イオン液体中における分子集合系を利用する生体触媒反応

在离子液体中使用分子组装系统的生物催化反应

基本信息

批准号：
07F07133
负责人：
後藤雅宏
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

イオン液体(ILs)は、様々な陽イオンと陰イオンの組み合わせによって、既往の溶媒にはない興味深い性質を示す常温溶融塩である。近年、ILsは、酵素を用いた物質変換など広範囲にわたる応用において、環境への負荷低減可能な溶媒として注目されている。ILs中の酵素反応は、従来の有機溶媒中での酵素反応と比較して、高い転換率、高いエナンチオ選択性、高い酵素安定性を示すことが報告されている。しかしながら、酵素タンパク質は大部分のILsに不溶であるため、酵素をILsへ懸濁させたまま反応を行う一部の応用に留まっている。これまでに我々は、陰イオン界面活性剤(AOT)と1-ヘキサノールを用いて、疎水性のIL([C_8mim][Tf_2N])中にナノメートルサイズの安定な水環境を提供するwater-in-IL(w/IL)型マイクロエマルジョンの調製に成功した(Chem.Phys.Chem.9,689,2008)。w/ILエマルジョンは、その微少水滴中に酵素を可溶化することができ、従来の油中水滴(water-in-oil:w/o)型エマルジョンと同様に、水と界面活性剤分子の層によって、ILとの接触による酵素の失活を防ぐことが可能である。そこで我々は、w/ILエマルジョンに溶解したリパーゼPS(Green Chem.10,597,2008)と西洋わさびペルオキシダーゼ(Langmuir 25,977,2009)の2種類の酵素について、その触媒特性を検討した。その結果、w/IL型エマルジョン中の酵素活性は、イソオクタンとAOTを用いて形成する従来のw/o型エマルジョン中の酵素活性よりも高いことが確認された。また、w/ILエマルジョン中の酵素活性は、基質濃度、W_o(界面活性剤に対する水のモル比)、pH、1-ヘキサノール含有量といったパラメータに依存することを確認した。本研究で開発したw/ILエマルジョン系は、酵素反応場、分離技術、タンパク質リフォールディング、ナノマテリアル合成、薬物送達技術など様々な分野に展開が可能な新たな分散系として、広範な応用が期待される。

离子液体（ILS）是室温熔融盐，由于各种阳离子和阴离子组合，在以前的溶剂中没有发现有趣的特性。近年来，IL作为溶剂引起人们的注意，可以减轻广泛应用中环境负担的负担，例如使用酶的材料转化。据报道，与常规有机溶剂中的酶反应相比，ILS中的酶反应表现出更高的转化率，更高的对映选择性和更高的酶稳定性。但是，由于酶蛋白在大多数IL中都无法溶于溶解，因此仅在某些酶悬浮在IL中的应用中使用它们。到目前为止，我们已经成功制定了使用阴离子表面活性剂（AOT）和1-己醇的含水（W/IL）型微乳液，该溶液提供了疏水性IL中纳米大小的稳定水环境（[C_8mim] [C_8mim] [TF_2N]）（Chem。Phys。Chem。Chem。Chem。Chem。9,689,2008）。 W/IL乳液能够在其微水滴中溶解酶，并且像常规的油中：W/O乳液一样，水和表面活性剂分子层，可以防止酶通过与IL接触而被释放。因此，我们研究了两种酶的脂肪酶PS（绿色化学酶10,597,2008）和辣根过氧化物酶（Langmuir 25,977,2009）的催化特性。结果，已经证实，W/IL乳液中的酶活性高于使用异辛烷和AOT形成的常规W/O乳液中的酶活性。还证实，W/IL乳液中的酶活性取决于参数，例如底物浓度，W_O（水与表面活性剂的摩尔比），pH和1-己醇含量。预计在这项研究中开发的W/IL乳液系统将被广泛应用为一种新的分散系统，可以扩展到各种领域，包括酶反应领域，分离技术，蛋白质再折叠，纳米材料合成和药物输送技术。