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マクロスケールでの自己組織化と外部刺激制御を融合した新規機能性超分子材料の創製

Research Project

Project/Area Number 12J00032
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Polymer chemistry
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

中畑 雅樹  大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords接着 / ゲル / オリゴヌクレオチド / 核酸塩基対 / 分子認識 / 自己組織化 / 超分子材料 / マクロスケール / フェロセン / シクロデキストリン / ホスト-ゲスト相互作用 / イオン性相互作用 / ヒドロゲル / 配列制御 / 伸縮ゲル / アクチュエータ
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、当初の研究実施計画に挙げた2つの課題「(1)分子認識のマクロスケールでの可視化と外部刺激による制御」「(2)超分子導入ヒドロゲルを用いた刺激伸縮性材料の構築」のうち特に(1)について以下の研究を実施した。
近年、さまざまな外部刺激に応答してその物性を制御できる材料が注目を集めている。ここにホスト-ゲスト相互作用やイオン性相互作用、水素結合などの超分子科学的アプローチを取り入れることで、生体系を模した、あるいはそれを超えるような高度な機能性材料の構築が期待される。本年度の研究では、分子認識部位としてオリゴヌクレオチドを側鎖に修飾した高分子ヒドロゲルや核酸塩基を側鎖に修飾した高分子オルガノゲルを調製し、それらの間にはたらく接着を評価した。それぞれの相補的な分子認識部位を修飾したゲル同士が、適切な環境下で接着することを見出した。接着の強度を定量的に評価したところ、分子認識部位の導入量が多いほど接着力も増大した。また、認識を競争的に阻害する分子を接着面に添加することで接着が阻害されたことから、核酸塩基間の相補的な相互作用によってゲルが接着したことが示された。水素結合を巧みに活用することにより、水中から有機溶媒中という幅広い環境下においてマクロなスケールで「もの」と「もの」とを接着することに成功した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2015 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (18 results) Book (1 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Macroscopic Self-assembly Based on Complementary Interaction between Nucleobase Pairs2015

    • Author(s)
      M. Nakahata, Y. Takashima, A. Hashidzume and A. Harada
    • Journal Title

      Chemistry – A European Journal

      Volume: 21 Issue: 7 Pages: 2770-2774

    • DOI

      10.1002/chem.201404674

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Supramolecular Polymeric materials through Cyclodextrin-Guest Interactions2014

    • Author(s)
      A. Harada, Y. Takashima, and M. Nakahata
    • Journal Title

      Accounts of Chemical Research

      Volume: 47 Issue: 7 Pages: 2128-2140

    • DOI

      10.1021/ar500109h

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Redox-Responsive Macroscopic Gel Assembly Based on Discrete Dual Interactions2014

    • Author(s)
      M. Nakahata, Y. Takashima, and A. Harada
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 53(印刷中) Issue: 14 Pages: 3617-3621

    • DOI

      10.1002/anie.201310295

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] pH- and Sugar-responsive Gel Assembly Based on Boronate-Catechol Interactions2014

    • Author(s)
      M. Nakahata, S. Mori, Y. Takashima, A. Hashidzume, H. Yamaguchi and A. Harada
    • Journal Title

      ACS Macro Letters

      Volume: 3 Issue: 4 Pages: 337-340

    • DOI

      10.1021/mz500035w

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Preorganized Hydrogel : Self-healing Properties of Supramolecular Hydrogels Formed by Polymerization of Host-Guest-monomers containing Cyclodextrins and Hydrophobic Guest Groups2013

    • Author(s)
      T. Kakuta, Y. Takashima, M. Nakahata. M. Otsubo, H. Yamaguchi, and A. Harada
    • Journal Title

      Advanced Materials

      Volume: 25(印刷中)(未定) Issue: 20 Pages: 2849-2853

    • DOI

      10.1002/adma.201205321

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Redox-Generated Mechanical Motion of Supramolecular Polymeric Actuator Based on Host-Guest Interactions2013

    • Author(s)
      M. Nakahata. Y. Takashima, A. Hashidzume, and A. Harada
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 52(印刷中)(未定) Issue: 22 Pages: 5731-5735

    • DOI

      10.1002/anie.201300862

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Expansion-contraction of photoresponsive artificial muscle regulated by host-guest interactions2012

    • Author(s)
      Y. Takashima, S. Hatanaka, M. Otsubo, M. Nakahata. T. Kakuta, A. Hashidzume, H. Yamaguchi, and A. Harada
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1270-1270

    • DOI

      10.1038/ncomms2280

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 核酸塩基間の相互作用を利用したゲル接着システムの構築2015

    • Author(s)
      中畑雅樹、高島義徳、原田明
    • Organizer
      第95回日本化学会春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学(千葉県)
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Redox-Responsive Macroscopic Gel Assembly Based on Discrete Dual Interactions2014

    • Author(s)
      Masaki Nakahata, Yoshinori Takashima, and Akira Harada
    • Organizer
      22nd Polymer Networks Group Meeting and the 10th Gel Symposium
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2014-11-11 – 2014-11-14
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 多様な非共有結合的相互作用を利用したゲル接着システムの構築2014

    • Author(s)
      中畑雅樹、高島義徳、原田明
    • Organizer
      第63回高分子討論会
    • Place of Presentation
      長崎大学(長崎県)
    • Year and Date
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Redox-Responsive Macroscopic Gel Assembly Based on Discrete Dual Interactions2014

    • Author(s)
      Masaki Nakahata, Yoshinori Takashima, and Akira Harada
    • Organizer
      17th International Cyclodextrin Symposium
    • Place of Presentation
      Saarbrücken, Germany
    • Year and Date
      2014-05-29 – 2014-05-31
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Redox-Responsive Supramolecular Polymeric Actuator Based on Host-Guest Interactions2014

    • Author(s)
      Masaki Nakahata, Yoshinori Takashima, Akihito Hashidzume and Akira Harada
    • Organizer
      17th International Cyclodextrin Symposium
    • Place of Presentation
      Saarbrücken, Germany
    • Year and Date
      2014-05-29 – 2014-05-31
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 二種類の独立な相互作用を酸化還元により制御したゲル集積システムの構築2014

    • Author(s)
      中畑雅樹、高島義徳、原田明
    • Organizer
      第63回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県)
    • Year and Date
      2014-05-28 – 2014-05-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ホスト-ゲスト相互作用とイオン性相互作用を利用した酸化還元応答性ゲル集積システムの構築2014

    • Author(s)
      中畑雅樹
    • Organizer
      第94回日本化学会春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県)
    • Year and Date
      2014-03-29
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ホスト-ゲスト相互作用を利用した酸化還元応答性超分子アクチュエータの開発とその力学的評価2013

    • Author(s)
      中畑雅樹
    • Organizer
      第3回CSJ化学フェスタ
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都)
    • Year and Date
      2013-10-22
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 核酸塩基対間の相補的相互作用を利用したマクロスケールでの自己組織化2013

    • Author(s)
      中畑雅樹
    • Organizer
      第7回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県)
    • Year and Date
      2013-09-28
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] シクロデキストリンとフェロセンの分子認識を利用した酸化還元応答性高分子・アクチュエータの開発とその力学的評価2013

    • Author(s)
      中畑雅樹
    • Organizer
      第62回高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県)
    • Year and Date
      2013-09-11
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Redox-Generated Mechanical Motion of Supramolecular Polymeric Actuator Based on Host-Guest Interactions2013

    • Author(s)
      中畑雅樹
    • Organizer
      8th International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry (ISMSC)
    • Place of Presentation
      Washington, USA
    • Year and Date
      2013-07-08
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Redox-responsive Artificial Molecular Muscle ; Contraction-expansion Supramolecular Materials Formed by Host-guest Polymers2013

    • Author(s)
      中畑雅樹
    • Organizer
      第62回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館(京都府)
    • Year and Date
      2013-05-29
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] シクロデキストリンとフェロセンとのホスト-ゲスト相互作用を利用した酸化還元応答性超分子ヒドロゲルの作製2013

    • Author(s)
      中畑雅樹
    • Organizer
      第93回日本化学会春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学(滋賀県)
    • Year and Date
      2013-03-22
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Stretchable Supramolecular Hydrogel Using Kedox-responsive Host-guest Interaction2012

    • Author(s)
      中畑雅樹
    • Organizer
      5th International Symposium on Polymer Materials Science (ISPMS'12) & 8th Osaka University Macromolecular Symposium (OUMS'12)
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府)
    • Year and Date
      2012-11-10
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ホストポリマーとゲストポリマーからなる酸化還元応答性自己修復材料の作製2012

    • Author(s)
      中畑雅樹
    • Organizer
      第2回CSJ化学フェスタ
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都)
    • Year and Date
      2012-10-15
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] シクロデキストリンとフェロセンとの分子認識を利用した酸化還元応答性超分子ヒドロゲルの構築2012

    • Author(s)
      中畑雅樹
    • Organizer
      第61回高分子討論会
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学(愛知県)
    • Year and Date
      2012-09-21
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Redox-responsive Self-healing Materials Formed from Host-guest Polymers2012

    • Author(s)
      中畑雅樹
    • Organizer
      IUPAC World Polymer Congress
    • Place of Presentation
      Virginia Tech (VA, USA)
    • Year and Date
      2012-06-27
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 酸化還元による超分子ヒドロゲルの可逆的膨潤-収縮挙動2012

    • Author(s)
      中畑雅樹
    • Organizer
      第61回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-05-30
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      2012 Annual Research Report
  • [Book] 『ゲルテクノロジーハンドブック』、エヌティーエス、第7章第2節「分子認識ゲル」2014

    • Author(s)
      原田明、高島義徳、中畑雅樹
    • Total Pages
      908
    • Publisher
      エヌティーエス
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 大阪大学大学院理学研究科高分子科学専攻超分子科学研究室 研究業績

    • URL

      http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/harada/jp/achievement/publication.html

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.osaka-i.ac.jp/ja/news/ResearchRelease/2012/12/20121212_1

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 自己修復性を有する高分子材料及びその製造方法2014

    • Inventor(s)
      原田 明
    • Industrial Property Rights Holder
      原田 明
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2014-140945
    • Filing Date
      2014-07-08
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 材料界面での化学的結合により接合した接合体及びその接合方法2013

    • Inventor(s)
      原田 明
    • Industrial Property Rights Holder
      大阪大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2013-08-27
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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