フルカラー蛍光スイッチングを可能とする蛍光性フォトクロミック多成分ナノ粒子の開発

开发能够实现全色荧光切换的荧光光致变色多组分纳米粒子

• 批准号: 18J23127
• 负责人: 石田 沙奈恵
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J23127/
• 关键词: フォトクロミズム; 蛍光; スイッチング; フルカラー; ナノ粒子; 超解像イメージング; 光耐久性

光により蛍光特性（強度や波長）を可逆的にスイッチできる「蛍光性フォトクロミック分子」は、超高密度光メモリや光の回折限界を越えた超解像蛍光イメージングへの応用が可能な次世代の光機能性分子材料として重要である。これまではフォトクロミック反応により蛍光の「強度」を制御することに焦点が当てられてきたが、近年ではバイオイメージングにおけるマルチカラー蛍光ラベリングや表示材料への応用の観点から、「強度」だけではなく「色（波長）」を光で制御する試みが活発化してきている。しかしながら、任意の蛍光色へと光で自在に制御できる研究は未だに報告されていない。そこで、本研究者は蛍光色を光で選択的に制御可能なマルチカラー蛍光スイッチング分子システムの開発を目指した研究に取り組んだ。この目標に向け、3年目では分子内に励起光である波長380 nmの光を効率良く吸収するアンテナユニットと赤色蛍光色素を連結させた蛍光性フォトクロミック分子を新たに合成し、アンテナユニットからのエネルギー移動を用いることにより、赤色の蛍光強度の増強を試みた。その結果、アンテナユニットを持たない分子と比較すると、10倍程度強い蛍光を発することが認められた。また、研究を遂行していく中で、蛍光性ジアリールエテンナノ粒子の超高効率的な非線形蛍光スイッチング特性を利用することで、従来とは異なる簡便な手法で超解像蛍光イメージングを行えることを見出した。そこで、３年目では高い光耐久性を有する蛍光色素であるペリレンビスイミドを連結した蛍光性ジアリールエテン（DAE-PBI）を合成し、そのナノ粒子の蛍光スイッチング特性と光耐久性を評価することにも着手した。その結果、DAE-PBIは既存の分子のナノ粒子の蛍光強度が50%程度まで減少する光照射条件下においても、その蛍光強度が全く変化しないほどの高い光耐久性を有することが認められた。

The optical properties (intensity and wavelength) of light are reversible, and ultra-high density light is reversible, and the limit of light reflection is exceeded. The application of ultra-high resolution light is possible, and the next generation of photofunctional molecular materials is important. In recent years, the intensity of light has been controlled by the intensity of light, which indicates the use of light in materials, and the intensity of light has been controlled by the color (wavelength). The research on the control of light of arbitrary color has not been reported yet. This paper aims to study the development of molecular systems for the control of light color selection. For this purpose, three years ago, the molecular excitation light was emitted at a wavelength of 380 nm, and the absorption rate was good. The results are as follows: In this paper, we study how to use the nonlinear optical properties of ultra-high-efficiency particles in order to improve the optical properties of ultra-high-resolution particles. For example, in the past three years, the optical pigment has been synthesized and the optical properties of the particles have been evaluated. As a result, DAE-PBI is recognized for its high light durability due to the full variation of the fluorescent intensity of existing molecular nanoparticles under light irradiation conditions, which can be reduced by approximately 50%.

项目成果

Multi-color fluorescence photoswitching in fluorescent diarylethene nanoparticles

荧光二芳基乙烯纳米颗粒中的多色荧光光开关

• DOI: 10.1117/12.2531350
• 发表时间: 2019
• 期刊: Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering
• 作者: Ishida;Sanae;Kim;Sunnam;Kurihara;Seiji;Fukaminato;Tuyoshi.
• 通讯作者: Tuyoshi.

Multicolor fluorescence photoswitching using fluorescent diarylethene nanoparticles

使用荧光二芳基乙烯纳米粒子的多色荧光光开关

• 发表时间: 2018
• 作者: Sanae Ishidaa;Sunnam Kima;Tomonari Ogatab;Seiji Kuriharaa;Tsuyoshi Fukaminato
• 通讯作者: Tsuyoshi Fukaminato

分子内に2つの色素を持つフォトクロミックナノ粒子の蛍光特性と多色蛍光スイッチングへの応用

分子中含有两种染料的光致变色纳米颗粒的荧光特性及其在多色荧光切换中的应用

• 发表时间: 2018
• 作者: 石田 沙奈恵;金 善南;緒方 智成;栗原 清二;深港 豪
• 通讯作者: 深港 豪

Multicolor fluorescence photoswitching in the multicomponent photochromic nanosystems

多组分光致变色纳米系统中的多色荧光光开关

• 发表时间: 2018
• 作者: Sanae Ishidaa;Sunnam Kima;Tomonari Ogatab;Seiji Kuriharaa;Tsuyoshi Fukaminato
• 通讯作者: Tsuyoshi Fukaminato

有機溶媒中で粒子化する水溶性ジアリールエテンの蛍光スイッチング

水溶性二芳基乙烯颗粒在有机溶剂中的荧光切换

• 发表时间: 2020
• 作者: Tsuyoshi Fukaminato;Issei Ikariko;Sunnam Kim;Seiji Kurihara;Kenji Higashiguchi;Takashi Hirose;Kenji Matsuda;Hikaru Sotome;Hiroshi Miyasaka;石田 沙奈恵・金 善南・栗原 清二・深港 豪
• 通讯作者: 石田 沙奈恵・金 善南・栗原 清二・深港 豪