Design of Cyclodextrin Gel-type Chemosensors Based on the Reactivity of Boronic Acid Moiety

基于硼酸部分反应性的环糊精凝胶型化学传感器的设计

• 批准号: 22KJ2748
• 负责人: 鈴木 陽太
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Saitama University (2023)Sophia University (2021-2022)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2748/
• 关键词: ボロン酸; シクロデキストリン; 分子認識; 超分子複合体; 糖類; ヌクレオチド; 蛍光; ゲル

病状の診断や生物学的過程の解明のために，生体関連分子のセンシング及びモニタリングが医療や生物学の観点から重要である。本研究では、生理学的pHの水中で効率よく反応が進行する，高酸性度のボロン酸を反応部位とした，疎水性プローブ/シクロデキストリン（CyD）超分子複合体を新規に開発する。さらに，この超分子複合体を高分子化することで，生理学的条件において生体関連分子を迅速にセンシングできるCyDゲル化学センサーを開発する。令和四年度は主に，（１）蛍光性プローブ/CyD超分子複合体による糖類・ヌクレオチド類のセンシング，（２）CyDゲルの調製及び評価に関する研究を行った。（１）まず，高酸性度のボロン酸修飾型γ-CyDと蛍光性プローブの超分子複合体を調製した。蛍光団にボロン酸部位，またはジピコリルアミン-亜鉛錯体部位を導入したとき，それぞれ狙い通りにD-グルコース，ATPを高い選択性で蛍光認識した。続いて，未修飾CyDとボロン酸型プローブの１：２超分子複合体を調製した。この超分子複合体は生理学的pHの水中でD-グルコースを高選択的，高感度に蛍光認識するだけでなく，既報の蛍光性ジボロン酸化合物の中では最高のキラル選択性を有することが明らかになった。（２）γ-CyDと架橋剤の反応から逆ミセル法によってゲルを調製した。動的光散乱法や透過電子顕微鏡による測定から，このゲルは10 nm程度の非常に微細なゲル（ナノゲル）であることが分かった。静的光散乱法，NMR測定から，ナノゲル１粒子の分子量は30,000程度であり，γ-CyD分子を約２０個含むことが分かった。また，このナノゲルは水中で，γ-CyD分子単体よりもはるかに高い疎水性の環境を提供することが明らかになり，化学センシングの足場や薬剤輸送システムへの応用も期待できる。さらに，ボロン酸修飾CyDナノゲルの調製にも成功し，その評価中にある。

The understanding of diagnostic and biological processes of pathologies is important for the development of bio-related molecules. In this study, the physiological pH of water was studied, and the high acidity of the acid was studied. The results showed that the supramolecular complex of CyD was developed. In addition, the supramolecular complex is polymerized, and physiological conditions are required for the rapid development of bio-related molecules. In the fourth year of this year, he conducted research on (1) the synthesis of carbohydrates and cyclamates in the light emitting/cyclamate supramolecular complex, and (2) the modulation and evaluation of cyclamates. (1) High acidity of γ-CyD modified by acid and high optical activity of γ-CyD modified by supramolecular complex. The light source acid site, the light source acid site. The 1:2 supramolecular complex is modulated by unmodified CyD. These supramolecular complexes are highly selective in physiological pH and water, highly sensitive to light, and highly selective among reported light emitting compounds. (2) γ-CyD is a bridging agent. Dynamic light scattering method and transmission electron microscope measurement, this is very fine in the order of 10 nm Static optical scattering method, NMR measurement, In addition, the γ-CyD molecular monomer can be used to provide a high-temperature aqueous environment. In the meantime, the acid modification CyD can be successfully modulated, and the evaluation can be carried out.

项目成果

Preparation of ultrasmall cyclodextrin nanogels by an inverse emulsion method using a cationic surfactant

• DOI: 10.1039/d3cc00523b
• 发表时间: 2023-03-20
• 期刊: CHEMICAL COMMUNICATIONS
• 影响因子: 4.9
• 作者: Takeuchi，Satomi;Cesari，Andrea;Hayashita，Takashi
• 通讯作者: Hayashita，Takashi

Sensing mechanism of o-azophenylboronic acid-based colorimetric sensors for D-fructose

基于邻偶氮苯硼酸的 D-果糖比色传感器的传感机制

• 发表时间: 2021
• 作者: Yota Suzuki;Tomoaki Sugaya;Takashi Hayashita;Koji Ishihara
• 通讯作者: Koji Ishihara

ジピコリルアミン型蛍光プローブ／ボロン酸修飾シクロデキストリン複合体の設計とスペーサー効果

二吡啶胺型荧光探针/硼酸修饰环糊精复合物的设计及间隔基效应

• 发表时间: 2021
• 作者: Yee Seng CHAN;Hironobu Hayashi;Naoki Aratani;Hiroko Yamada;岸川圭希;益子 征景・芦埜 知岳・鈴木 陽太・橋本 剛・早下 隆士
• 通讯作者: 益子 征景・芦埜 知岳・鈴木 陽太・橋本 剛・早下 隆士

University of Padova(イタリア)

帕多瓦大学（意大利）

Selective ATP recognition by boronic acid-appended cyclodextrin and a fluorescent probe supramolecular complex in water

水中硼酸环糊精和荧光探针超分子复合物选择性识别 ATP

• DOI: 10.1039/d3nj00139c
• 发表时间: 2023
• 期刊: New Journal of Chemistry
• 影响因子: 3.3
• 作者: Suzuki Yota;Masuko Masakage;Hashimoto Takeshi;Hayashita Takashi
• 通讯作者: Hayashita Takashi