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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Development of structural color ink based on melanin-mimetic polydopamine

Research Project

Project/Area Number 17H03110
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

桑折 道済  千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80512376)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords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 / コアーシェル粒子
Outline of Annual Research Achievements

自然界での動植物に見られる鮮やかな構造色は、毒性を示す色素や顔料が不要で色褪せがなく、従来の色素色にはない独特の光沢を有する。本研究では、自然界での構造色発現においてメラニンが重要な役割を担っていることから創発し、メラニンの模倣体のポリドーパミンをシェル層として作製したコアーシェル型の人工メラニン粒子を独自材料とし、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して研究を実施した。
昨年度までに、異方性を有する楕円体状の人工メラニン粒子、階層構造を有する中空状の人工メラニン粒子、ポリドーパミンに変えてポリノルエピネフリンをシェル層とする人工メラニン粒子,ならびに粒子表面にポリマー鎖を付与したヘアリー状の人工メラニン粒子をそれぞれ作製し、それらの集積によって発現する構造色の特徴についてまとめた。今年度は、人工メラニン粒子を集積後に光硬化樹脂で硬化し、溶媒によってコア部のポリスチレン部位を除去することで、人工メラニン粒子を素材とする逆オパール材料を作製した。得られた材料は機械的強度に優れ、人工メラニン粒子の特徴である光吸収能を有することから視認性の高い構造色を発現し、溶媒応答センサーとして有用であることがわかった。また、メラニン前駆体としてポリチロシンを被覆したコアーシェル粒子を新たに作製した。この材料は光吸収能を示さないが、光を照射すると共役系が伸長しメラニン化することを見出した。本技術を利用することで、外部刺激によるメラニン化に伴い、構造色の可視化を制御可能な新たなインクとしての応用展開が期待される。
以上の研究を通して人工メラニン粒子の形状や組成が構造発色に与える基礎的知見を蓄積し、かつ応用展開に向けた道筋を見出すことができ、構造色を基盤とするインク状色材の開発に向けて重要な知見を得ることができた。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

  • Research Products

    (20 results)

All 2019 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 7 results) Book (3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Ellipsoidal Artificial Melanin Particles as Building Blocks for Biomimetic Structural Coloration2019

    • Author(s)
      Kohri Michinari、Tamai Yuki、Kawamura Ayaka、Jido Keita、Yamamoto Mikiya、Taniguchi Tatsuo、Kishikawa Keiki、Fujii Syuji、Teramoto Naozumi、Ishii Haruyuki、Nagao Daisuke
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 35 Pages: 5574~5580

    • DOI

      doi: 10.1021/acs.langmuir.9b00400

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Acid-induced Control of Surface Properties Using a Catecholic Silane Coupling Reagent2019

    • Author(s)
      Kohri Michinari、Irie Saki、Yamazaki Shigeaki、Kohaku Kotona、Taniguchi Tatsuo、Kishikawa Keiki
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 48 Pages: 551~554

    • DOI

      doi.org/10.1246/cl.190138

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Artificial melanin particles: new building blocks for biomimetic structural coloration2019

    • Author(s)
      Kohri Michinari
    • Journal Title

      Polymer Journal

      Volume: 51 Pages: 1127~1135

    • DOI

      doi.org/10.1038/s41428-019-0231-2

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nanogel particle-based lanthanide composites for transparent magnetic materials2019

    • Author(s)
      Kohri Michinari、Aoki Yukika、Kohaku Kotona、Kishikawa Keiki
    • Journal Title

      Materials Letters

      Volume: 254 Pages: 278~281

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.matlet.2019.07.090

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Does Introduction of a Bent Tail Stabilize Biaxiality and Lateral Switching Behavior of Smectic A Liquid Crystal Phases of Rodlike Molecules?2019

    • Author(s)
      Koga Chiharu、Kohri Michinari、Taniguchi Tatsuo、Kishikawa Keiki
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 123 Pages: 4324~4332

    • DOI

      doi: 10.1021/acs.jpcb.9b00589

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Polarity-adjustable Columnar Liquid Crystalline Compound by Intermittent Voltage Application2019

    • Author(s)
      Ohno Takaya、Nagaoka Nozomi、Kohri Michinari、Taniguchi Tatsuo、Kishikawa Keiki
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 48 Pages: 315~318

    • DOI

      doi.org/10.1246/cl.180982

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation of photochromic liquid core nanocapsules based on theoretical design2019

    • Author(s)
      Tsuru Yosuke、Kohri Michinari、Taniguchi Tatsuo、Kishikawa Keiki、Karatsu Takashi、Hayashi Masaki
    • Journal Title

      Journal of Colloid and Interface Science

      Volume: 547 Pages: 318~329

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.jcis.2019.04.008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 孔雀の発色を再現-人工メラニンによる構造発色-2019

    • Author(s)
      桑折道済
    • Journal Title

      現代化学

      Volume: 6 Pages: 52-55

  • [Journal Article] 人工メラニン粒子を用いるバイオミメティック構造色材料2019

    • Author(s)
      桑折道済
    • Journal Title

      色材協会誌

      Volume: 92 Pages: 195-199

  • [Presentation] 色材応用に向けた特異な発色/磁性を示す高分子材料の開発2019

    • Author(s)
      桑折道済
    • Organizer
      慶應義塾大学講演会
    • Invited
  • [Presentation] 自然界での構造発色の仕組みと人工的な再現2019

    • Author(s)
      桑折道済
    • Organizer
      日本色彩学会視覚情報基礎研究会第37回研究発表会
    • Invited
  • [Presentation] Structural coloration based on biomimetic artificial melanin particles2019

    • Author(s)
      M. Kohri
    • Organizer
      Japan Taiwan Bilateral Polymer Symposium 2019(JTBPS2019)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Biomimetic structural coloration based on artificial melanin particles2019

    • Author(s)
      M. Kohri
    • Organizer
      Okinawa Colloids 2019
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 生物の発色を模倣した人工メラニンによる構造色材料の開発2019

    • Author(s)
      桑折道済
    • Organizer
      分子系の複合電子機能第181委員会
    • Invited
  • [Presentation] 特異な発色/磁性を示す高分子材料の開発と色材応用2019

    • Author(s)
      桑折道済
    • Organizer
      第28回ポリマー材料フォーラム
    • Invited
  • [Presentation] 人工メラニン粒子の自己集積による構造発色材料の作製2019

    • Author(s)
      桑折道済
    • Organizer
      第29回日本MRS年次大会
    • Invited
  • [Book] 次世代のポリマー・高分子開発,新しい用途展開と将来展望2019

    • Author(s)
      桑折道済
    • Total Pages
      608(分担:580-585)
    • Publisher
      技術情報協会
  • [Book] 光機能性有機・高分子材料における新たな息吹2019

    • Author(s)
      桑折道済
    • Total Pages
      333(分担:270-276)
    • Publisher
      シーエムシー出版
  • [Book] 国立大学で工学を学ぼう2019

    • Author(s)
      桑折道済
    • Total Pages
      243(分担:154-155)
    • Publisher
      株式会社フロムページ夢ナビ編集部
  • [Remarks] 千葉大学ソフト材料化学研究室HP

    • URL

      http://chem.tf.chiba-u.jp/gacb03/saito/toppu.html

URL: 

Published: 2021-01-27  

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