2017 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ空間包接場を用いる超分子計測・分離システムの開発
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26248038
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
早下 隆士 上智大学, 理工学部, 教授 (70183564)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江馬 一弘 上智大学, 理工学部, 教授 (40194021)
南部 伸孝 上智大学, 理工学部, 教授 (00249955)
遠藤 明 上智大学, 理工学部, 准教授 (00119124)
橋本 剛 上智大学, 理工学部, 准教授 (20333049)
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| Project Period (FY) |
2014-06-27 – 2019-03-31
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| Keywords | シクロデキストリン / 疎水ナノ空間 / 糖認識 / アニオン認識 / 細菌認識 / 超分子複合体 / 光物性解析 / 分子軌道計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超分子計測・分離システムの原理を独自技術として確立するために、代表者の分析化学グループに加え、計算化学を専門とする理論分子設計グループ（南部）、および物理学領域から光物性、非線形光学を専門とする光物理学グループ（江馬）との学際領域研究チームを組織し研究を行う。すなわち分子設計に必要な理論解析を強化することで、高性能な分子認識プローブを設計し、疎水ナノ空間包接場を提供できるシクロデキストリン（CD）誘導体、CDゲルおよびCD薄膜にこれらのプローブを導入することで、高度な動的分子識別機能を有する超分子計測・分離システムの開発を目的とする。平成29年度は、昨年に引き続き１）疎水ナノ空洞を有するCD誘導体およびCDゲルの設計、２）各種分子認識プローブの設計、３）超分子CD複合体の光物性解析、および４）計算化学に基づくCD複合体の応答特性解析を行った。
１）については、フェニルボロン酸をCDに化学修飾しゲル化し、フェニルボロン酸型蛍光プローブと組み合わせることで、グルコースに対して優れた認識機能を発現することを見出し、その機構解析を行った。２）については、シクロデキストリンに導入できるナフタレン骨格を有するボロン酸型蛍光プローブおよびジピコリルアミン型プローブを新たに分子設計し、糖、アニオン、および細菌認識機能評価と応答機能解析を行った。３）については、異なるスペーサーのピレン型蛍光プローブを新たに合成し、水濃度を変化させたDMSO溶液での蛍光寿命解析を用いて光誘起電子移動（PET）型応答の検証を行った。４）では、前年度に引き続きPET機構が起こる電子配置となることを、より構造を簡略化したナフタレン型プローブを用いて、構造最適化および分子軌道と系のエネルギーを計算することで、PET機構を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度に引き続き、平成29年度も申請計画通りの4つの課題について、修飾CD複合体ゲルの開発、新たな蛍光プローブの設計、光物性解析、分子軌道計算など、順調に進めることができた。また乳化液膜法を用いた新しいシクロデキストリンナノゲルを開発し、その包接機能を明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度も申請計画に従って、4つの課題に対する研究を進めるとともに、5年間のプロジェクトの研究総括を行う。修飾CD複合体、CDゲル設計、プローブ合成、およびその光物性と機能評価について得られた成果をもとに、様々な生体分子、イオン、細菌を高度に検出・分離できる新技術を確立し、疎水成ナノ空間包接場を用いる超分子計測・分離システムの基本性能と特徴を明らかにする。また問題点が残れば、これを解決するための方策と見通しを明らかにする。
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