| Project/Area Number |
22K20538
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
0501:Physical chemistry, functional solid state chemistry, organic chemistry, polymers, organic materials, biomolecular chemistry, and related fields
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
|
|---|
| Keywords | フォトン・アップコンバージョン / 三重項―三重項消滅 / TADF三重項増感剤 / 励起三重項 / セラノスティクス / ケージド化合物 / 光物性 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
弱い励起光強度においても高効率な可視→紫外領域のフォトン・アップコンバージョン(TTA-UC)を示す水溶性ナノ粒子を開発し、TTA-UCに基づくセラノスティクス分野を開拓する。可視（Vis）→紫外（UV）領域のTTA-UCは有機溶媒中で報告されているものの、診断・治療分野への展開には、水中かつ低励起強度光下でTTA-UCを示すナノ粒子が必要である。本研究は、①三重項増感分子、②紫外領域発光分子、③紫外UC光に応答して光開裂―薬剤放出するCaged化合物を新規に設計・開発し、その分子組織化と三重項エネルギーマイグレーションに基づくUC分子システムセラノスティクスを創成する。
|
| Outline of Final Research Achievements |
Triplet-triplet annihilation-based photon upconversion (TTA-UC) from visible (Vis) light to ultraviolet (UV) light has attracted attention to biological applications, such as theranostics. In this study, we developed new thermally activated delayed fluorescence (TADF) molecules as triplet photosensitizers exhibiting efficient intersystem crossing processes without heavy metal atoms. Furthermore, we succeeded in synthesizing high quantum yields UV emission annihilators suppressed excimer formation and showed long triplet lifetimes. We achieved the highly efficient blue-to-UV upconversion of 20% in THF solutions under weak excitation intensity such as sunlight level. The triplet photosensitizer was also modified to extend the excitation wavelength, and the green-to-UV upconversion reached the maximum upconversion efficiency of 10%. These new design strategies for Vis-to-UV upconversion materials will provide a realization for theranostics based on TTA-UC system.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
従来の可視→紫外アップコンバージョンでは太陽光レベルの励起光強度ではアップコンバージョン効率が10%未満であった。本研究で開発されたアップコンバージョン発色団は重金属を含むことなく、青色→紫外域のアップコンバージョンでは太陽光レベルの励起光強度で効率を最大化（20%）することに成功した。また、生体透過性のより高い緑色から紫外域のアップコンバージョンもトップクラスの効率（10%）を達成した。本研究成果は高性能な可視→紫外アップコンバージョンシステムの分子デザインの指針となり、セラノスティクスだけでなく、太陽光エネルギーの高度利用に向けた固体システムへの応用にも繋がることが期待される。
|
