2014 Fiscal Year Research-status Report
人工クチクラの開発－斬新な材料設計に基づくバイオミミクリーの新展開－
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26620183
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
宇山 浩 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70203594)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | クチクラ / クチン / バイオミミクリー / ダイマー酸 / バクテリアセルロース / バイオベースポリマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の表皮にはクチクラがあり、一部の植物では良く発達することで丈夫な膜を形成し、木材には見られない優れた撥水性と柔軟性を示す。クチクラは不飽和脂肪酸の重合体であるクチンと非水溶性の脂肪酸エステルであるワックスから構成されている。本研究ではクチクラの構成成分を単純化し、人工的に合成できる材料や用意できる成分による再構築に基づく人工クチクラの開発を行った。具体的には人工クチンシートとセルロースシートの階層的複合化を検討した。重要成分となる人工クチンとして、植物油脂由来のダイマー酸を基本骨格に据え、ダイマー酸ポリアミドアミンと脂肪族エポキシの反応によりネットワークポリマーのフィルムを作製した。セルロースシートと複合化するためにモノマーの仕込み比を調整し、ダイマー酸ポリアミドアミンを過剰に用いることでアミノ基を残存させることにより反応性を持たせた。セルロースシートにはバクテリアセルロース（BC）を用いた。BCをシート化し、その一方の表面だけを選択的に酸化する条件を見出し、アルデヒド基を導入した。通常、多孔質シートの片面のみを選択的に修飾することは困難であるが、微生物が生み出すBCの緻密性を活かすことで片面のみの修飾技術を開発した。得られたBCシートと人工クチンシートを重ねて室温で放置したところ、外部から力を与えることなく接着し、階層的複合化を達成した。一方、未修飾のBCは人工クチンと接着しなかった。
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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
ほぼ計画通りに人工クチクラの概念を具現化する階層的複合材料の創製を達成した。人工クチンポリマーの合成ではダイマー酸をモノマーに用いることで軟質性を持たせ、セルロース層にバクテリアセルロースを用いることで界面官能基を制御し、これらを融合することで人工クチクラの開発に目途を立てた。
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| Strategy for Future Research Activity |
開発した人工クチクラの物性・機能の評価を行うとともに、この研究で新たに示した材料設計の概念を拡張して、機能性材料開発につなげる。
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| Causes of Carryover |
今年度は人工クチクラの開発について小スケールで実施したため、消耗品費を中心に予定より少額で研究を遂行できたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
人工クチクラの大量合成や評価項目の多様化に伴い、消耗品費を中心に増額して研究を実施する予定である。
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Research Products
(3 results)
