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配位プログラミングによるバイオガス分子放出材料の創成と細胞操作

公募研究

研究領域配位プログラミング ― 分子超構造体の科学と化学素子の創製
研究課題/領域番号 24108720
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

古川 修平  京都大学, 物質ー細胞統合システム拠点, 准教授 (90452276)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2013年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2012年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード金属錯体 / 配位プログラム / 配位高分子 / 生体分子 / 細胞 / 配位プログラミング / 細胞刺激
研究概要

一酸化窒素(NO)、硫化水素(H2S)、一酸化炭素(CO)などのバイオガス分子は、生体内において神経伝達分子として知られており、 特に心臓機能や脳の記憶メカニズムにおいて重要な役割をはたしている。一方でこれらバイオガス分子は濃度が高すぎると毒性を有す るため「諸刃の剣」として働く分子である。生体内においてこれら分子は酵素反応によって製造されており、これら生体ガス分子の作 用を様々な細胞で調べるためには、人工的材料による放出制御システムの開発が待ち望まれていた。 本研究では、金属イオンと有機配位子の自己集合化により組み上がる三次元構造体である「多孔性金属錯体」に、有機化学的及び無機 化学的アプローチによるプログラミングを施し、全く新しい光応答型バイオガス放出材料の構築を行うことを目的としている。一酸化窒素(NO)放出制御有機配位子を用いた配位プログラミングによる多孔性金属錯体の合成と光刺激によるNO放出制御実 験の課題を遂行し、NOを光刺激で放出可能な多孔性金属錯体の合成に成功し、生細胞を用いた実験により、放出されたNOが生細胞内で膜貫通タンパク質と反応し、カルシウムイオン濃度の増加を引き起こすことを実証した。さらに、様々な生体ガス分子を含む機能分子の放出制御が可能なプラットフォーム材料として、多孔性金属錯体と金ナノロッドのメゾスコピック融合材料の合成に成功した。金ナノロッドの光熱変換能を利用し近赤外光を当てることで局所的に加熱を行うことで、多孔性金属錯体から分子を放出可能であることを示した。この成果により、自在に生体機能分子放出を行うことが可能になった。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 10件)

  • [雑誌論文] Fibrous Architectures of Porous Coordination Polymers/Alumina Composites Fabricated by Coordination Replication2014

    • 著者名/発表者名
      Masashi Nakahama, Julien Reboul, Ken-ichiro Kamei, Susumu Kitagawa, Shuhei Furukawa
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 未定

    • NAID

      130004868274

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Localized cell stimulation by nitric oxide using a photoactive porous coordination polymer platform2013

    • 著者名/発表者名
      Stēphane Diring, Dan Ohtan Wang, Chiwon Kim, Mio Kondo, Yong Chen, Susumu Kitagawa, Ken-ichiro Kamei, Shuhei Furukawa
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 4 号: 1 ページ: 2-684

    • DOI

      10.1038/ncomms3684

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Integration of porous coordination polymers and gold nano-rods into core-shell mesoscopic composites towards light-induced molecular release2013

    • 著者名/発表者名
      Kira Khaletskaya, Julien Reboul, Mikhail Meilikhov, Masashi Nakahama, Stéphane Diring, Masahiko Tsujimoto, Seiji Isoda, Franklin Kim, Ken-ichiro Kamei, Roland A. Fischer, Susumu Kitagawa and Shuhei Furukawa
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 135 号: 30 ページ: 10998-11005

    • DOI

      10.1021/ja403108x

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 細胞応用に向けた錯体材料による化学刺激デバイスの構築2013

    • 著者名/発表者名
      古川修平
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会「配位プログラミングの化学ー超構造体創製から化学素子への展開」
    • 発表場所
      草津
    • 年月日
      2013-03-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Localized cell stimulation by nitric oxide using a photoactive porous coordination polymer platform2013

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Furukawa
    • 学会等名
      RSC-iCeMS Joint International Symposium "Cell-Material Integration and Biomaterial Sciences"
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2013-03-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mesoscopic crystals and architectures of metal-organic frameworks

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Furukawa
    • 学会等名
      1st MOF “Young Investigators” Symposium
    • 発表場所
      Fuxuan Hotel, Shanghai, China
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mesoscale materials of coordination frameworks

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Furukawa
    • 学会等名
      RSC ISACS10 “Challenges in Organic Materials and Supramolecular Chemistry”
    • 発表場所
      Kyoto University, Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] An entangled metal-organic framework as a luminescent sensor

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Furukawa, Virginia Martinez, Susumu Kitagawa
    • 学会等名
      International Conference of Photochemistry 2013
    • 発表場所
      KU Leuven, Belgium
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] メゾスコピック錯体化学

    • 著者名/発表者名
      古川修平
    • 学会等名
      錯体化学若手の会 夏の学校2013
    • 発表場所
      NTT北海道セミナーセンタ,札幌
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mesoscopic structuralization of metal-organic frameworks

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Furukawa
    • 学会等名
      International MOF Symposium 2013
    • 発表場所
      International Congress Center Dresden, Dresden, Germany
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Controlled molecular release from porous coordination polymers

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Furukawa
    • 学会等名
      UK-Japan Workshop on Organic-Inorganic Framework Materials
    • 発表場所
      Kyoto University, Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] メゾスコピック錯体化学を用いた多孔性材料開発

    • 著者名/発表者名
      古川修平
    • 学会等名
      京都大学理学研究科 第2回卓越拠点有機若手ワークショップ
    • 発表場所
      京都大学,京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 材料化学で生体ガス分子を操る

    • 著者名/発表者名
      古川修平
    • 学会等名
      定量生物学の会 第六回年会
    • 発表場所
      大阪大学,大阪
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structuring metal-organic frameworks in mesoscale

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Furukawa
    • 学会等名
      International Symposium on Coordination Programming 2014 (ISCP2014)
    • 発表場所
      The University of Tokyo, Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hierarchical structuring of coordination framework materials

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Furukawa
    • 学会等名
      1st CMS International Symposium; New Waves in Self-Assembly for Optical/Electronic Functions
    • 発表場所
      Kyushu University, Fukuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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