2016 Fiscal Year Research-status Report
薬剤の放出を蛍光で追跡するための多環状ホストの開発
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16K05761
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| Research Institution | Fukuoka University |
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Principal Investigator |
林田 修 福岡大学, 理学部, 教授 (20231532)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
草野 修平 福岡大学, 理学部, 助教 (80759291)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ホストゲスト化学 / 分子認識 / ゲスト放出 / 薬物送達 / ジスルフィド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、薬物運搬体として利用できる機能性の多環状ホストを開発することを目的としている。例えば、“薬剤(ゲスト)を放出する”と同時に“光り出す”などの新たな機能をもった多環状ホストの開発を目指している。これまでにクラスター効果の概念を取り入れて開発した多環状ホストがシクロファンの集積化にともなってゲスト捕捉力が飛躍的に向上するなどの基盤技術が利用可能である。一方、ジスルフィド結合は動的共有結合として知られ、酸化還元による外部刺激によってその結合の解離・付加を可逆的に制御することができる。そこで、ジスルフィド結合で連結したシクロファン２量体を基体として、蛍光性のローダミン基を２つ導入したホストを分子設計し、合成することにした。還元剤による化学刺激に応じて、シクロファン２量体をシクロファン単量体へ解裂させることが可能であると期待される。研究を遂行し、次のことを明らかにした。(i)新たに２つのローダミン基を導入した蛍光性シクロファン２量体（ホスト）の合成に成功した。(ii)このホストはローダミン基による自己消光のためにホスト単独ではローダミンBと比べて弱い蛍光を示すことを見出した。(iii)ホストの水溶液にジチオトレイトールを添加すると蛍光強度が約３倍に増加したことから、ホストのジスルフィド結合が開裂することでローダミン基を一つだけ有するシクロファン単量体が生成し、自己消光が解消したものと推察した。
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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
前述したように、ジスルフィド結合は動的共有結合として知られ、酸化還元による外部刺激によってその結合の解離・付加を可逆的に制御することができる。そこで、ジスルフィド結合で連結したシクロファン多量体を開発することができれば、外部刺激に応じてシクロファン多量体をシクロファン単量体へ解裂させることができる。つまり、クラスター効果の解消に伴った包接ゲストの放出も可能になるかもしれないと考えた。今年度は、このジスルフィド結合で連結したシクロファン２量体を基体として、さらに蛍光性のローダミン基を導入したホストを分子設計し、合成することを目的とした。多環状ホストに蛍光基をうまく導入し、合成できるかどうかが最大の関門であった。本研究では、次のことを明らかにした。(i)新たに２つのローダミン基を導入した蛍光性シクロファン２量体（ホスト）の合成に成功した。(ii)このホストはローダミン基による自己消光のためにホスト単独ではローダミンBと比べて弱い蛍光を示すことを見出した。(iii)ホストの水溶液にジチオトレイトールを添加すると蛍光強度が約３倍に増加したことから、ホストのジスルフィド結合が開裂することでローダミン基を一つだけ有するシクロファン単量体が生成し、自己消光が解消したものと考察した。このようにジスルフィド結合で連結したシクロファン２量体を基盤として、蛍光性のローダミン基を２つ導入したホストを分子設計し、合成することに成功したことから、当初の目的をほぼ達成できていることからおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までにジスルフィド結合で連結したシクロファン２量体へのローダミン基の導入に成功したので、これらホストを用いて、還元刺激によるシクロファン２量体からシクロファン単量体の生成にともなって、捕捉したゲスト分子を徐放できるかどうかについて検討する。さらに、蛍光応答をより高感度にするために、消光基も導入したシクロファンを新たに分子設計し、合成する。これらホスト分子の蛍光消光特性やゲスト放出機能について評価する。
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| Causes of Carryover |
平成28年度実支出額が所要額よりも約30万円少なかった。これは試薬などの消耗品費が少なくすんだためである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
未使用額の約30万円は平成29年度に繰り越す。
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