Synthesis of one-dimensional molecular nanocarbons for nucleic acid delivery

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K14797
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 37030:Chemical biology-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Amaike Kazuma 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 助教 (00866600)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 核酸輸送 / 分子ナノカーボン / ゲノム編集

Outline of Final Research Achievements

One-dimensional molecular nanocarbons were synthesized as new nucleic acid transporters. The molecular design of the nanocarbons involved the introduction of cationic substituents (amino groups) into the molecular nanocarbon to promote electrostatic interaction with nucleic acids. For the synthesis of one-dimensional molecular nanocarbons, we attempted to synthesize them by covalently elongating them in one dimension and by using supramolecular chemistry methods.
In the covalent bonding method, we succeeded in synthesizing aromatic polymers using dendrimers with amino groups at the tip structure as carriers. In the supramolecular chemistry method, aromatic aminoazo compounds were synthesized to form molecular assemblies with high aspect ratio.

Free Research Field

ケミカルバイオロジー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

一次元に伸張したナノカーボンであるカーボンナノチューブは、植物においては細胞壁を透過することを可能にし、マウスに おいては腎臓選択的に核酸輸送をおこなうという魅力的な輸送剤である。しかしカーボンナノチューブは構造が精密に制御されておらず、その機能を最大限に発揮できているとは限らない。今回の成果により精密に制御された核酸輸送のための一次元伸長ナノカーボン分子を手にすることができたため、詳細な構造機能相関研究、さらには輸送効率向上のための新たな分子設計の提供が期待できる。