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原子間力顕微鏡を用いた膜閉塞抑制手法の開発

利用原子力显微镜开发膜堵塞抑制方法

基本信息

批准号：
20860002
负责人：
山村寛
金额：
$ 2.13万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では自然水中の有機物(NOM)をコロイド球表面に接着する手法を開発し、前述した手法を基にして、AFMを用いたNOM-膜間の親和性評価手法の確立を目指すことを目的とした。タンパク質の膜面吸着に影響を与える因子を検討するために、膜材質の異なる2種類の膜を用いてBSAの膜面への付着力を測定した。膜材質及び溶液のpHがタンパク質の付着力に及ぼす影響を検討した結果、疎水性のPVDF膜と親水性のPE膜を使用した実験では、低pH(pH3)においてPVDF膜においてより強力な付着力が観察されたのに対し、高pH(pH10)ではPE膜の方がPVDF膜よりもタンパク質との親和性が高いことが明らかになった。さらに、Caを溶液に添加し、同様に付着力を測定した結果、PE膜についてのみ付着力が増加する様子が観察された。これは、BSAとPE膜間に静電気力が関与していることを示唆するものである。PVDF膜においては、pHの低下に伴って付着力が上昇したことから、BSAの付着には水素結合の影響が大きいことが推測された。これらのことから、AFMを用いてタンパク質の吸着力を測定出来る可能性が示されたと共に、膜材質がタンパク質の吸着に大きく影響することが明らかになった。膜構造の違いが付着力に及ぼす影響を検討した結果、同じ膜材質にも関わらず膜細孔径が異なることで付着力が大きく異なることが示された。今回検討した膜(PTFE)では、細孔径1μmから0.1μmにおいては付着力が上昇した一方で、0.1μmより細孔径が小さくなるにつれて付着力が減少する様子が観察された。このことは特定の大きさの粒子に対して最も付着しやすい膜構造が存在することが考えられる。今後、細孔径種とBSAビーズ粒径を様々に組み合わせて同様の実験を行うことで、膜閉塞に関与する粒径成分と膜構造の関係について、知見を深める予定である。

This study aims to develop a method for evaluating the affinity between NOM and membrane in natural water. The influence of BSA on membrane surface was discussed. The membrane surface was determined according to the different membrane materials. As a result of the investigation of membrane material and pH of solution, PVDF membrane and hydrophilic PE membrane were used in low pH(pH3), PVDF membrane was used in high pH (pH10), PVDF membrane was used in high pH(pH10), and PE membrane was used in high affinity. In addition, Ca solution was added, and the results of the determination of the same amount of pressure were observed. The electrostatic force between BSA and PE film is related to the change of temperature. PVDF membrane, pH, pH, BSA and other factors affecting the binding of water element. The possibility of measuring the absorption force of the film with AFM shows that the film material has a great influence on the absorption force of the film. The influence of membrane structure on pore size and pore size is discussed. In this paper, the PTFE film has a fine pore diameter of 1μm to 0.1μm, and the force increases to one side and 0.1μm to the other side. This is the first time that a membrane structure exists in a given particle. In the future, the relationship between pore size, BSA particle size, composition and membrane structure will be discussed.