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本研究では、DNAに色素を導入し二重鎖を形成させることによって、数・配向が厳密に制御された色素超分子の調製を目指した。非天然リンカーであるD-スレオニノールを介して色素(メチルレッド)を二重鎖の対応する位置に導入したところ、色素が強く励起子相互作用したH会合体を形成することがわかった。また、その際導入した色素が分子間スタッキングにより二重鎖を大きく安定化することを見出した。この結果はD-スレオニノールを介して導入した二つの色素がいわば"塩基対"として機能することを意味している。
また、複数種の色素をDNAに導入することにより、ヘテロ会合体の調製も行った。DNAを用いることで、複数種の色素を決められた順序に整列させることが出来る。実際、メチルレッド及びナフチルレッドによるヘテロ会合体を調製したところ、強く励起子相互作用することが分かった。更に、様々な色素を導入したヘテロ会合体を調製し、異種色素間の励起子相互作用の大きさが二つの色素の極大吸収波長の差に依存することを見出した。また、このヘテロ会合体の設計を蛍光色素によるクラスター調製に応用した。蛍光色素及びクエンチャーをそれぞれ二重鎖の対応する位置に導入したところ、二重鎖形成によって蛍光発光のON/OFFを制御することが出来た。
このように、本研究では非天然リンカーを介して対応する位置に色素を導入することで、色素間の相互作用を二重鎖形成によって制御することに成功した。この設計を用いれば二重鎖形成により色素間の相互作用を自在に制御できるため、新たなナノ材料やDNAプローブの開発が期待できる。
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