2015 Fiscal Year Research-status Report
キラリティーの実用的比色分析法を提供し得る金ナノ粒子キラルセンサーの開発
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15K05614
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| Research Institution | Asahikawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
堺井 亮介 旭川工業高等専門学校, 物質化学工学科, 准教授 (90507196)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 金ナノ粒子 / キラル / 比色分析 / 分子認識 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、製薬を含む多岐にわたる産業および有機化学を初めとする幅広い学術分野において今日強く求められている「キラリティーの迅速分析」を達成するために、光学活性化合物のキラリティーに依存して異なる色調を示す機能性金ナノ粒子の開発を目的とした。具体的には、キラルレセプターで表面修飾された金ナノ粒子を創製し、キラル物質に対する金ナノ粒子の色調変化を詳細に評価した。この際、特にキラル認識能や検出感度に焦点を絞り、得られた結果を分子設計にフィードバックすることで、センサーポリマーの最適構造を探索した。様々なキラルレセプターで表面修飾された金ナノ粒子を設計、合成し、構造とキラル認識能の関係を調査した。この様な検討を通して、実際に、認識部位としてキラルアミノ基で表面修飾された金ナノ粒子が、光学活性カルボン酸のそれぞれのエナンチオマーに対し、異なる色調変化を示すことを見出した。従って、当該年度において本研究の目的としていたキラルセンサーに応用可能な基盤物質の創製に成功したと言える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初達成を目指した、それぞれのエナンチマーに対して異なる色調変化を示す金ナノ粒子の合成に成功した。また、分子設計と色調変化の関係性が明らかになりつつあり、さらに有効な金ナノ粒子センサーの開発にとって有用な知見が大いに得られた。従って、本研究では当初の目的を十分に達成しており、計画通りの進展が達成されたと言える。また、これらの研究成果は複数の学会等で発表されており、関連分野の進展および領域の拡大に貢献したものと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当該年度、光学活性カルボン酸やアミノ酸に対してキラリティーに依存した色調変化を示す金ナノ粒子の合成に成功した。今後の目標としては、①適用可能なキラル化合物の範囲を広げること、②各エナンチオマー組成（光学純度）の定量的な分析が可能であるか検討すること、などが挙げられる。具体的には、表面修飾に利用するキラル化合物を網羅的に検討し、適用可能な光学活性化合物の範囲を拡張する。なお、キラル化合物を分析するためには、酸・塩基相互作用や各種ホスト・ゲスト相互作用等の分子認識能を有した表面修飾分子の設計が大変重要である。様々な分子設計を施した表面修飾分子を用い、多種多様な金ナノ粒子の合成、評価を行う。得られた結果を金ナノ粒子の分子設計にフィードバックし、様々なキラル化合物の定性および定性分析に適用可能なセンサーを創製する。
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| Causes of Carryover |
年度当初、金ナノ粒子の凝集等により、目標としたキラルレセプターで表面修飾された金ナノ粒子の合成が非常に困難であった。そこで、表面修飾分子の再設計等を行い、試行錯誤を試みた。最終的には、目的とする金ナノ粒子の合成に至ったが、当該年度の多くの時間を費やすこととなった。従って、当初計上していた化学試薬や溶媒、実験器具等の消耗品を購入するに至らず、当該年度の支出額は予定していた当初のそれより少なくなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
最終的には目的とする金ナノ粒子の合成に成功したため、次年度は色調変化の評価、再設計等に力を注ぐ予定である。年度をまたいでしまったが、予定通り次の段階に進むことができるため、当初計上していた化学試薬や溶媒、実験器具等の消耗品を購入する必要が生じる。次年度では、今年度使用しなかった予算を使用し、それらの消耗品等を購入する予定である。また、次年度に計上した予算も使用し、研究を加速させる。
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