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化学センサー / アロステリズム / 増幅分析 / 分析化学 / 超分子化学 / 分析センサー / 光化学

本提案では、分析化学と超分子化学の学際領域である「超分子分析化学」分野において新たに提唱した増幅センシングを多様な系で実現することにある。これまで提唱されてきた化学センサーの考え方は「鍵と鍵穴」モデルに基づくものである。しかしながら、多様化してきている検体（特に生体系夾雑物）を標的にする際には、この方法では限界があり、パラダイムシフトの時期にあると考えている。研究代表者が提唱している増幅計測手法である「Supramolecular Allosteric Signal-amplification Sensing (SASS, 超分子アロステリックシグナル増幅センシング）」という分析方法に基づく多くの化学センサーの例が今年度の実績である。この方法は、(i)構造特異的に設計された超分子分析レセプター部位での標的分子の包接に伴うアロステリック変化、(ii）このアロステリック効果によってシグナル増幅部位への伝播を誘起させ、(iii)ここから増幅した光学シグナルを得るという手法である。今年度の代表例をあげると、ポルフィリン分子クリップである。これは、分光学的にはS2発光が観測され、分子認識では増幅されたシグナル検出が可能であった。とくにアミノ酸の認識やキラリティー識別も可能であった。その増幅機構については、量子計算化学によってもサポートされた。現在、論文投稿中である。

アロステリズム / 化学センサー / カードラン / ポリチオフェン / 静水圧 / 光学センシング / 超分子化学 / 分析化学 / 超分子分析化学 / 糖センシング / センサー / 高分子化学

本研究は、最近研究代表者が提唱している"超分子アロステリックシグナル増幅センシング(Supramolecular Allosteric Signal-amplification Sensing)" (SASS)手法を活用することで、薬理活性物質を標的とした機能性高分子センサーの開発を目的とした。実際の例として、水溶液中でのオリゴ糖センシングにおいて、カードランの構造変化が起きる時の水素結合ネットワークへの糖鎖の取り込みが鍵機構であることを突き止めた。またこのようなセンシングは、内部因子により制御していたが(温度、溶媒、pHなど)、外部刺激として圧力による動的制御も可能であることを示した。

本成果である光学出力をアロステリズムによって増幅し様々な分光分析手法(紫外可視近赤外、蛍光、円二色性)によって読み取るSASSは、幅広い検体を高感度かつ選択的にセンシングできる手法であり、大きなフロンティアとなった。つまり、本コンセプトに基づく医学系の新たな診断計測技術の構築とともにそれら材料の機能を能動的に制御できるため、関連科学からフォトニクスに至る多方面に大きく貢献できると考えられる。従って、今回見出したSASSがセンサー科学を飛躍的に発展させた新機構であることは疑いなく、この発想を利用してこれまでの計測科学・イメージング技術を向上させ得る手段となった。