2019 Fiscal Year Annual Research Report
分子の自己組織化を活用した迅速・簡便な光学純度決定マイクロアレイ・デバイスの構築
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18J21190
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
佐々木 由比 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 化学センサ / 分子認識 / ケモセンサアレイ / 有機トランジスタ / パターン認識 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，分子の自己組織化現象を活用したケモセンサアレイおよび有機薄膜トランジスタ (OTFT) 型センサの知見を踏まえ，医薬品を代表とする機能性光学活性化合物の光学純度決定チップ・デバイスの開発を行う．ケモセンサアレイは2000年に誕生して以来，パターン学習と組み合わせることで多成分分析を可能にする強力な分析ツールとしての地位を確立した．しかし，当該アレイの開発において従来は「数多くのケモセンサが必要である」という暗黙の了解が成立してきたが，アレイを構築する数多くのセンサに対して実際に判別に寄与するセンサはそのうちのごく一部であり，その多くは徒労に帰している．そこで従来のパターン認識の概念を打ち破る「アレイを使わないパターン認識」を独自に考え，超分子化学における挑戦的課題の一種であるキラル認識を例に，タミフルの母骨格となるジアミンを標的種とした光学純度決定をたった一分子で達成した．これは世界初の達成例であり，英国王立化学協会のChemical Science誌 にてInside Front Cover及び2020 Chemical Science HOT Articleに選定されている．
他方，OTFT型センサではマイクロ流路一体型OTFTセンサの開発に注力し，これまで静的な測定を主としてきた分子認識を，当該センサを用いることにより動的な検出を達成することに成功した．共著者として投稿したWilleyのChemElectroChem誌ではFront coverに選定されている．昨年度は筆頭著者として3報，共著者として6報の論文投稿に貢献したほか，日本化学会第 99 春季年会では学生講演賞を受賞した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究では，ピリジン環を有する新規ビナフチル誘導体とZn(II)から構成される金属錯体型蛍光ケモセンサを採用し，アミノアルコール及びジアミン類に対するキラル認識能の調査とタミフルの母骨格となるシクロヘキサンジアミン (CHDA)に対する光学純度決定 (ee決定) を試みた．当該分子はZn(II)と標的キラルアミン種との分子内相互作用により，たった1種のケモセンサであっても多彩な光学応答パターンを作り出すことができる．その結果，1種のケモセンサで10種類のキラルアミン類を同時識別及びCHDAのee決定を達成した. 有機薄膜トランジスタ (OTFT) は分子認識情報を電圧・電流変化といった電気的信号として取得することができる．OTFTは簡便なデバイス作製プロセスや，機械的柔軟性などの特徴により，センサプラットフォームとして魅力ある電子デバイスである．OTFTセンサの最大の魅力はマイクロ流路と一体化することで動的な測定，すなわち標的種の捕捉にともなう連続モニタリングが可能となる点である．昨年度は共著者としてJSPS外国人特別研究員のDr. Didierと共に，マイクロ流路一体型OTFTセンサの開発と当該デバイスを用いたグルコースの検出能評価を行い，新たな分析ツールとしての価値を見出した.
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで，ケモセンサアレイとOTFTセンサのぞれぞれのセンシングプラットフォームを確立し，ケモセンサアレイでは機械学習を組み合わせ光学純度の決定を達成した．今年度は両センサを互いにフィードバックし合い，昨年度にケモセンサアレイで実証したキラル認識の知見を有機トランジスタ型センサへ展開し，光学純度決定デバイスの作製に取り組む．
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| Remarks |
令和元年度日本分析化学会関東支部若手交流会博士課程学生招待講演, 令和元年度日本分析化学会関東支部若手交流会, 2019年7月
学生講演賞, 日本化学会第 99 春季年会, 2019年4月
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Research Products
(22 results)
