DNA上で一次構造を制御した導電性高分子の合成および単一分子の電気特性測定

DNA一级结构受控导电聚合物的合成及单分子电性能的测量

• 批准号: 08J02984
• 负责人: 田中 あや
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J02984/
• 关键词: 核酸; DNAポリメラーゼ; 修飾核酸; 導電性高分子

剛直なひも状構造・高い分子認識機能を有するDNAを鋳型分子として、ナノスケールの電子デバイスの構築を目指した機能性ナノ細線の作製が盛んに研究されている。これまでに塩基配列がデザインされたブロックコポリマー型の長鎖DNAを生体高分子の一種であるDNAポリメラーゼを用いて合成し、塩基配列に選択的なプラチナの析出に成功した。今年度はDNAを鋳型にした導電性高分子の合成を目指し、核酸塩基に導電性高分子のモノマーを修飾したデオキシヌクレオチド三リン酸の合成、およびその酸化重合を行い各化合物の物性評価を行った。導電性高分子のモノマーであるピロールまたはチオフェンをアルキルリンカーを介してデオキシウリジンのC5位に修飾することに成功した。その後、酵素反応の基質とするために三リン酸化することに成功した。合成したデオキシヌクレオチド三リン酸の水溶液に塩化鉄水溶液を加えて酸化重合を行い、それぞれの導伝性をサイクリック・ボルンタメトリーによって測定した。その結果、ピロールとチオフェンが交互に配列したポリマー構造の導伝度が最も優れていることを明らかにした。この結果は、2種類の核酸塩基にピロールとチオールをそれぞれ修飾し、酵素反応によってDNA上に交互に配列させることによって優れた導電性を示す導電性ナノワイヤーの重合が可能になることを示している。合成したデオキシヌクレオチド三リン酸を基質としたDNAポリメラーゼによる酵素重合を検討し、DNA上での導電性高分子の重合および基板上での物性評価を行うことによって、これまで困難だった重合度および配列の制御された単一導電性高分子の物性評価が可能になると期待される。

使用具有刚性弦状结构和高分子识别功能作为模板分子的DNA，正在积极研究旨在构建纳米级电子设备的功能性纳米线的产生。使用DNA聚合酶，一种生物聚合物类型合成了与现在设计的碱基序列的块共聚物型长链DNA，并为基础序列成功地选择性地沉淀了铂。今年，我们的目的是使用DNA作为模板合成导电聚合物，并将脱氧核苷酸三磷酸合成使用用导电聚合物的单体修饰的核碱基合成，并将其氧化聚合物化并评估每种化合物的物理性质。通过烷基接头成功地将导电聚合物单体吡咯或噻吩成功修改为脱氧尿苷的C5位置。之后，三磷酸化成功地使其成为酶反应的底物。将氯化铁溶液添加到脱氧核苷酸三磷酸的合成水溶液中以进行氧化聚合，并通过环状生物测定法测量每种氧化的电导率。结果，据揭示了吡咯和噻吩交替排列的聚合物结构的电导率是最好的。该结果表明，通过修饰两种类型的具有吡咯和硫醇的核碱基，并通过酶促反应在DNA上交替，可以实现具有极好电导率的导电纳米线的聚合。通过使用DNA聚合酶研究酶聚合使用合成的脱氧核苷酸三磷酸作为底物，导电聚合物在DNA上的聚合以及对底物的物理性质评估，可以预期，具有控制性和序列化程度的单个导电聚合物的物理性质的物理性能评估，这是很难的。