2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of structural color ink based on melanin-mimetic polydopamine
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17H03110
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
桑折 道済 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80512376)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | メラニン / 人工メラニン / ポリドーパミン / バイオミメティクス / 構造色 / 高分子微粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鳥や昆虫等に見られる微細なナノ構造に起因する色「構造色」は、毒性を示す色素や顔料が不要で色褪せがなく、従来のインクにはない独特の光沢を有することから、次世代インクとして期待されている。本研究では、自然界での構造色発現機構から着想した、メラニン模倣体「ポリドーパミン」を素材とする新たな形状/組成の複合構造粒子を作製し、構造色を基盤とするインク状色材開発の学理と技術革新に貢献することを目的とする。
従来は真球状メラニン模倣粒子を使用してきたが、自然界では異方性あるいは中空構造粒子を構成単位とする鮮やかな構造発色例が多数ある。本年度は、新たな構造発色を目指し、異方性メラニン模倣粒子作製を行なった。真球状メラニン模倣粒子をポリビニルアルコール(PVA)水溶液に分散させ、乾燥させることで粒子内包フィルムを作製し、得られたフィルムを加熱条件下で延伸し(120℃、 1 mm/min)、その後PVAを溶解除去することで異方性メラニン模倣粒子を作製した。粒子分散液を乾燥させて構造色ペレットを作製し、絶対反射測定により構造色の解析を行ったところ、アスペクト比が高い粒子を用いたペレットほど、反射ピークがブルーシフトした。また、自然界でのメラニンは単一成分ではなく、複数の経路を経由して生成する複雑な構造をとっている。これまでメラニン前駆体として利用していたドーパミンに加えて、チロシン、ドーパ、ノルエピネフリンをそれぞれ用いて、粒子を作製した。その結果、前駆体の種類によって生成粒子の黒色度や表面形状が変わり、メラニン模倣粒子の構成材料が構造発色に大きな影響を与えることがわかった。
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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
本年度は、構造色の視認性向上に必須の黒色吸収シェル層としてポリドーパミンを用いて，これまで達成されていないメラニン系非球形型粒子の作製に成功と構造発色の評価に成功した。また、メラニン前駆体の種類が構造発色に与える影響についても知見を得ることができ、おおむね当初の計画通りに研究が推移していると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、作製した各種メラニン模倣粒子による構造発色の詳細な評価を行うとともに、屈折率制御を志向した、中空構造を有するメラニン模倣粒子の作製にも着手し、より多彩な構造発色の実現を目指す。
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