象物質の認識が多量のイオンを移動させるという意味でシグナルの増幅能を有している点である。本研究では、電極表面に構築したタンパク質の多層膜が持つ静電的特性をセンシングに反映させた新しいイオンチャンネル型イムノセンサーの開発を試みた。タンパク質トキシン、ウイルスのシュミラントとしてのオボアルブミン(OVA)とMS2を用い、バイオテロリズムエージェント検出のためのイオンチャンネル型センサーの基本的な原理の確立を目標とした。昨年度より、優れたイオンチャンネル能を示す抗体組織化膜を電極表面上に構築するため、いくつかの修飾法と架橋剤を併用し、またその際の物理化学的な条件を変化させることで、センサーのウイルスやタンパク質の認識に伴う種々の電気化学活性イオンに対するチャンネル能の発現条件を探索した。結果、金電極表面に特定の分子密度で自己集積単分子膜として修飾したビオチン分子にクロスリンカーとしてストレプトアビジンを介し、分析対象物質のサイズに応じた特定の分子密度でIgG抗体を組織化させることにより、プローブイオンに対するチャンネル能が発現することを見出した。ウイルス(MS2,MW.350,000)とタンパク質(オボアルブミン,MW.46,000)というサイズも化学的性質も全く異なる物質を検出可能とする新しい電気化学式イオンチャンネルセンサーの開発を達成した。