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Validity and safety assessment of optical nerve stimulation using photoswitchable molecules

使用光开关分子进行视神经刺激的有效性和安全性评估

基本信息

批准号：
19K20734
负责人：
野村修平
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Teikyo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

失われた感覚機能の再建・治療を目指した神経刺激技術に関する研究が盛んに取り組まれている。既に実用化されている人工内耳や人工網膜では、生体内に埋植した金属製微小電極を介して神経を電気刺激する。しかし、電極の微細化には物理化学的な限界があるため、電気刺激方式では高密度の神経刺激は原理的に困難である。この問題の解決策として、光薬理学的神経刺激法（photoswitch）が提唱されている。細胞膜イオンチャネルに結合する光活性化合物の利用により、神経細胞に光応答性を付与することができる。これにより、光による高密度神経刺激を実現できる。本研究では、photoswitchの有効性および安全性を検証する。本年度はDENAQ（化合物[1]）の合成に成功した。化合物[1]は、昨年度合成に成功したBENAQと類似構造を有する低分子化合物であり、2つの中間生成物〔アミノ基（-NH2基）を有するアゾベンゼン第4級アンモニウム誘導体（化合物[2]）、カルボキシル基（-COOH基）を有するTriethylgricine（化合物[3]）〕のカップリング反応〔アミド結合（-NHCO-）形成反応〕によって合成される。本研究では、反応性の低いカルボキシル基（-COOH基：化合物[3]）を酸塩化物（-COCl基：化合物[4]）に活性化し、これを化合物[2]と反応させる合成手法をとる。しかし、化合物[4]は化学的に不安定であり、大気中の水分や酸素により容易に分解してしまう点が合成プロセス上の課題であった。この課題に対し、昨年度構築した禁水・脱酸素環境下での合成プロセスを適用することで、目的化合物DENAQの合成にも成功した。

The reconstruction and treatment of the function of the lost consciousness is done by using the stimulation technology of the gods and the research of the research on the prosthetic treatment of the disease. It uses a chemical artificial inner ear and an artificial omentum, a metal micro-electrode implanted in the body, and an electric stimulation system. This is due to the miniaturization of electrodes, the limitations of physical chemistry, and the difficulty of electrical stimulation methods and the principle of high-density stimulation. The solution to the problem is determined by the method of solving the problem. The use of light-responsive compounds in cell membranes and the use of light-reactive compounds in cells, and the application of light-responsiveness in cells.これにより、光によるHigh-density divine 経stimulation を実appears できる. This study provides proof of effectiveness and safety of photoswitch. The synthesis of DENAQ (compound [1]) was successful this year. Compound [1] is a low-molecular compound that was successfully synthesized last year and has a similar structure to BENAQ. 2 The intermediate product [アミノbase (-NH2 group)をするアゾベンゼン Level 4 Aアンモニウム inducer (compound [2]), Triethylgricine (-COOH group) [3]) 〕のカップリングされグ〔アミド combined with (-NHCO-) to form 〕のカップリングされる. In this study, acetic acid hydride (-COOH group: compound [3]) with low refractory properties was discovered. COCl group: Compound [4]) is activated, and compound [2] is synthesized by reaction method. The compound [4] is chemically unstable, and the water content of the large chloride is easy to decompose, so it is easy to decompose, and it is easy to synthesize, and it is a topic to study. The project was completed last year, and the synthesis of DENAQ, the target compound, was successfully completed in a water-free and deacidified environment.