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電位の変化を入力としてその色調を可逆に変化させるエレクトロクロミック物質(EM)として、先にヘキサアリールブタジエン型電子供与体2と、その二電子酸化により生じる安定な二価陽イオン1の酸化還元対を開発している。バイオイメージングに有効なNIR領域で応答すること、及び1が水中でも分解せず非常に安定であることを利用し、今年度、1と2のEMに基づくH2Sのバイオプローブを構築した。H2Sは近年、生物界で第3のガス状伝達物質として認知され、また、肝ガンなど多くの疾患との関係が示唆されている。この有機EMを用いて、H2Sの非侵襲的かつリアルタイムイメージングシステムを構築できたのは、生体内の他の還元性物質に優先して、1がH2Sと高選択的かつ迅速に反応するためである。
イメージングには上記EMを蛍光性ポリマーと組み合わせて使用した。NIRに強い吸収を持つ二価陽イオン1 は、蛍光共鳴エネルギー移動によって、ポリマーのNIR蛍光を効率良く消光するのに対し、可視部にほとんど吸収のない中性ジエン2は消光しない。そのため、1がH2Sと反応して2になる反応を、NIR蛍光のON/OFFメカニズムとして利用することができた。ポリマーとEM色素の共存は、リポソームで両者を包含することで達成した。バイオプローブ中の1は マクロファージ細胞中で、内在性/外在性のH2Sと迅速に反応し、蛍光を発することが明らかになった。また、マウスを用いたin vivoの実験では、肝臓の内在性H2Sをバイオプローブの静脈注射によりイメージングできることも示された。ナノ粒子作成に際して葉酸タグを組み込んだ場合には、KB細胞へのバイオプローブの集積が起こるため、腫瘍部分の蛍光イメージングが可能であり、また、蛍光性半導体ポリマーの代わりに一重項酸素増感剤を組み込んだナノ粒子を用いることで、光線力学療法を通じた腫瘍体積の減少も確認された。
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