ヘリックスペプチドを用いた光電流振動系の構築

使用螺旋肽构建光电流振荡系统

基本信息

批准号：
15655040
负责人：
木村俊作
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

N末端にジスルフィド基、C末端にエチルカルバゾリルアラニンエチルエステルを有するロイシンとαアミノイソ酪酸との交互配列16量体ペプチド(ECz-COOEt)と、末端のエチルエステルを加水分解したECz-COOHをそれぞれ、液相法により合成した。それぞれのペプチドをエタノールに溶かし、その溶液に金基板を浸漬することによって、自己組織化膜を調製した。赤外反射吸収スペクトル測定の結果、いずれも膜も垂直に近い分子配向であることがわかった。電子ドナー水溶液中に各修飾基板を浸漬し、エチルカルバゾリル基を光励起したところ、アノード電流が発生した。系のpHを変化させて光電流を測定したところ、ECz-COOEt膜では光電流のpH依存性は小さかったのに対して、ECz-COOH膜では、系のpHが高くなるにつれ光電流が顕著に増加した。これは、末端カルボシキル基の酸解離により生じるカルボキシレートの負の電荷により、C末端からN末端に向かうペプチドのダイポールモーメントが強められ、電子ドナーから金表面への光電子移動が加速されたためと考えられる。つまり、系のpHによりペプチドのダイポールモーメントの大きさを制御し、発生する電流の大きさを制御できることがわかった。そこで、電子ドナーと電子アクセプター存在下でpHを3と10の間で繰り返し変化させながら光電流発生を調べたところ、いずれの膜もpH=3でカソード電流を発生したが、pH=10で、ECz-COOEt膜ではわずかなアノード電流しか発生しなかった。それに対してダイポールモーメントの強められているECz-COOH膜では強いアノード電流が発生した。つまり、ECz-COOH膜を用いることにより、系のpH変化による光電流方向を可逆的にスイッチングできることが示された。

亮氨酸和α-氨基异丁酸交替序列的16聚体肽（ECz-COOEt），N端有二硫基，C端有乙基咔唑基丙氨酸乙酯，末端乙酯水解得到ECz-COOH每种都是通过液相法合成的。通过将每种肽溶解在乙醇中并将金基板浸入溶液中来制备自组装膜。红外反射吸收光谱分析结果发现，两种薄膜的分子取向接近垂直。当将每个改性基底浸入电子供体水溶液中并且乙基咔唑基基团被光激发时，产生阳极电流。当我们通过改变系统的pH值来测量光电流时，我们发现ECz-COOEt薄膜中光电流的pH依赖性很小，而在ECz-COOH薄膜中，光电流随着系统pH值的变化而变得更加明显增加到。这被认为是因为末端羧基酸解离产生的羧酸盐的负电荷增强了肽从C端到N端的偶极矩，加速了从电子供体到金表面的光电子转移.换句话说，发现肽的偶极矩的大小可以通过系统的pH来控制，并且可以控制所产生的电流的大小。因此，当我们在电子供体和电子受体存在的情况下，在 3 和 10 之间反复改变 pH 值的情况下研究光电流的产生时，我们发现两种薄膜在 pH = 3 时都产生阴极电流，但在 pH = 10 时，只有很小的电流。 ECz-COOEt 薄膜中产生阳极电流。相反，ECz-COOH薄膜中产生了强阳极电流，其偶极矩增强。换句话说，结果表明，通过使用ECz-COOH薄膜，由于系统pH值的变化，可以可逆地切换光电流的方向。