2017 Fiscal Year Research-status Report
Elucdation of fluorescence properties of gold nanoparticles bonded with cysteine and development of chiral recognition mateirals
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17K04969
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
上原 伸夫 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50203469)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩井 秀和 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10311599)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 金ナノ粒子 / 蛍光 / 光学純度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
異なる二種類の金ソース（非発光型金ナノクラスターおよび塩化金酸）とシステインとを反応させて，システイン結合蛍光性金ナノクラスターを再現性よく調製する方法を確立した。蛍光スペクトルおよび電子顕微鏡像から，得られたシステイン結合蛍光性金ナノクラスターは金ソースが違っていても同一なものが得られていることが明らかとなった。非発光型金ナノクラスターは塩化金酸から調製していることから、得られた知見に基づいて，以後の検討は金ソースとして塩化金酸を用いることにした。これにより，研究が非常にやりやすくなった。
システイン結合蛍光性金ナノクラスターは，370 nm付近に吸収バンドを示すことを見出した。この吸収バンドは，検討したチオール化合物の中ではシステインを用いたときのみ現れることを見出した。この吸収バンドに及ぼすシステインの光学純度の影響を吸光光度法により検討した。その結果，光学純度の低下に伴って，370 nmの吸収バンドが低下した。この結果は，この吸収バンドは単に金とシステインのチオール基との結合で生じているわけではないことを見出した。その一方，溶液全体の旋光度はシステインの光学純度が低下すると（L体：D体＝8：2 まで）一旦急激に増大し，その後，また低下し始め，ラセミ条件（L体：D体＝5：5）において０となった。
システイン結合蛍光性金ナノクラスターの蛍光スペクトルに及ぼすシステインの光学純度の影響を蛍光光度法により検討したところ，吸収スペクトルの変化と同様に，光学純度の低下に伴って蛍光スペクトルが低下することを明らかにした。
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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
異なる二種類の金ソース（非発光型金ナノクラスターおよび塩化金酸）とシステインとを反応させて，システイン結合蛍光性金ナノクラスターを再現性よく調製する方法を確立した。蛍光スペクトルおよび電子顕微鏡像から，得られたシステイン結合蛍光性金ナノクラスターは金ソースが違っていても同一なものが得られていることが明らかとなった。非発光型金ナノクラスターは塩化金酸から調製していることから、得られた知見に基づいて，以後の検討は金ソースとして塩化金酸を用いることにした。これにより，研究が非常にやりやすくなった。
システイン結合蛍光性金ナノクラスターは，370 nm付近に吸収バンドを示す。この吸収バンドに及ぼすシステインの光学純度の影響を吸光光度法により検討した。その結果，光学純度の低下に伴って，370 nmの吸収バンドが低下した。その一方，溶液全体の旋光度はシステインの光学純度が低下すると（L体：D体＝8：2 まで）一旦急激に増大し，その後，また低下し始め，ラセミ条件（L体：D体＝5：5）において０となった。
システイン結合蛍光性金ナノクラスターの蛍光スペクトルに及ぼすシステインの光学純度の影響を蛍光光度法により検討したところ，吸収スペクトルの変化と同様に，光学純度の低下に伴って蛍光スペクトルが低下した。
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| Strategy for Future Research Activity |
蛍光性金ナノクラスターの集合状態と蛍光強度，吸光度および旋光度との関係をシステインのDL比の関数として評価し，集合状態と蛍光強度，吸光度および旋光度との関係を明確にする。ここでは，蛍光の凝集誘起増大（Aggregation-induce enhancement）を研究の指標とし，集合状態と蛍光強度，吸光度および旋光度との関係を明らかにする。特に，粒子の配列状態にシステインのDL比がどのように影響し，結果として光学特性（蛍光スペクトル，吸収スペクトル，CDスペクトル）に反映されるかをナノレベルで解き明かす。
また，システイン以外のチオール化合物（特に，チオール基を有するペプチド）についても検討する。ここでは，その候補として，ホモシステイン，システイニルグリシン，グルタミルシステインおよびグルタチオンを検討する予定である。この中でも特に，ホモシステインはシステインに比べメチレン鎖1つ分しか違わない，L-体とラセミ体が入手できることから，上述した蛍光の凝集誘起増大（Aggregation-induce enhancement）に基づく集合状態と蛍光強度，吸光度および旋光度との関係に及ぼすわずかな分子構造の違い（メチレン鎖）について明らかにできるものと期待される。
更に，その知見に基づいて，凝集を制御することにより，吸光特性，蛍光特性を外部刺激でコントロールする蛍光性金ナノクラスターの創製を試みる。このために，外部刺激に応答して，可逆的に凝集分散する刺激応答性高分子の導入について検討する。
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| Causes of Carryover |
年度末時点での助成金は5328円であり，購入を検討していた塩化金酸の購入が出来ない状況になった。これを繰り越して，翌年度に併せることで，消耗品に充当する。
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