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2023 年度 実績報告書

水圏環境で生体分子と会合体を形成する発光性希土類錯体の開発

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 22H04516
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) 2022-04-01 – 2024-03-31
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

アミドを取り付けたポリエーテル鎖を有する希土類錯体の改良は困難であったため、アミドを含まないポリエーテル鎖を有する希土類錯体を用いて細胞実験を行なった。
具体的には、ポリエーテル鎖を有する希土類錯体は生理培養液中でベシクル構造を形成して安定化することがわかった。このベシクル構造はシンクロトロン放射光実験により明らかになった。また、ベシクル形成が行われる希土類錯体濃度とベシクルの大きさを臨界ミセル濃度測定および光散乱測定(DLS測定)により評価した。生理培養液中では水溶性の希土類錯体は一般に分解してしまうが、ポリエーテル鎖を有する希土類錯体は分解せずに安定して赤色発光を示すことを明らかにした。このポリエーテル鎖を有する希土類錯体のベシクルは生体細胞表面に効果的に表面吸着することを蛍光顕微鏡観察によって明らかにした。さらに、水溶性の希土類混合クラスター(Sm(III)とTb(III)の混合9核クラスター)が水温の変化によって発光色変化を誘起することも明らかになった。水溶液の温度によって希土類イオン部位へのエネルギー移動過程が変化することを発光寿命測定のアレニウスプロットによって解析した。
また、界面活性剤を用いた水溶液中での希土類配位高分子合成にも成功した。この合成方法ではマイクロサイズの結晶を容易に合成することができ、界面活性剤の添加条件を変化させることでマイクロサイズ結晶を形態を変化できることがわかった。さらにキラル構造を有する希土類配位高分子をメタノール中で合成し、希土類配位高分子の立体構造が結合部位の構造変化に大きく影響を受けることも明らかにした。
以上、水圏環境で機能する発光性分子の開拓に成功し、水圏環境で発光体の結晶成長を行うことにも成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Structure-changeable luminescent Eu(III) complex as a human cancer grade probing system for brain tumor diagnosis2024

    • 著者名/発表者名
      M. Wang, M. Kono, Y. Yamaguchi, J. Islam, S. Shoji, Y. Kitagawa, K. Fushimi, S. Watanabe, G. Matsuba, A. Yamamoto, M. Tanaka, M. Tsuda, S. Tanaka, Y. Hasegawa
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 14 ページ: 778

    • DOI

      10.1038/s41598-023-50138-9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sandglass-Typed Single Chameleon Luminophore for Water Mapping Measurements: Intramolecular Energy Migrations in the Hydrophilic Tb(III)/Sm(III) Cluster2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Hasegawa, Y. Konishi, M. Enokido, S. Shoji, M. Wang, K. Fushimi, Y. Kitagawa
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 62 ページ: 16794-16800

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.3c02219

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Size-Control Synthesis and Luminescence Properties of Eu(III) Coordination Particles2023

    • 著者名/発表者名
      M. Enokido, K. Sasaki, S. Shoji, Mengfei Wang, Koji Fushimi, Yuichi Kitagawa, Y. Hasegawa
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 127 ページ: 23785-23791

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.3c06499

    • 査読あり
  • [学会発表] Human brain tumor diagnosis using luminescent Eu(III) complex2023

    • 著者名/発表者名
      M. Wang, M. Kono, Y. Yamaguchi, S. Shoji, Y. Kitagawa, K. Fushimi, M. Tsuda, S. Tanaka, Y. Hasegawa
    • 学会等名
      The 31st International conference on Photochemistry (ICP2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] 二種の連結配位子の混合比変調によるEu(III)配位高分子の発光機能2023

    • 著者名/発表者名
      春川美友, Wang Mengfei, 庄司淳, 伏見公志, 北川裕一, 長谷川靖哉
    • 学会等名
      第34回配位化合物の光化学討論会
  • [学会発表] 芳香族性化合物で架橋したキラル 配位高分子の円偏光発光特性2023

    • 著者名/発表者名
      山崎佑樹, 鶴井真, Wang Mengfei, 北川裕一, 長谷川靖哉
    • 学会等名
      第72回高分子討論会
  • [学会発表] ヘテロ環を架橋部位に有するキラルEu(III)配位高分子の円偏光発光機能2023

    • 著者名/発表者名
      山崎佑樹, 鶴井真, ・ワンメンフィ, 北川裕一, 長谷川靖哉
    • 学会等名
      第13回 CSJ化学フェスタ2023

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公開日: 2024-12-25  

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