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ヘムやメラニン、水などの生体構成物質による吸収が少ないため組織透過性が良く、かつ、生体の放つ自家蛍光がないためノイズの原因となるバックグラウンド蛍光が無視できる近赤外領域に着目し、生体成分のダイナミックな量変動をin vivoで非侵襲的に画像として捉えることができる機能性近赤外蛍光プローブの創製を目指して研究を進めた。
これまでに開発した近赤外一酸化窒素(NO)蛍光プローブdiaminocyanineをラットの摘出腎臓に適用し、アセチルコリン投与時に蛍光強度上昇するデータを得た。また、endotoxin shockにより肝NO合成酵素を誘導した敗血症モデルマウスにプローブを静注し、実体蛍光顕微鏡で観察したところ、明確な蛍光強度上昇が観察できず、プローブのデザインを見直している。
我々は光誘起電子移動機構による分子設計を行ってきたが、分子の歪みによる消光機構を利用した新しい設計法を模索した。ターゲット分子選択的に切断されるペプチドなどのセンサー部位を二つの側鎖Rで挟んで繋ぎ、大環状分子とし、蛍光団であるcyanineのユニークな構造であるポリエンが歪むように設計する。蛍光団は平面性を保つ必要があり、歪みで蛍光が減弱することが分かった。
さらにNO以外の生体物質として、近年注目されている亜鉛イオンをターゲットとしたプローブ開発に取り組んでいる。トリカルボシアニンのメチン鎖に電子供与性もしくは電子吸引性基を導入することで波長が変化するという現象に注目し、メチン鎖に金属キレーターであるdipicolylethylenediamineを導入し、金属をキレートすることにより波長が変化するdipicolylcyanine(DIPCY)を合成した。メチン鎖に窒素原子を導入した化合物が、その窒素原子の電子密度変化を誘発する生体分子との反応で、蛍光特性を変化させるプローブとなることを見出した。
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