JP2008261680A - レドックスたんぱく質を非共有結合で結合させ機能化した生体反応性カーボンナノチューブ及びその製法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリマー結合材を使用することなく、レドックスたんぱく質を非共有結合で結合させ機能化させた本発明の生体反応性カーボンナノチューブは、以下の工程を含む方法で製造できる。
(i) カーボンナノチューブを濃硝酸中で、高温条件下に酸化する;
(ii) 得られた酸化型カーボンナノチューブを精製水に分散させ、所定濃度にする;
(iii) レドックスたんぱく質を所定濃度に加え、混合する;
(iv) 得られた生体反応性カーボンナノチューブ(固体)を分離する。
【選択図】 図1
Description
上記目的を達成するため、どのようにすればポリマー結合材を要することなく、グルコース・オキシダーゼ(GOx)がカーボンナノチューブのネットワークに固定されうるのか、我々は種々検討した。そして、カーボンナノチューブ上にレドックスたんぱく質GOxを非共有結合的に吸着させることに成功し、また、得られたCNT/GOxハイブリッドはグルコースの検出に好都合な性質を示すものであった。
(i) カーボンナノチューブを濃硝酸中で、高温条件下に酸化する;
(ii) 得られた酸化型カーボンナノチューブを精製水に分散させ、所定濃度にする;
(iii) レドックスたんぱく質を所定濃度に加え、混合する;
(iv) 得られた生体反応性カーボンナノチューブ(固体)を分離する。
用いた略号の意味は次の通り。
CNT:カーボンナノチューブ
DWCNT:二層(double walled)カーボンナノチューブ
GOx:グルコース・オキシダーゼ
次に、本発明を更に詳細に説明する。
先に述べたように、本発明は、ポリマー結合材を使用することなく、レドックスたんぱく質を非共有結合で結合させ機能化した生体反応性カーボンナノチューブを提供するものであり、言い換えれば、ポリマー結合材のない生体反応性カーボンナノチューブ/レドックスたんぱく質・ハイブリッドを提供するものである。
(i) カーボンナノチューブを濃硝酸中で、高温条件下に酸化する;
(ii) 得られた酸化型カーボンナノチューブを精製水に分散させ、所定濃度にする;
(iii) レドックスたんぱく質を所定濃度に加え、混合する;
(iv) 得られた生体反応性カーボンナノチューブ(固体)を分離する。
工程(ii)における「酸化型CNTの所定濃度」とは、0.1−1.0mg/mLの濃度を意味する。
工程(iii)における「レドックスたんぱく質の所定濃度」とは、0.04−0.4mg/mLの濃度を意味する。
また、我々は、本発明の(レドックスたんぱく質を非共有結合で結合させ機能化した)生体反応性カーボンナノチューブで修飾した電極を使用して「バイオセンサー」(生体物質を検出する装置)を構築することができる。
<装置>
電圧電流実験はすべて、パソコンに接続され、一般目的電気化学システムv.4.9ソフトウェアで制御されたμオートラブIII(Ecochemie社, ユトレヒト、 オランダ)を用いて行なった。電気化学実験は、電圧電流セル(5mL)中、室温(25℃)で三つの電極を配置した形で行なった。補助電極として白金電極が供され、参照電極として飽和Ag/AgClが供された。電気化学的電位は全てAg/AgClに対するものである。スキャンTEMモード(STEM;スポットサイズは0.7nm、加速電圧は200kV)でTEMイメージを得るためには、200kVで作動するJEM 2100F電界放出透過型電子顕微鏡(JOEL,東京,日本)を用いた。比表面積は多点BET法を用いたオートソーブ1装置(Quantachrome Instruments, Boynton beach, FL, USA)によって測定し、窒素が吸着物質に用いられた。試料は吸着実験の前に、真空で、250℃で16h処理して脱水した。
二層カーボンナノチューブ(DWCNT,カタログno.637351,純度90%以上)、グラファイト粉末、過酸化水素(30%水溶液)、グルコース、グルコース・オキシダーゼ、二塩基性リン酸カリウム及びリン酸は、シグマ−アルドリッチ社(日本)から購入した。
(i)ポリマー結合材を使用せずに、レドックスたんぱく質を非共有結合で結合させ機能化した生体反応性カーボンナノチューブの調製
二層カーボンナノチューブ(DWCNT)は、濃硝酸(6M)中、80℃で、24h処理し、酸化させた。得られた酸/DWCNT混合物は次に蒸留水で洗浄し、遠沈し、水溶液のpHが中性になるまでこの操作を数回繰り返した。次に、上記酸化カーボンナノチューブを、孔の大きさ0.2μmの膜(Nuclepore Track-Etch Membrane, Whatman, UK)を用い、フィルム状(又はシート状)カーボンナノチューブを形成させつつ、真空で濾過した。
引き続いて、1ml当たりGOx0.2mg及び(上で得た)酸化DWCNT0.5mg(対照として、同量のグラファイト・パウダーを使用)をバイアル中に分散させ、これを75分間、かき混ぜた。このようにして、ポリマー結合材を使用せずに、グルコース・オキシダーゼを非共有結合で結合させて機能化した生体反応性二層カーボンナノチューブを得た。
電気化学的測定のために、得られた上記DWCNT/GOx(対照:グラファイト/GOx)を、研磨布に載せた0.05μmのアルミナ粒子を用いて予め研磨したガラス状カーボン電極(直径3mm)の表面上に落とした。このDWCNT/GOx(対照:グラファイト/GOx)を先ず、蒸留水で1mg/mlの濃度に分散させ、次にその分散液をウルトラソニック・バスの中に1分間置き、その後、処理された分散液のうちの5μLをガラス状カーボン電極の表面から吸い取った。その分散液を室温に置き蒸発させると、ガラス状カーボン電極表面上でランダムな分布のフィルムとなった。50mMリン酸緩衝液(pH7.4)を用いて、適切な電圧範囲で毎秒50mVのスキャン速度で、サイクリック・ボルタメトリー実験を行なった。TEMの測定のためには、濃度1mg/mlのDWCNT/GOx(対照:グラファイト/GOx)1μLを銅のTEMグリッド上に落とし、そのまま放置し空気中で乾燥させた。
Claims (3)
- ポリマー結合材を使用することなく、レドックスたんぱく質を非共有結合で結合させ機能化した生体反応性カーボンナノチューブ。
- 前記レドックスたんぱく質がグルコース・オキシダーゼである、請求項1の生体反応性カーボンナノチューブ。
- ポリマー結合材を使用することなく、レドックスたんぱく質を非共有結合で結合させ機能化した生体反応性カーボンナノチューブの製法であって、次の工程を含んでいる製法。
(i) カーボンナノチューブを濃硝酸中で、高温条件下に酸化する;
(ii) 得られた酸化型カーボンナノチューブを精製水に分散させ、所定濃度にする;
(iii) レドックスたんぱく質を所定濃度に加え、混合する;
(iv) 得られた生体反応性カーボンナノチューブを分離する。
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