Design of Cyclodextrin Gel-type Chemosensors Based on the Reactivity of Boronic Acid Moiety

基于硼酸部分反应性的环糊精凝胶型化学传感器的设计

基本信息

批准号：
22KJ2748
负责人：
鈴木陽太
金额：
$ 2.33万
依托单位：
Saitama University (2023)Sophia University (2021-2022)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

病状の診断や生物学的過程の解明のために，生体関連分子のセンシング及びモニタリングが医療や生物学の観点から重要である。本研究では、生理学的pHの水中で効率よく反応が進行する，高酸性度のボロン酸を反応部位とした，疎水性プローブ/シクロデキストリン（CyD）超分子複合体を新規に開発する。さらに，この超分子複合体を高分子化することで，生理学的条件において生体関連分子を迅速にセンシングできるCyDゲル化学センサーを開発する。令和四年度は主に，（１）蛍光性プローブ/CyD超分子複合体による糖類・ヌクレオチド類のセンシング，（２）CyDゲルの調製及び評価に関する研究を行った。（１）まず，高酸性度のボロン酸修飾型γ-CyDと蛍光性プローブの超分子複合体を調製した。蛍光団にボロン酸部位，またはジピコリルアミン-亜鉛錯体部位を導入したとき，それぞれ狙い通りにD-グルコース，ATPを高い選択性で蛍光認識した。続いて，未修飾CyDとボロン酸型プローブの１：２超分子複合体を調製した。この超分子複合体は生理学的pHの水中でD-グルコースを高選択的，高感度に蛍光認識するだけでなく，既報の蛍光性ジボロン酸化合物の中では最高のキラル選択性を有することが明らかになった。（２）γ-CyDと架橋剤の反応から逆ミセル法によってゲルを調製した。動的光散乱法や透過電子顕微鏡による測定から，このゲルは10 nm程度の非常に微細なゲル（ナノゲル）であることが分かった。静的光散乱法，NMR測定から，ナノゲル１粒子の分子量は30,000程度であり，γ-CyD分子を約２０個含むことが分かった。また，このナノゲルは水中で，γ-CyD分子単体よりもはるかに高い疎水性の環境を提供することが明らかになり，化学センシングの足場や薬剤輸送システムへの応用も期待できる。さらに，ボロン酸修飾CyDナノゲルの調製にも成功し，その評価中にある。

从医学和生物学的角度来看，生物相关分子的传感和监测对于诊断疾病状态和阐明生物过程非常重要。在本研究中，我们将开发一种新型疏水性探针/环糊精（CyD）超分子复合物，以高酸性硼酸为反应位点，反应在生理pH值的水中有效进行。此外，通过聚合这种超分子复合物，我们将开发一种CyD凝胶化学传感器，可以在生理条件下快速感知生物相关分子。 2020年，我们主要开展以下研究：（1）利用荧光探针/CyD超分子复合物传感糖和核苷酸，以及（2）CyD凝胶的制备和评估。 (1)首先，制备高酸性硼酸修饰的γ-CyD与荧光探针的超分子复合物。当硼酸部分或二吡啶胺-锌络合物部分被引入荧光团时，D-葡萄糖和ATP分别按照预期以高选择性被荧光识别。接下来，我们制备了未修饰的 CyD 和硼酸探针的 1:2 超分子复合物。这种超分子复合物不仅能够在生理pH下以高选择性和灵敏度荧光识别水中的D-葡萄糖，而且在之前报道的荧光二硼酸化合物中具有最高的手性选择性。 (2)通过反胶束法由γ-CyD与交联剂反应制备凝胶。使用动态光散射和透射电子显微镜的测量表明，这种凝胶是一种非常细的凝胶（纳米凝胶），直径约为10 nm。静态光散射和核磁共振测量表明，一个纳米凝胶颗粒的分子量约为 30,000，并且包含约 20 个 γ-CyD 分子。此外，这种纳米凝胶被发现比单独的γ-CyD分子在水中提供了更加疏水的环境，有望应用于化学传感支架和药物输送系统。此外，我们还成功制备了硼酸修饰的CyD纳米凝胶，目前正在对其进行评估。

项目成果

期刊论文数量（27）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Preparation of ultrasmall cyclodextrin nanogels by an inverse emulsion method using a cationic surfactant

DOI：
10.1039/d3cc00523b
发表时间：
2023-03-20
期刊：
CHEMICAL COMMUNICATIONS
影响因子：
4.9
作者：
Takeuchi，Satomi;Cesari，Andrea;Hayashita，Takashi
通讯作者：
Hayashita，Takashi

ジピコリルアミン型蛍光プローブ／ボロン酸修飾シクロデキストリン複合体の設計とスペーサー効果

二吡啶胺型荧光探针/硼酸修饰环糊精复合物的设计及间隔基效应

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yee Seng CHAN;Hironobu Hayashi;Naoki Aratani;Hiroko Yamada;岸川圭希;益子　征景・芦埜　知岳・鈴木　陽太・橋本　剛・早下　隆士
通讯作者：
益子　征景・芦埜　知岳・鈴木　陽太・橋本　剛・早下　隆士

Sensing mechanism of o-azophenylboronic acid-based colorimetric sensors for D-fructose

基于邻偶氮苯硼酸的 D-果糖比色传感器的传感机制