2021 Fiscal Year Research-status Report
水溶性デンドリマーのワンポット大量合成およびＵＶ硬化型分子カプセルへの応用
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20K05451
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
青木 健一 東京理科大学, 理学部第二部化学科, 准教授 (40385943)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | デンドリマー / 分子カプセル / 紫外線硬化 / 光重合 / VOCフリー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、2020年度に大量合成したポリカルボン酸デンドリマー（CA32）の分子包接能の詳細な検討を行った。
希アンモニア水中（pH = 11.5) では、CA32分子は、疎水性色素であるライハルト色素を、最大9分子包接できることが分かった。一方、水酸化ナトリウム水溶液中(pH = 14.0)では、CA32の包接能は大幅に低下した。動的光散乱（DLS）測定の結果、水酸化ナトリウム水溶液中では、CA32分子どうしが会合し、数100 nm の凝集構造を呈していることが示唆された。すなわち、このような凝集に伴い、デンドリマー内部の空隙に、ゲスト分子（色素分子）が入り込めなくなったものと考えれれ、現在より詳細な解析を行っている。
一方、CA32分子の末端カルボン酸の一部をアリル基で置き換えた分子カプセルも合成した。カルボキシル基を16個、アリル基を32個含有するデンドリマー（C16A32)は、アルカリ水溶液への高い溶解性は維持しつつ、光重合性を付与できることが分かった。CA16A32に水溶性ポリチオールおよび汎用の光重合開始剤を共存させ、水系媒体から塗膜化処理を行った。得られた塗膜に紫外線照射を行ったところ、光照射部がアルカリ水溶液に不溶化することが分かった。赤外分光等による解析から、紫外線照射により生じたラジカル種により、エン・チオール光重合反応が誘起され、光照射部が選択的に高分子量化したためと考えられる。本工程を最適化することにより、機能性ゲストを包接した分子カプセルを、水系媒体のみで塗膜処理することができるようになるとともに、紫外線硬化によるゲスト分子の膜内固定化も可能となる。すなわち、VOCフリーな機能性薄膜の作製法を構築できる可能性があり、現在、さらなる検討を行っている。
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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
初年度（2020年度）に合成したプロトタイプの分子カプセルの包接挙動が順調に解析できたことに加え、プロトタイプの末端構造の一部を光重合性基に置換することにより、紫外線硬化能も付与することができた。今後は、水系媒体中での包接挙動についてさらに詳細な解析を行いつつ、得られた薄膜の機能性を総合的に評価することが可能であり、本研究課題は、おおむね順調に進捗しているものと判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
アルカリ水溶液中での分子包接能が実証されたCA32分子カプセルについて、包接メカニズムを分光測定や2D-NOESY測定などにより解析する。また、ゲスト分子の化学構造と包接能との相関性について議論する。つぎに、末端にアミノ基を有するデンドリマー（NH2-32) を合成し、酸性水溶液および純水中で包接能を発現する分子カプセルの合成を行う。
以上の分子カプセルを用いた機能化の事例を実証するため、CA32およびNH2-32の末端の一部をケイ皮酸部位に置き換えたデンドリマー型カプセルを合成する。機能性ゲスト分子を内包した分子カプセル水溶液を塗膜化処理した後、紫外線照射により光架橋することにより、ゲスト分子の膜内固定化が可能であると考えられる。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由：研究進捗および予算執行は当初の予定通りであるが、少額（約17,000円）の次年度繰り越し金が生じた。これは、当該年度に17,000円分の消耗品を購入し使い切るよりも、次年度予算と合わせ、必要な消耗品購入に充てる方が有意義であると判断したためである。
使用計画：約17,000円分の繰り越し金は、次年度（2022年度）の消耗品購入に利用する予定である。
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