スマートメンブレンの創成

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13133204
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
• Research Institution: Sophia University
• Principal Investigator: 讃井 浩平 上智大学, 理工学部, 教授 (30053664)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 青木 隆史 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助教授 (80231760) ; 樋口 亜紺 成蹊大学, 工学部, 教授 (30189766) ; 陸川 政弘 上智大学, 理工学部, 助教授 (10245798)
• Keywords: スマートメンブレン / 光学分割 / 高プロトン伝導膜 / 光学活性基 / 選択分離膜 / 光学異性体 / アミノ酸 / 燃料電池

Research Abstract

本年度は下記の2つの研究テーマについて研究した。
(1)光学活性基を有するスマートメンブレンの創成と光学分割能の評価
(1)生理活性超分子固定膜の創成とその光学分割能の評価:生体模倣膜の調製を最終目的として、DNAを分子認識部位として選択し、DNAを多孔膜上に固定化した分子認識膜を調製した。この分子認識膜によるアミノ酸の光学分割を限外ろ過法により検討した。分画分子量8000のセルロース限外ろ過膜を用いて、DNA固定化セルロース膜を調製した。ラセミフェニルアラニン水溶液を供給液として光学分割性を検討した結果、透過液中には、L体のフェニルアラニンが優先的に存在していた。この原因として、DNAはフェニルアラニンのL体と優先的に結合して、膜孔内に堆積したL体が優先的に膜を透過するためと考察した。透過8時間後の供給溶液(濃縮溶液)中には、D体のフェニルアラニンが優先的に存在していた。従って、本研究で調製したDNA固定化セルロース膜は、チャネル機構を有していることが明らかとなった。
(2)光学活性な環境応答性高分子によるスマートメンブレンの創成:感温性を発現するN-isopropylacrylamide(IPAAM)ユニットに光学活性な(S)-N-sec-butylacrylamide((S)-sec-BAAm)ユニットを導入した共重合体を合成した。さらにこの光学活性な共重合体は、共存するL-Trpと選択的に相互作用し相転移挙動が変化することが分かった。この共重合体は、相転移温度(LCST)以上で水に不溶となることから、現在、環境を変化させて光学活性な基質と相互作用させた状態で安定な固体分離膜を作成する条件を検討している。
(2)燃料電池用高プロトン伝導膜の創成とその評価
400℃程度の耐熱性を有するプロトン伝導性膜であるポリベンズイミダゾールブタンスルホン酸を合成した。プロトン輸送に不可欠な親水基と水分子による分子キャビティの形成を制御するために、このプロトン伝導性膜にアパタイト化合物を複合化した。その結果、膜の機械的強度が増加し、低湿度領域におけるプロトン伝導性が向上した。

Research Products

• [Publications] 樋口 亜紺 他6名: "Optical resolution of amino acid by ultrafiltration using recognition sites of DNA"J.Membrane Sci.. (印刷中)(3/12現在). (2002)
• [Publications] 樋口 亜紺 他6名: "Separation of endocrine disruptors from aqueous solutions by pervaporation"J.Membrane Sci.. 198. 311-320 (2002)
• [Publications] 樋口 亜紺 他8名: "Permeation of g-globulin through Microporous Membranes under Existence of Trace DNA"J.Membrane Sci.. 186(1). 9-18 (2001)
• [Publications] 陸川 政弘: "炭化水素系高耐熱電解質材料"工業材料. 50. 47-50 (2002)
• [Publications] 陸川 政弘: "固体高分子型燃料電池 第2章 第2節"技術情報協会. 228 (2001)