2017 Fiscal Year Annual Research Report
Frontier of dynamic biomimetics based on the spatio-temporal structurization of block copolymers
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15H05495
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
上木 岳士 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (00557415)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 自己組織化 / ブロック共重合体 / ゲル / 化学振動反応 / 分子機械 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではブロック共重合体が形成するnm～μmオーダースケールの三次元秩序に時間軸を加え、この時空間構造を利用した以下の分子システムを構築する。１．BZ反応基質カプセル化ベシクルアレイを用いた生体環境で駆動する動的マイクロコンベア ２．自励振動ブロック共重合体の時空間ナノ相分離を利用したアメーバ運動。
１．に関してはカプセル化ベシクルアレイの前駆構造となるルテニウムビピリジン錯体修飾ブロック共重合体のベシクル構造化メカニズムを明らかにした。特に、各高分子成分の分子量およびセグメント比が系統的に異なるブロック共重合体を可逆的開裂付加連鎖移動(RAFT)重合により合成し、その高分子成分や添加塩が振動挙動にどのような影響を与えるか詳細を調査した。高分子鎖長と濃度がその時空間構造に与える影響について議論した論文は英国王立化学会のSoft Matterに採録され、優れた研究成果としてカバーピクチャーにハイライトされた。２．に関しては前年度までのABA型から設計を抜本的に見直し、階層的に集合化するABC型構造に切り替えた。結論として、前年度まで数mPa s程度だった粘性振幅を遙かに凌駕する数1000mPa sの粘性振幅を実現した。これは天然のアメーバ運動がアクチンフィラメントの重合／解重合によって誘起するゾル-ゲル振動の振幅に匹敵する。本高分子溶液は適切な条件に置くと、速度を一定間隔で変化させながら、あたかも実際のアメーバのように一方向に進行した。人工的に設計・合成した高分子化合物が、時空間ナノ相分離を利用することで、生体内のみで観測されていたソフトな運動を模倣した成果である。この研究成果はNature Commun.誌に採録が決まり、新聞やネットニュースなど各種メディアで紹介され広く注目を集めた。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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