2019 Fiscal Year Research-status Report
Research on highly-luminous, water-soluble dyes with rapid response against external environmental changes
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17K06850
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
砂金 宏明 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, 主幹研究員 (40343850)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 水溶性フタロシアニン / リン / 分子イメージング / 化学プローブ / 蛍光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体組織深部における分子イメージングを可能にするため、深赤～近赤外域（650-900 nm）に高い輝度（モル吸光係数と蛍光収率の積）の蛍光を発する水溶性化学プローブを開発することを本研究の目的とする。この波長領域に強い光吸収と蛍光を示す有機色素フタロシアニン（一般に水に不溶で会合しやすい）を五価リンの錯体とすることで、水中でも会合し難い新規蛍光色素を開発する。酸・塩基と迅速に反応するリン錯体の特性を利用し、化学プローブとしての可能性を検討する。この研究の成果は、緑色光を用いるが故に小動物や表層組織に限られた従来のイメージングを大型動物や組織深部への発展を可能とし、癌の蛍光診断の実現と普及に貢献すると期待される。
2019年度は、前年度に得られた結果に基づき、アニオン型リンーフタロシアニン錯体の水溶液中における分光特性（光吸収および発光（蛍光））のｐH依存性を調べた。その結果、ｐHの変化に伴い完全可逆に分光特性も変化し、その詳細な検討により同錯体の酸解離定数を決定し、その数値からｐHに感応する部位を特定した。
一方カチオン型リン錯体を合成する目的で、ピリジン置換フタロシアニン無金属体へのリンの挿入を試みたが、一般の有機溶媒や水にはまったく溶解性を持たない未知の物質が得られ、質量分析の結果から目的の化合物があ得られていないことが判った。この結果はピリジン基を先にアルキル化しても同じであった。ピリジン及びオイリジニウムは強い電子吸引性であることが、これらを置換基とするフタロシアニンの分光データから明らかになり、電子不足状態のフタロシアニンにおけるリン錯体は極めて不安定であることが示唆された。
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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
カチオン型リンーフタロシアニン錯体合成に関しては残念ながらネガティブな結果となったが、学術研究にはしばしば起こり得ることであり、これに拘泥することはしない。一方でアニオン型錯体については非常に順調に進展し、定量的な議論にまで発展できた。全体的にみれば概ね順調に進捗しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
アニオン型錯体についてはｐH依存性を平衡論的に明らかにしてきたが、そのレスポンスの速さをアピールする手段（例えば動画撮影等）を検討し、実施する。また得られた成果を、国内外の研究集会で発表する。
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| Causes of Carryover |
理由１：2019年度に参加を予定していた研究集会がCOVID-19の影響で中止または延期となったために、旅費・参加登録費等に未使用分が生じた。
理由２：当初の見積額よりも低価格で納品された物品が幾つかあり、物品費に未使用分が生じた。
次年度の使用計画：2019年度までに得られた実験結果の精度をさらにあげて、国内外の研究集会で発表する予定であり、その目的に予算を執行する。
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