【分子の蓋、未来への扉】【22卒】 京セラ 技術職の通過ES(エントリーシート) No.54994（金沢大学大学院/男性）（2021/8/2公開）

私の研究テーマは｢蓋の開閉による有機ゲスト分子の出入りの制御を目指したカゴ型分子の開発｣です。私たちの身近に存在する瓶やペットボトルなどの容器は、蓋をして内容物を閉じ込め、必要な時に開けて内容物を取り出します。私の研究は分子の世界でも、ペットボトルのような、蓋の開閉ができる容器を作ろうというものです。将来的にこの研究は、体内における薬物輸送（ドラッグデリバリーシステム）や環境中の有害物の除去に応用ができるものです。具体的にはこのカゴ型分子容器に薬を取り込み、蓋をすることができれば、薬が外部分子と反応することを防ぐことができます。例えば、がん細胞まで蓋をして輸送し、その後に、蓋を外して、周囲の正常な細胞への副作用なしに、がん細胞にのみ薬が作用すれば、この分子容器は非常に有用なドラッグデリバリー分子になります。この研究の最終的な目標は目的の薬などゲスト分子の大きさ、形に対して「取り込み」「取り出し」の両方を制御することができる容器の分子設計を可能にすることです。現在、分子の世界でも容器と内容物が存在し、内容物はゲストと呼ばれます。すでに目的のゲストに対して「取り込み」だけの機能をもつ容器は数多く存在します。しかし、ゲストの「取り込み」「取り出し」の両方を制御することは困難で課題となっています。そのため、この両方の機能を持つ新規機能性分子の開発をしようというものです。これまでに開発されている容器型の分子ではでは、金属イオンなどゲストが小さければ「取り込み」「取り出し」両方の制御も可能です。しかし一般的に金属イオンより大きい有機分子では両方の制御には至っていません。そこで私の研究では、有機分子の世界において自在かつ簡便な蓋の開閉で目的の有機分子の「取り込み」「取り出し」両方を制御できる新たな機能性有機分子の構築を目標に研究を行っています。 続きを読む

私は「蓋がない容器」の新規カゴ型分子容器の合成に成功しました。この分子の特徴は➀金属配位部位であるsalen部位を3カ所持っている点➁有機ゲスト分子を取り込める大きな容量をもっている点③その有機ゲスト分子のプラスの電荷をトラップする部分を2カ所持っている点です。私は➀のため、容器と蓋の接着剤となるコバルトイオンと「蓋」となる分子としてメチルアミンを添加することで、「蓋がある容器」のカゴ型分子容器を作ることに成功しました。この時、蓋の配位子が容器の開口部分をふさぐように配列し、開口部分の大きさを変化させることで、ゲストの「取り込み」や「取り出し」を制御できると期待しています。また、➁と③の性質を利用すると有機ゲスト分子の取り込みが可能になります。まず私は➁のため、X線結晶構造解析を用いて、分子容器の容量を見積もりました。そして、③のために適した有機分子としてプラスの電荷を二カ所持つ四級ジアンモニウム種の4つの分子を選定し合成しました。それら4つのジアンモニウムを合成し、蓋がないカゴ型分子に加えることにより「取り込み」の成功と、ジアンモニウムが長くなるにつれ取り込みにくくなる傾向が判明しました。また、4つのジアンモニウムのうち、ヘキサメチルエタンジアンモニウムという分子の会合定数(取り込みやすさの値)が一番大きくなり、4種のジアンモニウムの中では一番「取り込み」やすいことがわかりました。これは、「蓋がない」カゴ型分子容器に対して、ヘキサメチルエタンジアンモニウムの大きさが適していることを示しています。次はゲスト分子を入れた分子容器に蓋をして、ゲストを閉じ込めることが目標です。 続きを読む

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