イオン液体を基盤とするフォトン・アップコンバージョン分子システムの開発

基于离子液体的光子上转换分子系统的研制

基本信息

批准号：
16F16042
负责人：
君塚信夫
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-10-07 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、タンパク質と色素分子との複合化によりフォトン・アップコンバージョンを示す生体適合性材料を創出することを目的とした。戦略として、タンパク質ゼラチンが水素結合ネットワークを形成しうることに着目した。アニオン性のアクセプター分子は、ゼラチンのカチオン性残基と静電的に結合して疎水性を上げることにより、ゼラチン分子の会合を促進し、その結果、密な水素結合ネットワークができることが判った。次に電気的中性のドナー分子を可溶化するために、非イオン性の界面活性剤を用いた。ゼラチン、界面活性剤、ドナー分子ならびにアニオン性アクセプター分子を混合し、加熱溶解したところ、冷却に伴いハイドロゲルを形成した。驚くべきことに、このドナー・アクセプターを導入したゼラチンゲルは、大気下においてフォトン・アップコンバージョンを示した。このことは、発達したゼラチンの水素結合ネットワークが酸素の侵入を防ぎ、水中・空気中における高効率アップコンバージョンを可能にしたことを意味する。海面下製剤の導入により、非イオン性色素分子をゲル中に内包させることができ、共焦点レーザー顕微鏡より、ゼラチンゲル中にマイクロサイズのアップコンバージョン機能を有する超分子コンパートメントが形成されていることが判った。この成果を、アメリカ化学会誌に発表した(JACS, 2018, 140, 10848-10855)。

这项研究旨在创建生物相容性的材料，通过将蛋白质与色素分子结合来表现出光子上转化。作为一种策略，我们专注于蛋白质明胶可以形成氢键网络的可能性。已经发现，阴离子受体分子静电与明胶的阳离子残基增加了疏水性，从而促进了明胶分子的缔合，从而导致紧密的氢键键合网络。然后使用非离子表面活性剂来溶解电中性供体分子。将明胶，表面活性剂，供体分子和阴离子受体分子通过加热和溶解混合并溶解，冷却后形成水凝胶。令人惊讶的是，引入供体受体的明胶凝胶在大气中表现出光子上流。这意味着，发达的明胶的氢键网络可预防氧气侵袭，并允许在水和空气中进行高效率上升。通过引入海底制剂，可以将非离子染料分子封装在凝胶中，共聚焦激光显微镜表明，在明胶凝胶中形成了具有微型上转换功能的超分子室。这项成就发表在《美国化学学会杂志》（JACS，2018，140，10848-10855）上。