芳香環ナノポケットを活用した生体活性分子の選択識別と機能変換

• 研究課題/領域番号: 18H01990
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分34010:無機・錯体化学関連
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 吉沢 道人 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (70372399)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2018年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: 生体分子 / センシング / 分子カプセル / 生体関連分子 / 超分子化学

研究成果の概要

本研究では、生体内のタンパク質ナノポケットが持つ空間機能に発想を得て、フラスコ内で特異な空間機能を創出するため、芳香環ナノポケットを活用した生体分子の選択的なセンシングに挑戦した。その結果、水溶性の芳香環ナノポケットを利用することで、水中、男性および女性ホルモンの混合物から、男性ホルモン（テストステロンなど）を選択的に捕捉できることを見出した。また、不飽和数の異なる脂肪酸の混合物から、特定の脂肪酸を選択的に識別することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ナノ空間の化学は、新規な分析・分離材料や高性能な反応・触媒の開発の観点から、国内外で勢力的に研究されている。しかしながら、その大部分は有機溶媒中での研究で、また、その対象は金属イオン・ガス分子・合成化合物などに限定されていた。本研究では、生体と同じ水を溶媒として、重要な生体分子を対象とし、独自の芳香環ナノポケットを活用することで、簡便で高選択的なセンシングシステムを開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Three Host Peculiarities of a Cycloalkane-Based Micelle Toward Large Metal-Complex Guests (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Hanafusa, Y. Tsuchida, K. Matsumoto, K. Kondo, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 11 号: 1 ページ: 6061-6061
  • DOI: 10.1038/s41467-020-19886-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transition Metal-Free Supramolecular Photoredox Catalysis in Water: A Phenoxazine Photocatalyst Encapsulated in V-Shaped Aromatic Amphiphiles (2020)
  • 著者名/発表者名: N. Noto, Y. Hyodo, M. Yoshizawa, T. Koike, M. Akita
  • 雑誌名: ACS Catal. 巻: 10 号: 23 ページ: 14283-14289
  • DOI: 10.1021/acscatal.0c04221
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced Cellular Uptake of Platinum by a Tetracationic Pt(II) Nanocapsule and its Implications to Cancer Treatment (2020)
  • 著者名/発表者名: A. Ahmedova, R. Mihaylova, S. Stoykova, V. Mihaylova, T. Paunova-Krasteva, L. Mihaylov, S. Stoitsova, D. Nihtianova, G. Momekov, D. Momekova, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: Eur. J. Pharm. Sci. 巻: 155 ページ: 105545-105545
  • DOI: 10.1016/j.ejps.2020.105545
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An Atropisomeric M2L4 Cage Mixture Displaying Guest-Induced Convergence and Strong Guest Emission in Water (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Tsutsui, L. Catti, K. Yoza, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: Chem. Sci. 巻: 11 号: 31 ページ: 8145-8150
  • DOI: 10.1039/d0sc03223a
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An Aromatic Micelle with Bent Pentacene-based Panels: Encapsulation of Perylene Bisimide Dyes and Graphene Nanosheets (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Ito, T. Nishioka, M. Akita, A. Kuzume, K. Yamamoto, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: Chem. Sci. 巻: 11 号: 26 ページ: 6752-6757
  • DOI: 10.1039/d0sc01748e
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Anisotropic Contraction of a Polyaromatic Capsule and Its Cavity-Induced Compression Effect (2020)
  • 著者名/発表者名: Kishida Natsuki、Matsumoto Kyosuke、Tanaka Yuya、Akita Munetaka、Sakurai Hidehiro、Yoshizawa Michito
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 142 号: 21 ページ: 9599-9603
  • DOI: 10.1021/jacs.0c02932
  • 査読あり
• [雑誌論文] N‐Doping of Polyaromatic Capsules: Small Cavity Modification Leads to Large Change in Host?Guest Interactions (2020)
  • 著者名/発表者名: Dobashi Hiroki、Catti Lorenzo、Tanaka Yuya、Akita Munetaka、Yoshizawa Michito
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 59 号: 29 ページ: 11881-11885
  • DOI: 10.1002/anie.202004168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of a Black Dye with Absorption Capabilities Across the Visible-to-Near-Infrared Region: A MO-Mixing Approach via Heterometal Coordination of Expanded Porphyrinoid (2020)
  • 著者名/発表者名: Wang Yue、Kai Hiroto、Ishida Masatoshi、Gokulnath Sabapathi、Mori Shigeki、Murayama Tomotaka、Muranaka Atsuya、Uchiyama Masanobu、Yasutake Yuhsuke、Fukatsu Susumu、Notsuka Yusuke、Yamaoka Yoshihisa、Hanafusa Mamiko、Yoshizawa Michito、Kim Gakhyun、Kim Dongho、Furuta Hiroyuki
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 142 号: 14 ページ: 6807-6813
  • DOI: 10.1021/jacs.0c01824
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Recognition and Stabilization of Unsaturated Fatty Acids by a Polyaromatic Receptor (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Niki, T. Tsutsui, M. Yamashina, M. Akita, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 59 号: 26 ページ: 10489-10492
  • DOI: 10.1002/anie.202003253
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bent Anthracene Dimers as Versatile Building Blocks for Supramolecular Capsules (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshizawa Michito、Catti Lorenzo
  • 雑誌名: Accounts of Chemical Research 巻: 52 号: 8 ページ: 2392-2404
  • DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00301
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Redox-Active Heterocyclic Capsule: Radical Generation, Oxygenation, and Guest Uptake/Release (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoh Yoshiyuki、Catti Lorenzo、Akita Munetaka、Yoshizawa Michito
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 141 号: 31 ページ: 12268-12273
  • DOI: 10.1021/jacs.9b03419
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Peanut-Shaped Polyaromatic Capsule: Solvent-Dependent Transformation and Electronic Properties of a Non-Contacted Fullerene Dimer (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Matsumoto, S. Kusaba, Y. Tanaka, Y. Sei, M. Akita, K. Aritani, M. Haga, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed., 巻: 58 号: 25 ページ: 8463-8467
  • DOI: 10.1002/anie.201903117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polyaromatic nanocapsules as photoresponsive hosts in water (2019)
  • 著者名/発表者名: Catti Lorenzo、Kishida Natsuki、Kai Tomokuni、Akita Munetaka、Yoshizawa Michito
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 号: 1 ページ: 1948-1948
  • DOI: 10.1038/s41467-019-09928-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Polyaromatic Gemini Amphiphile That Assembles into a Well‐Defined Aromatic Micelle with Higher Stability and Host Functions (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishioka Tomoya、Kuroda Kiyonori、Akita Munetaka、Yoshizawa Michito
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 58 号: 20 ページ: 6579-6583
  • DOI: 10.1002/anie.201814624
  • 査読あり
• [雑誌論文] A polyaromatic receptor with high androgen affinity (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamashina Masahiro、Tsutsui Takahiro、Sei Yoshihisa、Akita Munetaka、Yoshizawa Michito
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 5 号: 4 ページ: 3179-3179
  • DOI: 10.1126/sciadv.aav3179
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Open versus Closed Polyaromatic Nanocavity: Enhanced Host Abilities toward Large Dyes and Pigments (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui Takahiro、Kusaba Shunsuke、Yamashina Masahiro、Akita Munetaka、Yoshizawa Michito
  • 雑誌名: Chemistry A European Journal 巻: 25 号: 17 ページ: 4320-4324
  • DOI: 10.1002/chem.201806409
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Pentacene-based Nanotube Displaying Enriched Electrochemical and Photochemical Activities (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuroda Kiyonori、Yazaki Kohei、Tanaka Yuya、Akita Munetaka、Sakai Hayato、Hasobe Taku、Tkachenko Nikolai V.、Yoshizawa Michito
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 58 号: 4 ページ: 1115-1119
  • DOI: 10.1002/anie.201812976
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A Supramolecular Approach to the Preparation of Nanographene Adlayers Using Water-Soluble Molecular Capsules (2018)
  • 著者名/発表者名: Origuchi Sakura、Kishimoto Mai、Yoshizawa Michito、Yoshimoto Soichiro
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 57 号: 47 ページ: 15481-15485
  • DOI: 10.1002/anie.201809258
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cramming versus threading of long amphiphilic oligomers into a polyaromatic capsule (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamashina Masahiro、Kusaba Shunsuke、Akita Munetaka、Kikuchi Takashi、Yoshizawa Michito
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 4227-4227
  • DOI: 10.1038/s41467-018-06458-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Supercooling of functional alkyl-π molecular liquids (2018)
  • 著者名/発表者名: Lu Fengniu、Jang Keumhee、Osica Izabela、Hagiwara Keita、Yoshizawa Michito、Ishii Masashi、Chino Yoshiaki、Ohta Kazuchika、Ludwichowska Kinga、Kurzydlowski Krzysztof Jan、Ishihara Shinsuke、Nakanishi Takashi
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: 9 号: 33 ページ: 6774-6778
  • DOI: 10.1039/c8sc02723d
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Polyaromatic molecular tubes: from strategic synthesis to host functions (2018)
  • 著者名/発表者名: Yazaki Kohei、Catti Lorenzo、Yoshizawa Michito
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 54 号: 26 ページ: 3195-3206
  • DOI: 10.1039/c8cc00799c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrophilic Oligo(lactic acid)s Captured by a Hydrophobic Polyaromatic Cavity in Water (2018)
  • 著者名/発表者名: Kusaba Shunsuke、Yamashina Masahiro、Akita Munetaka、Kikuchi Takashi、Yoshizawa Michito
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 57 号: 14 ページ: 3706-3710
  • DOI: 10.1002/anie.201800432
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alkylation-, Heating-, and Doping-Induced Emission Enhancement of a Polyaromatic Tube in the Solid State (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuroda Kiyonori、Otsuki Masafumi、Yazaki Kohei、Sei Yoshihisa、Akita Munetaka、Yoshizawa Michito
  • 雑誌名: Chemistry - An Asian Journal 巻: 13 号: 5 ページ: 515-519
  • DOI: 10.1002/asia.201800034
  • 査読あり
• [雑誌論文] Encapsulation-induced emission enhancement (EIEE) of Eu(iii)-complexes by aromatic micelles in water (2018)
  • 著者名/発表者名: Kai Tomokuni、Kishimoto Mai、Akita Munetaka、Yoshizawa Michito
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 54 号: 8 ページ: 956-959
  • DOI: 10.1039/c7cc09450g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Assembly Process of a Pd2L4 Capsule: Steric Interactions between Neighboring Components Favor the Formation of Large Intermediates (2018)
  • 著者名/発表者名: Kai Shumpei、Nakagawa Masanori、Kojima Tatsuo、Li Xin、Yamashina Masahiro、Yoshizawa Michito、Hiraoka Shuichi
  • 雑誌名: Chemistry - A European Journal 巻: 24 号: 16 ページ: 3965-3969
  • DOI: 10.1002/chem.201705253
  • 査読あり
• [学会発表] 「芳香環ナノ空間の機能：生体分子の見分け方」 (2020)
  • 著者名/発表者名: 角田瑠輝・◯吉沢道人
  • 学会等名: 日本化学会 第101回 春季年会（オンライン）
  • 招待講演
• [学会発表] Polyaromatic Nanocapsules: from Rational Design to Host Functions (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshizawa
  • 学会等名: Department Seminar, Indian Institute of Technology (IIT), Madras
  • 招待講演
• [学会発表] Polyaromatic Nanocapsules: from Rational Design to Host Functions (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshizawa
  • 学会等名: Department Seminar, Indian Institute of Scienece (IISc)
  • 招待講演
• [学会発表] Polyaromatic Nanocapsules: Selective Recognition of Biomolecules (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshizawa
  • 学会等名: Modern Trends In Inorganic Chemistry-XVIII (MTICXVIII)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Unusual Host Functions of Polyaromatic Coordination Capsules in Water (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshizawa
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Coordination Asymmetry
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Polyaromatic Nanocapsules with Unique Host Functions (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshizawa
  • 学会等名: 4th International Symposium on Center of Excellence for Innovative Material Sciences Based on Supramolecules
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Unusual Phenomena within Polyaromatic Molecular Capsules (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshizawa
  • 学会等名: 43rd International Conference on Coordination Chemistry (ICCC 2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 分子カプセルの精密設計と機能開拓 －新しい重合開始剤や水溶化剤の開発など－ (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉沢道人
  • 学会等名: 技術情報協会 セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Unusual Host Functions of Polyaromatic Coordination Capsules (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshizawa
  • 学会等名: he Third Japan-UK Joint Symposium on Coordination Chemistry
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Polyaromatic Nanocapsules: from Strategic Synthesis to Host Functions (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshizawa
  • 学会等名: Department Seminar, University of Cambridge
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Unique Host Properties of Polyaromatic Coordination Capsules (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshizawa
  • 学会等名: The 255th ACS National Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Polyaromatic Nanocapsules: from Strategic Synthesis to Host Functions (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshizawa
  • 学会等名: Dep. of Chem. and Biochem., UC San Diego, Special Seminar
  • 招待講演
• [備考] 吉沢研究室ホームページ
  • URL: http://www.res.titech.ac.jp/~smart/nspace.html
• [備考] 吉沢研究室
  • URL: http://www.res.titech.ac.jp/~smart/nspace.html
• [備考] 穐田・吉沢研究室ホームページ
  • URL: http://www.res.titech.ac.jp/~smart/smartj.html
• [産業財産権] 揮発性有機化合物の吸着方法 (2021)
  • 発明者名: 角田瑠輝・吉沢道人
  • 権利者名: 角田瑠輝・吉沢道人
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2021-011658
  • 出願年月日: 2021