助手清田俊治 助手椎木 弘
Profbssor
Research Associate Research Associate
Tsutomu NAGAOKA．
Shunji KIYODA
Hhoshi SHIIGI1． 石汗多勤口晃渉己 （（｝uロコrent p1て療∈x此s）
物質の循環は情報の流れとして考えることができ，現 象に特異的な分子の認識や計測法の開発は，このような 情報の流れを理解する上で，重要な技術的課題の一つで ある．分子の認識には特異的な検出システムを必要とす るので，選択性に優れ，その感度も高い機器を開発する ことが要求される．そこで，本研究分野では物質個々の 特性を利用したセンサの開発やナノ構造体の構築，さら
にそれらに関連する機能性材料の開発を行っている．
1．1非侵襲医療センサの開発（Develqpment of
no血vasive senso聡釦r d血bal apPlicatbns）
生活習慣病の一つである高脂血症，特に高コレステロ ール血症は動脈硬化や狭心症の危険因子であり，コレス テロール濃度の適正レベルの維持はゆとりある日常生活 を送るための必要条件となっている．従って簡易な計測 法の開発は，医療従事者だけでなく多くの人々に切望さ れている．しかしながら，医療機関で行われる計測は酵 素法によるもので，採血（侵襲）を伴い検査技師を要す，
酵素キットの長期保存などの点で問題を抱えている．最 近，我々はコレステロールの分子鋳型を持つ自己集合単 分子膜が優れた分子認識能を持つことを見出した．そこ で，この分子鋳型膜を組み込んだコレステロールセンサ およびそれを用いる非侵襲計測法の開発を目指している．
将来的に，皮膚に存在する種々の生体物質に展開し，例 えばリボ蛋白リパーゼによる酵素電極（中性脂肪計測）な どとのマルチアレイ化により，一括して身体状態に関す る情報の非侵襲的な採取を目指すこれらにより得られ た数値は，主観的な症状（例えば頭が痛む，きりきり痛 む，がんがんする，重いなど曖昧な患者の表現）に加え て客観的な情報を与えるため，病院へ出向く際の事前チ ェックや近い将来到来する高齢化社会における一人暮ら しの高齢者のための遠隔医療管理システムの構築に有用 であると考えている．
1．2機能性金ナノ粒子の作製とそれを用いた電子デバイ
スへの応用（Cl捌醜血atbn of gdd㎜par曲
釦ms and the並apP㎞tion8 to el㏄㎞nk｝se面ng．devkes）
プラスチック類への金めっきには無電解法が一般的に
利用されているが，多くの処理工程を要し，1エッチング 工程ではクロム酸やシアンなどの有害物質を必要とする．
そこで，有害物質を用いず容易かつ安価にめっき層を形 成する新しい方法を見出した．この方法では，金コ．ロイ
ド溶液にプラスチックを浸して撹搾するだけでプラスチ ック表面に金微粒子を析出させ，均一なめっき層を形成 することができる．コロイドの固定剤として用いるアル キルチ下川ル（バインダー分子）の戸長により，めっき 面の導電性を導電体から絶縁体へと調節することが可能 である．さらに，金微粒子の高次配列がもたらす新しい 機能の発現に注目し，新しい機能をもつセンサの開発を 行っている．既に，バインダー分子により形成されるナ ノギャップを利用したセンサ電極の開発に成功し，DNA 診断への適応を試みている．DNAチップおよびセンサは病 気に関連する遺伝子の研究，ゲノム創薬やテーラーメイ
ド医療の実現だけでなく生物機能解明や食品工学，環境 分野において不可欠なツールであり，いかにして装置お よびチップのコストを低減し，検出感度や操作性を向上 させるかが世界中で競われている．しかしながら，現在 のところ，電気式のセンサの検出限界は十分に得られて おらず，蛍光標識を用いた従来法の利用に限られている．
蛍光標識法はマニピュレータ，蛍光スキャナなどの特殊 な装置を必要とするた戯チップ作製〜検出までの工程 が多く複雑で，そのうえ高価な蛍光試薬を始めとして主 要な特許を海外に抑えられているための特許料負担等の 要因により結果的にコストカ尽く，しかも，十分な感度 が得られないなど，多くの問題を抱えている．しかし，
ナノギャップを持つ高感度センサ電極を用いれば，直接 的な電気信号計測が可能になる．ハイプリダイ吟唱ショ ンにより生じるDNA自身の微小な電気抵抗変化を検出に 利用することで直接的なコンピューター処理が可能にな
り，装置を小型化，低コスト化，迅速な解析など，遺伝 子資源の獲得と権利化に貢献できる．
1．3新規ナノ構造体の作製と分析化学的応用
Φevψpmeロt of novel nano ar面t㏄㎞eロ1ate曲 and thehr a皿通y固aPP㎞tbn9
物質のナノスケールでの配列制御により，電気的，光 学的機能の新たな発現力応能であることが知ちれている．
本研究分野は，この中でも金の微粒子化がもたらす新し い機能の発現に注目し，新しい金ナノ粒子の作製法とそ
一37一
の機能化について検討している．従来の方法により作製 した金微粒子の表面は負に帯電しているが，当研究室で 開発した新しい方法により簡単に正の表面電位を持つ微 粒子を作製することが可能になった．この微粒子を用い て，負電荷を持つDNA骨格に微粒子を配列することが可 能になったため，金微粒子を析出させたDNAのナノワイ ヤーとしての特性評価などを行っている．
L4モリブデン錯体の合成と性質（Syn舳s and C㎞肥壷atb丑㎡Mo】ybden皿Comple㈱）
これまでにモリブデンd1化学種としては初めてとなる単 核の raπ5−dioxo→lo（V）錯体を数種合成し、結晶構造を決 定してきたが、より簡便で、高収率の合成ルートを確立し た。単核のdioxo錯体は、その多くがdO化学種のc15異性体 として知られている。モリブデン単核のdioxo錯体もほと んどがdO化学種のc15−dioxo棚。（VI）錯体であり、多くが酵 素のモデルとして研究されてきた。d豊化学種であるMo（V）
のオキソ錯体の研究は複核の錯体か単核のモノオキソ錯 体が主で、単核のジオキソ錯体としはこ15−dioxo一錯体が1 種報告されているのみである。単核の raη5−dioxo−Mo（v）
錯体の合成法が確立したことにより、他の様々な配位子を 持つ錯体を合成し、その反応性の評価を行う。
2．研究発表（Pub㎞加ns）
2．1学会誌原著論文 （0ゴginal A面des jn Re囲
Jouma厨
1）H．Sh㎏ちSコbkonamちH． Yねkabe，T Nagaoka， Llbel−F爬e On〈灘p E【㏄㎞nic Det㏄匝on of DNA巨Hyb面セation on Gold Nanopartide F鉦再訊ノ望鷹（㎞●5bα，127（10），3280−3281
（2005＞
DNA chips aIe designed b ident茸y hyb面囲on produc砥
蜘㎜y（撚臨㎞g㎜1剛es㎞tb血dめ血e醐伽
sequen㏄s ale scamed with an a鵬maむ巳d。010血Btdc or
nuo⑩me櫨。㎞ent b de鳳h曲don乃e
血t㎜enta恒on of廿良ese dbips Iequ加s出e use of soph㎏亘ca1固 optical devices and elaborately des釦ed label molecules， whidh o丘en Inakes廿塾ese tedmiques mstable and（瑚y血plac且cal apPHcations． In coIpPar掴（）n to tbese tedmiqueS， molecular eledlonic devi（麗 P【Qm鵬 s面9血t食）rw釦rdness 血 s即 inte血。血g and血蝕）rk識憾on of nanosj囮血1tegrat司sys㎏lns．
Tb oonstr並d an elec齪onic sens㎏device， oonduc㎞㏄ of a
証跡略tmolecule complex給ac皿cia喩cbr I将we皿1熔
電he Iepmducib皿取of the elec血ode g町p． A na且veゐDNA had been sugges團1㎞t aπoverlapP㎏between aqa㏄nt base pa血s makesゐDNA oonduc匠ve thIoUgh 重he e1㏄hon−hopping Inedlan丞n■ So， vve σ㎞ the f田⊃dcatk｝n of an elec唖ca1 鯛em救｝㎜ke de㎞on ofbase p…血Φp）mismatdh possible．
2）HSh㎏LD．K輯hna，Yn㎎K噛HorちS．F曲za臓T
Nagao㎞， Molecular R㏄og【通並㎝fbr圃e Adds Using a
Molecu㎞ly血np血led O鴨mxid漉d Polyp狐ole F血n，」：
E㎞」5bα，152（8）， H119−123（2005）．
An elec㎞emical tedmique 鉛r plepa凪tion of a molecu㎞ly 血1Ψdntqd ovemxid囮 polypyπole （oPP立）五kn and i的 】㎝gniUon pK〜per汐 fbr b皿e adds ale 沁ves噛砕 a㎞gfbr apPHcadon b a b皿e add sensor and d」面ca盛on of 血e p血ciple of the 】脚gnidon mechan㎞ with the quarセ 螂副1㎡qDbala鵬The！mlecu㎞ly i卿血紀d oPPy has b㏄n plepared㎞ugh poten樋odynamica皿y ove⑩xida on pKx￡ss in an a踊ne solu盛on丘om a taumdlola敦e（rq doped polypymle
（PPy）fUm gIown on a Au el㏄㎞de． The mol㏄岨綴ly i三三㎞
価mexhibi｛ed a h壇h se猛edvi取and sensi仕vity bwads b且e acidk弘 （澁01ate， chenodeoxychola重e， deoxydlola重e， TC and arti丘db皿y synthes囲 dehydmchola船 showed 血1ear
爬1adon血P民柳綱e㈱㎜㏄蜘㏄呵md血eh
bg疎拙mic oon㏄nt1a血ons in a㎜ge丘om 10刃10105 M wi血 detec匠on hmits fbr t㎜ concen血donS （〜25nM）． The sensitivity of an oPPy五hn ilnp血ted wi重h TC hlc脈eased血the sequen㏄of TC（28．81囲og oonごentmtion）＜Chola㎏（72！7）く chenodeoxydbola紀（73￡）≦deoxycholale（73．7）＜dehydmdlolate
（82ρ），and was丘｝und to depend on the molecular volume of
b皿ea曲［1℃＞Cholate＞henodeoxycholate≧deoxycholale＞
dehydKxぬola紀】・
3）YY纐，且S㎎TNa幽C㎞圃onof
Au Nanoparほde F皿m Electnodes P爬pared on PolystyIene，
E距。ヵη㎜ヶ∫捨，17，2224−2230（2005）．
細㎜oP血de血P四脚on a pol罪脚e甜b血蹴re
s加died as a new el㏄紅ode maに血． The丘㎞s we田畑m｛幻丘om
Au圃d㏄舳｛幽思nt鵬（2．50㎜）md b㎞der mol㏄ωes
（me㎞e曲L bu㎞e血oL Pen血ne曲L hex…me血ol and
hep㎞e甲西ol）on the s曲s血te wi廿1 a s画ghtfblwald plo（測u顧e．
The elec㎞e aUows one to moniぬr leac丘ons occuπ㎞g only on
曲㎜o即d聡md出e ca噸。（㎜∋n的㎜1血9肋m sm岨
molecules sudl as hyd⑩gen peloxide and orga血。 amines we爬
㎜醐yde舳曲㎜e二
4）YY㎜oto，N畑HS坤dTNa幽
E塾eclゴcal pK）perties of a nanoparほde6netwolked f山m，5b理財 段漉1b肱壇， in pless（2006）．
V陀have developed a new tec㎞ique fbr重he p鵜paa丘on of
oondu血g㎜o画de甑w舳oo幽面of即1d
㎜opa血des ne㈱【ked舳b血d㎎1ml㏄曲sud1鎚
butane廿血01， pentanehdoL hexane血ioL and hep㎞e血ioL on a polysりTene subs血te 出lough a one−step s唾典血lward ploce￠ule． The丘hn oonduφvi取becalne s騨cantly hゆer with a dec㈱e血the a皿砂lchain leng仕』depends on廿1e number of calbon aloms（n）of童he bihder mol㏄ule be重ween a両a㏄nt Au
㎜o卿idゆ而dlitwおd㎞帥沁mm㎞血。ゆ10）
蝕）oondudo1（n4＞1he血醐殉（2．1μΩ㎝）p爬p囮
us㎏butane由iol oo燗P（⊃nds敦）1㎞t ofplanar gPld（13μΩcm）．
加 副
2。2．1著書・訳書（Books and Tran曲tLons）
1）椎木弘，「金属ナノ粒子を用いた電気化学的DNA検 出」，ぶんせき（日本分析化学会誌），in press．
2、22報告書その他（Repo血3 and C比ber P媛blications）
1）カシオ科学技術振興財団平成17年度年報「分子の鋳 型を利用する採血不要なコレステロールセンサの開発」
長岡勉（研究代表者）
2）アサヒビール学術振興財団研究紀要「分子鋳型を用い た非侵襲型コレステロールセンサの開発」椎木弘（研
究代表者），長岡 勉（共同研究者）．
3）年報2004ネスレ科学振興会「分子鋳型センサによる 食品中のコレステロール計測」椎木 弘（研究代表者）．
4）研究報告医科学応用研究財団「分子鋳型膜電極を利用 したコレステロールの非侵襲的計測法の開発」椎木 弘
（研究代表者）．
5）コスメトロジー研究振興財団「新しい皮膚成分の分析 手法としてのコレステロールセンサの開発」椎木弘（研
究代表者）．
2．3学会発表等（㎞sen鱗b鵬at Meetings e船）
a3．1学会・国際会議（Presentatbns at Meetings of Academic Societies and Con蝕enoes）
1） 「AGoldKanopartic置eSensor for Flow and Batch Analysis」
（）T． Nagaoka， S． Tokona皿i， H」 SL i igi
L6， lnternationa蓋 Conference on Flow Injection Analysis，
（2005年4月25日）
2）「分子鋳型を利用しだ無侵襲コレステロール計測法の開発」
○椎木弘、深澤聡、長岡勉
PJ1＋1，第44回日本生体医工学会大会（つくば2005年4月
25−27日）
3）「ナノギャップ電極g作製とそのDMセンシング特性」
床波志保，○椎木弘，長岡 勉
C2001，第66回分析化学討論会（北見，2005年5月25日）
4）「金微粒子を用いたナノギャップ電極の作製とその特性1 山本陽二郎，床波志保喜 直信，椎木 弘，○長岡 勉 F2006，第66回分析化学討論会（北見，2005年5月25日）
5）「分子鋳型を用いた新しい皮膚コレステロールの計測法」
深澤 聡，椎木 弘，○長岡 勉
P1065，第66回分析化学討論会（北見，2005年5月25日）
6） 「ローテクによるナノ構造体構築のためのビルディングブ ロック」
山本陽二郎，喜直信，○椎木弘，中尾秀信，長岡勉 P1070，第66回分析化学討論会（北見，2005年5月25日）
7） 「ELECTRICAL PROPERTY OF A NANOPARTICLES−NETWORKED FILM」
（）T． Nagaoka， N． Yoshi， Y． Ya皿amoto， H． Shiigi
P431， 15th International Conference on Solid Sta重e Ionics，
（Baden−Baden，2005年7月16−22日目
8） 「ELECTRICAL I）NA SENSOR US！NG A NAN（トGAP ELECTRODB」
（）H． Sh i igi， S． Tokonami， T． Nagaoka
250， 15th Internationa且・Conference on Solid State Ionics，
（Baden−Baden，2005年7月16−22日）
9） 「One−step Preparation of Pos i t ively Charged Gold−
nanoparticle」
（⊃H． Shiigi， N． Yosh玉， Y． Yamamo to， T． Nagaoka
C20416：00， EUR㎝AT 2005（Prague，2005年9月4−8日目 10） 「Preparation of a Au Kanopar t icles Mono且ayer and hs Proper重y」
OY． Ya皿a皿oto， S． Tokonami， H． Shiigi， T． Nagaoka D62−1195， EURO融T 2005（Prague，2005年9月4−8日）
11） 「Electrical DNA Sens ing Using an Equally Spaced Nanoparticles Film」
OS．一Tokonami， H． Sh i igi， T． Nagaoka
A14−1089， EURO融T 2005（Prague，2005年9月4−8日）
12）「ASkin Cholesterol Sensor Usi㎎Molecularly Imprinted Monolayer Electrode
OT． Nagaoka， S． Fukazawa， H。 Sh H gi
A14−1103， EURO甑T 2005（Prague，2005年9月4−8日）
13）「分子鋳型ポリピロール膜による胆汁酸認識1 0椎木弘，深澤 聡，1長岡 勉
PIO10，日本分析化学会第54年会（名古屋，2005年9月14日）
14）「ローテクによるナノ構造体の構築とその応用」
○椎木弘，喜直信，山本陽二郎，中尾秀信，長岡勉 P3039，日本分析化学会第54年会（名古屋，2005年9月14日）
15）「ナノギャップを持つ金ナノ粒子膜の作製とその特性」
○山本陽二郎｝床波志保，喜 直信，椎木 弘，長岡 勉 B1029，日本分析化学二二54年会（名古屋，2005年9月14日）
16）「皮膚コレステロールの定量法の開発その1」
○深澤 聡，椎木 弘，長岡 勉
E1021，日本分析化学会下54年会（名古屋，2005年9月14日）
17） 「ボトムアップ方式によるナノギャップ電極の作製とその 分析化学的応用」
○床波志保，岩本 昌，橋場 健，椎木 弘，長岡 勉 H1021，日本分析化学会第54年会（名古屋，2005年9月14日）
18） 「金ナノ粒子によるフレキシブル電極の作製とその電気化 学的応用」
○喜 直信，椎木 弘，長岡 勉
13007，日本分析化学会第54年会（名古屋，2005年9月14日）
1g） 「金ナノ粒子を用いる電流鹸出町センサの開発」
○長岡勉
次世代医療システム産業化フォーラム（大阪，2005年9月20日）
20） 「新規ナノめっき法によるフレキシブル電極の作製と電気 化学特性」
喜 直信，山本陽二郎，○椎木弘，長岡 勉
P5，第51回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会（東 京，2005年11月26日）
21） 「分子鋳型によるステロール系分子の認識とEQCMによる
計測」
深澤 聡，C雅木 弘長岡 勉
P8，第51回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会（東 京，2005年11月26日）
22） 「ナノギャップ電極を用いた高感度バイオセンサの開発」
○床波志保，橋場 健，岩本 昌，椎木弘，長岡 勉 PH，第51回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会（東 京，2005年11月26日）
23） 「Nanomolar detection ofbile acids usi㎎a皿olecularly』
i皿printed overoxidized poLypyrrole fHm」
（⊃H． Sh i童gi， S． Fukazaw章， T． Nagaoka
㎜952，Paclfichem 2005（Honolulu，2005年12月15−20日）
24） 「NoninvaSivemeasurement ・of skin cholesterol level
一39一