磁気力を利用する界面化学結合状態のラマン分光解析

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生体高分子の高次構造異性化には、ファンデルワールス力等の弱い力の作用(～pN)による寄与が大きい。それら外力作用による反応ポテンシャルの勾配変化を検討する手法として、厳密な磁場勾配設計と磁性微粒子を用いた磁気力の利用が期待される。本研究では、銀ナノ粒子と磁性微粒子間を架橋したアルカンチオールに、厳密に制御されたpNオーダーの磁気力を印加し、それに誘起された構造異性変化をsurface-enhanced Raman scattering(SERS)分光法により検討した。クエン酸還元銀ナノ粒子をガラス基盤に固定させ、これを試料基板とした。カルボキシル基活性な超常磁性微粒子(d=1μm,Ms=50emu/g at 1T)に2-aminoethanethiolをアミンカップリングで結合し、未反応分子を磁気分離により除去した。この磁性微粒子分散液を銀ナノ粒子基板に滴下し、微粒子と銀ナノ粒子間にアルカンチオールを分子架橋させた。そして、鉄ポールピース及びNd-Fe-B磁石(～0.55T)により試料基板面に磁場勾配を印加し、磁性微粒子を介して架橋分子に磁気張力を作用させた。また、試料基板と磁石間距離を制御することで磁場勾配を変化させ、架橋分子の構造異性への影響をSERSスペクトルより確認した。1584cm^<-1>のピークはnative状態のヘムポルフィリン(配位子:Met80-His18)のv2モード、1588cm^<-1>のピークhrandom coiled状態ヘムポルフィリン(配位子:His-His18)のv2モードに対応する。磁気張力を上げていくと、v2モードの強度比(I_<1588>/I_<1584>)が0.63±0.09(0pN)から1.06±0.08(290pN)に増えることが観測された。以上の結果から、磁気張力の作用により球状タンパク質であるCyt cが部分的にアンフォールディングし、軸配位子がMet80からHisに変わったと考えられる。