金ナノロッド-DNA複合体による近赤外色素の蛍光増強と機構解明

金纳米棒-DNA复合物对近红外染料的荧光增强及机理阐明

• 批准号: 20043027
• 负责人: 長村 利彦
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20043027/
• 关键词: 金ナノロッド; 近赤外蛍光; DNA; 局在プラズモン共鳴; 蛍光増強

近年, バイオイメージングや光線力学療法の観点から, 近赤外蛍光が注目されてきている. しかしながら, 近赤外蛍光色素の蛍光量子収率は一般的に非常に低い. これはπ共役系を拡げるために分子構造が複雑であることや, エネルギーギャップが小さくなると蛍光放射速度定数は小さくなるという本質的な問題に起因する. 本研究では, 光-分子強結合場における近赤外蛍光の増強を試み, 増強に及ぼす因子・機構解明を目的とした. 光一分子強結合場として金ナノロッドとDNAとのナノ複合体を利用し, その光学特性について検討した. 本研究の開始段階で, 金ナノロッドの周囲に存在する界面活性剤の影響が大きいことが明らかとなった. この影響を取り除くために, 以下のような光一分子強結合場の構築を行った.第一に, 交互積層法を用いて, 金ナノロッド表面への修飾を行い, ナノ構造制御した. 界面活性剤で被覆されている金ナノロッドヘカチオン性高分子とアニオン性高分子を交互に積層させ, 最表面ヘアミンと反応できる近赤外蛍光標識試薬(ICG-Sulfb-OSu)を修飾した. この系において最大16倍, 平均1.7倍程度の増強が確認された. しかしながら, 粒子間の凝集などの影響により定量的な検討を行うことは困難であった.次に, 金ナノロッドを高度な構造規則性を有する天然高分子であるDNAに分散させた高分子積層薄膜による反応場の創成をおこなった. DNAを薄膜媒体として金ナノロッドを分散した薄膜を作成したところ, 金ナノロッドの分散濃度の増加にともない, 元の長軸由来のバンドより長波長側に新たな吸収が観測された. この吸収はPVAを媒体とした場合には観測されなかった. これはDNAによって配列制御されたロッド間でのプラズモン結合を示唆する. この薄膜を用いて近赤外蛍光の増強を試みたところ, 強度は約3倍増加した.

In recent years, バ イ オ イ メ ー ジ ン グ や light mechanical therapy の 観 point か ら, nearly bare outside 蛍 が light striking さ れ て き て い る. し か し な が ら, nearly bare outside 蛍 photopigment の 蛍 light quantum は general に 収 rate very low に い. こ れ は department を PI total service company, げ る た め が に molecular structure after 雑 で あ る こ と や, エ ネ ル ギ ー ギ ャ ッ プ が small さ く な る と 蛍 light radiation rate constant は small さ く な る と い う nature な problem に cause す る. This study で は, strong light - molecules combined with field に お け る nearly bare outside 蛍 の raised strong light を み, raised strong に and ぼ す factor, agencies interpret を purpose と し た. Light a strong molecular combined with field と し て gold ナ ノ ロ ッ ド と DNA と の ナ ノ complex use し を, そ の optical properties に つ い て beg し 検 た. の began this study Duan Jie で, Kim ナ ノ ロ ッ ド の weeks 囲 に exist す る interface active tonic の が affected き い こ と が Ming ら か と な っ た. こ の influence を take り except く た め に, the following の よ う な light one molecule strong combining field の line build を っ た. The first に, the interlayering method を uses に て, gold ナノロッド surface へ へ to modify を rows を, ナノ construction control た. Interfacial activity tonic で coating さ れ て い る gold ナ ノ ロ ッ ド ヘ カ チ オ ン high molecular と ア ニ オ ン high molecular を interaction に horizon さ せ, most surface ヘ ア ミ ン と anti 応 で き る nearly bare outside 蛍 try light logo 薬 (ICG - Sulfb - OSu) を modified し た. こ の is に お い て maximum 16 times, の raised level of 1.7 times the average が confirm さ れ た. し か し な が ら, between particles の agglutination な ど の influence に よ り quantitative な 検 line for を う こ と は difficult で あ っ た. に, gold ナ ノ ロ ッ ド を highly な structure regularity を have す る natural polymer で あ る DNA に scattered さ せ た polymer thin film deposition に よ る game against 応 の chuang cheng を お こ な っ た. DNA を film media と し て gold ナ ノ ロ ッ ド を scattered し を た film made し た と こ ろ, gold ナ ノ ロ ッ ド の dispersion concentration の raised に と も な い, Yuan の long axis origin の バ ン ド よ り long wavelength side に new た な suction 収 が 観 measuring さ れ た. こ の suction 収 は PVA を media と し た occasions に は 観 measuring さ れ な か っ た. こ れ は DNA に よ っ て match column suppression さ れ た ロ ッ ド between で の プ ラ ズ モ ン combining を in stopping す る. こ を の film with い て strong の raised nearly bare outside 蛍 light を try み た と こ ろ, The intensity た increases by approximately three times た.

项目成果

Molecular Control of Ultrafast Photoresponses in the Visible to Near Infr ared Region

可见光至近红外区域超快光响应的分子控制

• 发表时间: 2009
• 作者: F. Ito;T. Ariyoshi;N. Soh;T. Kakiuchi;T. Inoue;T. Imato;T. Nagamura;T. Nagamura
• 通讯作者: T. Nagamura

拡大π共役系を有するフタロシアニン誘導体の近赤外波長域における光応答

扩展π共轭体系酞菁衍生物在近红外波长区域的光响应

• 发表时间: 2008
• 作者: 井上達明;冨田太輔;伊藤冬樹;長村利彦
• 通讯作者: 長村利彦

Excited State Relaxation Processes of Vanadyloxo Naphthalocyanine in Polymer Flims for Ultrafast All-optical Modulation in the Near Infrared Region

近红外区超快全光调制聚合物薄膜中萘酞菁氧钒的激发态弛豫过程

• 发表时间: 2008
• 期刊: Chemistry Letters 37
• 作者: D. Tomita;F. Ito;T. Nagamura
• 通讯作者: T. Nagamura

近赤外域の高分子超高速光応答材料の開発と光デバイス応用

近红外区聚合物超快光响应材料开发及光学器件应用

• 发表时间: 2008
• 作者: 松本龍二;井上達明;冨田太輔;長村利彦
• 通讯作者: 長村利彦

Formation of Charge-Transfer Complexes Between Hyperbranched Polyme r Viologen and Neutral Donors in Solid Films

固体薄膜中超支化聚合物紫精和中性供体之间电荷转移络合物的形成

• 发表时间: 2009
• 作者: T. Sakano;F. Ito;T. Nagamura;O. Hirata;M. Ozawa
• 通讯作者: M. Ozawa