金属イオンの濃度に応答して色調が変わるケミカルセンサーを開発

金属イオンの濃度に応答して色調が

変わるケミカルセンサーを開発

－環境中、生体内の銅イオン

検出・定量分析に有用なツール－

2013年8月2日

独立行政法人理化学研究所

国立大学法人岡山大学

詳細は、リンクを参照して下さい。

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　理化学研究所と岡山大学は、金属イオン

を認識して発色し、その発色濃度に応じて

色調が変化するケミカルセンサーを開発

しました。

　これは、理研ライフサイエンス技術基盤

研究センター

次世代イメージング研究チームの

榎本秀一チームリーダー

（岡山大学大学院医歯薬学総合研究科

教授兼任）、神野伸一郎研究員，岡山大学

大学院医歯薬学総合研究科の白崎良尚連携

大学院生と鈴鹿医療科学大学薬学部の

米田誠治助教らによる共同研究グループの

成果です。

　炭素や水素などの有機物から成る

有機色素には、特定のイオンや分子と反応

することで色を変化させる特徴を持つ

機能性色素[1]と呼ばれるものがあります。

　この機能性色素の性質を利用した

ケミカルセンサーは、環境中の化学物質や

生体内の分子の存在を目視で簡単に判定

できることから、環境モニタリングや

医療診断などに広く用いられています。

　しかし、分析対象物の存在だけでなく、

その濃度の増減にも応答して色調を変化

させるタイプのケミカルセンサーは

これまでほとんどありませんでした。

　共同研究グループは2010年に、

水素イオンの化学刺激により2つの

スピロ環[2]が開くことで分子構造が

変化し、色調が変わる有機蛍光色素

「アミノベンゾピラノキサンテン系

（ABPX）色素[3]」を開発しました。

　今回、この発色原理を応用した

金属イオン濃度に反応する

ケミカルセンサーを開発するため、2価の

銅イオン（Cu2+）と結合親和性の高い

ヒドラジド[4]と呼ばれる構造をABPXへ

導入した「ABPX-ヒドラジド（ABPX-hy）」

を合成しました。

　ABPX-hyの溶液は無色ですがCu2+を

加えると発色し、さらに濃度が高くなる

につれ、色は赤桃色から紫色へと変化して

いくことが目視で確認できました。

　また、目視分析に加え吸光光度計を

併用することで、Cu2+を簡便かつ精確に

定量分析できることも分かりました。

　今後、さまざまなイオンや分子と結合

するようにスピロ環部位の構造を変える

ことで、迅速な定量手段が求められる

環境計測や診断分野などの新たな

分析ツールとなることが期待できます。

　本研究は，JSTの研究成果最適展開

支援プログラム事業「A-STEP」における

研究課題「高効率でマルチカラー蛍光を

有するアミノベンゾピラノキサンテン系

（ABPX）蛍光色素の開発と発光素子への

応用展開」（研究代表者：神野伸一郎）と

科研費の挑戦的萌芽研究における研究課題

「光線的力学療法剤の新規蛍光色素は

太陽電池デバイスとなるか？」

（研究代表者: 榎本秀一）の一環として

行われました。

　成果は、ドイツの科学雑誌

『Chemistry?An Asian Journal』の

オンライン版（7月10日付け）に掲載

されました。

また8月29日から東京ビックサイトで

開催されるイノベーションジャパン2013

で展示予定です。

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　目視で判断できるというのは素晴らしい。

　今後に期待したいケミカルセンサーです。

＞本研究で確立した、ABPXのスピロ環部位

＞の構造を変えることで銅イオンだけを

＞認識させる手法は、銅以外の金属イオン

＞や小分子などについても適用できると

＞考えられます。

＞今後、さまざまな物質の濃度を視覚的に

＞判断できる環境計測用試薬や簡易診断薬

＞としての応用が期待できます。