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2016 年度 実施状況報告書

光安定性超分子型 蛍光色素の開発と生体イメージングへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K13102
研究機関東北大学

研究代表者

水上 進  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30420433)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード超分子化学 / 蛍光色素 / 光安定性
研究実績の概要

蛍光色素の光安定性を向上させる戦略として、超分子化学を利用した超分子型蛍光色素の開発を行った。これは、有機ホスト分子がゲストである蛍光色素分子を包接した超分子複合体を形成することにより、物理的に酸素などの反応性分子から保護し、色素の光安定性を向上させるという試みである。本年度は有機ホスト分子として、cucurbit[n]urilを用いて、検討を行った。様々な蛍光色素とcucurbit[7]uril (CB7)およびcucurbit[8]uril (CB8)を共存させ、その吸収スペクトルを測定した。CB類は水素結合のアクセプターとして働く複数のカルボニル基を有していることから、カチオン性の色素において良い取り込みが観察された。特に立体的に包接されやすい構造のpyronine YはCB7およびCB8の双方に強く取り込まれ、550 nm付近の吸収極大値が減少し、550 nm付近のに吸収極大値が上昇するという顕著なスペクトル変化が観察された。続いて、これらのpyronine Y-CB錯体の緩衝溶液にXeランプで光照射を行い、その光安定性を調べた。大気下およびアルゴン雰囲気下の双方で、光退色性を評価した結果、大気条件下でCB7錯体が顕著な光安定性の向上を示した。一方、CB7よりも強く錯体を形成したCB8においては、大気下、アルゴン雰囲気下の双方において、目立った光安定性の向上は見られなかった。

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

pyronine Yがホスト分子(cucurbit[7]uril)に包摂されることによって、特に大気条件下で光安定性が向上することを明らかにした。また、ホスト分子のサイズを変えることで、蛍光色素の光安定性の向上の程度に差が出ることを見出した。

今後の研究の推進方策

光安定性向上のメカニズムの考察を行い、さらなる光安定性向上を目指す。また、異なる原理に基づく光安定性向上戦略の開発も合わせて行う。

次年度使用額が生じた理由

年度内に購入予定であった物品(光照射装置)の選定に時間がかかり、購入が次年度にずれ込んだため。

次年度使用額の使用計画

平成28年度に予定していた物品購入の為に使用する。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 7件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Enzyme-Triggered Compound Release using Functionalized Antimicrobial Peptide Derivatives2017

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami, Masayoshi Kashibe, Kengo Matsumoto, Yuichiro Hori, Kazuya Kikuchi
    • 雑誌名

      Chem. Sci.

      巻: 8 ページ: 3047-3053

    • DOI

      10.1039/C6SC04435B

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Targetable Fluorescent Sensors for Advanced Cell Function Analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami
    • 雑誌名

      J. Photochem. Photobiol. C

      巻: 30 ページ: 24-35

    • DOI

      10.1016/j.jphotochemrev.2017.01.003

  • [雑誌論文] Real-Time Intravital Imaging of pH Variation Associated with Osteoclast Activity2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Maeda, Toshiyuki Kowada, Junichi Kikuta, Masayuki Furuya, Mai Shirazaki, Shin Mizukami, Masaru Ishii, Kazuya Kikuchi
    • 雑誌名

      Nat. Chem. Biol.

      巻: 12 ページ: 579-585

    • DOI

      10.1038/nchembio.2096

    • 査読あり
  • [学会発表] Development of Bioanalytical Technologies Based on Rational Design of Organic-Nano Hybrid Materials2017

    • 著者名/発表者名
      水上 進
    • 学会等名
      第94回日本生理学会
    • 発表場所
      アクトシティ浜松(浜松)
    • 年月日
      2017-03-28
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 有機蛍光色素の光安定性に及ぼす希土類イオン添加の効果2017

    • 著者名/発表者名
      井元琢真, 水上進, 菊地和也
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      慶應大学(横浜)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [学会発表] 機能性プローブ設計に基づく生体機能解析技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      水上 進
    • 学会等名
      愛媛大学大学院医学研究科・分子病態医学セミナー
    • 発表場所
      愛媛大学(東温)
    • 年月日
      2017-03-07
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Strategy to improve photostability of fluorescent dyes by using lanthanide ion2016

    • 著者名/発表者名
      Takuma Imoto, Shin Mizukami, Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      Labeling & Nanoscopy 2016
    • 発表場所
      ハイデルベルク(ドイツ)
    • 年月日
      2016-10-30 – 2016-11-01
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of bioanalytical tools based on organic-inorganic hybrid nanomaterials2016

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami
    • 学会等名
      HOKUDAI-NCTU International Joint Symposium on Nano, Opto and Bio Scinences
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 年月日
      2016-10-04
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bioimaging and bioanalytical applications with middle molecules on nanaomaterials2016

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami
    • 学会等名
      Satellite International Mini Symposium on Middle Molecular Strategy in Sendai
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2016-09-20
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of molecular imaging probes constructed of small molecules, proteins, and nanomaterials2016

    • 著者名/発表者名
      水上 進
    • 学会等名
      化学系学協会東北大会
    • 発表場所
      いわき明星大学(いわき)
    • 年月日
      2016-09-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fluorescent probes with molecular targeting property2016

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami
    • 学会等名
      CWRU-Tohoku 3rd Joint workshop
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2016-08-10
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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