蛍光イメージングとMRIの両方で使えるイメージング材料を新たに開発

水に溶ける「光るラジカル」が二つのイメージング技術に応用できることを世界で初めて実証 先導物質化学研究所 アルブレヒト建 准教授

2026.09.28 研究成果Life & HealthPhysics & ChemistryMaterials

発表のポイント

報告例が極めて少ない水溶性発光ラジカル※1（水に溶けて発光するラジカル）の開発に成功。
水中での深い赤色の発光（ピーク波長約690 nm）と高い安定性を観測。
水溶性発光ラジカルを蛍光イメージング（FI）※2および核磁気共鳴イメージング（MRI）※3のバイオイメージング材※4として実証。医療応用への展開が期待される。

発表概要

　FIやMRIは、体内での薬剤の行方や腫瘍等の場所の特定、がん手術におけるがん細胞の見える化など、基礎研究だけでなく臨床的にも重要な技術です。赤色-近赤外領域の光を発する発光ラジカルは、その性質からFIとMRIの両方で使用できるイメージング剤として期待されています。九州大学 先導物質化学研究所のアルブレヒト建 准教授、大学院 総合理工学府 博士課程3年の安楽滉允、東京科学大学 総合研究院 化学生命科学研究所の岡田智 准教授、量子科学技術研究機構 量子医科学研究所の住吉晃 主幹研究員、産業技術総合研究所 分析計測標準研究部門の細貝拓也 上級主任研究員らの研究グループは、水の中で光る発光ラジカルの開発とそのFIおよびMRIへの応用を検討しました。一般的な発光ラジカルは水に溶けず、溶けてもFIに重要な発光性を失ってしまうものがほとんどでした。我々は、適切な分子設計により、水の中で深い赤色の光を明瞭に発するラジカル分子の開発に成功しました。また、開発した発光ラジカルは、MRI造影剤※5の要件ともいえる常磁性緩和促進効果※6を示しました。これらの結果を踏まえて、本研究では実際に開発したラジカル分子を用いた細胞内FIおよびMRI画像の取得に成功し、発光ラジカルのこれらの分野への応用可能性を提示しました。今後さらに性能を高めることで、一つの分子でFI/MRIの両方を同時に測れるイメージング材としての応用も期待されます。
　本研究成果はWiley社発行の国際学術誌「Advanced Science」に2026年9月28日（月）午後3時（日本時間）にオンライン掲載されました。
参考図



（中央）開発した水溶性発光ラジカルの分子構造および概念図とそれを用いた（左）蛍光イメージング画像および（右）MRI画像
研究者からひとこと
　通常、ラジカルは非常に反応しやすいため、安定に扱うことが難しい物質として知られています。一方、本研究で開発したラジカルは有機溶媒中や水中で安定であり、さらに発光を示すことが分かりました。
　加えて、FIとMRIのどちらにも応用可能であることが実証できました。今後は、例えばがん細胞に集積するようにしたり、発光効率を改善したりすることで、臨床的な応用に近づけていければと考えています。
（アルブレヒト建）

用語解説

(※1) ラジカル
奇数個の電子を有し、電子のペアを作らない不対電子を有する分子。一方、通常の分子は偶数個の電子を有し、電子同士がペアを作る。ラジカルはこの電子構造に由来して通常の分子よりも不安定な化学種として知られている。
(※2) 蛍光イメージング（FI）
標的となる生体内の組織や細胞等に蛍光色素を集積させて共焦点蛍光顕微鏡等で観察することで、標的部位を光で検出するイメージング技術。がんをはじめとする様々な病気の早期発見に役立つ。
(※3) 核磁気共鳴イメージング（MRI）
生体内にある水分子に含まれる水素原子核の緩和時間（磁場の存在下で水素原子の核スピンを励起した後、平衡状態に戻るまでにかかる時間）を測定し、その違いを通常白から黒のグラデーションで表現するイメージング技術。病変部位と健常部位の緩和時間が異なることを利用してその白黒の濃淡の違いで通常は病変部位を特定するが、不明瞭な場合がしばしばある。そこで、MRI造影剤※5を使用することでその白黒の濃淡の違いをより明瞭にすることができる。
(※4) バイオイメージング材
生体内の組織や細胞等を可視化（イメージング）するために用いられる材料。通常、イメージング手法によって用いられるイメージング材の設計が大きく異なる。
(※5) MRI造影剤
標的部位に集積させることで、標的部位とそれ以外の白黒のコントラストをより明瞭にするイメージング材。ラジカルのようにペアを作らない独立した電子を有する常磁性材料が使われ、この独立した電子と水分子の水素原子核が相互作用することで緩和時間が短くなり、標的部位以外との緩和時間が変化することでコントラストの良いMRI画像を取得できる。
(※6) 常磁性緩和促進効果（PRE効果）
MRI造影剤のような常磁性材料が持つペアを作らない電子と水分子の水素原子核が磁気的に相互作用することで、水素原子核の緩和時間が短縮する効果。これにより、標的部位とそれ以外の部位における水分子の水素原子核の緩和時間に違いが生まれ、よりコントラストの良いMRI画像の取得が可能になる。常磁性緩和促進効果は英語ではParamagnetic Relaxation Enhancement effectと呼ばれ、PRE効果と略される。

論文情報

掲載誌： Advanced Science
タイトル： Water-Soluble Luminescent Trityl Radical for Fluorescence/Magnetic Resonance Dual-Modal Imaging Probe
著者名： Kosuke Anraku, Satoshi Okada, Akira Sumiyoshi, Kenshiro Matsuda, Kazuhiro Nakamura, Takuya Hosokai, Ken Albrecht
DOI：10.1002/advs.77710
本件の詳細はこちら

お問い合わせ先
先導物質化学研究所　アルブレヒト建　准教授 九州大学への寄附はこちら
SDGs 3