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欠陥ドープ単層カーボンナノチューブの構造特異的な発光特性解明と生体分子検出応用

缺陷掺杂单壁碳纳米管结构特异性发射特性的阐明及其在生物分子检测中的应用

基本信息

批准号：
20J21818
负责人：
新留嘉彬
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

単層カーボンナノチューブ (SWCNT) に、化学修飾を用いて欠陥ドープした局所化学修飾SWCNT (lf-SWCNT) は、近赤外域に高輝度な欠陥発光を示す。前年度は、lf-SWCNTのドープサイトに対して、マクロなサイズを有するタンパク質を対象とし、その吸着が導く誘電環境変化に基づく発光波長シフトを用いた新たなタンパク質の検出機構を構築した。本知見は、従来の未修飾SWCNTで用いられてきた検出原理と異なる機構に基づいたlf-SWCNTの近赤外センシングプローブ利用の可能性を示した。一方で、実用化のための課題として、限定的な知見に留まっている欠陥発光の環境応答の詳細な理解と生体試料から医学的に有用な機能性タンパク質を検出する技術への展開が挙げられる。令和四年度はlf-SWCNTの周囲環境を構成する被覆分子とドープサイトの相互作用を系統的に検証するため、lf-SWCNTを被覆するビニルポリマーの化学構造の違いと欠陥発光波長変化の相関性を評価した。その結果、ドープサイトでは化学修飾に基づく電子状態の偏りによってポリマーとの間に強い相互作用が働き、被覆するビニルポリマーの側鎖構造の物性の違いに応じて欠陥発光が明瞭な波長変化を示すことを明らかにした。lf-SWCNTを用いた機能性タンパク質の検出系開拓を目指し、腎疾患等のバイオマーカーである血清アルブミンと特異的に結合する長鎖脂肪酸をlf-SWCNTに導入する設計を行った。その結果、本材料は生理食塩水ならびに血清中の血清アルブミンの存在に応答して発光波長シフトを示し、lf-SWCNTが生体環境中の機能性タンパク質検出プローブとなる知見を得た。以上のように、lf-SWCNTが示す欠陥発光の環境応答の特異性を見出し、機能性タンパク質検出に向けた技術開発を行った。以上の成果はナノ物性を基にした次世代医療診断技術等に貢献すると期待される。

単 layer カーボンナノチューブ (SWCNT) に, chemically modified をいて owe 陥ドープした bureau chemically modified SWCNT (lf - SWCNT) は, nearly bare outland に degree of micromixer mixing effect な owe 陥発 light をす. Before the annual は, lf - SWCNT のドープサイトにし seaborne て, マクロなサイズを have するタンパク qualitative を like と seaborne し, その sorption が guide く induced electric environmental variations に base づくシ発 wavelength フトを with いた new たなタンパク qualitative のを検 device build した. This knowledge は, 従の undecorated SWCNT で with いられてきた検 out principle と different なる institutions に base づいた lf - SWCNT の nearly bare outside センシングプローブ possibility using のを shown した. Party で, be use のための subject として, qualified な knowledge に leave まっている owe 陥発と light の environment 応 answer のな detailed understanding born body sample から medical に useful な functional タンパク qualitative を検 out する technology への launched が挙げられる. Make and four year は lf - SWCNT の weeks 囲 environment をする coating molecular とドープサイトのを interaction system of に検 card するため, lf - SWCNT を coating するビニルポリマーの chemical structure の violations いと owe 陥発 light wavelength variations change の masato sex を review 価した. その results, ドープサイトでは chemically modified に base づく electronic state の partial りによってポリマーとに strong い interaction between のが働き, covering するビニルポリマーのの side chain structure property の violations いに応じて owe 陥発が clear な light wavelength variations change を shown すことを Ming らかにした. Lf - SWCNT を with いた functional タンパク qualitative の検 out is to develop を refers し, kidney disorders and other のバイオマーカーである serum アルブミンと specific に combining する long locks fatty acids を lf - SWCNT に import する line design をった. その results, the material feed は physiological salt water ならびにの in serum アルブミンの is に応 answer してシ発 wavelength フトをし, lf - SWCNT がの raw body environment functional タンパク qualitative 検 out プローブとなる knowledge をた. Above のように, lf - SWCNT が shown す owe 陥発の light environment 応の specificity を see answer し, functional タンパク qualitative 検 out に to けた technology open 発を line った. The above <s:1> achievements <e:1> ナノ physical property を basis にたた next-generation medical diagnostic technology and other に contributions すると expectations される.