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2021 年度 実績報告書

有機エレクトロクロミック物質の新展開:近赤外光スイッチによるバイオイメージング

研究課題

研究課題/領域番号 20H02719
配分区分補助金
研究機関北海道大学

研究代表者

鈴木 孝紀  北海道大学, 理学研究院, 教授 (70202132)

研究分担者 石垣 侑祐  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (60776475)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
キーワード動的酸化還元 / 近赤外色素 / エレクトロクロミズム / バイオイメージング
研究実績の概要

研究計画に沿った研究実験を実施し、その実績について、”Generation of hydroxyl radical-activatable ratiometric near-infrared bimodal probes for early monitoring of tumor response to therapy.”L. Wu, Y. Ishigaki, W. Zeng, T. Harimoto, B. Yin, Y. Chen, S. Liao, Y. Liu, Y. Sun, X. Zhang, Y. Liu, Y. Liang, P. Sun, T. Suzuki, G. Song, Q. Fan, D. Ye, Nat. Commun. 2021, 12, 6145. [DOI: 10.1038/s41467-021-26380-y (open access)]の論文にて発表した。

上記論文では、生体内のヒドロキシラジカルを選択的に検知してイメージングを行う方法を開拓したものであり、ヘキサアリールブタジエン骨格に、適切なアルキル基の置換したアミノ基を導入した化合物が有効であった。またNIR蛍光によるイメージングに、NIR吸収に由来する光音響分光スペクトルを併用することで、定量性の高い手法として確立できた点は特筆に値する。

一方、物質開発については、ヘキサアリールブタジエンの基本骨格を持ちながらも、酸化還元に際して分子内に反芳香族性骨格であるチエピン、オキセピン骨格が生じることで、よりNIRの長波長部分に吸収をもつ化合物群についての検討を中心に進める計画であった。当該物質の合成には成功しており、今後そのスペクトル特性とイメージング法への応用へ進む段階である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

前年度に引き続き、インパクトファクターの高い論文誌(Nature Communications)に研究成果を発表することができた。

今後の研究の推進方策

新規物質開発のために、新たな基本骨格を提案し、DFT計算により、導入するAr基の違いが基本物性に与える影響を推測した後、一連の誘導体の合成が可能なルートの開発と実際の合成を行う。中性状態及び二価陽イオン塩に対するX線構造解析、両者のサイクリックボルタモグラム測定、電気分解によるエレクトロクロミズム特性を調査し、計算で推測された特性との一致度を確認しながら、更なる分子設計へとフィードバックするプロセスが有効である。本年度は、電子授受に際して骨格内に反芳香族性の部分構造が生じることで、近赤外吸収特性の向上を目指した取り組みを実施する。また、これまでは電子授受に際して、中性状態の分子と2価陽イオンとの相互変換が生じる系についての検討を行って
きたが、応答挙動の複合化および吸収係数の増大を目指す別系統の研究として、電子移動によって4価陽イオンや6価陽イオンが安定に生成可能な分子の開発を実施する。新規に開発されたNIR有機EMについてのin vivoでの実験は主に、国際共同研究にて実施する計画である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (10件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件)

  • [国際共同研究] 南京大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      南京大学
  • [国際共同研究] リヨン大学/ストラスブール大学(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      リヨン大学/ストラスブール大学
  • [雑誌論文] 9,9'-Bi(xanthene)-Type Hexaphenylethane Derivatives as Advanced Organic Electrochromic Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Takanori、Ishigaki Yusuke、Takata Masaki、Nishida Jun-ichi、Fukushima Takanori
    • 雑誌名

      HETEROCYCLES

      巻: 102 ページ: 419~419

    • DOI

      10.3987/REV-20-938

  • [雑誌論文] 5-Arylidenetetronate as a Versatile Electrophore for Pi-Extended Electron Acceptors2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Takanori、M?debielle Maurice、Hayashi Yuki、Ishigaki Yusuke、Merad J?r?my
    • 雑誌名

      HETEROCYCLES

      巻: 103 ページ: 165~165

    • DOI

      10.3987/COM-20-S(K)2

  • [雑誌論文] Molecular Recognition by Chalcogen Bond: Selective Charge‐Transfer Crystal Formation of Dimethylnaphthalene with Selenadiazolotetracyanonaphthoquinodimethane2021

    • 著者名/発表者名
      Ishigaki Yusuke、Asai Kota、Rouville Henri‐Pierre Jacquot、Shimajiri Takuya、Heitz Val?rie、Fujii‐Shinomiya Hiroshi、Suzuki Takanori
    • 雑誌名

      European Journal of Organic Chemistry

      巻: 2021 ページ: 990~997

    • DOI

      10.1002/ejoc.202001554

  • [雑誌論文] Expandability of the Covalent Bond: A New Facet Discovered in Extremely Long C<sub>sp3</sub>-C<sub>sp3</sub> Single Bonds2021

    • 著者名/発表者名
      Ishigaki Yusuke、Uchimura Yasuto、Shimajiri Takuya、Suzuki Takanori
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 94 ページ: 1385~1393

    • DOI

      10.1246/bcsj.20200374

  • [雑誌論文] Heterocyclic Ring‐Opening of Nanographene on Au(111)2021

    • 著者名/発表者名
      Sun Kewei、Sugawara Kazuma、Lyalin Andrey、Ishigaki Yusuke、Uosaki Kohei、Taketsugu Tetsuya、Suzuki Takanori、Kawai Shigeki
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 60 ページ: 9427~9432

    • DOI

      10.1002/anie.202017137

  • [雑誌論文] Hysteretic Three-State Redox Interconversion among Zigzag Bisquinodimethanes with Non-fused Benzene Rings and Twisted Tetra-/Dications with [5]/[3]Acenes Exhibiting Near-Infrared Absorptions2021

    • 著者名/発表者名
      Ishigaki Yusuke、Harimoto Takashi、Sugawara Kazuma、Suzuki Takanori
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 143 ページ: 3306~3311

    • DOI

      10.1021/jacs.1c00189

  • [雑誌論文] Chalcogen Bond versus Weak Hydrogen Bond: Changing Contributions in Determining the Crystal Packing of [1,2,5]-Chalcogenadiazole-Fused Tetracyanonaphthoquinodimethanes2021

    • 著者名/発表者名
      Ishigaki Yusuke、Asai Kota、Shimajiri Takuya、Akutagawa Tomoyuki、Fukushima Takanori、Suzuki Takanori
    • 雑誌名

      Organic Materials

      巻: 03 ページ: 090~096

    • DOI

      10.1055/s-0041-1725046

  • [雑誌論文] [1,2,5]Chalcogenadiazole-fused Dicyanonaphthoquinodiimines: Larger Contribution from Chalcogen Bond than Weak Hydrogen Bond in Determining Crystal Structures2021

    • 著者名/発表者名
      Ishigaki Yusuke、Asai Kota、Shimajiri Takuya、Suzuki Takanori
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 50 ページ: 1184~1187

    • DOI

      10.1246/cl.210095

  • [雑誌論文] Redox-active tetraaryldibenzoquinodimethanes2021

    • 著者名/発表者名
      Ishigaki Yusuke、Sugawara Kazuma、Tadokoro Tomoki、Hayashi Yuki、Harimoto Takashi、Suzuki Takanori
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 ページ: 7201~7214

    • DOI

      10.1039/D1CC02260A

  • [雑誌論文] Generation of hydroxyl radical-activatable ratiometric near-infrared bimodal probes for early monitoring of tumor response to therapy2021

    • 著者名/発表者名
      Wu Luyan、Ishigaki Yusuke、Zeng Wenhui、Harimoto Takashi、Yin Baoli、Chen Yinghan、Liao Shiyi、Liu Yongchun、Sun Yidan、Zhang Xiaobo、Liu Ying、Liang Yong、Sun Pengfei、Suzuki Takanori、Song Guosheng、Fan Quli、Ye Deju
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41467-021-26380-y

  • [学会発表] 構造有機化学からバイオセンサーへ、癌治療へ2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木孝紀
    • 学会等名
      有機合成化学夏季セミナー(関西支部)
    • 招待講演
  • [学会発表] "“刺激的”な有機合成化学: 電気化学刺激応答性を利用した 単一分子メモリへの挑戦"2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木孝紀
    • 学会等名
      CSJフェスタ
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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