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。

这项研究旨在开发一种在天然水中粘附的有机物（NOM）在胶体球表面上的粘附方法，并基于上述方法，目的是建立一种方法来评估使用AFM的NOM和膜之间的亲和力。为了研究影响蛋白质在膜表面吸附的因素，使用两种不同的膜材料测量了BSA对膜表面的粘附。由于膜材料和溶液pH对蛋白质粘附的影响，发现在使用疏水性PVDF膜和亲水性PE膜的实验中，在低pH（pH3）的PVDF膜中观察到PVDF膜更强，而在高pH（pH10）中，PEMBRANES与pembranes具有蛋白质的蛋白质相比，具有pedf protf。此外，将Ca添加到溶液中，并以相同的方式测量粘附强度，并且观察到仅在PE膜上增加粘附强度。这表明BSA和PE膜之间涉及静电力。在PVDF膜中，粘附强度随pH的降低而增加，据估计，氢键对BSA粘附有很大影响。这些结果表明，可以使用AFM测量蛋白质的吸附能力，并且发现膜材料对蛋白质的吸附有重大影响。由于研究了膜结构对粘附的差异的影响，因此表明，尽管膜材料相同，但由于膜孔直径不同，粘附力差异很大。在这段时间我们研究的膜（PTFE）中，而孔径在1μm至0.1μm之间的粘附强度提高，观察到随着孔径小于0.1μm的速度，粘附强度降低。这被认为是膜结构的存在，最有可能粘附在特定尺寸的颗粒上。将来，我们计划通过结合各种孔径物种和BSA珠粒径，通过进行类似的实验来加深对膜遮挡粒径成分与膜结构之间关系的知识。