2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Photofunctional Molecules Based on Flexible Controls of the Excited Multiplet States of Chromophore-Radical Systems
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16H04128
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
石井 和之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20282022)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
榎本 恭子 東京大学, 生産技術研究所, 技術職員 (50772711)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 色素 / ラジカル / 光励起多重項 / 光機能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ラジカル色素の分子軌道SOMO、及びその光励起多重項状態を自在に制御することで、発光プローブに代表される新規光機能性分子を開発することを目的としている。今年度の研究では、目的達成に資する以下の成果を得た。
① ラジカルスピンの環境制御：平成28年度までの研究で見出された高機能性蛍光プローブBSA-R2cを用いたビタミンCバイオイメージングに関する研究成果をまとめた。具体的には、生体内レドックス分子である過酸化水素やグルタチオンなどと比較することで、ビタミンCとBSA-R2cの反応物質選択性を調べるとともに、マウス内のビタミンC濃度を測定し、イメージングの結果と比較した。本成果は、Scientific Reportsに論文が掲載されるとともに、高濃度ビタミンC療法との関連から重要な成果であるため、日本経済新聞電子版や海外のWebメディアなどで紹介された。
② 近赤外光用発光プローブ：テトラセン環を有するケイ素テトラコサイアニン（SiTc）の合成を試みた。SiTcは、空気中では不安定な化合物であったが、SiTc骨格形成を示すMassスペクトル、吸収スペクトルを得ることができた。
③ SOMO由来の強い発色を示すラジカル色素： 平成29年度までの研究により、SOMO由来の強い発色を示すラジカル色素（ニトロニルニトロキシド誘導体、1,1-ジフェニル-2-ピクリルヒドラジルラジカルなど）をシリカゲルに担持すると、ビタミンCなどの抗酸化物質の水溶液と速やかに反応し、退色することが明らかとなった。この際、シリカゲル担持ラジカルは、窒素下、冷凍保存により、数ヶ月間安定性が保たれることが明らかとなった。本系は、簡便に抗酸化物質を検出・分析するために有用であると考えられる。
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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
マウス内のビタミンC濃度を測定するなど、イメージングの結果と定量的な結果を比較することにより、高機能性蛍光プローブBSA-R2cを用いたビタミンCバイオイメージング技術を確立できた。本研究成果は、高濃度ビタミンC療法との関連から重要であるとして、Scientific Reportsに掲載されるとともに、日本経済新聞電子版や海外のWebメディアなどで紹介されている。このように、本研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度までの研究で見出された高機能性蛍光プローブBSA-R2cについて、より詳細な機構解明を行う。具体的には、pH依存性、温度依存性を、R2cを包むタンパク質BSAの構造変化と比較しながら、ビタミンCとの反応性と遮蔽効果を調べる。
また、そのビタミンCとの反応を反映する蛍光強度の時間変化は、これまでの研究により微分方程式で表されているが、変数が多く、一つの時間変化を解析するのみでは誤差範囲が大きいという課題があった。そこで、フィッティング精度を向上するために、濃度も変数とした新しいグローバルフィッティングを試みる。これにより、正確な速度定数を得ることで、水溶液中のビタミンCが、どのように、BSAで保護されたラジカルに辿り着き、多電子移動反応を起こすのかを明らかとする。また、他の光機能性分子とタンパク質との複合化も検討する。最終年度である平成30年度に、これらの研究成果は論文化する。
平成29年度までの研究により、SOMO由来の強い発色を示すラジカル色素（ニトロニルニトロキシド誘導体、1,1-ジフェニル-2-ピクリルヒドラジルラジカルなど）をシリカゲルに担持すると、ビタミンCなどの抗酸化物質の水溶液と速やかに反応し、退色することが明らかとなってきた。本ラジカル色素－シリカゲル系は、簡便に抗酸化物質を検出・分析するために有用であるため、全体のシステムを最適化し、キットの開発を試みる。
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