局所環境の極性と粘性を“光”で同時可視化する蛍光分子を開発

―複雑な環境情報を一度に読み取る色素の設計指針を確立― 理学研究院 宮田 潔志 准教授 / 鈴木 聡 助教 / 恩田 健 教授

2026.03.31 研究成果Physics & ChemistryMaterialsTechnology

発表のポイント

溶媒の極性と粘性を蛍光法で同時評価するソルバトクロミック–凝集誘起発光（AIE）色素を開発。
超高速分光測定と量子化学計算によって、希薄溶液での消光の仕組みとAIE発現の構造要因を解明し、設計指針を確立。
生きた細胞膜や高分子材料への応用で、構造の解析と機能の解明に期待。

発表概要

東京科学大学（Science Tokyo） 物質理工学院 応用化学系の田中拓哉大学院生、小西玄一准教授、九州大学 大学院理学研究院 化学部門の宮田潔志准教授、鈴木聡助教、恩田健教授、熊本大学 理学部の井川和宣教授らの共同研究チームは、細胞膜や高分子材料などの局所環境の極性と粘性を蛍光法によって同時に解析できる、ソルバトクロミック–凝集誘起発光（AIE）色素の開発に成功しました。
局所環境に極性応答して発光色を変化させるソルバトクロミック蛍光色素と、希薄溶液中ではほとんど発光せず高粘度媒体や固体状態で強く発光するAIE色素は、生命科学や材料開発における構造・物性評価に幅広く利用されています。しかし、これら2つの性質を同時に発現させることはこれまで困難でした。
今回の研究では、研究グループが以前開発したAIE色素である橋かけスチルベン（用語1）分子に適切なドナーとアクセプターを導入することで、幅広い極性領域において両方の性質を同時に発現するソルバトクロミック–AIE色素を実現しました。さらに、超高速分光測定によって色素の励起状態ダイナミクスを解析し、希薄溶液中で蛍光が消光する主要な要因を特定しました。また、量子化学計算により、AIE特性を誘起する分子構造の特徴も明らかにしました。これらの成果を総合することで、AIE色素にソルバトクロミック性を付与するための分子設計指針を確立しました。
今回開発した色素は、細胞膜の脂質成分や流動性、秩序の関係を解明するバイオイメージング用蛍光プローブとしての応用が期待されます。
本成果は、2026年2月14日（現地時間）に、Wiley社が発行する凝集体科学・材料分野の国際学術誌「Aggregate（インパクトファクター13.7）」のオンライン版に先行公開されました。



図　本研究の概要

用語解説

（1）橋かけスチルベン
スチルベン分子の中心の炭素–炭素二重結合部位と一方のフェニル基とを炭素鎖で「橋かけ」して連結した分子構造。

論文情報

掲載誌：Aggregate（アグリゲート）
論文タイトル：Push–Pull Bridged Stilbenes as Small Solvatochromic Aggregation-Induced Emission Luminogen: Design and Excited-state Deactivation Dynamics
（和訳：Push-Pull型橋かけスチルベンを基盤とした小型ソルバトクロミック凝集誘起発光色素の設計と励起状態失活ダイナミクス）
著者：Takuya Tanaka¹, Hirosato Koyanagi², Takumi Ehara², Tomohiro Ryu² Kiyoshi Miyata^*2, Satoshi Suzuki^*2, Kazunobu Igawa³, Ken Onda^*2, Gen-ichi Konishi^*1
（田中 拓哉,¹ 小柳 裕聖,² 江原 巧,² 笠 僚宏,² 宮田 潔志,^*2 鈴木 聡,^*2井川 和宣,³恩田健,^*2小西 玄一^*1）
所属：1．東京科学大学 物質理工学院 応用化学系、2．九州大学 理学研究員 化学部門、3. 熊本大学 理学部
DOI：10.1002/agt2.70295
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