Development of Molecular Sensors Based on Orientation Change of Liquid Crystals

基于液晶取向变化的分子传感器的研制

基本信息

批准号：
22K14733
负责人：
内田淳也
金额：
$ 2.91万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、液晶材料を基盤とする分子認識センサーの開発に向けた材料設計指針を確立することを目指している。本年度は、分子認識部位を有するメソゲン分子の設計、合成を行い、生体分子を認識する液晶界面の構築を行った。生体分子認識部位を有するメソゲン分子の構造が、界面における配向、および標的分子に対する応答性に与える影響について調べるため、異なる数の棒状部位を有するメソゲン分子を設計、合成した。複数の棒状部位を有するメソゲン分子を用いて作製した液晶界面は、標的タンパク質に応答して液晶分子の配向が変化し、偏光顕微鏡観察において暗視野から明視野へと変化することを明らかにした。一方、単一の棒状部位を有するメソゲン分子を用いて作製した液晶界面は標的タンパク質に応答せず、暗視野のままであった。メソゲン分子の分子設計により、センシング機能を有する液晶界面を構築できることを示した。特定の気体分子に対して選択的に応答する液晶材料の開発に向けて、相互作用部位を導入した新規メソゲン分子を設計、合成した。これらのメソゲン分子とネマチック液晶との相溶性、および界面における分子配向を制御するため、スペーサー部位の構造を変えた複数の化合物の合成を行った。刺激に応答して巨視的な変形を示す新たな自己組織性超分子液晶ポリマーを構築した。複数種の非共有結合を組み合わせることで、超分子液晶材料の動的機能の発現および制御が可能であることを示した。

这项研究旨在建立基于液晶材料的分子识别传感器开发的材料设计指南。今年，我们使用分子识别位点设计和合成了中源分子，并构建了识别生物分子的液晶界面。为了研究具有生物分子识别位点的介质分子在界面处的方向的影响及其对靶分子的响应性，设计并合成了具有不同数量的棒状位点的介质分子。据揭示，使用具有多个杆状位点的中源分子产生的液晶界面改变了液晶分子响应于靶蛋白的方向，当通过极化光显微镜观察时，从暗场变为明亮的场。另一方面，使用带有单杆状位点的中源分子产生的液晶界面没有响应靶蛋白，而是留在暗场中。已经表明，中生分子的分子设计可以创建具有感应函数的液晶界面。为了开发对特定气体分子有选择性响应的液晶材料，设计并合成了具有相互作用位点的新型介体分子。为了控制这些中源分子与列液晶和界面上的分子取向之间的兼容性，将多种化合物与间隔位点的不同结构合成。构建了一种新的自组织的超分子液晶聚合物，该聚合物响应于刺激而表现出宏观变形。已经表明，组合多个非共价键可以表达和控制超分子液晶材料的动态功能。