弱励起光型アップコンバージョン分子システムの開発とセラノスティクスへの応用

基于弱激发光的上转换分子系统的开发及其在治疗诊断学中的应用

基本信息

批准号：
22K20538
负责人：
水上輝市
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、弱励起光で高効率な可視→紫外領域のフォトン・アップコンバージョンを示す水溶性ナノ粒子を開発し、フォトン・アップコンバージョンに基づくセラノスティクスの開拓を目的としている。可視→紫外領域のフォトン・アップコンバージョンは有機溶媒中で報告されているものの、診断・治療分野への展開には、水中かつ低励起強度光下でTTA-UCを示すナノ粒子が必要である。また、従来のフォトン・アップコンバージョンには希土類含有ナノ粒子や重金属を有する量子ドット、重金属錯体がドナーとして用いられており、これらは生体毒性が懸念され医療への展開には代謝・排泄の課題がある。有機溶媒系で高効率なアップコンバージョンは達成できている一方で、水系で分子組織化された重金属フリーなフォトン・アップコンバージョンは実現できておらず、セラノスティクスへ応用できるフォトン・アップコンバージョンが可能なナノ粒子材料の開発が必要である。本研究では、セラノスティクスを実現するために必要な重金属フリーなドナーおよびアクセプター分子、Caged化合物およびその複合ナノ粒子を自己組織化に基づき構築する技術を提案する。本年度は非金属系ドナー分子として高い三重項増感能を有する熱活性化遅延蛍光（TADF）分子の開発に成功した。このドナー分子を用いることによって、有機溶媒中において20％を超える極めて高い効率を示す可視→紫外アップコンバージョンを達成した。また、太陽光レベルを下回る励起光強度でもアップコンバージョンが駆動することにも成功した。

本研究的目的是开发水溶性纳米颗粒，在弱激发光的可见光到紫外区域表现出高效的光子上转换，并开发基于光子上转换的治疗诊断学。虽然有机溶剂中可见光到紫外区域的光子上转换已被报道，但诊断和治疗领域的开发需要在水中和低激发强度光下表现出 TTA-UC 的纳米颗粒。此外，在传统的光子上转换中，含有稀土的纳米颗粒、含有重金属的量子点和重金属络合物被用作供体，这些在医疗应用中存在生物毒性以及代谢和排泄问题。虽然在有机溶剂体系中已经实现了高效的上转换，但在水性体系中尚未实现分子组织且不含重金属的光子上转换，因此有必要开发可应用于治疗诊断的光子上转换。在这项研究中，我们提出了一种基于自组装构建无重金属的供体和受体分子、笼状化合物及其复合纳米颗粒的技术，这是实现治疗诊断所必需的。今年，我们成功开发了一种具有高三线态敏化能力的热激活延迟荧光（TADF）分子作为非金属供体分子。通过使用这种供体分子，我们在有机溶剂中以超过 20% 的极高效率实现了可见光到紫外光的上转换。即使激发光强度低于太阳光水平，他们也成功地驱动了上转换。