| 酵素を用いるバイオセンサー |
酵素の持つ優れた物質認識機能を利用するのが、一般の、酵素を用いるバイオセンサーの特徴です。
当研究室では、少し違った観点からバイオセンサーの研究を行っています。なお、以下の各トピックスは相互に関連しており、独立しているとは限りません。
- 多重情報取得型バイオセンサー
通常のバイオセンサーは、「電流の変化」または「電位の変化」といった、一つの応答しか得ることができません。したがって、「物質Aの濃度」という一つの情報しか得ることができません。しかし、複数の応答が得られるセンサーを作れば、複数の情報を得ることができます。二つの応答を得ることができれば、「物質Aの濃度」と「物質Bの濃度」、あるいは「その物質の濃度」と「その物質の分子量」といった二つの情報を同時に得ることができます。複数の応答を選るには、以下のようないくつかの方法を採用しています。
・「電極」と「圧電素子」といった複数のトランスデューサーを用いる方法（Tatsuma and Buttry, Anal. Chem., 1997）
・複数の酵素を用いる方法（Notsu and Tatsuma, J. Electroanal. Chem., 2004）
・相転移ゲルを用いて、物質透過性を変化させる方法（Tatsuma, Mori, and Fujishima, Chem. Commun., 1999）
・測定対象を光異性化させる方法（Tatsuma, Okamura, Komori, and Fujishima, Anal. Chem., 2002）
- 活性阻害型バイオセンサー
食品中、体内、大気中に含まれる有害物質の測定を目的としています。酵素の活性は特定の物質によって阻害を受けます。したがって、この作用に基づいて活性阻害物質（その多くは毒性を持つ）の検出・測定ができます。これまで、シアンや、食用植物（青ウメ、桃やアンズの種、キャッサバなど）中に含まれるシアン配糖体を検出するセンサーを開発してきました (Anal. Chem., 1991; 1992; 1996; 1997; 2002ほか)。
- 酵素ペルオキシダーゼやチロシナーゼを用いるバイオセンサー
食品や空気中に含まれる有害物質や、河川の水に含まれる環境ホルモンなどの測定を目的としています (Anal. Chem., 1989; 1992; 1995; 1996; 2000ほか)。
- 電気化学活性ポリマーを用いるバイオセンサー
酵素と電極との間の電子のやり取りをポリマーに行わせることにより、優れたバイオセンサーを作ることを目的としています。
最近では特に、酵素自身にポリマーを合成させ、効率の良い電子授受をめざす「セルフワイヤリング法」も開発しました。
- 酵素モデル物質を利用したバイオセンサー
天然の酵素にはない特性、機能の発現を目指しています。
次のような特徴があります。
・酵素より小さいので、電極と直接電子授受が容易。
・酵素より構造が単純なので、安定性が高い。
・酵素より活性は低いが、多く固定化することによって解決できる場合もある。
・酵素より選択性が低いが、逆に多重情報取得型バイオセンサーに利用すれば、複数の基質の同時定量なども可能になる。
・活性制御など、酵素にはない機能を持たせることが可能である。