2021 Fiscal Year Research-status Report
Designing High-Performance Bio-Based Polymer Materials by Installing Saccharide Segments
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21KK0096
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
磯野 拓也 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70740075)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田島 健次 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00271643)
佐藤 敏文 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80291235)
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| Project Period (FY) |
2021-10-07 – 2025-03-31
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| Keywords | バイオベース高分子 / 多糖 / オリゴ糖 / ブロック共重合体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、日仏台の3か国共同体制によって、糖鎖をバイオベース原料ならびに機能発現部位として活用することで、高強度・高靭性バイオベース高分子材料を創出することを目的としている。今年度は下記の3点について重点的に検討を進めた。
①糖鎖ブロックの合成検討：バイオベース高分子の根幹となる糖鎖ブロックの合成検討を行った。糖鎖としてセルロースを選択し、酵素合成法によって還元末端に反応性基（プロパルギル基）を導入した低分子量セルロースを精密合成した。材料物性と生分解性の両立を目指し、得られた末端官能基化セルロースを様々なアセチル化条件に付すことで置換度を制御した末端官能基化アセチルセルロースの合成に成功した。
②糖鎖ベースエラストマーの合成：各置換度のアセチルセルロースを両末端アジド化ポリデカノラクトンとクリック反応させることで、ハード-b-ソフト-b-ハード型のトリブロック共重合体を合成した。得られたブロック共重合体は糖鎖とポリデカノラクトン間でミクロ相分離し、置換度の減少とともにより規則的なミクロ相分離構造を形成することを見出した。引張試験を行った結果、柔らかく伸びる性質が確認され、セルロースベースのエラストマー材料の開発に成功した。
③相溶化剤としての応用：また、上記で得た酢酸セルロースを用いることで、ポリカプロラクトンと酢酸セルロースからなるブロック共重合体を合成した。これを酢酸セルロースとポリカプロラクトンからなるブレンドに添加すると、柔らかいポリデカノラクトンドメインの相溶化により破断伸びを向上させることに成功した。
以上に加えて、海外共同研究者であるBorsali（フランス）、Chen（台湾）およびChiu（台湾）らそれぞれとオンラインミーティングを開催した。本研究プロジェクトに関する進捗状況や今後の研究方針、来年度以降の渡航スケジュールなどについてオンラインで議論を行った。
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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
セルロースを糖鎖セグメントとしたバイオベース高分子の合成と特性解析に関して、順調に知見を得つつあり、また目的とするエラストマーを得ることにも成功している。また、海外での実験に備えて海外共同研究者とのコミュニケーションも密に取っている。以上の理由から、おおむね順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
置換度の異なる還元末端官能基化セルロースを得る手法が確立できたので、今後はこれをベースとしたブロック共重合体の詳細なミクロ相分離挙動の解明を展開し、エラストマー性能との相関づけと高強度・高靭性材料へ導くための分子設計指針を得る。また、生分解挙動を同時に調べることで、材料物性と生分解性を両立できる最適な置換度を特定する。海外渡航に関しては、受け入れ研究者と密にコミュニケーションを取りつつ、コロナウイルス感染症の状況を踏まえながら渡航日程等を詰める予定である。
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Research Products
(7 results)
