2017 Fiscal Year Annual Research Report
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17J00917
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
盛満 裕真 九州大学, 工学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | デオキシリボ核酸 / DNA / 環境調和型高分子 / 力学特性 / グリーンポリマー / レオロジー / 高分子構造・物性 / 分子鎖凝集構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当研究室では、天然高分子であるデオキシリボ核酸(DNA)から作製した固体膜が、含水量に応じてガラス状から半結晶性、また、ゴム状高分子様まで幅広い引張特性を示し、さらには、化学架橋によるそれらの制御も可能であることを明らかにしている。本研究では、DNA固体膜のさらなる力学特性制御およびその基礎物性を明らかにすることを目的としている。本年度は、DNA 固体膜の問題点である水の蒸発による力学特性の変化を解決すべく、イオン液体、リン酸二水素コリン(CDP)に着目し、CDP含有DNA固体膜（以下DC膜）を作製した。DC膜はDNAとCDPの重量比を90/10から50/50の範囲で調整した混合水溶液から溶媒キャスト法に基づき作製した。
DC膜の力学特性は引張試験に基づき評価した。CDP率を調整することにより、ガラス状高分子様から半結晶性高分子、ゴム状高分子様に至るまで、DNA固体膜の力学特性を系統的に精密制御することを達成した。その力学特性の時間依存性は小さく、力学特性の安定性の向上を達成した。DC膜の凝集構造のひずみ依存性は、広角X線回折測定に基づき評価した。その結果、DNA固体膜内の分子鎖間距離は、ひずみが増加するに伴い減少すること、未延伸時の分子鎖間距離は、CDP含有率が増加するに伴い、増加することが明らかになった。DC膜の分子鎖熱運動性は動的粘弾性測定により評価した。その結果、CDP含有率が増加するに伴い、ガラス転移に相当する緩和のピーク温度が減少すること、ならびにそのピークの半値幅が減少することが明らかになった。単純な要素からなる力学モデルを構築し、引張特性を弾性成分、延性成分、塑性成分に分けて解析した。その結果、弾性成分、延性成分および塑性成分は、それぞれ、延伸後の分子鎖間距離、分子鎖運動性、および分子鎖間距離のひずみ依存性に依存していることを明らかにした。
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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
CDP含有率を変化させることにより、DC固体膜内のDNAの分子鎖間距離や分子鎖熱運動性を調整できること、それに伴いDC固体膜の引張特性を精密に制御できることを明らかにした。また力学特性の安定性の向上を達成した。これらの知見は、DNA固体膜が様々な固体材料として応用展開可能であることを示唆する。ならびに、単純な要素モデルによる引張特性の解析方法およびその結果は、可塑剤に基づく高分子固体材料の力学特性制御において重要な設計指針となりうる。以上の結果より、進捗はおおむね順調であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、インターカレート型架橋剤を合成し、DNAとの混合液体から溶媒キャストすることにより、動的架橋DNA固体膜を作製し、DNA固体膜の高靱性化を実現する。加えてDNAの固体基板への固定化を行い、その分子鎖凝集構造とバイオ界面特性の相関を議論する。
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