JP4007000B2 - 導電性有機高分子 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、DNAを電子材料として利用する途を切り開く、DNAの導電率を向上させた導電性有機高分子に関する。
【0002】
【従来の技術】
ワトソンとクリックにより決定されたデオキシリボ核酸(DNA)は、アデニン、シトシン、グアニン、チミンの四種類の塩基の対とリン酸リボース鎖とからなる特異な二重螺旋構造をなしている。DNAは本来、生物の核の内部の染色体を構成する物質であり、主な遺伝情報はDNAの塩基配列に記録されて、生命の遺伝情報を複製・伝達する機能をもった物質である。DNAの転写における誤差率は極めて低く、通常の磁気記憶ディスクの誤差率(10-4%)の数千分の一以下と推測されている。また、DNAの太さは、わずか2nm程度であるが、細胞の核中に存在するDNAは、伸ばした長さが数mにもおよび、かつ力学的には極めて強固な物質である。
【0003】
このようなDNAは、幾何学的構造がほぼ一次元に近いことから、低次元の伝導物質としても注目されている。また、DNAを電子回路上で使用することが可能になれば、微細な回路の構成要素として、従来のシリコンデバイス回路を越える集積度を実現できると考えられている。そのため、DNAを電子デバイスの材料として用いることも考えられてきており、特に、DNAの電気伝導性が着目されている。しかし、DNA自体がどの程度電気を流すかどうかは正確にわかっておらず、現在でも議論されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このように、これまでの研究成果では、DNAが伝導体であるかどうかの区別が付いておらず、正確な伝導率すら決定できていない。したがって、DNAに効率よく電気を流すような技術は皆無であった。
従って、本発明の目的は、DNAを用いて電子デバイスを実現しようとする上で必要な、DNAに電気を流すことが可能となる技術を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
斯かる実情に鑑み、本発明者は鋭意研究を行った結果、DNAに電荷供給材料を結合させた有機高分子が、高い電気伝導率を有し、かつ化学的ににも、熱的にも安定であることを見出し本発明を完成した。
【0006】
すなわち、本発明は、
〈1〉デオキシリボ核酸(DNA)に電荷供給材料を結合させた導電性有機高分子であって、前記電荷供給材料が塩基に結合する電荷移動性物質及び電荷移動性物質に架橋剤を介して結合された電荷発生物質を含み、前記電荷移動性物質が白金錯体であり、前記電荷発生物質がアミン化合物であることを特徴とする導電性有機高分子を提供するものである。
また、本発明は次のものも提供するものである。
〈2〉電荷移動性物質がDNAの塩基に特異的に結合するものである〈1〉記載の導電性有機高分子。
〈3〉電荷移動性物質がDNAの所望の塩基に特異的に結合するものである〈1〉記載の導電性有機高分子。
〈4〉白金錯体がシス−プラチナム(II)ジアミンジクロライドである〈1〉記載の導電性有機高分子。
〈5〉アミン化合物のアミン基が、アミン化合物1分子あたり1〜100個である〈1〉記載の導電性有機高分子。
〈6〉アミン化合物が、コンゴーレッド、パラロザニリン及びチオニンから選ばれる1種または2種以上である〈1〉又は〈5〉記載の導電性有機高分子。
〈7〉架橋剤が、4,4’−ジイソチオシアノ−2,2’−スチルベンジスルホン酸2ナトリウム塩(DIDS)又はエチレングリコール−O,O’−ビス(スクシンイミジルスクシネート(EGS)である〈1〉記載の導電性有機高分子。
〈8〉DNAが、塩基数2〜10万のものである〈1〉記載の導電性有機高分子。
〈9〉DNAが、一本鎖から四本鎖のものである〈1〉又は〈8〉記載の導電性有機高分子。
〈10〉DNAが、三つ又もしくは四つ又の分岐構造をもつものである〈1〉、〈8〉又は〈9〉記載の導電性有機高分子。
〈11〉2以上のDNAが電荷供給材料により架橋されている構造である〈1〉から〈10〉のいずれか1に記載の導電性有機高分子。
〈12〉2以上のDNAが、塩基に結合する白金錯体を介して結合し、かつ、塩基に結合する白金錯体が架橋剤を介して結合している導電性有機高分子。
〈13〉前記白金錯体は、所望の塩基に特異的に結合するものである〈12〉記載の導電性有機高分子。
〈14〉白金錯体が、シス−プラチナム(II)ジアミンジクロライドである〈12〉又は〈13〉記載の導電性有機高分子。
〈15〉架橋剤が、4,4’−ジイソチオシアノ−2,2’−スチルベンジスルホン酸2ナトリウム塩(DIDS)又はエチレングリコール−O,O’−ビス(スクシンイミジルスクシネート(EGS)である〈12〉記載の導電性有機高分子。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明は、DNAに電荷供給材料を結合させ導電性を持たせたものである。前記電荷供給材料は塩基に結合する電荷移動性物質及び電荷移動性物質に架橋剤を介して結合された電荷発生物質を含み、前記電荷移動性物質が白金錯体であり、前記電荷発生物質がアミン化合物である。
本発明で用いるDNAは特に限定されず、一本鎖から四本鎖のもののいずれでもよいし、三つ又もしくは四つ又の分岐構造をもつものであってもよい。また、その塩基の数も特に限定されないが、2個〜10万個が好ましい。
【0008】
本発明に用いる電荷供給材料は、ホール又は電子をDNAに注入するものである。ここで用いる電荷供給材料はDNAに結合するものであるため、DNAの塩基に特異的に結合するものが好ましい。また、電荷供給材料は、電荷発生物質が直接に塩基と結合するものであれば、電荷発生物質がそのまま電荷供給材料となるが、電荷発生物質が直接に塩基と結合しにくいものである場合は、電荷供給材料は、塩基に結合する電荷移動性物質及び電荷発生物質を含むものとすることが好ましい。
なお、電荷供給材料が、DNAの所望の塩基に特異的に結合するものであれば、DNAを構成する塩基配列に応じて導電率をコントロールすることや、DNA間を接続する位置や結合数をコントロールすることができる。例えば、後記するシスプラチンを含む電荷供給材料は、グアニンに特異的に結合するので、このようなコントロールが可能となる。このときDNAは、配列や数・塩基の位置等が利用上必要な程度わかっている自然物であっても、配列が設計された人工物であってもよい。
本発明で用いる電荷移動性物質は、電荷発生物質で発生したホール又は電子をDNAまで伝達するものである。電荷移動性物質は白金錯体である。白金錯体としては、望ましくは化1に示すような制癌性白金錯体(シス−プラチナム(II)ジアミン ジクロライド(以下シス−プラチンと略称する)、シス−[Pt(NH3)2Cl4]、トランス−DDP、[Pt(dien)Cl]+、カルボプラチン、CHIP(イプロプラチン)、DACCP、マロナトプラチナム等が挙げられる。
【0009】
【化1】
【0010】
電荷発生物質としては、アミン化合物が挙げられ、特にアミン化合物のアミン基が、アミン化合物1分子あたり1〜100個であるものが好ましく、更に水溶性アミンが好ましい。特に望ましくは化2に示すようなコンゴーレッド、パラロザニリン、チオニン、ポルフィリン等が挙げられる。
【0011】
【化2】
【0012】
塩基に結合する電荷移動性物質と電荷発生物質が、直接結合できない場合は、その間に架橋剤を介して結合させることができる。このような架橋剤としては、水溶性架橋剤が好ましく、特に化3に示すような水溶性イソチオシアネート(4,4’−ジイソチオシアノ−2,2’−スチルベンジスルホン酸2ナトリウム塩(以下DIDSと略称する)、4−アセトアミド−4‘−イソチオシアノスチルベン−2,2’− ジスルホン酸2ナトリウム塩等)、化4に示すようなコハク酸イミドエステル(エチレングリコール−O,O’−ビス(スクシンイミジルスクシネート(以下EGSと略称する)等)が好ましい。
【0013】
【化3】
【0014】
【化4】
【0015】
本発明の導電性有機高分子は、デオキシリボ核酸(DNA)に単に電荷供給材料を結合させたものでもよいが、2以上のDNAが電荷供給材料により架橋されている構造であってもよい。すなわち、DNA−電荷供給材料−DNAといった構造でもよく、更に、DNA−電荷供給材料−DNA−電荷供給材料−DNA−というように連続する構造であってもよい。このような架橋構造の場合のDNAの数は、2個から10万個とすることが好ましい。
【0016】
以下、架橋構造を持つ本発明の伝導性有機高分子の例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。これは、図1で示すような構造を持つ。この化学物質の特徴は、DNAのグアニン塩基に金属錯体、望ましくは化1に示すような制癌性白金錯体(シス−プラチン、シス−[Pt(NH3)2Cl4]、トランス−DDP、[Pt(dien)Cl]+、カルボプラチン、CHIP(イプロプラチン)、DACCP、マロナトプラチナム等)を結合させ、さらに、水溶性架橋剤、望ましくは化3に示すような水溶性イソチオシアネート(DIDS、もしくは4−アセトアミド−4‘−イソチオシアノスチルベン−2,2’− ジスルホン酸2ナトリウム塩等)でチオ尿素結合、もしくは化4に示すようなEGS等)でアミド結合をおこない、それを介し、さらにアミン化合物、望ましくは水溶性アミン、特に望ましくは化2に示すようなコンゴーレッド、パラロザニリン、チオニン、ポルフィリン等の電荷発生物質を結合させる。
【0017】
次に、DNA/シス−プラチン/DIDS/コンゴーレッド/DIDS/シス−プラチン/DNA(以下A−1と略称する)(図2)の物質を例に取って具体的に説明する。DNAとシス−プラチンとを反応させた場合、シス−プラチンの塩素がはずれ、DNAのグアニン塩基のN7位と結合する(化5)。さらに、シス−プラチンの−NH3とDIDSのN=C=S基(チオイソシアネート基)が反応し、チオ尿素結合を構成する(化6)。このとき、同様なチオ尿素結合を構成しうるコンゴーレッドを同時に反応させれば(化7)、上記A−1が生成することになる(化8)。
【0018】
【化5】
【0019】
【化6】
【0020】
【化7】
【0021】
【化8】
【0022】
この物質は、コンゴーレッド分子内で電荷が分離し、生成されたホール(正孔)がDIDS中のフェニル基と共役二重結合を伝達し、さらに、DNAのグアニン塩基に結合したシス−プラチンにより、DNAのグアニン基に特異的にホールが注入され、DNA分子鎖内にホールが伝達できるようになる。DNAのグアニン塩基部でホールが注入されやすいのは、グアニンの酸化電位が、他の3種の塩基(アデニン、シトシン、チミン)より低いためである。それぞれの塩基の酸化電位は、水素電極電位を基準として、グアニンが1.49V、アデニンが1.96V、シトシンが2.14V、チミンが2.11Vという結果がC.A.M.Seidelらによって報告されている(Jounal of PhysicalChemistry,vol.100,p.5541−p.5553,1996年のp.5544におけるTable2)。こうして、本発明物質の電気伝導度は向上する。
【0023】
一般には、DNAの電気抵抗は極めて高く、分子内に電荷を生成させるような有機色素等をインターカレーションさせても、伝導率が極端に向上することはない。しかし、グアニン塩基に特異的にホールを注入し、DNA内部の電荷濃度を高めれば、DNA内部で電荷の移動が起き、電流が流れやすくなると解釈できる。
一方、電荷が電子の場合は、シトシン又はチミンに電子が注入される。
【0024】
A−1は、すべての分子に等価な結合位置が2つあり、化学的にも対称なので、DNAを基本鎖にして複雑な架橋構造を構成することが可能である。すなわち、DNA/シス−プラチン/DIDS/コンゴーレッド/DIDS/シス−プラチン/DNAという構造である。このような構造にすれば、物質の耐熱温度が向上し、窒素雰囲気下の熱分解温度は約450℃以上にも昇り、きわめて化学的に安定な化合物とすることができる。
【0025】
一方、通常のポリアセチレンやポリピロール等の導電性高分子は、大気による酸化等で不安定になりやすく、導電性を生み出すドーパントも化学的に不安定なヨウ素等を用いる必要がある。それに対し、本発明のA−1は、導電性を生み出すようなドーパントも必要なく、大気中でも安定で、作製後1ヶ月以上の大気中室温保持後でも、変質等は観測されない。
【0026】
もちろん、架橋構造を構成しない物質の構成もあり、それは、DNA/シス−プラチン/DIDSの先に結合させる物質がモノアミン色素の場合であり、この場合、架橋構造は構成せず、繊維状のDNA構造を維持したままの物質となる。また、DNAのみと反応させることには限らず、DNA分子とタンパク分子をシス−プラチン/DIDS/(ジアミン化合物)/DIDS/で結合させることも可能である。
【0027】
コンゴーレッドは、吸収波長は約570nmで、蛍光がほとんど出ないので、電荷発生材料としても期待できる。したがって、合成したA−1が極めて安定な光センサーを構成することが可能となる。さらに、コンゴーレッドは、アミロイドタンパクを特異的に染色する染色剤であることから、合成したA−1がβシート構造を多く持つのアミロイドタンパク(β型プリオン等)を検出する電子センサーに用いることも期待できる。
【0028】
2以上のDNAが、塩基に結合する電荷移動性物質を介して結合しているもの、又は、その塩基に結合する電荷移動性物質が架橋剤を介して結合しているものでもDNAそれ自体よりは伝導特性が高まることが判った。ここでいう電荷移動性物質及び架橋剤は上記と同様なものである。このようなものの例としては、DNA/シス−プラチン/DIDS/シス−プラチン/DNA構造を有する物質が挙げられ、これは、架橋構造を構成し、DNAそれ自体よりは伝導特性が高まる。
【0029】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
水はMILLIPORE社製超純水製造装置MILLIQで精製した超純水(抵抗値1018Ω以上)を用いた。DNAは、バクテリオファージ λcl857 Sam7 由来のλDNA(宝酒造製)を用いた。λDNA はTEバッファー (Tris:10mM、EDTA:1mM、pH=8)中に濃度0.4mg/mlで溶解している。始めにλDNAのバッファー溶液1mlをとり、濃度2.5mg/mlのシス−プラチン(Sigma−Aldrich社製)水溶液80μlと混合した。さらに、濃度1mg/mlのDIDS(同仁化学社製)水溶液301μlと濃度0.5mg/mlのコンゴーレッド(和光純薬製)水溶液400μlを加え、55℃で三日間保温した。化8に示した架橋構造体の生成は次に示す結果から確認した。天然のDNAの紫外可視吸収スペクトルでは,極大吸収波長は260nmであるがPt錯体が結合すると極大吸収波長が約10nmレッドシフトする事が知られている(Journal of the American Chemical Society, 1980年,102巻,P.5565−5572, Chottard et al.中のp.5567の左側カラム下から8行目)。図3にDNAとシス−プラチンを反応させた時の紫外可視吸収スペクトルを示す。図3を見ると、単独のDNAでは260nmに極大吸収があるのに対し、シス−プラチンと反応させた場合には極大吸収が270nmにある。すなわち極大吸収波長が約10nmレッドシフトしていることが分かる。この結果からシス−プラチンはDNAと結合することが確かめられた。図4にDIDSとシス−プラチンを反応させたときの赤外吸収スペクトルを示す。図5に示したDIDSの赤外吸収スペクトル、図6に示したシス−プラチンの赤外吸収スペクトルと比較すると,N=C=S基に由来する2140cm-1のピークが消失し,新たにN−C=S基に由来する1302cm-1の吸収ピークが現れたことが分かる。この結果からシス−プラチンとDIDSは結合することが確かめられた。図7にDIDSとコンゴーレッドを反応させたときの赤外吸収スペクトルを示す。図8にコンゴーレッドの赤外吸収スペクトルを示す。DIDSのN=C=S基に由来する2140cm-1のピークが消失していること、1645,1545cm-1のチオ尿素結合のピークが強くなっていることからDIDSとコンゴーレッドは結合することを確認した。図9に示した全体のスペクトルにおいても、DIDSのN=C=S基に由来する2140cm-1のピークが消失していることと、1645,1545cm-1のチオ尿素結合のピークが強くなっていることから,化8に示す架橋構造体(A−1)の生成を確認した。
【0030】
合成した架橋構造体の精製を行うためにエタノール沈殿を行った。反応溶液200μlをサンプルチューブに取り出し、濃度3mol/lの酢酸ナトリウム水溶液20μlとエタノール400μlを加えてよく混合した。室温で一時間放置したのち、4℃、13200rpmの条件で30分間の遠心分離を行い、上ずみ液と沈殿物を分離した。回収した沈殿物を再び10μlの超純水に溶解した。ガラス基板上に電極間距離10μmで作製した金電極上にこの水溶液をマイクロシリンジで一滴垂らして、窒素雰囲気下で一晩乾燥させた。これにより、金電極上にサンプルの薄膜を作製することができた。
【0031】
このサンプル薄膜の電流電圧特性の評価をした。電流電圧特性は、HEWWLETT PACKARD社のpA METER/DC VOLTAGE SOURCE 4140B(電流検出感度10-12A)を用いて測定した。結果を図10に示す。λDNAは電流が検出できず、抵抗値が10GΩ以上あることがわかった。一方、架橋構造体は2Vの時に0.1A/m2(5×10-1S/m)で、これは、本方法によりDNAの導電率が向上したことを示している。
【0032】
(実施例2)
濃度0.32mg/mlのλDNAバッファー溶液400μlに濃度5mg/mlのシス−プラチン水溶液12μl、濃度1mg/mlのDIDS水溶液300μlを加えてよく混合し、55℃で三日間保温した。実施例1と同様に紫外可視吸収スペクトル、赤外吸収スペクトルから図11に示した架橋構造体(A−2)の生成を確認した。合成した架橋構造体の精製を行うためにエタノール沈殿を行った。反応溶液200μlをサンプルチューブに取り出し、濃度3mol/lの酢酸ナトリウム水溶液20μlとエタノール400μlを加えてよく混合した。室温で一時間放置したのち、4℃、13200rpmの条件で30分間の遠心分離を行い、上ずみ液と沈殿物を分離した。回収した沈殿物を再び10μlの超純水に溶解した。ガラス基板上に電極間距離10μmで作製した金電極上にこの水溶液をマイクロシリンジで一滴垂らして、窒素雰囲気下で一晩乾燥させた。これにより、金電極上にサンプルの薄膜を作製した。電流電圧特性の評価を行った結果を図12に示す。しかしながらここで合成した架橋構造体は、10μmの電極間距離では電流が検出できず、抵抗値が10GΩ以上あることがわかった。
そこで、電極間距離をさらに短くして電流電圧特性を測定した。測定には、Dual Probe AFM(特願2001−006284)を使用した。測定結果を図13に示す。その結果、電極間隔を50nm程度まで小さくすると3Vの時に約4nAの電流を流れることが分かった。図14に示したように、天然のλDNAでは50nmの電極間隔でも電流が検出できないことから、本方法により50nm以内における導電性を付与できることを示した。
【0033】
(実施例3)
配列番号1〜4に示す四種類の120塩基の一本鎖DNA(以下ssDNAとする)を、それぞれssDNA1〜ssDNA4とし、これらをApplied Biosystems社製DNA合成機Expedite8909を使い、ホスホロアミダイト法で合成した。ここで、ssDNA1とssDNA2、ssDNA3とssDNA4はそれぞれ互いに相補的な塩基配列であり、ハイブリダイゼーションをすることで水素結合により二本鎖DNAを形成することができる。ハイブリダイゼーションは、それぞれのssDNAのモル比が1:1となるように混合し、97℃で5分間保温した後、ゆっくりと室温に戻すことで行った。ハイブリダイゼーションを行い二本鎖DNAとしたのち,エタノール沈殿で精製を行った。ssDNA1とssDNA2から形成される二本鎖DNAをG0、ssDNA3とssDNA4から形成される二本鎖DNAをG100とした。G0は両端からそれぞれ10塩基対の領域以外は,全てアデニン−チミンの塩基対で構成されている。一方、G100は両端からそれぞれ10塩基対の領域以外は,全てグアニン−シトシンの塩基対で構成されている。G100とG0を用いて,実施例1と同様な架橋構造体を以下の手順で合成した.濃度0.4mg/mlに調製した二本鎖DNAのバッファー溶液1mlをとり、濃度2.5mg/mlのシス−プラチナム(II) ジアミン ジクロライド水溶液80μlと混合した。さらに、濃度1mg/mlのDIDS水溶液301μlと濃度0.5mg/mlのコンゴーレッド水溶液400μlを加え、55℃で三日間保温した。反応溶液200μlをサンプルチューブに取り出し、濃度3mol/lの酢酸ナトリウム水溶液20μlとエタノール400μlを加えてよく混合した。室温で一時間放置したのち、4℃、13200rpmの条件で30分間の遠心分離を行い、上ずみ液を抜き取り沈殿物を回収した。合成した架橋構造体の精製を行うためにエタノール沈殿を行った。反応溶液200μlをサンプルチューブに取り出し、濃度3mol/lの酢酸ナトリウム水溶液20μlとエタノール400μlを加えてよく混合した。室温で一時間放置したのち、4℃、13200rpmの条件で30分間の遠心分離を行い、上ずみ液と沈殿物を分離した。回収した沈殿物を再び10μlの超純水に溶解した。ガラス基板上に電極間距離10μmで作製した金電極上にこの水溶液をマイクロシリンジで一滴垂らして、窒素雰囲気下で一晩乾燥させた。これにより、金電極上にサンプルの薄膜を作製した。
【0034】
G100架橋構造体とG0架橋構造体の電流電圧特性の評価を行った結果を図15、16に示す。電極間隔10μmにおいては、G0架橋構造体では電流が検出できず、G100架橋構造体では4Vの時に4A/m2(10S/m)(図15)、最高値では4Vの時に3800A/m2(104S/m)(図16)の電流を流すことが分かった。Dual Probe AFMによるG100架橋構造体の電流電圧特性を図17に示す。G100架橋構造体では500nmの電極間隔において1Vの時に5nAの電流を流すことが分かった。Dual Probe AFMによるG0架橋構造体の電流電圧特性を図18に示す。G0架橋構造体は150nmの電極間隔でも電流を検出できなかった。
【0035】
(比較例1)
実施例3で合成した二本鎖DNAのG0、G100に以下の手順でシス−プラチンを付加した。濃度0.4mg/mlに調製した二本鎖DNAのバッファー溶液1mlをとり、濃度2.5mg/mlのシス−プラチン水溶液80μlと混合し、55℃で三日間保温した。精製するためにエタノール沈殿を行った。反応溶液200μlをサンプルチューブに取り出し、濃度3mol/lの酢酸ナトリウム水溶液20μlとエタノール400μlを加えてよく混合した。室温で一時間放置したのち、4℃、13200rpmの条件で30分間の遠心分離を行い、上ずみ液を抜き取り沈殿物を回収した。実施例1と同様に紫外可視吸収スペクトルから、DNAにシス−プラチンが付加したことを確認した。Dual Probe AFMによる電流電圧特性の評価の結果を図19、20に示す。その結果、G100とG0にシス−プラチンを付加しただけでは電流を検出できず、その抵抗値は10GΩ以上であることが分かった。
【0036】
(実施例4)
DNAはサケの***から取り出したもの(和光純薬製)を使った。始めに、エタノール沈殿による精製を行った。2mg/mlの濃度に調製したDNAのTEバッファー溶液200μlをサンプルチューブに取り出し、濃度3mol/lの酢酸ナトリウム水溶液20μlとエタノール400μlを加えてよく混合した。室温で一時間放置したのち、4℃、13200rpmの条件で30分間の遠心分離を行い、上ずみ液を抜き取った。残った沈殿物に70%エタノールを200μl加え、再び4℃、13200rpmの条件で5分間の遠心分離を行い、上ずみ液を抜き取り、沈殿した精製DNAを回収した。2mg/mlの濃度に調製した精製DNA水溶液5.6mlに、濃度2.5mg/mlのシス−プラチナム(II)ジアミン ジクロライド水溶液2.24ml、濃度1mg/mlのDIDS水溶液2.24mlを加えてよく混合し、55℃で三日間保温した。反応溶液200μlをサンプルチューブに取り出し、濃度3mol/lの酢酸ナトリウム水溶液20μlとエタノール400μlを加えてよく混合した。室温で一時間放置したのち、4℃、13200rpmの条件で30分間の遠心分離を行い、上ずみ液を抜き取り沈殿物を回収した。こうして合成した架橋構造体の熱分解温度を調べた。測定には、パーキンエルマー製熱分析装置 TGA−7を使用した。得られた熱重量曲線を図21に示す。熱分解温度は450℃であることが分かった。一方、DNAの熱分解温度は図22に示したように250℃であった。
【0037】
(実施例5)
実施例1、実施例3のG100及び実施例3のG0のそれぞれの電流を実施例1の方法で比較した。結果を図23に示す。この図の左下の点は実施例3のG0、中間の線は実施例1、右上の線は実施例3のG100の結果を示している。この図から、DNA中のグアニンの濃度により、電流が上昇することが判る。
【0038】
本発明の導電性有機高分子は、DNAに導電性を持たせたものであり、これによれば、単分子内で電荷分離状態の実現が可能となり、分子レベルの電子デバイスを動作させる上で、工業的有用性は極めて高い。
【配列表】
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の構造の一例を示す図面である。
【図2】 図2は本発明の構造の一例(A―1)を示す図面である。
【図3】 図3はDNAとシスプラチンの反応前後の紫外可視吸収スペクトルを示す図面である。
【図4】 図4はシスプラシンとDIDS反応物の赤外線スペクトルを示す図面である。
【図5】 図5はDIDSの赤外線スペクトルを示す図面である。
【図6】 図6はシスプラシンの赤外線スペクトルを示す図面である。
【図7】 図7はDIDSとコンゴーレッドの反応物の赤外線スペクトルを示す図面である。
【図8】 図8はコンゴーレッドの赤外線スペクトルを示す図面である。
【図9】 図9はDNAとシスプラチンとDIDSとコンゴーレッドの反応物の赤外線スペクトルを示す図面である。
【図10】 図10は架橋構造体(A−1)の電流密度―電圧特性の関係を示す図である。
【図11】 図11は架橋構造体(A−2)の構造を示す図である。
【図12】 図12は架橋構造体(A−2)の電流密度―電圧特性の関係を示す図である。
【図13】 図13は架橋構造体(A−2)の電流―電圧特性の関係を示す図である。
【図14】 図14はλDNAの電流−電圧特性を示す図である。
【図15】
図15はG100架橋構造体とG0架橋構造体の電流密度―電圧特性を示す図である。
【図16】 図16はG100架橋構造体とG0架橋構造体の電流密度―電圧特性を示す図である。
【図17】 図17はG100架橋構造体の電流―電圧特性を示す図である。
【図18】 図18はG0架橋構造体の電流―電圧特性を示す図である。
【図19】 図19はG100−シスプラチンの電流−電圧特性を示す図である。
【図20】 図20はG0−シスプラチンの電流−電圧特性を示す図である。
【図21】 図21はDNAとシスプラチンとDIDSとコンゴーレッドの反応物の熱重量曲線を示す図面である。
【図22】 図22はDNAの熱重量曲線を示す図面である。
【図23】 図23はグアニンの濃度と電流の関係を示す図である。
Claims (15)
- デオキシリボ核酸(DNA)に電荷供給材料を結合させた導電性有機高分子であって、前記電荷供給材料が塩基に結合する電荷移動性物質及び電荷移動性物質に架橋剤を介して結合された電荷発生物質を含み、前記電荷移動性物質が白金錯体であり、前記電荷発生物質がアミン化合物であることを特徴とする導電性有機高分子。
- 電荷移動性物質がDNAの塩基に特異的に結合するものである請求項1記載の導電性有機高分子。
- 電荷移動性物質がDNAの所望の塩基に特異的に結合するものである請求項1記載の導電性有機高分子。
- 白金錯体がシス−プラチナム(II)ジアミンジクロライドである請求項1記載の導電性有機高分子。
- アミン化合物のアミン基が、アミン化合物1分子あたり1〜100個である請求項1記載の導電性有機高分子。
- アミン化合物が、コンゴーレッド、パラロザニリン及びチオニンから選ばれる1種または2種以上である請求項1又は5記載の導電性有機高分子。
- 架橋剤が、4,4’−ジイソチオシアノ−2,2’−スチルベンジスルホン酸2ナトリウム塩(DIDS)又はエチレングリコール−O,O’−ビス(スクシンイミジルスクシネート(EGS)である請求項1記載の導電性有機高分子。
- DNAが、塩基数2〜10万のものである請求項1記載の導電性有機高分子。
- DNAが、一本鎖から四本鎖のものである請求項1又は8記載の導電性有機高分子。
- DNAが、三つ又もしくは四つ又の分岐構造をもつものである請求項1、8又は9記載の導電性有機高分子。
- 2以上のDNAが電荷供給材料により架橋されている構造である請求項1から10のいずれか1項記載の導電性有機高分子。
- 2以上のDNAが、塩基に結合する白金錯体を介して結合し、かつ、塩基に結合する白金錯体が架橋剤を介して結合している導電性有機高分子。
- 前記白金錯体は、所望の塩基に特異的に結合するものである請求項12記載の導電性有機高分子。
- 白金錯体が、シス−プラチナム(II)ジアミンジクロライドである請求項12又は13記載の導電性有機高分子。
- 架橋剤が、4,4’−ジイソチオシアノ−2,2’−スチルベンジスルホン酸2ナトリウム塩(DIDS)又はエチレングリコール−O,O’−ビス(スクシンイミジルスクシネート(EGS)である請求項12記載の導電性有機高分子。
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