生合成による高分子量ε－ＰＬおよび新規ポリアミドの創製とその高分子材料応用

• Project/Area Number: 15J07756
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: Fukui Prefectural University
• Principal Investigator: 牛丸 和乗 福井県立大学, 生物資源学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2015: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: ε-ポリ-L-リジン / バイオプラスチック / 抗菌プラスチック

Outline of Annual Research Achievements

本研究はε-ポリリジン(ε-PL)や新規ポリアミドを合成する微生物を探索・遺伝子改変することで高性能・高機能を有する天然ポリアミドを創生する「生物工学的アプローチ」と、既存のε-PLや先の生物工学的アプローチで得られた天然ポリアミドを化学的に改変する「高分子化学的アプローチ」により、天然ポリアミドの材料応用を目指す研究である。
前年度の研究において、ある種のアニオン性低分子をε-PLと混合することで水に不溶な複合体を形成することを見出した。また、この複合体が熱可塑性や抗菌活性を有しており、抗菌プラスチックとして利用できる可能性を有していることを前年度に既に明らかにしている。本年度はこの複合体の材料特性を詳細に評価するために、力学物性や化学組成などの解析を行った。力学物性試験の結果より、本複合体の広範な応用には力学物性の更なる向上が必要であることが示唆されたが、この結果を受けて本複合体を単独で使用するのではなく、その抗菌活性を生かしつつ他の材料と複合化することで新たな用途の提案を行った。これらの解析から得られた知見をまとめた成果は本年度に国際論文誌に採択されている。
上記は「高分子化学的アプローチ」に基づく成果であるが、「生物工学的アプローチ」に関してもε-PL産生微生物を培養する際にある工夫を凝らすことで、新たなε-PL関連化合物が得られることを見出したため、現在その化合物を用いた応用研究を推進している。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Antimicrobial Activity of ε-Poly-l-lysine after Forming a Water-Insoluble Complex with an Anionic Surfactant (2017)
  • Author(s): Kazunori Ushimaru, Yoshimitsu Hamano, Hajime Katano
  • Journal Title: Biomacromolecules Volume: 18 Issue: 4 Pages: 1387-1392
  • DOI: 10.1021/acs.biomac.7b00109
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Colorimetric method to detect ε-poly-L-lysine using glucose oxidase. (2016)
  • Author(s): Kohei Uematsu, Takaaki Ueno, Kazunori Ushimaru, Chitose Maruyama, Yoshimitsu Hamano, Hajime Katano
  • Journal Title: Journal of Bioscience and Bioengineering Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Separation and Purification of ε-Poly-L-lysine with Its Colorimetric Determination Using Dipicrylamine (2015)
  • Author(s): H. Katano, Y. Kasahara, K. Ushimaru, C. Maruyama, Y. Hamano
  • Journal Title: Analytical Sciences Volume: 31 Issue: 12 Pages: 1273-1277
  • DOI: 10.2116/analsci.31.1273
  • NAID: 130005129728
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ε-PLとアニオン性界面活性剤から成る抗菌性プラスチックの調製及び特性評価 (2016)
  • Author(s): 牛丸 和乗, 濱野 吉十, 片野 肇
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2016-03-30