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Development of bio-based wrinkled surfaces inspired by woods

Research Project

Project/Area Number 16K05916
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Polymer/Textile materials
Research InstitutionTottori University

Principal Investigator

IZAWA Hironori  鳥取大学, 工学研究科, 助教 (50643235)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2017: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywordsリンクル / キトサン / 西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼ / スキン層 / マイクロリンクル / バイオベース材料 / ペルオキシダーゼ / 表面
Outline of Final Research Achievements

We developed a simple approach for surface wrinkling of chitosan films. In the method, chitosan film is immersed in a solution containing phenolic acids and subsequent horseradish peroxidase-catalyzed reaction produces a skin layer. Upon drying, wrinkles in the micron-scale were gradually form via inhomogeneous shrinking of the surface. In this project, we investigated mechanism of the wrinkling system.
We revealed that wrinkle size with this system is predominately determined by the hardness of the skin layer, and the hardness in turn can be controlled by varying both the molecular structure of the phenolic acid and the immersion temperature. The crosslinking structure in the skin is composed of ionic bonding between chitosan and an oligophenolic residue. In addition, we newly developed a novel surface wrinkling system based on the fabrication of a polyion complex skin layer inspired by the mechanism of the above wrinkling system.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

乾燥を駆動力とするリンクル形成手法の基盤技術の開発に成功した。溶媒の蒸発をトリガーとするリンクル形成手法の報告例は乏しかったが、世界で初めてリンクルのサイズとスキン層の弾性率との系統的な知見が得られた。また、新たに開発したポリイオンコンプレックススキン層によるリンクル形成システムは、乾燥によって誘起されるリンクル表面が、極めて簡便に調製できることを証明した。これらの研究成果は、微細構造表面の開発研究に大きな影響を与えると期待される。

Report

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

    (31 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Guanidinylated chitosan inspired by arginine-rich cell-penetrating peptides2019

    • Author(s)
      Izawa Hironori、Kinai Mizuki、Ifuku Shinsuke、Morimoto Minoru、Saimoto Hiroyuki
    • Journal Title

      International Journal of Biological Macromolecules

      Volume: 125 Pages: 901-905

    • DOI

      10.1016/j.ijbiomac.2018.12.138

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Discrimination of anionic polysaccharides via monomer-excimer switching and photo-induced colorimetric reaction of 1-methyl-3-(N-(1,8-naphthalimidyl)ethyl)imidazolium2018

    • Author(s)
      H. Izawa,* M. Wada, S. Nishino, M. Sumita, T. Fujita, K. Morihashi, S. Ifuku, M. Morimoto, H. Saimoto
    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      Volume: 91 Issue: 8 Pages: 1220-1225

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180128

    • NAID

      130007435608

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Application of Bio-Based Wrinkled Surfaces as Cell Culture Scaffolds2018

    • Author(s)
      Izawa Hironori, Okuda Noriko, Yonemura Tomoe, Kuroda Kohei, Ochi Kosuke, Ifuku Shinsuke, Morimoto Minoru, Saimoto Hiroyuki, Noda Mayuko, Azuma Kazuo, Ito Norihiko
    • Journal Title

      Colloids and Interfaces

      Volume: 2 Issue: 2 Pages: 15-25

    • DOI

      10.3390/colloids2020015

    • NAID

      120006709735

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Wood-mimetic skins prepared using horseradish peroxidase catalysis to induce surface wrinkling of chitosan film upon drying2017

    • Author(s)
      Izawa Hironori、Dote Yuki、Okuda Noriko、Sumita Masato、Ifuku Shinsuke、Morimoto Minoru、Saimoto Hiroyuki
    • Journal Title

      Carbohydrate Polymers

      Volume: 173 Pages: 519-525

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2017.06.034

    • NAID

      120006543697

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  • [Journal Article] Cyclodextrin–Grafted Chitosans for Pharmaceutical Applications2017

    • Author(s)
      Izawa Hironori, Haraya Yuki, Kawakami Kohsaku
    • Journal Title

      Trends in Glycoscience and Glycotechnology

      Volume: 29 Issue: 170 Pages: E93-E98

    • DOI

      10.4052/tigg.1620.1E

    • NAID

      130006219357

    • ISSN
      0915-7352, 1883-2113
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation of biobased wrinkled surfaces via lignification-mimetic reactions and drying: a new approach for developing surface wrinkling2017

    • Author(s)
      Izawa Hironori
    • Journal Title

      Polymer Journal

      Volume: 49 Issue: 11 Pages: 759-765

    • DOI

      10.1038/pj.2017.52

    • NAID

      40021359831

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bio-based wrinkled surfaces induced by wood mimetic skins upon drying effect of mechanical properties on wrinkled morphology2016

    • Author(s)
      Hironori Izawa, Noriko Okuda, Arisu Moriyama, Yuka Miyazaki, Shinsuke Ifuku, Minoru Morimoto, Hiroyuki Saimoto
    • Journal Title

      Lungmuir

      Volume: 32 Issue: 48 Pages: 12799-12804

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.6b03330

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  • [Journal Article] Fully bio-based oligophenolic nanoparticle prepared by horseradish peroxidase-catalyzed polymerization2016

    • Author(s)
      H. Izawa, Y. Miyazaki, S. Ifuku, M. Morimoto, H. Saimoto
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 45 Issue: 6 Pages: 631-633

    • DOI

      10.1246/cl.160205

    • NAID

      130005155016

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      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Chitosan-based wrinkled surfaces: A new strategy for developing microspoic wrinkled surfaces by using chitosan2018

    • Author(s)
      Izawa Hironori
    • Organizer
      14th International Chitin and Chitosan Conference 12th Asia-Pacific Chitin and Chitosan Symposium
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] イオン架橋型スキン層形成によるリンクルフィルムの創製2018

    • Author(s)
      米村 友恵、井澤 浩則、伊福 伸介、森本 稔、斎本 博之
    • Organizer
      第33回中国四国地区高分子若手研究会
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  • [Presentation] アニオン性多糖を用いたイオン架橋型リンクルフィルムの創製2018

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      米村 友恵、井澤 浩則、伊福 伸介、森本 稔、斎本 博之
    • Organizer
      2018年日本化学会中国四国支部大会
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  • [Presentation] 熱応答性リンクル表面の創製2018

    • Author(s)
      井澤 浩則、石飛 純一、伊福 伸介、森本 稔、斎本 博之
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
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  • [Presentation] バイオベースリンクルフィルムの細胞培養基材への応用2018

    • Author(s)
      米村 友恵、井澤 浩則、黒田 晃平、野田 真悠子、伊藤 典彦、伊福 伸介、森本 稔、斎本 博之
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
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  • [Presentation] Bio-based Wrinkled Surfaces Harnessed from Biological Design Principle of Wood2017

    • Author(s)
      Hironori Izawa
    • Organizer
      日本化学会第97回春季年会 アジア国際シンポジウム
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学 日吉キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-16
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  • [Presentation] アルギン酸を用いてキトサンフィルム上にリンクル表面を創製する新規アプローチ2017

    • Author(s)
      宮崎 友花、井澤 浩則、伊福 伸介、森本 稔、斎本 博之
    • Organizer
      第32回中国四国地区高分子若手研究会
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  • [Presentation] アルギン酸を用いるキトサンフィルム表面への微細構造の創製2017

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      宮崎 友花、井澤 浩則、奥田 記子、伊福 伸介、森本 稔、斎本 博之
    • Organizer
      2017年日本化学会中国四国支部大会 鳥取大会
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  • [Presentation] 樹木細胞壁を模倣したスキン層を有するバイオベースリンクルフィルムの細胞培養基材への応用2017

    • Author(s)
      宮崎 友花、井澤 浩則、奥田 記子、伊福 伸介、森本 稔、斎本 博之
    • Organizer
      第31回日本キチン・キトサン学会大会
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  • [Presentation] 樹木細胞壁を模倣したスキン層を有するバイオベースリンクルフィルムの創製と細胞培養基材への応用2017

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      宮崎 友花、井澤 浩則、奥田 記子、伊福 伸介、森本 稔、斎本 博之
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      第66回高分子学会年次大会
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  • [Presentation] 樹木細胞壁を模倣したスキン層が誘起するバイオベースリンクル表面:スキン層形成における官能基の効果2017

    • Author(s)
      井澤 浩則、土手 勇気、奥田 記子、伊福 伸介、森本 稔、斎本 博之
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      第66回高分子学会年次大会
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  • [Presentation] キトサンフィルム表面に微細な乾燥じわを誘起する樹木細胞壁を模倣したスキン層2017

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      井澤 浩則、伊福 伸介、森本 稔、斎本 博之
    • Organizer
      第66回高分子討論会
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  • [Presentation] 樹木の細胞壁と乾燥じわに学ぶバイオベースな微細構造表面の創製2016

    • Author(s)
      井澤浩則
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      第5回ネイチャーインダストリーアワード
    • Place of Presentation
      大阪科学技術センター
    • Year and Date
      2016-11-30
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  • [Presentation] 樹木の細胞壁を模倣したスキン層が誘起するリンクル形成現象2016

    • Author(s)
      井澤浩則
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      第31回中国四国支部高分子若手研究会
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      とりぎん文化会館
    • Year and Date
      2016-11-24
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  • [Presentation] 樹木に学ぶバイオベースリンクルフィルムの創製と応用2016

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      奥田記子、森山亜梨朱、伊福伸介、森本稔、斎本博之、井澤浩則
    • Organizer
      第31回中国四国地区高分子若手研究会
    • Place of Presentation
      とりぎん文化会館
    • Year and Date
      2016-11-24
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  • [Presentation] リグニン前駆体の酵素触媒重合によるバイオベースナノ粒子の創製2016

    • Author(s)
      宮崎友花、井澤浩則、伊福伸介、森本稔、斎本博之
    • Organizer
      第31回中国四国地区高分子若手研究会
    • Place of Presentation
      とりぎん文化会館
    • Year and Date
      2016-11-24
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  • [Presentation] 天然資源と酵素触媒から調製されるバイオベースリンクルフィルム2016

    • Author(s)
      井澤浩則
    • Organizer
      2016年日本化学会中国四国支部大会 若手企画セッション企画「中国四国地方における高分子化学分野での先端研究」
    • Place of Presentation
      香川大学幸町キャンパス
    • Year and Date
      2016-11-05
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  • [Presentation] フェルラ酸の酵素触媒重合によるバイオベースナノ粒子の創製2016

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      宮崎友花、井澤浩則、伊福伸介、森本 稔、斎本博之
    • Organizer
      第65回高分子討論会
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      神奈川大学 横浜キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-14
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  • [Presentation] 樹木の細胞壁に学ぶバイオベースリンクル表面の創製2016

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      奥田記子、井澤浩則、伊福伸介、森本 稔、斎本博之
    • Organizer
      第65回高分子討論会
    • Place of Presentation
      神奈川大学 横浜キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-14
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  • [Presentation] p-クマル酸の酵素触媒重合を用いるキトサンフィルム表面へのリンクル形成2016

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      井澤浩則、奥田記子、森山亜梨朱、伊福伸介、森本 稔、斎本博之
    • Organizer
      第30回キチン・キトサン学会大会
    • Place of Presentation
      ウエスタ川越
    • Year and Date
      2016-08-18
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  • [Presentation] 樹木の細胞壁を模倣したスキン層によって誘起されるリンクル表面2016

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      井澤浩則、奥田記子、森山亜梨朱、伊福伸介、森本 稔、斎本博之
    • Organizer
      セルロース学会第23回年次大会
    • Place of Presentation
      つくばカピオ
    • Year and Date
      2016-07-15
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  • [Presentation] フェルラ酸の酵素触媒重合によるバイオベースナノ粒子の創製2016

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      宮崎友花、井澤浩則、伊福伸介、森本稔、斎本博之
    • Organizer
      第65回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      2016-05-25
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  • [Presentation] p-クマル酸とHRPを用いるキトサンフィルム表面へのリンクル形成2016

    • Author(s)
      奥田記子、森山亜利朱、井澤浩則、伊福伸介、森本稔、斎本博之
    • Organizer
      第65回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      2016-05-25
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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

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