課題番号                ：S-18-NM-0014

利用形態                ：機器利用

利用課題名（日本語）    ：分子インプリント高分子膜の不均一構造の解析

Program Title (English) ：Analysis of heterogeneous structure of molecularly imprinted polymer film

利用者名（日本語）      ：成田陽¹⁾, 吉見靖男¹⁾

Username (English)     ：H. Narita¹⁾, Y. Yoshimi¹⁾

所属名（日本語）        ：1) 芝浦工業大学工学部応用化学科

Affiliation (English)  ：1) Department of Applied Chemistry, Shibaura Institute of Technology

１．概要（Summary ）

分子インプリントポリマー(MIP)は、鋳型分子に対する特異結合能を有する合成高分子である。MIP薄膜の透過性は鋳型との特異結合によって変化することが分かっている。ゲート効果と呼ばれるこの現象はバイオセンサーに応用されている。しかし、鋳型との特異的結合によるMIPの形態変化のメカニズムはまだ解明されていません。鋳型との特異的相互作用による内部形態を分析するためにMIP自己支持膜を開発した。既往研究でMIP自己支持膜は鋳型物質の存在下において透過性が変化することが報告されている^[1]。このMIP自己支持膜を蛍光物質に含侵させ、共焦点レーザー顕微鏡で膜内部の観察を行うと、鋳型のエナンチオマーである0.5 mM L-Phe存在下や0.0 mM Phe存在下よりも鋳型である0.5 mM D-Phe存在下で膜内部の蛍光強度が強くなることを見出した。

２．実験（Experimental）

トリエチレングリコールジメタクリレート（TEDMA）とポリエチレングリコールジアクリレート（PEDA）の混合架橋剤と2-ビニルピリジン（2VPy）とメタクリル酸（MAA）の混合機能性モノマーを鋳型であるD-フェニルアラニンと共重合し、D-Phe imprinted membrane(DIM)を作製した。また、鋳型無しでNone-imprinted membrane: NIM)を作製した。50 wt% MeOH溶液を溶媒として0.0 mM Phe, 0.5 mM D-Phe, 0.5 mM L-Phe存在下でDIMにフルオレセイン標識ポリエチレングリコールを含浸させ、共焦点レーザー顕微鏡で膜厚方向の蛍光強度を観察した。得られた膜の断面画像は「LAS AF lite」を使用して、縦軸に蛍光強度、横軸に膜表面からの相対位置を定義してグラフを作成した。

３．結果と考察（Results and Discussion）

図1: DIM(TEDMA: PEDA=215: 10)深さ方向の蛍光強度分布(溶媒:50 wt% MeOH溶液)

DIM(TEDMA: PEDA=215: 10)では鋳型である0.5 mM D-Phe存在下においてのみ膜内部の蛍光強度が0.0 mM Pheや0.5 mM L-Pheに比べて約1.5倍高く検出された。また、DIM(TEDMA: PEDA=215: 22)では鋳型である0.5 mM D-Phe存在下においてのみ膜内部の蛍光強度が0.0 mM Pheや0.5 mM L-Pheに比べて約1.4倍高く検出された。しかし、DIM(TEDMA: PEDA=215: 33)では全条件で膜内部の蛍光強度に差は見られなかった。DIM(TEDMA: PEDA=215: 10, 22)では鋳型存在下で膜内部に蛍光強度が侵入しやすくなったことが示唆された。また、NIMでは鋳型や鋳型のエナンチオマーの添加による膜内部の蛍光強度変化が見られなかった。これらのことから、DIM(TEDMA: PEDA=215: 10, 22)では鋳型と結合サイトの特異結合によって膜内部の架橋構造が変化し、空隙率が大きくなったと考えられる。

４．その他・特記事項（Others）

[1] Y. Yoshimi, N. Ishii, Anal. Chim. Acta 862, 77-85 (2015)

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）

(1) H. Narita, 膜シンポジウム2018, 平成30年11月13日

６．関連特許（Patent）

なし