2018 Fiscal Year Research-status Report
Kinetic Activity Evaluation of Antioxidants in Aqueous Solutions Using a Water-Solubilized Organic Radical
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18K06620
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
中西 郁夫 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 放射線障害治療研究部, 上席研究員(定常) (70356137)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 抗酸化物質 / ラジカル / 反応速度 / 反応機構 / 活性酸素種 / 水素移動 / 電子移動 / 物理化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生活習慣病や老化、放射線障害は、活性酸素ラジカルによる酸化ストレスが原因とされている。活性酸素ラジカルに対して非常に優れた消去活性を示す抗酸化物質は、酸化ストレスを軽減する医薬品への応用が期待されている。しかし、抗酸化物質の試験管内におけるラジカル消去活性と細胞実験や動物実験で得られる活性は必ずしも相関しない。これは水溶液中、特に高濃度の緩衝液中におけるラジカル消去活性および反応機構に不明な点が多く残されているからである。そこで本研究では、有機溶媒中で抗酸化物質の活性評価に頻用されている2,2-ジフェニル-1-ピクリルヒドラジル(DPPH)ラジカルをβ-シクロデキストリンで水溶化し、高濃度の緩衝溶液中における抗酸化物質のラジカル消去活性を速度論的に評価した。
平成30年度は、抗酸化物質のラジカル消去活性に対するpHの影響について検討した。0.05 Mのリン酸緩衝液中、25℃で、抗酸化物質による水溶化DPPHラジカル消去反応をユニソクRSP-1000-02NM型ストップトフロー分光測定装置を用いて追跡した。当初、0.1 Mの緩衝溶液を用いる予定であったが、DPPHラジカルの溶解度が低下するため、0.05 Mの緩衝液に変更した。抗酸化物質には、水溶性ビタミンE誘導体であるTroloxや(+)-カテキンなどのフェノール性抗酸化物質に加え、アスコルビン酸(ビタミンC)やグルタチオンを用いた。水溶化DPPHラジカルを含むリン酸緩衝液にこれらの抗酸化物質を加えると、DPPHラジカルに由来する527 nmの吸収が減少し、DPPHラジカルは効率よく消去された。527 nmにおける吸光度の経時変化を速度論的に解析し、水溶化DPPHラジカル消去の二次反応速度定数を決定した。いずれの抗酸化物質の場合にも、二次反応速度定数はpHの上昇に伴って顕著に増加することが明らかとなった。
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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
平成30年度に実施することを予定していた抗酸化物質のラジカル消去活性に対するpHの影響については、順調に実験データが出ており、学会発表も行なった。また、論文も投稿準備中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31/令和元年度には、抗酸化物質のラジカル消去活性に対する金属イオンの影響について検討する。申請者らは以前に、電子移動反応がマグネシウムイオンのような酸化還元不活性な金属イオンによって顕著に加速されることに注目し、有機溶媒中における抗酸化物質によるラジカル消去の反応機構の解明を試みた。その結果、マグネシウムイオン存在下でラジカル消去の二次反応速度定数が顕著に増加した場合には電子－プロトン移動(Electron Transfer Followed by Proton Transfer, ET-PT)機構または脱プロトン化－電子移動(Sequential Proton Loss Electron Transfer, SPLET)機構で、増加が見られなかった場合には水素原子移動(Hydrogen Atom Transfer, HAT)機構でラジカル消去反応が進行していることを明らかにした。本研究においても同様に緩衝液中において二次反応速度定数に対するマグネシウムイオンの効果を検討し、反応機構に関する知見を得る予定である。
令和2年度には、抗酸化物質のラジカル消去反応における重水の効果について検討する。水の代わりに重水を用いて緩衝液を調製し、それを溶媒として抗酸化物質による水溶化DPPHラジカル消去の二次反応速度定数を決定する。次に、速度論的同位体効果を計算し、反応機構や量子トンネル効果の関与有無について検討を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
当初、本研究で使用するストップトフロー分光測定装置や分光光度計のランプの交換に必要な費用（100千円）を計上していたが、平成30年度中には交換の必要がなかったため、次年度以降、ランプ交換の必要に応じて使用することとした。
また、令和2年度には、比較的高価な重水を頻繁に使用するため、平成30年度に計上していた物品費の一部を重水の購入に充てる予定である。
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