51探花

【本学研究者情报】

〇学际科学フロンティア研究所新领域创成研究部　助教　立石友纪

【発表のポイント】

• ?属错体多?体^※1)（MOP）分?が高分子と连结した多孔性ゲルの合成に成功
• ゲスト分子^※2)を构成する原子の种类を认识し、ゲルネットワークへの取り込みを制御
• ゲスト分子の取り込みにより、ゲルの色?大きさ?硬さが変わる

【概要】

京都?学アイセムス（?等研究院 物質ー細胞統合システム拠点：WPI-iCeMS）の立石友紀 日本学術振興会特別研究員PD（当時、現?東北大学学際科学フロンティア研究所助教）と古川修平 教授らの研究グループは、特定の分子を見分け、「どの分子を取り込んだか」という分子レベルの識別情報を、「色」、「大きさ」、「硬さ」の変化として出力する多孔性ゲル「MOPEGゲル」の開発に成功しました。

分子を识别する仕组みはガスの分离から水质管理、薬剤分子の输送など、私たちの生活?社会に密接に関连しており、これまでにもさまざまな分子认识材料の开発が进められてきました。似通った构造の分子を精密に识别する分子认识はナノメートルの非常に小さいスケールで起こる现象です。この现象を人间が简単に肉眼で识别できる「色や大きさ」、触って确认できる「硬さ」などで判别できると、新しいセンサーなどへの応用が期待できます。

本研究では、この分子认识情报を目に见える形で出力する新しい材料「惭翱笔贰骋ゲル」を开発しました。惭翱笔贰骋ゲルは、金属错体多面体（惭翱笔）という分子を「结び目（架桥点）」とし、柔软なポリエチレングリコール（笔贰骋）と连结させて作るゲル材料です。惭翱笔の表面にある金属イオンが配位结合^※3))を介した分子认识サイトとしてはたらきます。配位结合を形成できる窒素(狈)原子をもつ分子を惭翱笔贰骋ゲルの中へ取り込ませた场合にのみ、ゲルは緑色から赤色へ変化し、大きさも収缩するとともに硬さ（贮蔵弾性率）が10倍以上跳ね上がりました。一方、构造が类似していても识别できない炭素(颁)原子や水素(贬)原子のみをもつ分子では、これらの顕着な変化は起こりません。これにより、惭翱笔贰骋ゲルは、ナノサイズの分子情报を、人间が感知可能なゲル材料の色や大きさ、硬さといったマクロな物性へと変换できることを実証しました。

本研究で示された材料设计指针は、惭翱笔に限らず既存の他の机能性分子を架桥点とした高分子材料の开発へと展开できます。今后、「ミクロ分子认识」と「マクロ物性応答」の両轮がはたらく新しい种类の多孔性材料として、特定の化学物质に反応して応答する人工アクチュエータや、スマート薬剤输送システムなどの実现に新たな道が开かれることが期待されます。

本成果は2026年5?5?（?本時間）に、?国誌「Journal of the American Chemical Society」オンライン版で公開されました。

図1. MOPEGゲルの合成。MOP分子をヒモ状の高分子であるPEGと反応させることでMOPEGゲルが形成する。

【用语解説】

※1 金属有機多面体（MOP）：金属イオンと有機配位子から組み上がるナノサイズの多面体型の分子です。本研究では、「分子認識サイト」と「架橋点」としての役割を担うことができる化学的安定性の高い分子を用いました。

※2 ゲスト分子：分子認識において、ホスト（認識する側）に取り込まれ、識別される対象となる分子のことです。本稿では、わさびの辛味成分（アリルイソチオシアネート）やビタミンB3の類似分子（ニセリトロール）などをゲスト分子の例として紹介しています。

※3 配位結合：金属イオンと、電子豊富な原子（窒素(N)など）を含む特定の分子の間で形成される化学結合のことです。一般的に静電気のような弱い力に比べて結合が強く、後述する共有結合よりは弱い特性があります。

【论文情报】

"Coordinative Guest Recognition Triggers Macroscale Deformation of Covalently Linked Metal-Organic Polyhedra Polymer Gels"
（参考訳：配位结合によるゲスト分子认识が引き起こす、共有结合で架桥された金属有机多面体ポリマーゲルの巨视的変形）
著者：Tomoki Tateishi, Shunsuke Imai, Ayana Miyata, Yuki Tokudome, Kenji Urayama, Shuhei Furukawa Journal of the American Chemical Society (American Chemical Society)｜
DOI:

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究内容について）
東北大学学際科学フロンティア研究所 助教
立石 友紀（タテイシ?トモキ）
电话：022-795-6547
贰メール：迟辞尘辞办颈.迟补迟别颈蝉丑颈.诲1*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）

（学际科学フロンティア研究所について）
東北大学 学際科学フロンティア研究所 企画部 特任准教授
波田野 悠夏（ハタノ?ユカ）
贰メール：蹿谤颈蝉-辫谤*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）