2019 Fiscal Year Annual Research Report
両親媒性ランダム・交互共重合体の花型ミセルが形成する高次秩序構造とその応用
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18H02020
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
佐藤 尚弘 大阪大学, 理学研究科, 教授 (10196248)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺尾 憲 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (60334132)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 両親媒性高分子 / 交互共重合体 / ランダム共重合体 / 花型ミセル / フラワーネックレス / 小角X線散乱 / 蛍光寿命測定 / 疎水化多糖 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
両親媒性交互およびランダム共重合体は水溶液中で花型ミセルあるいは単位花型ミセルが数珠つなぎになったフラワーネックレスを形成する。そのミセルの疎水性コア内に薬剤や遺伝子、様々な機能性物質・合成原料物質等を内包させ、ナノキャリアやナノリアクターとしての利用が期待されているが、当該研究課題では、形成するミセル構造やその形成機構を詳細に調べ、ナノキャリアやナノリアクターとして利用するための材料設計に資すること目的としている。当該年度は、①マレイン酸ナトリウム－ドデシルビニルエーテル交互共重合体〔P(MAL/C12)〕と②オクテニルコハク酸無水物により疎水化させた多糖プルラン（PUL-OSA）が水溶液中で形成するミセル構造について詳細に調べた。
①P(MAL/C12)については、以下の研究実績を得た。
フラワーネックレスを形成する高重合度のP(MAL/C12)について、高濃度までの水溶液中でのミセル構造と濃厚溶液物性を調べた。水溶液のpHを塩基性から酸性に変化させたときのミセルモルフォロジーの変化について調べた。球状タンパク質であるβラクトグロブリン（BLG）とP(MAL/C12)が水溶液中で形成する複合体の構造について調べた。
②PUL-OSAについては、以下の研究実績を得た。
疎水基であるオクテニル基の置換度が１以上のPUL-OSAが水溶液中で形成するミセル構造の重合度依存性について調べた。オクテニル基の置換度を0～3の広い範囲で変化させたときのミセル構造変化について調べた。
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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
①P(MAL/C12)については、当初から予定していた研究計画が、以下に述べるように予定通り順調に進展している。
・粘度測定、定常蛍光、蛍光寿命測定、小角X線散乱（SAXS）測定を行い、フラワーネックレスは花型ミセルよりも低濃度で粘度が上昇し、濃度の増加に伴い会合が進行する；濃度が増加しても、ユニットフラワーの疎水性コアの大きさに変化はなく、ユニットフラワーを構成するモノマー単位数は濃度にも重合度にも依存しない；濃度が増加しても、ユニットフラワーのサイズ、モル質量は変化しない。
・フラワーネックレスは、塩基性条件下で形成される単核花形ミセルよりも少ないモノマー数で一つの花形ミセルが形成され、フラワーネックレスの疎水性コア半径は塩基性条件で形成される単核花形ミセルの疎水性コア半径よりも大きかった。これらの変化は、重合度変化による花形ミセルからフラワーネックレスへの転移と共通していた。
・pH7の水溶液中では、P(MAL/C12)とBLGを混合することにより会合が解離していくが、pH4の水溶液中では逆に会合が進行する。SAXS散乱関数は、 BLG分子がP(MAL/C12)のフラワーネックレスのコアに内包したり、ループ鎖に吸着するというモデルによって説明された。pH7では、コアに内包するBLG分子と、ループ鎖に吸着するBLGの分子数は同程度であるが、pH4ではBLG分子はループ鎖のみに吸着する。
②PUL-OSAについては、昨年度新たに追加した研究計画であるが、やはり以下に述べるように順調に進展している。
・疎水基であるオクテニル基の置換度が１を超えると、PUL-OSAは塩水溶液中でフラワーネックレスを形成するが、1を下回ると、単位花型ミセルとランダムコイルが1本の高分子鎖に共存する緩いフラワーネックレスにモルフォロジー変化を起こす。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られた研究成果をさらに発展させる予定である。具体的には、以下の研究を進める。
①P(MAL/C12)について 当該年度に得られた実験結果をさらに補完する実験を加え、それらの結果に基づき、P(MAL/C12)のミセル形成機構について考察を深める。
②PUL-OSAについて この両親媒性高分子についても、当該年度に得られた実験結果をさらに補完する実験を加え、それらの結果とP(MAL/C12)およびこれまでに研究されてきた両親媒性ランダム共重合体の研究結果とを比較し、両親媒性高分子の疎水性基と主鎖の化学構造の違いが、ミセル構造やミセル形成機構に与える効果について考察する。
③生体膜脂質を模倣した両親媒性ランダム共重合体について 水溶液中でのミセル化挙動が他の両親媒性ランダム共重合体と異なる同高分子について、水溶液中でのミセル化挙動とミセル構造を、SAXS、光散乱、ピレンをプローブとする蛍光測定等を用いて詳細に調べる。
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