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低周波ESR法のためのマーカーの開発
慣用的に利用されている電子スピン共鳴(ESR)装置であるX-バンドESR装置を用いても定量的なフリーラジカルの計測を実現することは困難である.そこで,X-バンドESR装置の場合,基準としてマンガンマーカーを用いて,定量性の高い計測法を確立した.しかし,低周波ESR法などで使用されているL-バンドESR装置には,X-バンドESR装置で利用されているマンガンマーカーのような基準として利用可能な試料は存在しない.そこで,定量性の高い測定を実現するためには,L-バンドESR装置のマーカーの開発が必要不可欠である.
L-バンドESR装置を用いて測定しているラジカル種は,主にTEMPOL1)などのニトロキシルラジカルである.このラジカルの特長は,g値がg=2.0055であることおよび窒素原子の核スピン量子数がI=1であるため,超微細構造をもつことである.また,TEMPOLの超微細結合定数(hyperfine coupling constant; hfcc)は,約1.7 mTである.この条件より,マーカーに利用可能物質の条件は,g < 1.823,1.917< g < 1.967,2.044 < g < 2.103,g < 2.200 のg値に比較的シャープな線形のESR信号を有し,安定な物質である.
また,マーカーとしての利用が目的であるため,有機ラジカルのように分解され,時間が経過するにつれて信号強度が変化する物質は不適切である.そこで,金属酸化物中のラジカルを初めとする比較的安定な物質を用いることにした.文献などを調べた結果,酸素空孔と同定されている酸化亜鉛(ZnO)2)がg=1.964~1.956において,非常にシャープなESR信号を有していることが分かった.3)
ZnOのみのESRスペクトル4)
ZnOとTEMPOL水溶液(無負荷中)5)
ZnOとTEMPOL水溶液(生理食塩水)6)
ZnOとラットを一緒にいれたときのESRスペクトル7)
低周波ESR法によるTEMPOLと酸化亜鉛を一緒に測定したときのESRスペクトル8)