2019 Fiscal Year Annual Research Report
Amplification of function in supramolecular/polymer composite gels and its application to highly sensitive sensors
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17K05848
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| Research Institution | Institute of Systems, Information Technologies and Nanotechnologies |
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Principal Investigator |
新海 征治 公益財団法人九州先端科学技術研究所, マテリアルズ・オープン・ラボ, 特別研究員 (20038045)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田丸 俊一 崇城大学, 工学部, 教授 (10454951)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超分子 / 高分子 / 多糖 / ゲル / センシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
特定の金属イオン添加によって体積収縮する高分子ゲルに超分子との連結ユニットを導入し、さらにその内部に熱応答的に凝集する超分子会合体を導入した、高分子/超分子複合ヒドロゲルを調製した。このヒドロゲルは金属イオンと熱の両方に応答して体積収縮することが確認された。さらに、金属イオンと熱の両方を同時にかけると、その体積収縮能が強化されることが確認された。この性質を利用する事で、andゲート型のロジックゲートを構築することに成功した。
超分子ヒドロゲル系とアニオン性多糖類との超分子的複合化を利用することで、硫酸化グルコサミノグルカン類の識別に成功した。この検出系では、ゾル-ゲル相転移という劇的な変化を利用する事で、より簡便な検出手法によって標的分子の識別を達成した。さらに、pH条件とアニオン性多糖の種類の双方が満たされた場合にのみ駆動するandゲート型の検出系であることから、高い選択性の実現にも成功した。興味深いことに、超分子会合体の会合状態を、アニオン性多糖類との錯形成によって動的に制御することに成功しており、これがゾル-ゲル相転移の発現原理となっていた。
カチオン性ポリチオフェンと、アニオン性蛍光性小分子からなる超分子複合体が、その形成過程で劇的な色調変化を示す事を見出した。そこで、この高分子・超分子複合体の水溶液に、アニオン性超分子と競合するアニオン性多糖を添加したところ、アニオン性多糖とアニオン性超分子との交換が進行したことを示す劇的な色調変化を誘発させることに成功した。この色調変化は、多糖上のアニオンの種類やその個数に応じて発現する事から、本系を利用することで、硫酸化グルコサミノグルカン類の識別に成功した。硫酸化グルコサミノグルカン類の識別は手術用薬剤等の品質調査に重要なものであるため、本研究成果は、医療に貢献し得る有益なものである。
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