近赤外光を利活用する機能性有機色素の開発とその応用研究

最終年度である本年度は、研究課題の最終目標の一つである、機能性近赤外色素を利用した分子イメージングへの応用研究に取り組んだ。まず生体イメージングに用いるために、側鎖に６つのトリエチレングリコールモノメチルエーテル基を導入し水溶性を向上させたモノヒドロキシベンジフタロシアニン1を合成し、物性を検討した。1は期待どおり、中性リン酸バッファー（pH 7.4）に10 mM以上と良好な溶解性を示した。さらに、790, 880 nmの近赤外領域にモル吸光係数5000程度の吸収ピークを示した。また、汎用されるシアニン系の近赤外色素であるインドシアニングリーンと比較し良好な光安定性を示した。一方で、近赤外蛍光・燐光は全く検出されず、光励起の後は熱的に速やかに無輻射失活していることが示唆された。そこでこの分子を、光熱変換を超音波として検出する近赤外光音響イメージングに応用することを目指した。保護基としてアシル基を選択し、1をチオ炭酸エステル化した化合物2、エステル化した化合物3を合成した。2, 3ともに700 nm以上の近赤外領域に吸収帯を有さないが、2は過酸化水素、3はエステラーゼを作用させると脱保護が進行し、1由来の近赤外吸収が発現することが明らかになった。この系を用いて880 nmの励起波長でin vitroの光音響イメージング測定を行ったところ、脱保護による活性化によって超音波シグナルが観測されることが確認された。800～900 nmの領域の長波長の近赤外光を利用できる、生体分子により活性化可能な有機色素は報告例がほとんど存在しないため、モル吸光係数の小ささに課題は残るものの、互変異性ベンジフタロシアニン色素が近赤外生体イメージングに十分ポテンシャルを有することが示せた。

最終年度である本年度は、研究課題の最終目標の一つである、機能性近赤外色素を利用した分子イメージングへの応用研究に取り組んだ。まず生体イメージングに用いるために、側鎖に６つのトリエチレングリコールモノメチルエーテル基を導入し水溶性を向上させたモノヒドロキシベンジフタロシアニン1を合成し、物性を検討した。1は期待どおり、中性リン酸バッファー（pH 7.4）に10 mM以上と良好な溶解性を示した。さらに、790, 880 nmの近赤外領域にモル吸光係数5000程度の吸収ピークを示した。また、汎用されるシアニン系の近赤外色素であるインドシアニングリーンと比較し良好な光安定性を示した。一方で、近赤外蛍光・燐光は全く検出されず、光励起の後は熱的に速やかに無輻射失活していることが示唆された。そこでこの分子を、光熱変換を超音波として検出する近赤外光音響イメージングに応用することを目指した。保護基としてアシル基を選択し、1をチオ炭酸エステル化した化合物2、エステル化した化合物3を合成した。2, 3ともに700 nm以上の近赤外領域に吸収帯を有さないが、2は過酸化水素、3はエステラーゼを作用させると脱保護が進行し、1由来の近赤外吸収が発現することが明らかになった。この系を用いて880 nmの励起波長でin vitroの光音響イメージング測定を行ったところ、脱保護による活性化によって超音波シグナルが観測されることが確認された。800～900 nmの領域の長波長の近赤外光を利用できる、生体分子により活性化可能な有機色素は報告例がほとんど存在しないため、モル吸光係数の小ささに課題は残るものの、互変異性ベンジフタロシアニン色素が近赤外生体イメージングに十分ポテンシャルを有することが示せた。