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低環境負荷型機能性分子認識材料の創製と環境汚染物質分離・分析法への展開

低环境影响功能分子识别材料的创制及环境污染物分离分析方法的开发

基本信息

批准号：
03J01625
负责人：
兼清泰正
金额：
$ 2.11万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

糖類は、生体内でエネルギー源やDNA・RNAの骨格をなす非常に重要な物質であり、糖類の選択的かつ高感度な検出法の開発は非常に重要な課題である。本研究では、糖分子に対するインターフェースとしてボロン酸を用い、ボロン酸基を蛍光基やカチオン基と共重合したポリマーを合成することにより、水溶液中における新規の糖センサー開発に成功した。分子内にボロン酸基とピレン基を有するポリマーは、糖の存在しない水溶液中では比較的コンパクトなコンホメーションをとり、これによりピレン基間の会合が生じるため、ピレン基に励起光を照射するとピレン会合体に由来するエキシマー発光が観測される。ここにグルコースやフルクトースのような糖を添加すると、糖分子との結合に伴いボロン酸基上に負電荷が生じ、これによってポリマー鎖内に静電的反発が生じるため、ポリマー鎖はコンパクトなコンホメーションから拡がったコンホメーションに変化する。その結果、ピレン基間の会合が解消し、エキシマー発光の減少とモノマー発光の増大が観測される。この手法により、グルコースやフルクトースに対して10μMという極めて低い濃度での検出を実現した。特筆すべきは、本来ボロン酸に対する親和性の低いグルコースに対してもフルクトースに匹敵する感度を有する点であり、これは高分子化したボロン酸の隣接基効果によるものと考えられる。一方、ボロン酸基とピレン基に加えてカチオン基を共重合したポリマーは、グルコースやフルクトースのような電荷を持たない糖には応答せず、グルコン酸やグルカル酸のような負電荷を有する糖類に選択的に応答する。カチオン基を導入したポリマーの場合、糖の存在しない水溶液中ではポリマー中の正電荷間の反発により拡がったコンホメーションをとるが、負電荷を有する糖類との結合によりポリマー中の正電荷が中和されて静電的反発が解消するため、コンパクトなコンホメーションへと変化する。その結果、負電荷を有する糖類に対して、エキシマー発光の増大とモノマー発光の減少が観測される。今後は、種々の機能性モノマーとの共重合による選択性の向上や適用pH範囲の拡大など、本系の更なる高機能化に取り組む予定である。

Carbohydrates are very important substances in vivo, and the development of high sensitivity detection methods for the selection of carbohydrates is a very important issue. In this study, we successfully developed a new method for the synthesis of sugar molecules in aqueous solutions. In the presence of intramolecular acid groups and sugar groups, the presence of these groups in aqueous solution is comparable to the presence of these groups in aqueous solution. The sugar molecule is added to the acid group, and the negative charge is generated on the acid group. The electrostatic reaction in the lock is generated. The result is that the convergence between the light sources is eliminated, the light emission is reduced, and the light emission is increased. This technique is implemented at low concentrations up to 10μM. The low affinity of natural acid and the low affinity of natural acid A side, a side. In the presence of sugar in aqueous solution, the positive charge in the solution is neutralized by the negative charge in the solution, and the negative charge in the solution is neutralized by the negative charge in the solution. As a result, negative charge is present in the carbohydrate, and the increase in light emission and the decrease in light emission are measured. In the future, the functional properties of the species will be determined by the selection of the appropriate pH range and the selection of the functional properties of the system.