新しいセンサ素子材料としての人工二分子膜組織体の研究

新型传感元件材料人工双层膜组织的研究

基本信息

批准号：
61227018
负责人：
中嶋直敏
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Special Project Research
财政年份：
1986
资助国家：
日本
起止时间：
1986 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、細胞膜類似機能をもつ分子集合体である人工の二分子膜組織体を材料として用い、全く新しいタイプの化学センサを開発することを目的として行ったものである。以下に、化学受容により誘起される二分子膜の微少な物理化学的特性変化を、二次情報(電気化学的及びスペクトル的情報)に変換し検知する分子デバイスの構築に対しての成果をまとめる。(1)興奮性二分子膜による新しい化学センサの開発自励発振型人工二分子膜のセンサ素子としての可能性を評価するための基礎的検討を行った。ジアルキルアンモニウム塩とポリスチレンスルホン酸とのポリイオンコンプレックスをミリポア膜に担持させた膜を、塩濃度勾配をつけると、膜電位の自励発振が観測された。発振は二分子膜の相転移温度領域でのみ発現した。このことは、発振がイオンの拡散と膜の相転移とカップルして生じることを意味する。また、圧力印加により発振周波数が変化することを見出した。しかしながら、発振には、いくつかのパターンが存在する。センサ素子としての利用のためには、このパターンの制御が重要である。(2)イオン・分子を識別する人工二分子膜の設計・合成とセンサへの応用アルカリ金属イオンに対してレセプター能をもつクラウンエーテル(【Na^+】選択性)を、発色団を含むキラル二分子膜に埋め込み、選択的錯形成に基づく膜の構造変化を円二色性スペクトルに変換検知するシステムを設計した。この系に各種アルカリ金属イオンを添加すると【Na^+】だけがスペクトル強度を変化させた。この二分子膜系では、【K^+】に対する【Na^+】の選択性が、従来のイオン電極系より1桁増幅された。DSCの結果より、スペクトル変化は、【Na^+】添加による膜内でのクラウンの分布状態の変化に由来することがわかった。この様なイオン検知システムは、生体の化学感覚を人工系で実現した新たな化学計測法として位置づけられる。

这项研究的目的是开发一种全新类型的化学传感器，使用人工双层膜组织作为材料，这种组织是一种具有类似于细胞膜功能的分子组装体。下面，我们总结了我们在构建分子装置方面取得的成就，该装置将化学感受引起的双层膜物理化学性质的微小变化转换并检测为次级信息（电化学和光谱信息）。 (1)利用可激发双层膜开发新型化学传感器进行了基础研究，以评估自振荡人造双层膜作为传感器元件的潜力。当携带二烷基铵盐和聚苯乙烯磺酸的聚离子复合物的微孔膜经受盐浓度梯度时，观察到膜电位的自振荡。振荡仅发生在双层膜的相变温度区域。这意味着振荡与离子扩散和膜相变一起发生。我们还发现振荡频率随着压力的施加而变化。然而，存在多种振荡模式。控制这种模式对于用作传感器元件非常重要。 (2)用于识别离子和分子的人工双层膜的设计和合成，以及在传感器中的应用我们设计了一种嵌入双层膜中的系统，通过将其转换为圆二色性来检测由于选择性络合作用而引起的膜结构变化。光谱。当向该系统中添加各种碱金属离子时，只有[Na^+]改变了光谱强度。在该双层膜系统中，[Na^+]相对于[K^+]的选择性比传统离子电极系统提高了一个数量级。 DSC结果表明，光谱变化是由于[Na^+]的添加导致薄膜内冠分布的变化引起的。这种离子检测系统被定位为一种新的化学测量方法，其利用人工系统实现生物体的化学感。