2021 Fiscal Year Research-status Report
Aggregation Structure of Hyper-branched Block Copolymers in Solution
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21K05184
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
登阪 雅聡 京都大学, 化学研究所, 准教授 (10273509)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | トポロジー / 自己組織化 / ミセル形態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
両親媒性コポリマーの合成法に、溶媒誘起自己組織化法（PISA)がある。これは制御重合により親溶媒性の成長活性なポリマーを合成しておき、そこから疎溶媒性のモノマーにより鎖延長する手法である。疎溶媒性部分が成長するに従ってミセルを自己組織化し、その形態が球状、棒状、二重膜状へと順次変化する。この変化は、鎖延長と共にパッキングパラメータ（P）の値が増大するためだと知られている。今年度の研究では主に、分岐構造がミセルの形態に及ぼす影響を定量的に評価するため、このP値に着目した。定義によれば、疎水性部分に分岐が導入されることでも、P値は増大し、ミセルの形態もそれに伴って変化するはずである。従来、こうした研究を行うことはほぼ不可能であったが、当研究室が開発した多分岐ポリマーの制御重合法を用いることで、初めて可能となった。
エタノール中で直鎖の親溶媒性ポリマー（ポリアクリル酸）から、PISAにより分岐構造を制御した疎水性ポリマー（ポリアクリル酸フェニル）を成長させ、その形態を電子顕微鏡とX線散乱で解析した。直鎖高分子で疎水部の鎖延長で観察されるのと同様な形態変化が、分岐構造の導入によっても観察された。このことから、Pの値を制御する因子として、従来から知られていた分子量だけでなく、分岐度も用いることが出来ると、初めて実験的に示された。
なお本研究では、穴の空いた多数の隔壁で区切られた領域を内包する、新規な形状のベシクル構造が観察された。ベシクル構造の微細構造および大きさの制御は、薬物の担体として応用する場合には重要な技術とされている。本研究の成果はこうした分野の進展に寄与するものだと位置づけられる。
上記に加え、多分岐ポリマーが基板表面で形成する凝集構造についても、試料を合成して測定を行っている最中である。
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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
本研究では、①溶液中に分散した単分子形態の明確化、②種々の多分岐高分子について、溶液中の凝集状態を解析、③基板表面の凝集状態を解析、の3項目を実施し、その結果に基づいて多分岐高分子の構造パラメータが凝集構造に与える影響を定量的に解析することが、当初に計画した実施内容である。既に、種々の多分岐高分子を作製し、その構造パラメータによって凝集構造がどの様に変わるか、定量的な理解に繋がる多くのデータを蓄積した。また、基板表面の凝集状態については、共同研究によって測定と解析を進めている最中である。この点については、既に予備的なデータが得られており、直鎖高分子との明確な鎖が観察されている。一方で、単分子形態の明確化については、用いるソフトの能力とシミュレーションモデルの複雑さが拮抗しているため、ある程度単純化したケースのみで解析を進めている最中である。なお、絶対分子量などの統計量については、試料を合成する都度データを蓄積している。
このように、本研究では当初予定した項目について、概ね順調に研究が進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では構造パラメータを系統的に変えた多分岐高分子を合成し、それらが形成する凝集構造を解析する。ここで言う構造パラメータは分岐数、分子量、構成モノマーなどである。これまで、分岐数と分子量については系統的に変えてきたが、構成モノマーについては数種類に限ってきた。そうすることにより、分子のトポロジーと凝集構造の関係について、概要を把握することが出来た。そこで今後は、残された構造パラメータとして、構成モノマーが異なる試料も作製し、その影響を検討する方針である。なお、モノマー種によっては本研究で用いる分岐剤との相性が悪く、目的とした構造が作れない場合があると知られている。この問題を克服するため、新しい構造の分岐剤を合成し、それを試料合成に用いる事も企画している。
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| Causes of Carryover |
COVID-19のパンデミックにより、出張を見込んでいた学会がオンライン開催となったため、旅費が支出されなかった。また、試薬や消耗品は既存のものを節約しながら大切に使ったため、本研究費で新規に購入する必要が生じなかった。
次年度は当初の計画に倣って、試薬、消耗品および成果発表のための学会参加登録および旅費などに支出する予定。
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