イオン液体中の自己組織化プロセスに基づく新しいナノ界面材料の開発

基于离子液体自组装过程的新型纳米界面材料的开发

基本信息

批准号：
09F09259
负责人：
君塚信夫
金额：
$ 1.47万
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：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09259/
关键词：
希土類錯体自己集合発光ナノ界面二分子膜

项目摘要

分子情報を発光などの物理的信号に変換するナノインターフェースを開発することを目的に、配位不飽和な両親媒性のランタニド錯体を開発し、ヌクレオチド等のリン酸誘導体との相互作用(配位)を検討した。合成された配位子(L^<2->)は水中でTb(III)イオンと1:1錯形成して両親媒性の錯体(TbL^+)を与え、[TbL^+]Cl水溶液の動的光散乱(DLS)測定、走査型ならびに透過型電子顕微鏡観察から、自発的に二分子膜ベシクルが形成されていることを明らかにした。この二分子膜表面におけるTb(III)イオンは配位不飽和であるため、空の配位座には水分子が配位している。一般に、ランタニドイオンの発光強度は、水分子の配位により減少することが知られている。ここでアデノシン三リン酸(ATP)などのヌクレオチドを添加すると、Tb(III)に配位した水分子がATPのリン酸基に置換される結果、Tb(III)錯体の発光強度が増加した。興味深いことに、TbL^+二分子膜は、ATP>ADP>AMPの順に高い発光増強を示し、またATP,ADPの場合には基質濃度に対してシグモイド型の発光増大現象が観測された。すなわち、二分子膜表面(ナノ界面)に集積されたレセプターTbL^+錯体は二リン酸、三リン酸の結合に対して協同性を示し、自己組織化に基づいて分子構造情報をアロステリックに変換するナノインターフェースとして機能することが明らかとなった。本研究は、アメリカ化学会誌(J. Am Chem. Soc., 2011, 133,17370-17374)に掲載され、世界的にも大きな反響をもって受け入れられた。また、本成果は、分子組織化に基づくナノインターフェースの設計に広く応用できるものと考えられる。

为了开发将分子信息转化为发光等物理信号的纳米界面，我们开发了配位不饱和两亲性镧系元素配合物，并研究了与核苷酸等磷酸衍生物的相互作用（配位）。合成的配体(L^<2->)与水中的Tb(III)离子形成1:1络合物，得到两亲性络合物(TbL^+)，[TbL^+]Cl水溶液动态光散射( DLS）测量以及扫描和透射电子显微镜观察表明双层囊泡是自发形成的。由于该双层膜表面的 Tb(III) 离子是配位不饱和的，因此水分子与空的配位位点配位。众所周知，镧系离子的发射强度由于水分子的配位而降低。当在这里添加诸如三磷酸腺苷（ATP）之类的核苷酸时，与Tb（III）配位的水分子被ATP的磷酸基团取代，导致Tb（III）复合物的发光强度增加。有趣的是，TbL^+双层膜按照ATP>ADP>AMP的顺序表现出较高的发光增强，并且在ATP和ADP的情况下，观察到相对于底物浓度的S形发光增强现象。换句话说，积累在双层膜表面（纳米界面）上的受体TbL^+复合物表现出与二磷酸盐和三磷酸盐的结合的协同性，并且基于自组装来变构地转换分子结构信息。界面起到纳米界面的作用。该研究成果发表在《美国化学会杂志》（J. Am Chem. Soc., 2011, 133, 17370-17374）上，在全球范围内获得了热烈反响。此外，这一结果被认为广泛适用于基于分子组织的纳米界面的设计。