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2021 年度 実績報告書

水圏環境における発光性希土類分子会合体の形成と光機能

公募研究

研究領域水圏機能材料:環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成
研究課題/領域番号 20H05197
研究機関北海道大学

研究代表者

長谷川 靖哉  北海道大学, 工学研究院, 教授 (80324797)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワード分子集合体 / 希土類 / 光機能 / 水溶性
研究実績の概要

水圏環境における生体環境計測のための検出分子として、水溶性の発光性希土類錯体が現在注目されている。この希土類錯体は極めて長い発光寿命(数百マイクロ秒)を示すことから、時間分解蛍光解析による水溶液中および生体系の状態観察が可能になる。本研究課題では、発光性の希土類錯体にポリエーテル鎖を導入し、水圏環境における分子集合体の形成と新しい生体環境モニター開発を目指した。具体的には、昨年合成されたポリエーテル鎖導入ユウロピウム錯体(水溶性ユウロピウム錯体)の水溶液中における会合体形成と光物性(発光量子効率、発光寿命、光増感エネルギー移動効率)との関係を明らかにし、得られた水溶性ユウロピウム錯体を癌細胞の生体観察へと展開した。具体的には、生理培養液(DMEM+FBS: アミノ酸、グルコース、牛血清などを含む水溶液)での水溶性ユウロピウム錯体の発光挙動を計測し、この生理培養液の中にがん細胞を導入することによる水溶性ユウロピウム錯体の発光挙動変化を計測した。
水溶性のポリエーテルを導入したユウロピウム錯体Eu-ntfa-TEGPOを合成した。Eu-ntfa-TEGPOは水圏環境で巨大な分子集合体を形成し、発光量子効率が増大することがわかった。この発光機能増大は、分子集合体形成による振動失活への抑制が行われたためと考えられる。さらに、水溶性のユウロピウム錯体をがん細胞へ導入する試験(生体環境への導入)も行ったところ、がん細胞へユウロピウム錯体が取り込まれる様子が観察された。
水溶性ポリエーテルを導入した新しいユウロピウム錯体を導入し、水圏環境で分子集合体を形成することによる強発光化に成功した。さらに アミド結合によって分子集積する希土類配位高分子や希土類錯体のナノ集積体合成にも成功した。分子集合体は希土類錯体の光機能化に重要であることが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (5件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Luminescent Eu(III)-based Coordination Polymers for Photonic Materials2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Hasegawa, S. Shoji, Y. Kitagawa
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 51 ページ: 185-196

    • DOI

      10.1246/cl.210650

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Long-lived emission beyond 1000 nm: control of excited-state dynamics in a dinuclear Tb(III)- Nd(III) complex2021

    • 著者名/発表者名
      Y.Kitagawa, K. Matsuda, P. P. Ferreira da Rosa, K. Fushimia and Y. Hasegawa
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 57 ページ: 8047-8050

    • DOI

      10.1039/d1cc03596g

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hybrid EuIII Coordination Luminophore Standing on Two Legs on Silica Nanoparticles for Enhanced Luminescence2021

    • 著者名/発表者名
      T. Zhang, Y. Kitagawa, R. Moriake, P. P. Ferreira da Rosa, Md. Jahidul Islam, T. Yoneda, Y. Inokuma, K. Fushimi, Y. Hasegawa
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 27 ページ: 14438-14443

    • DOI

      10.1002/chem.202102156

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Activity sensing of cancer cells using luminescent Eu complexes in culture solution2021

    • 著者名/発表者名
      M. Kono, Y. Kitagawa, M. Tsuda, S. Shoji, K. Fushimi, S. Tanaka, Y. Hasegsawa
    • 学会等名
      2021年光化学討論会
  • [学会発表] オリゴエチレングリコール鎖を導入した九核希土類(III)クラスターの合成と光機能評価2021

    • 著者名/発表者名
      小西由姫, 庄司淳, 北川裕一, 伏見公志, 長谷川靖哉
    • 学会等名
      錯体化学会第71回討論会
  • [学会発表] Controlling emission lifetime of lanthanide complexes with phenanthrene frameworks2021

    • 著者名/発表者名
      K. Shima, Y. Kitagawa, S. Shoji, K. Fushimi, Y. Hasegsawa
    • 学会等名
      錯体化学会第71回討論会
  • [学会発表] アミド基を有する発光性Eu(III)配位高分子のガラス状態形成2021

    • 著者名/発表者名
      林穣, 庄司淳, 北川裕一, 伏見公志, 長谷川靖哉
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
  • [学会発表] 希土類配位高分子のナノ粒子化と分子構造変化に伴う発光機能2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木建晟, 庄司淳, 北川裕一, 中村一希, 小林範久, 伏見公志, 長谷川靖哉
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
  • [産業財産権] 希土類錯体、発光材料、発光体、及び、ホスフィンオキシド基を有する化合物2021

    • 発明者名
      長谷川靖哉, 林 穣, 北川裕一, 庄司 淳, 伏見 公志
    • 権利者名
      長谷川靖哉, 林 穣, 北川裕一, 庄司 淳, 伏見 公志
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2021-074135

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公開日: 2022-12-28  

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