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本研究「界面光制御に基づくハイブリッド材料群を用いた革新的脳機能活性化法の創成」は、従来の光遺伝学的手法や、小分子・有機材料・無機材料単体あるいは混合物による活性化では実現不可能であった、共同的に機能する界面を用いた「膜電位光変換法」を日本発の独自新技術として創出し、光機能性ハイブリッド材料における脳活性化という革新的基盤技術へ繋げることを目指した。
そのために、（１）二次元金属ポルフィリンナノシート複合体材料と、（２）生体膜貫通型小分子の合成とその光化学的機能について検討した。
（１）では、紫外から近赤外領域にまで幅広い吸収を有する、僅か1 nmの厚みを有する超薄層ポルフィリン二次元ディスクポリマーを有機化学的に設計することでその合成を達成し、さらにその光応答性触媒機能を示した。
（２）では、光によって細胞機能を操作する方法として、細胞膜表面に挿入したイミド分子を用いる光誘起分子間電子移動反応を用いた膜機能光活性化法を報告した。イミド類での光誘起電子移動反応は多く報告されているが、従来全く試みられていないイミド分子での光誘起分子間電子移動反応の細胞利用に着目した。光照射による膜表面の電子的変化による細胞のカルシウム濃度を光によって操作する方法の開発として、光誘起電子移動で、生じたラジカルアニオンにより、活動電位を引き起こす閾値となりうる膜電位を10-20 mV上昇させ、カルシウム濃度等の関連する生体膜の機能を光活性化させることで、HEK細胞でのアスコルビン酸添加によるカルシウム濃度の変化を観察した。
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