スラブ光導波路化学センサーの電位制御による高機能化

通过电位控制提高平板光波导化学传感器的功能

基本信息

批准号：
18750059
负责人：
堀田弘樹
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

ITO透明電極を蒸着させた薄板ガラス(厚さ150μm程度)上に,機能性分子固定化のための反応基であるエポキシ基を有するポリメタクリル酸薄膜を作製した。本年度はヒドロキシエチル基を高分子膜内に導入することで,親水性薄膜を作製し,そこにpH指示薬であるメチルレッド・アリザリンイエローRなどを,共有結合的に固定化させた。これを導波層とする光導波路装置を組み,導波層表面の分光測定を行うと同時に,導波層表面の電位を3電極式ポテンショスタットを用いてコントロールした。導波層の上にテフロン製のフローセルを固定し,試料を送液した。昨年度と比較し,膜の親水性化を行うことでセンサーの応答速度が1/10程度に速く(〜2s程度)なり,現段階では送液速度が応答の律速であると考えられる。このような高分子膜に,pH色素を固定化したセンサーは,明瞭なpH応答性を示した。この電極を用いてアスコルビン酸酸化反応時の電極表面のpH変化の観察を試みた。アスコルビン酸は酸化によりH^+を放出するため,電解酸化により電極表面のpHが減少する。そのpH応答領域はメチルレッド固定化膜ではpH1.5〜4.5程度,アリザリンイエローR固定化膜ではpH6〜8程度であった。このpH応答領域の違いはそのままH^+(又はアスコルビン酸)に対する感度の違いを表しており,アリザリンイエローR固定化膜では10^<-6>Mの程度のアスコルビン酸の検出が可能であった。このように電解反応時の電極表面pH変化のin situ測定が可能な電極型スラブ光導波路pHセンサーを開発し,pH応答領域の異なる2種類のセンサーを作製することに成功した。

在薄玻璃（约150μm厚）上制备了具有环氧基团的多甲基丙烯酸薄膜，该薄膜是一个固定功能分子的反应性基团，该薄膜被制备到该玻璃（约150μm厚）上。今年，将羟基基团引入聚合物膜中以产生亲水性薄膜，并将其共价固定在其上。使用此波导层的光学波导装置用于在波导层的表面上执行光谱测量，同时，使用三电极电位恒定仪控制波导层表面上的电势。固定在波导层上的特氟龙流动池，并饲喂样品。与去年相比，通过制作膜亲水性，传感器的响应速度变得更快（约2s）约1/10（约2s），在此阶段，人们认为液体输送速度是限制速率的响应。固定在此类聚合物膜上的pH染料的传感器显示出明显的pH响应性。使用该电极，我们试图观察抗坏血酸氧化反应期间电极表面的pH变化。抗坏血酸在氧化后释放H^+，电解氧化会降低电极表面的pH值。对于甲基红色的膜，pH反应区域约为1.5至4.5，对于alizarin黄色R固定膜的pH反应区域约为6至8的pH响应区域。 pH反应区域的这种差异直接表明对H^+（或抗坏血酸）的敏感性差异，而抗坏血酸则在10^<-6> m的范围内，使用Alizarin Yellow R固定膜是可能的。通过这种方式，我们开发了一个电极型板光学波导pH传感器，该传感器可以在原位测量电解反应期间电极表面的pH变化，并成功地产生了具有不同pH响应区域的两种类型的传感器。