Development of electrode interface for NAD + / NADH redox reaction with high efficiency equivalent to in vivo

开发NAD/NADH氧化还原反应的电极接口，其效率相当于体内

• 批准号: 22K06560
• 负责人: 冨永 昌人
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Saga University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06560/
• 关键词: NADH; レドックス; 電極界面; 過電圧; 二量体; 水素付加反応; ラジカル中間体; ナノ構造; NAD+/NADH; 酸化還元補酵素; ナノレベル構造

ニコチンアミド アデニン ジヌクレオチド（酸化体: NAD+；還元体: NADH）は、生体内で極めて重要なレドックス補酵素の一つである。医療診断用試薬の酵素反応として不可欠な生体分子のため、均一溶液中のNAD+/NADHレドックス反応はこれまで十分に解明が進んできた。一方で電極の固/液界面におけるNAD+/NADHのレドックス反応は、これまでの多大な努力にも関わらず、未だ「反応過電圧」と「二量体形成」の電極界面の非効率な反応要素の本質的解明すら全く進展していない。本研究では、固/液界面でのNAD+/NADHレドックス反応において、これまで全く着目されてこなかった「立体特性を伴った水素移動反応」の視点から電極界面反応を解析し、固/液界面レドックス反応の「反応過電圧」の要因の本質的な解明に迫る。またその知見により、準化逆なNAD+/NADHのレドックス反応を得ることができる新規電極の創成を目的としている。NADHの酸化反応は、2電子１プロトン反応である。反応完結には、1電子酸化後のラジカル中間体から2電子目の酸化反応までの活性化エネルギーが十分に小さい必要がある。この活性化エネルギーと水素付加反応との関係が、NAD+/NADH電極反応の重要なカギを握っているのではないかとの仮説に基づいて、ニコチンアミドと電極上ナノ構造部位との間での「円滑な水素移動反応」を達成できるナノレベル３Ｄ構造界面の設計によって、準化逆なNAD+/NADHのレドックス反応を得ることができる新規電極の創成を目指す。一方で、中間ラジカル体同士の二量体形成反応の抑制はそれとは別問題である。極めて反応が速いラジカル中間体同士の二量体形成反応を、適度な界面移動度をもった自発的凝集分散系自己組織化分子を用いることでラジカル中間体同士の接近を抑制して二量体化も抑制する。

The most important enzyme in the body is NAD +(NAD+) and NADH (NADH). The enzyme reaction of medical diagnostic test can not be separated from biological molecules, and the NAD+/NADH reaction in homogeneous solution can be easily solved. On the one hand, the electrode solid/liquid interface of NAD+/NADH reaction, the amount of effort involved in the reaction, not divided into "reverse overvoltage" and "two-volume formation" of the electrode interface of the non-efficiency of the reaction factors to understand the progress. This study aims to clarify the essential cause of NAD+/NADH reaction at the solid/liquid interface from the viewpoint of "steric characteristics associated with water element migration reaction" and the analysis of electrode interface reaction. The aim of electrode creation is to improve the accuracy of NAD+/NADH conversion. NADH acidified, 2-electron, 1-electron It is very necessary to complete the reaction and activate the reaction intermediate after 1-electron acidification and 2-electron acidification. The relationship between the activation of the NAD+/NADH electrode reaction and the water element transfer reaction is discussed. The important factors for the NAD+/NADH electrode reaction are discussed in detail. The basic factors for the NAD +/NADH electrode reaction are discussed in detail. The structure parts of the electrode are discussed in detail. The 3D structure interface design is discussed in detail. The NAD+/NADH electrode reaction is discussed in detail. A square, a middle, a double, a The interaction between the two molecules of the intermediate and the self-organizing aggregation dispersion is inhibited by the interaction between the intermediate and the self-organizing molecule.