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Preparation and mechanism of the nano-fibrillated bacterial cellulose with molecular recognition ability

Research Project

Project/Area Number 16K05802
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Polymer chemistry
Research InstitutionTomakomai National College of Technology

Principal Investigator

Kono Hiroyuki  苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (70455096)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田島 健次  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00271643)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsセルロースナノファイバー / 疎水性改質 / 核磁気共鳴 / バクテリアセルロース / 機能化 / 複合材料 / 表層改質 / 変性セルロースナノファイバー / 構造制御 / 繊維強化プラスチック / 疎水化 / シクロデキストリン / 固体NMR / セルロース / ナノファイバー / 高分子構造・物性 / ナノ材料 / バイオマス
Outline of Final Research Achievements

Hydrophobic nano-fibrillated bacterial cellulose (NFBC) was prepared by use of an efficient silylation process in water. The starting material of NFBC was obtained by aerobic agitating cultivation of cellulose producing bacterium (Gluconacetobacter intermedius NEDO-01) in a medium supplemented with sodium carboxymethyl cellulose. The NFBC was heterogeneously silylated by methyltrimethoxysilane (MTMS) sols in the acidic water (pH4), and a series of the silylated NFBC was prepared by changing feed amount of MTMS sols. Structural characterization of these samples using FTIR, solid-state NMR, and WAXS revealed that the optimal condition for the selective silylation of the surface layer of NFBC. The optimally silylated NFBC was well dispersed in chloroform, and the nano-fibril structure was retained in the solvent.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

水に分散したCNFに対して、乾燥や溶媒置換に伴う凝集を避けて、直接表層改質可能なシランカップリング反応は今後有益なものとなる。様々な官能基を有するシランパックリング剤を作用させることで、疎水化だけでなく、アニオン化、カチオン化等の性質をCNF表層に付与できる。さらに有機溶媒に分散可能であるため、これら官能基を開始点とする有機反応を適用することも可能となり、プラスチック代替への貢献が期待できる。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (120 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (17 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Peer Reviewed: 15 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 9 results) Presentation (100 results) (of which Int'l Joint Research: 16 results,  Invited: 9 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] Application of Novel Sialoglyco Particulates Enhances the Detection Sensitivity of the Equine Influenza Virus by Real-Time Reverse Transcriptase Polymerase Chain Reaction2019

    • Author(s)
      Ogata Makoto、Yamanaka Takashi、Koizumi Ami、Sakamoto Mao、Aita Rena、Endo Hiroyuki、Yachi Takehiro、Yamauchi Noriko、Otsubo Tadamune、Ikeda Kiyoshi、Kato Tatsuya、Park Enoch Y.、Kono Hiroyuki、Nemoto Manabu、Hidari Kazuya I. P. J.
    • Journal Title

      ACS Applied Bio Materials

      Volume: 2 Issue: 3 Pages: 1255-1261

    • DOI

      10.1021/acsabm.8b00813

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    • Author(s)
      Numata Yukari、Kono Hiroyuki、Mori Akane、Kishimoto Ryota、Tajima Kenji
    • Journal Title

      Food Hydrocolloids

      Volume: 92 Pages: 233-239

    • DOI

      10.1016/j.foodhyd.2019.01.060

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    • Author(s)
      甲野裕之
    • Journal Title

      化学と教育

      Volume: 66 Pages: 394-397

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    • Author(s)
      近藤修啓、平林克樹、甲野裕之、戸谷一英、尾形慎、池松真也
    • Journal Title

      製糖技術研究会誌

      Volume: 64 Pages: 11-15

    • NAID

      40021773666

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    • Author(s)
      Hiroyuki Kono
    • Journal Title

      Data in Brief

      Volume: in Press Pages: 1088-1098

    • DOI

      10.1016/j.dib.2018.04.009

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    • Author(s)
      Kono Hiroyuki、Kondo Nobuhiro、Hirabayashi Katsuki、Ogata Makoto、Totani Kazuhide、Ikematsu Shinya、Osada Mitsumasa
    • Journal Title

      Data in Brief

      Volume: 15 Pages: 382-388

    • DOI

      10.1016/j.dib.2017.09.067

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    • Author(s)
      Tajima Kenji、Kusumoto Ryo、Kose Ryota、Kono Hiroyuki、Matsushima Tokuo、Isono Takuya、Yamamoto Takuya、Satoh Toshifumi
    • Journal Title

      Biomacromolecules

      Volume: 18 Issue: 10 Pages: 3432-3438

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.7b01100

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    • Author(s)
      Kono Hiroyuki、Kondo Nobuhiro、Hirabayashi Katsuki、Ogata Makoto、Totani Kazuhide、Ikematsu Shinya、Osada Mitsumasa
    • Journal Title

      Carbohydrate Polymers

      Volume: 174 Pages: 876-886

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2017.07.018

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    • Author(s)
      Hiroyuki Kono, Sayaka Fujita, Kenji Tajima
    • Journal Title

      Carbohydrate Polymers

      Volume: 157 Pages: 728-738

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2016.10.056

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  • [Journal Article] Cationic flocculants derived from native cellulose: Preparation, biodegradability, and removal of dyes in aqueous solution2017

    • Author(s)
      Hiroyuki Kono
    • Journal Title

      Resource-Efficient Technologies

      Volume: 3 Issue: 1 Pages: 728-738

    • DOI

      10.1016/j.reffit.2016.11.015

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  • [Journal Article] Determination of mole fractions of ethyl-cellulose-containing monomers by NMR2017

    • Author(s)
      Hiroyuki Kono
    • Journal Title

      Carbohydrate Research

      Volume: 445 Pages: 51-60

    • DOI

      10.1016/j.carres.2017.04.004

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  • [Journal Article] NMR characterization of cellulose acetate: mole fraction of monomers in cellulose acetate determined from carbonyl carbon resonances2017

    • Author(s)
      Hiroyuki Kono, Chinatsu Oka, Ryota Kishimoto, Sayaka Fujita
    • Journal Title

      Carbohydrate Polymers

      Volume: 170 Pages: 23-32

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2017.04.061

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Structural and mechanical characterization of bacterial cellulose-polyethylene glycol diacrylate composite gels Article reference2017

    • Author(s)
      Yukari Numata, Hiroyuki Kono, Minato Tsuji, Kenji Tajima
    • Journal Title

      Carbohydrate Polymers

      Volume: in press Pages: 67-76

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2017.05.077

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Hiroyuki Kono Hiroyuki Kono NMR characterization of sodium carboxymethyl cellulose: Substituent distribution and mole fraction of monomers in the polymer chains2016

    • Author(s)
      Hiroyuki Kono, Kazuhiro Oshima, Hisaho Hashimoto, Yuuichi Shimizu, Kenji Tajima
    • Journal Title

      Carbohydrate Polymers

      Volume: 146 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2016.03.021

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Low Molecular Weight Branched PEI Binding to Linear DNA2016

    • Author(s)
      Utsuno K, Kono H, Tanaka E, Jouna N, Kojima Y, Uludag, H
    • Journal Title

      Chemical and Pharmaceutical Bulletin

      Volume: 64 Issue: 10 Pages: 1484-1491

    • DOI

      10.1248/cpb.c16-00454

    • NAID

      130005598026

    • ISSN
      0009-2363, 1347-5223
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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] NMR characterization of sodium carboxymethyl cellulose. 2. Chemical shift assignment and conformation analysis for the substituent groups.2016

    • Author(s)
      Hiroyuki Kono, Kazuhiro Oshima, Hisaho Hashimoto, Yuuichi Shimizu, Kenji Tajima
    • Journal Title

      Carbohydrate Polymers

      Volume: in press Pages: 241-249

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2016.05.003

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  • [Journal Article] Cationic cellulose hydrogels cross-linked by poly(ethylene glycol): Preparation, molecular dynamics, and adsorption of anionic dyes.2016

    • Author(s)
      Kono H, Ogasawara K, Kusumoto R, Oshima K, Hashimoto H, Shimizu Y
    • Journal Title

      Carbohydrate Polymers

      Volume: 152 Pages: 170-180

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2016.07.011

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Nano-fibrillated bacterial cellulose with hydrophobic surface characteristics by heterogeneous silylation2019

    • Author(s)
      Hiroyuki Kono, Taiki Uno, Ryota Kishimoto, Tokuo Matushima, Kenji Tajima
    • Organizer
      4th International Symposium on Bacterial Nanocellulose
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      加藤大雪、沼田純、岸本亮太、甲野裕之
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      藤田彩華、小林祐乃、岸本亮太、甲野裕之、松島得雄、田島健次
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      辻崎晴人, 岸本亮太, 藤田彩華, 松島得雄, 田島健次, 甲野裕之
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      日本化学会北海道支部2019年夏季研究発表会
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      沼田純, 岸本亮太, 藤田彩華, 甲野裕之
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      沼田純、岸本亮太、藤田彩華、甲野裕之
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      甲野裕之、近藤修啓、平林克樹、尾形慎
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      藤田彩華,木下七海,岸本亮太,甲野裕之,松島得雄,坂入信夫,田島健次
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      第53回高分子学会北海道支部研究発表会
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      辻崎晴人、岸本亮太、藤田彩華、 甲野裕之、松島得雄、田島健次
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      第53回高分子学会北海道支部研究発表会
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      沼田純,岸本亮太,甲野裕之
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      藤田彩華,小林祐乃,岸本亮太,甲野裕之,松島得雄,田島健次
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      第53回高分子学会北海道支部研究発表会
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  • [Presentation] キトサン誘導体における置換基分布の状態解析2019

    • Author(s)
      加藤大雪、沼田純、岸本亮太、藤田彩華、甲野裕之
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      第53回高分子学会北海道支部研究発表会
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      奥田大輔,藤田彩華,甲野裕之
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      Hiroyuki Kono
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    • Author(s)
      Taiki Uno, Ryota Kishimoto, Hiroyuki Kono, Tokuo Matsushima, Kenji Tajima
    • Organizer
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  • [Presentation] Determination of the substituent distribution of chitosan derivatives using NMR: Mole fraction of the monomers in sodium carboxymethyl chitosan (CMCS)2018

    • Author(s)
      Taisetsu Kato, Jun Numata, Ryota Kishimoto, Sayaka Fujita, Hiroyuki Kono
    • Organizer
      3rd International Conference of Science of Technology Innovation 2018
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  • [Presentation] Preparation of cationic nano-fibrillated bacterial cellulose with antibacterial activity2018

    • Author(s)
      Sachino Kobayashi, Ryota Kishimoto, Hiroyuki Kono, Sayaka Fujita, Kenji Tajima
    • Organizer
      3rd International Conference of Science of Technology Innovation 2018
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    • Author(s)
      Yusuke Matsuura, Hiroyuki Kono, Yuichi Shimizu
    • Organizer
      3rd International Conference of Science of Technology Innovation 2018
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  • [Presentation] Detailed analysis of the substituent distribution in cellulose derivatives2018

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      Jun Numata, Hiroyuki Kono
    • Organizer
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      Haruto Tsujisaki, Taiki Uno, Ryota Kishimoto, Sayaka Fujita, Hiroyuki Kono, Tokuo Matsushima, Kenji Tajima
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      甲野裕之、沼田純
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      甲野裕之、近藤修啓、平林克樹、尾形慎
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      沼田ゆかり、甲野裕之、森明音、岸本亮太、田島健次
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      甲野裕之、近藤修啓、平林克樹、尾形慎
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  • [Presentation] セルロース誘導体の化学シフト帰属と構成モノマー組成の決定2016

    • Author(s)
      甲野裕之、藤田彩華、大島和浩、橋本久穂、清水祐一、田島健次
    • Organizer
      第55回NMR討論会
    • Place of Presentation
      広島市
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] NMR characterization of sodium carboxymethyl cellulose: Substituent distribution and mole fraction of monomers in the polymer chains2016

    • Author(s)
      Hiroyuki Kono, Sayaka Fujita, Kazuhiro Oshima, Hisaho Hashimoto, Yuuichi Shimizu, Kenji Tajima
    • Organizer
      The 11th SPSJ International Polymer Conference (IPC2016)
    • Place of Presentation
      福岡市
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Removal of heavy metal ions using a polysaccharide-based flocculant2016

    • Author(s)
      Sayaka Fujita, Noya Kaizawa, Riku Sato, Hiroyuki Kono, Nobuo Sakairi
    • Organizer
      The 11th SPSJ International Polymer Conference (IPC2016)
    • Place of Presentation
      福岡市
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Surface modification of bacterial cellulose gel by forming a composite structure2016

    • Author(s)
      Yukari Numata, Minato Tsuji, Hiroyuki Kono, Kenji Tajima
    • Organizer
      The 11th SPSJ International Polymer Conference (IPC2016)
    • Place of Presentation
      福岡市
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] ナノファイバーの製造・加工技術とその応用事例2019

    • Author(s)
      甲野裕之ら
    • Publisher
      (株)情報技術協会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Book] 核磁気共鳴法によるセルロースおよび誘導体の精密構造・機能解析2017

    • Author(s)
      甲野裕之
    • Total Pages
      1
    • Publisher
      セルロース学会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Book] バイオマス由来の高機能材料~セルロース、ヘミセルロース、セルロースナノファイバー、リグニン、キチン・キトサン、炭素系材料~2016

    • Author(s)
      甲野裕之ら
    • Total Pages
      312
    • Publisher
      (株)エヌティーエス
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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