Development of Aquatic Materials with Hydrophilic Block Copolymers

• Project Area: Aquatic Functional Materials: Creation of New Materials Science for Environment-Friendly and Active Functions
• Project/Area Number: 20H05230
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 三浦 佳子 九州大学, 工学研究院, 教授 (00335069)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 水溶性ブロック共重合体 / 自己組織化 / 糖鎖高分子 / 糖鎖間相互作用 / 超分子 / 上限臨界溶液温度 / ブロック高分子 / 水溶性高分子 / 両親水性高分子 / 温度応答性 / ブロックポリマー / 分子集合体 / ミセル

Outline of Research at the Start

通常、水溶液中の分子集合体は疎水性相互作用をベースにしており、動物細胞から、ミセルまで良く知られている。一方で、自然界を見渡すと、植物細胞を初めとして、親水性の高分子を自己組織化させたミセル様物質が存在している。これまでに、親水性のブロック糖鎖高分子―ポリエチレングリコールブロック高分子が、水溶性高分子であるにも関わらず水溶液中でミセルを形成する異常な現象を見出している。本研究では、親水性のブロックからなる合成高分子を系統的に合成、解析して、親水性のブロック高分子のミセル形成機序と物性を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

ポリエチレングリコール（PEG）と糖鎖高分子（糖を側鎖に有する高分子）からなる水溶性のブロック共重合体が水溶液中で、自己組織化して、分子集合体を創製する新しい現象について検討を行った。
水溶性ブロック共重合体の合成法について検討した。水溶性ブロック共重合体は、RAFTリビングラジカル重合によって調製している。リビングラジカル重合の脱気操作が不要になるように光触媒を用いたPET-RAFTリビングラジカル重合法について、糖鎖高分子で導入を可能にした。
糖鎖高分子の分子集合体については、これまで側鎖に糖鎖を用いた高分子を検討してきた。糖鎖間の相互作用が自己組織化の駆動力であることが過去の研究で明らかとなっていた。生物界では糖鎖の種類によって、糖鎖間の相互作用が異なるため、糖鎖高分子に結合させる糖をマンノース、ガラクトース、グルコースと3種類用いて合成し、それぞれの高分子の集合性、分子間相互作用について検討した。これまでマンノースを側鎖に配置した糖鎖高分子を中心に検討してきた。ところが、ガラクトース、グルコースについては分子集合性が認められなかった。また、糖鎖高分子をQCM基板に固定化した上で相互作用を測定するとマンノース型の糖鎖高分子にだけ特異的に、またCa2+イオン依存的に強い相互作用が発現することがわかった。相互作用は弱いタンパク質間の相互作用にも匹敵するほど強く、同時に糖鎖の組み合わせはマンノースとマンノースの時にのみ強いことがわかった。このように水溶性ブロック高分子の自己組織化については分子特異性が著しく関係することがわかった。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] De Novo Design of Star-Shaped Glycoligands with Synthetic Polymer Structures toward an Influenza Hemagglutinin Inhibitor (2022)
  • Author(s): Masanori Nagao, Ai Yamaguchi, Teruhiko Matsubara, Yu Hoshino, Toshinori Sato, and Yoshiko Miura
  • Journal Title: Biomacromolecules Volume: 23 Issue: 3 Pages: 1232-1241
  • DOI: 10.1021/acs.biomac.1c01483
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Investigation of the effect of microflow reactor diameter on condensation reactions in l-proline-immobilized polymer monoliths (2022)
  • Author(s): Seiya Nonaka , Hikaru Matsumoto , Masanori Nagao, Yu Hoshino and Yoshiko Miura
  • Journal Title: Reaction Chemistry ＆Engineering Volume: 7 Issue: 1 Pages: 55-60
  • DOI: 10.1039/d1re00386k
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Glycopolymers Carrying 3′-Sialyllactose for Suppressing Inflammatory Reaction via Siglec-E (2022)
  • Author(s): Takato Ishida, Masanori Nagao, Takahiro Oh, Takeshi Mori, Yu Hsohino, Yoshiko Miura
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 51 Issue: 3 Pages: 308-311
  • DOI: 10.1246/cl.210740
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A QCM study of strong carbohydrate carbohydrate interactions of glycopolymers carrying mannosides on substrates (2022)
  • Author(s): Takahiro Oh, Takeshi Uemura, Masanori Nagao, Yu Hoshino and Yoshiko Miura
  • Journal Title: J. Mat Chem B Volume: 10 Issue: 14 Pages: 2597-2601
  • DOI: 10.1039/d1tb02344f
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bio-inert Properties of TEG Modified Dendrimer Interface (2021)
  • Author(s): Yoshiko Miura, Yuki Kojima, Hirokazu Seto, Yu Hoshino
  • Journal Title: Analytical Sciences Volume: 37 Issue: 3 Pages: 519-523
  • DOI: 10.2116/analsci.20P388
  • NAID: 130007996266
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • Year and Date: 2021-03-10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Screening of a glycopolymer library for GM1 mimetics synthesized by the “carbohydrate module method” (2021)
  • Author(s): M.Nagao, T.Uemura, T.Horiuchi, Y.Hoshino, Y.Miura
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 50 Issue: 83 Pages: 10871-10874
  • DOI: 10.1039/d1cc04394c
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Influence of MonomerStructures for Polymeric Multivalent Ligands: Consideration of the MolecularMobility of Glycopolymers (2021)
  • Author(s): M.Nagao, M.Kichize, Y.Hoshino, Y.Miura
  • Journal Title: Biomacromolecules Volume: 22 Issue: 7 Pages: 1920-1926
  • DOI: 10.1021/acs.biomac.1c00553
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aggregation of a double hydrophilic block glycopolymer: the effect of block polymer ratio (2020)
  • Author(s): Takahiro Oh , Yu Hoshino and Yoshiko Miura
  • Journal Title: J. Mater. Chem. B Volume: 8 Issue: 44 Pages: 10101-10107
  • DOI: 10.1039/d0tb02093a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polystyrene-Cross-Linking Triphenylphosphine on a Porous Monolith: Enhanced Catalytic Activity for Aryl Chloride Cross-Coupling in Biphasic Flow (2020)
  • Author(s): Matsumoto Hikaru、Hoshino Yu、Iwai Tomohiro、Sawamura Masaya、Miura Yoshiko
  • Journal Title: Industrial & Engineering Chemistry Research Volume: 59 Issue: 34 Pages: 15179-15187
  • DOI: 10.1021/acs.iecr.0c02404
  • NAID: 120007126251
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Multi-block and sequence-controlled polymerization of glycopolymers, and interaction with lectin (2020)
  • Author(s): Masaya Kichize, Masanori Nagao, Yu Hoshino and Yoshiko Miura
  • Journal Title: European Polymer Journal Volume: 140 Pages: 110044-110044
  • DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2020.110044
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polystyrene‐Supported PPh3 in Macroporous Monolith: Effect of Cross‐Linking Degree on Coordination Mode and Catalytic Activity in Pd‐Catalyzed C‐C Cross‐Coupling of Aryl Chlorides (2020)
  • Author(s): Matsumoto Hikaru、Hoshino Yu、Iwai Tomohiro、Sawamura Masaya、miura yoshiko
  • Journal Title: ChemCatChem Volume: 12 Issue: 16 Pages: 4034-4037
  • DOI: 10.1002/cctc.202000651
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] インフルエンザウイルスと結合する糖鎖高分子の構造設計 (2021)
  • Author(s): 長尾 匡憲、松原 輝彦、星野 友、佐藤 智典、三浦 佳子
  • Organizer: 第40回日本糖質学会
• [Presentation] 水系PET-RAFT重合による糖鎖高分子ライブラリの合成と分子認識能の解析 (2021)
  • Author(s): 植村 剛志、長尾 匡憲、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 第40回日本糖質学会
• [Presentation] Siglecを標的とした免疫抑制を誘導する糖鎖高分子の開発 (2021)
  • Author(s): 石田 尚斗、長尾 匡憲、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 第40回日本糖質学会
• [Presentation] インフルエンザウイルスに対する星型糖鎖高分子の構造設計 (2021)
  • Author(s): 長尾 匡憲、松原 輝彦、星野 友、佐藤 智典、三浦 佳子
  • Organizer: 第70回高分子討論会
• [Presentation] 水系PET-RAFT重合を用いたコレラ毒素認識糖鎖高分子のスクリーニング評 (2021)
  • Author(s): 植村 剛志、長尾 匡憲、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 第70回高分子討論会
• [Presentation] シアル酸を側鎖に持つ合成高分子とSiglec-Eの相互作用による炎症シグナルの抑制 (2021)
  • Author(s): 石田 尚斗、王 尊弘、長尾 匡憲、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 第70回高分子討論会
• [Presentation] インフルエンザウイルスに対する合成糖鎖高分子リガンドの幾何学形状設計 (2021)
  • Author(s): 長尾 匡憲、松原 輝彦、星野 友、佐藤 智典、三浦 佳子
  • Organizer: 第31回バイオ・高分子シンポジウム
• [Presentation] RAFT重合を用いたシアル酸含有糖鎖高分子の合成および免疫抑制の検討 (2021)
  • Author(s): 石田 尚斗、王 尊弘、長尾 匡憲、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 第70回高分子学会年次大会
• [Presentation] Denovo Design of Glycopolymer via Controlled polymerization (2021)
  • Author(s): Yoshiko Miura
  • Organizer: Pacifichem2021
• [Presentation] Siglecを介して免疫抑制を示す糖鎖高分子の開発 (2021)
  • Author(s): 石田 尚斗、王 尊弘、長尾 匡憲、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 第58回化学関連支部合同九州大会
• [Presentation] 糖鎖高分子モノリスの調製とタンパク質の連続流通式分離 (2021)
  • Author(s): 松本 光，渋谷 誠，瀬戸弘一，星野 友，三浦佳子
  • Organizer: 日本バイオマテリアル学会２０２０年度九州ブロック学術講演会
• [Presentation] EMPO固定化多孔質モノリスによるアルコールのフロー酸化 (2021)
  • Author(s): 井本 知希、松本 光、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 化学工学会第86年会
• [Presentation] 親水性ブロック糖鎖高分子の水溶液中での自己組織化の法則性 (2020)
  • Author(s): 三浦 佳子、王 尊弘、星野友
  • Organizer: 第30回日本MRS年次大会
• [Presentation] TEMPO 触媒を固定したゲルモノリスによるアルコールのフロー酸化 (2020)
  • Author(s): 井本 知希、松本 光、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 令和２年度九州地区高分子若手研究会・冬の講演会
• [Presentation] ホスフィンリガンドを固定した多孔質モノリスによる精密フロー合成 (2020)
  • Author(s): 松本 光、星野 友、三浦 佳子、岩井 智弘、澤村 正也
  • Organizer: 化学工学会第51回秋季大会
• [Presentation] 触媒固定化多孔質モノリスを充填したマイクロフローリアクターの開発 (2020)
  • Author(s): 野中 聖也、服部 春香、松本 光、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 化学工学会第51回秋季大会
• [Presentation] PET-RAFT重合法を用いた糖鎖高分子ライブラリーの調製と生体機能解析 (2020)
  • Author(s): 三浦 佳子、木元 優里、星野 友
  • Organizer: 第69回高分子討論会
• [Presentation] The influence of sugar structure on the self-assembly of double hydrophilic block glycopolymer in aqueous solution (2020)
  • Author(s): Takahiro Oh、Yu Hoshino、Yoshiko Miura
  • Organizer: 第69回高分子討論会
• [Presentation] 糖鎖高分子の主鎖構造が分子認識に与える影響の検討 (2020)
  • Author(s): 吉瀬 誠也、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 第69回高分子討論会
• [Presentation] 水系PET-RAFT重合による糖鎖高分子ライブラリ合成 (2020)
  • Author(s): 植村 剛志、三浦 佳子、星野 友
  • Organizer: 第69回高分子討論会
• [Presentation] 水溶性糖鎖高分子による水中での自己集合 (2020)
  • Author(s): 王 尊弘、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 第30回バイオ・高分子シンポジウム
• [Presentation] 水中での水溶性糖鎖ブロック高分子集合体における糖構造の影響 (2020)
  • Author(s): 王 尊弘、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 第69回高分子学会年次大会
• [Presentation] 水系PET-RAFT重合を用いた糖鎖高分子ライブラリの作製 (2020)
  • Author(s): 植村 剛志、星野 友、三浦 佳子、木元 優里
  • Organizer: 第69回高分子学会年次大会
• [Book] フロー合成、連続生産のプロセス設計、条件設定と応用事例 (2020)
  • Author(s): 三浦佳子、松本光 （一部を担当）
  • Total Pages: 7
  • Publisher: 技術情報協会
  • ISBN: 4861048206
• [Book] 金属ナノ粒子の合成／構造制御とペースト化および最新応用展開 (2020)
  • Author(s): 三浦佳子（一部を担当）
  • Total Pages: 6
  • Publisher: Ｒ＆Ｄ支援センター
  • ISBN: 4905507480
• [Remarks] 九州大学大学院工学研究院化学工学部門三浦研究室
  • URL: http://www.chem-eng.kyushu-u.ac.jp/lab9/article.html
• [Remarks] 所属機関ページ
  • URL: https://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K003608/research.html