直線運動する高分子末端と環分子との連続貫通反応を利用した新規ポリロタキサンの合成
Project/Area Number |
22K19070
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Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Medium-sized Section 35:Polymers, organic materials, and related fields
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Research Institution | Kyoto Prefectural University |
Principal Investigator |
沼田 宗典 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (70423564)
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Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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Keywords | 分子集積化学 / 超分子科学 |
Outline of Research at the Start |
高分子鎖が環状分子の空孔を連続的に貫通することにより創製されるポリロタキサンは次 世代のソフトマテリアルの代表格として位置づけられる。高分子鎖の断面積と環状分子の 内空孔サイズの一致がポリロタキサン形成のための必須条件となる。この制約を超えて新 たなポリロタキサン構造を生み出すことは現行の戦略では原理的に不可能である。本研究 課題では、高分子末端と環分子との間に定常的な衝突エネルギーを供給し続ける革新的な 超分子形成システムを構築する。これにより、ポリロタキサン形成の素材を本来相互作用 しない高分子/環分子の組み合わせにまで拡張し、未知のポリロタキサン材料の開発に結び つけることを目指す。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、マイクロ流体の直線運動量を駆動力として、高分子末端と環分子との間に定常的な衝突エネルギー を供給し続ける革新的な 超分子形成システムを構築し、ポリロタキサン形成の素材を本来相互作用 しない高分子/環分子の組み合わせにまで拡張することを目指す。これにより未知のポリロタキサン材料の開発に結び つけることが最終目標である。 既にポリエチレングリコール(PEG)とガンマシクロデキストリン(CD)とのポリロタキサン形成がマイクロ流体中において著しく促進されることを見出している。2022年度はこの知見を基にして、特に、環のサイズが異なる2種類のCDを用いてたポリロタキサン形成を実施し、マイクロ流体中において環サイズの異なるCDのどちらがPEGと優先的にポリロタキサン形成するのかについて検討を行った。分光測定および顕微鏡観察の結果、まず、全体の包接率はバイアル管を用いた場合と比較して促進されることが明らかとなった。また、ある特定のCD/PEG比において、2種類のCDが同じPEG鎖を同時に包接することが明らかとなった。これらは当初期待した新しいポリロタキサンであり、マイクロ流体中においてポリロタキサン形成が可能な高分子鎖と環分子の組み合わせを拡張できたと言える。原子間力顕微鏡(AFM)による観察の結果、これまでのマイクロ流体中で実施したポリロタキサン形成の場合と同様に、1つ1つのポリロタキサン同士がさらに相互作用することで伸長し、ナノファイバー化していることも明らかとなっている。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本課題の目的は、「マイクロ流体の直線運動量を駆動力として、未知のポリロタキサン材料を開発する」ことである。マイクロ流体中において、ポリエチレングリコール(PEG)と2種類のシクロデキストリン(CD)を組み合わせたてポリロタキサン形成を実施したところ、サンプル管で混合した場合には得られなかったポリロタキサン構造の創製が確認できた。現状ではPEGの末端にキャッピングを施していない、いわゆる擬ポリロタキサンであるが、概ね当初の予定を達成することができたと考えている。
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Strategy for Future Research Activity |
2022年度の成果を基に、さらに 多様な環・高分子構造への拡張を実施していく予定である。特に、複数種の環と高分子構造を組み合わせることにより、より複雑なポリロタキサン構造の創製を目指した検討を実施していく予定である。また、環分子の種類だけでなく、ゲスト高分子についても多様な構造を組み合わせることにより、ポリロタキサン形成が可能な環分子と高分子の組み合わせの拡張を図っていく予定である。また、高分子化合物の分子量効果を検証する中で、比較的低分子量の高分子化合物を軸分子として使用しても、同様のポリロタキサン形成が可能であることも明らかとなりつつある。こうした知見を踏まえ、本年度は低分子化合物を軸分子としたロタキサンの合成についても検討し、本系の適応範囲の更なる拡張を図っていく予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)