黑料网

黑料网トランスフォーマティブ生命分子研究所（奥笔滨-滨罢产惭^※1）?学际统合物质科学研究机构(滨搁颁颁厂^※2)の山口 茂弘 教授、柳井 毅 教授、藤本 和宏 特任准教授らの研究グループは、量子化学計算をもとにした颈苍-蝉颈濒颈肠辞スクリーニング手法を開発し、多環芳香族炭化水素（polycyclic aromatic hydrocarbon, 以下PAH）^注5）骨格にホウ素をドープした近赤外発光分子の开発に成功しました。
近赤外领域の光は、生体组织に対する透过性が高く、また生体に対する毒性が低いことから、ヘルスケアデバイスや生细胞の蛍光イメージングへの応用に适しています。しかし、近赤外领域で强く発光する新たな分子の开発は、长波长领域になるほど励起状态から无辐射失活过程^注6）が速くなることから、本质的に难しい课题です。既存の分子骨格の修饰に终始するだけではなく、新たな分子骨格の探索が求められています。
本研究では、分子構造を自動的に生成させる分子构造ジェネレータを新たにプログラミングし、量子化学計算をもとにスクリーニングする探索手法の開発を行いました。この手法を、グラフェンの部分構造を切り出したPAH骨格に、ホウ素を組み込み、ヘテロ芳香環のチオフェンを縮環させるというコンセプトをもとに実施しました。得られた候補分子の一つを実際に合成し、それが近赤外領域で高い蛍光量子収率で発光することを示し、この探索手法の有用性を実証しました。この成果は、新たな発光性分子骨格を探索し、有用な分子性機能材料を開発する基盤技術になるものと期待できます。
本研究成果は、2024年4月22日付ドイツ化学会誌「Angewandte Chemie International Edition」オンライン版に掲載されました。

【ポイント】

?分子构造ジェネレータ^注1）をもとにした颈苍-蝉颈濒颈肠辞スクリーニング^注2）により、発光分子を探索する手法を开発した。
?多环芳香族炭化水素骨格にホウ素をドープ^注3）し、チオフェンを缩环させるという分子设计をもとに、考えられるすべての构造（～2500个）を生成させ、すべての构造に対して量子化学计算を行うことで、近赤外^注4）领域で発光する分子の探索を行った。
?この探索をもとに选出した候补分子を実际に合成し、それが近赤外领域で强い発光を有することを示し、この手法の有用性を実証した。

◆详细（プレスリリース本文）はこちら

【用语説明】

注1）分子构造ジェネレータ：
部分构造を组み合わせて分子の全体的な构造を生成するツール。滨苍-蝉颈濒颈肠辞スクリーニングの候补分子生成などに用いられる。
注2）滨苍-蝉颈濒颈肠辞スクリーニング：
コンピュータシミュレーションを使用して化合物の特性を予测し、材料や医薬品の开発に役立てる手法。実験を行わずに大量の化合物を评価し、有望な候补を选别することが可能である。
注3）ドープ：
物性を変化させるために少量の添加物を加えること。
注 4）近赤外：
650～1400 nmの光の波長域。
注5）多環芳香族炭化水素（polycyclic aromatic hydrocarbon）：
ベンゼンなどの芳香环が结合を共有しながら连结（缩环という）してできあがる分子。ナフタレンやアントラセンのような分子や、グラフェンの部分构造であるナノグラフェンなども含まれる。
注6）无辐射失活过程：
分子が励起状态にあるとき、そのエネルギーが発光ではなく、热エネルギーや振动エネルギーなどに変换される过程。

【论文情报】

雑誌名：Angewandte Chemie International Edition
論文タイトル：In-Silico Screening and Experimental Verification of Near-Infrared-Emissive Two-Boron-Doped Polycyclic Aromatic Hydrocarbons
著者：服部 泉, 羽飼 雅也, 伊藤 正人, 坂井 美佳, 成田 皓樹, 藤本和宏^*, 柳井 毅^*, 山口 茂弘^*（＊は责任着者）　
DOI: 10.1002/ anie.202403829
URL:

^※1【奥笔滨-滨罢产惭について】（）
黑料网トランスフォーマティブ生命分子研究所（奥笔滨-滨罢产惭）は、2012年に文部科学省の世界トップレベル研究拠点プログラム（WPI）の1つとして採択されました。
奥笔滨-滨罢产惭では、精緻にデザインされた机能をもつ分子（化合物）を用いて、これまで明らかにされていなかった生命机能の解明を目指すと共に、化学者と生物学者が隣り合わせになって融合研究をおこなうミックス?ラボ、ミックス?オフィスで化学と生物学の融合领域研究を展开しています。「ミックス」をキーワードに、人々の思考、生活、行动を剧的に変えるトランスフォーマティブ分子の発见と开発をおこない、社会が直面する环境问题、食料问题、医疗技术の発展といったさまざまな课题に取り组んでいます。これまで10年间の取り组みが高く评価され、世界トップレベルの极めて高い研究水準と优れた研究环境にある研究拠点「奥笔滨アカデミー」のメンバーに认定されました。

^※2【滨搁颁颁厂について】()
学际统合物质科学研究机构（滨搁颁颁厂）は、黑料网、北海道大学触媒科学研究所、京都大学化学研究所附属元素科学国际研究センター、九州大学先导物质化学研究所の４大学がコアとなり、単なる研究所连携を越えた组织として、2022年に黑料网に设置されました。物质创製化学分野の融合フロンティアの开拓に挑むとともに、国际?异分野?地域?产学官の连携を强力に进める场を构筑することにより、当该分野の世界的トップ拠点の形成を目指しています。触媒、バイオ机能、マテリアルを中心とした新分野创出の潮流を生むとともに、持続可能社会の进歩に贡献する科学研究を展开することを目的としています。

【研究代表者】