| 研究課題/領域番号 |
20K05543
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| 研究機関 | 大阪市立大学 |
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研究代表者 |
中島 洋 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (00283151)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | フェリチン / プリシアンブルー / 近赤外光応答 / 振動励起エネルギー |
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| 研究実績の概要 |
研究計画書で述べたプルシアンブルー包摂フェリチン複合体（PB@Fr）におけるプルシアンブルー部分の物性評価を進めた。その結果、包摂されたプルシアンブルーは、組成式，Fe3[Fe(CN)6]4 とほぼ同じ大きさの構造体であり、水分子が配位する鉄イオンが多く存在することを明らかにした。水分子が配位する鉄イオンは、配位活性であり、包摂体外部から添加した配位性分子（ピリジン、イミダゾール）の配位が可能であることが分かった。本申請研究の目的である一酸化窒素放出錯体、ニトロプルシド（[Fe(CO)(CN)5]2-）の配位も赤外分光法を用いて確認し、現在、計画に基づき、一酸化炭素放出錯体、カテコールアミン錯体の包摂体プルシアンブルーへの配位固定を進めている。
水の配位する鉄イオンは、高い反応活性部位としても機能し、組成式で示す構造単位当たりの触媒活性は、従来方法で合成したプルシアンブルーの１０倍以上であることを見出した。さらに、包摂されたプルシアンブルーは、アルカリ性水溶液に対する極めて高い安定性を示し、pH8-10における分解速度は、従来方法で合成したプルシアンブルーの１万分の１から千分の１であり、pH8の溶液中では、室温下、数か月間安定に存在することを見出した。この結果は、従来方法で合成したプルシアンブルーがpH7-8の生体pH領域でも数時間で分解することと対照的であり、PB@Frが生体に用いるPBとして有用であることを示している。
以上の研究実績の一部は、学術論文にまとめ、既に掲載済みである（Ikenoue Y. et al., Inorg. Chem. 2021, DOI:10.1021/acs.inorgchem.0c03660）。
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| 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
20年度は、COVID-19感染症への対応により大学閉鎖期間が設けられた。このため、研究期間は例年の3/4程度であったが、申請書に記載の研究計画をおおむね遂行することができた。まず、PB@Fr内の包摂されたプルシアンブルー物性評価を終え、研究計画書に記載したPB@Frへのニトロプルシドの固定に成功した。PB@Frと一酸化窒素の直接反応についても実験を進めており、こちらについても肯定的な結果が得られつつある。現在は研究計画に基づき、PB@Frに固定されたニトロプルシドのpH、熱に対する安定性を含めた物性評価を実施しており、近赤外光に応答した一酸化窒素放出の実験を開始したところである。PB@Frへのカテコールアミンの取込み・固定については、プルシアンブルーの鉄(Ⅲ)イオンによる、カテコール部位の酸化反応が明らかとなり、プルシアンブルーへの直接配位は、難しいことが分かった。このため、カテコールアミンとシアノ酸イオンを配位子とする金属錯体を合成し、錯体としてPB@Frのプルシアンブルーへ固定する方法を模索している。
上述のように研究計画はおおむね順調に推移しているが、当初研究計画が困難な場合の代替研究についても、一部研究を開始している。具体的には、の近赤外光照射によってプルシアンブルーから生成する熱によるPB@Frの構造制御である。この研究は現在初期段階であり、今後の研究展開に活かす予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の研究計画がおおむね順調であるため、申請書に記載の研究を21年度も引き続き実施する。具体的には、近赤外光を駆動力とするPB@Frからの一酸化窒素、カテコールアミン類の放出機構の確立である。このほか、主たる研究対象では無いものの、将来的な研究展開を見据えて「現在までの進捗状況」で述べた、「近赤外光照射によってプルシアンブルーから生成する熱によるPB@Frの構造制御」についても研究を進める。
我々は21年度、近赤外光に応答して水中で一酸化炭素の放出が可能な鉄錯体の合成に成功した（Tanaka S. et al. , J. Organometallic. Chem. 2021, DOI: 10.1016/j.jorganchem.2021.121843）。研究計画書への記載はないが、21年度は、この研究成果とPB@Frに関するこれまでの研究成果を組み合わせ、生体適合性に優れた一酸化炭素放出物質の開発も手掛ける予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
COVID-19感染症の影響のために、学会のオンライン化が進展、出張旅費が必要なくなった。それが次年度使用予算の主なである。この予算については、令和3年度の物品費に充当し、研究計画の実験推進に役立てる予定である。
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