2017 Fiscal Year Research-status Report
Recognition and Sensing of Fluorous Organic Compounds Using Nanocomposite of Molecularly Imprinted Polymer as Artificial Antibody
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17K05916
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
松井 淳 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 教授 (10264954)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | パーフルオロオクタンスルホン酸 / PFOS / 分子インプリント / 分子認識 / フルオラス相互作用 / 人工抗体ポリマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、パーフルオロオクタンスルホン酸(PFOS)やパーフルオロオクタン酸(PFOA)などの有機フッ素化合物（PFCs）が環境汚染物質として注目されている。従来のPFCs分析では、フルオラスシリカ等を用いてフルオラス化合物群を分離することは可能であるが、特定のフッ素化合物を特異的に分離することはできない。そこで本研究では、分子インプリント法を用いて、PFOSを認識する高分子材料（人工抗体ポリマー）を合成することを目的とした。PFOSインプリント高分子（PFOS-IP）の合成には、テンプレート分子としてPFOS、機能性モノマーとしてフルオラス相互作用が期待できる含フッ素モノマー（ヘプタデカフルオロデシルアクリレート，HFA）、及び、静電相互作用が期待できるカチオン性モノマー（N,N-ジメチルアミノエチルメタクリレート，DMAEMA）を用いた。
架橋剤（エチレングリコールジメタクリレート）ととも、PFOS、HFA、DMAEMA、重合開始剤AIBNを混合し、60℃で17時間加熱することにより重合反応を行った。得られた塊状の網目状高分子をメタノールで洗浄してテンプレートを除去することにより、PFOS-IPを得た。また、比較のため、テンプレートを加えずに重合した非インプリント高分子(NIP)の合成も行った。これらの高分子をすりつぶして32-63 マイクロメートルの粒子をカラムに充填し、PFOSの保持時間を測定した。
PFOSの保持を比較したところ、PFOS-IPではNIPと比較して約2.5倍、保持時間が長いことがわかった。これは、ポリマー内にPFOSの結合部位が構築されていることを示唆している。比較のため、フッ素をもたないオクタンスルホン酸の測定を行ったところ、ほとんど保持が見られず、PFOS-IPによるPFOSの保持にはフルオラス相互作用が関与していることが示唆された。
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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
環境負荷物質であり、生体への蓄積性が懸念されているパーフルオロ化合物に対して、選択的に結合する高分子材料（人工抗体ポリマー）を合成することができた。これは初年度計画の主目的としていた内容であり、おおむね順調に研究が進んでいると判断できる。しかし、結合力や選択性についてはまだ十分な評価ができておらず、評価結果をもとに高分子材料の設計について改善を重ねていく必要があると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に作製したパーフルオロオクタンスルホン酸（PFOS）認識高分子（人工抗体ポリマー）に関する知見をもとに、人工抗体ポリマーを分離材料としてのみでなく、センシング材料としても応用できるよう外部刺激応答性を導入する。具体的には、人工抗体ポリマーが水系溶媒中でゲルとなるよう作製し、PFCsに対する刺激応答性（膨潤・収縮）を評価する。人工抗体ポリマー（ゲル）の作製の概念は、初年度作製した人工抗体ポリマーと同じであるが、骨格用モノマーにはN-イソプロピルアクリルアミドを中心にさまざまなアクリルアミド系モノマーについて検討し、さらに、含フッ素モノマーやアクリル酸等を併用することで、高分子内のパーフルオロアルキル鎖の凝集・解離、親水／疎水バランスの変化、アクリレート残基のプロトン化・脱プロトン化の制御等が、PFCsの結合によってもたらされ、体積変化を起こすようポリマー設計を行う。
人工抗体ポリマー（ゲル）の刺激応答性の評価には反射型干渉分光装置（RIfS）を用いる。シランカップリング等によってビニル基修飾を施した窒化ケイ素基板を人工抗体ポリマーで被覆し、洗浄によってテンプレートが除去した後、基板上でターゲットのPFCsとの結合に伴う膨潤あるいは収縮を、RIfSにより測定する。さらに、この評価システムをセンサーとして評価するため、PFOSをはじめ、ヒトの血液で検出されている15種類のPFCsを用いてモデル試料の分析を試みる。
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| Causes of Carryover |
初年度の計画として、パーフルオロオクタンスルホン酸（PFOS）を認識する人工抗体ポリマーの作製を目指していたが、合成に成功した時期が当初予定よりも遅れ、結合力や選択性の評価を十分に行えなかった。したがって、当初予定していた関連の消耗品及び旅費（学会参加）について、予算執行が次年度となった。
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Research Products
(1 results)
