2021 Fiscal Year Annual Research Report
ポリロタキサン構造に基づく刺激増幅機構を利用した高感度酸素活性種センサの創生
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19K15529
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
千葉 湧介 筑波大学, 数理物質系, 助教 (10823718)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ロタキサン / 光誘起電子移動 / 蛍光センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
特定の化学種と反応することで発光する蛍光センサはバイオイメージングのツールとして有用である。現在、シグナル伝達に大きな影響を及ぼすと考えられる酸素活性種のセンシングは注目されている。しかし、酸素活性種は存在量が少なく、短寿命であることから検知することが難しい。以上の理由から酸素活性種や窒素活性種のための蛍光センサの開発が求められる。従来の蛍光センシングでは、ターゲットの化学種と蛍光センサ分子との1：1反応を用いた手法が取られていた。一方、ターゲット化学種一分子との反応によって複数の蛍光分子の発光がオンとなる分子システムを構築することができれば、さらなる高感度センシングを実現できると期待できる。本研究では、刺激増幅型のセンシング様式を組み込んだ、ポリロタキサンセンサによって以上のシステムを構築することを目的とした。ロタキサンとして、環状分子に蛍光部位となるピレンを、軸分子に消光部位となるビオロゲンを、ストッパー部位にターゲット化学種との反応点をもつ新規[2]-ロタキサンを設計し合成を行った。[2]-ロタキサンの合成には、超分子相互作用に基づく擬ロタキサン形成に続くメタセシス反応によって達成した。本ロタキサンは予想通りピレンの蛍光の消光が観測された。本ロタキサンに導入したフッ素アニオンと反応することで脱離するストッパー部位が機能するかどうかを検証した。ロタキサンにフッ素アニオンを添加したところ、ピレン由来の蛍光が増強し、NMRからフリーの環状分子が観測された。以上の結果は、フッ素アニオンによってロタキサン構造が分解し、ピレンから軸分子に含まれるビオロゲン部位への光誘起電子移動による失活過程が抑制されたためであると推測される。
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