2017 Fiscal Year Research-status Report
Fabrication of Hierarchically Structured Supramolecular Materials from Enzymatically Synthesized Helical Amylose Analog Polysaccharides
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17K06001
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
門川 淳一 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (30241722)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山元 和哉 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (40347084)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 多糖 / アミロース / 超分子 / 階層構造 / 酵素触媒重合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、研究代表者らが開拓してきたホスホリラーゼ酵素触媒重合場において高分子包接錯体を形成する手法(つる巻き重合)を利用して、らせん状アミロースアナログ多糖から階層構造的に超分子が高次に集積した材料を創製する。まず、これまでの手法を参考にアナログモノマーとしてグルコサミンの1-リン酸を用いて重合を行い対応するカチオン性のアミロースアナログアミノ多糖を合成した。これをアミロサミンと名付けた。具体的には塩化マグネシウムを溶解したアンモニア緩衝液中で反応を行うことで、反応の進行とともにモノマーから遊離して反応を阻害する無機リン酸をアンモニウムマグネシウム塩として沈殿させることで糖鎖伸張反応を効率的に進行させて目的の多糖を得た。これを酢酸水溶液に溶解し、還元剤存在下、還元アミノ化を行った。その結果、反応条件を変えることにより、ナノ粒子～ヒドロゲルまでの異なるスケールの自己集合化材料が得られることが分かった。具体的には、還元末端に対して3～5当量の還元剤を用いるとナノ粒子が得られ、10～50当量ではさらに集合化してマイクロスケールの凝集体が得られた。また、100当量以上ではヒドロゲルが生成した。一方、このカチオン性のアミロサミンと同じ結合様式を持つアニオン性多糖であるアミロウロン酸との静電相互作用による錯体形成を検討した。TEMPO酸化により合成したアミロウロン酸とアミロサミンの水溶液を混合することで水不溶性の生成物を得た。単離された生成物の種々の測定結果と分子動力学計算により二重らせんの形成が支持された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ホスホリラーゼ酵素触媒重合によるアミロースアナログアミノ多糖（アミロサミン）の効率的合成条件を確立し、その後の錯体形成による二重らせん形成や自己集合化材料の創製を達成した。以上のことから本研究は当初の計画以上に進展していると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
種々のゲスト高分子存在下、ホスホリラーゼ酵素触媒重合を行い、アミロースアナログ多糖からのつる巻き重合の適用の可能性を検証し、アミロースとの錯体形成能の違いを明らかにする。さらにゲスト高分子をデザインされた高次ビルディングブロック構造へと発展させた基質を用いてつる巻き重合を行い、アミロースアナログ多糖からの包接錯体形成を基盤とする階層構造超分子材料創製を検討する。生成物のIR、NMR測定を行うことで構造を明確にする。またX線回折測定により錯体構造を明らかにする。
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