JP2000256015A - 金属酸化物複合体及び蛋白質固定化用担体 - Google Patents
金属酸化物複合体及び蛋白質固定化用担体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ゲル体の少なくとも表層部にナノレベルの金属
酸化物粒子が分散して存在し、特に、蛋白質を担持する
のに適度な金属酸化物複合体を提供する。 【解決手段】アガロース、カラジーナン、アルギン酸、
ポリアクリルアミド、ポリイソプロピルアクリルアミド
及びポリビニルアルコール等のゲル体の少なくとも表層
部に粒径５〜２００ｎｍの酸化チタンなどの金属酸化物
粒子が分散して存在する金属酸化物複合体である。
酸化物粒子が分散して存在し、特に、蛋白質を担持する
のに適度な金属酸化物複合体を提供する。 【解決手段】アガロース、カラジーナン、アルギン酸、
ポリアクリルアミド、ポリイソプロピルアクリルアミド
及びポリビニルアルコール等のゲル体の少なくとも表層
部に粒径５〜２００ｎｍの酸化チタンなどの金属酸化物
粒子が分散して存在する金属酸化物複合体である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な金属酸化物
複合体に関する。詳しくは、ゲル体の少なくとも表層部
にナノレベルの金属酸化物粒子が分散して存在し、特
に、蛋白質を担持するのに適度な密度で該金属酸化物粒
子を存在させることが可能な金属酸化物複合体である。
複合体に関する。詳しくは、ゲル体の少なくとも表層部
にナノレベルの金属酸化物粒子が分散して存在し、特
に、蛋白質を担持するのに適度な密度で該金属酸化物粒
子を存在させることが可能な金属酸化物複合体である。
【０００２】
【従来の技術】酸化チタンに代表される金属酸化物は、
光学的、電気的、物理的に特異な機能性を有しているた
め、エレクトロニクス材料、光学的触媒、分離膜用素材
等として利用したり、これに酵素等の蛋白質を担持させ
てバイオセンサー、バイオリアクター等として利用する
など、様々な分野においての活用が期待されている。
光学的、電気的、物理的に特異な機能性を有しているた
め、エレクトロニクス材料、光学的触媒、分離膜用素材
等として利用したり、これに酵素等の蛋白質を担持させ
てバイオセンサー、バイオリアクター等として利用する
など、様々な分野においての活用が期待されている。
【０００３】これらの金属酸化物は、主にその表面での
機能性を利用する目的から、一般に、基体上に薄膜の形
態で形成して上記分野に供されることが多い。
機能性を利用する目的から、一般に、基体上に薄膜の形
態で形成して上記分野に供されることが多い。
【０００４】従来、金属酸化物の薄膜を基体上に形成す
る方法として、金属化合物水溶液から、加水分解を利用
して基体上に金属酸化物の薄膜を形成する液相析出法
（Liquid-phase Deposition、以下、ＬＰＤ法という）
が知られている。ＬＰＤ法は、溶液中に基体を浸漬する
ことにより、その表面状態を問わず、該基体表面にナノ
レベルの金属酸化物粒子よりなる薄膜を形成する方法と
して近年注目されている。
る方法として、金属化合物水溶液から、加水分解を利用
して基体上に金属酸化物の薄膜を形成する液相析出法
（Liquid-phase Deposition、以下、ＬＰＤ法という）
が知られている。ＬＰＤ法は、溶液中に基体を浸漬する
ことにより、その表面状態を問わず、該基体表面にナノ
レベルの金属酸化物粒子よりなる薄膜を形成する方法と
して近年注目されている。
【０００５】上記ＬＰＤ法は、例えば、ホウ酸（Ｂ（Ｏ
Ｈ）3）と（ＮＨ4）2ＴｉＦ6との混合溶液における加水
分解反応を利用して、該混合溶液から基体上に酸化チタ
ン（ＴｉＯ2）薄膜を形成させた例が報告されている。
この方法は、フッ素イオン捕捉剤によって水溶液中での
チタンフルオロ錯体の加水分解平衡反応を酸化チタン析
出側にシフトさせ、酸化チタン薄膜を形成するものであ
る。この場合、良好な薄膜を得るためには、均一溶液を
保ちつつ且つ沈殿を生じずにフッ素イオン捕捉剤がフッ
素イオンと反応して安定な化合物を生成することが必要
であり、かかる要件を満足するフッ素補足剤として、ホ
ウ酸、金属アルミニウムが用いられている。
Ｈ）3）と（ＮＨ4）2ＴｉＦ6との混合溶液における加水
分解反応を利用して、該混合溶液から基体上に酸化チタ
ン（ＴｉＯ2）薄膜を形成させた例が報告されている。
この方法は、フッ素イオン捕捉剤によって水溶液中での
チタンフルオロ錯体の加水分解平衡反応を酸化チタン析
出側にシフトさせ、酸化チタン薄膜を形成するものであ
る。この場合、良好な薄膜を得るためには、均一溶液を
保ちつつ且つ沈殿を生じずにフッ素イオン捕捉剤がフッ
素イオンと反応して安定な化合物を生成することが必要
であり、かかる要件を満足するフッ素補足剤として、ホ
ウ酸、金属アルミニウムが用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｌ
ＰＤ法によって得られた酸化チタン薄膜は、蛋白質の固
定用担体として用いた場合、蛋白質の吸着量が低く、ま
た、吸着に伴う変性が起こる場合があるなどの問題を有
することが確認された。この原因として、ＬＰＤ法によ
って基体表面に薄膜として形成される酸化チタン層は、
酸化チタン粒子が緻密に配列して薄膜を形成しているた
め、蛋白質の吸着がその表面のみで起こり、蛋白質の吸
着における活性点が十分に確保できないことによるもの
と推定される。
ＰＤ法によって得られた酸化チタン薄膜は、蛋白質の固
定用担体として用いた場合、蛋白質の吸着量が低く、ま
た、吸着に伴う変性が起こる場合があるなどの問題を有
することが確認された。この原因として、ＬＰＤ法によ
って基体表面に薄膜として形成される酸化チタン層は、
酸化チタン粒子が緻密に配列して薄膜を形成しているた
め、蛋白質の吸着がその表面のみで起こり、蛋白質の吸
着における活性点が十分に確保できないことによるもの
と推定される。
【０００７】一方、基体表面に金属酸化物の層を形成す
る他の方法として、蒸着法、スパッタ法、コロイド溶液
の塗布、乾燥による方法等が知られているが、かかる方
法によって得られる金属酸化物の層についても、金属酸
化物の密度が高過ぎ、その結果、蛋白質の吸着量が低い
という問題を有する。
る他の方法として、蒸着法、スパッタ法、コロイド溶液
の塗布、乾燥による方法等が知られているが、かかる方
法によって得られる金属酸化物の層についても、金属酸
化物の密度が高過ぎ、その結果、蛋白質の吸着量が低い
という問題を有する。
【０００８】従って、本発明の目的は、ナノレベルオー
ダーの粒子径を有する金属酸化物が適度な密度で且つ安
定に存在し、特に蛋白質の吸着に優れた表面特性を有す
る金属酸化物層を有する構造体を提供することを目的と
する。
ダーの粒子径を有する金属酸化物が適度な密度で且つ安
定に存在し、特に蛋白質の吸着に優れた表面特性を有す
る金属酸化物層を有する構造体を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく、鋭意研究を行った結果、ゲル体の表層部
で、金属フルオロ錯体のような加水分解可能な金属化合
物の加水分解反応を実施することにより、ナノレベルの
極めて微細な金属酸化物粒子が高密度で存在しながら、
該ゲル体をマトリックスとして適度に分散された、ゲル
体と金属酸化物との新規な複合体が形成されること、及
び上記金属酸化物複合体は、かかる構造により酸化チタ
ンにおいて対比した場合、酵素等の蛋白質の吸着効果
が、従来のＬＰＤ法により形成される金属酸化物薄膜の
１０倍という優れた特性を発揮することを見い出し、本
発明を完成するに至った。
を達成すべく、鋭意研究を行った結果、ゲル体の表層部
で、金属フルオロ錯体のような加水分解可能な金属化合
物の加水分解反応を実施することにより、ナノレベルの
極めて微細な金属酸化物粒子が高密度で存在しながら、
該ゲル体をマトリックスとして適度に分散された、ゲル
体と金属酸化物との新規な複合体が形成されること、及
び上記金属酸化物複合体は、かかる構造により酸化チタ
ンにおいて対比した場合、酵素等の蛋白質の吸着効果
が、従来のＬＰＤ法により形成される金属酸化物薄膜の
１０倍という優れた特性を発揮することを見い出し、本
発明を完成するに至った。
【００１０】即ち、本発明は、ゲル体の少なくとも表層
部に粒径５〜２０ｎｍの金属酸化物粒子を分散して存在
せしめたことを特徴とする金属酸化物複合体を提供する
ものである。また、本発明は、上記金属酸化物複合体の
製造方法として、ゲル体の少なくとも表層部において、
加水分解可能な金属化合物を加水分解することにより、
該ゲル体内に金属酸化物粒子を生成せしめることを特徴
とする金属酸化物複合体の製造方法を提供する。
部に粒径５〜２０ｎｍの金属酸化物粒子を分散して存在
せしめたことを特徴とする金属酸化物複合体を提供する
ものである。また、本発明は、上記金属酸化物複合体の
製造方法として、ゲル体の少なくとも表層部において、
加水分解可能な金属化合物を加水分解することにより、
該ゲル体内に金属酸化物粒子を生成せしめることを特徴
とする金属酸化物複合体の製造方法を提供する。
【００１１】更に、本発明は、前記金属酸化物複合体よ
りなるタンパク質固定化用担体をも提供する。
りなるタンパク質固定化用担体をも提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の金属酸化物複合体を構成
するゲル体は、含水ゲル（ヒドロゲル）又は乾燥ゲルの
状態の何れでも良い。
するゲル体は、含水ゲル（ヒドロゲル）又は乾燥ゲルの
状態の何れでも良い。
【００１３】また、ゲル体のゲルの種類は、公知のもの
が特に制限なく使用される。例えば、アガロース、カラ
ジーナン、アルギン酸等の多糖ゲル、ポリアクリルアミ
ド、ポリイソプロピルアクリルアミド、ポリビニルアル
コール等の合成ゲルなどが代表的である。
が特に制限なく使用される。例えば、アガロース、カラ
ジーナン、アルギン酸等の多糖ゲル、ポリアクリルアミ
ド、ポリイソプロピルアクリルアミド、ポリビニルアル
コール等の合成ゲルなどが代表的である。
【００１４】これらのゲルは、その構造に応じて架橋し
ていても良く、この場合、金属酸化物複合体に高度な耐
水性を付与することができるため、好ましい。
ていても良く、この場合、金属酸化物複合体に高度な耐
水性を付与することができるため、好ましい。
【００１５】また、上記ゲル体中に存在する金属酸化物
は、加水分解が可能な金属化合物を形成可能な金属の酸
化物が好適である。また、上記金属酸化物は、水酸化物
としてゲル体中に存在していても良い。
は、加水分解が可能な金属化合物を形成可能な金属の酸
化物が好適である。また、上記金属酸化物は、水酸化物
としてゲル体中に存在していても良い。
【００１６】金属酸化物を例示すれば、チタン、バナジ
ウム、ケイ素、鉄、アルミニウム、銀、ジルコニウム等
の金属の一種又は二種以上の酸化物が挙げられる。具体
的には、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化バナジウム（Ｖ2
Ｏ3）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、酸化鉄（α−Ｆｅ2
Ｏ3）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ジルコニ
ウム（ＺｒＯ2）等の単一金属酸化物及び上記金属を含
む複合酸化物が挙げられる。また、β−ＦｅＯ（Ｏ
Ｈ）、α−ＦｅＯ（ＯＨ）、γ−ＦｅＯ（ＯＨ）、水酸
化鉄（III）、水酸化銅、水酸化亜鉛等の金属水酸化物
も挙げることができる。更に、上記金属酸化物は、Ｌ
ａ、Ｓｍ、Ｇｄ等の希土類元素や、金の超微粒子等の貴
金属コロイド粒子を共存させることも可能である。
ウム、ケイ素、鉄、アルミニウム、銀、ジルコニウム等
の金属の一種又は二種以上の酸化物が挙げられる。具体
的には、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化バナジウム（Ｖ2
Ｏ3）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、酸化鉄（α−Ｆｅ2
Ｏ3）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ジルコニ
ウム（ＺｒＯ2）等の単一金属酸化物及び上記金属を含
む複合酸化物が挙げられる。また、β−ＦｅＯ（Ｏ
Ｈ）、α−ＦｅＯ（ＯＨ）、γ−ＦｅＯ（ＯＨ）、水酸
化鉄（III）、水酸化銅、水酸化亜鉛等の金属水酸化物
も挙げることができる。更に、上記金属酸化物は、Ｌ
ａ、Ｓｍ、Ｇｄ等の希土類元素や、金の超微粒子等の貴
金属コロイド粒子を共存させることも可能である。
【００１７】上記金属酸化物のうち、酸化チタンは、得
られる金属酸化物複合体の蛋白質の吸着特性に特に優れ
ており、好適である。
られる金属酸化物複合体の蛋白質の吸着特性に特に優れ
ており、好適である。
【００１８】本発明の金属酸化物複合体は、ゲル体中に
粒径が、５〜２００ｎｍ、好ましくは５〜１００ｎｍ、
更に好ましくは５〜５０ｎｍの金属酸化物粒子が分散し
て存在していることを特徴とする。かかるナノレベルの
粒子径を有する金属酸化物粒子は、通常の金属酸化物粉
体の一次粒子径程度に匹敵し、このような大きさのレベ
ルでゲル体中に分散して存在する複合体は本発明によっ
て初めて提案されたものである。
粒径が、５〜２００ｎｍ、好ましくは５〜１００ｎｍ、
更に好ましくは５〜５０ｎｍの金属酸化物粒子が分散し
て存在していることを特徴とする。かかるナノレベルの
粒子径を有する金属酸化物粒子は、通常の金属酸化物粉
体の一次粒子径程度に匹敵し、このような大きさのレベ
ルでゲル体中に分散して存在する複合体は本発明によっ
て初めて提案されたものである。
【００１９】そして、上記ナノレベルの大きさを有する
金属酸化物粒子は、極めて特異な特性を発揮する。例え
ば、上記粒径でゲル体中に分散して存在する酸化チタン
は、酵素等の蛋白質を極めて多量に安定して固定するこ
とができ、また、そのままでも高い光感受性を発揮し、
光還元触媒として優れた特性を示す。
金属酸化物粒子は、極めて特異な特性を発揮する。例え
ば、上記粒径でゲル体中に分散して存在する酸化チタン
は、酵素等の蛋白質を極めて多量に安定して固定するこ
とができ、また、そのままでも高い光感受性を発揮し、
光還元触媒として優れた特性を示す。
【００２０】本発明において、上記金属酸化物粒子は、
ゲル体の表層部に存在すれば良いが、ゲル体全体に存在
していても良く、同様の効果が得られる。即ち、一般
に、金属酸化物の作用がその表面の反応を利用したもの
であることを勘案すれば、ゲル体の表層部に存在すれば
十分である。
ゲル体の表層部に存在すれば良いが、ゲル体全体に存在
していても良く、同様の効果が得られる。即ち、一般
に、金属酸化物の作用がその表面の反応を利用したもの
であることを勘案すれば、ゲル体の表層部に存在すれば
十分である。
【００２１】ここで、ゲル体の表層部とは、ゲル体表面
からその内部に厚みを有することを意味し、厚みに対し
ては厳密な意味を有するものではないが、該厚みは、金
属酸化物粒子の粒子径の２倍以上、好ましくは、５倍以
上であることがその表面に蛋白質の担持量を高めるため
に好適である。
からその内部に厚みを有することを意味し、厚みに対し
ては厳密な意味を有するものではないが、該厚みは、金
属酸化物粒子の粒子径の２倍以上、好ましくは、５倍以
上であることがその表面に蛋白質の担持量を高めるため
に好適である。
【００２２】後記の製造方法において、ゲル体に加水分
解可能な金属酸化物水溶液を浸透させて金属酸化物を生
成させる方法の場合、上記金属酸化物粒子が存在する厚
みは、上記範囲を十分満足することが本発明者らによっ
て確認された。
解可能な金属酸化物水溶液を浸透させて金属酸化物を生
成させる方法の場合、上記金属酸化物粒子が存在する厚
みは、上記範囲を十分満足することが本発明者らによっ
て確認された。
【００２３】また、上記ゲル体中に存在する金属酸化物
粒子の密度は、ゲル体をマトリックスとする範囲内で高
い程好ましい。好適な密度は、１００００ｎｍ2中に３
０〜１００個、好ましくは４０〜７０個の金属酸化物粒
子が存在する密度である。また、金属酸化物粒子の上記
密度は、少なくとも表層部において達成されていること
が好ましい。
粒子の密度は、ゲル体をマトリックスとする範囲内で高
い程好ましい。好適な密度は、１００００ｎｍ2中に３
０〜１００個、好ましくは４０〜７０個の金属酸化物粒
子が存在する密度である。また、金属酸化物粒子の上記
密度は、少なくとも表層部において達成されていること
が好ましい。
【００２４】ここで、ゲル体に分散した金属酸化物粒子
の密度の測定は、十分に洗浄した被測定面について撮影
された電子顕微鏡写真において、１００００ｎｍ2の区
画を任意に５点選び、各区画中の金属酸化物粒子の個数
を数えることにより行われる。
の密度の測定は、十分に洗浄した被測定面について撮影
された電子顕微鏡写真において、１００００ｎｍ2の区
画を任意に５点選び、各区画中の金属酸化物粒子の個数
を数えることにより行われる。
【００２５】本発明の金属酸化物複合体の形状は、特に
制限されず、フィルム状、シート状、板状、球状、柱
状、不定形状等任意の形状を採ることができ、目的に応
じて選択すればよい。また、本発明の金属酸化物複合体
は、任意の形状を有する基体上に層状に形成して、その
表面特性を支配することもできる。
制限されず、フィルム状、シート状、板状、球状、柱
状、不定形状等任意の形状を採ることができ、目的に応
じて選択すればよい。また、本発明の金属酸化物複合体
は、任意の形状を有する基体上に層状に形成して、その
表面特性を支配することもできる。
【００２６】例えば、ガラス、石英、セラミックス、金
属、プラスチック、雲母等の材質よりなる板状体、ビー
ズ状体、繊維状体等の任意の材質及び形状の基体上に数
μｍ〜数百μｍの厚みで、少なくとも表層部に前記金属
酸化物粒子が分散して存在する本発明の金属酸化物複合
体を形成せしめる態様が挙げられる。
属、プラスチック、雲母等の材質よりなる板状体、ビー
ズ状体、繊維状体等の任意の材質及び形状の基体上に数
μｍ〜数百μｍの厚みで、少なくとも表層部に前記金属
酸化物粒子が分散して存在する本発明の金属酸化物複合
体を形成せしめる態様が挙げられる。
【００２７】本発明の金属酸化物複合体の製造方法は、
特に制限されないが、好適な方法を例示すれば、ゲル体
の少なくとも表層部内において、加水分解可能な金属化
合物を加水分解することにより、該ゲル体内に金属酸化
物粒子を生成せしめる方法が挙げられる。
特に制限されないが、好適な方法を例示すれば、ゲル体
の少なくとも表層部内において、加水分解可能な金属化
合物を加水分解することにより、該ゲル体内に金属酸化
物粒子を生成せしめる方法が挙げられる。
【００２８】具体的には、（ａ）ゲル体を調製する段階
から加水分解剤を存在させ、該加水分解剤を含むゲル体
に加水分解可能な金属化合物を浸透させることにより、
該金属化合物を加水分解する方法、（ｂ）ゲル体を調製
する段階から上記金属化合物を存在させ、該金属化合物
を含むゲル体に加水分解剤を浸透させることにより、該
金属化合物を加水分解する方法、が挙げられる。
から加水分解剤を存在させ、該加水分解剤を含むゲル体
に加水分解可能な金属化合物を浸透させることにより、
該金属化合物を加水分解する方法、（ｂ）ゲル体を調製
する段階から上記金属化合物を存在させ、該金属化合物
を含むゲル体に加水分解剤を浸透させることにより、該
金属化合物を加水分解する方法、が挙げられる。
【００２９】また、他の方法として、（ｃ）ゲル体に上
記金属化合物と加水分解剤とをそれぞれ浸透させる方
法、が挙げられる。上記（ｃ）の方法において、各水溶
液のゲル体への浸透順序は特に制限されない。
記金属化合物と加水分解剤とをそれぞれ浸透させる方
法、が挙げられる。上記（ｃ）の方法において、各水溶
液のゲル体への浸透順序は特に制限されない。
【００３０】これらの製造方法の内、特に、（ａ）の方
法が、ゲル体の表層部に金属酸化物粒子を高密度で生成
することができ好ましい。
法が、ゲル体の表層部に金属酸化物粒子を高密度で生成
することができ好ましい。
【００３１】本発明において、加水分解可能な金属化合
物は、ゲル体で加水分解が可能で、且つ加水分解により
金属酸化物或いは金属水酸化物を生成可能な金属化合物
が特に制限なく使用できる。
物は、ゲル体で加水分解が可能で、且つ加水分解により
金属酸化物或いは金属水酸化物を生成可能な金属化合物
が特に制限なく使用できる。
【００３２】上記金属化合物として好適なものを例示す
れば、（ＮＨ4）2ＴｉＦ6、Ｈ2ＳｉＦ6等金属フルオロ
錯体を代表とする金属錯体、α−ＦｅＯ（ＯＨ）／ＮＨ
4Ｆ・ＨＦ、Ｖ2Ｏ5／ＨＦ、金属アルコキシド等が挙げ
られる。これらの金属化合物をゲル体に浸透させる場
合、水等を溶媒とする溶液の状態で浸透させるのが一般
的である。
れば、（ＮＨ4）2ＴｉＦ6、Ｈ2ＳｉＦ6等金属フルオロ
錯体を代表とする金属錯体、α−ＦｅＯ（ＯＨ）／ＮＨ
4Ｆ・ＨＦ、Ｖ2Ｏ5／ＨＦ、金属アルコキシド等が挙げ
られる。これらの金属化合物をゲル体に浸透させる場
合、水等を溶媒とする溶液の状態で浸透させるのが一般
的である。
【００３３】また、加水分解剤としては、上記金属化合
物の加水分解反応を進行せしめる化合物として使用され
る公知の化合物を使用することができる。
物の加水分解反応を進行せしめる化合物として使用され
る公知の化合物を使用することができる。
【００３４】上記加水分解剤として好適なものを例示す
れば、金属錯体に対して、ホウ酸、リン酸等の酸の他、
アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、有機アミ
ン類、アンモニア水等の塩基性化合物等が挙げられ、前
記金属化合物の種類に応じて適宜選択して使用される。
これらの加水分解剤のうち、リン酸、アルカリ金属水酸
化物、アミン類は、従来のＬＰＤ法においては溶液が白
濁し、使用することができなかったものであるが、本発
明においては、良好に使用することができる。また、酸
化チタンにおいては、ＬＰＤ法において通常使用される
ホウ酸を使用した場合に比べて、リン酸を加水分解剤と
して使用した場合には、その光学的特性の異なる金属酸
化物複合体を得ることができ、加水分解剤の使用可能な
範囲が拡大と共に、更なる金属酸化物複合体の応用分野
の可能性を拡大することができる。上記の加水分解剤を
ゲル体に浸透させる場合、水等を溶媒とする溶液の状態
で浸透させるのが一般的である。
れば、金属錯体に対して、ホウ酸、リン酸等の酸の他、
アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、有機アミ
ン類、アンモニア水等の塩基性化合物等が挙げられ、前
記金属化合物の種類に応じて適宜選択して使用される。
これらの加水分解剤のうち、リン酸、アルカリ金属水酸
化物、アミン類は、従来のＬＰＤ法においては溶液が白
濁し、使用することができなかったものであるが、本発
明においては、良好に使用することができる。また、酸
化チタンにおいては、ＬＰＤ法において通常使用される
ホウ酸を使用した場合に比べて、リン酸を加水分解剤と
して使用した場合には、その光学的特性の異なる金属酸
化物複合体を得ることができ、加水分解剤の使用可能な
範囲が拡大と共に、更なる金属酸化物複合体の応用分野
の可能性を拡大することができる。上記の加水分解剤を
ゲル体に浸透させる場合、水等を溶媒とする溶液の状態
で浸透させるのが一般的である。
【００３５】本発明の金属酸化物複合体の製造方法にお
いて、より高密度の金属酸化物粒子をゲル体中に存在さ
せるためには、ゲル体を調製する段階から加水分解剤を
存在させる前記（ａ）の製造方法の場合、ゲル体中の加
水分解剤の濃度は、０．１〜０．５モル％が好ましく、
また、ゲル体に浸透させる加水分解可能な金属化合物溶
液中の金属化合物の濃度は、０．０５〜０．１５モル％
が好ましい。また、ゲル体を調製する段階から上記金属
化合物を存在させる前記（ｂ）の製造方法の場合、ゲル
体中の上記金属化合物の濃度は、０．０５〜０．１５モ
ル％が好ましく、また、ゲル体に浸透させる加水分解剤
の濃度は、０．１〜０．５モル％が好ましい。
いて、より高密度の金属酸化物粒子をゲル体中に存在さ
せるためには、ゲル体を調製する段階から加水分解剤を
存在させる前記（ａ）の製造方法の場合、ゲル体中の加
水分解剤の濃度は、０．１〜０．５モル％が好ましく、
また、ゲル体に浸透させる加水分解可能な金属化合物溶
液中の金属化合物の濃度は、０．０５〜０．１５モル％
が好ましい。また、ゲル体を調製する段階から上記金属
化合物を存在させる前記（ｂ）の製造方法の場合、ゲル
体中の上記金属化合物の濃度は、０．０５〜０．１５モ
ル％が好ましく、また、ゲル体に浸透させる加水分解剤
の濃度は、０．１〜０．５モル％が好ましい。
【００３６】また、加水分解時の温度は特に制限されな
いが、１０〜３０℃の温度が適当である。
いが、１０〜３０℃の温度が適当である。
【００３７】更に、本発明において、金属酸化物複合体
は、加水分解後、必要に応じてゲル体に含まれる水を除
去して乾燥ゲル体とすることができる。
は、加水分解後、必要に応じてゲル体に含まれる水を除
去して乾燥ゲル体とすることができる。
【００３８】本発明の金属酸化物複合体は、蛋白質の吸
着特性に優れており、蛋白質固定化用担体として有用で
ある。特に、金属酸化物が酸化チタンの場合、かかる特
性が顕著に発揮される。かかる蛋白質の吸着量は、酸化
チタンで対比した場合、従来の方法によって得られた金
属酸化物薄膜に対して１０倍以上の優れた吸着特性を示
す。
着特性に優れており、蛋白質固定化用担体として有用で
ある。特に、金属酸化物が酸化チタンの場合、かかる特
性が顕著に発揮される。かかる蛋白質の吸着量は、酸化
チタンで対比した場合、従来の方法によって得られた金
属酸化物薄膜に対して１０倍以上の優れた吸着特性を示
す。
【００３９】かかる効果の発現機構は明らかではない
が、金属酸化物粒子がゲル体をマトリックスとして分散
されたることにより、該金属酸化物粒子が適度な空間を
保って３次元的に重層されているため、蛋白質の吸着が
表層部のみに限られず、内部の金属酸化物粒子も吸着に
有効に働くことによると推定される。また、かかる構造
は、蛋白質の吸着に限らず、光学的特性等、その他の表
面特性の改善に対しても高い可能性が期待される。
が、金属酸化物粒子がゲル体をマトリックスとして分散
されたることにより、該金属酸化物粒子が適度な空間を
保って３次元的に重層されているため、蛋白質の吸着が
表層部のみに限られず、内部の金属酸化物粒子も吸着に
有効に働くことによると推定される。また、かかる構造
は、蛋白質の吸着に限らず、光学的特性等、その他の表
面特性の改善に対しても高い可能性が期待される。
【００４０】上記蛋白質としては、グルコース酸化酵
素、ピルビン酸酸化酵素等の酸化酵素、アルデヒド脱水
素酵素等の脱水素酵素、ペルオキシターゼ等の酸化物分
解酵素、リパーゼ、キモトリプシン等の加水分解酵素、
チトクロムｃ、チトクロムｃオキシターゼ、チトクロム
ｂ５、フェレドキシン等の電子輸送蛋白質、免疫グロブ
リン、アルブミン、レクチンや各種抗体等の蛋白質が挙
げられる。
素、ピルビン酸酸化酵素等の酸化酵素、アルデヒド脱水
素酵素等の脱水素酵素、ペルオキシターゼ等の酸化物分
解酵素、リパーゼ、キモトリプシン等の加水分解酵素、
チトクロムｃ、チトクロムｃオキシターゼ、チトクロム
ｂ５、フェレドキシン等の電子輸送蛋白質、免疫グロブ
リン、アルブミン、レクチンや各種抗体等の蛋白質が挙
げられる。
【００４１】また、本発明の金属酸化物複合体に蛋白質
を担持させる方法は、特に制限されるものではなく、公
知の方法が特に制限なく使用される。一般には、金属酸
化物複合体を蛋白質を分散したバッファー溶液に浸漬す
ることによって行うことができる。例えば、チトクロム
ｃを固定化する場合、チトクロムｃのリン酸バッファー
溶液に金属酸化物複合体を浸漬して、該金属酸化物複合
体表面にチトクロムｃを担持させることができる。上記
処理の時間は、通常、１０〜１２０分で十分である。
を担持させる方法は、特に制限されるものではなく、公
知の方法が特に制限なく使用される。一般には、金属酸
化物複合体を蛋白質を分散したバッファー溶液に浸漬す
ることによって行うことができる。例えば、チトクロム
ｃを固定化する場合、チトクロムｃのリン酸バッファー
溶液に金属酸化物複合体を浸漬して、該金属酸化物複合
体表面にチトクロムｃを担持させることができる。上記
処理の時間は、通常、１０〜１２０分で十分である。
【００４２】蛋白質を担持した金属酸化物複合体は、必
要に応じて、洗浄、乾燥後、各種用途に使用することが
できる。この場合、本発明の金属酸化物複合体の特徴と
して、蛋白質の担持後、水を飛ばして乾燥ゲルとして
も、該蛋白質が壊れないというメリットも有する。
要に応じて、洗浄、乾燥後、各種用途に使用することが
できる。この場合、本発明の金属酸化物複合体の特徴と
して、蛋白質の担持後、水を飛ばして乾燥ゲルとして
も、該蛋白質が壊れないというメリットも有する。
【００４３】
【発明の効果】以上の説明より理解されるように、本発
明の金属酸化物複合体は、ナノレベルの金属酸化物粒子
をゲル体中に分散して存在した、従来の金属酸化物の薄
膜形成技術では達成できない新規な構造を有することに
より、特に蛋白質の吸着特性において極めて優れた特性
を発揮するものである。従って、例えば、酵素蛋白を高
濃度で表面に担持した活性の高い酵素触媒、蛋白質の機
能制御をおこなえる機能性担体等として応用が可能であ
り、その工業的な価値も極めて高いものである。
明の金属酸化物複合体は、ナノレベルの金属酸化物粒子
をゲル体中に分散して存在した、従来の金属酸化物の薄
膜形成技術では達成できない新規な構造を有することに
より、特に蛋白質の吸着特性において極めて優れた特性
を発揮するものである。従って、例えば、酵素蛋白を高
濃度で表面に担持した活性の高い酵素触媒、蛋白質の機
能制御をおこなえる機能性担体等として応用が可能であ
り、その工業的な価値も極めて高いものである。
【００４４】
【実施例】以下、本発明を更に具体的に説明するため実
施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。
施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。
【００４５】実施例１ （ホウ酸を含むアガロースゲル表面における（ＮＨ4）2
ＴｉＦ6の加水分解反応）ホウ酸水溶液（０．５Ｍ）に
アガロースを１重量％の濃度となるように加え、加熱し
て均一溶液とした。次いで、図１に示すように、底に石
英板よりなる基板２を静置した容器（シャーレ）１にこ
の溶液を注いで放冷し、アガロースのハイドロゲルより
なるゲル体３を得た。
ＴｉＦ6の加水分解反応）ホウ酸水溶液（０．５Ｍ）に
アガロースを１重量％の濃度となるように加え、加熱し
て均一溶液とした。次いで、図１に示すように、底に石
英板よりなる基板２を静置した容器（シャーレ）１にこ
の溶液を注いで放冷し、アガロースのハイドロゲルより
なるゲル体３を得た。
【００４６】このホウ酸を含むアガロースゲルの表面
に、（ＮＨ4）2ＴｉＦ6水溶液（０．１Ｍ、１ｍｌ）よ
りなる加水分解可能な金属化合物溶液４をスポイドによ
りのせて２時間放置することにより、該水溶液をゲル中
に浸透させた。その後、アガロースゲル上に残っている
（ＮＨ4）2ＴｉＦ6水溶液を除去し、アガロースゲル表
面を純水で洗浄した。ついで窒素ガスをアガロースゲル
表面に吹き付け、表面の水分を飛ばして乾燥させた。
に、（ＮＨ4）2ＴｉＦ6水溶液（０．１Ｍ、１ｍｌ）よ
りなる加水分解可能な金属化合物溶液４をスポイドによ
りのせて２時間放置することにより、該水溶液をゲル中
に浸透させた。その後、アガロースゲル上に残っている
（ＮＨ4）2ＴｉＦ6水溶液を除去し、アガロースゲル表
面を純水で洗浄した。ついで窒素ガスをアガロースゲル
表面に吹き付け、表面の水分を飛ばして乾燥させた。
【００４７】次に、石英板に沿ってアガロースゲルを切
り取り、石英板ごと取り出し、本発明の金属酸化物複合
体を得た。
り取り、石英板ごと取り出し、本発明の金属酸化物複合
体を得た。
【００４８】石英板上に形成されるゲルの厚みは、シャ
ーレに注ぐアガロース溶液の量で調節できるが、一般的
には１ｍｍ未満のものを用いた。このアガロースゲル膜
の紫外―可視吸収（ＵＶ−Ｖｉｓ）スペクトルを図２に
示す。
ーレに注ぐアガロース溶液の量で調節できるが、一般的
には１ｍｍ未満のものを用いた。このアガロースゲル膜
の紫外―可視吸収（ＵＶ−Ｖｉｓ）スペクトルを図２に
示す。
【００４９】図２において、ホウ酸水溶液を含むアガロ
ースゲルに（ＮＨ4）2ＴｉＦ6水溶液を接触させた結
果、３４０ｎｍに吸収端を有する吸収が出現した（図２
（ａ））。この吸収は、ホウ酸を含むアガロースゲル単
独においては観測されず（図２（ｂ））、酸化チタンの
バンドギャップ吸収に特有のものである。即ち、アガロ
ースゲル表面上で酸化チタンが生成したことが確認され
た。
ースゲルに（ＮＨ4）2ＴｉＦ6水溶液を接触させた結
果、３４０ｎｍに吸収端を有する吸収が出現した（図２
（ａ））。この吸収は、ホウ酸を含むアガロースゲル単
独においては観測されず（図２（ｂ））、酸化チタンの
バンドギャップ吸収に特有のものである。即ち、アガロ
ースゲル表面上で酸化チタンが生成したことが確認され
た。
【００５０】次に、このアガロースゲル／酸化チタン複
合膜を大気中に放置して乾燥した。得られた乾燥膜を石
英板から剥離し、その表面を走査型電子顕微鏡によって
観察した。図３に観察例を示す。
合膜を大気中に放置して乾燥した。得られた乾燥膜を石
英板から剥離し、その表面を走査型電子顕微鏡によって
観察した。図３に観察例を示す。
【００５１】図３において、アガロースゲル／酸化チタ
ン複合体（金属酸化物複合体）の表面に、直径約１５ｎ
ｍの酸化チタンナノ粒子が高密度に固定化されているこ
とが確認された。酸化チタン粒子の表面に占める密度
は、１００ｎｍ×１００ｎｍ当たりの面積について４５
個であった。かかる密度は、表面から２００μｍの深さ
まで維持されていた。
ン複合体（金属酸化物複合体）の表面に、直径約１５ｎ
ｍの酸化チタンナノ粒子が高密度に固定化されているこ
とが確認された。酸化チタン粒子の表面に占める密度
は、１００ｎｍ×１００ｎｍ当たりの面積について４５
個であった。かかる密度は、表面から２００μｍの深さ
まで維持されていた。
【００５２】実施例２ （リン酸緩衝液を含むアガロースゲル表面における（Ｎ
Ｈ4）2ＴｉＦ6の加水分解反応）アガロースをリン酸緩
衝液（Ｎａ2ＨＰＯ4（０．２Ｍ）、ＮａＨ2ＰＯ4（０．
２Ｍ）、イオン強度０．２２、ｐＨ７）に１重量％の濃
度で加熱溶解させ、冷却してゲルを調製した。このリン
酸緩衝液を含むゲルの表面に、（ＮＨ4）2ＴｉＦ6水溶
液（０．１Ｍ、１ｍｌ）をのせて約３０分間放置するこ
とにより、金属酸化物複合体を製造した。この膜につい
て、ＵＶ−Ｖｉｓスペクトル測定を行った。測定例を図
４に示す。
Ｈ4）2ＴｉＦ6の加水分解反応）アガロースをリン酸緩
衝液（Ｎａ2ＨＰＯ4（０．２Ｍ）、ＮａＨ2ＰＯ4（０．
２Ｍ）、イオン強度０．２２、ｐＨ７）に１重量％の濃
度で加熱溶解させ、冷却してゲルを調製した。このリン
酸緩衝液を含むゲルの表面に、（ＮＨ4）2ＴｉＦ6水溶
液（０．１Ｍ、１ｍｌ）をのせて約３０分間放置するこ
とにより、金属酸化物複合体を製造した。この膜につい
て、ＵＶ−Ｖｉｓスペクトル測定を行った。測定例を図
４に示す。
【００５３】図４において、３３０ｎｍに吸収端を有す
る吸収が観測され、アガロースゲル上における酸化チタ
ンの生成が確認された。
る吸収が観測され、アガロースゲル上における酸化チタ
ンの生成が確認された。
【００５４】また、得られた金属酸化物複合体の表面を
走査型電子顕微鏡によって観察した結果、その表面に、
直径約１３ｎｍの酸化チタン粒子が高密度に固定化され
ていることが確認された。酸化チタン粒子の表面に占め
る密度は、１００ｎｍ×１００ｎｍ当たりの面積につい
て６０個であった。かかる密度は、表面から２５０μｍ
の深さまで維持されていた。
走査型電子顕微鏡によって観察した結果、その表面に、
直径約１３ｎｍの酸化チタン粒子が高密度に固定化され
ていることが確認された。酸化チタン粒子の表面に占め
る密度は、１００ｎｍ×１００ｎｍ当たりの面積につい
て６０個であった。かかる密度は、表面から２５０μｍ
の深さまで維持されていた。
【００５５】実施例３ （逐次形成法）アガロースゲル、カラジーナンゲルをそ
れぞれ純水を用いて作製し、これらゲルの表面に（ＮＨ
4）2ＴｉＦ6水溶液をのせて浸透させ、ついでこのゲル
薄膜をリン酸緩衝液（加水分解剤）に浸すことにより、
これらのゲル表面に酸化チタン粒子を形成させた。
れぞれ純水を用いて作製し、これらゲルの表面に（ＮＨ
4）2ＴｉＦ6水溶液をのせて浸透させ、ついでこのゲル
薄膜をリン酸緩衝液（加水分解剤）に浸すことにより、
これらのゲル表面に酸化チタン粒子を形成させた。
【００５６】先ず、アガロースとカラジーナンとをそれ
ぞれイオン交換水に１重量％もしくは３重量％の濃度で
加熱溶解し、次いで、冷却してハイドロゲルを得た。こ
れらのハイドロゲルの表面上に（ＮＨ4）2ＴｉＦ6水溶
液（０．１Ｍ、１ｍｌ）をのせて放置し、ＴｉＦ6 2-イ
オンをゲル内部へ浸透させた。１時間後にゲル上に残存
する（ＮＨ4）2ＴｉＦ6水溶液を除去し、石英板に沿っ
てゲルを切り取った。
ぞれイオン交換水に１重量％もしくは３重量％の濃度で
加熱溶解し、次いで、冷却してハイドロゲルを得た。こ
れらのハイドロゲルの表面上に（ＮＨ4）2ＴｉＦ6水溶
液（０．１Ｍ、１ｍｌ）をのせて放置し、ＴｉＦ6 2-イ
オンをゲル内部へ浸透させた。１時間後にゲル上に残存
する（ＮＨ4）2ＴｉＦ6水溶液を除去し、石英板に沿っ
てゲルを切り取った。
【００５７】切り取ったアガロースゲル膜ならびにカラ
ジーナンゲル膜をリン酸バッファー溶液に３０分間浸漬
し、ついでイオン交換水に１分間浸漬することにより洗
浄した。
ジーナンゲル膜をリン酸バッファー溶液に３０分間浸漬
し、ついでイオン交換水に１分間浸漬することにより洗
浄した。
【００５８】図５に作製したアガロースゲル膜のＵＶ−
Ｖｉｓスペクトルの測定例を、また図６にカラジーナン
ゲル膜のスペクトルの測定例をそれぞれ示す。
Ｖｉｓスペクトルの測定例を、また図６にカラジーナン
ゲル膜のスペクトルの測定例をそれぞれ示す。
【００５９】図５、図６に示すように、いずれの場合も
３３０ｎｍに吸収端を有する酸化チタン粒子の形成に基
づく吸収が観測され、アガロースゲルならびにカラジー
ナンゲルと酸化チタンナノ粒子の複合化が確認された。
３３０ｎｍに吸収端を有する酸化チタン粒子の形成に基
づく吸収が観測され、アガロースゲルならびにカラジー
ナンゲルと酸化チタンナノ粒子の複合化が確認された。
【００６０】また、得られた金属酸化物複合体の表面を
走査型電子顕微鏡によって観察した結果、その表面に、
直径約１３ｎｍの酸化チタン粒子が高密度に固定化され
ていることが確認された。酸化チタン粒子の表面に占め
る密度は、１００ｎｍ×１００ｎｍ当たりの面積につい
て６０個であった。かかる密度は、表面から２５０μｍ
の深さまで維持されていた。
走査型電子顕微鏡によって観察した結果、その表面に、
直径約１３ｎｍの酸化チタン粒子が高密度に固定化され
ていることが確認された。酸化チタン粒子の表面に占め
る密度は、１００ｎｍ×１００ｎｍ当たりの面積につい
て６０個であった。かかる密度は、表面から２５０μｍ
の深さまで維持されていた。
【００６１】実施例４ （蛋白質の固定化）蛋白質としてチトクロムｃを用い
た。チトクロムｃは等電点ｐＩ＝１０．１の塩基性蛋白
質であり、中性ｐＨでは正電荷を帯びている。その溶液
へアガロースゲル／酸化チタンナノ粒子複合膜を浸漬し
たときのＵＶ−Ｖｉｓスペクトルから、吸着量を評価し
た。また、チトクロムｃの吸着が飽和に達した後、アガ
ロースゲル／酸化チタン複合体をリン酸緩衝液に浸して
チトクロムｃの脱着を評価した。
た。チトクロムｃは等電点ｐＩ＝１０．１の塩基性蛋白
質であり、中性ｐＨでは正電荷を帯びている。その溶液
へアガロースゲル／酸化チタンナノ粒子複合膜を浸漬し
たときのＵＶ−Ｖｉｓスペクトルから、吸着量を評価し
た。また、チトクロムｃの吸着が飽和に達した後、アガ
ロースゲル／酸化チタン複合体をリン酸緩衝液に浸して
チトクロムｃの脱着を評価した。
【００６２】先ず、純水から調製したアガロースゲル
（１ｗｔ％もしくは３ｗｔ％）表面にＴｉＦ6 2-水溶液
（０．１Ｍ、１ｍｌ）をのせて浸透させ（１時間）、さ
らにこの溶液を除き水洗した後、リン酸緩衝液（５ｍ
ｌ、ｐＨ７）に浸漬して加水分解反応を行い、金属酸化
物複合体としてアガロース／酸化チタン複合体を得た。
（１ｗｔ％もしくは３ｗｔ％）表面にＴｉＦ6 2-水溶液
（０．１Ｍ、１ｍｌ）をのせて浸透させ（１時間）、さ
らにこの溶液を除き水洗した後、リン酸緩衝液（５ｍ
ｌ、ｐＨ７）に浸漬して加水分解反応を行い、金属酸化
物複合体としてアガロース／酸化チタン複合体を得た。
【００６３】また、得られた金属酸化物複合体の表面を
走査型電子顕微鏡によって観察した結果、その表面に、
直径約１３ｎｍの酸化チタン粒子が高密度に固定化され
ていることが確認された。酸化チタン粒子の表面に占め
る密度は、１００ｎｍ×１００ｎｍ当たりの面積につい
て６０個であった。かかる密度は、表面から２５０μｍ
の深さまで維持されていた。
走査型電子顕微鏡によって観察した結果、その表面に、
直径約１３ｎｍの酸化チタン粒子が高密度に固定化され
ていることが確認された。酸化チタン粒子の表面に占め
る密度は、１００ｎｍ×１００ｎｍ当たりの面積につい
て６０個であった。かかる密度は、表面から２５０μｍ
の深さまで維持されていた。
【００６４】このようにして得られたアガロース／酸化
チタン複合体を、チトクロムｃ（酸化型）のリン酸緩衝
液溶液（１０μＭ、ｐＨ７）に所定時間浸漬した。
チタン複合体を、チトクロムｃ（酸化型）のリン酸緩衝
液溶液（１０μＭ、ｐＨ７）に所定時間浸漬した。
【００６５】次いで、複合体を溶液から引き上げ、イオ
ン交換水で表面上のチトクロムｃを洗浄した後、窒素を
吹き付けて乾燥させた。この複合体のＵＶ−Ｖｉｓスペ
クトル測定例を図７に示す。
ン交換水で表面上のチトクロムｃを洗浄した後、窒素を
吹き付けて乾燥させた。この複合体のＵＶ−Ｖｉｓスペ
クトル測定例を図７に示す。
【００６６】アガロース／酸化チタン複合体は、酸化チ
タンのバンドギャップ吸収に基づく吸収端を３４０ｎｍ
に与えている（図７（ａ））。一方、アガロース／酸化
チタン複合体をチトクロムｃ溶液に１５０分浸漬した後
は、酸化型チトクロムｃに基づくソーレー帯の吸収（４
０９ｎｍ）が観測された。
タンのバンドギャップ吸収に基づく吸収端を３４０ｎｍ
に与えている（図７（ａ））。一方、アガロース／酸化
チタン複合体をチトクロムｃ溶液に１５０分浸漬した後
は、酸化型チトクロムｃに基づくソーレー帯の吸収（４
０９ｎｍ）が観測された。
【００６７】このことは、アガロース／酸化チタン複合
体にチトクロムｃが吸着したことを意味する。また、こ
の吸収極大波長は、酸化型チトクロムｃのリン酸緩衝液
中のそれと一致することから、複合体上に固定化された
チトクロムｃは変性を受けていないことが判る。
体にチトクロムｃが吸着したことを意味する。また、こ
の吸収極大波長は、酸化型チトクロムｃのリン酸緩衝液
中のそれと一致することから、複合体上に固定化された
チトクロムｃは変性を受けていないことが判る。
【００６８】図７（ｃ）は、このチトクロムｃを吸着さ
せたアガロース／酸化チタン複合体を、別に調製したリ
ン酸緩衝液（５ｍｌ、ｐＨ７）に１２０分間浸漬して洗
浄した後のＵＶ−Ｖｉｓスペクトルを示す。この洗浄操
作により、４０％程度のチトクロムｃの脱着が認められ
たが、約６０％は脱着せずに安定に吸着固定化されてい
ることが判る。また、洗浄をさらに１２時間続けても、
これ以上のチトクロムｃの脱着は観測されなかった。
せたアガロース／酸化チタン複合体を、別に調製したリ
ン酸緩衝液（５ｍｌ、ｐＨ７）に１２０分間浸漬して洗
浄した後のＵＶ−Ｖｉｓスペクトルを示す。この洗浄操
作により、４０％程度のチトクロムｃの脱着が認められ
たが、約６０％は脱着せずに安定に吸着固定化されてい
ることが判る。また、洗浄をさらに１２時間続けても、
これ以上のチトクロムｃの脱着は観測されなかった。
【００６９】次に、比較のため、このアガロースゲル／
酸化チタン複合体へのチトクロムｃの吸着ならびに脱着
挙動を、同じ膜厚のアガロースゲル（石英板上）ならび
に、液相析出法（ＬＰＤ法）により石英板上に作製した
酸化チタン薄膜（膜厚１００ｎｍ程度）について行っ
た。
酸化チタン複合体へのチトクロムｃの吸着ならびに脱着
挙動を、同じ膜厚のアガロースゲル（石英板上）ならび
に、液相析出法（ＬＰＤ法）により石英板上に作製した
酸化チタン薄膜（膜厚１００ｎｍ程度）について行っ
た。
【００７０】図８にアガロースゲル／酸化チタン複合
体、アガロースゲル、ならびに酸化チタン薄膜をチトク
ロムｃのリン酸バッファー溶液（１０μＭ、ｐＨ７）へ
浸漬したときの吸光度（ソーレー帯：４０９ｎｍ）の経
時変化を比較した。図中のＡ点において、別途調製した
リン酸緩衝液に薄膜を浸漬し、チトクロムｃの脱着挙動
を観察した。
体、アガロースゲル、ならびに酸化チタン薄膜をチトク
ロムｃのリン酸バッファー溶液（１０μＭ、ｐＨ７）へ
浸漬したときの吸光度（ソーレー帯：４０９ｎｍ）の経
時変化を比較した。図中のＡ点において、別途調製した
リン酸緩衝液に薄膜を浸漬し、チトクロムｃの脱着挙動
を観察した。
【００７１】アガロースゲル／酸化チタン複合体に対す
るチトクロムｃの吸着は２時間以内に飽和に達し、また
その吸着量は上記３種の基板のうち、もっとも多い（図
８（ａ））。一方、同じ膜厚のアガロースゲルにはアガ
ロースゲル／酸化チタン複合体への吸着量に比べて約２
２％のチトクロームｃが（図８（ｂ））、またＬＰＤ法
により作製した酸化チタン表面には、約８％が吸着する
に留まった（図８（ｃ））。
るチトクロムｃの吸着は２時間以内に飽和に達し、また
その吸着量は上記３種の基板のうち、もっとも多い（図
８（ａ））。一方、同じ膜厚のアガロースゲルにはアガ
ロースゲル／酸化チタン複合体への吸着量に比べて約２
２％のチトクロームｃが（図８（ｂ））、またＬＰＤ法
により作製した酸化チタン表面には、約８％が吸着する
に留まった（図８（ｃ））。
【００７２】これら３種の基板からの洗浄に伴うチトク
ロームｃの脱着（Ａ点以降）を比較すると、アガロース
ゲルからはすべてのチトクロームｃが（図８（ｂ））、
またＬＰＤ法で調整した酸化チタン薄膜からは３０％の
チトクロームｃが脱着した（図８（ｃ））。先に述べた
ように、アガロースゲル／酸化チタン複合体からは約４
０％のチトクロームｃが脱着したが、洗浄による脱着後
の最終的な吸着量はアガロースゲル／酸化チタン複合体
が一番大きく、その吸着量は酸化チタン薄膜（ＬＰＤ）
におけるそれの１０倍以上に達する。
ロームｃの脱着（Ａ点以降）を比較すると、アガロース
ゲルからはすべてのチトクロームｃが（図８（ｂ））、
またＬＰＤ法で調整した酸化チタン薄膜からは３０％の
チトクロームｃが脱着した（図８（ｃ））。先に述べた
ように、アガロースゲル／酸化チタン複合体からは約４
０％のチトクロームｃが脱着したが、洗浄による脱着後
の最終的な吸着量はアガロースゲル／酸化チタン複合体
が一番大きく、その吸着量は酸化チタン薄膜（ＬＰＤ）
におけるそれの１０倍以上に達する。
【００７３】このように、アガロースゲル／酸化チタン
複合体は、チトクロムｃの吸着固定化において極めて優
れた担体であることが判る。
複合体は、チトクロムｃの吸着固定化において極めて優
れた担体であることが判る。
【００７４】このようなチトクロムｃの安定な吸着挙動
は、アガロースゲル／酸化チタン複合体を他の方法、即
ちホウ酸を含むアガロースゲル（１ｗｔ％）の表面にＴ
ｉＦ6 2-水溶液をのせて加水分解することにより調製し
た場合についても、実施例４と同様に観測された。
は、アガロースゲル／酸化チタン複合体を他の方法、即
ちホウ酸を含むアガロースゲル（１ｗｔ％）の表面にＴ
ｉＦ6 2-水溶液をのせて加水分解することにより調製し
た場合についても、実施例４と同様に観測された。
【００７５】実施例５ （固定化の安定性評価）実施例１に従って作製したアガ
ロースゲル／酸化チタン複合体ならびにアガロースゲル
（基板：石英板）を、チトクロムｃのリン酸緩衝液溶液
（１０μＭ、ｐＨ７）に浸漬してチトクロムｃを吸着さ
せた（浸漬時間：１時間４５分）。
ロースゲル／酸化チタン複合体ならびにアガロースゲル
（基板：石英板）を、チトクロムｃのリン酸緩衝液溶液
（１０μＭ、ｐＨ７）に浸漬してチトクロムｃを吸着さ
せた（浸漬時間：１時間４５分）。
【００７６】図９において、チトクロムｃの吸着したア
ガロースゲルの吸収スペクトル（図９（ａ））、ならび
にこのゲルを大気下で１２時間放置乾燥した後の吸収ス
ペクトル（図９（ｂ））を示した。
ガロースゲルの吸収スペクトル（図９（ａ））、ならび
にこのゲルを大気下で１２時間放置乾燥した後の吸収ス
ペクトル（図９（ｂ））を示した。
【００７７】チトクロムｃの吸着後、アガロースゲルが
水分を含む状態で観測されるソーレー帯の吸収は、乾燥
後に著しく強度を弱めた（図９（ｂ））。このことは、
チトクロムｃがアガロースゲルの乾燥（収縮）に伴って
変成したことを示している。この乾燥したアガロース膜
を純水に浸しても、チトクロムｃの吸収強度は回復せず
（図９（ｃ））、チトクロムｃの水中への溶出が認めら
れた。
水分を含む状態で観測されるソーレー帯の吸収は、乾燥
後に著しく強度を弱めた（図９（ｂ））。このことは、
チトクロムｃがアガロースゲルの乾燥（収縮）に伴って
変成したことを示している。この乾燥したアガロース膜
を純水に浸しても、チトクロムｃの吸収強度は回復せず
（図９（ｃ））、チトクロムｃの水中への溶出が認めら
れた。
【００７８】一方、アガロースゲル／酸化チタン複合体
にチトクロムｃを吸着させた場合、吸着直後（図１０
（ａ））とその乾燥膜（図１０（ｂ））のソーレー帯の
吸光度はあまり変わらず、吸収極大波長が４０２ｎｍに
短波長シフトしたのみであった。
にチトクロムｃを吸着させた場合、吸着直後（図１０
（ａ））とその乾燥膜（図１０（ｂ））のソーレー帯の
吸光度はあまり変わらず、吸収極大波長が４０２ｎｍに
短波長シフトしたのみであった。
【００７９】このことは、アガロースゲル／酸化チタン
複合体に吸着したチトクロムｃは、乾燥状態においても
大きな変成を受けずに固定化されていることを示す。こ
の乾燥膜を純水中に１．５時間浸漬すると、吸収極大波
長は元の位置に近づき、またこの間吸光度は保たれた
（図１０（ｃ））。このように、アガロースゲル／酸化
チタン複合体に吸着したチトクロムｃは、乾燥状態にお
いても変成を受けにくいことが示唆され、アガロースゲ
ルに比べて優れた蛋白質固定能を有することが判る。
複合体に吸着したチトクロムｃは、乾燥状態においても
大きな変成を受けずに固定化されていることを示す。こ
の乾燥膜を純水中に１．５時間浸漬すると、吸収極大波
長は元の位置に近づき、またこの間吸光度は保たれた
（図１０（ｃ））。このように、アガロースゲル／酸化
チタン複合体に吸着したチトクロムｃは、乾燥状態にお
いても変成を受けにくいことが示唆され、アガロースゲ
ルに比べて優れた蛋白質固定能を有することが判る。
【００８０】実施例６ （固定化チトクロムｃの活性評価）アガロースゲル／酸
化チタン複合体に吸着したチトクロムｃの酸化還元活性
について検討した。還元剤としてハイドロサルファイト
ナトリウム（ジチオナイト）を、また酸化剤としてフェ
リシアンカリウムを用い、チトクロムｃの還元・再酸化
にともなうＵＶ−Ｖｉｓスペクトルの変化を測定した。
化チタン複合体に吸着したチトクロムｃの酸化還元活性
について検討した。還元剤としてハイドロサルファイト
ナトリウム（ジチオナイト）を、また酸化剤としてフェ
リシアンカリウムを用い、チトクロムｃの還元・再酸化
にともなうＵＶ−Ｖｉｓスペクトルの変化を測定した。
【００８１】実施例３で調製したアガロースゲル／酸化
チタン複合体にチトクロムｃを吸着させた。この複合体
表面にハイドロサルファイトナトリウムのリン酸バッフ
ァー溶液（１００ｍＭ、ｐＨ７）０．１ｍｌをのせ、１
０分後にこの溶液を取り除いてから薄膜のＵＶ−Ｖｉｓ
スペクトルを測定した。測定例を図１１に示す。
チタン複合体にチトクロムｃを吸着させた。この複合体
表面にハイドロサルファイトナトリウムのリン酸バッフ
ァー溶液（１００ｍＭ、ｐＨ７）０．１ｍｌをのせ、１
０分後にこの溶液を取り除いてから薄膜のＵＶ−Ｖｉｓ
スペクトルを測定した。測定例を図１１に示す。
【００８２】図１１に示すように、ハイドロサルファイ
トナトリウム溶液を添加することによって、酸化体の吸
収（５２２ｎｍ；Ｑ−帯）に代わって還元型チトクロム
ｃに基づく吸収（５２０ ｍと５５０ｎｍ）が現れ、ア
ガロースゲル／酸化チタン複合体に固定化されたチトク
ロムｃが酸化還元活性を有していることが判った。つい
で、この還元型チトクロムｃを含むアガロースゲル／酸
化チタン複合体にフェリシアンカリウムのリン酸バッフ
ァー溶液（１００ｍＭ、ｐＨ７）０．１ｍｌをのせ、１
０分後にこの溶液を除いてからＵＶ−Ｖｉｓスペクトル
を測定した。測定例を図１２に示す。
トナトリウム溶液を添加することによって、酸化体の吸
収（５２２ｎｍ；Ｑ−帯）に代わって還元型チトクロム
ｃに基づく吸収（５２０ ｍと５５０ｎｍ）が現れ、ア
ガロースゲル／酸化チタン複合体に固定化されたチトク
ロムｃが酸化還元活性を有していることが判った。つい
で、この還元型チトクロムｃを含むアガロースゲル／酸
化チタン複合体にフェリシアンカリウムのリン酸バッフ
ァー溶液（１００ｍＭ、ｐＨ７）０．１ｍｌをのせ、１
０分後にこの溶液を除いてからＵＶ−Ｖｉｓスペクトル
を測定した。測定例を図１２に示す。
【００８３】図１２に示すように、フェリシアンカリウ
ム溶液を添加することによって、５２０、５５０ｎｍの
吸収はブロードな酸化型チトクロムｃの吸収（５２２ｎ
ｍ）に変化し、アガロースゲル／酸化チタン複合体に固
定化されたチトクロムｃは可逆的な酸化還元特性を示
す、すなわち酸化還元活性が保持された状態で固定され
ていることが明らかとなった。
ム溶液を添加することによって、５２０、５５０ｎｍの
吸収はブロードな酸化型チトクロムｃの吸収（５２２ｎ
ｍ）に変化し、アガロースゲル／酸化チタン複合体に固
定化されたチトクロムｃは可逆的な酸化還元特性を示
す、すなわち酸化還元活性が保持された状態で固定され
ていることが明らかとなった。
【図１】ハイドロゲル表面におけるＴｉＦ6 2-の加水分
解反応を利用したチタン酸化物の作製方法の模式図
解反応を利用したチタン酸化物の作製方法の模式図
【図２】実施例１において、ホウ酸水溶液を含むアガロ
ースハイドロゲルの表面上でＴｉＦ6 2-の加水分解を行
ったときのＵＶ−Ｖｉｓスペクトルを示す。
ースハイドロゲルの表面上でＴｉＦ6 2-の加水分解を行
ったときのＵＶ−Ｖｉｓスペクトルを示す。
【図３】 実施例１において作製されたアガロースゲル
／酸化チタン複合体の走査型電子顕微鏡写真である。
／酸化チタン複合体の走査型電子顕微鏡写真である。
【図４】 実施例２において、リン酸バッファー溶液を
含むアガロースハイドロゲルの表面上でＴｉＦ6 2-の加
水分解を行ったときのＵＶ−Ｖｉｓスペクトルを示す。
含むアガロースハイドロゲルの表面上でＴｉＦ6 2-の加
水分解を行ったときのＵＶ−Ｖｉｓスペクトルを示す。
【図５】 実施例３において、１重量％アガロースゲル
の表面上でＴｉＦ6 2-の加水分解を行ったときのＵＶ−
Ｖｉｓスペクトルを示す。
の表面上でＴｉＦ6 2-の加水分解を行ったときのＵＶ−
Ｖｉｓスペクトルを示す。
【図６】 実施例３において、カラジーナンゲルの表面
上でＴｉＦ6 2-の加水分解を行ったときのＵＶ−Ｖｉｓ
スペクトルを示す。
上でＴｉＦ6 2-の加水分解を行ったときのＵＶ−Ｖｉｓ
スペクトルを示す。
【図７】 実施例４において、アガロースゲル／酸化チ
タン複合体へのチトクロムｃの吸着・脱着に伴うＵＶ−
Ｖｉｓスペクトルを示す。
タン複合体へのチトクロムｃの吸着・脱着に伴うＵＶ−
Ｖｉｓスペクトルを示す。
【図８】 実施例４において、アガロースゲル／酸化チ
タン複合体、アガロースゲル膜、酸化チタン薄膜へのチ
トクロムｃの吸着・脱着に伴う４０９ｎｍの吸光度変化
を示す。
タン複合体、アガロースゲル膜、酸化チタン薄膜へのチ
トクロムｃの吸着・脱着に伴う４０９ｎｍの吸光度変化
を示す。
【図９】 実施例５において、チトクロムｃが吸着した
アガロースゲル膜の乾燥に伴うＵＶ−Ｖｉｓスペクトル
変化を示す。
アガロースゲル膜の乾燥に伴うＵＶ−Ｖｉｓスペクトル
変化を示す。
【図１０】 実施例５において、チトクロムｃが吸着し
たアガロースゲル／酸化チタン複合体の乾燥に伴うＵＶ
−Ｖｉｓスペクトル変化を示す。
たアガロースゲル／酸化チタン複合体の乾燥に伴うＵＶ
−Ｖｉｓスペクトル変化を示す。
【図１１】 実施例６において、アガロースゲル／酸化
チタン複合体に吸着したチトクロムｃの還元反応に伴う
ＵＶ−Ｖｉｓスペクトル変化を示す。
チタン複合体に吸着したチトクロムｃの還元反応に伴う
ＵＶ−Ｖｉｓスペクトル変化を示す。
【図１２】 実施例６において、アガロースゲル／酸化
チタン複合体に吸着したチトクロムｃの再酸化に伴うＵ
Ｖ−Ｖｉｓスペクトルを示す。
チタン複合体に吸着したチトクロムｃの再酸化に伴うＵ
Ｖ−Ｖｉｓスペクトルを示す。
１ シャーレ ２ 基板 ３ 加水分解剤を含むゲル体 ４ 加水分解可能な金属化合物溶液
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１２Ｎ 11/08 Ｃ１２Ｎ 11/08 Ｂ Ｃ 11/10 11/10 11/14 11/14 Ｆターム(参考） 4B033 NA22 NA42 NB14 NB22 NB35 NB36 NB48 NB50 NB54 NB62 NC04 NC06 NC18 ND05 ND16 4G042 DA01 DB11 DC03 4G047 CA02 CB05 CC03 CD04 4H045 AA10 BA60 BA62 BA63 EA50 FA82
Claims (8)
- 【請求項１】 ゲル体の少なくとも表層部に粒径５〜２
００ｎｍの金属酸化物粒子が分散して存在することを特
徴とする金属酸化物複合体。 - 【請求項２】 金属酸化物が、酸化チタンである請求項
１項に記載の金属酸化物複合体。 - 【請求項３】 ゲル体が、アガロース、カラジーナン、
アルギン酸、ポリアクリルアミド、ポリイソプロピルア
クリルアミド及びポリビニルアルコールよりなる群より
選ばれた含水ゲル又は乾燥ゲルよりなる請求項１項に記
載の金属酸化物複合体。 - 【請求項４】 ゲル体の少なくとも表層部において、加
水分解可能な金属化合物を加水分解することにより、該
ゲル体内に金属酸化物粒子を生成せしめることを特徴と
する金属酸化物複合体の製造方法。 - 【請求項５】 少なくとも表層部に加水分解剤を含むゲ
ル体に金属化合物を浸透させ、該金属化合物を加水分解
する、請求項４項に記載の金属酸化物複合体の製造方
法。 - 【請求項６】 少なくとも表層部に金属化合物を溶解し
て含むゲル体に、加水分解剤を浸透させ、該金属化合物
をゲル内で加水分解する、請求項４項項に記載の金属酸
化物複合体の製造方法。 - 【請求項７】 金属化合物が金属フルオロ錯体であり、
加水分解剤がフッ素イオン補足剤である請求項４〜６項
に記載の金属酸化物複合体の製造方法。 - 【請求項８】 請求項１記載の金属酸化物複合体よりな
る蛋白質固定化用担体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11060698A JP2000256015A (ja) | 1999-03-08 | 1999-03-08 | 金属酸化物複合体及び蛋白質固定化用担体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11060698A JP2000256015A (ja) | 1999-03-08 | 1999-03-08 | 金属酸化物複合体及び蛋白質固定化用担体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000256015A true JP2000256015A (ja) | 2000-09-19 |
Family
ID=13149785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11060698A Pending JP2000256015A (ja) | 1999-03-08 | 1999-03-08 | 金属酸化物複合体及び蛋白質固定化用担体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000256015A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008247708A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Hiroshima Univ | 無機粒子分散エマルション |
| KR100886794B1 (ko) * | 2000-07-29 | 2009-03-05 | 우미코레 아게 운트 코 카게 | 귀금속 나노입자, 이의 제조방법 및 이의 용도 |
| EP2173107A2 (en) | 2001-04-16 | 2010-04-07 | KDDI Corporation | Apparatus for monitoring quality of picture in transmission |
-
1999
- 1999-03-08 JP JP11060698A patent/JP2000256015A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100886794B1 (ko) * | 2000-07-29 | 2009-03-05 | 우미코레 아게 운트 코 카게 | 귀금속 나노입자, 이의 제조방법 및 이의 용도 |
| EP2173107A2 (en) | 2001-04-16 | 2010-04-07 | KDDI Corporation | Apparatus for monitoring quality of picture in transmission |
| EP2173108A2 (en) | 2001-04-16 | 2010-04-07 | KDDI Corporation | Apparatus for monitoring quality of picture in transmission |
| JP2008247708A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Hiroshima Univ | 無機粒子分散エマルション |
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