2021 Fiscal Year Annual Research Report
Bio-Inspired Signal-Amplification Sensing
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21J22528
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
水野 裕彬 東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | スマネン / 超分子ポリマー / 化学センサー / 静水圧 / 分析化学 / 光化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請は、シグナル増幅機構の範囲を拡大した化学センサーの構築を目指し、生体内反応を活用した内・外部因子による新規シグナル増幅センシング手法の開発を目論むものである。化学センサーによるセンシングでは、置換基の導入などセンサー内部の要因による系の制御が可能である。従って本提案では、下記の二つを主に明らかにしていく：(1)スマネンへの分子認識部位の導入により、さらなる分光シグナルの増幅を目指す。また、外部因子として静水圧による化学センサーの光学特性を積極的に制御してきた。(2)そこで、静水圧制御法をスマネン系に適用することで、分光シグナルのさらなる増幅を目指す。
今年度の実績としては、(1)に示した内部因子によるシグナル増幅センシング手法の構築が挙げられる。具体的には、スマネンに分子認識リポーターとしてインドール骨格を修飾したスマネン化学センサーを設計・合成した。この化学センサーにおいては、蛍光寿命のAファクターがマイナスとなるライズ成分を示すことが明らかとなった。また、分子認識実験においては、8つの中性・アニオン分子のセンシングを行い、蛍光スペクトルがゲスト分子の滴定とともに変化した。対照実験として、インドール骨格のみから構成される参照化合物を用いて同様の実験を行った結果、スマネンセンサーは参照化合物と比較して200倍以上の結合定数の増幅が観測された。
さらに、未修飾のスマネンとスマネンセンサーを共存させた系において分子認識実験を行った。この結果、スマネンが非共存の系と比較して9倍の結合定数の増幅が観測された。これらの結果より、研究開始時に目論んでいた内部因子による新規シグナル増幅センシングを達成した。
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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
本申請は、シグナル増幅機構の範囲を拡大した化学センサーの構築を目指し、生体内反応を活用した内・外部因子による新規シグナル増幅センシング手法の開発を目論むものである。化学センサーによるセンシングでは、置換基の導入などセンサー内部の要因による系の制御が可能である。従って本提案では、下記の二つを主に明らかにしていく：(1)スマネンへの分子認識部位の導入により、さらなる分光シグナルの増幅を目指す。また、外部因子として静水圧による化学センサーの光学特性を積極的に制御してきた。(2)そこで、静水圧制御法をスマネン系に適用することで、分光シグナルのさらなる増幅を目指す。
今年度の実績としては、(1)に示した内部因子によるシグナル増幅センシング手法の構築が挙げられる。具体的には、スマネンに分子認識リポーターとしてインドール骨格を修飾したスマネン化学センサーを設計・合成した。この化学センサーにおいては、蛍光寿命のAファクターがマイナスとなるライズ成分を示すことが明らかとなった。また、分子認識実験においては、8つの中性・アニオン分子のセンシングを行い、蛍光スペクトルがゲスト分子の滴定とともに変化した。対照実験として、インドール骨格のみから構成される参照化合物を用いて同様の実験を行った結果、スマネンセンサーは参照化合物と比較して200倍以上の結合定数の増幅が観測された。
さらに、未修飾のスマネンとスマネンセンサーを共存させた系において分子認識実験を行った。この結果、スマネンが非共存の系と比較して9倍の結合定数の増幅が観測された。これらの結果より、研究開始時に目論んでいた内部因子による新規シグナル増幅センシングを達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
1年目において内部因子による新規シグナル増幅センシング手法の構築に成功した。この結果を踏まえ、詳細なシグナル増幅機構を各種の分光測定ならびに理論計算の両面から解明し、本センシングの手法の適用範囲を広範なものとする。さらに、今後は外部因子として静水圧をスマネン系に適用し、さらなるシグナル増幅を目論む。
これらの研究により得た知見・手法を駆使して、新たな生体内反応としてアレルギー反応に着目した意図的に閾値を発生させるセンシングへと展開することで、広範なシグナル増幅センシング手法の確立を予定している。
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Research Products
(4 results)
