新規な生体用近赤外蛍光プローブの開発

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25410137
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 弘前大学
• 研究代表者: 川上 淳 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (60261426)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 近赤外蛍光色素 / 蛍光プローブ / 2-アミノトリプタンスリン / 蛍光共鳴エネルギー移動 / 金属イオン

研究概要

2-アミノトリプタンスリンを基本骨格構造とする650nm以上に蛍光極大波長を持つ新規近赤外蛍光色素の開発を行うため、平成25年度は、環拡張型、アルキニル基導入型、分子内FRET（蛍光共鳴エネルギー移動）型の新規2-アミノトリプタンスリン誘導体を合成し、その吸収・発光特性について検討した。
環拡張型としては、2-アミノトリプタンスリンの5員環の隣のベンゼン環をナフタレン環、アントラセン環に拡張した。その結果、2-アミノトリプタンスリンの蛍光極大波長はメタノール中での632 nm が最長波長であったが、環を拡張することで650 nm以上に蛍光極大波長を示すようになることがわかった。但し、アントラセン環を含む系では、蛍光強度が著しく低下するというマイナス面も見られた。
アルキニル基導入型としては、2-アミノトリプタンスリンの7-位又は9-位にフェニルエチニル基を導入した系を合成した。これらの系も、650 nm 以上で蛍光極大波長が観測された。特に9-位にフェニルエチニル基を導入した系ではメタノール中で662 nmの蛍光極大波長を示すことがわかった。
分子内FRET型としては、2-アミノトリプタンスリンと7-メトキシクマリン又はウンベリフェロン（7-ヒドロキシクマリン）を、長さの異なるポリエーテル鎖でつないだ系を合成した。これらの系は、分子内FRETにより溶媒極性の違いによって紫又は青から赤色迄の可視領域全般の色を示す事が可能であり、非常に優れた蛍光ソルバトクロミズを示すことがわかった。

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

平成25年度の研究実施計画で予定していた2-アミノトリプタンスリンを基本骨格構造とする650nm以上に蛍光極大波長を持つ幾つかの新規近赤外蛍光色素の合成に成功しており、研究はおおむね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

引き続き2-アミノトリプタンスリンを基本骨格構造とする650nm以上に蛍光極大波長を持つ新規近赤外蛍光色素の開発を進める。また、蛍光ソルバトクロミズムによる周囲の環境（極性）変化を調べる蛍光プローブとしての応用や、近赤外蛍光色素とCa(II), Na(I), K(I), Zn(II), Fe(II), Fe(III), Mn(II)等の必須金属イオンを含む各種金属イオンとの相互作用による蛍光変化、分子内に2種類の蛍光色素を含む系ではFRETのon, off挙動による蛍光変化等について検討し、金属イオン用蛍光プローブとしての性質を調べる。

次年度の研究費の使用計画

物品の調達方法の工夫や所属機関の校費利用などにより、当初計画よりも経費の使用が節約できたため。
過度に節約をすることなく、翌年度分として請求した助成金と合わせて研究遂行のために適切に使用する計画である。

研究成果

• [学会発表] 2-アミノトリプタンスリン誘導体の合成と蛍光性化学センサーへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川上 淳, 築城彰洋, 原田裕貴, 邊見世統, 木村光輝, 伊東俊司
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 20140327-20140330
• [学会発表] Fluorescence properties of 2-Aminotryptanthrin Derivatives with Pyrene (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Harada, J. Kawakami, S. Ito
  • 学会等名: The International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • 発表場所: Kawauchi-kita Campus, Tohoku University, Sendai, Japan
  • 年月日: 20130928-20130930
• [学会発表] 2-Aminotryptanthrin Derivatives with 7-Substituted Coumarin as FRET-based Fluorescent Chemosensors for Metal Ions (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Henmi, N. Narita, J. Kawakami, S. Ito
  • 学会等名: The International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • 発表場所: Kawauchi-kita Campus, Tohoku University, Sendai, Japan
  • 年月日: 20130928-20130930
• [学会発表] Synthesis and Photophysical Properties of Aromatic-ring-fused 2-Aminotryptanthrin Derivatives (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Tsuiki, J. Kawakami, S. Ito
  • 学会等名: The International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • 発表場所: Kawauchi-kita Campus, Tohoku University, Sendai, Japan
  • 年月日: 20130928-20130930
• [学会発表] Synthesis of 2-Aminotryptanthrin Derivatives with Benzo-fused BODIPY (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kimura, J. Kawakami, S. Ito
  • 学会等名: The International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • 発表場所: Kawauchi-kita Campus, Tohoku University, Sendai, Japan
  • 年月日: 20130928-20130930
• [備考] 川上研究室（弘前大学大学院理工学研究科）
  • URL: http://www.st.hirosaki-u.ac.jp/~jun/jklab/jklab001.html