2019 Fiscal Year Annual Research Report
Microbial production of elastic polymers with ordered structure
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17H01902
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
松本 謙一郎 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80360642)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大井 俊彦 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (40223713)
佐藤 敏文 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80291235)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | バイオベースプラスチック / 海洋分解性 / ブロック共重合体 / 自己組織化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微生物産生ポリエステルであるポリヒドロキシアルカン酸（以下PHA）は、再生可能なバイオマスから合成されるプラスチックとして利用可能であり、加えて、使用後は幅広い自然環境中で分解される。このことから、環境低負荷型の次世代材料として期待されている。実際、2019年からは日本国内においても商業利用が始まっている。今後のさらなる普及のためには、より多くの用途に用いることのできる新規材料開発が重要な研究課題となる。ポリマー材料の物性は、モノマーユニットの化学構造だけでなくその重合する順番にも大きく影響される。例えば、二種類のモノマーユニットのランダム共重合体とブロック共重合体は、全体の組成は同じでも異なる物性を示す。合成高分子分野においては、ブロック共重合体は数多く合成されているが、PHAのブロック共重合体を合成することは困難であった。研究代表者は、特殊な生合成系を用いることでPHAブロック共重合体を合成可能であることを初めて見出した。本研究では、新たに見出したモノマー配列の違いが材料物性にどのように影響するのかを調べた。PHAの合成系遺伝子群を導入した遺伝子組換え大腸菌を用いて、全体組成の類似したブロック共重合体とランダム共重合体を合成した。合成後の菌体からポリマーを抽出した後、フィルムへと成型した。得られたポリマーフィルムの熱的性質を測定し、ブロック共重合体とランダム共重合体が分子レベルで異なる構造（相構造）を持つことを明らかにした。次に、これらのフィルムの機械的性質を測定した。その結果、熱的性質から予想された相構造の違いに対応した異なる機械的性質を示すことが分かった。これらの結果より、PHAのモノマー配列の制御により、従来と異なる材料物性を示すPHAの生合成に初めて成功した。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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