2021 Fiscal Year Annual Research Report
光イメージング応用を志向した巨大π共役系短波赤外色素分子の創製
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19K05439
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
石田 真敏 九州大学, 工学研究院, 助教 (60706951)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | π共役 / ポルフィリン / 近赤外光 / 光音響イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、次世代光イメージング応用を志向した短波赤外領域光（NIR-II：波長1000-1700nm）に応答（吸収・発光・発熱）する色素の創製とイメージング技術の提供を主たる目的としている。生物個体の深部を可視化するプローブ分子の開発において、従来の近赤外（NIR－I：波長～1000nm）領域よりも更に低いエネルギーNIR-II光を活用したイメージング技術が注目を集めている。そこで本研究では、光機能性材料として多用されているポルフィリン系拡張π共役類縁体の光学特性に着目し、固有のフロンティア分子軌道の精密制御を鍵としたNIR-II光励起可能な分子のNIR－II発光および光音響波（PA)発生を実現する色素分子の開発を目指した。
計画最終年度では、前年度までに報告した金属ヘキサフィリン類縁体を基盤とした色素のNIR-II光吸収特性を改善するため、メゾ位を介した異方的なπ拡張修飾により、NIR-II光吸収帯の波長シフトとともにモル吸光係数の増大を達成し、光音響イメージングにおける信号強度の増強に寄与することを見出した。またこの高いPA信号強度が発現する起源として、高い安定性と光熱変換能が比較的高いことを見出した。
さらに、このエチニル置換基を連結することでブタジイン架橋されたヘキサフィリン二量体色素が溶媒等の粘度に応答して、捻じれ型と共平面型のコンフォメーション変化を生じ、固有のNIR-II蛍光特性を示すことを見出した。この設計原理は、π拡張BODIPY色素を基盤とした連結二量体においても同様な蛍光応答が観測されており、細胞内粘度応答性のNIR-II蛍光プローブとして機能することが期待される結果である。
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