フォトクロミック分析化学

• Project Area: New Horizons of Photochromism: Customized Molecular Design and Novel Applications
• Project/Area Number: 21021018
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Wakayama University
• Principal Investigator: 木村 恵一 和歌山大学, システム工学部, 教授 (50107140)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,400,000 (Direct Cost: ¥4,400,000); Fiscal Year 2010: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2009: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: フォトクロミズム / 分離・分析 / 光制御 / 原子間力顕微鏡 / 化学修飾 / 単分子センシング / ミセル / 物質放出制御 / センシング / 高感度・選択性 / 抽出光度定量

Research Abstract

1原子間力顕微鏡(AFM)によるフォトクロミック高分子の伸縮挙動の光制御の観察
スピロベンゾピランなどのフォトクロミック部位を含む高分子について、平成21年度では、基板に吸着した場合についてその伸縮挙動を観察した。今年度は、フォトクロミック高分子の両末端をAFMのカンチレバーおよび基板に化学結合させた場合について、暗時および光照射時のその伸縮挙動を追跡した。
その結果、フォトクロミック高分子の単分子の伸縮が観測でき、また、紫外光照射による分子構造変化が検出でき、AFMが高分子構造解析に有用であることがわかった。
2フォトクロミッククラウンエーテルの金属イオン錯形成挙動のAFM観察
フォトクロミック部位としてスピロベンゾピランを含むクラウンエーテル(クラウン化スピロベンゾピラン)について、単分子レベルでの金属イオン錯形成挙動の光変化をAFMにより検討したが、現時点では、明確な付着力変化は認められなかった。
3フォトクロミックミセルを用いるイオンセンシングならびに物質光制御
平成21年度に設計合成したフォトクロミック配位子を含む高分子について、今年度そのミセル形成能を詳細に調べた結果、金属イオンの添加および光照射によってミセル構造が大きく変化することを認めた。また、そのミセル構造変化に伴い、有機(脂溶性)物質のミセルからの放出制御が可能になることがわかった。これが、ミセルを用いる薬物放出制御への応用の可能性示唆した。

Research Products

• [Journal Article] AFM Observation of Stimuli-Responsive Stretching Behavior for Spirobenzopyran/Crown-Ether Copolymer (2011)
  • Author(s): S.Kado, K.Uehara, Y.Nakahara, K.Kimura
  • Journal Title: Bull.Soc.Chem.Jpn. Volume: 84 Pages: 422-426
  • NAID: 10028047062
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Morphological Changes in Vesicles and Release of an Encapsulated Compound Triggered by a Photoresponsive Malachite Green Leuconitrile Derivative (2010)
  • Author(s): R.M.Uda, E.Hiraishi, R.Ohnishi, Y.Nakahara, K.Kimura
  • Journal Title: Langmuir Volume: 26(8) Pages: 5444-5450
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Syntheses of Calix[4]arene Ligands Bearing a Spirobenzopyran Moiety and Their Photochemical Behavior on Metal-Ion Complexation and Extraction (2010)
  • Author(s): K.Machitani, M.Saeda, Y.Nakahara, K.Kimura
  • Journal Title: Bull.Soc.Chem.Jpn. Volume: 83(9) Pages: 1107-1112
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analytical and Separation Chemistry by Taking Advantage of Organic Photochromism Combined with Macrocyclic Chemistry (2009)
  • Author(s): K.Kimura, Y.Nakahara
  • Journal Title: Anal.Sci 25 Pages: 9-19
  • NAID: 10025209096
  • Peer Reviewed
• [Presentation] AFM observation of molecular stretching of stimuli-responsive polymer chain (2010)
  • Author(s): S.Mutobe, K.Uehara, S.Kado, Y.Nakahara, K.Kimura
  • Organizer: PACIFICHEM 2010
  • Place of Presentation: ハワイコンベンションセンター(ホノルル市、米国)
  • Year and Date: 2010-12-18
• [Presentation] Photocontrol of Alkali Metal Ion Extractability by Novel Photochromic Calix[4]arene Ligand Bearing a Spirobenzopyran and Three Ethyl-ester Moieties (2010)
  • Author(s): Y.Nakahara, S.Tachibana, K.Machitani, M.Saeda, K.Kimura
  • Organizer: 6th International Symposium on Organic Photochromism
  • Place of Presentation: 日石横浜ビル(横浜市)
  • Year and Date: 2010-10-17
• [Presentation] Development of Photo-responsive Micelle Consisting of Benzo-18-crown-6/Crowned-spirobenzopyran Copolymers (2010)
  • Author(s): Y.Nakahara, Y.Okazaki, K.Kimura
  • Organizer: 6th International Symposium on Organic Photochromism
  • Place of Presentation: 日石横浜ビル(横浜市)
  • Year and Date: 2010-10-17
• [Presentation] Photoresponsive and Cation-Binding Copolymer Incorporating Crown-Ether and Spirobenzopyran Side-Chains (2009)
  • Author(s): K. Kimura, Y. Nakahara, S. Kado, H. Sakamoto, T. Nakamura
  • Organizer: 11th Pacific Polymer Conference
  • Place of Presentation: ケアンズ市(オーストラリア)
  • Year and Date: 2009-12-07
• [Presentation] スピロベンゾピラン/クラウンエーテル部位を有する高分子の光および金属イオンによる伸縮挙動の原子間力顕微鏡による観察 (2009)
  • Author(s): 東美菜子、植原邦佳、門晋平、中原佳夫、木村恵一
  • Organizer: 第5回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇都宮市
  • Year and Date: 2009-05-30
• [Presentation] 外部刺激応答性高分子の伸縮挙動変化の原子間力顕微鏡による追跡 (2009)
  • Author(s): 東美菜子、植原邦佳、門晋平、中原佳夫、木村恵一
  • Organizer: 第70回分析化学討論会
  • Place of Presentation: 和歌山市
  • Year and Date: 2009-05-16
• [Remarks]
  • URL: http://www.wakayama-u.ac.jp/~kkimura
• [Remarks]
  • URL: http://www.wakayama-u.ac.jp/~kkimura