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2016 Fiscal Year Research-status Report

光安定性超分子型 蛍光色素の開発と生体イメージングへの応用

Research Project

Project/Area Number 16K13102
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

水上 進  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30420433)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Keywords超分子化学 / 蛍光色素 / 光安定性
Outline of Annual Research Achievements

蛍光色素の光安定性を向上させる戦略として、超分子化学を利用した超分子型蛍光色素の開発を行った。これは、有機ホスト分子がゲストである蛍光色素分子を包接した超分子複合体を形成することにより、物理的に酸素などの反応性分子から保護し、色素の光安定性を向上させるという試みである。本年度は有機ホスト分子として、cucurbit[n]urilを用いて、検討を行った。様々な蛍光色素とcucurbit[7]uril (CB7)およびcucurbit[8]uril (CB8)を共存させ、その吸収スペクトルを測定した。CB類は水素結合のアクセプターとして働く複数のカルボニル基を有していることから、カチオン性の色素において良い取り込みが観察された。特に立体的に包接されやすい構造のpyronine YはCB7およびCB8の双方に強く取り込まれ、550 nm付近の吸収極大値が減少し、550 nm付近のに吸収極大値が上昇するという顕著なスペクトル変化が観察された。続いて、これらのpyronine Y-CB錯体の緩衝溶液にXeランプで光照射を行い、その光安定性を調べた。大気下およびアルゴン雰囲気下の双方で、光退色性を評価した結果、大気条件下でCB7錯体が顕著な光安定性の向上を示した。一方、CB7よりも強く錯体を形成したCB8においては、大気下、アルゴン雰囲気下の双方において、目立った光安定性の向上は見られなかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

pyronine Yがホスト分子(cucurbit[7]uril)に包摂されることによって、特に大気条件下で光安定性が向上することを明らかにした。また、ホスト分子のサイズを変えることで、蛍光色素の光安定性の向上の程度に差が出ることを見出した。

Strategy for Future Research Activity

光安定性向上のメカニズムの考察を行い、さらなる光安定性向上を目指す。また、異なる原理に基づく光安定性向上戦略の開発も合わせて行う。

Causes of Carryover

年度内に購入予定であった物品(光照射装置)の選定に時間がかかり、購入が次年度にずれ込んだため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成28年度に予定していた物品購入の為に使用する。

  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 6 results)

  • [Journal Article] Enzyme-Triggered Compound Release using Functionalized Antimicrobial Peptide Derivatives2017

    • Author(s)
      Shin Mizukami, Masayoshi Kashibe, Kengo Matsumoto, Yuichiro Hori, Kazuya Kikuchi
    • Journal Title

      Chem. Sci.

      Volume: 8 Pages: 3047-3053

    • DOI

      10.1039/C6SC04435B

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Targetable Fluorescent Sensors for Advanced Cell Function Analysis2017

    • Author(s)
      Shin Mizukami
    • Journal Title

      J. Photochem. Photobiol. C

      Volume: 30 Pages: 24-35

    • DOI

      10.1016/j.jphotochemrev.2017.01.003

  • [Journal Article] Real-Time Intravital Imaging of pH Variation Associated with Osteoclast Activity2016

    • Author(s)
      Hiroki Maeda, Toshiyuki Kowada, Junichi Kikuta, Masayuki Furuya, Mai Shirazaki, Shin Mizukami, Masaru Ishii, Kazuya Kikuchi
    • Journal Title

      Nat. Chem. Biol.

      Volume: 12 Pages: 579-585

    • DOI

      10.1038/nchembio.2096

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Development of Bioanalytical Technologies Based on Rational Design of Organic-Nano Hybrid Materials2017

    • Author(s)
      水上 進
    • Organizer
      第94回日本生理学会
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松(浜松)
    • Year and Date
      2017-03-28
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 有機蛍光色素の光安定性に及ぼす希土類イオン添加の効果2017

    • Author(s)
      井元琢真, 水上進, 菊地和也
    • Organizer
      日本化学会第96春季年会
    • Place of Presentation
      慶應大学(横浜)
    • Year and Date
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [Presentation] 機能性プローブ設計に基づく生体機能解析技術の開発2017

    • Author(s)
      水上 進
    • Organizer
      愛媛大学大学院医学研究科・分子病態医学セミナー
    • Place of Presentation
      愛媛大学(東温)
    • Year and Date
      2017-03-07
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Strategy to improve photostability of fluorescent dyes by using lanthanide ion2016

    • Author(s)
      Takuma Imoto, Shin Mizukami, Kazuya Kikuchi
    • Organizer
      Labeling & Nanoscopy 2016
    • Place of Presentation
      ハイデルベルク(ドイツ)
    • Year and Date
      2016-10-30 – 2016-11-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of bioanalytical tools based on organic-inorganic hybrid nanomaterials2016

    • Author(s)
      Shin Mizukami
    • Organizer
      HOKUDAI-NCTU International Joint Symposium on Nano, Opto and Bio Scinences
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌)
    • Year and Date
      2016-10-04
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Bioimaging and bioanalytical applications with middle molecules on nanaomaterials2016

    • Author(s)
      Shin Mizukami
    • Organizer
      Satellite International Mini Symposium on Middle Molecular Strategy in Sendai
    • Place of Presentation
      東北大学(仙台)
    • Year and Date
      2016-09-20
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Development of molecular imaging probes constructed of small molecules, proteins, and nanomaterials2016

    • Author(s)
      水上 進
    • Organizer
      化学系学協会東北大会
    • Place of Presentation
      いわき明星大学(いわき)
    • Year and Date
      2016-09-10
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Fluorescent probes with molecular targeting property2016

    • Author(s)
      Shin Mizukami
    • Organizer
      CWRU-Tohoku 3rd Joint workshop
    • Place of Presentation
      東北大学(仙台)
    • Year and Date
      2016-08-10
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-01-16  

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