弱励起光型アップコンバージョン分子システムの開発とセラノスティクスへの応用

本研究は、弱励起光で高効率な可視→紫外領域のフォトン・アップコンバージョンを示す水溶性ナノ粒子を開発し、フォトン・アップコンバージョンに基づくセラノスティクスの開拓を目的としている。可視→紫外領域のフォトン・アップコンバージョンは有機溶媒中で報告されているものの、診断・治療分野への展開には、水中かつ低励起強度光下でTTA-UCを示すナノ粒子が必要である。また、従来のフォトン・アップコンバージョンには希土類含有ナノ粒子や重金属を有する量子ドット、重金属錯体がドナーとして用いられており、これらは生体毒性が懸念され医療への展開には代謝・排泄の課題がある。有機溶媒系で高効率なアップコンバージョンは達成できている一方で、水系で分子組織化された重金属フリーなフォトン・アップコンバージョンは実現できておらず、セラノスティクスへ応用できるフォトン・アップコンバージョンが可能なナノ粒子材料の開発が必要である。本研究では、セラノスティクスを実現するために必要な重金属フリーなドナーおよびアクセプター分子、Caged化合物およびその複合ナノ粒子を自己組織化に基づき構築する技術を提案する。本年度は非金属系ドナー分子として高い三重項増感能を有する熱活性化遅延蛍光（TADF）分子の開発に成功した。このドナー分子を用いることによって、有機溶媒中において20％を超える極めて高い効率を示す可視→紫外アップコンバージョンを達成した。また、太陽光レベルを下回る励起光強度でもアップコンバージョンが駆動することにも成功した。

本研究は、弱励起光で高効率な可視→紫外領域のフォトン・アップコンバージョンを示す水溶性ナノ粒子を開発し、フォトン・アップコンバージョンに基づくセラノスティクスの開拓を目的としている。可視→紫外領域のフォトン・アップコンバージョンは有機溶媒中で報告されているものの、診断・治療分野への展開には、水中かつ低励起強度光下でTTA-UCを示すナノ粒子が必要である。また、従来のフォトン・アップコンバージョンには希土類含有ナノ粒子や重金属を有する量子ドット、重金属錯体がドナーとして用いられており、これらは生体毒性が懸念され医療への展開には代謝・排泄の課題がある。有機溶媒系で高効率なアップコンバージョンは達成できている一方で、水系で分子組織化された重金属フリーなフォトン・アップコンバージョンは実現できておらず、セラノスティクスへ応用できるフォトン・アップコンバージョンが可能なナノ粒子材料の開発が必要である。本研究では、セラノスティクスを実現するために必要な重金属フリーなドナーおよびアクセプター分子、Caged化合物およびその複合ナノ粒子を自己組織化に基づき構築する技術を提案する。本年度は非金属系ドナー分子として高い三重項増感能を有する熱活性化遅延蛍光（TADF）分子の開発に成功した。このドナー分子を用いることによって、有機溶媒中において20％を超える極めて高い効率を示す可視→紫外アップコンバージョンを達成した。また、太陽光レベルを下回る励起光強度でもアップコンバージョンが駆動することにも成功した。