DNAナノ光電荷分離システムの構築

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我々はこれまで、光増感剤としてナフタルイミドを用いることによりDNA内電荷分離状態の生成に成功してきた。しかしながら、光照射により強い酸化力を有するナフタルイミドを用いた場合、無差別にすべての塩基を酸化してしまうため近接塩基上にホールが発生し素早い逆電子移動が起こり電荷分離収率は数パーセント程度にとどまった。また、ナフタルイミドを用いる場合では紫外光照射が必要であり、太陽光エネルギー変換への応用が困難であった。本課題では、より太陽光を収集しやすい可視領域に強い吸収体を有し、酸化力が強すぎず、特定の核酸塩基のみを酸化可能なアクリジンなどを光増感剤(集光アンテナ)として用いることによる電荷分離システムの構築を目指した。長寿命の電荷分離状態を達成するためには、電子とホールを十分に引き離す必要がある。ここで、DNA2本鎖をホールの通り道として利用するが、逆電子移動を最小限にするため、市販されている種々の酸化電位を有する修飾核酸塩基を酸化電位の順に配列させ電荷が一方向に流れるよう検討を行った。設計、合成したDNAはすでに構築済みであるHPLCシステムを利用して精製し、UV融解温度測定(T_m測定)によりその構造の安定性を調べ、ナノ秒レーザーフォトリシスシステムを用いることによりその電荷分離の量子収率を評価した。その結果、可視光を用いたDNA内光電荷分離に成功し、また、電荷分離収率および電荷分離寿命をDNA配列により制御可能であることを明らかにした。