Bio-Inspired Molecular Signal-Amplification Sensing

仿生分子信号放大传感

基本信息

批准号：
22KJ1283
负责人：
水野裕彬
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
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-22KJ1283/
关键词：
スマネン超分子ポリマー化学センサー静水圧分析化学光化学

项目摘要

本申請は、シグナル増幅機構の範囲を拡大した化学センサーの構築を目指し、生体内反応を活用した内・外部因子による新規シグナル増幅センシング手法の開発を目論むものである。化学センサーによるセンシングでは、置換基の導入などセンサー内部の要因による系の制御が可能である。従って本提案では、下記の二つを主に明らかにしていく：（1）スマネンへの分子認識部位の導入により、さらなる分光シグナルの増幅を目指す。また、外部因子として静水圧による化学センサーの光学特性を積極的に制御してきた。（2）そこで、静水圧制御法をスマネン系に適用することで、分光シグナルのさらなる増幅を目指す。今年度の実績としては、（1）に示した内部因子によるシグナル増幅センシング手法の原理検証を達成したことが挙げられる。具体的には、昨年度に達成した未修飾のスマネンとスマネン化学センサーを共存させた系における分子認識実験をより詳細に調査した。この結果、スマネンが非共存の系と比較して11倍の結合定数の増幅が観測された。また、このシグナル増幅の原因を密度汎関数理論（DFT）計算により明らかにした。つまり、スマネン化学センサーとスマネンをスタックさせて超分子ポリマーを形成することにより、LUMOのエネルギーが低下して分子認識に関与する置換基のアクセプター性が向上していることが判明した。さらに、スマネンの溶液中における超分子ポリマー形成についても調査した。この結果、メチルシクロヘキサン（MCH）においてはK = 18600 M-1、CH2Cl2においてはK = 630 M-1で超分子ポリマーを形成することが明らかとなった。これらの結果より、研究開始時に目論んでいた内部因子による新規シグナル増幅センシングを達成した。

该应用程序旨在使用利用体内反应的内部和外部因素开发一种新的信号放大传感方法，旨在构建一个化学传感器，以扩大信号扩增机制的范围。使用化学传感器传感可以通过传感器内部的因子（例如引入取代基）控制系统。因此，该提案将主要阐明两件事：（1）通过将分子识别位点引入Sumanene来进一步扩大光谱信号。此外，作为外部因素，由于静水压力引起的化学传感器的光学特性已被积极控制。（2）因此，通过将静水压力控制方法应用于Sumanen系统，光谱信号的进一步扩增被针对。今年的成就包括使用（1）中所示的内部因素来实现信号放大原理和传感方法的验证。具体而言，我们更详细地研究了分子识别实验，在该系统中，未修饰的Sumanene和Sumanene化学传感器共存，这是去年实现的。结果，与未共存Sumanene的系统相比，结合常数的扩增观察到了11次。此外，通过密度功能理论（DFT）计算阐明了该信号扩增的原因。换句话说，发现通过堆叠Sumanene化学传感器和Sumanene形成超分子聚合物，Lumo的能量降低，并改善了参与分子识别的取代基的受体特性。此外，研究了Sumanene溶液中超分子聚合物的形成。结果，发现甲基环己烷（MCH）中的K = 18600 M-1，CH2CL2中的K = 630 M-1。这些结果表明，使用在研究开始时计划的内部因素进行新的信号扩增感测。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Solution-State Hydrostatic Pressure Chemistry: Application to Molecular, Supramolecular, Polymer, and Biological Systems

DOI：
10.1021/acs.accounts.2c00176
发表时间：
2022-06-21
期刊：
ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH
影响因子：
18.3
作者：
Mizuno, Hiroaki;Fukuhara, Gaku
通讯作者：
Fukuhara, Gaku

A Dynamically Responsive Chemosensor That Can be Modulated by an Effector: Amplification Sensing by Positive Heterotropic Allosterism

DOI：
10.1246/bcsj.20220088
发表时间：
2022-08-01
期刊：
BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN
影响因子：
4
作者：
Suzuki，Sho;Homma，Amane;Fukuhara，Gaku
通讯作者：
Fukuhara，Gaku

Optical Properties and Molecular Recognition of a Sumanene-Based Chemosensor

基于 Sumanene 的化学传感器的光学特性和分子识别

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
〇Mizuno;H.; Nakazawa;H.; Miyagawa;A.; Yakiyama;Y.; Sakurai;H.; Fukuhara;G.
通讯作者：
G.

スマネンのスタックに基づくシグナル増幅センシング

基于Sumanen堆栈的信号放大传感

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kawahara Katsuki;Suzuki Ryoji;Tokita Masatoshi;茂木駿弥・金仁華;田中杏里，萩原敬人，高坂泰弘;○水野裕彬・中澤廣宣・宮川晃尚・燒山佑美・櫻井英博・福原学
通讯作者：
○水野裕彬・中澤廣宣・宮川晃尚・燒山佑美・櫻井英博・福原学

静水圧で駆動する超分子モジュール

静水压驱动的超分子模块