(57)【要約】【課題】  光捕集系として有用性が期待されるポルフィリン集合体を構築する技術を提供する。【解決手段】  多糖、特にβ−1,3−グルカンの内部にポルフィリン分子を包接させることにより、一次元に組織化させたファイバー状集合体を構築する。一本鎖の状態にしたβ−1,3−グルカンと、ポルフィリン（好ましくは、中心金属が亜鉛、修飾官能基に5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルを有するポルフィリン）とを混合することによって調製できる。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポルフィリンが多糖に包接され該多糖と複合体化したファイバー状ポルフィリン集合体。
【請求項２】
多糖がβ−1,3−グルカンであることを特徴とする請求項１に記載のファイバー状ポルフィリン集合体。
【請求項３】
β−1,3−グルカンがシゾフィラン、レンチナンまたはスクレログルカンから選ばれたものであることを特徴とする請求項２に記載のファイバー状ポルフィリン集合体。
【請求項４】
ポルフィリンが亜鉛ポルフィリンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のファイバー状ポルフィリン集合体。
【請求項５】
ポルフィリンが官能基で置換された誘導体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のファイバー状ポルフィリン集合体。
【請求項６】
官能基として、5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニル基を用いることを特徴とする請求項５に記載のファイバー状ポルフィリン集合体。
【請求項７】
一本鎖に解離したβ−1,3−グルカンとポルフィリンとを混合する工程を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のファイバー状ポルフィリン集合体の調製方法。
【請求項８】
β−1,3−グルカンとポルフィリンとを強塩基性水溶液で混合し、その後中和操作を行うことを特徴とする請求項７に記載の調製方法。
【請求項９】
非プロトン性極性溶剤に溶解したβ−1,3−グルカンを用いることを特徴とする請求項７の調製方法。
【請求項１０】
非プロトン性極性溶剤がジメチルスルホキシドであることを特徴とする請求項９の調製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポルフィリンから構成される一次元ファイバー状集合体とその調製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紅色光合成細菌の光合成システムを構成する光収穫系タンパク質は、らせん状のペプチド二次構造であるαヘリックスに富んだ剛直な構造を有し、バクテリオクロロフィルとよばれるポルフィリン類から構成される色素分子を複数個含む構造を有する。バクテリオクロロフィルを構成する中心金属としてはマグネシウムおよび亜鉛などが知られている。
【０００３】
このバクテリオクロロフィルは１）光を吸収し、その光のエネルギーを隣のバクテリオクロロフィル分子に渡し、３）最終的に受け取ったエネルギーをもとに電子を放出するなどの役割がある。バクテリオクロロフィルがこれらの役割を果たすためには光捕集タンパク質という剛直な骨格の中に埋め込まれていることが必須であり、この剛直な骨格の中でバクテリオクロロフィル間の相対的な空間配置が重要であると考えられている。
【非特許文献１】Robert,Bruno; Cogdell, Richard J.; van Grondelle, Rienk, Advances in Photosynthesisand Respiration, 13(Light-Harvesting Antennas in Photosynthesis), 169-194(2003)
【非特許文献２】Chen, Min;Hiller, Roger G.; Howe, Christopher J.; Larkum, Anthony W. D., Mol. Biol.Evol., 22(1), 21-28(2005)
【０００４】
このバクテリオクロロフィル間の相対配置はタンパク質により複雑かつ厳密に規定されており、タンパク質の切断・改変などによりバクテリオクロロフィル間の相対配置が変動を受けるとバクテリオクロロフィル間の電子移動効率が低下または消失してしまう。
【０００５】
近年、複数のポルフィリン分子を共有結合または非共有結合によって組織化し、その空間配置を制御することにより、人工の光捕集システムを構築しようとする試みが盛んに行われている。しかし、天然の光捕集系タンパク質がその剛直な分子骨格によってバクテリオクロロフィル分子間の相対配置を複雑かつ正確に制御しているのに比べ、人工系でそのような相対配置を厳密に再現することは非常に困難である。
【非特許文献３】Kim, Dongho;Osuka, Atsuhiro, Acc. Chem. Res., 37(10), 735-745(2004)
【非特許文献４】Takeuchi,Yasuko; Hirakawa, Kazutaka; Susumu, Kimihiro; Segawa, Hiroshi,  Electrochemistry (Tokyo, Japan), 72(6),449-451(2004)
【非特許文献５】Milic,Tatjana; Garno, Jayne C.; Batteas, James D.; Smeureanu, Gabriela; Drain,Charles Michael, Langmuir, 20(10), 3974-3983(2004)
【０００６】
前述のような光捕集系タンパク質に埋め込まれたバクテリオクロロフィルの他に、バクテリオクロロフィル分子の自己集合によってのみ構築されている興味ある光捕集システムが注目を集めてきている。たとえば緑色バクテリアの光合成システムからは、バクテリオクロロフィルが自己集合したファイバー状（ロッド状やチューブ状を含む）集合体が確認されており、その特徴的な構造とともに、バクテリオクロロフィルユニット間の相対配置が非常に単純であることや、バクテリオクロロフィルユニットが骨格タンパク質の助けを借りず自己集合で組織化している点など、人工系で再現する際の多くの利点が注目を集めている。
【非特許文献６】Staehelin, L.A.; Golecki, J. R.; Fuller, R. C.; Drews, G., Biophys. J., 85, 3173-3186(1978)
【非特許文献７】van Rossum,V.-J.; Steensgaard, D. B.; Mulder, F. M.; Boender, G. J.;Schaffner, K.;Holzwarth, A. R.; de Groot, H. J. M., Biochemistry, 40, 1587-1595(2001)
【非特許文献８】Olson, J. M.,Photochem. Photobiol., 67, 61-75(1998)
【０００７】
これまでにこの緑色バクテリアに見られるバクテリオクロロフィルのファイバー状集合体をモデルとした人工のファイバー状ポルフィリン集合体がいくつか報告されており、たとえば負電荷を有するポルフィリンと正電荷を有するポルフィリンの自己集合によりナノチューブ状集合体を作成した例が報告されている。しかし、ファイバー状のポルフィリン超構造を得るための簡便かつ一般的な方法論は未だ確立されていない。
【非特許文献９】Wang Z.,Medforth, C. J., Shelnutt J. A., J. Am. Chem. Soc., 126, 15954-15955(2004)
【０００８】
近年、我々は柔軟ならせん構造を有する多糖として知られるβ−1,3−グルカンの一種であるシゾフィランおよびカードランが、剛直かつ直線状構造を有するカーボンナノチューブの周囲をらせん状に被覆することで安定な複合体を形成する現象を発見した。また、原子間力顕微鏡（AFM）や透過型電子顕微鏡（TEM）を用いた直接観察によって得られるデータの検証により、このシゾフィラン／カーボンナノチューブ複合体内部では数本から数十本のカーボンナノチューブが平行に配向していることが判明した。
【非特許文献１０】M. Numata,M. Asai, K. Kaneko, T. Hasegawa, N. Fujita, Y. Kitada, K. Sakurai and S.Shinkai, Chem. Lett., 232 (2004)
【非特許文献１１】T. Hasegawa,T. Fujisawa, M. Numata, M. Umeda, T. Matsumoto, T. Kimura, S. Okumura, K.Sakurai and S. Shinkai, Chem. Commun, 19, 2150 (2004)
【特許文献１】特願2003−339569
【特許文献２】特願2004−138260
【０００９】
我々はカーボンナノチューブだけでなく、同様の剛直直線状構造を有するポリアニリンもまたシゾフィランおよびカードランと安定な複合体を形成し、複合体内部でポリマー鎖が平行に配列制御されていることも明らかにしている。
【非特許文献１２】M. Numata, T.Hasegawa, T. Fujisawa, K. Sakurai and S. Shinkai, Org. Lett., 6, 4447-4450(2004)
【００１０】
このような複合体化の主たる駆動力は疎水性相互作用であると考えられる。実際にシゾフィランなどのβ−1,3−グルカン類が疎水性の低分子蛍光色素類と相互作用する例が報告されている。しかしこれらの低分子蛍光色素類とβ-1,3-グルカン類の相互作用のメカニズムは一切明らかにされていない。
【非特許文献１３】N. A. Evans,P. A. Hoyne and B. A. Stone, Carbohydr. Polym., 4, 215(1984)
【００１１】
しかし、我々が明らかにしたカーボンナノチューブやポリアニリンとシゾフィランとの複合体形成メカニズムを考慮すると、これらの低分子蛍光色素類が疎水性相互作用によってシゾフィランのらせん構造内に取り込まれている可能性が十分考えられる。
【００１２】
我々はこの考えに基づき、様々な疎水性化合物をシゾフィラン内部に取り込ませることを試みた。その結果、シゾフィランは前述のカーボンナノチューブやポリアニリン、それにポリチオフェンといった疎水性ポリマーの他に、疎水性低分子化合物であるジフェニルブタジインや、疎水性微粒子と考えられる金コロイドをもその疎水性内部空間に取り込み、その結果これらの分子種のファイバー状集合体を与えることが分かった。
【非特許文献１４】Ah-Hyun Bae,Munenori Numata, Teruaki Hasegawa, Chun Li, Kenji Kaneko, Kazuo Sakurai andSeiji Shinkai, Angew. Chem. Int. Ed., in press
【非特許文献１５】TeruakiHasegawa, Shuichi Haraguchi, Munenori Numata, Tomohisa Fujisawa, Chun Li, KenjiKaneko, Kazuo Sakurai and Seiji Shinkai, 34, 40-41(2005)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、光捕集系として有用性が期待されるポルフィリン集合体を人工的に構築する新しい技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
β−1,3−グルカンのような多糖を一次元ホストとして用い、その一次元らせん内部空間に沿ってポルフィリン類を一次元包接させることで、ファイバー状ポルフィリンのポルフィリン集合体を構築することに成功し、本発明を導き出した。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、多糖らせん構造内の一次元空間に沿ってポルフィリンを一次元配列させることにより、天然の緑色バクテリアに見られる光収穫系ポルフィリンナノファイバーの構造を模倣したポルフィリンのファイバー状集合体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に関連する説明において「ポルフィリン」という語は各種の中心金属を有するものを包含する意味で用いている。種々あるポルフィリンのなかで、本発明では亜鉛を中心金属とするポルフィリン（亜鉛ポルフィリン）に注目した。亜鉛ポルフィリンは天然の光捕集系でも見られるポルフィリンの一種であり、実際の光捕集システムを組み立てる上で非常に有効なポルフィリンユニットである。しかしながら、亜鉛以外の金属（銅、マグネシウムなど）においても、亜鉛の場合と同様に一次元配列した、ファイバー状のポルフィリン集合体を構築することが可能である。
【００１７】
しかし一般に亜鉛ポルフィリンを含むポルフィリンは非常に疎水性が高く、水中にて速やかに不溶性かつアモルファスな凝集体を生じる。我々はポルフィリンのこの様な性質を緩和する目的で四つのメソ位にカルボキシフェニル基を有する、5,10,15,20-テトラキスカルボキシフェニルポルフィリンの亜鉛錯体（ポルフィリン誘導体）（図１(b)）をポルフィリンユニットとして用いた。
【００１８】
メソ位の四つのカルボキシフェニル基は、亜鉛ポルフィリンの親水性向上とともにシゾフィラン内部の水酸基と水素結合することも予想される。つまりこのポルフィリン誘導体はポルフィリンが本来有している強い面間相互作用、ポルフィリンとシゾフィランとの間の疎水性相互作用や水素結合、シゾフィランが本来有する一次元ファイバー状モルフォロジー等々の効果により、結果的にシゾフィラン内部で一次元に組織化したファイバー状の超構造を形成すると期待できる。
【００１９】
本発明においてはらせん状を呈する多糖がホストとして用いられるが、特に好ましいのはβ−1,3−グルカンである。β−1,3−グルカンは、よく知られているように、グルコースがβ1→3グルコシド結合により結合された多糖である。β−1,3−グルカンは、天然に存在する状態では、一般に三重のらせん構造を形成していることが知られている。また、非プロトン性極性溶媒またはアルカリ水溶液の中で１本鎖のランダムコイル状に解離すること、そして、そのランダムコイル状のβ−1,3−グルカンは水中でらせん状に巻き戻ること、さらにその際に１本鎖の核酸などが共存すると、共存物を巻き込みながら、らせん状の複合体を形成することが本発明者らにより発見されている。
【特許文献３】再表2001-034207
【００２０】
本発明は、β−1,3−グルカンのこのような特性を利用したものであり、本発明に従えば、予め非プロトン性極性溶媒または強塩基性水溶液に溶解させて１本鎖に解離させたβ−1,3−グルカンの溶液とポルフィリンの溶液とを混合し、水を加えて適当な撹拌を行なう。β−1,3−グルカンの１本鎖への解離に強塩基性水溶液を用いた場合には、その後、中和処理を行なう。この簡単な操作によって、当該ポルフィリンが、β−1,3−グルカンの内部に取り込まれβ−1,3−グルカンによって包接され該多糖と複合体化したβ−1,3−グルカン／ポルフィリンの複合体（錯体）が形成される。本発明の複合体のこのような構造は、紫外・可視スペクトル測定、円二色性スペクトル測定、電子顕微鏡（TEM）観察、EDX（エネルギー散乱Ｘ線）分析などにより確認されている（後述の実施例参照）。
【００２１】
なお、β−1,3−グルカンを溶解する非プロトン性極性溶媒として用いられるのに特に好適な例はジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）であるが、これに限定されるものではない。また、β−1,3−グルカンを溶解させて１本鎖に解離させる好適な強塩基性水溶液の１例は苛性ソーダ水溶液であるが、これに限定されるものではない。
以下の実施例で、5,10,15,20-テトラキスカルボキシフェニルポルフィリンの亜鉛錯体をポルフィリンユニットとする例を記載するが、本発明はこれよって制限を受けるものではない。
【実施例１】
【００２２】
β−1,3−グルカン（シゾフィラン）の調製  三重螺旋構造のシゾフィランを文献記載の定法に従って製造した。すなわち、ATCC（American Type Culture Collection）から入手したSchizophyllum commune. Fries（ATCC 44200)を、最小培地を用いて7日間静置培養した後、細胞成分および不溶残渣を遠心分離して得られた上清を超音波処理して分子量45万の三重螺旋シゾフィランを得た。
【非特許文献１６】Gregory G.Martin, Michael F. Richardson, Gordon C. Cannon and Charles L. McCormick, Am.Chem. Soc. Poly. Prep., 38, 253(1997)
【非特許文献１７】KengoTabata, Wataru Ito, Takemasa Kojima, Shozo Kawabata and  Akira Misaki, Carbohydrate Res., 89,121(1981)
【実施例２】
【００２３】
5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体（TCPP-Zn）の合成  100mlの丸底フラスコにテトラキスカルボキシフェニルポルフィリン（TCPP）30mg（0.038mmol）を入れ、メタノール100mlに溶解させた。酢酸亜鉛70mg（0.38mmol、10 eq.）を加え、室温で3時間攪拌させたところ、赤紫色の沈殿が生成した。吸引濾過にて沈殿を分取した後、蒸留水で洗浄して紫色の固体を得た。収量33mg、収率99％
【実施例３】
【００２４】
多糖と5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体との一次元包接錯体の調製（比較例１を含む）  実施例１にて得られたシゾフィランと実施例２にて得られた5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体との一次元包接錯体の調製は以下のように行った。
まず、実施例１で調製した三重らせんシゾフィランを水酸化ナトリウム水溶液に溶解させて１本鎖に解離させた。このシゾフィランの1M水酸化ナトリウム水溶液（5mg/ml、100μl）と5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体の1M水酸化ナトリウム水溶液（1.4mM、20μl）を混合しよく撹拌した後、1M酢酸水溶液（120μl）を撹拌しながらゆっくり加えて中和した。中和によりシゾフィランの三重らせん構造が再生され、それと同時にポルフィリンがらせん内部に取り込まれると考えられる。
同様の操作によって、シゾフィランの代わりにアミロース、デキストラン、プルランなどの他の多糖類を用いた比較対照サンプルも調製した。
【実施例４】
【００２５】
シゾフィランと5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体との相互作用の紫外可視（UV-vis）吸収スペクトルによる評価  実施例３により得られたシゾフィランと5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体との相互作用を紫外可視（UV-vis）吸収スペクトルにより評価した（図３）。シゾフィラン非存在下において5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体は422nmにSoret帯由来の強い吸収を示した。これは溶液中で単分散状態として存在する5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体に由来するSoret帯である。
一方、シゾフィラン存在下においてそのSoret帯の長波長シフトおよび吸収強度の減少が確認された。添加するシゾフィランの濃度を様々に変化させたサンプルのUV-visスペクトルを測定したところ、シゾフィランの濃度上昇に伴って単分散ポルフィリンのSoret帯である422nmのピーク減少とともに、428nmにおける新たなピークの出現が確認できた。425nmに明確な等吸収点を示すことも特徴である。Soret帯の長波長シフトおよびその吸光度の減少から、シゾフィラン添加により確認されたこの5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体のUV-visスペクトル変化は5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体がシゾフィランとの相互作用により集合し、少しスライドした状態でパッキングした事（J会合）を明確に示すものである。
【実施例５】
【００２６】
多糖と5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体との相互作用メカニズムの解明（比較例２を含む）  シゾフィランは1M水酸化ナトリウム水溶液中ではランダムコイル状構造をとるが、溶媒を中和することにより特徴的な三重らせん構造に巻き戻ることが知られている。前述のようにシゾフィランの巻き戻り過程に5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体が存在するとシゾフィランと5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体との間の相互作用が起こり、5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体のSoret帯の長波長シフトが起こる（図３(a)）。
一方でシゾフィランの1M水酸化ナトリウム水溶液を酢酸で中和し、三重らせんに巻き戻したのちに5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体を加えた場合、Soret帯の長波長シフトは全く現れないことも明らかとなった（図３(b)）。つまりシゾフィランと5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体の相互作用にはシゾフィランのランダムコイルからの巻き戻りが必須である。これは5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体がシゾフィランの外側に存在しているのではなく、シゾフィランのらせん構造内部に取り込まれていることによるものである。
また、シゾフィランの代わりにアミロース、デキストラン、プルランなどの他の多糖類を用いた比較対照サンプルについてもUV-visスペクトルを測定した結果、5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体のSoret帯の長波長シフトの大きさは多糖としてシゾフィランを用いたときが最も大きく（約6nm）、その他の多糖ではシフトは遙かに小さい（プルランおよびアミロース）かまたはゼロ（デキストラン）であった（図３(b)）。この結果はシゾフィランが5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体のJ会合をもっとも効果的に引き起こす多糖であることを明確に示すデータである。
【実施例６】
【００２７】
多糖と5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体との相互作用の円偏光二色性（CD）スペクトルによる評価（比較例３を含む）  実施例３により得られたシゾフィランと5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体との相互作用を円偏光二色性（CD）スペクトルにより評価した（図４）。シゾフィラン非存在下において5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体は一切CDスペクトルを示さなかったが、シゾフィラン存在化においては424nmに負の、432nm付近に正のピークを有するコットン効果を示した。前述のUV-visスペクトルの結果を考慮すると、このCDスペクトルの結果はシゾフィランのらせん構造によってシゾフィラン内部に存在するポルフィリンがねじれた集合状態をとっていることを示している。
一方でシゾフィランの1M水酸化ナトリウム水溶液をまず酢酸で中和して三重らせんに巻き戻したのちに5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体を加えた場合、明確なCDピークは一切確認されなかった。つまり、前述のUV-visスペクトルでの知見と同様にシゾフィランと5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体の相互作用にはシゾフィランのランダムコイルからの巻き戻りが必須であることわかった。これは5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体がシゾフィランの外側に存在しているのではなく、シゾフィランのらせん構造内部に取り込まれていることを強く示唆する結果である。
また、シゾフィランの代わりにアミロース、デキストラン、プルランなどの他の多糖類を用いた比較対照サンプルについても同様にCDスペクトルを測定した結果、明確なCDピークは多糖としてシゾフィランを用いたときのみ確認され、その他の多糖ではシフトは遙かに小さいか（アミロース）または全く確認できなかった（プルランまたはデキストラン）。この結果はシゾフィランが5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体の会合を最も効果的に引き起こす多糖であることを明確に示すデータである。
【実施例７】
【００２８】
シゾフィランと5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト錯体との相互作用における中心金属イオンの効果  金属と配位していない5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリン（TCPP）または実施例２と同様の手法に基づいて合成した5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト銅錯体（TCPP-Zn）を、実施例３と同様の手法によってシゾフィランと相互作用させ、得られた各複合体のUV-visスペクトルおよびCDスペクトルを測定した（図５と図６、および図７と図８）。いずれのポルフィリン誘導体においてもシゾフィラン添加時にのみSoret帯の長波長シフトおよびCDピークの出現が確認され、シゾフィランによる相互作用が確認できた。つまりシゾフィランと5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリン類との相互作用に、中心金属として亜鉛は必須ではなく、幅広い金属種に対して本法が適応可能である。
【実施例８】
【００２９】
5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体集合体のモルフォロジーに及ぼすシゾフィランの効果（比較例４を含む）  実施例３によって得られた溶液を蒸留水に対して透析（MWCO3500）し、得られた溶液をTEMグリッドにキャストした。TEMグリッドを真空乾燥したのち、電子顕微鏡にて直接観察を行った。シゾフィランと5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体との一次元包接錯体は直径が2〜20ナノメートルのファイバー状構造またはそれらが寄り集まってバンドル化した集合体として観察された（図９(a)）。シゾフィラン内部の一次元疎水場で一次元に5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体が集合したことによりこのような直線状の集合体が得られたものと考えられる。
一方でアミロース、デキストラン、プルランなど他の多糖を用いた系、および三重らせん状態のシゾフィランに5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体を加えたサンプル、ならびに5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体のみのサンプルではアモルファスな凝集体のみが観察され、シゾフィラン共存下のような直線状ポルフィリン集合体は一切観察されなかった（図９(b)〜(d)）。以上より、本現象はシゾフィランを代表とするβ−1,3−グルカンに特徴的な現象であると考えられる。
【実施例９】
【００３０】
シゾフィラン存在下における5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体の自己組織化によって得られたファイバー状集合体のEDX分析  実施例８と同一サンプルを用いてエネルギー散乱Ｘ線分析法に基づいた元素分析をおこなった。カーボングリッドに由来する大きな炭素ピークに加えて、5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体に由来する亜鉛の存在が確認できた。さらに、5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体中の酸素含有比から予想される量を遙かに上回る量の酸素も検出された。EDX分析で確認された大量の酸素の存在はこのファイバー構造中にシゾフィランが共存していることを示し、シゾフィランがポルフィリン集合体の周囲をラッピングしていることによるものと考えている。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明により天然光合成システムの中心的役割を担うポルフィリンをファイバー状集合体へと簡便に組織化することができた。このポルフィリンからなるナノファイバー状構造は、緑色バクテリア中で発見されたファイバー状の光合成中心と非常に似通ったモルフォロジーを有している。緑色バクテリア中で発見されたこのポルフィリンナノファイバーは天然界に存在する光合成中心の中でも、タンパク質の助けを借りずにポルフィリンのみで組織化している特異な例であるとともに、組織化にタンパク質という複雑なマトリックスを必要とせず、ポルフィリン間の相互配置も比較的単純であることから、人工光合成中心を構築するための好適なモデルと考えられている。
本発明に従うポルフィリンナノファイバーはこれらの緑色バクテリア光合成中心の構造と非常に似通っており、ポルフィリンを基本骨格とする人工光合成システムの構築に有用である。たとえば本発明の手法を用いることによりフリーベースおよび亜鉛ポルフィリンを同時に一本のファイバー状集合体に組み込むことも可能である。この場合フリーベースが光捕集中心かつ電子ドナーとして働き、近傍に存在する亜鉛ポルフィリン（電子アクセプター）に電子を受け渡すことが期待でき、これにより人工の光捕集系が構築できると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】(a)シゾフィランおよび(b)5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体の化学構造
【図２】シゾフィランを一次元テンプレートとして用いたファイバー状ポルフィリン集合体の調製方法の概念図
【図３】(a)様々な濃度（0, 20, 50, 100μg/ml）のシゾフィラン存在化における5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体のUV-visスペクトルおよび(b)一本鎖のランダムコイル状態で加えたシゾフィラン（s-SPG）、アミロース、デキストラン、プルラン、またはあらかじめ三重らせん構造にまきもどしたシゾフィラン（t-SPG）存在下、またはこれらの多糖非存在下での5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体のUV-visスペクトル([TCPP-Zn]=28nM、[Polysaccharides]=100μg/ml、実施例４および５ならびに比較例２)
【図４】一本鎖のランダムコイル状態で加えたシゾフィラン（s-SPG）、アミロース、デキストラン、プルラン、またはあらかじめ三重らせん構造にまきもどしたシゾフィラン（t-SPG）存在下での5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト亜鉛錯体のCDスペクトル（[TCPP-Zn]=28nM、[Polysaccharides]=100μg/ml、実施例６および比較例３）
【図５】一本鎖のランダムコイル状態で加えたシゾフィラン（s-SPG）、アミロース、デキストラン、プルラン、またはあらかじめ三重らせん構造にまきもどしたシゾフィラン（t-SPG）存在下、またはこれらの多糖非存在下での5,10,15,20-テトラキスカルボキシフェニルポルフィリンのUV-visスペクトル([TCPP]=28nM、[Polysaccharides]=100μg/ml、実施例７)
【図６】一本鎖のランダムコイル状態で加えたシゾフィラン（s-SPG）、アミロース、デキストラン、プルラン、またはあらかじめ三重らせん構造にまきもどしたシゾフィラン（t-SPG）存在下での5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリンのCDスペクトル（[TCPP]=28nM、[Polysaccharides]=100μg/ml、実施例７）
【図７】一本鎖のランダムコイル状態で加えたシゾフィラン（s-SPG）、アミロース、デキストラン、プルラン、またはあらかじめ三重らせん構造にまきもどしたシゾフィラン（t-SPG）存在下、またはこれらの多糖非存在下での5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト銅錯体のUV-visスペクトル([TCPP-Cu]=28nM、[Polysaccharides]=100μg/ml、実施例７)
【図８】一本鎖のランダムコイル状態で加えたシゾフィラン（s-SPG）、アミロース、デキストラン、プルラン、またはあらかじめ三重らせん構造にまきもどしたシゾフィラン（t-SPG）存在下での5,10,15,20−テトラキスカルボキシフェニルポルフィリナト銅錯体のCDスペクトル（[TCPP-Cu]=28nM、[Polysaccharides]=100μg/ml、実施例７）
【図９】(a)一本鎖のランダムコイル状態で加えたシゾフィラン（s-SPG）存在下、(b)一切の多糖非存在下、(c)アミロース存在下、または(d)あらかじめ三重らせん構造にまきもどしたシゾフィラン（t-SPG）存在下でのポルフィリン集合体の透過型電子顕微鏡写真（実施例８および比較例４）
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図２】
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【図９】
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