2020 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of high-toughness silk-fibers from regenerated silk proteins
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18K05250
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
吉岡 太陽 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 上級研究員 (90596165)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | シルク / 再生シルク / 高タフネス繊維 / ナノフィブリル / 繊維構造 / 紡糸 / 脱石油社会 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、絹糸（シルク）を溶解させて得られるシルクタンパク溶液（再生シルク）から天然シルクの力学物性に匹敵する強くタフな再生シルク繊維を創製するための構造制御技術（すなわち、人工紡糸技術）の確立である。本目的が達成されれば、着古された絹衣料品の再利用に加え、人工シルクタンパク質を用いた繊維化技術の向上に繋がるなど、脱石油社会への大きな貢献が期待される。
本研究の困難さは、溶液状のシルクタンパク質から、天然シルク繊維と同様の三次元階層構造をつくり出すことにあり、これまでに成功した報告例はない。本研究では、天然シルク繊維の階層構造を正確に調べ、吐糸過程での構造形成機構を明らかにしたうえで、人工紡糸技術にその模倣を取り入れることを指針とし、以下の成果を得た。
（１）カイコシルクの階層構造がナノフィブリルを基本とするフィブリル階層構造から成ることをX線散乱解析により明らかにし、定量的な階層構造モデルを構築した。
（２）カイコ絹糸腺内部でナノフィブリルの前駆体となる液晶構造形成とその自己組織化ヘキサゴナルパッキング形成をX線散乱解析により観測し、繊維の基本構造が絹糸腺内部で自発的に生じることを明らかにした。
（３）絹糸腺内部での自己組織化液晶形成の模倣を目指した紡糸装置の開発を試みたが、フィブリル階層構造を有する繊維の創製には至らなかった。一方で、分子レベルでのヘキサゴナルパッキングの形成およびその後の延伸を実現する紡糸装置の開発に成功し、弾性率:7GPa、強度230MPa、破断伸度 12%の人工紡糸再生シルク繊維を得た。弾性率は、天然シルクを越えており、強度についても、長繊維として報告されている中では最高値を達成しており、シルクタンパク質の紡糸技術を大きく進展させた。
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[Book] カイコの科学2020
Author(s)
吉岡太陽
Total Pages
201-202
Publisher
朝倉書店
ISBN
978-4-254-42043-2
