Microbial synthesis of functional cationic-polyelectrolyte and preparation of polycationized plastic materials

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K17961
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 牛丸 和乗 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究員 (10770703)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ε-ポリ-L-リジン / バイオベースポリマー / 親水化 / 抗菌化 / 細胞接着

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、微生物が生産する高分子であるε-ポリ-L-リジン(ε-PL)と汎用高分子を連結することで、汎用高分子にε-PLの親水性・抗菌性・細胞接着性が付与された新たな材料の創出を目指すものである。
本年度は、ε-PLとポリスチレンを連結したブロック共重合体の合成・精製・評価を行った。末端に反応性の官能基を導入したε-PLを独自の微生物プロセスによって大量調製し、評価を含めた一連の実験に必要な十分量の原料を調製した。
続いて、調製した末端官能基化ε-PLと、ラジカル重合で合成した末端官能基化ポリスチレンを用い、反応物の評価まで視野に入れたラージスケールでのブロック共重合体の合成を行った。前年度までに最適化した条件を参考にして、前年度の約20倍スケールでε-PLとポリスチレンの連結反応を行った。液-液抽出および再沈殿で反応産物を精製し、精製後の化合物をNMRで分析したところ、ポリスチレン末端官能基に由来するピークが消失しており、何らかの反応の進行は示唆されたものの、共重合化されたはずのε-PLに由来するピークが確認できず、目的のブロック共重合体の生成は確認できなかった。精製後の化合物を詳細に分析した結果、副反応によってポリスチレンの末端官能基が変性している可能性が示唆された。この結果から、目的のε-PLとポリスチレン共重合体を得るためには、触媒および連結反応に用いる末端官能基の種類を変更し、より穏やかな条件で反応が進行する系を適用する必要があると考えている。