2011 Fiscal Year Research-status Report
希土類錯体の誘起円偏光発光を用いたキラルイメージングセンサーの研究
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23750060
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
岩村 宗高 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 講師 (60372942)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2013-03-31
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| Keywords | 希土類錯体 / キラルセンサー / 顕微分光 / 円偏光発光 / 蛍光プローブ / ユウロピウム |
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| Research Abstract |
生体やキラル高分子などの複雑系におけるキラル因子の機能についての情報を得るための、新しいタイプのキラルイメージングシステムの開発を行っている。このシステムは、キラルな分子環境におかれたときに強い円偏光発光を示す発光性金属錯体を発光プローブを用い、円偏光を検出することでキラル因子の存在を知るものである。発光分光と組み合わせたキラルセンサーは、空間分解ができるという点で吸収法より格段に優れている。このような新しいキラルセンシング技術が確立すれば、関連する分子科学分野の発展のみならず、生物、環境、医学分野などの広範な科学にとって大きな貢献ができると考えられる。 初年度は、発光プローブ分子の開発を着手した。発光中心には、生体系での蛍光プローブとしての実用例も豊富で、なおかつ円偏光発光分光に適した希土類金属錯体を用いた。開発したプローブ分子について、研究室で製作した円偏光発光分装置を用いて誘起円偏光発光の発現メカニズムの検討ならびに錯体の円偏光発光性能の評価を行った。これと並行して、研究用の顕微鏡を購入し、これを中心とした発光分光システムを構築した。顕微鏡下におかれた発光プローブ分子の検出に成功した。 今後は、初年度におけるキラルセンサーの開発研究で顕微分光下で使用できる発光プローブが見出されたので、これを用いて顕微円偏光発光の検出を行う。これに成功した上で、観測システムを完成させる。より強い誘起円偏光発光を示す発光プローブとキラル分子の組み合わせを見出したので、これを初年度で得られた知見に基づき発展させ、より感度の高い発光プローブを開発する。こうして完成した顕微分光システムと新しい発光プローブを用いて、キラルセンシングシステムを構築することを目的とする。
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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
誘起円偏光の発現メカニズムに関する重要な知見を得た。以下にその詳細を示す。1.ビス(ビピリジンジカルボン酸)ユウロピウム(III)錯体のピロリドンカルボン酸による誘起円偏光発光について検討し、誘起円偏光発光の発現メカニズムについての知見を得た。円偏光強度はイオン強度には依存しなかったので、キラル分子とEu錯体との静電的相互作用は円偏光の発現に関与しないことが分かった。塩基性条件化でとくに強い円偏光が観測された。これは、アミノ酸のカルボン酸イオンを通じてユウロピウムイオンに配位することで、ユウロピウムがキラルになることを示している。配位子がユウロピウムイオンに対して2当量あるときに円偏光異方性が最大になることから、2枚の配位子の配位構造がキラルな形状に変形することで円偏光が発現することが分かった。2. いくつかの配位子とキラル分子について円偏光発光強度を検討し、メカニズムの詳細ならびに、より強い誘起円偏光発光を示す系を見出した。ビス(ビピリジンジカルボン酸)ユウロピウム(III)錯体、ビス(ビピリジンテトラカルボン酸)ユウロピウム(III)錯体、ビス(フェナントロリンジカルボン酸)ユウロピウム(III)錯体の3種類のユウロピウム錯体について、アミノ酸、ヒドロキシル酸、糖を中心とする20種類以上の水溶性のキラル分子による誘起円偏光発光強度を計測した。配位子とキラル分子の組み合わせにより様々な円偏光異方性を示すことが分かった。これは、配位子とキラル分子の相互作用により配位構造の変形が誘起され、円偏光を発現することを示している。また、とくにビス(フェナントロリンジカルボン酸)ユウロピウム(III)錯体のアルギニンによる誘起円偏光において、極めて強い円偏光異方性（ｇ＝0.10）が観測された。
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| Strategy for Future Research Activity |
○円偏光検出機能を有した分光システムの開発：初年度に構築した顕微分光システムに光弾性変調器を導入し、顕微分光下でこの発光プローブからの誘起円偏光発光を検知することを第一の目的とする。観測に成功したところで、計測値の感度を最適化するための分光システムの整備を行い、顕微円偏光発光システムを完成させる。○キラルセンシングプローブ分子の開発：一般的な対物レンズを透過する光の波長は限られている。その点、昨年見出されたユウロピウムフェナントロリン錯体は、顕微鏡下でも光励起可能で、なおかつ比較的強い誘起円偏光発光を示す。これは、本研究が提案するキラルセンシング発光プローブとして有望であることを意味している。誘起CPLを利用した新しいキラルセンサー開発のため、得られた知見をもとに強い誘起円偏光発光を示す希土類錯体とキラル環境の新しい系を模索する。この径から発展させることにより、より高い感度をもつ発光プローブを開発する。フェナントロリン配位子を中心に、何種類かの置換基を導入することを検討している。開発した発光プローブを用いた顕微分光を活用できるキラルな複雑系を模索する。具体的には、DNAやセルロースなどのキラル高分子、細胞などの生態系などを検討している。最終的には、キラル分光システムを用いて、キラルマッピングを行い、キラル分子の分散状況から、キラルな複雑系についての新しい知見を得る。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
○円偏光検出機能を有した分光システムの開発：検出器の出力をロックインアンプに接続し、円偏光の検出を行う。これに成功したら、分光器を導入し、スペクトル計測を行う。分光器と同期させた検出システムを制御するプログラム開発を行う。開発したプローブを用いて、顕微円偏光計測を行う。○キラルセンシングプローブ分子の開発：前年の研究で良好な性能を示したビス(フェナントロリンジカルボン酸)ユウロピウム(III)錯体の誘導体を合成する。前年得た知見をもとに、置換基を系統的に変化させた数種類の錯体を設計する。これらの誘起円偏光の強度を評価する。
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Research Products
(5 results)
