脂質二重層で機能する有機開殻種の可逆的物性制御

在脂质双层中发挥作用的有机开壳物种的物理性质的可逆控制

基本信息

批准号：
22KJ1312
负责人：
足立惇弥
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyushu University (2023)Tokyo Institute of Technology (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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1312/
关键词：
蛍光プローブ粘度応答性アントラセンミセルベシクル

项目摘要

本研究では、脂質二重層中でπ電子系分子の新しい機能制御を達成することを目指し、中央に疎水性の芳香族部位、両末端に親水性部位を有する交互両親媒性を設計していた。開殻分子を扱う主な研究に先立って、実施計画通りに設計分子と同等の骨格を有するモデル分子を合成し、水中における基本的な挙動を調べた。その結果、側鎖として導入したオリゴ（エチレングリコール）鎖の長さによって、分子内の発色団自体の発光特性は特に大きく変化しないにもかかわらず、ミセルやベシクルに対する感度が変化するという、研究を展開する上で重要な知見を獲得した。一方で、この検討の過程において今回の交互両親媒性分子が脂質二重層の疎水領域に保持されないことが示唆された。当初の分子設計の意図と異なるが、研究室で開発されてきた分子と異なる興味深い挙動であったため詳細を検討したところ、本分子が細胞膜すらも透過し、細胞毒性も十分に小さいという興味深い性質を見出した。そこで当初の計画を変更し、生細胞に適用できる新しい粘度応答性蛍光プローブの開発に焦点を当て、研究を進めることとした。結果として、今回開発した分子はバックグラウンドフリーで生細胞内のリソソームを可視化することが実証され、その蛍光シグナルがリソソーム内の粘度に応答することを示唆する結果が得られた。本分子は従来の系と異なる新しいメカニズムで粘度に応答しており、生細胞に適用できる粘度応答性蛍光プローブの新しい分子設計を提案した。

在本研究中，我们设计了一种中心有疏水性芳香族部分、两端有亲水性部分的交替两亲结构，旨在实现脂质双层中基于π电子的分子的新功能控制。在对开壳层分子进行主要研究之前，我们按照计划合成了具有与设计分子相当的骨架的模型分子，并研究了其在水中的基本行为。结果，研究表明，尽管分子内发色团本身的发光特性不会发生显着变化，但对胶束和囊泡的敏感性会根据作为侧链引入的寡聚乙二醇链的长度而变化。获得了发展的重要知识。另一方面，在本研究过程中，有人提出交替的两亲性分子没有保留在脂质双层的疏水区域中。这与分子设计的初衷不同，但由于它具有与实验室开发的分子不同的有趣行为，我们研究了细节，发现该分子具有有趣的特性，甚至可以穿透细胞膜，并且具有足够的我发现它的细胞毒性很低。因此，我们决定改变原来的计划，将研究重点放在开发一种可应用于活细胞的新型粘度响应荧光探针上。结果表明，新开发的分子在没有背景的情况下可视化活细胞内的溶酶体，并且获得了表明荧光信号对溶酶体内的粘度做出响应的结果。该分子通过不同于传统系统的新机制对粘度做出响应，我们提出了一种可应用于活细胞的粘度响应荧光探针的新分子设计。