• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2022 Fiscal Year Research-status Report

Elucidation of accumulation mechanism of cellulose nanofibers at oil-in-water emulsion interface and its application for the production of a novel hollow nanoparticles

Research Project

Project/Area Number 21K05175
Research InstitutionTomakomai National College of Technology

Principal Investigator

甲野 裕之  苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (70455096)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田島 健次  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00271643)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords微生物セルロース / シランカップリング剤 / 複合材料 / 乳化 / エマルション
Outline of Annual Research Achievements

高アスペクト繊維である微生物セルロースナノファイバー(NFBC)を水和状態でシランカップリング剤を作用させることにより、疎水化NFBCが合成できることを明らかにした。疎水化NFBCは改質前と同等のナノ繊維構造を有しており、セルロース内部の結晶状態も変化が無いことが確認された。また熱分析によって、熱分解温度が約40℃程度高温側にシフトしていることから、断熱性能が飛躍的に向上することも明らかになっている。調製時に使用するシランカップリング剤の選択により、双極子相互作用もしくは水素結合を介して多分子と強固な結合状態を形成することを実験的に立証した。またクロロホルムやテトラヒドロフラン等の極性有機溶媒中に均一分散し、油水混合系では界面に集合することも確認できた。
本疎水化NFBCを水中油滴粒子界面で微粒子形成させることを目的として、乳化剤の選択を検証した。主なものとして、Triton100、Tween20、シクロデキストリンを使用した。シクロデキストリンを用いることで、安定ミセルを形成し、撹拌、ホモジナイザー、超音波使用時にそれぞれ粒径40μm、20μm、サブミクロンサイズの球状ミセルが形成できることが確認できた。また疎水化NFBC存在下では、界面に局在化することも明らかとなり、今後は架橋剤を作用させることで、化学的に安定な球状中空粒子が合成できると予想している。架橋剤としては、末端活性化ジエポキシジエポキシ系を持ちいる予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の設定どおりの進捗状態にあり、問題無く研究成果が得られている。また次年度実施項目である樹脂との複合化についても、予備的な実験は既に済ませており、進捗に目途がついている状況にある。

Strategy for Future Research Activity

初年度にNFBC単独での微粒子乳化は困難であることが明らかになり、今年度疎水化処理を適用することで、目的を達成できる目途がついた。また疎水化処理は樹脂との親和性を高め、安定したコンポジットを形成できることも明らかになっている。中空ナノ粒子の架橋化を早急に進め、計画通りの研究活動の遂行を目指す。また成果の誌上公表やPR活動も並行して実施を進める。

Causes of Carryover

適正な執行をした結果、残金119円が生じた。次年度は消耗品価格の上昇分として使用する。

  • Research Products

    (18 results)

All 2023 2022

All Journal Article (7 results) (of which Open Access: 4 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Hydrogelation of chitosan and its derivatives: Preparation of fully carbohydrate-based hydrogels using oxidized sucrose2023

    • Author(s)
      Hiroyuki Kono
    • Journal Title

      Glycoforum

      Volume: 26 Pages: A2

    • DOI

      10.32285/glycoforum.25A16

    • Open Access
  • [Journal Article] キトサンとその誘導体のヒドロゲル化~酸化スクロースを用いた全糖質からなるヒドロゲルの合成2023

    • Author(s)
      甲野 裕之
    • Journal Title

      Glycoforum

      Volume: 26 Pages: A2J~

    • Open Access
  • [Journal Article] Bacterial Cellulose Nanofibers Modified with Quaternary Ammonium Salts for Antimicrobial Applications2023

    • Author(s)
      Kono Hiroyuki、Sogame Yoichiro、Purevdorj Uugan-Erdene、Ogata Makoto、Tajima Kenji
    • Journal Title

      ACS Applied Nano Materials

      Volume: 6 Pages: 4854~4863

    • DOI

      10.1021/acsanm.3c00616

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] BIO REVIEW:微生物セルロースナノファイバーの表面改質と繊維強化樹脂への応用2022

    • Author(s)
      甲野裕之
    • Journal Title

      月間BIOINDUSTRY

      Volume: 39(7) Pages: 18~27

  • [Journal Article] Detailed Structural Characterization of Oxidized Sucrose and Its Application in the Fully Carbohydrate-Based Preparation of a Hydrogel from Carboxymethyl Chitosan2022

    • Author(s)
      Kono Hiroyuki、Noda Junki、Wakamori Haruki
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 27 Pages: 6137~6137

    • DOI

      10.3390/molecules27186137

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Preparation and Enzyme Degradability of Spherical and Water-Absorbent Gels from Sodium Carboxymethyl Cellulose2022

    • Author(s)
      Fujita Sayaka、Tazawa Toshiaki、Kono Hiroyuki
    • Journal Title

      Gels

      Volume: 8 Pages: 321~321

    • DOI

      10.3390/gels8050321

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 核磁気共鳴スペクトルによる多糖類の構造化学的研究2022

    • Author(s)
      甲野裕之
    • Journal Title

      キチン・キトサン研究 Chitin and Chitosan Research

      Volume: 28 Pages: 22-32

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Preparation and antimicrobial activity of nanofibrillated bacterial cellulose surface modified with quaternary ammonium salts2023

    • Author(s)
      Hiroyuki Kono, Yoichiro Sogame, Uugan-Erdene Purevdorj, Makoto Ogata, Kenji Tajima
    • Organizer
      The 5th International Cellulose Conference (ICC 2022+1)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Emulsification by carbohydrates and its emulsification mechanism2023

    • Author(s)
      Hibiki Yamashita, Muneaki Tomotake, Baku Onishi, Sayaka Fujita, Makoto Ogata, Hiroyuki Kono
    • Organizer
      The 13th SPSJ International Polymer Conference (IPS2013)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Preparation of glycan-immobilized nanogel particles and their selective interaction with lectins2023

    • Author(s)
      Hiroyuki Kono, Remi Anazawa, Lisa Conolly, Mitsuki Asano, Ryota Kishimoto, Makoto Ogata
    • Organizer
      The 13th SPSJ International Polymer Conference (IPS2013)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 酸化ショ糖の高分子架橋剤への応用2023

    • Author(s)
      甲野裕之, 若森春輝, 野田純希
    • Organizer
      令和4年度日本応用糖質科学会北海道支部講演会
  • [Presentation] 糖質乳化~乳化機構の解明と天然乳化剤の開発~2023

    • Author(s)
      山下響生, 大西漠, 古瀬吏玖, 藤田彩華, 尾形慎, 甲野裕之
    • Organizer
      第57回高分子学会北海道支部研究発表会
  • [Presentation] セルロース誘導体を基材とした球状吸水性ゲルの合成と粒径制御2022

    • Author(s)
      藤田 彩華, 田澤 寿明, 甲野 裕之
    • Organizer
      第71回高分子討論会
  • [Presentation] EDTA グラフト化セルロースナノファイバーの金属吸着性評価2022

    • Author(s)
      佐々凉水, 木下七海, 岸本亮太, 藤田彩華, 甲野裕之, 田島健次
    • Organizer
      2022年度 北海道高分子若手研究会
  • [Presentation] ナノフィブリル化微生物セルロースの表面化学修飾と樹脂との相互作用に関する研究2022

    • Author(s)
      甲野裕之, 辻崎晴人, 宇野大輝, 田島健次
    • Organizer
      セルロース学会第29回年次大会
  • [Presentation] ナノフィブリル化微生物セルロース表面の選択的カルボキシメチル化に関する研究2022

    • Author(s)
      甲野裕之, 塚本英樹, 田島健次
    • Organizer
      セルロース学会第29回年次大会
  • [Book] Proceedings of 21st Chitose International Forum on Science and Technology (Pages 4-9, Preparation and characterization of a novel chitosan-based hydrogel using sucrose as a cross-linking agent)2022

    • Author(s)
      Junki Noda, Hiroyuki Kono
    • Total Pages
      100
    • Publisher
      PWC Publishing
    • ISBN
      9784990430184
  • [Book] Proceedings of 21st Chitose International Forum on Science and Technology (Pages 20-24, Surface modification of cellulose nanofiber using silane coupling agent for poly(methyl methacryrate) reinforcement)2022

    • Author(s)
      Hiroyuki Kono
    • Total Pages
      100
    • Publisher
      PWC Publishing
    • ISBN
      9784990430184

URL: 

Published: 2023-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi