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2016 年度 実施状況報告書

金属架橋カプセルによる生体必須分子の識別法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K13947
研究機関東京工業大学

研究代表者

吉沢 道人  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (70372399)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード分子カプセル / 芳香環 / 分子間相互作用 / 内包 / 蛍光
研究実績の概要

本研究の目的は、自己組織化により構築した分子カプセルのナノ空間を利用して、水中での生体必須分子の高感度な識別法を開発する ことである。その戦略として、申請者が開発した金属架橋カプセルを活用し、その多環芳香族骨格で囲まれたナノサイズの空間による 多点相互作用により、狙いとする生体分子の選択的な内包による識別を達成する。本年度は特に、(1)キサンチン類の識別を達成す ると共に、(2)生体分子識別のための新たな分子カプセルの合成に成功した。また、(3)テルペン類の蛍光識別法を開拓した。以 下にその研究成果の概略を述べる。さらに、ステロイドホルモンの識別に関する予備的な知見を得た。
1.分子カプセルによるキサンチン類の識別 キサンチン類は天然に広く存在し、メチル基の個数の違いによって異なる薬理活性を示 す。そこで本研究では、水溶性の金属架橋カプセルのナノ空間を利用して、水中でそれらの識別に挑戦した。その結果、3つのメチル 基を持つカフェインが高選択的に内包されることが、競争実験より明らかになった。また、結晶構造解析により、この識別にはCH-パ イ相互作用が重要な役割を果たしていることも解明した。
2.カチオンおよびラジカル骨格を有する分子カプセルの合成 既報の金属架橋カプセルは、中性のアントラセン骨格に囲まれたナノ 空間を有する。そこで生体分子の幅広い識別を目指して、アクリジウム骨格を有するカチオン性カプセルとジヒドロフェナジン骨格を有するラジカル性カプセルを合成した。それらの構造はNMR、MSおよびX線結晶構造解析によって決定し、分子内包能を明らかにした。
3.分子カプセルによるテルペン類の蛍光識別法 テルペン類を蛍光識別する新手法を開発した。アントラセン骨格を持つ分子カプセ ルに水中でテルペン類を内包することで、その構造に由来して異なる蛍光性を示し、その3Dマッピングに成功した。

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

本年度の研究課題として計画していたステロイドホルモンの識別に関して、予備的なデータを集めつつ、生体分子のキサンチン類およびテルペン類の識別に関して十分な成果が得られた。特に、前者については、CH-パイ相互作用を活用することで、前例のないカフェインの高選択的な識別を達成した。また、後者に関して、種々のテルペン類を蛍光で高感度に識別できることを見出した。

今後の研究の推進方策

今年度に得られた知見を基に、来年度は水中での識別がより困難なオリゴ糖に挑戦する。有機溶媒中での識別は幾つか報告例があるが、水素結合が競合する水中のオリゴ糖の厳密な識別は達成されていない。また、開発した蛍光センシング法を活用し、オリゴ糖の微量検出を達成する。さらに、合成に成功した異なる多環芳香族骨格(カチオン性およびラジカル性)を有する分子カプセルを利用した生体分子の識別に検討する

次年度使用額が生じた理由

今年度は小規模実験を中心に基盤となる研究を行ったため、次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

今年度の知見を基に、次年度は大規模での合成実験とその化合物を使った様々な分析機器による精密物性解析を行う。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] An M2L4 Molecular Capsule with a Redox Switchable Polyradical Shell2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yazaki, S. Noda, Y. Tanaka, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 55 ページ: 15031-15034

    • DOI

      10.1002/anie.201608350

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polycationic-Shelled Capsular and Tubular Nanostructures and Their Anionic-Guest Binding Properties2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yazaki, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 22 ページ: 17557-1756

    • DOI

      10.1002/chem.201604384

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recognition of Multiple Methyl Groups on Aromatic Rings by a Polyaromatic Cavity2016

    • 著者名/発表者名
      M. Yamashina, S. Matsuno, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 22 ページ: 14147-14150

    • DOI

      10.1002/chem.201603032

    • 査読あり
  • [雑誌論文] M2L4 Coordination Capsules with Tunable Anticancer Activity upon Guest Encapsulation Dalton Trans.2016

    • 著者名/発表者名
      A. Ahmedova, R. Mihaylova, D. Momekova, P. Shestakova, S. Stoykova, J. Zaharieva, M. Yamashina, G. Momekov, M. Akita, M. Yoshizawa
    • 雑誌名

      Dalton Trans.

      巻: 45 ページ: 13214-13221

    • DOI

      10.1039/C6DT01801G

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Fluorescent Molecular Capsule with a Flexible Polyaromatic Shell for Detecting Monoterpene Compounds in Water2016

    • 著者名/発表者名
      A. Suzuki, K. Kondo, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 52 ページ: 3151-3154

    • DOI

      10.1039/C5CC09647B

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anticancer Potencies of Pt(II)- and Pd(II)-linked M2L4 Coordination Capsules with Improved Selectivity2016

    • 著者名/発表者名
      A. Ahmedova, D. Momekova, M. Yamashina, P. Shestakova, G. Momekov, M. Akita, M. Yoshizawa
    • 雑誌名

      Chem. Asian J.

      巻: 11 ページ: 474-477

    • DOI

      10.1002/asia.201501238

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] アントラセン環を有する金属架橋カプセル : 環状硫黄の顕著な安定化2017

    • 著者名/発表者名
      〇松野 匠、山科雅裕、吉沢道人、穐田宗隆
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [学会発表] アントラセン環を有する金属架橋カプセル:水中でのオリゴ乳酸の内包2017

    • 著者名/発表者名
      〇草葉竣介、山科雅裕、吉沢道人、穐田宗隆
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [学会発表] Self-assembly of Peanut-shaped Polyaromatic Compounds2017

    • 著者名/発表者名
      〇K. Yazaki, T. Kikuchi, H, Sato, S. Prusty, D. K. Chand, M. Yoshizawa, M. Akita
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [学会発表] An Anthracene-Shelled Coordination Capsule: Selective Encapsulation of Disaccharide in Water2017

    • 著者名/発表者名
      〇M. Yamashina, M. Yoshizawa, M. Akita
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [学会発表] ncapsulation of Sulfur Clusters by An Anthracene-shelled Coordination Capsule2016

    • 著者名/発表者名
      〇S. Matsuno, M. Yamashina, M. Yoshizawa, M. Akita
    • 学会等名
      第26回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      横浜情報文化センター(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-12-19 – 2016-12-22
  • [学会発表] 窒素を含む多環芳香族ナノ空間の構築2016

    • 著者名/発表者名
      吉沢道人
    • 学会等名
      エキゾチック自己組織化材料・金属と分子集合 合同シンポジウム
    • 発表場所
      温泉旅館丸茂(鳥取県鳥取市)
    • 年月日
      2016-11-23 – 2016-11-24
  • [学会発表] アントラセン環を有する金属架橋カプセルによる環状硫黄の内包と安定化2016

    • 著者名/発表者名
      〇松野 匠、山科雅裕、吉沢道人、穐田宗隆
    • 学会等名
      第6回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2016-11-14 – 2016-11-16
  • [学会発表] Polyaromatic-Shelled Coordination Capsules Displaying Unique Host-Guest Interactions2016

    • 著者名/発表者名
      吉沢道人
    • 学会等名
      Royal Society of Chemistry, Inorganic Chemistry Symposium
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-10-28 – 2016-10-28
  • [学会発表] Polyaromatic micelles as water-soluble soft molecular containers2016

    • 著者名/発表者名
      吉沢道人
    • 学会等名
      WRHI International Workshop on Advanced Laser Spectroscopy for Soft Molecular Systems
    • 発表場所
      東京工業大学 すずかけ台キャンパス(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-09-26 – 2016-09-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Encapsulation of Metallo-Porphyrins and Metallo-Phthalocyanines within Polyaromatic Capsules in Water2016

    • 著者名/発表者名
      吉沢道人
    • 学会等名
      第66回錯体化学討論会
    • 発表場所
      福岡大学 七隈キャンパス(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-09-10 – 2016-09-12
    • 招待講演
  • [学会発表] アントラセン環に囲まれた疎水性ナノ空間による親水性オリゴマーの包接2016

    • 著者名/発表者名
      〇山科雅裕・吉沢道人・穐田宗隆
    • 学会等名
      第27回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島県広島市)
    • 年月日
      2016-09-01 – 2016-09-03
  • [学会発表] Methyl-Group Recognition on Aromatic Rings by an Anthracene-Shelled Coordination Capsule2016

    • 著者名/発表者名
      〇S. Matsuno, M. Yamashina, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
    • 学会等名
      International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry
    • 発表場所
      The K-Hotel Seoul(韓国)
    • 年月日
      2016-07-10 – 2016-07-14
    • 国際学会
  • [学会発表] An Anthracene-Shelled Coordination Capsule: Preparation of Fluorescent Host-Guest Complexes with Tunable Color2016

    • 著者名/発表者名
      〇M. Yamashina, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
    • 学会等名
      International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry
    • 発表場所
      The K-Hotel Seoul(韓国)
    • 年月日
      2016-07-10 – 2016-07-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation and Host Properties of Capsular and Tubular Nanostructures with Polycationic Shells2016

    • 著者名/発表者名
      〇K. Yazaki, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
    • 学会等名
      International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry
    • 発表場所
      The K-Hotel Seoul(韓国)
    • 年月日
      2016-07-10 – 2016-07-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Pairwise Encapsulation of Fluorescent Dyes within an Anthracene-Shelled Coordination Capsule2016

    • 著者名/発表者名
      〇M. Yamashina, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
    • 学会等名
      Fluorescent Biomolecules and their Building Blocks - Design and Applications (FB3)
    • 発表場所
      Tianjin University(中国)
    • 年月日
      2016-07-07 – 2016-07-11
    • 国際学会
  • [学会発表] A Polycationic Molecular Capsule Bearing Acridinium Panels and the Anionic-Guest Binding Properties2016

    • 著者名/発表者名
      〇K. Yazaki, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
    • 学会等名
      Fluorescent Biomolecules and their Building Blocks - Design and Applications (FB3)
    • 発表場所
      Tianjin University(中国)
    • 年月日
      2016-07-07 – 2016-07-11
    • 国際学会
  • [学会発表] アントラセン環を有する金属架橋カプセルを用いた親水性オリゴマーの包接挙動2016

    • 著者名/発表者名
      〇山科雅裕、吉沢道人、穐田宗隆
    • 学会等名
      第14回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
    • 発表場所
      高知城ホール(高知県高知市)
    • 年月日
      2016-06-04 – 2016-06-05
  • [備考] 穐田・吉沢研究室ホームページ

    • URL

      http://www.res.titech.ac.jp/~smart/smartj.html

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公開日: 2018-01-16  

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