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液晶性コロイドナノクリスタルを基盤とする次世代ハイブリッド材料の構築

Research Project

Project/Area Number 17J09259
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Organic and hybrid materials
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

中山 真成  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords液晶 / ハイブリッド材料 / コロイド
Outline of Annual Research Achievements

結晶と液体の中間相である液晶は、異方的な形状を有する有機分子により形成される。一方、無機ナノ粒子も液晶相の形成が可能だが、異方的な形状、均一なサイズ、コロイド安定性が必要であり、その数は非常に少ない。本研究では、新しい無機のコロイド液晶を開発するために、歯や骨など生体硬組織であるバイオミネラルに着目した。これらのバイオミネラルのナノ構造中には、形状やサイズが緻密に制御されたヒドロキシアパタイトのナノロッドが形成されている。これは、酸性の生体高分子により、ヒドロキシアパタイトの結晶化が精密に制御された結果である。そこで本研究では、「液晶」と「バイオミネラル」の知見を融合し、酸性高分子により無機物質の形状やサイズを精密に制御することで、ヒドロキシアパタイトや炭酸カルシウムからなる液晶新材料「バイオミネラル液晶」の開発し、その機能化を目指した。
本年度は、液晶性ヒドロキシアパタイトナノロッドを基板上に配列させ、それを細胞培養の足場として利用した。配列基板上で培養した細胞は、ナノロッドの配列方向と同一方向に配列した。このことから、ヒドロキシアパタイト液晶は、細胞の配列方向を制御するための足場として有用であることが分かった。
次に、ヒドロキシアパタイトナノロッドに光増感剤分子を担持し、光線力学療法のためのナノキャリアとして応用した。光増感剤分子を導入したナノロッドは、がん細胞内部へ取り込まれ、光照射により効率的に一重項酸素を発生させることでがん細胞を死滅させることが分かった。
最後に、酸性高分子で安定化したアモルファス炭酸カルシウムの結晶化条件を詳細に検討することで、液晶性炭酸カルシウムナノディスクとナノロッドを作り分けることに成功した。
これらの成果は、新しい無機コロイド液晶の合成に重要な知見を与えるとともに、革新的な有機/無機ハイブリッド材料の開発に大きく貢献すると考えられる。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Int'l Joint Research] Nanyang Technological University(シンガポール)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Static structure and dynamical behavior of colloidal liquid crystals consisting of hydroxyapatite-based nanorod hybrids2019

    • Author(s)
      Hoshino Taiki、Nakayama Masanari、Fujinami So、Nakatani Tomotaka、Kohmura Yoshiki、Kato Takashi
    • Journal Title

      Soft Matter

      Volume: 15 Issue: 16 Pages: 3315-3322

    • DOI

      10.1039/c9sm00101h

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stimuli-Responsive Hydroxyapatite Liquid Crystal with Macroscopically Controllable Ordering and Magneto-Optical Functions2018

    • Author(s)
      Masanari Nakayama, Satoshi Kajiyama, Akihito Kumamoto, Tatsuya Nishimura, Yuichi Ikuhara, Masafumi Yamato, Takashi Kato
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 568-568

    • DOI

      10.1038/s41467-018-02932-7

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 日本化学会第99春季年会2019

    • Author(s)
      中山真成、Lim Wei Qi、梶山智司、西村達也、 熊本明仁、幾原雄一、山登正文、Zhao Yanli、加藤隆史
    • Organizer
      Development of Liquid-Crystalline Nanocrystals by Utilizing the Formation Process of Biominerals
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 刺激応答性無機有機ハイブリッドナノロッド液晶の構築2018

    • Author(s)
      中山真成、梶山智司、西村達也、 熊本明仁、幾原雄一、山登正文、加藤隆史
    • Organizer
      第22回液晶化学研究会シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Stimuli-Responsive Inorganic/Organic Hybrid Liquid Crystals Inspired by Biomineralization2018

    • Author(s)
      中山真成、梶山智司、西村達也、 熊本明仁、幾原雄一、山登正文、加藤隆史
    • Organizer
      IFOC-9 (The 9th International Forum on Chemistry of Functional Organic Chemicals)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Stimuli-Responsive Bio-Inspired Liquid-Crystalline Hybrid Nanoparticles2018

    • Author(s)
      中山真成、梶山智司、西村達也、 熊本明仁、幾原雄一、山登正文、加藤隆史
    • Organizer
      IPC2018 (The 12th SPSJ International Polymer Conference)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 無機/有機の自己組織化制御による刺激応答性ナノロッド液晶材料の開発2018

    • Author(s)
      中山真成、梶山智司、熊本明仁、西村達也、 幾原雄一、山登正文、加藤隆史
    • Organizer
      2018年帝人21世紀フォーラム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 刺激応答性コロイド液晶の開発2017

    • Author(s)
      中山真成、梶山智司、西村達也、 熊本明仁、幾原雄一、加藤隆史
    • Organizer
      第66回高分子年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 環境調和性無機有機ハイブリッド液晶の構築2017

    • Author(s)
      中山真成、梶山智司、西村達也、 熊本明仁、幾原雄一、加藤隆史
    • Organizer
      第21回液晶化学研究会シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 刺激応答性を示す環境調和型液晶材料の開発2017

    • Author(s)
      中山真成、梶山智司、西村達也、 熊本明仁、幾原雄一、山登正文、加藤隆史
    • Organizer
      2017年日本液晶学会討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 環境調和性次世代液晶材料の開発2017

    • Author(s)
      中山真成、梶山智司、熊本明仁、西村達也、 幾原雄一、山登正文、加藤隆史
    • Organizer
      第7回CSJ化学フェスタ2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Stimuli-Responsive Colloidal Liquid Crystals Based on Calcium Mineral2017

    • Author(s)
      中山真成、梶山智司、西村達也、 熊本明仁、幾原雄一、山登正文、加藤隆史
    • Organizer
      IUMRS-ICAM (The 15th International Conference on Advanced Materials)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] PPC-15 (The 15th Pacific Polymer Conference)2017

    • Author(s)
      中山真成、梶山智司、熊本明仁、西村達也、 幾原雄一、山登正文、加藤隆史
    • Organizer
      Development of Liquid-Crystalline Nanorod Materials with Stimuli-Responsive Properties
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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