振動分光学的水構造に基づく生体適合高分子の設計

• Project/Area Number: 22K05169
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 源明 誠 富山大学, 学術研究部工学系, 准教授 (70334711)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 高分子 / 水構造 / 振動スペクトル / 振動分光法

Outline of Research at the Start

高分子の生体適合性を特徴付ける水構造を振動分光学的に明確にし、新たな生体適合高分子の開発指針を示すことを目的とする。ここでいう水構造とは、広く議論される水の凍結・融解のような漠然としたものではなく、分子レベルでの描像を指す。特に、生体温度下での水の振動スペクトルに立脚し、これまでの熱量測定により定義され、水構造を議論する際の標準語である 自由水・中間水・不凍水、に代わる新たな水構造の分類を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，高分子の生体適合性を特徴付ける水構造を振動分光学的に明確にし，新たな生体適合高分子の開発指針を示すことを目的とする。ここでいう水構造とは、広く議論される水の凍結・融解のような漠然としたものではなく、分子レベルでの描像を指す。特に，生体温度下での水の振動スペクトルに立脚し，これまでの熱量測定により定義され，水構造を議論する際の標準語である 自由水・中間水・不凍水，に代わる新たな水構造の分類を目指す。
本年度は，目的を達成するための，オリジナルな特殊分光装置として，近赤外領域における内部全反射分光により，固－液界面２００ｎｍ内の水構造を観測可能な近赤外全反射吸収分光ユニットの作成および固体表面メゾスケール領域の水構造の解析を試みた。
新たに構築した近赤外全反射吸収分光により，シラノール表面の水は，氷様構造が１ｎｍ程度である，とするこれまでの報告とは異なり，数十から百ナノメートル程度の氷様構造が発達していることが明らかになった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究の目的を達成するためには，研究実績の概要に示した内容以外に，① 異種高分子間で議論可能なモル吸光係数IRスペクトルを取得可能な赤外分光装置，② 実空間分解スペクトルの取得が可能な湿潤下適用型赤外多角入射分解分光装置の構築にも取り組む必要がある。
①に関しては，これまでに構築した近赤外全反射吸収分光ユニットの中赤外領域への転用により，比較的平易に構築可能であると期待される一方，②に関しては，現在，湿潤下における測定に難航している。

Strategy for Future Research Activity

これまでに構築した近赤外全反射分光ユニットの中赤外領域への適用を試みる。評価対象は，ポリ－２－メトキシエチルアクリレートに代表される生体適合材料，および汎用材料であるポリメチルメタクリレート，ポリスチレン，ポリエチレン，ポリプロピレンとし，生体適合性の有無を水構造から説明できるのかの評価を行う。