2020 Fiscal Year Annual Research Report
Preparation of Novel Materials from Chitin using Ionic Liquid
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18K05239
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
山元 和哉 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (40347084)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
門川 淳一 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (30241722)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | キチン / ヒドロゲル / イオン液体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、N-アセチル-D-グルコサミンがβ(1→4)-グリコシド結合で直鎖状に繋がった天然多糖であるキチンの材料化を目的とした。まず当研究グループが見出した自己組織化キチンナノファイバーをアルカリ処理により部分脱アセチル化キチンナノファイバーを調製し、これを酢酸溶液中で超音波処理することで、アンモニウムカチオンどうしの静電反発が起こり、バンドルがほぐれることを見出した（これをスケールダウンキチンファイバーと名付けた）。
この静電反発による解繊で得られたスケールダウンキチンナノファイバーに還元アミノ化を利用して糖を修飾したところ、ヒドロゲルを構築することを見出した。まず1M酢酸水溶液中のスケールダウンキチンナノファイバーのアミノ基に対して200当量のキシロースと還元剤を添加したところ、反応時間の経過に伴い反応溶液中にゲルが生成した。SEM観察結果から、6時間後にはキチンナノファイバーが集積し、さらに72時間後にはネットワーク構造を構築することが確認された。洗浄・乾燥後の回収物のNMRおよびXRDの結果より、キチンナノファイバーへのキシロースの修飾およびキチンの結晶性が維持されていることが確認された。さらに、乾燥後のサンプルに水を添加したところ再膨潤し、動的粘弾性測定結果から貯蔵弾性率が損失弾性率を上回っていることから、再ゲル化することも確認できた。さらに、グルコース、N-アセチル-D-グルコサミンを用いて検討したところ、同様の結果が得られた。
このゲル化のメカニズムとしては、アンモニウムカチオンどうしの静電反発により解繊したスケールダウンキチンナノファイバー上に糖が導入されることで静電反発が抑えられ、ナノファイバーの集積が起こり、さらに、集積が進むことでネットワークを構築し、ヒドロゲルが得られたと考えられる。
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