2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study of various water dynamics using high-precision terahertz spectroscopy
| Project/Area Number |
16K05642
|
|---|
| Research Institution | University of Tsukuba |
|---|
Principal Investigator |
服部 利明 筑波大学, 数理物質系, 教授 (60202256)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | テラヘルツ波 / 遠赤外 / 皮膚 / 真皮 / ゲル / 水和 / 分光 / 水溶液 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，精密テラヘルツ分光測定を用いて，さまざまな水溶液やその他の水を含む系について調べ，これらの系において，溶質などの分子との相互作用によって水の主に動的な性質がどうなるかを研究し，その多様性を理解することを目指して，研究を行った。
3年間の研究の結果，糖やタンパク質の水溶液において暗黙に仮定されているような，運動性が低下した水和水の存在だけでは，系の水分子のダイナミカルな性質は把握できないいことが，明瞭になった。具体的には，おもに以下の成果が得られた。
１．アガロースを含む高分子ヒドロゲルにおいて，水分子の運動性はバルク水よりも向上していることが明らかとなり，またその高分子濃度依存性は単純に濃度に比例するものではなく，興味不快ゲル中の水の動的な性質が初めて明らかになった。
２．ヒト皮膚のうち表皮より内側にある真皮のテラヘルツ分光特性について，丁寧な測定を行い，新たな知見を得た。真皮は水を多く（約70%）含み，表皮へ水分や栄養分を運ぶ媒体として機能しているとともに，肌の機械的な強度・弾性を担っている。乾燥成分は，コラーゲンが大部分を占め，これがネットワークを組んでいる。その間にヒアルロン酸などのグリコサミノグリカンのような大量の水分を抱え込むことができる分子が存在している。このような系における水の性質を理解することは，皮膚科学や美容の今後の進展のために重要である。本研究では，真皮を徐々に乾燥させることで水分量を変化させ，テラヘルツ吸収の水分量依存性を調べた。その結果，真皮中の水分子の運動性は，バルク水よりも大きいことが分かり，また，ある水分量を境に，水の存在状態が変化することが示唆された。
|
