2020 Fiscal Year Research-status Report
Control of Internal Structures of Polysaccharide Polyion Complexes and Their Transfer to Film Functions
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19K05588
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
橋詰 峰雄 東京理科大学, 工学部工業化学科, 教授 (40333330)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 多糖 / ポリイオンコンプレックス / フィルム / 構造制御 / 成形加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では多糖のポリイオンコンプレックス（PIC）からなるゲルのフィルムへの成形において、多糖PICの内部構造を制御し、さらにその構造をフィルムへと転写することを目指す。具体的には（１）PICゲルの内部構造制御に基づく力学的特性の向上、（２）成膜過程の改良によるPICの力学的特性のフィルムへの力学特性への転写、そして相補的な検討として（３）フィルムの後処理による力学的特性の向上、について系統的に検討を進めている。
本年度の各項目における成果について、（１）については、これまでの研究で知見を蓄積してきたコンドロイチン硫酸CとキトサンのPICに加え、ヒアルロン酸とキトサンのPICについてフィルム成膜前の前処理の効果を検討した。塩水溶液による処理、脱塩処理、高速振動粉砕処理、の3つの処理を組み合わせた際の効果について検討し、操作の順番がPICゲルの内部構造やその後の成膜によって得られるフィルムの力学強度等に影響を及ぼすことを見出した。また結果についてコンドロイチン硫酸Cとキトサンの系との比較を行い、差違の生じた点について多糖の分子量や電荷密度の影響などを考察した。（２）おいては、前年度備品として購入した油圧ロールプレス機を用いたコンドロイチン硫酸CとキトサンからなるPICゲルの加圧延伸によるフィルム作製について、PICゲルの含水率のほかロール速度など他の因子が成膜性に及ぼす影響を明らかにする検討を進めた。また加熱と加圧を同時に実現する加熱延伸機によるPICゲルからのフィルム成膜についても条件の見直しを行い、従来よりも高い力学的異方性比が得られる条件を見出した。（３）においては、前年度に引き続き電気泳動装置によりあらかじめ作製したフィルムに対して浸潤状態で電場を印加した際の効果について、塩溶液である電解液への浸漬による効果と電気泳動の効果それぞれの影響を理解するための検討を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルス感染症拡大防止の対応のため、実験室で実験を行う時間が大きく制限された影響で進捗は予定よりやや遅れているが、実働実験時間を基に考えればおおむね順調に進展している。上記検討項目番号ごとに述べると、（１）についてはおおむね予想通りの進捗であった。（２）では油圧ロールプレス機を用いた加圧延伸によるフィルム作製については欠陥等の無い質の良いフィルムを再現性良く得るための成膜条件を見出すことに難航しているが、一方で加熱延伸法では再度の条件の細かい見直しにより当初想定していなかった異方性の向上が実現できた。（３）については電気泳動の効果には電解液（塩溶液）に浸漬する効果の寄与も考える必要があることが示唆されその検証に時間を要しているが、一連の成果から効果的な電気泳動効果をもたらすための指針が得られると期待され、研究としては前進しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記検討項目ごとに述べると、（１）については、PICゲルの前処理の方法や多糖の種類によりPICゲルの物性や熱プレスによる成膜後のフィルムの力学特性を制御できることを支持する結果が蓄積されてきたが、PICゲルにおける物性変化がまだ十分にフィルムの物性変化へと転写しているとはいえない。熱プレスの条件の見直しに加え（２）で検討してきた延伸をベースとした成膜法を適用していくことで、より高い多い転写効果、具体的にはフィルムの構造的、力学的異方性の向上、の実現を目指す。（２）おいては、油圧ロールプレスを用いた加圧延伸法においてはPICの含水率やローラー回転速度などの条件の変更だけでは良質なフィルムを得ることが困難な場合は、可塑剤の導入などについても検討する。一方加熱延伸の系においては多糖の種類を変えた場合の最適条件について確認し、それらの結果から多糖の分子量や構造と成膜条件との関係を明らかにする。（３）においては、電気泳動の効果を有効に発揮させるための電気泳動条件（電解液、電圧、直流・交流など）の探究を進める。また多糖の構造による影響も検討したい。
以上の成果をまとめて多糖PICゲルに対する前処理の効果およびフィルムの成膜機構の理解を深め、より高い力学的異方性をもつフィルムを得るための指針を提案したい。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症拡大防止の対応のため、出張費の支出は発生しなかったものの、おおむね計画通り使用できた。若干の残額は、年度末近くの急な消耗品等の支出に備え、結果として支出がなかったためである。この残額は次年度試薬等の消耗品費として確実に使用する。
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