温度応答性表面の設計とそのクロマトグラフィーへの応用

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07408030
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (A)
• Research Institution: Tokyo Women's Medical University
• Principal Investigator: 桜井 靖久 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (20010027)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菊地 明彦 東京女子医科大学, 医学部, 助手 (40266820) ; 鈴木 憲 東京女子医科大学, 医学部, 助手 (90216375) ; 岡野 光夫 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (00130237)
• Keywords: 温度応答性表面 / ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド) / 親・疎水性 / クロマトグラフィー

Research Abstract

有機溶媒で移動相の極性を変化させる従来の逆相クロマトグラフィーとは異なり、水系のみで固定相の極性を外部の温度変化で変化させ、溶質の構造や機能を損なわずに分離・精製を行う新しい水系クロマトグラフィーの構築を目的とし、本年度は温度で親・疎水性を大きく変化しうる表面設計を推進した。ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PIPAAm)は温度に応答して水中で可逆的に溶解・不溶変化をする。PIPAAmの片末端にカルボキシル基をテロメリ化反応により導入し、アミノ化ガラス表面へPIPAAmを片末端でグラフトした。また、分子鎖中にカルボキシル基を有するPIPAAmランダムポリマーを多点でアミノ化表面へ結合させた。これらき表面の残存官能基定量、X線光電子分光分析によりPIPAAmグラフト表面を解析し、PIPAAmが表面を被覆していることを確かめた。さらに、この表面の温度に応答した親・疎水性変化をWilhelmy平板法による動的接触角測定から評価した。いずれのPIPAAmグラフト表面でも32℃上では接触角が大きく疎水性を示したのに対し、32℃以下では接触角が小さくなり親水性となることが見いだされた。この動的接触角変化は、PIPAAmグラフトの温度に応答した水和・脱水和に基づいて発現したと考えられた。PIPAAmランダムポリマーを水中でグラフトした場合には温度に応答した大きな親・疎水性変化が得られなかったが、グラフト反応時の溶媒の選択により分子鎖の拡がりを制御して導入した場合大きな接触角変化を示すことを見いだした。このように表面に固定されたPIPAAmの温度に応答する動的性の変化を追究し、PIPAAmグラフトの動的性を大きくした分子構造で表面に導入すると外部の温度変化に応答した大きな親・疎水性変化を取り出せることが明らかとなった。次年度はこの表面の微細構造を原子間力顕微鏡により解析し、この表面を用いた水系クロマトグラフィーによりタンパク質の温度による吸・脱着制御を検討する。

Research Products

• [Publications] T. Okano: "Temperature-responsive poly(N-is opropylacrylamide) as a modulator for alteration of hydrophilic/hydrophobic surface properties to control activation/inactivation of platelets" Journal of Controlled Release. 36. 125-133 (1995)
• [Publications] H. Kanazawa: "Temperature-responsive chromatography using poly(N-is opropylacrylamide)-modified silica" Analytical Chemistry. 68. 100-105 (1996)