金属イオンとπ系分子との高度自己組織化を利用した多種金属の同時イメージングの開発

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発光プロープは系中に存在する金属イオンなどのターゲットを検出する簡便かつ高感度な分析法の一つであり、ターゲットと相互作用することでターゲットを可視化することができる。それらの多くは、1:1のホスト-ゲスト相互作用を基にした単純な発光の"off/on"の切り替えによって目的物をセンシングすることが一般的である。一方で、生体内の重要な金属イオンであるZn^<2+>イオンなどの金属イオンは、その存在量が細胞部位によってナノモル濃度からミリモル濃度の幅広い分布を持つことが知られている。そのため発光プローブには従来のイメージングによる位置情報だけでなく、金属イオンの濃度変化を発光シグナルの変化として情報化することのできる機能が求められるようになってきている。本研究では金属イオンのセンシングに超分子構造形成を取り入れ、Zn2+イオンとプローブ分子(BzIm-An)とが段階的に高次構造を形成することでZn^<2+>イオン選択的色調変調型センシングシステムを初めて構築することに成功している。更に、生命機能に関わる化学反応は複数の金属イオンが協奏的に作用することによって発現される場合がある。例えばapoptosisはZn^<2+>イオンとCa^<2+>イオンの濃度変化に応じ、その活性が変化することが明らかにされつつある。そのため複数の金属イオンを同時に識別定量化し、その濃度をマッピングする技術が求められている。当該年度では、多種金属の同時イメージングプローブ分子の開発の前段階として金属イオン認識部位と発光部位を検討した。Zn^<2+>イオンとBzIm-Anとの超分子構造形成には適度な大きさのπ平面が必要であると考えたため、π平面を縮小した分子としてアントラセン環をナフタレン環に置換した分子(BzIm-Np)、およびベンゾイミダゾール環をイミダゾール環へと置換した分子(Im-An)を参照分子として合成し、Zn^<2+>イオンとプローブ分子との高次組織化機構について検討した。