生体関連有機分子に応答して色変化する分子認識ガラスの創製

• Project/Area Number: 12750727
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 工業物理化学
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 桑原 哲夫 山梨大学, 工学部, 助手 (70273034)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2001: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2000: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: 分子認識 / 色変化 / シクロデキストリン

Research Abstract

本研究は,ホルモンや薬物などの生体関連有機分子を認識して色変化する分子認識ガラスの開発を目的として,新規に設計・合成した色変化型分子レセプターをガラス表面に導入し,このガラスの分子応答色変化特性について調べる。初年度に合成した色変化型分子レセプターである色素修飾シクロデキストリン(D-CD)は,ゲストとの錯体形成に伴う色変化が非常に小さく,かつ,会合定数も小さい結果となった。そこで本年は,初年度のD-CDの色素とCD単位間にブチレンスペーサーを導入することにより,柔軟性を付与したCD誘導体(D-B-CD)を合成し,このものの溶液中における分子認識特性とガラス基盤上への固定化に関する研究を行った。
D-B-CDは,CDのモノトシル化,アミノ化,そして,色素とのDCCカップリング反応により合成し,元素分析,NMRにより確認した。D-S-CDは,酸性では345nmに極大吸収を示す無色,アルカリ性では450nm付近に幅広い吸収帯を示す黄色を呈した。pHタイトレーション実験から2段階の酸解離平衡(スペーサーの二級アミンと色素中の水酸基へのプロトンの酸解離)が確認され,pKaは,7.44と8.67であった。一方,ゲスト存在下におけるタイトレーション曲線は,酸性側にシフト(pKa : 7.39と8.56)していた。溶液のpHを8.4に設定し,ゲストを添加したところ,無色から黄色への色変化が観察された。様々なゲスト分子について実験後行ったところ,ステロイド系のウルソデオキシコール酸とケノデオキシコール酸に対して,高い分子認識感度を示した。D-B-CDをシリカカップリング剤を用いて,ガラス基盤上への固定化の実験を行った。上記ゲスト分子の溶液に浸漬し色変化挙動について調べたが,色変化を示さなかった。これは,表面への固定化量が微量であるためと思われる。