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

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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。