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

• 研究課題/領域番号: 24685021
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 機能物質化学
• 研究機関: 熊本大学 (2014-2015); 北海道大学 (2012-2013)
• 研究代表者: 深港 豪 熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (80380583)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 22,100千円 (直接経費: 17,000千円、間接経費: 5,100千円); 2014年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2013年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2012年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
• キーワード: 蛍光 / フォトクロミズム / 超解像蛍光イメージング / ジアリールエテン / 蛍光スイッチング / 超解像顕微鏡 / ナノ粒子 / 可視光 / エネルギー移動 / 超解像蛍光顕微鏡 / スイッチング

研究成果の概要

光スイッチング型RESOLFT超解像蛍光イメージングのための最適な蛍光スイッチング分子を開発するために、本研究では、優れた光反応性と高い繰り返し耐久性を有するジアリールエテンに、(1)可視光に対する光応答性を付与し、(2)水溶液環境下においても高効率な蛍光スイッチングを示す蛍光スイッチングシステムの開発を目的とした。
本研究において、可視光に対して光反応性を示す分子を開発するための一般的な分子設計指針を明らかとすることができた。また、ナノ粒子化することにより、水溶液中での安定な蛍光スイッチングを達成できるだけでなく、高効率な非線形蛍光スイッチングシステムを構築できることを明らかとした。

研究成果

• [雑誌論文] Giant Amplification of Photoswitching by a Few Photons in Fluorescent Photochromic Organic Nanoparticles (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Su, T. Fukaminato, J.-P. Placial, T. Onodera, R. Suzuki, H. Oikawa, A. Brosseau, F. Brisset, R. Pansu, K. Nakatani, R. Métivier
  • 雑誌名: Angewandte Chemie - International Edition 巻: 55 号: 11 ページ: 3662-3666
  • DOI: 10.1002/anie.201510600
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Anisotropic elliptical dichroism and influence of imperfection of circular polarization upon anisotropic circular dichroism (2015)
  • 著者名/発表者名: Masamitsu Wakabayashi, Satoshi Yokojima, Tuyoshi Fukaminato, Hiroyuki Ohtani, and Shinichiro Nakamura
  • 雑誌名: THE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS 巻: 142 号: 15 ページ: 154102-154102
  • DOI: 10.1063/1.4917174
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular design strategy toward diarylethenes that photoswitch with visible light (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Fukaminato, T. Hirose, T. Doi, M. Hazama, K. Matsuda, M. Irie
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 136 号: 49 ページ: 17145-17154
  • DOI: 10.1021/ja5090749
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anisotropic Dissymmetry Factor, g: Theoretical Investigation on Single Molecule Chiroptical Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Masamitsu Wakabayashi, Satoshi Yokojima, Tuyoshi Fukaminato, Ken-ichi Shiino, Masahiro Irie, and Shinichiro Nakamura
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry A 巻: 118 号: 27 ページ: 5046-5057
  • DOI: 10.1021/jp409559t
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complete ON/OFF Photoswitching of the Motility of a Nanobiomolecular Machine (2014)
  • 著者名/発表者名: K. R. Sunil Kumar, Takashi Kamei, Tuyoshi Fukaminato, Nobuyuki Tamaoki
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 8 号: 5 ページ: 4157-4165
  • DOI: 10.1021/nn5010342
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photochromism of Diarylethene Molecules and Crystals: Memories, Switches, and Actuators (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Irie, T. Fukaminato, K. Matsuda, S. Kobatake
  • 雑誌名: Chem. Rev. 巻: 114 号: 24 ページ: 12174-12277
  • DOI: 10.1021/cr500249p
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescence photoswiching based on a photochromic pKa change in an aqueous solution (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Fukaminato, E. Tateyama, N. Tamaoki
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 48 号: 88 ページ: 10874-10876
  • DOI: 10.1039/c2cc35889a
  • 査読あり
• [雑誌論文] A photochromic ATP analogue driving a motor protein with reversible light-controlled motility: Controlling velocity and binding manner of a kinesin-microtubule system in an in vitro motility assay (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kamei, T. Fukaminato, N. Tamaoki
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 48 号: 61 ページ: 7625-7627
  • DOI: 10.1039/c2cc33552b
  • NAID: 120005849904
  • 査読あり
• [学会発表] Efficient fluorescence photoswitching by few photons in fluorescent photochromic nanoparticles (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Fukaminato, J. Su, K. Nakatani, R. Métivier
  • 学会等名: Asian International Symposium-Photochemistry-
  • 発表場所: Doshisya University, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-03-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 蛍光性フォトクロミックナノ粒子を用いた多色蛍光スイッチング (2016)
  • 著者名/発表者名: 石田 沙奈恵、深港 豪、金 善南、緒方 智成、栗原 清二
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス, 京都
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 光応答性微小管重合阻害剤の合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 髙島 諒哉、深港 豪、金 善南、緒方 智成、栗原 清二
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス, 京都
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] アゾベンゼン高分子液晶中における協同的光配向を利用した蛍光スイッチング (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋本拓磨、深港 豪、金 善南、緒方 智成、栗原 清二
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス, 京都
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 蛍光性ジアリールエテン誘導体／ベンゾチアゾール混合ナノ粒子の蛍光挙動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 智大、佐々木 志乃、石橋 千英、深港 豪、朝日 剛
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス, 京都
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Effect of triplet on cyclization reaction of diarylethene linked to fluorescent dye (2016)
  • 著者名/発表者名: Yokojima Satoshi, Shinoda Keiko, Fukaminato Tsuyoshi, Nakamura Shinichiro
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス, 京都
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 酸化グラフェンによるナノ構造体の構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大戸 貴史、緒方 智成、金 善南、深港 豪、栗原 清二
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス, 京都
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Amplified Photoswitching in Fluorescent Photochromic Molecules and Nanomaterials (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Nakatani, R. Métivier, S. Maisonneuve, J. Xie, P. Yu, K. Ouhenia-Ouadahi, J. Su, T. Fukaminato, J.-P. Placial, A. Brosseau, J. Audibert, R. Pansu
  • 学会等名: 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Photochromic Molecules (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Fukaminato, T. Hirose, K. Matsuda, M. Irie
  • 学会等名: 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Efficient photoswitchable fluorescent molecular nanosystems based on photochromic organic molecules (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Fukaminato, R. Métivier, K. Nakatani, M. Irie
  • 学会等名: The 19th International Symposium on ADVANCED DISPLAY MATERIALS & DEVICES
  • 発表場所: The K-Hotel, Gyeonju, Korea
  • 年月日: 2015-10-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 蛍光性フォトクロミック分子材料の開発と単一分子蛍光スイッチング (2015)
  • 著者名/発表者名: 深港 豪
  • 学会等名: 2015年光化学討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学杉本キャンパス, 大阪
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 蛍光性ジアリールエテン誘導体の単一ナノ粒子分光 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 志乃、渡部 智大、朝日 剛、深港 豪
  • 学会等名: 2015年光化学討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学杉本キャンパス, 大阪
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Amplification of Fluorescence Photoswitching in Organic and Hybrid Nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Métivier, J. Su, K. Ouhenia, S. Maisonneuve, C. Pavageau, J.-P. Placial, A. Brosseau, R. Pansu, J. Xie, K. Nakatani, P. Yu, T. Fukaminato
  • 学会等名: 27th International Conference on Photochemistry 2015
  • 発表場所: ICC JEJU, Jeju Island, Korea
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular Design Strategy toward Diarylethenes That Photoswitch with Visible Light (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Fukaminato, T. Hirose, K. Matsuda, M. Irie
  • 学会等名: 27th International Conference on Photochemistry 2015
  • 発表場所: ICC JEJU, Jeju Island, Korea
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] 可視光で可逆的なフォトクロミズムを示すジアリールエテンのための分子設計指針 (2015)
  • 著者名/発表者名: 深港 豪・廣瀬 崇至・松田 建児・入江 正浩
  • 学会等名: 日本化学会第９５春季年会
  • 発表場所: 日本大学理工学部船橋キャンパス／薬学部
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] 分子の配向を考慮したときの円二色性と円偏光が不完全であることの影響について (2014)
  • 著者名/発表者名: 若林政光・横島 智・深港 豪・中村振一郎
  • 学会等名: 2014年光化学討論会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-10-11 – 2014-10-13
• [学会発表] Synthesis of azobenzene-peptides and their application as a photoresponsive inhibitor for ON/OFF photoswitching of the motility of a nanobiomolecular machine (2014)
  • 著者名/発表者名: K. R. Sunil Kumar, T. Kamei, T. Fukaminato, N. Tamaoki
  • 学会等名: 2014年光化学討論会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-10-11 – 2014-10-13
• [学会発表] 蛍光性ジアリールエテンナノ粒子の非線形蛍光スイッチング (2014)
  • 著者名/発表者名: 深港 豪・ス ジア・メティヴェ レミ・中谷圭太郎
  • 学会等名: 2014年光化学討論会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-10-11 – 2014-10-13
• [学会発表] Photoregulation of Bio-activities based on photochromic materials (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Fukaminato
  • 学会等名: The 13th RIES-Hokudai International Symposium ″律″
  • 発表場所: Chateraise Gateaux Kingdom Sapporo (Sapporo)(招待講演)
  • 年月日: 2012-12-13
• [学会発表] Fluorescence photoswitching based on photochromic pKa changes in aqueous conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Fukaminato, E. Tateyama, N. Tamaoki
  • 学会等名: The 13th RIES-Hokudai International Symposium ″律″
  • 発表場所: Chateraise Gateaux Kingdom Sapporo (Sapporo)
  • 年月日: 2012-12-13
• [学会発表] Photoswitching of fluorescence properties based on photochromic materials (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Fukaminato
  • 学会等名: One day symposium du PPSM 2012
  • 発表場所: ENS Cachan (France)(招待講演)
  • 年月日: 2012-12-06
• [学会発表] Fluorescence photoswitching based on a photochromic pKa change in water (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Fukaminato, N. Tamaoki
  • 学会等名: Phenics International Network symposium 2012
  • 発表場所: Universite de Nantes (France)
  • 年月日: 2012-12-01
• [学会発表] Highly efficient fluorescence photoswitching in molecular nanosystems based on diarylethenes (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Su, R. Metivier, J. Piard, K. Nakatani, T. Fukaminato
  • 学会等名: Phenics International Network symposium 2012
  • 発表場所: Universite de Nantes (France)
  • 年月日: 2012-11-29
• [学会発表] Single-molecule fluorescence photoswitching with a non-destructive readout capability (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Fukaminato
  • 学会等名: Groupe Francais de Photochemie, Photophysique et Photosciences
  • 発表場所: Laboratoire de Chimie Physique Matiere et Rayonnement (France)(招待講演)
  • 年月日: 2012-11-23
• [学会発表] アゾベンゼンの光異性化による微小管重合-脱重合ダイナミクスの光制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 深港豪・亀井敬・齊藤健太・永井健治・玉置信之
  • 学会等名: 2012年光化学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス(東京都)
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] フォトクロミズムによるpKa変化を利用した水溶性蛍光スイッチング分子 (2012)
  • 著者名/発表者名: 深港豪・玉置信之
  • 学会等名: 2012年光化学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス(東京都)
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] Photoswitching of biological functions based on the photoisomerization of azobenzenes
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Fukaminato
  • 学会等名: Asian International Symposium 2014
  • 発表場所: 名古屋大学 東山キャンパス 愛知県名古屋市
  • 招待講演
• [学会発表] 蛍光性ジアリールエテンナノ粒子における非線形蛍光消光現象を利用した蛍光スイッチング
  • 著者名/発表者名: 深港 豪・Su Jia・Metivier Remi・中谷圭太郎
  • 学会等名: 日本化学会第９４春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学 東山キャンパス 愛知県名古屋市
• [学会発表] Photoswitching of Microtubule Dynamics based on Azobenzene Photoisomerizations
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Fukaminato, Takashi Kamei, Nobuyuki Tamaoki
  • 学会等名: International Symposium on Photochromism & 8th Phenics International Network Symposium
  • 発表場所: Humboldt University, Berlin, GERMANY
• [学会発表] 両親媒性アゾベンゼン誘導体を用いた微小管機能の光制御
  • 著者名/発表者名: 深港 豪・亀井 敬・島 知弘・岡田 康志・玉置 信之
  • 学会等名: 2013年光化学討論会
  • 発表場所: 愛媛大学 城北地区 愛媛県松山市
• [学会発表] 光応答性分子材料を用いた微小管ダイナミクスの光制御
  • 著者名/発表者名: 深港 豪
  • 学会等名: 蛋白研セミナー“光の、光による、光のための蛋白質科学”
  • 発表場所: 大阪大学 吹田キャンパス 大阪府吹田市
  • 招待講演