由理学研究生院副教授村井正仁和功能有机材料实验室山口茂宏教授领导的研究小组成功开发出在近红外(NIR)区域表现出吸收和荧光带的抗芳香分子。对于医疗器械很重要。

他们的研究结果发表在《应用化学国际版》上，为医疗保健、光电子和材料科学领域的进步提出了应用建议。

吸收和荧光是光谱学的基础研究课题，光谱学是探索光与物质之间相互作用的领域。这些光物理特性对于理解分子和材料在光照下的行为至关重要。

吸收带代表材料吸收光的特定波长范围，导致分子或原子内的电子跃迁到更高的能态。另一方面，荧光带与先前吸收光的物质发射光有关，发射的光具有比吸收的光更长的波长。

这项研究的意义在于开发在近红外区域(特别是800至1100nm之间的波长)发光的有机分子。该区域被称为“活体组织的光学窗口”，在深度生物成像、光动力疗法和光热疗法等医学应用中具有独特的优势。近红外光可以更深入地穿透组织，同时减少散射和最小化光损伤，使其成为医疗保健和生命科学研究中的宝贵工具。

Murai解释说：“在近红外区域表现出吸收和发射特性的有机分子对医疗保健应用和荧光成像中的光电材料有着强烈的需求，例如用于深度生物成像、光动力疗法和光热疗法的荧光探针。”

“然而，由于大量延伸的π电子系统之间的强相互作用，传统染料常常会出现溶解度降低和亲脂性增加的问题。这些问题使得难以模制和加工用作电子材料的分子并将其应用于生物成像。”

该团队成功的关键在于噻吩(一种芳香族较少的杂环)与氮杂卓的融合。这种稠环结构有效地平衡了反芳香族化合物和聚次甲基的特性，使反芳香族化合物的电子跃迁更容易发生，从而能够采集近红外区域的吸收和荧光波长。这一突破有望创造多种近红外发光材料。

该团队设计并合成了一系列带有电子接受基团的氮杂卓衍生物，并利用单晶X射线结构分析揭示了它们之间显着的结构差异。

弯曲的二苯并氮杂卓在较短波长下表现出吸收和荧光，而高度平面的二噻吩并氮杂卓类似物则在大于700nm的波长下表现出吸收和荧光。通过合成具有阳离子吲哚基团的二噻吩并氮杂卓，进一步证明了该分子框架的实用性，该二噻吩并氮杂卓在846nm处显示出强吸收带，在878nm处显示出窄荧光带。

总体而言，他们的研究为开发在近红外范围内具有强吸收和荧光特性的材料提供了一条有前途的途径。二噻吩并氮杂卓是一种有用的核心，尽管其三环骨架较小，但仍可实现长波长吸收和发射。

应用潜力涵盖荧光成像、传感和材料科学等广泛领域，特别关注深层组织成像和非侵入性诊断，凸显了名古屋大学致力于突破科学和创新界限以改善健康的承诺使用尖端技术进行护理。

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