| 研究課題/領域番号 |
18K04896
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| 研究機関 | 神戸学院大学 |
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研究代表者 |
瀧本 竜哉 神戸学院大学, 薬学部, 助教 (10590044)
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| 研究分担者 |
佐々木 秀明 神戸学院大学, 薬学部, 教授 (30122245)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | チアクラウン部位導入反応 / 水銀イオンの選択的捕捉 / 水銀錯体の確認方法 / 水銀イオンとの結合定数 / ナノ粒子への表面修飾 |
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| 研究実績の概要 |
今年度は目的２と４について取り組んだ。まず、目的２について述べる。カリックス[4]チアクラウン (CA4SC) とHg(II)の錯体形成の確認方法としてマススペクトル測定を用いた。CA4SCと塩化水銀(II)または臭化水銀(II)の混合溶液に対してマススペクトル測定を行った結果、528.7076 m/zという結果が得られ、これはCA4SC・Hg(II)錯体の値と一致するため、それぞれにおいて、CA4SCが水銀(II)イオンと錯体を形成することが、マススペクトル測定からも確認できることが分かった。また、現在無機アルカリ化合物に対してCA4SCは吸着挙動を示さないことが分かっているため、次にナトリウムフェノキシドを有機アルカリ金属塩のモデル化合物として、CA4SCに対する吸着挙動をNMRスペクトルにより追跡した。すると、CA4SCのスペクトルに変化はみられなかったため、アルカリ金属イオンは無機・有機化合物関係なくCA4SC に吸着されないことが予想された。
次に目的４の結果であるが、ナノ粒子として生体適合性が高く、粒子内部に蛍光発光部位を有し長寿命の蛍光を有するナノダイヤモンド (ND) を選択した。今回、ND表面に対して炭素―炭素結合による側鎖基の固定を試みた。まず、表面が水素化された水素化NDを用いて、これに対して2.2’-Azobis[2-methyl-N-(2-hydroxythyl)propionamide]を作用させ、ラジカル反応により炭素―炭素結合を試みている。置換基の導入後、親水性基を付与する予定である。
また、同時に親水性基を導入したNDへCA4SCを固定するため、CA4SCの２つのフェノール性水酸基の一方のみをt－ブチルベンジル基で保護することに成功し、収率50％で得られている。今後、フリーの水酸基へブロモエチル基を導入し、NDの親水性基との結合を試みる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究課題の目的である１～４までの計画の内、19年度までに目的１を終え、２、３は70%程終えられたと考えている。しかし、まだ目的４の水銀吸着ナノ粒子の調製は行えておらず、順調に研究が進行しているとは言えない。前年度の報告書にも記載した通り、目的１のブロモエチルカリックスアレーンに対するチアクラウン部位の導入反応に対しては、収率80%を目指すことが当初の目的であり、精製法を検討し目的を達成した。
目的２に対しては、昨年度すでに目標をほぼ到達したと考えてはいるが、検討を行うアルカリ、およびアルカリ土類金属イオンを増やすることを考えていたが、まだ未実施であるため、完全に目的を達成したとは言えないと考えている。しかし、追加の検討であるCA4SC－Hg(II)混合液のマススペクトル測定により、その錯体のm/z値が確認でき、錯体の有無を確認する方法としてマススペクトル測定も有効であることを示唆できたこと。さらに、有機アルキル化合物モデルに対してCA4SCの吸着挙動をNMRスペクトルで追跡し、有機・無機化合物であってもアルキル金属イオンは捕捉しないことが予想できたことなど、新しい課題に取り組み、結果も得られている。
最後の目的４に対しては、ナノ粒子をNDに定め水溶化を現在行っている。同時に、ND末端へ導入できるようCA4SCへ置換基の導入方法を検討しているが、まだ水溶性水銀吸着ナノ粒子の調製を行えておらず、本年度は急ぎ行いたいと考えている。
研究内容については、19年度に国際学会(ISSDT-2019)で口頭発表を行い、内容について国外の研究者に公開した。今年度は、国内学会に出席し国内の研究者にも広く研究内容を公開したいと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
18年度に立てた目的２、３の追加計画の進行度は少々遅れている。追加検討することとした金属イオンについては、まだNMRスペクトルを用いたCA4SCのそれら金属イオンに対する吸着挙動の追跡や結合定数の算出ができていない。しかし、主要なアルカリ金属が既に検討されているため、これらの課題は早急に行うべきではない。
また、無機化合物だけでなく、有機アルカリ・アルカリ土類金属化合物に対するCA4SCの吸着挙動の確認を始めたが、有機塩であっても吸着されないことが予想されたため、本検討も今年度時間が許せば継続することにしている。
今年度は、目的２、３は一時終了し、主に目的４のND表面の新規修飾法の開発を行うこととする。まず、今までに報告の無いND表面上に炭素―炭素結合による側鎖の導入を試みる。次に、その側鎖へ親水性基を導入しNDの水溶化を達成した後、その末端にCA4SCを付与し、本研究課題の根幹をなす水銀吸着ナノプローブの合成を早急に達成する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度は目的１のCA4SCの合成反応における反応機構の考察や水銀イオンを効率的に捕捉できるCA4SCの構造の考察のため、コンピューターシミュレーションを用いることを検討しており、パソコンを9月に発注したが、中々納品されず、今年度の予算が余っている（この件については4月に納品された）。さらに、GaussianもしくはScigress等のソフトウェアもしくはライセンスの購入を考えているため、まだ予算を残している。さらに、用いるナノ粒子を今まで決定していなかったが、今回、蛍光を発するNDを用いることを決定し、これは10ｍｇで20万円と高価なため、急遽研究費を残す必要があった。
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