擬ポリロタキサン自己組織化ナノシートの構造形成における分子機構の解明と応用展開

• Project/Area Number: 19K15618
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 35010:Polymer chemistry-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 前田 利菜 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (90771725)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: シクロデキストリン / 擬ポリロタキサン / ポリエチレングリコール / 包接錯体 / 疑ポリロタキサン / 自己組織化 / ナノシート

Outline of Research at the Start

申請者はポリロタキサン(PR)の合成過程における環状分子の自己組織化挙動について研究していた過程で単層剥離した自己組織化ナノシート (PPRナノシート)を得る方法を発見した。さらにはこのPPRナノシート中に薬剤などの疎水性異種分子が取り込まれることも見出した。本研究では、構成要素の化学構造と構造の関係を調べ、ナノシート構造の制御を行う分子設計指針を明確にする。続いてこのナノシートの動的な構造変化特性について調べる。異種分子を取り込んだ場合のナノシート構造制御を行う分子設計指針や動的構造変化特性も明らかにし、最後にナノシート特有の表面付着性を生かして生体表面付着性薬剤徐放材料としての応用を図る。

Outline of Annual Research Achievements

シクロデキストリンと直鎖状高分子化合物の包接錯体からなるナノーマイクロ構造体の構造形成、および構造崩壊過程を調べた。アルファシクロデキストリンとポリエチレングリコールからなる包接錯体は水中で大きさ1-2マイクロメートル程度のナノシート構造を形成することが知られている。構造形成過程では、ナノシートの厚さが構造形成初期から後期にかけて除々に厚くなることがわかり、加熱や溶液希釈による構造崩壊過程では、一旦ナノシートの厚さが薄くなる状態を経由してから構造が崩壊することが明らかになった。