Purification of anionic fluorescent probes through precise fraction collection with a two-point detection system using multiple-stacking preparative capillary transient isotachophoresis

原賀 智子; 辻村 大翔*; 宮内 さおり*; 上村 拓也*; 渋川 雅美*; 齋藤 伸吾*

Electrophoresis, 41(13-14), p.1152 - 1159, 2020/07

https://doi.org/10.1002/elps.201900399

アクチノイド等の分析に必要な蛍光性試薬(陰イオン性蛍光プローブ)を高純度化するための技術を開発した。微小サンプルの分析に用いられるキャピラリー電気泳動法のうち、検出点を複数個所有する過渡的等速電気泳動法を開発し、キャピラリー中の泳動速度を泳動毎に正確に算出することにより、分取のタイミングを調整し、目的の成分のみを精確に分取する手法を確立した。これにより、分析に必要な試薬に含まれる不純物を除去し、9599%の高純度化に成功した。

Safe and rapid development of capillary electrophoresis for ultratrace uranyl ions in radioactive samples by way of fluorescent probe selection for actinide ions from a chemical library

原賀 智子; 大内 和希; 佐藤 義行; 星野 仁*; 田中 玲*; 藤原 隆司*; 黒川 秀樹*; 渋川 雅美*; 石森 健一郎; 亀尾 裕; et al.

Analytica Chimica Acta, 1032, p.188 - 196, 2018/11

https://doi.org/10.1016/j.aca.2018.05.077

放射性試料中のアクチノイドイオンを安全、迅速、高感度に分析するため、蛍光プローブを用いたキャピラリー電気泳動法による分析法を開発した。本研究では、化学ライブラリーを用いて、アクチノイドイオンの検出に必要となる蛍光プローブを選択し、大環状および非環状の多座配位骨格を有するプローブ群を整備した。アクチノイドのうち、ウラニルイオンに対して、4座の配位骨格を有する蛍光プローブを用いることにより、従来のキャピラリー電気泳動法の検出限界(ppmレベル)を大幅に改善し、pptレベルの検出限界を達成するとともに、実際の放射性廃液試料の分析に適用できることも示した。

Highly sensitive detection of neodymium ion in small amount of spent nuclear fuel samples using novel fluorescent macrocyclic hexadentate polyaminocarboxylate probe in capillary electrophoresis-laser-induced fluorescence detection

齋藤 伸吾*; 佐藤 義行*; 原賀 智子; 中野 裕太*; 浅井 志保; 亀尾 裕; 高橋 邦明; 渋川 雅美*

Journal of Chromatography A, 1232, p.152 - 157, 2012/04

https://doi.org/10.1016/j.chroma.2011.11.032

廃棄物試料中の微量金属イオンを簡易かつ高感度に分析する方法として、キャピラリー電気泳動-レーザー励起蛍光検出法(CE-LIF)の適用性について検討した。本検討では、高レベル放射性廃棄物の発生源の一つである使用済燃料を模擬した試料溶液(コールド試料)を対象として、燃焼率測定の指標の一つであるネオジムイオンを高感度に検出することを目的として、新規に蛍光プローブを合成し、CE-LIFによる分離検出を試みた。その結果、大環状6座の配位骨格を有する蛍光プローブを用いることにより、試料溶液中に含まれるさまざまな金属イオンからネオジムイオンを分離検出することに成功した。従来の陰イオン交換による分離法では、ネオジムの単離に約2週間を要していたが、本法では数十分で分離検出が可能であり、分離に要する時間を大幅に短縮することができた。

水性二相抽出高速向流クロマトグラフィーによる希土類元素の分離と濃縮

清水 紘平; 齋藤 伸吾*; 長縄 弘親; 渋川 雅美*

no journal, , 

希土類元素は現代の先端技術を支えるさまざまな新素材の原料となるため、近年需要が高まっている。それらの材料をつくるため、希土類元素を相互分離することは必要不可欠である。しかし、互いの化学的性質が類似していることから分離は非常に困難であり、高速かつ分取目的での相互分離を可能にする新たな分離・精製技術の開発が強く望まれている。現在、希土類元素の分離法には溶媒抽出が主として用いられているが、大量の有機溶媒を使用することから、その適切な処理と管理が必要となる。そこで、有機溶媒を使用しない水性二相抽出法に着目し、さらにこれを高速向流クロマトグラフィー(HSCCC)に導入することで、環境への負荷の低減を考慮した高速分取法の開発を目的とした。本研究では抽出試薬にアセチルアセトンを使用し、pHグラジエント溶離を用いることでLa, Ce, Nd, Yb, Scの分離と濃縮を達成した。さらに、移動相に添加した緩衝剤の分配に基づいて分離機構の解析を行った。

放射性廃棄物中のウランの分析のための高感度蛍光プローブを用いたキャピラリー電気泳動-レーザー励起蛍光検出法

原賀 智子; 佐藤 義行*; 渋川 雅美*; 亀尾 裕; 高橋 邦明; 齋藤 伸吾*

no journal, , 

特願 2012-034711   公報

放射性廃棄物の処分に向けて、廃棄物試料中のアクチニド(Th, U, Np, Pu, Am, Cm)を簡易かつ高感度に分析する方法を開発することを目的として、キャピラリー電気泳動-レーザー励起蛍光検出法(CE-LIF)の適用性について検討した。本検討では、ウランを分析対象として、ウラニルイオンと安定な錯体を形成する配位骨格を有する蛍光プローブを新規に合成し、CE-LIFによりウラニルイオンの分離検出を試みた。その結果、溶液試料において、従来のCE法の検出限界(数十ppb-ppmレベル)を大幅に改善した数十pptレベルの検出限界を達成できた。

ウラニルイオンに選択的なキャピラリー電気泳動-レーザー励起検出法用新規蛍光プローブの開発

佐藤 義行; 齋藤 伸吾*; 原賀 智子; 伊東 祐有希*; 亀尾 裕; 高橋 邦明; 渋川 雅美*

no journal, , 

特願 2012-034711   公報

放射性廃棄物や環境中に存在するウラニルイオンの簡易迅速分析法を開発するためにキャピラリー電気泳動-レーザー励起蛍光検出法(CE-LIF)の適用を試みた。CE-LIFによりウラニルイオンを検出するためには、ウラニルイオン(UO)と安定な錯体を形成し、さらに中心金属の消光作用を抑制して発光する必要がある。そこで、UOと安定な錯体を形成すると報告されているフェナントロリンジカルボン酸配位部位を適用し、配位部位と発蛍光部位とをスペーサーを介して結合した新規蛍光プローブ(L)を合成した。このUO-L錯体をCE-LIFに導入し、分離条件の検討を行った。その結果、UO-L錯体は電気泳動中に解離することなく検出され、直接蛍光検出に成功した。UOの検出限界として3.510M(84ppt)と得た。さらに、泳動液にマスキング剤であるCyDTAを添加することによりCa, Fe, Al, ランタノイドイオン群などの共存金属イオンの妨害がないことを確認した。

Safe and rapid analytical methods for actinide ions and radioactive Sr-90 in high-dose radiation samples using fluorescent probes in capillary electrophoresis

原賀 智子; 中野 裕太*; 佐藤 義行; 大内 和希*; 廣瀬 和生*; 渋川 雅美*; 石森 健一郎; 亀尾 裕; 齋藤 伸吾*

no journal, , 

高放射線量の放射性廃棄物試料中のアクチノイドおよび放射性ストロンチウムに対する安全かつ迅速な分析法を開発するため、極少量の試料で迅速な分析が可能なキャピラリー電気泳動法の適用性を検討した。本検討では、アクチノイドに対する高感度オンキャピラリー分析法を構築するため、ポリアミノカルボン酸骨格を有する蛍光性分析用試薬(蛍光プローブ)を開発し、放射性廃液試料中のアクチノイドの定量に成功した。放射性ストロンチウムに対しては、分取後に放射線測定が必要であるため、等速電気泳動法を用いて目的の成分を正確に分取する手法を開発し、福島第一原子力発電所事故によって発生した滞留水試料中のSr-90の定量に成功した。本検討により、アクチノイドの分析においては、従来のキャピラリー電気泳動法の検出限界(ppmレベル)を大幅に改善したpptレベルの検出限界を達成するとともに、放射性ストロンチウムの分析においては、従来の2週間から1日程度に短縮することが可能となった。

Capillary electrophoresis for detection of ultratrace uranyl ions in radioactive samples by way of fluorescent probe selection for actinide ions from a chemical library

原賀 智子; 大内 和希; 佐藤 義行; 星野 仁*; 田中 玲*; 藤原 隆司*; 黒川 秀樹*; 渋川 雅美*; 石森 健一郎; 亀尾 裕; et al.

no journal, , 

放射性試料中のアクチノイドイオンを高感度に分析するため、蛍光プローブを用いたキャピラリー電気泳動法による分析法を開発した。本研究では、化学ライブラリーを用いて、アクチノイドイオンの高感度検出に必要となる大環状および非環状の多座配位骨格を有する蛍光プローブ群を整備した。ウラニルイオンに対しては、4座の配位骨格を有する蛍光プローブを用いることにより、従来のキャピラリー電気泳動法の検出限界(ppmレベル)を大幅に改善し、pptレベルの検出限界を達成するとともに、実際の放射性廃液試料の分析に適用できることを示した。

二次元ゲル電気泳動法によるランタノイドおよびアクチノイドイオン-フミン酸超分子錯体の凝集反応追跡

丸茂 和樹*; 斉藤 拓巳*; 原賀 智子; 渋川 雅美*; 齋藤 伸吾*

no journal, , 

フミン酸は環境中に普遍的に存在する不定形有機高分子であり、環境中の有害重金属や放射性金属イオンと錯形成し保持媒体となることでそれらの動態を制御している。そのため、土壌や河川の環境評価や放射性廃棄物処分の安全評価において、フミン酸による金属イオンの保持挙動の解明が重要である。本研究では、二次元ゲル電気泳動法と分光法を組み合わせた新規分析法を開発し、複雑な混合物であるフミン酸からテルビウム, ウラニル, キュリウムおよびトリウムイオンと強く結合する成分の分子量分画を特定した。また、テルビウムイオンはフミン酸との錯形成によって超分子錯体として存在することが明らかとなり、環境中での拡散はフミン酸によって抑制されることが示唆された。また、キュリウムやトリウムはテルビウムと同様の傾向を示したが、ウラニルは超分子錯体を形成しないことがわかった。本研究結果より、金属イオンの電荷および配位座の違いによってフミン酸による金属イオンの保持挙動が大きく異なることが明らかとなった。