| 研究課題/領域番号 |
23K04792
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分34020:分析化学関連
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| 研究機関 | 上智大学 |
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研究代表者 |
橋本 剛 上智大学, 理工学部, 教授 (20333049)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2025年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 超分子 / 電気化学 / ホウ酸認識 / シクロデキストリン / エンドトキシン（LPS） / 機能性電極 / 超純水 / 超分子化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
「超純水中で微量検出が可能な機能性電極を開発する」ことを目的に，分子間相互作用と金属ナノ粒子の表面効果を組合わせた分子複合体修飾電極の開発を行う。具体的には，ジピコリルアミン金属錯体によるリン酸認識やボロン酸―cis-ジオールのエステル形成による糖認識/ホウ酸認識を利用し，この機能を持つ化合物と電極反応活性金属錯体との相互作用を利用した，修飾型複合体電極を提案する。製薬用水で管理が重要なエンドトキシンや，超純水製造上管理が難しいホウ素をターゲットとして微量成分のその場検出を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究は，①錯体修飾金属ナノ粒子の電気化学検出機構の解明，②エンドトキシンあるいはホウ素に応答する分子認識部位の開発，③金属ナノ粒子修飾電極と組み合わせた分子認識系の開発，の３つの項目について実施する計画でスタートした．このうち，①の「錯体修飾金属ナノ粒子の電気化学検出機構の解明」に関しては，フェニルボロン酸およびルテニウム錯体を修飾した金ナノ粒子について，極低温NMRを中心とした測定により，その磁気的性質を評価し，論文にまとめることが出来た．
②の「エンドトキシンあるいはホウ素に応答する分子認識部位の開発」については，蛍光部位をもつジピコリルアミン型プローブがエンドトキシンに応答してダイマーを形成することが確認され，これを利用したフローインジェクション型の高感度分子認識について論文を報告できた．またホウ酸の分子認識部位を導入したルテニウム錯体については評価を実施したが，予想よりは大きな電気化学応答が得られなかったため，別の系について検討を行った．その結果，フェロセンを包接させたカテコール修飾シクロデキストリン複合体について，カテコールとフェロセンの共役系同士の空間的相互作用に由来されると思われる電流応答が見られたため，これを用いて条件最適化の上ホウ酸との電気化学応答を調べると，大変興味深いホウ酸応答能が得られることが分かった．
今後，①，②については認識メカニズムの解明を中心に研究を進めていき，また，③についても検討を進めていく予定である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
上記の研究概要で挙げた3つの項目のうち，①の「錯体修飾金属ナノ粒子の電気化学検出機構の解明」に関しては，フェニルボロン酸およびルテニウム錯体を修飾した金ナノ粒子について，極低温NMRを中心とした測定により，その磁気的性質を評価し，論文にまとめることが出来た．
②の「エンドトキシンあるいはホウ素に応答する分子認識部位の開発」については，蛍光部位をもつジピコリルアミン型プローブがエンドトキシンに応答してダイマーを形成することが確認され，これを利用したフローインジェクション型の高感度分子認識について論文を報告できた．またホウ酸の分子認識部位を導入したルテニウム錯体については評価を実施したが，予想よりは大きな電気化学応答が得られなかったため，別の系について検討を行った．その結果，フェロセンを包接させたカテコール修飾シクロデキストリン複合体について，カテコールとフェロセンの共役系同士の空間的相互作用に由来されると思われる電流応答が見られたため，これを用いて条件最適化の上ホウ酸との電気化学応答を調べると，大変興味深いホウ酸応答能が得られることが分かった．
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| 今後の研究の推進方策 |
①の錯体修飾金属ナノ粒子の電気化学検出機構の解明については，中心に金ナノ粒子を用いる系とシクロデキストリンナノゲルを用いる系とを比較することによって，電子が金属コアを導通する電子トンネリングの有無について検証を行う．
②のエンドトキシンあるいはホウ素に応答する分子認識部位の開発については，引き続きフェロセン/カテコール修飾シクロデキストリン包接複合体を用いたホウ酸認識について改良を進めるとともに，その電流増幅あるいはホウ酸認識メカニズムについての解明を行う．またエンドトキシンに応答する蛍光プローブについて分子認識部の構造の最適化を図り，更なる高感度化を目指す．
③の金属ナノ粒子修飾電極と組み合わせた分子認識系の開発に関しては，まずは金属ナノ粒子を介さない修飾電極を開発し，そのLPSに対する認識能を評価していく予定である．
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