2016 Fiscal Year Research-status Report
らせん性多糖を活用した新規スマートマテリアルの開発
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15K05491
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| Research Institution | Sojo University |
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Principal Investigator |
田丸 俊一 崇城大学, 工学部, 教授 (10454951)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 超分子化学 / 多糖 / らせん構造 / 自己組織化 / 刺激応答 / 階層構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、ベータ-1,3-グルカン類であり三重らせん構造を持つ多糖であるカードラン（CUR）の物質補足能を利用して、様々な機能性分子の秩序的複合化への活用とその有用性の評価および応用範囲の拡張を目指している。
CURの側鎖にアミロースを導入したアミロースグラフトCUR（AGC）を用いて、複数の機能性材料が秩序立って組織された、新しい超分子材料の開発を計画した。前年度までに、水溶性の蛍光性ポリチオフェンをAGCと複合化することで、木の枝状に無数に伸びたアミロース側鎖/ポリチオフェン複合体から木の幹に当たるCUR主鎖/ポリチオフェン複合体への効率的なFRET現象の発現に成功している。本年度は、アミロース側鎖の導入が与えるAGCの物質包摂能の変化について明らかにした。基本的に側鎖の導入率が上昇すると、CUR主鎖のらせん構造にゆらぎが生じ、キラルな環境が緩和されることが示唆された。しかし、らせん内部への物質包摂能に関しては、側鎖の導入率には大きな影響を受けないことが確認された。以上の結果から、側鎖修飾CURはその包摂能を十分に維持しながら様々な機能性分子の秩序的複合化の為の媒として活用できる、有用な素材であることが明らかとなった。
CURは水性ゲルを形成することが知られている。そこで、側鎖修飾CURの材料化の可能性を探索するために、これらのCUR誘導体の水性ゲル形成能の評価を行った。その結果、側鎖修飾CURはその修飾形態に依存せず、未修飾のグルコースユニットを一定量残すことで水性ゲルを形成可能である事が確認された。また、側鎖にアミノ基とカルボキシル基を導入した両性CURは、水性ゲル形成能は低かったものの、pH調整により数μmサイズの微粒子を形成することが確認された。この微粒子はpH応答によって解離・再形成する事から、薬物輸送などの担体としての活用が期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、以下の手順に従って、らせん性多糖を基盤とした高効率の光電変換能を示す超分子複合材料や外部刺激によってon/off制御可能な触媒の開発を進めると共に、様々な機能性分子に刺激応答性を簡便に付与できる超分子型刺激応答機能拡張モジュールの開発を目指すものである。主な研究目標は、１）各種側鎖修飾カードランの合成とその基本的物性の評価、２）各種側鎖修飾カードランの光捕集システムへの応用、３）各種側鎖修飾カードランの材料化の可能性の評価、４）光触媒を導入したカードラン誘導体の開発と触媒能の評価、である。
平成28年度は、すでに合成に成功していたアミロースグラフトカードランや両性カードランの機能発現について詳細に検討する事が出来た。アミロースグラフトカードランでは、光捕集システムへの応用を意識して、カードランの側鎖修飾が及ぼす分子捕捉能の影響についての理解が深まり、次年度に計画している実際の材料化に向けて前向きな知見を得ることが出来た。さらに、修飾カードランそのものの材料化特性として、水性ゲル化能・微粒子形成能・透明薄膜形成能を評価し、側鎖修飾カードランが持つ分子捕捉能を活用した機能材料開発のための道筋を拓くことに成功した。
以上の成果は、現在2報の学術論文と1件の特許として近日中に投稿・申請予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
アミロースグラフトカードラン（AGC）を利用した光捕集システムの開発を進める。アミロース側鎖にドナー色素、カードラン主鎖にアクセプターを導入することで、AGCが持つ樹状構造を有効に利用した光捕集システムの構築が期待される。今後は、ドナー色素やアクセプター色素の組合せを様々に検討すると共に、アミロース側鎖の導入率と光捕集効率との関係などを明らかにして、実際の光電変換能の発現と高効率化を進める。
水性ゲルを形成する側鎖修飾カードランについては、側鎖構造の変換によって、体積変化などによって物質を検出するセンサーなどの機能性ゲルへの変換の可能性を追求する。一方、両性カードランからなるマイクロ微粒子については、その微粒子サイズの調節法を確立し、特に薬物輸送担体としての利用を目的に200nm程度のサイズの微粒子を調製する。また、この微粒子内の置換基間を適度に架橋することで、微小ゲルへと変換する。この微小ゲルは、pHに応答して膨潤収縮を繰り返す、刺激応答型の微粒子となる事が期待され、残存する官能基を活用することで更なる化学修飾が可能である。このことを利用して、刺激応答型の機能性微小ゲルへの展開を図る。
透明膜を形成可能な側鎖修飾カードランについては、膜中への分子の取り込みについて詳細に検討する事で、偏光膜やフィルター、発光材料への応用を展開する。
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Research Products
(9 results)
