ネマチック液晶場におけるポリペプチド極性構造の自発的創生の解明とその利用

• Project/Area Number: 24350054
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Polymer chemistry
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 渡邊 順次 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (90111666)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂尻 浩一 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (90402213)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000); Fiscal Year 2014: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2013: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2012: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000)
• Keywords: 極性構造 / 液晶 / ポリペプチド / らせん構造

Research Abstract

生物組織を構成する代表的な繊維状たんぱく質であるコラーゲンは自発的に極性構造を形成する。一般的には、分子は極性を打ち消した構造を形成するため、この事実は生体分子が生物学的な役割を果たしていることと密接に関係していると考えられる。理論によれば、棒状の分子が大きな双極子をもつことによって、極性構造が発現すると理解されている。本研究課題では、大きな双極子モーメントを分子長軸方位に持つ棒状のα－ヘリカル・ポリペプチドが液晶状態で極性ネマチック液晶を形成するという現象について、その典型的な高分子であるポリグルタミン酸エステルを用いて明確に示すとともに、極性構造を利用した機能材料の創生や生物学的意義の解明に取り組む。
今年度は以下の２項目について検討を行った。
●極性ネマチック・モノドメイン液晶の調整
種々の溶媒を用い、リオトロピック極性ネマチック液晶および非極性ネマチック液晶を調整した後、乾燥固化した固体フィルムの構造解析を行った。溶媒種によらず、極性ネマチック液晶から形成される構造はFormBであり、非極性ネマチック液晶から形成される構造はFormCであることがわかった。第二次高調波発生測定から前者で、極性構造が保たれていることを確認した。
●極性液晶ゲルに関する検討
極性液晶ゲルの構造と物性をＸ線構造解析、光散乱測定、走査型電子顕微鏡観察等を通して検討した。磁場配向により高度に配向した極性液晶ゲルは顕著な光散乱の異方性を示し、散乱型の偏光板となり得ることを見出した。またポリペプチドが形成するαらせんどうしの会合により、長周期の重らせん構造が形成されている可能性が示された。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Polar Liquid Crystal Formation in Concentrated Solution of α-Helical Poly(γ-benzyl glutamate) (2013)
  • Author(s): Koichi Sakajiri, Shiori Kihara, Junichi Nakadate, Chu-Chun Yen and Junji Watanabe
  • Journal Title: Biomimetics, Photonics Sensing and Networks Volume: 13 Pages: 25-28
• [Journal Article] Stereocomplex Organized by Chiral Recognition between L- and D-Enantiomers of Poly(γ-alkyl glutamate) with Short Alkyl Side Chain (2013)
  • Author(s): K. Sakajiri, J. Nakadate, C.-C. Yen, J. Watanabe
  • Journal Title: Polymer Volume: 54 Pages: 583-588
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thermotropic behavior of syndiotactic polymethylenes with alkyloxycarbonyl side chains (2013)
  • Author(s): Tokita M., Shikinaka K., Hoshino T., Fujii K., Mikami J., Koshimizu N. Shigehara K.
  • Journal Title: Polymer Volume: 54(3) Issue: 3 Pages: 995-998
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2012.12.072
  • Peer Reviewed
• [Presentation] らせん形態を有するポリグルタミン酸エステルの極性構造 (2013)
  • Author(s): 中楯順一・澤山雄基・坂尻浩一・姜聲敏・戸木田雅利・渡辺順次
  • Organizer: 高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 京都国際会館
• [Presentation] ポリ (γ-ベンジルグルタメート)液晶ゲルの構造解析と光散乱特性 (2013)
  • Author(s): 澤山雄貴・中楯順一・坂尻浩一・姜聲敏・戸木田雅利・渡辺順次
  • Organizer: 繊維学会年次大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
• [Presentation] ポリ(γ-ベンジルグルタメート)液晶から得た配向ゲルの異方的な光散乱特性とその構造解析 (2013)
  • Author(s): 澤山雄貴・坂尻浩一・姜聲敏・戸木田雅利・渡辺順次
  • Organizer: 高分子討論会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス
• [Presentation] Polar liquid crystal formation in polyglutamate system (2012)
  • Author(s): K. Sakajiri
  • Organizer: 13th Chitose International Forum on Photonics Science & Technology
  • Place of Presentation: 千歳科学技術大学(招待講演)
  • Year and Date: 2012-10-12
• [Presentation] らせん形態を有するポリグルタミン酸エステルが形成する極性液晶 (2012)
  • Author(s): 中楯順一・木原史織・顔竹君・坂尻浩一・姜聲敏・戸木田雅利・渡辺順次
  • Organizer: 第61回高分子討論会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
  • Year and Date: 2012-09-21
• [Presentation] らせん形態を有するポリグルタミン酸エステルの極性液晶 (2012)
  • Author(s): 中楯順一・坂尻浩一・顔竹君・木原史織・渡辺順次
  • Organizer: 第61回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2012-05-29