液性検体含有メルカプタンの定量分析法開発への基礎的研究―口臭の疫学調査へ向けて
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21K10256
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 57080:Social dentistry-related
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
伊藤 博夫 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 教授 (40213079)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐野 茂樹 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 教授 (20226038)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 予防歯学 / 口臭 / 歯周病 / メチルメルカプタン(メタンチオール) / ハイスループット分析 / 液体クロマトグラフィー / 有機化学 / オルトフタルアルデヒド（OPA) / メチルメルカプタン / チオール |
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| Outline of Research at the Start |
病的口臭の主原因であるメチルメルカプタンを標的に，液体検体に含有されるメチルメルカプタンの有機化学的な間接検出法を開発する。オルトフタルアルデヒド法を化学反応の基盤として，分析対象をチオール類に改変するための分析用化合物を探索的に設計・合成し，反応生成物の安定性や検出感度等の観点から分子設計と反応条件の最適化を進め，精度の高い検査法の開発を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
口臭の測定は、通常は呼気ガス中の口臭物質を標的とするが、唾液中に溶存する口臭物質の測定が可能になれば画期的な口臭検査方法の開発に繋がる。これを目的として、当研究チームはアミノ酸分析法として有名なオルトフタルアルデヒド（OPA）法の改変法をチオール分析用として考案した。
このOPA変法では、OPA、第一級アミン、チオールの３成分縮合反応がイミン中間体を経由する2段階の反応で進行し、蛍光を発するイソインドール誘導体が生成すると考えられている。すなわち第1段階の反応で生成されるイミン中間体を単離し、これをチオール分析用試薬として使用できれば、2成分による1段階反応に単純化されることで、反応効率の大幅な改善が期待されることから、これに取り組んだ。しかしながら理論基盤とした既報論文に記述されている反応は再現されず、OPAを出発原料として、目的とするイミン中間体化合物を得ることは出来なかった。
そこで令和4年度において、出発原料をOPAから2-ブロモベンズアルデヒドに変更して、アルデヒドのカルボニル基を保護した状態でイミン構造を構築した後に脱保護することにより2-(イミノメチル)ベンズアルデヒドへと変換するという合成経路を新たに検討した。この際、イミン構造の構築に用いる嵩高い第一級アミンを1,1,3,3,-テトラメチルブチルアミンからより安定なイソインドールを与えるC3対称第一級アミンであるトリス(ヒドロキシプロピル)アミノメタンに変更することとし、ニトロメタンとアクリロニトリルを原料とする合成方法に取り組んだ。この結果、C3対称のトリニトリル、トリカルボン酸、トリオールを経由し、最後にニトロ基をアミノ基に還元することでトリス(ヒドロキシプロピル)アミノメタンを得ることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
口臭のバイオシミュレーション実験モデルの作成を目指して、歯周病原細菌Porphyromonas gingivalis の嫌気培養によって生じる培養上気ガス中、および培養液中のメチルメルカプタンの測定に、3成分縮合反応系のOPA変法を用いて取り組んだ。培養液検体のOPA変法による反応後の薄層クロマトグラフィーにより、チオールの捕捉を示すイソインドールの生成が確認され、このシステムがシミュレーション実験系として使用可能であることが示唆された。しかしながらOPA変法の反応産物の検出について、再現性・定量性が不十分であり、反応感度と最終生成物の安定性の十分な向上が必要であると考えられた。このまま3成分縮合反応系のOPA変法で細菌培養液中のメチルメルカプタン検出に挑戦を続けることを控えて、進行中の2成分縮合反応系の改良と、新たに着想を得た3分子縮合反応系の改良（後述）に優先して取り組むべきと判断した。以上の状況について、当初予定よりもやや遅れていると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、トリス(ヒドロキシプロピル)アミノメタンのヒドロキシ保護体を用いて、イミン中間体の別途合成の達成を目指す。そしてこのイミン中間体とチオールの2成分縮合反応を検討する。一方、OPAのベンゼン環部分をナフタレン環に置換した1,2-ナフタレンジアルデヒド（1,2-NDA）を用いれば、第一級アミン、チオールとの3成分縮合反応においてOPA法と比較して、反応性の向上、生成されるイソインドール誘導体の安定性の向上、蛍光波長の長波長シフトなどの改善が期待される。そこで1-ブロモ-2-ナフトアルデヒドを原料とし、アルデヒドのカルボニル基を環状アセタールとして保護し、１位のブロモ基をアルデヒドへと変換する。その後、温和な条件下に環状アセタールを脱保護し、1,2-NDAへと変換し、これと第一級アミン、およびチオールの３成分縮合反応を検討する。さらに、市販の2,3-ナフタレンジアルデヒド（2,3-NDA）を用いた第一級アミン、チオールとの３成分縮合反応を行い、両者の反応性ならびに生成するイソインドール誘導体の安定性について比較検討する。また、2-ブロモ-4-フルオロベンズアルデヒドや2-ブロモ-4-クロロベンズアルデヒド、2-ブロモ-4-メチルベンズアルデヒド、2-ブロモ-4-メトキシベンズアルデヒドを原料とし、同様の経路での4-フルオロオルトフタルアルデヒドや4-クロロオルトフタルアルデヒド、4-メチルオルトフタルアルデヒド、4-メトキシオルトフタルアルデヒドを合成し、３成分縮合反応におけるOPAの置換効果を検討することを計画している。
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Report
(2 results)
Research Products
(1 results)
