| 研究課題/領域番号 |
25460039
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| 研究機関 | 岐阜薬科大学 |
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研究代表者 |
宇野 文二 岐阜薬科大学, 薬学部, 教授 (80160307)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 蛍光プローブ / 電位応答 / 分子内電子移動 / 光誘起電子移動 / フェロセン / ダンシル基 / カルボラン |
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| 研究実績の概要 |
癌細胞の低酸素応答に対する薬物治療や癌の低電位細胞を創薬ターゲットとする研究に期待が寄せられている．本研究では，この基礎となる細胞レベルの研究に欠くことのできない電位応答型の蛍光プローブの開発を目指している．本年度は，昨年度合成したモデル化合物の電気化学特性と分光学的特性を評価した．合成した化合物の内，蛍光部位にダンシル基，電位応答部位をフェロセンとした一連の化合物を対象として，その電気化学特性および分光学的特性を明らかにした．また，新たに電位応答部位としてホウ素クラスターであるo-カルボランの電気化学特性を明らかにした．
１ ダンシル－フェロセン化合物の電気化学特性：ダンシル基とフェロセン部位を直接架橋した化合物（n = 0）では，フェロセン本来の電位より負側にシフトし，ダンシル基とフェロセン部位に共役があると考えられた．しかし，両者をアルキル鎖（n = 2，3）で架橋した化合物は，何れもフェロセン部位の酸化に起因する可逆的な酸化還元応答を示し，フェロセン部位の酸化還元が可逆的に溶液内電位に応答できるものと考えられた．
2 ダンシル－フェロセン化合物の分光学的特性：ダンシル基とフェロセンをアルキル鎖（n = 0，2，3）で架橋した化合物では，何れもダンシル基の吸収（360 nm）とフェロセンの吸収（450 nm）を観測することができた．また，何れの化合物もダンシル基の発光に起因する蛍光（最大蛍光波長540 nm）を観測することができた．
3 o-カルボランの電気化学特性：電位応答部位として炭素原子にフェニル基を置換基したジフェニルo-カルボラン類を合成して，その電気化学特性を調べた． その結果，2枚の共役環が存在するときに，o-カルボラン部位の構造を制御することにより特徴的な2電子移動の還元に基づく可逆的な酸化還元波を観測できることを明らかにした．
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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
本研究では，モデル化合物を合成する過程があり，研究進展のネックとなると考えられたが，2つの系について合成が予定通り進行し，その内ダンシル－フェロセン架橋化合物では，可逆な酸化還元応答が示され，還元体には蛍光が観測されている．この結果は，酸化還元応答を分子認識とする蛍光プローブの開発に研究展開できるものと考えられた．したがって，最終年度に向けて実施予定である分子設計に基づく電位応答型蛍光プローブの試作と機能評価に展開するための準備ができたと考えられる．
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究では，電子移動反応に応答する電位応答型蛍光プローブの構造特性を明らかにし，論理的な蛍光プローブの設計と試作を研究のゴールとしている．これまでに合成したモデル化合物の内，ダンシル－フェロセン架橋化合物では還元体に蛍光が観測され，可逆な酸化還元応答を示すことを明らかにしている．最終年度は，酸化体の蛍光特性を明らかにするため，薄層電解セルを用いた定電位電解によって酸化状態の蛍光スペクトル測定を行い，酸化状態における分子内電子移動（ICT）や光誘起電子移動（PeT）などの分光学的特性を明らかにする．また，モデル化合物のICTやPeT発現と架橋構造との関係に対する理論を構築するため，高度な基底関数を用いた密度汎関数法（DFT）計算を実施する．そして，これまでの蛍光プローブの設計で用いられてきた蛍光部と基質認識部のHOMOやLUMOの軌道エネルギーの相対配置のみならず，酸化還元状態の変化に対してICTを抑制してPeTを機能させるためには両者の空間を通したHOMO－LUMO相互作用が重要である点を指摘し，架橋構造の役割に言及する予定である．
また，新たな電子応答部位としてカルボランの特徴的な電子移動を理論および実験の両面から明らかにするため，カルボランの可逆的電位応答部位の応用の可能性に研究を展開していく予定である．
以上によって，最適なPetの機能発現構造を明らかにし，蛍光プローブとしての架橋の機能発現構造を実験的および理論的に明白にして電位応答型蛍光プローブの分子設計とそれに基づく蛍光プローブを提案する予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
定電位電解用の薄層セルを用いた蛍光測定系の実験系を組み立てるために時間を要したため，その測定にかかる消耗品のとして予定していた予算の一部が次年度使用額として残った．
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| 次年度使用額の使用計画 |
今年度，定電位電解用の薄層セルを用いた蛍光測定を重点的に行うため，生じた次年度使用額は，この測定にかかる消耗品費に当てる予定である．
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