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2017 Fiscal Year Research-status Report

Fabrication of Hierarchically Structured Supramolecular Materials from Enzymatically Synthesized Helical Amylose Analog Polysaccharides

Research Project

Project/Area Number 17K06001
Research InstitutionKagoshima University

Principal Investigator

門川 淳一  鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (30241722)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山元 和哉  鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (40347084)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords多糖 / アミロース / 超分子 / 階層構造 / 酵素触媒重合
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。

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。

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。

  • Research Products

    (20 results)

All 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Hierarchically controlled assemblies from amylose analog aminopolysaccharides by reductive amination: From nano- to macrostructures2018

    • Author(s)
      Takuya Nakauchida, Kazuya Yamamoto, Jun-ichi Kadokawa
    • Journal Title

      Journal of Applied Polymer Science

      Volume: 135 Pages: 45890

    • DOI

      DOI: 10.1002/APP.45890

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation and characterizations of all-biodegradable supramolecular hydrogels through formation of inclusion complexes of amylose2017

    • Author(s)
      Jun-ichi Kadokawa, Shintaro Nomura, Tsuyoshi Kyutoku
    • Journal Title

      Polymer Bulletin

      Volume: 74 Pages: 4499~4513

    • DOI

      doi.org/10.1007/s00289-017-1972-8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation and Material Application of Amylose-Polymer Inclusion Complexes by Enzymatic Polymerization Approach2017

    • Author(s)
      Saya Orio, Kazuya Yamamoto, Jun-ichi Kadokawa
    • Journal Title

      Polymers

      Volume: 9 Pages: 729~729

    • DOI

      doi:10.3390/polym9120729

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Precision Synthesis of Functional Polysaccharides by Enzymatic Polymerization2018

    • Author(s)
      Jun-ichi Kadokawa
    • Organizer
      EuroSciCon Conference on Chemistry
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] つる巻き重合によるアミロース‐ポリ(THF-b-オキサゾリン)包接錯体の創製と材料展開2018

    • Author(s)
      矢野敬将,山元和哉,門川淳一
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] カチオン性とアニオン性のアミロースアナログアミノ多糖からの錯体形成2018

    • Author(s)
      宇都卓也・湯井敏文・山元和哉・門川淳一
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] Synthesis of well-defined unnatural polysaccharides by phosphorylase-catalyzed enzymatic polymerization2017

    • Author(s)
      Jun-ichi Kadokawa
    • Organizer
      253rd ACS National Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アミロースアナログアミノ多糖からの自己集合化材料の創製2017

    • Author(s)
      中内田拓也・山元和哉・門川淳一
    • Organizer
      第66回高分子学会年次大会
  • [Presentation] つる巻き重合によるアミロース超分子ネットワーク材料の創製2017

    • Author(s)
      荘司卓哉・山元和哉・門川淳一
    • Organizer
      第66回高分子学会年次大会
  • [Presentation] 中内田拓也・山元和哉・門川淳一2017

    • Author(s)
      アミロースアナログアミノ多糖からの異なるスケールでの集合化材料創製
    • Organizer
      第54回化学関連支部合同九州大会
  • [Presentation] ホスホリラーゼ酵素触媒重合の特性を利用した機能化アミロースの合成2017

    • Author(s)
      門川淳一・山元和哉・田中知成
    • Organizer
      第66回高分子討論会
  • [Presentation] 酵素合成アミロースからの高次構造形成を利用したネットワーク材料の創製2017

    • Author(s)
      荘司卓哉・山元和哉・門川淳一
    • Organizer
      第66回高分子討論会
  • [Presentation] 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多糖の合成2017

    • Author(s)
      中内田拓也・山元和哉・門川淳一
    • Organizer
      第66回高分子討論会
  • [Presentation] つる巻き重合を利用したアミロース-ポリ(THF-b-オキサゾリン)包接錯体材料の創製2017

    • Author(s)
      矢野敬将・折尾 彩・山元和哉・門川淳一
    • Organizer
      第7回CSJ化学フェスタ
  • [Presentation] つる巻き重合によるアミロース包接型超分子ネットワーク材料の創製2017

    • Author(s)
      荘司卓哉・山元和哉・門川淳一
    • Organizer
      第7回CSJ化学フェスタ
  • [Presentation] ポリ(THF-b-オキサゾリン)をゲストポリマーに用いるつる巻き重合2017

    • Author(s)
      矢野敬将,折尾 彩,山元和哉,門川淳一
    • Organizer
      平成29年度 繊維学会秋季研究発表会
  • [Presentation] Amylose Analog Aminopolysaccharide: A New Polysaccharide Material2017

    • Author(s)
      Takuya Nakauchida, Kazuya Yamamoto, Jun-ichi Kadokawa
    • Organizer
      IC3TC Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Precision Enzymatic Synthesis of Well-defined Polysaccharides2017

    • Author(s)
      Jun-ichi Kadokawa
    • Organizer
      IC3TC Conference
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Preparation of Amylose-Poly(THF-b-oxazoline) Inclusion Complex by Vine-Twining Polymerization2017

    • Author(s)
      Keisuke Yano, Saya Orio, Kazuya Yamamoto, and Jun-ichi Kadokawa
    • Organizer
      九州 ・西部 -釜山・慶南高分子 (第18回)繊維(第16回)合同シンポジウム
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Enzymatic Preparation of Supramolecular Network Materials Composed of Helical Structures of Amylose2017

    • Author(s)
      Saya Orio, Takuya Shoji, Kazuya Yamamoto, Jun-ichi Kadokawa
    • Organizer
      九州 ・西部 -釜山・慶南高分子 (第18回)繊維(第16回)合同シンポジウム
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-12-17  

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