高速イオン流束機能を果たすチャネル構造場の分子設計

执行高速离子通量功能的通道结构场的分子设计

基本信息

批准号：
09215214
负责人：
小夫家芳明
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

イオンの輸送効率は、イオンの通過に際して媒体の拡散定数の制限からの解放の程度に大きく依存している。従って高速イオン流束機能の達成には個体媒体中にイオンを通過させるための通過路(イオンチャネル)を超分子的に組織化することが最も有効である。これまで脂質2分子膜で親水性-疎水性の違いに基づく分子認識を用いて大きなイオン流束を発生する場を構築できることを見いだしている。そこで単一分子で広く硬い疎水面と、適度の親水性を提供できる両親媒性分子であるコール酸のエーテル誘導体を合成し、これをウレタン結合を用いて2分子連結した2分子膜を貫通するイオンチャネル構造体を合成した。本チャネルは極めて安定な電流を継続して流すことができ、特に開状態が長時間持続する、従来のハーフチャネルには見られない優れた特性を示した。これはコール酸を連結して、脂質2分子膜を貫通する構造体の利点を示すものと考えられる。また比較的限られた種類の伝導度を示し、超分子チャネルを構築する分子数が限定されていることが示された。次にオリゴエーテル鎖の末端に四級アンモニウム基を取り付け、疎水性モノアルキルリン酸エステルと組み合わせたイオン対脂質を用いて、超分子イオンチャネルを形成させた。このチャネルは電位に依存して多数のイオンチャネル構造体が膜中に取り込まれ、大きなイオン流束を発生する電位依存性チャネルであることを見いだした。このチャネルもカチオン選択性を示し、チャネル内部の構造がイオン選択性を決定している主因子であることが示された。また分子末端に配置したサリチル酸をオリゴ(オキシエチレン)基で連結した配位子を合成し、サリチル酸部位と金属イオンとの間でアート錯体を形成させ、アルカリ、アルカリ土類金属イオンを対カチオンとして有するポリエーテル網目構造体に組織化した。

离子传输的效率高度依赖于离子通过期间介质的扩散常数限制的自由度。因此，为了实现高速离子通量功能，最有效的是以超分子方式组织离子进入固体介质的通道（离子通道）。到目前为止，我们发现可以利用基于脂质双层膜亲水性和疏水性差异的分子识别来构建产生大离子通量的场。因此，我们合成了胆酸的醚衍生物，它是一种两亲性分子，可以在单个分子中提供宽阔、坚硬的疏水表面和适度的亲水性，并穿透两个分子通过氨基甲酸酯键连接的双层膜。合成了离子通道结构。该通道能够持续流过极其稳定的电流，特别是能够长时间保持开放，这是传统半通道所没有的优异特性。这被认为表明了连接胆酸并穿透脂质双层膜的结构的优点。它还显示出相对有限的电导率类型，表明构建超分子通道的分子数量是有限的。接下来，将季铵基团连接到低聚醚链的末端，并使用离子对脂质与疏水性单烷基磷酸酯组合形成超分子离子通道。我们发现该通道是电压依赖性通道，其中大量离子通道结构根据电压并入膜中，产生大量离子通量。该通道还表现出阳离子选择性，表明通道的内部结构是决定离子选择性的主要因素。此外，我们合成了一种配体，其中位于分子末端的水杨酸与低聚（氧乙烯基）基团连接，在水杨酸部分和金属离子之间形成了ate络合物，并使用了碱金属或碱土金属离子作为抗衡阳离子组织成聚醚网络结构。