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NIRウィンドウの活用に向けた機能性色素の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K05826
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 分析化学
研究機関長浜バイオ大学

研究代表者

佐々木 真一  長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 教授 (50317294)

研究協力者 民秋 均  
鈴木 孝治  
池内 俊貴  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード近赤外 / クロロフィル / 発光 / バイオセンシング / 光合成 / 色素 / エネルギー移動 / 自己会合 / 太陽電池 / ナノ粒子 / 有機化学 / 超分子化学 / 分子認識 / 分析科学
研究成果の概要

「生体の光学的窓」と呼ばれる近赤外(Near-Infrared: NIR)領域に発光特性を持つ機能性色素の創製を目的として、クロロフィル誘導体をミセルで包んだナノ粒子を作成し、がん細胞のイメージング蛍光色素として利用できることを示した。また、ウミシイタケの発光基質であるセレンテラジンと長波長発光を持つクロロフィル誘導体を連結させたエネルギー移動型ルシフェリンを設計し、分子内エネルギー移動による発光ピークの長波長に成功した。さらに、クロロフィル類を素材としてNIR領域までの光を幅広く吸収できる色素複合体を合成し、水素発生用の光触媒として活用できることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

光による医療診断への応用を目的として発光プローブを開発する際には、「生体の光学的窓」と呼ばれる近赤外(NIR)領域の波長利用が望まれる。本研究ではクロロフィル誘導体を合成し、NIR領域でのがん細胞イメージング蛍光色素として活用できることを示し、またクロロフィルと結合させることでウミシイタケの発光基質セレンテラジンの発光ピークの長波長にも成功した。これらの分子設計は天然色素の活用例として学術的意義があり、また開発したNIR領域の機能性色素はバイオセンシングの分野に大きなインパクトを与えるものと期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 10件、 査読あり 13件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Effects of cyclic tetrapyrrole rings of aggregate-forming chlorophyll derivatives as hole-transporting materials on performance of perovskite solar cells2018

    • 著者名/発表者名
      M. Li, N. Li, W. Hu, S. Sasaki, K. Sakai, T. Ikeuchi, T. Miyasaka, H. Tamiaki, G. Chen, X.-F. Wang
    • 雑誌名

      ACS Appl. Energy Mater.

      巻: 1 号: 1 ページ: 9-16

    • DOI

      10.1021/acsaem.7b00018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Biosupramolecular bacteriochlorin aggregates as hole-transporters for perovskite solar cells2018

    • 著者名/発表者名
      M. Li, S. Sasaki, Y. Sanehira, T. Miyasaka, H. Tamiaki, T. Ikeuchi, G. Chen, X.-F. Wang
    • 雑誌名

      J. Photochem. Photobiol. A: Chem.

      巻: 353 ページ: 639-644

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2017.08.051

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Azide- and Dye-Conjugated Coelenterazine Analogues for a Multiplex Molecular Imaging Platform2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nishihara, Emi Hoshino, Yoshiki Kakudate, Satoshi Kishigami, Naoko Iwasawa, Shin-ichi Sasaki, Takahiro Nakajima, Moritoshi Sato, Shigeru Nishiyama, Daniel Citterio, Koji Suzuki, Sung Bae Kim
    • 雑誌名

      Bioconjugate Chemistry (ACS)

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1922-1931

    • DOI

      10.1021/acs.bioconjchem.8b00188

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancement of performance in chlorophyll-based bulk-heterojunction organic-inorganic solar cells upon aggregate management via solvent engineering2018

    • 著者名/発表者名
      Zhao Wenjie、Sasaki Shin-ichi、Tamiaki Hitoshi、Sanehira Yoshitaka、Wei Yingjin、Chen Gang、Wang Xiao-Feng
    • 雑誌名

      Organic Electronics

      巻: 59 ページ: 419-426

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2018.05.041

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dyad Sensitizer of Chlorophyll with Indoline Dye for Panchromatic Photocatalytic Hydrogen Evolution2018

    • 著者名/発表者名
      Sun Yuan、Sun Yuliang、Dall’Agnese Chunxiang、Wang Xiao-Feng、Chen Gang、Kitao Osamu、Tamiaki Hitoshi、Sakai Kotowa、Ikeuchi Toshitaka、Sasaki Shin-ichi
    • 雑誌名

      ACS Applied Energy Materials

      巻: 1 号: 6 ページ: 2813-2820

    • DOI

      10.1021/acsaem.8b00380

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Bilayer Chlorophyll-Based Biosolar Cells Inspired from the Z-Scheme Process of Oxygenic Photosynthesis2018

    • 著者名/発表者名
      Duan Shengnan、Dall’Agnese Chunxiang、Chen Gang、Wang Xiao-Feng、Tamiaki Hitoshi、Yamamoto Yuya、Ikeuchi Toshitaka、Sasaki Shin-ichi
    • 雑誌名

      ACS Energy Letters

      巻: 3 号: 7 ページ: 1708-1712

    • DOI

      10.1021/acsenergylett.8b00797

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Pluronic micelle-encapsulated red-photoluminescent chlorophyll derivative for biocompatible cancer cell imaging2017

    • 著者名/発表者名
      Li Yue、Zhang Fengli、Wang Xiao-Feng、Chen Gang、Fu Xueqi、Tian Wenjing、Kitao Osamu、Tamiaki Hitoshi、Sasaki Shin-ichi
    • 雑誌名

      Dyes and Pigments

      巻: 136 ページ: 17-23

    • DOI

      10.1016/j.dyepig.2016.08.018

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Near-infrared absorption carboxylated chlorophyll- a derivatives for biocompatible dye-sensitized hydrogen evolution2017

    • 著者名/発表者名
      Sun Yuan、Wang Xiao-Feng、Chen Gang、Zhan Cong-Hong、Kitao Osamu、Tamiaki Hitoshi、Sasaki Shin-ichi
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 42 号: 24 ページ: 15731-15738

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2017.04.265

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Chlorophyll-Based Organic-Inorganic Heterojunction Solar Cells2017

    • 著者名/発表者名
      Li Yue、Zhao Wenjie、Li Mengzhen、Chen Gang、Wang Xiao-Feng、Fu Xueqi、Kitao Osamu、Tamiaki Hitoshi、Sakai Kotowa、Ikeuchi Toshitaka、Sasaki Shin-ichi
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 23 号: 45 ページ: 10886-10892

    • DOI

      10.1002/chem.201701858

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Near-infrared absorption bacteriochlorophyll derivatives as biomaterial electron donor for organic solar cells2017

    • 著者名/発表者名
      Duan Shengnan、Chen Guo、Li Mengzhen、Chen Gang、Wang Xiao-Feng、Tamiaki Hitoshi、Sasaki Shin-ichi
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

      巻: 347 ページ: 49-54

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2017.07.014

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Visible and near-infrared spectra of chlorosomal zinc chlorin self-aggregates dependent on their peripheral substituents at the 8-position2016

    • 著者名/発表者名
      S. Matsubara, M. Kunieda, A. Wada, S. Sasaki, H. Tamiaki
    • 雑誌名

      J. Photochem. Photobiol. A: Chem.

      巻: 330 ページ: 195-199

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2016.07.028

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dopant-Free Zinc Chlorophyll Aggregates as Efficient Biocompatible Hole-Transporter for Perovskite Solar Cells2016

    • 著者名/発表者名
      Mengzhen Li, Yue Li, Shin-ichi Sasaki, Jiaxing Song, Chen Wang, Hitoshi Tamiaki, Wenjing Tian, Gang Chen, Tsutomu Miyasaka, and Xiao-Feng Wang
    • 雑誌名

      ChemSusChem

      巻: 9 号: 19 ページ: 2862-2869

    • DOI

      10.1002/cssc.201601069

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Rotational isomerization of 3-substituents in synthetic chlorophyll derivatives2016

    • 著者名/発表者名
      H. Tamiaki, K. Mizutani, S. Sasaki, T. Tatebe
    • 雑誌名

      Tetrahedron

      巻: 72 号: 42 ページ: 6626-6633

    • DOI

      10.1016/j.tet.2016.08.079

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 異なる17位側鎖を有するバクテリオクロロフィル-a誘導体の合成と太陽電池素材としての性能評価2019

    • 著者名/発表者名
      酒井琴和、Shengnan Duan、王暁峰、藤井律子、山野由美子、池内俊貴、佐々木真一
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] クロロフィル誘導体の3層構造を基盤とする太陽電池2019

    • 著者名/発表者名
      佐々木真一、酒井琴和、Wenjie Zhao、陳春香、Shengnan Duan、民秋均、王暁峰
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Solvent for Construction of Chlorophyll-Based Bulk-Heterojunction Organic-Inorganic Solar Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Sasaki, Wenjie Zhao, Hitoshi Tamiaki, and Xiao-Feng Wang
    • 学会等名
      14th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments (SNCPP18)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Bilayer Chlorophyll-Based Solar Cells Mimicking the Z-Scheme Process of Oxygenic Photosynthesis2018

    • 著者名/発表者名
      Yuya Yamamoto, Shengnan Duan, Xiao-Feng Wang, Hitoshi Tamiaki, Toshitaka Ikeuchi, and Shin-ichi Sasaki
    • 学会等名
      14th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments (SNCPP18)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-Assembling J-Aggregates of Semi-Synthetic Bacteriochlorins as Hole-Transporting Materials for Perovskite Solar Cells2017

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Sasaki, Mengzhen Li, Tsutomu Miyasaka, Hitoshi Tamiaki, Toshitaka Ikeuchi, and Xiao-Feng Wang
    • 学会等名
      2017 International Conference on Artificial Photosynthesis (ICARP2017)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2017-03-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction of Solid-State Chlorophyll-Based Solar Cells2017

    • 著者名/発表者名
      Kotowa Sakai, Yue Li, Wenjie Zhao, Mengzhen Li, Gang Chen, Xiao-Feng Wang, Xueqi Fu, Hitoshi Tamiaki, Toshitaka Ikeuchi, and Shin-ichi Sasaki
    • 学会等名
      13th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments (SNCPP17)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Free-Base Chlorophyll and Bacteriochlorophyll Derivatives as Electron Donor for Organic Solar Cells2017

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Sasaki, Shengnan Duan, Guo Chen, Mengzhen Li, Gang Chen, Kotowa Sakai, Toshitaka Ikeuchi, Hitoshi Tamiaki, and Xiao-Feng Wang
    • 学会等名
      13th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments (SNCPP17)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光合成色素を素材とする太陽電池用ホール輸送材の開発2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木真一、李梦真、民秋均、王暁峰
    • 学会等名
      第36回 固体・表面光化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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