2023 Fiscal Year Research-status Report
Synthesis of Water-Soluble Nanographene Fluorophores for Super-Resolution Imaging
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23KF0075
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| Research Institution | Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University |
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Principal Investigator |
成田 明光 沖縄科学技術大学院大学, 有機・炭素ナノ材料ユニット, 准教授 (30870133)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ZHAO HAO 沖縄科学技術大学院大学, 有機・炭素ナノ材料ユニット, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2025-03-31
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| Keywords | ナノグラフェン / 多環芳香族炭化水素 / 超解像蛍光顕微鏡法 / バイオイメージング / ブリンキング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、強い赤色発光と自発的なブリンキング機能を有する「ナノグラフェン」であるジベンゾ[hi,st]オバレン（DBOV）に刺激応答性部位を導入した誘導体の合成と、その蛍光の環境依存性の評価に取り組んだ。以前報告したDBOVの多段階合成と位置選択的ジブロモ化反応を経て、鈴木-宮浦クロスカップリング反応により異なる置換基を導入した。例えば、酸性条件下におけるturn-on型蛍光プローブを志向して合成したDBOV誘導体は、中性条件下でも完全に消光せずに蛍光を示したものの、酸性条件下において蛍光強度が増加することが確認できた。一方で、昨年度までに合成法を確立した親水性のトリエチレングリコール基とアジド基を有するDBOV誘導体を用いて、国内外の研究協力者との共同研究によりクリック反応を利用したバイオイメージングの実験も進めた。また、生細胞内のリソソームやニューロン内の新生タンパク質の超解像度顕微鏡による観察を含めて、それまでに得られていた結果を米国化学会誌に報告した。ナノグラフェンへの水溶性置換基導入は合成や精製が困難な場合が多いことから、非水溶性のナノグラフェンを水溶性ナノ粒子に導入することでバイオイメージング等へと応用する研究も進めた。近赤外領域に吸収を示す、ポルフィリンとのハイブリッド型のナノグラフェンを水溶性ナノ粒子に導入することで、1064 nmの近赤外レーザーを用いた光温熱治療への応用可能性に関する知見も得られた。
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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
turn-on型蛍光プローブを志向した異なる刺激応答性部位を有するDBOV誘導体の合成に成功し、環境に依存した蛍光強度の変化に関する知見が得られている。また、水溶性ナノ粒子への導入も含めて、ナノグラフェンを用いたバイオイメージングに関する実験も進んでいることから、おおむね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、turn-on型蛍光プローブを志向したDBOV誘導体の合成と評価を進める一方で、異なる波長領域に吸収・発光を示すナノグラフェンを用いた2色同時の超解像イメージングに関する検討も進める。また、外国人特別研究員が独国マックス・プランク高分子研究所を訪問して、超解像度顕微鏡法やバイオイメージングが専門の研究協力者と共同で実験することにより、さらなる研究の推進を図る。
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| Causes of Carryover |
計画していた独国マックス・プランク高分子研究所（MPIP）への訪問を延期したため。次年度に外国人特別研究員がMPIPに約４週間滞在して共同で実験を行う予定である。
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[Journal Article] Intrinsic Burst-Blinking Nanographenes for Super-Resolution Bioimaging2024
Author(s)
Zhu Xingfu、Chen Qiang、Zhao Hao、Yang Qiqi、Goudappagouda、Gelleri Marton、Ritz Sandra、Ng David、Koynov Kaloian、Parekh Sapun H.、Chetty Venkatesh Kumar、Thakur Basant Kumar、Cremer Christoph、Landfester Katharina、Muellen Klaus、Terenzio Marco、Bonn Mischa、Narita Akimitsu、Liu Xiaomin
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Journal Title
Journal of the American Chemical Society
Volume: 146
Pages: 5195～5203
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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