2021 Fiscal Year Annual Research Report
ミクロスケールの化学ポテンシャル勾配を利用して駆動する両親媒性分子集合体
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19K15425
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
沖田 愛利香 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60803161)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ベシクル / pH勾配 / 化学走性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、研究計画書の【低pH領域で自由エネルギーが低下するベシクルの作製】および【pHの低い方へ移動するベシクルの作製】に関して、酸性溶液に可溶なカチオン性界面活性剤を用いて超音波分散により非球形状のベシクルを作製したところ、酸性溶液などの円を含む溶液の拡散によって円筒型のベシクルの発生とその伸縮運動を観察した。また、数秒から数十秒の運動時間では伸縮運動の方向に指向性が見られた。この円筒型ベシクルの一連の挙動から、水和による非球形ベシクルの発生メカニズムを解明することができた。両親媒性分子を用いたキャリアの作製を目的として、2種類の高分子溶液の水性二相分離によって形成される水中水滴とカチオン性界面活性剤の複合体を酸性溶液や塩基性溶液の拡散によるpH勾配下において観察したところ、水中水滴は低pH側に向かって自走運動する様子が観察された。また、水滴内での対流や水滴表面での界面活性剤の移動から、水滴の自走運動は界面張力勾配を駆動力として発生していることが示唆された。さらに、研究計画書の【) 化学走性によるベシクルの自律運動が能動輸送機能の効率に与える影響の検討】について、数理モデルをたてて検討したところ、ランダムに移動するベシクルと比較して、一方向への移動強度を一割程度増加させると、目的地への到達時間が2～10倍程度短縮されることが示唆された。このように、低pH領域において自由エネルギーが下がるような挙動を示すベシクルや球形カプセルの運動について一部のメカニズムを解明することができた。これらの結果は本研究の目的である化学走性を実現するための普遍的な物理や方法論の獲得のための重要な成果であると言える。
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