ブロック共重合体を用いたウィルス状ナノ微粒子の作製と制御

• Project/Area Number: 17681012
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Nanomaterials/Nanobioscience
• Research Institution: Tohoku University (2007); Hokkaido University (2005-2006)
• Principal Investigator: 藪 浩 (薮 浩) Tohoku University, 多元物質科学研究所, 助教 (40396255)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥27,170,000 (Direct Cost: ¥20,900,000、Indirect Cost: ¥6,270,000); Fiscal Year 2007: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2006: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2005: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
• Keywords: ブロック共重合体 / ナノ微粒子 / 自己組織化 / ウィルス状

Research Abstract

本研究課題の目的は、異なる機能性高分子セグメントを持つブロック共重合体を用いて、我々が新規に開発した微粒子作製法(高分子の溶液に貧溶媒を加え、良溶媒を蒸発させる手法)を用いることでウィルス状の表面構造を持ったブロック共重合体微粒子の作製とその構造制御手法を確立することにある。
今年度はブロック共重合体微粒子内に形成される相分離構造の熱的・空間的な制御を行った。一軸方向にラメラ構造を形成したポリ(スチレン-b-イソプレン)(PS-b-PI)微粒子をアニーリングすることで、高い温度でアニーリングを行うと層構造が崩れる事を見いだした。一方、常温よりやや高い程度の温度で長時間PS-b-PI微粒子のアニーリングを行うことで、一軸配向ラメラが同心球(タマネギ状)の相分離構造に変化することを見いだした。さらに、層構造を持たない微粒子をアニーリングすると、小さい粒径の粒子から、次第に一軸ラメラ→同心球へと転移していく様子が観察された。
一方粒子のサイズや分子量も相分離構造に影響を与えることがシュミレーションの結果等から報告されている。このような効果をconfinementと呼ぶ。そこで本研究では、実験的に粒子のサイズと分子量の比率を様々に変化させ、実験的にconfinementの効果を検討した。その結果粒径が小さく、ポリマーの分子量が大きい場合に、通常の相図では見られない、特異な構造が形成されることを見いだした。
以上の成果から、論文を3報報告した。
さらに、不揮発性で液体の塩であるイオン液体を用いることで、高沸点の水溶液からも微粒子が形成できることを見いだし、その成果を特許として申請した。

Research Products

• [Journal Article] Hemispherical polymer nano-particles of polyisoprene-poly (methylmethacrylate) blend with core-shell structure (2008)
  • Author(s): 藪 浩
  • Journal Title: Colloids and Surfaces A 313-314 Pages: 332-334
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of lamella-structured block-copolymer particles and their irreversible lamella-disorder phase transition (2008)
  • Author(s): 藪 浩
  • Journal Title: Colloids and Surfaces A 313-314 Pages: 87-90
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 自己組織化による高分子ナノ微粒子の作製 (2007)
  • Author(s): 藪 浩
  • Journal Title: 表面科学 28(5) Pages: 277-282
  • NAID: 130004486420
• [Journal Article] Difference of Internal Structures between Amphiphilic and Hydrophobic Block-copolymer Nanoparticles (2007)
  • Author(s): Hiroshi Yabu
  • Journal Title: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 7(3) Pages: 856-858
• [Journal Article] Preparation of hollow nanoparticles of amphiphilic block-copolymers (2006)
  • Author(s): Hiroshi Yabu
  • Journal Title: International Journal of Nanoscience 5(2-3) Pages: 195-198
• [Journal Article] Multiple-periodic Structures of Self-organized Honeycomb-patterned Films and Polymer Nanoparticles Hybrids (2006)
  • Author(s): Hiroshi Yabu
  • Journal Title: Colloids and Surfaces A 284-285 Pages: 301-304
• [Journal Article] Simple Preparation of Hemispherical Polystyrene Nanoparticles (2006)
  • Author(s): Hiroshi Yabu
  • Journal Title: Colloids and Surfaces A 284-285 Pages: 250-253
• [Journal Article] Fabrication of luminescent polymeric nanoparticles doped with a lanthanide complex by self-organization process (2006)
  • Author(s): Hiroshi Yabu
  • Journal Title: Colloids and Surfaces A 284-285 Pages: 355-358
• [Journal Article] Electroless Plating of Honeycomb and Pincushion Polymer Films Prepared by Self-organization (2006)
  • Author(s): Hiroshi Yabu
  • Journal Title: Langmuir 22(23) Pages: 9760-9764
• [Journal Article] 自己組織化による高分子ナノ粒子の形成とその構造 (2006)
  • Author(s): 藪 浩
  • Journal Title: 日本結晶成長学会誌 33(5) Pages: 395-400
• [Journal Article] 核酸ナノ粒子の作製 (2006)
  • Author(s): 藪 浩
  • Journal Title: 化学工業 57(11) Pages: 37-41
• [Journal Article] Surface Properties of Honeycomb-patterned Films of Fluorinated Copolymers (2006)
  • Author(s): Hiroshi Yabu
  • Journal Title: Molecular Crystals and Liquid Crystals 445 Pages: 125-129
• [Journal Article] 自己組織化によるナノ階層構造材料の創成 (2006)
  • Author(s): 藪 浩
  • Journal Title: 応用物理 75(3) Pages: 338-341
• [Journal Article] 自己組織化マイクロパターン高分子薄膜の開発と高度再生治療への応用 (2006)
  • Author(s): 藪 浩
  • Journal Title: 化学工業 57(1) Pages: 27-35
• [Journal Article] Preparation of Self-organized Mesoscale Polymer Patterns on Solid Substrate (2005)
  • Author(s): Hiroshi Yabu
  • Journal Title: Advanced Functional Materials 15(4) Pages: 575-581
• [Journal Article] Simple Fabrication of Micro Lens Arrays (2005)
  • Author(s): Hiroshi Yabu
  • Journal Title: Langmuir 21(5) Pages: 1709-1711
• [Journal Article] Superhydrophobic and Lipophobic Properties of Self-organized Honeycomb and Pincushion Structures (2005)
  • Author(s): Hiroshi Yabu
  • Journal Title: Langmuir 21(8) Pages: 3235-3237
• [Journal Article] Preparation of Mesoscopically Patterned Cellulose Films (2005)
  • Author(s): Hiroshi Yabu
  • Journal Title: Bioresorce Technologies 96(17) Pages: 1955-1958
• [Journal Article] Unique Phase Separation Structures of Block-copolymer Nanoparticles (2005)
  • Author(s): Hiroshi Yabu
  • Journal Title: Advanced Materials 17(17) Pages: 2062-2065
• [Journal Article] Spontaneous Formation of Polymer Nanoparticles by Good-solvent Evaporation as Non-equilibrium Process (2005)
  • Author(s): Hiroshi Yabu
  • Journal Title: Chaos 15(4) Pages: 47505-47505
• [Journal Article] 新規ナノ微粒子作製法とその特徴 (2005)
  • Author(s): 藪 浩
  • Journal Title: 金属 75(5) Pages: 453-456
• [Presentation] Polymer Nanoparticles with Unique Structures Prepared by Self-organization (2007)
  • Author(s): 藪 浩
  • Organizer: Pattern Formation: Self-organization versus Self-assembly?
  • Place of Presentation: ドレスデン(ドイツ)
  • Year and Date: 2007-12-11
• [Presentation] Hierarchic Structures in Polymer Nanoparticles Prepared by Self-organization Process (2007)
  • Author(s): 藪 浩
  • Organizer: MRS Fall Meeting
  • Place of Presentation: ボストン(アメリカ)
  • Year and Date: 2007-11-29
• [Presentation] Simple Preparation of Fluorescent Nano-Particles in ionic liquids. (2007)
  • Author(s): 藪 浩
  • Organizer: MRS Fall Meeting
  • Place of Presentation: ボストン(アメリカ)
  • Year and Date: 2007-11-29
• [Presentation] イオン液体を用いた発光微粒子の作製 (2007)
  • Author(s): 藪 浩
  • Organizer: 2007高分子学会東北支部研究発表会
  • Place of Presentation: 秋田
  • Year and Date: 2007-11-15
• [Presentation] Nanoparticles of Functional Polymers Prepared by Self-organization Process (2007)
  • Author(s): 藪 浩
  • Organizer: Korea-Japan Joint Forum (KJF) 2007
  • Place of Presentation: ソウル(韓国)
  • Year and Date: 2007-09-28
• [Presentation] イオン液体を用いた高分子微粒子の作製 (2007)
  • Author(s): 藪 浩
  • Organizer: 第56回高分子討論会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2007-09-19
• [Presentation] 種々の階層構造を有する高分子微粒子の作製 (2007)
  • Author(s): 藪 浩
  • Organizer: 第56回高分子討論会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2007-09-19
• [Presentation] 人工ウィルスをめざしたDNA-脂質ナノ微粒子の作製 (2007)
  • Author(s): 藪 浩
  • Organizer: 第17回バイオ高分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-07-30
• [Presentation] POLYMER "NANO-DISKS"; A NOVEL CLASS OF POLYMERIC MATERIALS BASED ON SELF-ASSEMBLY (2007)
  • Author(s): 藪 浩
  • Organizer: 2007 Prague Meetings on Macromolecules 70th PMM-46th microsymposium
  • Place of Presentation: プラハ(チェコ)
  • Year and Date: 2007-07-10
• [Presentation] SIMPLE PREPARATION OF PHASE SEPARATION NANO-PARTICLES (2007)
  • Author(s): 藪 浩
  • Organizer: 2007 Prague Meetings on Macromolecules 70th PMM-46th microsymposium
  • Place of Presentation: プラハ(チェコ)
  • Year and Date: 2007-07-10
• [Presentation] Novel nanomaterials prepared from block copolymer nanoparticles (2007)
  • Author(s): 藪 浩
  • Organizer: LB12
  • Place of Presentation: クラクフ(ポーランド)
  • Year and Date: 2007-07-03
• [Presentation] Preparation of phase separation nanoparticles of polymer blend (2007)
  • Author(s): 藪 浩
  • Organizer: LB12
  • Place of Presentation: クラクフ(ポーランド)
  • Year and Date: 2007-07-03
• [Presentation] SISE法による新規ナノ構造体の作製 (2007)
  • Author(s): 藪 浩
  • Organizer: 第56回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2007-05-29
• [Presentation] ポリマーブレンドによる相分離構造を有する微粒子の作製 (2007)
  • Author(s): 藪 浩
  • Organizer: 第56回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2007-05-29
• [Presentation] 階層性を持つ高分子微粒子の作製 (2007)
  • Author(s): 藪 浩
  • Organizer: 第56回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2007-05-29
• [Book] ハニカム構造高分子フィルムの形成と細胞接着(機能物質の集積膜と応用展開)(監修 : 関隆広) (2006)
  • Author(s): 藪 浩
  • Total Pages: 305
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Patent(Industrial Property Rights)] イオン性液体を用いた機能性ポリマー微粒子の製造法 (2007)
  • Inventor(s): 藪浩・下村政嗣・田島孝訓
  • Industrial Property Rights Holder: 東北大学
  • Industrial Property Number: 2007-225179
  • Filing Date: 2007-06-28
• [Patent(Industrial Property Rights)] 異方性ポリマー微粒子の製造法 (2006)
  • Inventor(s): 藪 浩
  • Industrial Property Rights Holder: 北海道大学
  • Industrial Property Number: 2006-253826
  • Filing Date: 2006-09-20
• [Patent(Industrial Property Rights)] 多相ポリマー微粒子及びその製造法 (2006)
  • Inventor(s): 藪 浩
  • Industrial Property Rights Holder: 北海道大学
  • Industrial Property Number: 2006-162535
  • Filing Date: 2006-06-12
• [Patent(Industrial Property Rights)] ナノディスクおよびその製造方法 (2006)
  • Inventor(s): 藪 浩
  • Industrial Property Rights Holder: 北海道大学
  • Filing Date: 2006-02-03
• [Patent(Industrial Property Rights)] 高分子微粒子の製造方法 (2005)
  • Inventor(s): 藪 浩
  • Industrial Property Rights Holder: 北海道大学
  • Filing Date: 2005-04-18
• [Patent(Industrial Property Rights)] 高分子微粒子の製造方法 (2005)
  • Inventor(s): 藪 浩
  • Industrial Property Rights Holder: 北海道大学
  • Filing Date: 2005-08-01
• [Patent(Industrial Property Rights)] 新規複合体とその製造方法 (2005)
  • Inventor(s): 藪 浩
  • Industrial Property Rights Holder: 北海道大学
  • Filing Date: 2005-09-14