2012 Vol.65 秋号 - ISIT 九州先端科学技術研究所

2012
財団法人 九州先端科学技術研究所 広報誌
65
Vol.
秋号
2012.10 発行
ISIT:Institute of Systems, Information Technologies and Nanotechnologies
編集 ISIT事業部 戎浦 明広
INDEX
今号の主な内容
今号の主な内容
ISITオープンラボ
(研究室紹介)・
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・P1∼P3
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日経Tech-Onで紹介されました ・
ES-Kyushu平成24事業年度総会・
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・P3
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・P5
Newton9月号で紹介されました・
JICA草の根技術協力事業・
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・P3
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・P5
新スタッフ紹介 ・
中野谷研究員(有機光デバイス研究室)研究紹介 ・
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・P4
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・P6
世界一行きたい科学広場・
ふくおか科学技術最先端
平成24年7月24日
∼(財)九州先端科学 技 術 研 究 所オープンラボ∼
ISITは、ITに加えナノテクノロジー(NT)
などを基本とする先端科
学技術分野の研究開発や交流会などの各種事業に取り組んでいま
す。ISITの各研究室の活動内容、持てる技術、更にはコーディネート
事業などを皆さまに紹介し、今まで以上に連携を図るべく
「ふくおか
科学技術最先端∼
(財)九州先端科学技術研究所オープンラボ∼」
(以下ISITオープンラボ)
を開催いたしました。
ISITオープンラボは、各
室長による研究室の研究活動紹介と意見交換会の二部構成で行われ、
多くの皆さまにご聴講いただき、活気ある質疑応答が行われました。皆さ
まにご協力いただいたアンケートでも、
ご好評をいただくとともに、次回へ
の期待を込めた厳しいご意見もあり、実り多いものとなりました。
以下は研究室長の講演概要です。
1
∼CPSSとwCloud∼
システムアーキテクチャ研 究 室 村 上 和 彰 室 長
『サイバーフィジカルソーシャルシステム
(CPSS: Cyber-Physical-Social System)』
と
は、
「サイバー空間」、
「物理空間」、
「人間社会」の3つを、
ネットワークを介して接続し、
これ
らを1つの大きなシステムとして捉え、
「物理空間」および「人間社会」を全体最適化していこ
うという概念および技術であり、実際のシステムでもあります。
『wCloud:
(Workshop(工房)Cloud)』
とは、
ものを作るための「ツール」や「モデル」を
クラウドの中に貯蔵するという意味です。クルマで例えると、試作車を作って実験を行ってい
たことを、
クルマ1台を丸ごと仮想的にクラウドの中に入れることで、様々なシミュレーションを
することが可能となります。そうすることで、開発期間の短縮、機能安全の検証が可能となります。
システムアーキテクチャ研究室では、
クルマに限らず最終製品を試作する前にシミュレーションすることで、機能や
安全性を検証できる環境作りを行っています。
What IS IT? 2012 Vol.65 秋号 1
2
ITセキュリティ研究最前線
情 報セキュリティ研 究 室 堀 良 彰 特 別 研 究 員
私たちの社会を支えるITシステムに対して、それを守るセキュリティ技術に多大な期待が
寄せられています。本来ITシステムの実用化にはセキュリティ機能は不可欠であり、新しいも
のを作るときにはセキュリティについて考えるという立場がとられています。
しかし問題は、
「セキュリティの強弱の度合をどうつけるのか」ということにあります。悪意を持つ者の知識と
技術力の違いによって、セキュリティの強弱に違いが出るからです。悪意を持つ者がどんな
知識と技術を持っていてもそれに負けないものを作ることが重要です。
もうひとつのキーワードであるサイバー戦については、ITで成り立っている私たちの社会が
サイバー攻撃を受けても、機能し続け、あるいはどう防いでいくかが問題提起されています。
情報セキュリティ研究室は数多くの産学連携プロジェクトを手掛けており、安全な社会システムの構築のための
情報技術の普及を促進しています。
3
次世代ヒューマンインタフェースのための人間計測
生活支援情報技術研究室 有田 大作 室長
次世代ヒューマンインタフェースのキーポイントとしては、人間計測、可視化、
データベース
があります。
これらの研究の中で、今回は「センサ」人間計測について説明します。
人間計測は、医療・介護・映画・ゲーム等の広い分野で行われており、その精度やかかる
コストはその目的により様々です。現在は、個々の事例について特別な技能を持った人たちが
システムを開発していますが、将来はセンサとソフトウェアを組み合わせた、
システム開発の
方法論を構築し、誰でも人間計測ができるシステムを作ることを目指しています。
生活支援情報技術研究室の具体的な計測事例は、①見守りロボット:患者の生体情報
や 位 置 情 報 の 計 測( 制 御 へ 応 用 することによって 、安 心・安 全 に 患 者 の 移 動を 支 援 する )。② B M W
(Bio-Signal Motion Wireless)計測:生体信号と動き情報をワイヤレスで計測するシステム
(計測した情報は
リハビリ等への応用が期待される)。③不安関数:ロボット搭乗者の不安度を計測するシステム(ロボット制御、
周辺環境、不安度の関係を求め、不安を感じないロボットの制御を目指す)
などがあります。
生活支援情報技術研究室では、情報技術やロボット技術を利用し、
「誰でも」
「いつでも」
「どこででも」という観点
から、
さまざまな人に安全で健康的、そして豊かな生活を提供できるようなインタフェース環境を実現するための
研究開発を行っています。
4
ナノテク研究室:∼その「知識力」、
「実験力」、
「解析力」∼
ナノテク研 究 室 新 海 征 治 研 究 所 長 兼 室 長
ナノテク研究室の持つノウハウは、有機合成、高分子合成、分子集合体(もの作り)、バイ
オ・天然由来物質の取り扱い、分析・解析(有機物の同定、純度、結晶構造、配向構造)、
機能評価(電気化学、光化学、表面化学、生体適合性)、理論計算(分子構造、分子機能の
予測)。つまり、
ものを作り、
それを評価・解析し、且つ、
その理論的なバックグラウンドを作ると
いう一連の流れです。
その中で、応用に繋がる5つのテーマとして、①NT(ナノテク)分野から、表面ナノパター
ニングと色素の包接配向、②BT(バイオテクノロジー)分野から、センシング・イメージング、
および遺伝子キャリア、③ST(サスティナブルテクノロジー)分野から、天然由来超分子ゲルについて説明しました。
ナノテク研究室は、
ナノ・バイオ技術による環境対応型社会を実現するための新素材の開発を行っています。
2 What IS IT? 2012 Vol.65 秋号
5
材料革新が拓く有機光デバイスの未来
有 機 光デバイス研 究 室 安 達 千 波 矢 室 長
有機ELは非常に発光効率が高く、2000年には有機EL素子に流した電流の100%を光と
して取り出せるところまで来ています。有機半導体の発見から50年経過し、個別のデバイス
が実用化を向かえる時期に差し掛かっています。2010年時点での有機ELの市場規模は
2000億円程度ですが、近い将来先行する液晶市場(市場規模10兆円)
を捕える勢いがあ
ります。
現 在 、九 大 伊 都 キャンパス 内 に「 最 先 端 有 機 光 エレクトロにクス 研 究 センター
(OPERA)」を開設し、材料開発を中心とした基礎研究を行っています。また、有機光エレ
クトロニクスのデバイス実用化のために、Confidentialベースの研究開発を行う必要から、
「有機光エレクト
ロニクス実用化開発センター(i³-OPERA)」を開設し、応用研究を進めています。
有機光デバイス研究室は、福岡発・世界初の有機半導体デバイスの実現を目指しています。
ES-K yushu 平成24事業年度総会及び
I T 融 合システムセミナー開催
平成24年7月13日
ISITが事務局を務める九州地域組込みシステム協議会(ES-Kyushu)
が
平成24事業年度総会とIT融合システムセミナーを開催しました。
総会では前年度の事業報告が行われ、地域間連携を強化したこと、九州
地域におけるクラウドビジネス創造と地域コミュニティの活性化・形成強化を
行ってきたこと等を報告しました。
ES-Kyushuの日本語名の変更も審議され、活動実態にあったネーミングに
見直すことになり、新たに「九州IT融合システム協議会」となりました。
その後、平成24事業年度の事業計画等の議案が審議され、承認されました。
総会終了後のIT融合システムセミナーでは、
「ITS(高度道路交通システム)の取り組みに関する最新動向」、
「交通情報の活用及び基盤整備に関する最新動向」、
「農業のIT化と東北地域の活動」、
「農業と車両と組込み
システム:欧州における事例紹介」をそれぞれ講演しました。
設立5年を迎えたES-Kyushuは、ITに係わる国内外の動向にも鑑み、国の新成長戦略に基づいた重点分野におい
て、ITを媒体として様々な産業を融合しようというコンセプトに則り、新分野に繋げていく新たな取り組みを始めました。
平成24年度JICA草の根技術協力事業
「タイ視覚障害児の理数科基礎教育に関する教員の資質向上支援」
平成24年
8月2日
∼10日
平成24年8月に、タイのペチャブリにおいて視覚障害理系教育のワーク
ショップを開催しました。
本事業はJICAの支援を受けて平成23年度∼25年度で実施しているも
ので、今回はタイ現地での3回目のワークショップです。
日本が持っている視覚障害児への理系教育のノウハウをタイに伝え、
タイ
の教員や大学の先生方に、
目が見えなくても科学を学ぶ事ができることを知っ
てもらうことで、
タイの視覚障害児が科学にチャレンジする機会を増やす。
また
タイを中心にこの活動をアジアに広げ、
さらには世界中に広げて行くことで、視覚に障害を持った子供たちに、研究
者やエンジニアなど理系への未来をひらき、
インクルーシブな社会の実現に貢献することを目的としています。
平成24年度は10月にタイからの研修員を日本に受け入れ、
12月には再度タイ現地でのワークショップを予定しています。
What IS IT? 2012 Vol.65 秋号 3
研究紹介 有機光デバイス研究室
中野谷 一 研究員
研究の背景
現在、有機エレクトロルミネッセンス
(EL)、有機トランジスタ、有機薄膜太陽電池デバイスに代表される、有機半導
体デバイスはグリーンエレクトロニクス、すなわち環境負荷が小さく、高効率な電子デバイスとして期待され脚光を浴
びています。またさらに、有機材料ならではの特色として、低環境負荷な印刷法によって電子デバイスが作製でき
ることや、
フレキシブル・軽量性、つまり、
プラスチック製の下敷きのように軽く、落としても割れない性質も着目されて
おり、有機半導体デバイスの研究開発は非常に盛んになっています。
特に、有機ELデバイスは、100ナノメートルほどの有機極薄膜中に正孔と電子のキャリアを注入することにより、
有機発光材料からの発光が生じる自発光素子であり、次世代のディスプレイ、
さらには白色光源として期待されてい
ます。
“蛍光”材料と呼ばれる有機発光材料では原理的に20%の内部量子効率しか得ることはできませんが、現在
では、
“ 燐光”材料と呼ばれる有機発光材料を用いることにより、100%に達する内部量子効率を得ることが可能と
なっています。
しかしながら、燐光材料はレアメタルであるイリジウム元素等を含む化合物であり、生産コストおよび、
我が国の元素戦略の観点からも次世代発光材料の開発が望まれています。
ISITでの取り組み
ISIT有機光デバイス研究室では、九州大学最先端有機光エレクト
ロニクス研究センター(OPERA)と協力し、OPERA安達教授のもとで
開発された
“熱活性型遅延蛍光 (TADF)”材料と呼ばれる次世代発
光材料を用いた、有機ELデバイスの高性能化・高耐久性化および大
面積化を目指した研究開発活動を行っています。TADF材料は、
イリ
ジウム元素のようなレアメタル元素を含有していないだけでなく、蛍光
材料であるにも関わらず、燐光材料と同等な発光効率(∼100%)
を
実現可能な新規発光機構を有する材料です。本研究テーマでは、
九州大学OPERAと連携しながら、高性能なTADF材料を用いること
で、
“高性能”TADF有機ELデバイスの実現を目指した研究を重点的
に進めています。図1に開発中の有機ELデバイスの発光時の写真を
図1
:TADF材料を用いた白色有機ELデバイス
示します。この素子は発光層にTADF材料を含んでいる素子構成を
有しており、TADFに基づく発光とともに、従来の燐光材料と同等以
上の発光効率を得ることに成功しています。このように熱活性型遅延
蛍光材料は低コストかつ高性能な有機ELデバイスを実現可能な材料
であり、今後は、実用化に向け、素子性能の向上とともに、発光面積の
大面積化を進める予定です。
また、有機ELデバイスだけでなく、有機トランジスタに関する研究開
発も進めています。有機トランジスタは有機ELデバイスと同様に、
フレ
キシブル・軽量性を有することから、世界中の研究機関にて基礎研究
および実用化研究が推進されています。当研究室では特に、有機半導
体材料の持つ優れた発光特性と電荷輸送特性に注目し、
これらを両
図2
:有機発光トランジスタからの発光写真
立することが可能な“光る”
トランジスタ
(有機発光トランジスタ)
に関する基礎研究を進めています。有機発光トラン
ジスタは、有機半導体材料の物性を本質的に理解することができると期待されているだけでなく、有機ELデバイス
にはない優れた特徴を有していることから、次世代の超高輝度発光デバイスとしての可能性をも秘めています。当研
究室ではすでに、図2に示すようにトランジスタ駆動とともに非常に明るい発光を観測することに成功しており、今
後、
さらなる高性能化を進め、次世代超高輝度有機発光デバイスの実現を目指しています。
4 What IS IT? 2012 Vol.65 秋号
日経Tech-Onに紹介されました
平成24年7月23日
生活支援情報技術研究室のヒューマンセンシングと可視化に関
する取り組みが、
日経Tech-Onで紹介されました。
〈記事概要〉
第1回:九州発のデジタル・スポーツ、世界に向かう五輪金メダ
リストが使う無線小型センサの正体
アテネ五輪金メダリスト室伏広治氏が科学的トレーニングのため
にモーションセンサを活用して取り組んでいる研究事例があります。
その実験に使われている動きセンサの開発企業として株式会社ロ
ジカルプロダクト、共同研究機関としてISITが紹介されました。
記事にはISITが開発した可視化ソフトウェアの動画と研究担当
者である吉永研究員のコメントが掲載されています。
※詳細はこちら http://techon.nikkeibp.co.jp/article/FEATURE/20120717/228515/
ナノの世界の人工コンテナ列車
ナノテク研究室の土屋研究員の研究成果が「Newton 9月号」で紹介されました。
この研究は積水化学「自然に学ぶものづくり」研究助成プログラムに採択・実施されました。
ご興味のある方はぜひNewton2012年9月号をご覧ください。
f
New Staf
新 ス タッフ 紹 介
■プロジェクト推進部 平山 智之(ひらやま ともゆき)
7月1日付で九州電力(株)
より出向してまいりました平山 智之と申します。今まで、電力輸送設備の運用、管
理、研究から経済産業省関連の研究機関や九大TLOへの出向等多種多様な業務を経験してきました。 当研究所におきましては、過去の経験を最大限に活用し、研究所の目的達成のため尽力いたしますので、皆様の
ご支援をどうぞ、
よろしくお願い致します。
■新産業推進室 入江 陽子(いりえ ようこ)
はじめまして。
7月1日付で新産業推進室に着任いたしました、入江 陽子と申します。故郷の福岡で働けることを大変うれしく
思っております。まだ慣れないことも多くありますが、一日も早く戦力となれるよう全力を尽くしますのでどうぞよろし
くお願いいたします。
■研究企画部 小室 康治(こむろ やすはる)
8月1日付で正興電機から出向して参りました、小室 康治と申します。
正興では、
自社内の業務システムの開発や配電線自動制御システムの導入チームでお客様のシステム構築か
ら運用指導までの業務に従事しておりました。
ISIT研究企画部では、新たな多くの体験ができることに心躍らせています。短い2年間ではありますが、人生で
貴重な2年間となるよう全力で頑張っていきたいと思います。皆様、
どうぞよろしくお願い致します。
■システムアーキテクチャ研究室 栄森 貴尚(えいもり たかひさ)
8月1日付でシステムアーキテクチャ研究室に着任いたしました、栄森 貴尚と申します。姓は「重箱読み」で
「エイもり」と読みます。これまで都城、京都、伊丹、筑波、三田(神戸六甲山の北側)
と内陸の盆地平野が多かった
ので海辺の博多の潮風の香りが新鮮で日々の疲れを癒してくれるようです。研究はバッテリーレス時代に向けた超
低消費回路の設計指針を様々な材料基盤の上で探っており研究の目標であるwCloudの上でのツール化を目指
しております。難しい顔をしていますがすれ違ったらどうか気軽に声をかけて下さい。
■生活支援情報技術研究室 奥野 敬丞(おくの けいすけ)
10月1日付で研究員として着任いたしました、奥野 敬丞と申します。国立情報学研究所・総合研究大学院大学
(稲邑研究室)
にて、人間とロボットの協調作業において、
どのような動作提示と言語表現、それらの組み合わせ方
法が、
タスクの目的達成に貢献するかを研究してきました。人間にスポーツ動作をコーチングするロボットシステム
として実装し被験者実験にて有用性を確認しました。ISITでは、基礎研究と平行してリハビリ等の応用研究を通し
て社会に貢献できれば幸いです。
どうぞよろしくお願い致します。
What IS IT? 2012 Vol.65 秋号 5
世界一行きたい科学広場
このイベントは、ISITが運営機関を務めている「SAFnet
(※)
」の科学コミュニケーション事業です。
子どもの健全な育成に資するために、暮らしのもっとも身近な地域社会の中で、行政や大学、事業や地域住民など、子
どもを取り巻く様々な立場の人々の連携によって、子どもたちが五感を通した「ものづくりの楽しさ」や、
「科学や自然現象
の不思議さ」を「参加体験」
し、
「発見する機会」を育むことを目的とし、実施しています。
(※)
福岡県下の科学コミュニケーション事業を担う、大学、自治体、科学館、企業などの機関や個人で構成される地域ネットワーク。
子どもたちの科学技術への関心・理解を深めるため、科学に関する活動を行っている団体と連携し科学広場や科学教室を開催している。
世 界 一 行きたい科学広場 in 宗 像 2012 平成24年8月11日
「世界一行きたい科学広場in宗像2012」を8月11日に宗像ユリックスに
て開催しました。
TVでおなじみの「世界一受けたい授業」や「平成教育委員会」などのメ
ディアに多数出演されている滝川洋二教授(東海大学、
ガリレオ工房理事
長)
によるサイエンスショーを行うと同時に、
“超伝導”や“ゴム動力自動車”、
“スライム作り”
など福岡県内の大学・高校・各種団体による実験ブースを展
開。
“エアー式ピッチングマシンTOPGUN”
をはじめ、
「ほこ×たて」に出演し
た企業の実演ブースなども設けられ、子どもから大人まで楽しめるイベントと
なりました。
世 界 一 行きたい科学広場 in 北 九 州 2012
平成24年8月18日、19日
「世界一行きたい科学広場in北九州2012」を8月18日、19日の2日間、北
九州八幡東区の東田地区にて開催しました。北九州での開催は今年で2回
目となります。
九州工業大学、小倉高校など15の大学・高校・団体の協力により、様々な
プログラムが行われました。
ロボコンで優勝したロボットのステージショーや操
作体験、
タマネギの遺伝子を取り出す実験や、洗濯のりを使ったスライムづく
り、
ドライアイスを利用した竜巻発生装置などを体験した子供たちからは「す
ごい」
「できた」などの歓声が上がり、楽しい夏休みのイベントとなりました。
賛助会員募集
ISITでは賛助会員の募集を行っています。
各種セミナー、交流会への無料参加、広報誌への
広告等会員ならではの特典があります。
発行
財団法人 九州先端科学技術研究所 ISIT
Institute of Systems, Information Technologies and Nanotechnologies
〒814-0001 福岡市早良区百道浜2丁目1-22-707
〈福岡SRPセンタービル
(ももちキューブ)
7F〉
Fukuoka SRP Center Building
(Momochi Cube)
7F
2-1-22, Momochihama.Sawara-ku, Fukuoka City 814-0001
TEL 092-852-3450 FAX 092-852-3455
URL:http://www.isit.or.jp E-mail:[email protected]
制作:ダイヤモンド印刷株式会社
マリゾン
ソフトリサーチ
パーク
福岡タワー
●
図書館
6 What IS IT? 2012 Vol.65 秋号
藤崎駅
ヤフードーム
ISIT
博物館
●
韓国総領事館
中国総領事館● ●
西南学院大学●
修猷館高等学校●
←姪浜
ISITでは、定期交流会や各種セミナーの情報などを配信しております。
メールマガジンのお申し込みはホームページからお手続きいただけます。
福岡SRPセンタービル 百道ランプ 都市高速
(ももちキューブ)
樋井川
詳細はこちらまで!
ISIT 事 業 部 TEL 092-852-3451
総 務 部 TEL 092-852-3450
ホームページ http://www.isit.or.jp
[email protected]
天神→
西新駅
福岡市営地下鉄
ISIT研究紹介
ISITナノテク研究室の
ナノ・バイオ研究への取り組み(2)
Topics
新学術領域 分子ナノシステムの創発化学 第4回全体会議
2012年8月16日−18日に長野県ホテル志賀サンバレーで開催された「新学術領域 分子
ナノシステムの創発化学(代表:川合 知二 大阪大学教授)
の第4回全体会議に参加しました。
創発とは部分(化学の場合は分子)の単純な総和に留まらない性質が全体に現れることで、
ナノテク研究室もA03班「バイオモチーフによる動的機能創発」に「分子認識を駆使する
高分子機能超構造体の創製と機能」という研究課題で参画しています。本会議では、
これ
までの研究成果について下記の口頭発表、
および、
ポスター発表を行いました。
「分子集合過程を利用する高S/N比センサと不斉誘導」
(新海室長)
「会合誘起型蛍光プローブによる生体由来リン酸化合物の高感度検出」(野口特別研究員)
「シクロデキストリン-ポルフィリン包接錯体の結晶化と光特性」
(土屋研究員)
人工ナノコンテナ研究の最近の展開
コンテナ列車の機能を持つナノマシン
ナノテク研究室の土屋研究員が開発したナノスケールで積荷を
運搬できる人工ナノコンテナは、病的な細胞内での的確な薬剤送
達など、ナノレベルでの物質輸送の基盤技術としての応用が期待
されます。
本研究は「積水化学 自然に学ぶものづくり研究助成プログラ
ム」の2010年度助成テーマとして採択・実施されたものです。現
在までにナノ物質の運搬、および、その積み降ろしについて検討を
重ねてきましたが、
この度、その成果が、雑誌Newtonの2012年
9月号に「ナノの世界の人工コンテナ列車」として紹介されました。
Y. Tsuchiya et al., Angew. Chem. Int, Ed., 2010, 49, 724-727
(Selected as Newsworthy by Angew.Chem.(Nr.46/2009)
News Topic, Chem. & Eng. News, 2010, 88, 26)
ACS Noteworthy Chemistryにナノテク研の論文が選出
ナノテク研究室の野口特別研究員による生体由来のリン酸化合物に
turn-on型で蛍光応答を示す新規プローブに関する最新の研究論文が、
アメリカ化学会(ACS)のNoteworthy Chemistry(注目すべき化学研
究論文)
に選出されました。生体細胞内で重要な働きをするアデノシン三リ
ン酸(ATP)
を、
リン酸基の数が異なる他の分子(ADPやAMP)から識別
し、ATPとの協同的な自己会合を通して、S字型の非線形蛍光応答を示す
S/N比が大きい蛍光プローブです。本研究論文の概要を裏面に簡単に紹
介しておりますので、
この機会に、是非ご一読下さい。
T. Noguchi et al., Chem. Commun., 2012, 48, 8090-8092
(ACS Noteworthy Chemistry, August 13, 2012)
開発した蛍光プローブ(TPE)
発行:財団法人九州先端科学技術研究所
〒814-0001 福岡市早良区百道浜2-1-22 SRPビル7F(★)
〒819-0385 福岡市西区元岡203-1 FiaS2F(★)
〒819-0395 福岡市西区元岡744 九州大学最先端有機光エレクトロニクス研究棟内
ISIT有機光デバイス研究室(★)
連絡先:TEL:092-805-3810,FAX:092-805-3814, e-mail:[email protected]
山本 竜広(産学連携コーディネータ(ナノテク担当))
NT拠点
IT拠点
福岡市
論文紹介
野口 誉夫 特別研究員
(九州大学大学院高等研究院 学術研究員)
"Nonlinear fluorescence response driven by ATP-induced
self-assembly of guanidinium-tethered tetraphenylethene"
Takao Noguchi, Tomohiro Shiraki, Arnab Dawn, Youichi Tsuchiya,
Le Thi Ngoc Lien, Tatsuhiro Yamamoto and Seiji Shinkai
Chem. Commun., 2012, 48, 8090-8092.
生体内の重要な化学物質の働きを理解するためには、その量や変化を鋭敏に検出し、評価できる技術が必要不
可欠である。我々は、細胞内の重要なエネルギー源であり、細胞内シグナル伝達においても重要な役割を担っている
アデノシン三リン酸(ATP)
に着目し、ATP選択的に発光応答する蛍光プローブを開発した。
開発した蛍光プローブ(TPE)
は、標的物質であるATPと相互作用するグアニジニウム基を、
スペーサーを介して
発光部位であるテトラフェニルエチレン部位に連結した構造をしている
(図1)。TPEは、ATPと共同的に会合体を
形成し、S字型の非線形蛍光応答を示すことが確認できた。その蛍光応答は最大で約90倍の変化を示し、
この応答
には閾値が存在することから、標的物質であるATPを高いS/N比でturn-on検出可能であることを実証できた
(図2)
。
今後、発光部位、
スペーサー、認識部位などを標的にあわせてデザインすることで、ATPのみならず様々な生体内
の標的物質をturn-on検出する蛍光プローブの展開が期待できる。
図1 蛍光プローブTPEの分子デザイン
○ 発光部位:テトラフェニルエチレン
標的分子との会合体形成により初めて
発光する
“Turn-on”型蛍光応答
○ スペーサー:アルキル鎖
アルキル鎖長により疎水性を制御し、
水中での自己会合による発光を抑制
○ 認識部位:グアニジニウム基
リン酸イオンとの分子間相互作用
(右図)
図2 TPEのATP選択的な協同的会合体形成と蛍光応答挙動
TPEの蛍光応答(TPE 6 mM in HEPES
Buffer (5 mM, pH7.4), λex: 365 nm)
TPE/ATP会合体の蛍光顕微鏡写真と
電子顕微鏡写真
(右上)
蛍光滴定曲線(TPE 6 mM in HEPES Buffer(5 mM, pH7.4), λex: 365 nm)