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METHOD FOR HIGHLY POLARIZING NUCLEAR SPIN BY DYNAMIC NUCLEAR POLARIZATION USING SOLUBLE PENTACENE meetings foreign

Patent code P190016248
File No. 08404
Posted date Aug 19, 2019
Application number P2015-129912
Publication number P2017-015443A
Date of filing Jun 29, 2015
Date of publication of application Jan 19, 2017
Inventor
  • (In Japanese)立石 健一郎
  • (In Japanese)上坂 友洋
  • (In Japanese)根耒 誠
  • (In Japanese)北川 勝浩
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人理化学研究所
  • (In Japanese)国立大学法人大阪大学
Title METHOD FOR HIGHLY POLARIZING NUCLEAR SPIN BY DYNAMIC NUCLEAR POLARIZATION USING SOLUBLE PENTACENE meetings foreign
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for improving the polarization rate of a nuclear spin.
SOLUTION: A polarization rate of a nuclear spin can be effectively improved by a triplet DNP using a pentacene derivative represented by the following formula (A) as a polarization source. (where in the formula (A), R independently represents a C1-20 hydrocarbon group which may include at least one kind of atoms selected from a group consisting of a hydrogen atom (-H), a deuterium atom (-D) or an oxygen atom, a sulfur atom and a silicon atom, and at least one of Rs is a C1-20 hydrocarbon group which may include at least one kind of atoms selected from a group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom and a silicon atom.)
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

核磁気共鳴(Nuclear Magnetic Resonance、以下 NMRと略記する。)とは、静磁場中で核スピンが電磁波と相互作用する現象である。NMRの信号強度は、核スピンの揃い具合の程度を示す「偏極率」に比例する。しかしながら、通常の偏極率は10-4~10-6%に過ぎないため、信号強度はまだ1万倍以上も増大され得る可能性を秘めているとも言える。
NMR分光法は、化学分析において重要な手法の1つである。しかしながら感度の面において、他の分析手法(紫外分光法、赤外分光法、質量分析等)に比べて大きく劣ることが知られている。その原因の1つである偏極率の低さを改善するとによって、これまで感度の面で困難であった極微量試料などの測定が可能となる。
また、医療分野で広く用いられている核磁気共鳴撮像法(Magnetic Resonance Imaging、以下 MRIと略記する。)においても、偏極率を向上させた物質は造影剤として使用することができる。この造影剤によれば、代謝過程など従来のMRIでは撮影することができない画像を撮ることができるようになる。

後掲の参考文献等にも記載されているように、偏極率を向上させる方策の1つとして、動的核偏極法(Dynamic Nuclear Polarization、以下 DNPと略記する。)が注目を集めており、近年盛んに研究が行われている(例えば、特許文献1、2、及び3参照)。DNPは、以下の(1)~(3)の手順 すなわち、(1)試料に偏極源となる電子スピン共鳴(Electron Spin Resonance、以下 ESRと略記する。)アクティブな分子を混ぜる、(2)温度を下げるなどで、電子スピン偏極を向上させる(3)マイクロ波を用いてその偏極状態を核スピンへ移す、の手順で行われる。このように、電子スピンは核スピンの偏極状態を増大させる機能を有し、このようなことから電子スピンは偏極源と称されることがある。一般的なDNPでは、ラジカル中の不対電子を偏極源に使用し、100K以下の低温環境を用いて電子スピンを1%以上に偏極させている。しかしながらNMR信号測定時に、[1]ラジカル分子が不要な緩和や分解能の低下を引き起こすこと、[2]原理的な最大信号増大比が1Hスピンの場合660倍にすぎないこと、さらに、[3]近年のヘリウム高騰で運用コストが上昇しており、普及の足枷になっていることなどの問題があった。
このような問題点は、偏極源にラジカル中の常磁性電子を用いることに起因しており、これを解決するために偏極源に光励起三重項状態にある電子スピンを使用するDNP(以下、トリプレットDNPと略記する。)を利用することが提案されている。この電子スピンの偏極率は実験環境に依存せず、またトリプレットDNP終了後すみやかに基底状態に戻るのでNMR信号測定の障害とならないといった特長を有する。
本願発明者を含む研究者による研究成果が以下のURLに掲載されており、それによるとペンタセンが高い信号強度を得ることができるという観点では有効であることが示されている。
http://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2014/20140513_1

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は核スピン偏極率の向上方法に関し、より詳しくはペンタセン誘導体の光励起三重項電子を利用した動的核偏極による核スピン偏極率の向上方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
トリプレットDNPによる核スピン偏極率の向上方法であって、
トリプレットDNPの偏極源が、下記式(A)で表されるペンタセン誘導体及び/又はその塩の光励起三重項電子であることを特徴とする、偏極率の向上方法。
【化1】
 
(省略)
(式(A)中、Rはそれぞれ独立して水素原子(H)、重水素原子(D)、又は酸素原子、硫黄原子、及びケイ素原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含んでいてもよい炭素数1~20の炭化水素基を表す。但し、Rの少なくとも1つは、酸素原子、硫黄原子、及びケイ素原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含んでいてもよい炭素数1~20の炭化水素基である。)

【請求項2】
 
下記の(1)~(3)の操作を含む、請求項1に記載の核スピン偏極率の向上方法。
(1)研究対象化合物、前記ペンタセン誘導体及び/又はその塩、及び溶媒を含む組成物を準備する。
(2)前記ペンタセン誘導体及び/又はその塩を光励起三重項状態とするために、静磁場の中で(1)で準備した組成物にレーザー照射を行う。
(3)トリプレットDNPを行うために、静磁場の中で(2)の操作を行った組成物に磁場の掃引とマイクロ波照射を行う。

【請求項3】
 
化学分析の測定対象の核スピンの偏極率を向上させる方法である、請求項1又は2に記載の核スピン偏極率の向上方法。

【請求項4】
 
MRI用造影剤の核スピンの偏極率を向上させる方法である、請求項1又は2に記載の核スピン偏極率の向上方法。

【請求項5】
 
下記式(A)で表されるペンタセン誘導体及び/又はその塩を含むNMR測定用組成物。
【化2】
 
(省略)
(式(A)中、Rはそれぞれ独立して水素原子(H)、重水素原子(D)、又は酸素原子、硫黄原子、及びケイ素原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含んでいてもよい炭素数1~20の炭化水素基を表す。但し、Rの少なくとも1つは、酸素原子、硫黄原子、及びケイ素原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含んでいてもよい炭素数1~20の炭化水素基である。)
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Published
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