環境感応型高分子ゲルを用いた酵素活性制御に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650920
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 中野 義夫 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (30092563)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清田 佳美 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (60216504) ; 中崎 清彦 静岡大学, 工学部, 助教授 (70180263)
• Keywords: 感温性高分子ゲル / 自律応答材料 / 膨潤、収縮速度 / 温度スイング / 物質移動

Research Abstract

種々の構造(網目密度、架橋度)物理構造:空間サイズ・ディメンジョン)を有するN-イソプロピルアクリルアミド(感温性高分子)ゲルを合成し、種々の環境操作条件における応答挙動について検討した。N-イソプロピルアクリルアミドゲル粒子を自作の溶液流通型充填セル内に投入し、このセル内に蒸留水を循環させながら上限ならびに下限温度を設定して環境温度をスイングさせた。温度ならびに時間に依存したゲルの膨潤体積をゲル粒子充填層の充填高さから測定し、環境操作に依存したゲルの応答性を明らかにした。ゲルの応答性についてはゲルネットワークの見掛けの拡散係数によって評価した。ここで、ゲルの体積相転移温度を横切るように温度をスイングさせた場合(case1)、ゲルの体積相転移温度よりも低温域において温度をスイングさせた場合(case2)について検討した。case1:ゲルの架橋密度が高い場合には、(1)降温時(ゲルの膨潤時)は、ゲルネットワークの見かけの拡散係数は降温速度依存性が小さくほぼ一定の値となる。(2)昇温時(ゲルの収縮時)は、ゲルネットワークの見かけの拡散係数は膨潤時に比べ大きな値となり、また、昇温速度の増加とともに増加することが明らかとなった。一方、ゲルの架橋密度が低い場合には、昇温時(ゲルの収縮時)のゲルネットワークの見かけの拡散係数は昇温速度の上昇とともに小さくなることがわかった。この様に、収縮時のゲルネットワークの見かけの拡散係数が架橋密度に依存して異なる傾向となることは、収縮時にゲル表面にスキン相を形成するか否かに係わっていることがわかった。case2:ゲルネットワークの見かけの拡散係数は膨潤時及び収縮時ともに同程度の値となり、収縮時の見かけの拡散係数が小さくなることがわかった。これらの結果から、感温性高分子ゲルの膨潤挙動の温度操作において、収縮時のゲルの応答速度は膨潤時に比べて制御が容易であることがわかった。

Research Products

• [Publications] 中野義夫、清田佳美ら: "感温性高分子ゲルの環境条件と応答特性" 化学工学会第61年会研究発表講演要旨集. 発表予定. (1996)
• [Publications] 中野義夫、清田佳美ら: "感温性高分子ゲルの粒子構造と吸着特性" 化学工学会新潟大会研究発表講演要旨集. 142-143 (1995)
• [Publications] 中野義夫: "環境感応型高分子ゲルの化学・物理構造制御による吸着分離システムの構築" ケミカル・エンジニヤリング. 40. 536-540 (1995)