課題番号 ：S-16-NM-0074
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自己支持膜の細孔構造解析
Program Title (English) ：Influence of crosslinkers on the chiral selective gate effect and the inner structure of molecularly imprinted membrane
利用者名（日本語） ：小暮勇斗
Username (English) ：Yuto　KOGURE
所属名（日本語） ：芝浦工業大学大学院　理工学研究科 応用化学専攻
Affiliation (English) ：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）は鋳型分子の特異的相互作用で開孔率変化を起こしポリマー内の溶質透過速度を変化させる現象（ゲート効果）を示す1）。当究室では、MIP電極を用いてゲート効果を利用したセンサを開発している1）。センサの性能の向上のためには、MIP単体を評価し、ゲート効果のメカニズムを理解する必要がある。そこでMIP自体の特性を解析するために約50 µmの膜厚を持つMIP自己支持膜を開発した2）。本研究では、架橋剤を変更した膜を作製し、ゲート効果と膜構造の関係の解析のため、蛍光物質を含浸したMIP自己支持膜の細孔構造を共焦点レーザー顕微鏡で観察した。
２．実験（Experimental）
【利用した主な装置】
共焦点レーザー顕微鏡
【実験方法】
2-1. MIP自己支持膜の合成
鋳型物質にD-（またはL-）フェニルアラニン（Phe）を使用し、機能性モノマー（メタクリル酸, 2-ビニルピリジン）、2種の架橋剤（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: PEAまたはポリブチレングリコールジアクリレート: PBA)、開始剤（2, 2-アゾビスイソブチロニトリル）を混ぜモノマーと鋳型の混合溶液を作製した。Phe: TEDMA: PEAまたはPBA＝1: 215: 10の混合比とした。これを石英板で挟み込み、紫外線を照射し、MIP自己支持膜を得た。
2-2. 共焦点レーザー顕微鏡による膜の観察
0 mMまたは0.5 mM のD-またはL-Phe とフルオレセイン標識デキストラン(MW: 10000) を溶解した溶液に(溶媒：50 wt % MeOHaq)作製した膜を含浸させた。この膜を24 h以上遮光放置した後に共焦点レーザー顕微鏡で観察し、膜の粗密構造の可視化を試みた。
３．結果と考察 （Results and Discussion）
Table1: Sectional view of the D-Phe imprinted membrane stained with the fluorescein-dextran by confocal laser scanning microscope
架橋剤
PBA PEA
Pheなし

鋳型
( D-Phe)

エナンチオマー
( L-Phe)

膜の断面を共焦点レーザー顕微鏡で観察した結果をTable.1に示す。いずれも膜の表面に強い蛍光を示す層があり、鋳型が存在しないと膜内部から蛍光は検出されなかった。鋳型が加えられると、蛍光を示す層の厚みが増大し、膜内部まで蛍光が検出された。本研究で用いた蛍光プローブは分子量が大きいため、膜中の空隙率が高い領域にのみ浸入していると考えられる。そのため、この結果は鋳型の特異吸着により、膜内部の密な領域の空隙が拡がることでゲート効果が発現することを示唆している。
４．その他・特記事項（Others）
1) Y. Yoshimi et al., Anal. Chim. Acta 862, 77-85 (2015)
2) Y. Yoshimi et al., Anal. Chim. Acta 682, 110-116 (2010)
共焦点レーザー顕微鏡の操作に関する助言を頂いた箕輪様、李香蘭様に感謝致します。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1)化学工学会3支部合同大会(2016)
(2)膜シンポジウム2016(2016)
(3)化学工学会　第82年会(2017)
６．関連特許（Patent）
なし