2012 Fiscal Year Annual Research Report
光スイッチング型RESOLFT超解像蛍光顕微鏡のための蛍光スイッチング分子の開発
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24685021
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
深港 豪 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (80380583)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | フォトクロミズム / 蛍光 / 超解像蛍光顕微鏡 / スイッチング |
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| Research Abstract |
本研究では、光スイッチング型RESOLFT顕微鏡のパフォーマンスを最大限に引き出すことが可能な蛍光スイッチング分子の開発と、それを用いた一分子サイズの空間分解能を有する究極的な超解像蛍光イメージングの実現を目的としている。その目的のために本年度は、水溶液中においても安定な光反応を示すスイッチング分子の開発に取り組んだ。様々な検討を行った結果、水溶性の蛍光色素であるローダミンに、光異性化に伴いトランス体とシス体の間で可逆的に分子構造を変化させるアゾベンゼン分子を、アミノ酸の一種であるリジン基をスペーサーとして結合させた分子を合成した。合成した分子は酸性条件下において、アゾベンゼンがトランス体の状態ではローダミン色素が非蛍光性の形をとっているのに対し、紫外光照射に伴いシス体へと変化するとローダミン色素の蛍光性状態に対応する強い吸収バンドが現れ、それに伴い強い蛍光が観測されるようになることが見出された。各異性体のpHに対する応答性をそれぞれ調べた結果、各異性体のpKaの値が有意に異なり、その違いにより可逆的な蛍光スイッチングが達成できていることが明らかとなった。一般的に蛍光スイッチングのメカニズムとして分子内エネルギー移動や分子内電子移動がよく用いられているが、それとは異なり、光異性化反応に伴う可逆的な酸解離定数の変化も水溶性の蛍光スイッチング分子を設計する上での蛍光スイッチング機構の一つとして利用できることを本年度の研究から明らかとすることができた。
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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
研究実績の欄で記載したように、本年度の研究で、超解像蛍光顕微鏡のための蛍光スイッチング分子として必要不可欠な特性として要求される、"水溶液中における蛍光スイッチング特性"という課題を解決するための新たなメカニズムを提案できており、初年度の目標としていた達成度をおおむね満たしていると思われるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の結果を踏まえて蛍光スイッチング分子の性能を改善することを第一の目的とする。より使いやすいpH領域で蛍光スイッチングが行える分子の開発に取り組む。また、RESOLFT超解像蛍光顕微鏡のための分子としての特性に対する詳細な評価についても取り組んでいく。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究開始当初予定していたよりも消耗品の購入が抑えられたため、次年度への繰越金が生じた。その分の予算を有効に利用して、単一分子レベルでの蛍光スイッチング挙動をより高感度に検出することを可能とするデジタルカメラを購入する計画としている。
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