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～光で駆動するナノ反応場～
一軸配向ペプチドナノアレーを用いた酵素の活性制御
| 研究分野分類：5303 高分子化学 産業分類：化学工業，保健衛生 |
| キーワード：自己組織化高分子，分子素子，ナノ表面・界面，ナノ光デバイス，ナノ機能材料 |
| 化学 |
| 複合化学 |
| 樋口真弘（物質工学専攻） |
| 研究概要 私たちは、大きな分極を持つ棒状分子を基板上に、その方向を揃え、垂直に並べて固定化する手法を開発しました。得られた分子の集合体は、その分子の方向に沿ってのみ電流が流れ、分子の先端に酸化還元酵素の活性が、分子に沿って流れる電流で制御可能であることを見出しました。 |
特徴 私たちは、光を受けて電子を放出する分子をつけた基板上に、らせん状ポリアミノ酸分子をその分子軸方向に揃え、かつ、垂直に並べて固定した集積体の上に酸化還元酵素を結合させて、光により、その酵素の活性、すなわち、物質変換能を制御することに成功しました。 |
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| 背景・従来技術 このような、大きな分極を持つ分子、特にらせん状の形態をとったポリアミノ酸は、その分子軸方向に電子を流す”整流”作用が期待されていましたが、多数の分子を、その方向をそろえ、垂直に集積する手法はいまだ開発されていません。 |
実用化イメージ 私たちの作った、らせん状ポリアミノ酸の一軸垂直配向集積体は、電子を1方向のみに通すダイオードとして有機電子材料に、また、その整流作用を利用したナノ反応場として期待できます。 |
らせん状分子であるペプチド分子のマクロダイポールを一軸垂直配向させたアレーの
模式図と、その電子移動方向の模式図。電流ー電圧特性のグラフは、基板からアレー表面への
電子移動が起こってることを示している。
一軸垂直配向させたペプチドアレー表面（●）およびペプチドアレーが存在しない表面（○）に
硝酸還元酵素を固定化した際の、光による酵素活性の制御。ペプチドアレー表面の酵素は、
基板表面の光誘起電子供与体から発生した電子が、ペプチドナノアレーの整流作用により、
効果的に表面酵素に伝達され、大きな酵素活性が生じている。
企業等への提案
研究者からのメッセージ
樋口研究室では、分子の自己組織化を用いて形成したナノ構造体を用いて、各種機能性材料の構築を目的に研究しています。
文献・特許
・特許第 3834695号 「基体表面に一方向に配向したα－ヘリックス構造を有する定配序ペプチド集合体薄膜」
・”Functional Regulation of an Immobilized Redox Protein on an Oriented Metal Coordinated Peptide Monolayer as an Electron Mediator” X. Wang, K. Nagata, and M. Higuchi, Langmuir, 27(20), 12569-12574 (2011).
・“Formation and Electrochemical Investigation of Ordered Cobalt Coordinated Peptide Monolayers on Gold Substrates” X. Wang, K. Nagata, and M. Higuchi, Thin Solid Films, 520(7), 2884-2891 (2012).
・“Electric-Field-Enhanced orientated metal coordinated peptide monolayer and its electro-chemical property” X. Wang, S. Fukuoka, R. Tsukigawara, K. Nagata, and M. Higuchi, J.Collid Interface Sci.,390(1), 54-61 (2013).
| 試作品状況 | 無し | 掲示可 | 提供可 |
| 利用可能な設備・装置 | 共同研究を希望するテーマ 実用化研究 用途開発研究 |
| 研究者データベースとのリンク（名前をクリックしてください）研究者名：樋口真弘 |
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