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2011 Fiscal Year Annual Research Report

無機・金属ナノ粒子表面への分子応答性ゲル層の形成とその応答機能発現

Publicly Offered Research

Project AreaFusion Materials: Creative Development of Materials and Exploration of Their Function through Molecular Control
Project/Area Number 23107532
Research InstitutionKansai University

Principal Investigator

宮田 隆志  関西大学, 化学生命工学部, 教授 (50239414)

Keywordsゲル / ナノ粒子 / 無機ナノ粒子 / 金属ナノ粒子 / 分子認識 / スマートマテリアル / 刺激応答性ゲル / 原子移動ラジカル重合
Research Abstract

本研究では,無機ナノ粒子や金属ナノ粒子の表面上に原子移動ラジカル重合(ATRP)法を用いて分子応答性ゲル層の形成を試み,本年度は以下のような成果が得られた。
(i)無機ナノ粒子表面上での分子応答性ゲル層の形成
無機ナノ粒子としてSiO_2粒子を用い,この表面にシランカップリング反応によってATRPの開始末端となる臭化アルキル基を導入した。さらに,これまでに合成してきた分子応答性ゲルの合成方法を参考にし,ATRP法によってSiO_2粒子表面上で分子応答性ゲル層を形成させた。分子応答性ゲル層としては,環境関連分子として内分泌かく乱化学物質の疑いのあるビスフェノールA(BPA)に応答する分子応答性ゲル層の形成を試みた。まず始めに,BPAのリガンドとして用いるシクロデキストリン(CD)に重合性の官能基を導入した。次に臭化アルキル基導入SiO_2粒子を分散させた溶液中で上記のCDリガンドモノマーと親水性モノマーをATRP法によって重合させ,分子応答性ゲル融合SiO_2粒子を調製した。合成条件によって分散安定性の低い融合SiO_2粒子が得られ,凝集沈殿が生成することがわかった。そこで,重合条件とゲル形成状態との関係を検討し,分子応答性ゲル層を形成させる最適条件を検討した。
(ii)金属ナノ粒子表面上での分子応答性ゲル層の形成
まず,クエン酸還元法により,金属ナノ粒子として均一なAu粒子を調製した。このAu粒子の表面とチオール基との反応によってATRPの開始末端となる臭化アルキル基の導入を試みた。しかし,条件によってAu粒子の表面修飾時に,粒子の安定性が変化して凝集する現象が観察された。そこで,表面改質条件を詳細に検討し,分散安定性の良好な状態で臭化アルキル基を導入させたAu粒子の調製を行った。さらに,(i)のsiO_2粒子表面上での反応と同様に,ATRP法によってAu粒子表面上でBPAやグルコースに応答する分子応答性ゲル層の形成を試みた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

SiO_2粒子表面への分子応答性ゲル層の形成は計画以上に進んでいるが,Au粒子表面でのゲル層形成は予定よりも少し遅れている。これは,Au粒子の表面に重合反応の開始末端を導入する際に,Au粒子の安定性が変化して凝集するためであった。そこで,Au粒子の安定性を低下させずに,その表面に開始末端を導入する方法と条件を探すために時間を要したので予定よりも少し遅れた。二つのテーマの進み具合の結果としてほぼ順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

SiO_2粒子表面にBPA応答性ゲル層を形成させることには,ある程度成功したので,今後はそのBPA応答挙動について詳細に検討する。また,抗原抗体結合などの生体分子複合体を導入したゲル層も形成し,生体分子応答性ゲル融合SiO_2粒子の調製も試みる。一方,Au粒子表面への分子応答性ゲル層の形成は,Au粒子の分散安定性に影響するため,さらに合成条件を検討する必要がある。今後,表面修飾方法などを検討し,BPA応答性ゲル層や生体分子応答性ゲル層の形成を試みる予定である。

  • Research Products

    (22 results)

All 2012 2011

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (16 results)

  • [Journal Article] Responsive Behavior of Tumor-Marker-Imprinted Hydrogels Using Macromolecular Cross-linkers2012

    • Author(s)
      T. Miyata, T. Hayashi, Y. Kuriu, T. Uragami
    • Journal Title

      J. Mol. Recognit.

      Volume: 25 Pages: 336-343

    • DOI

      10.1002/jmr.2190

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of Glucose-Responsive Bioconjugated Gel Particles Using Surfactant-Free Emulsion Polymerization2012

    • Author(s)
      A. Kawamura, Y. Hata, T. Miyata, T. Uragami
    • Journal Title

      Colloids Surf. B: Biointerfaces

      Volume: 99 Pages: 74-81

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2011.10.008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of Novel Nucleobase-Terminated Organosilane and Its Self-Assembly on a Substrate2012

    • Author(s)
      T. Miyata, A. Kawamura, T. Meotoiwa, M. Matsumoto, T. Uragami
    • Journal Title

      Polym. J.

      Volume: 44 Pages: 625-631

    • DOI

      10.1038/pj.2012.41

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 生体分子応答性ゲルの創製2012

    • Author(s)
      河村暁文, 宮田隆志
    • Journal Title

      機能材料

      Volume: 32 Pages: 50-56

  • [Journal Article] 刺激に応答する革新的スマートゲル2011

    • Author(s)
      宮田隆志
    • Journal Title

      高分子

      Volume: 60 Pages: 821-825

  • [Journal Article] 標的分子に応答するスマートゲル2011

    • Author(s)
      宮田隆志
    • Journal Title

      科学と工業

      Volume: 85 Pages: 249-257

  • [Presentation] 分子応答性スマートゲルの創成2011

    • Author(s)
      宮田隆志
    • Organizer
      第20回ポリマー材料フォーラム
    • Place of Presentation
      東京(タワーホール船堀)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-25
  • [Presentation] 生体分子複合体形成を利用したゾルーゲル相転移ポリマーの合成2011

    • Author(s)
      向田美穂, 宮田隆志, 浦上忠
    • Organizer
      第33回日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      京都(京都府民総合交流プラザ京都テルサ)
    • Year and Date
      2011-11-22
  • [Presentation] 分子複合体を利用したスマートソフトマテリアル2011

    • Author(s)
      宮田隆志
    • Organizer
      関西大学技術交流セミナー2011-第4回東京セミナー
    • Place of Presentation
      東京(関西大学東京センター)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-11
  • [Presentation] 新規な光応答性ソフトマテリアルの体積変化を利用した直接表面パターニング2011

    • Author(s)
      宮田隆志, 小嶋友里, 浦上忠
    • Organizer
      第90回高分子討論会
    • Place of Presentation
      岡山(岡山大学津島キャンパス)
    • Year and Date
      2011-09-28
  • [Presentation] 分子複合体を架橋点として導入した刺激応答性ゲル微粒子の合成とそのスマート特性2011

    • Author(s)
      河村暁文, 秦佑太, 宮田隆志, 浦上忠
    • Organizer
      第90回高分子討論会
    • Place of Presentation
      岡山(岡山大学津島キャンパス)
    • Year and Date
      2011-09-28
  • [Presentation] 生体分子複合体を利用した複数刺激応答性ゲルの合成とその生体分子応答挙動2011

    • Author(s)
      諸田真由子, 宮田隆志, 浦上忠
    • Organizer
      第90回高分子討論会
    • Place of Presentation
      岡山(岡山大学津島キャンパス)
    • Year and Date
      2011-09-28
  • [Presentation] Responsive Behavior of Smart Bioconjugated Hydrogels That Recognize Target Biomolecules2011

    • Author(s)
      T.Miyata, C.Ohba, M.Jige, M.Morota, T.Uragami
    • Organizer
      The 3rd Asian Biomate rials Congress
    • Place of Presentation
      Busan (Korea)
    • Year and Date
      2011-09-15
  • [Presentation] 無乳化剤乳化重合を利用した標的生体分子応答性バイオコンジュゲートゲル微粒子の合成2011

    • Author(s)
      河村暁文, 秦佑太, 宮田隆志, 浦上忠
    • Organizer
      第63回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      京都(京都大学吉田キャンパス)
    • Year and Date
      2011-09-09
  • [Presentation] 2種類のタンパク質を同時応答するバイオコンジュゲートゲルの合成2011

    • Author(s)
      諸田真由子, 宮田隆志, 浦上忠
    • Organizer
      第40回医用高分子シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪(関西大学千里山キャンパス100年記念ホール1)
    • Year and Date
      2011-07-25
  • [Presentation] 生体分子を認識するバイオコンジュゲートゲル微粒子の合成2011

    • Author(s)
      河村暁文, 秦佑太, 宮田隆志, 浦上忠
    • Organizer
      第40回医用高分子シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪(関西大学千里山キャンパス100年記念ホール1)
    • Year and Date
      2011-07-25
  • [Presentation] 分子インプリント法によってレクチンを記憶させたゲルの認識応答挙動2011

    • Author(s)
      栗生芳明, 宮田隆志, 浦上忠
    • Organizer
      第57回高分子研究発表会
    • Place of Presentation
      兵庫(兵庫県民会館)
    • Year and Date
      2011-07-15
  • [Presentation] 簡易に表面パターニングできる新規な光応答性フィルムの創成2011

    • Author(s)
      宮田隆志, 小嶋友里, 浦上忠
    • Organizer
      第49回日本接着学会年次大会
    • Place of Presentation
      愛知(愛知工業大学八草キャンパス)
    • Year and Date
      2011-06-18
  • [Presentation] pH制御可能な分子応答性ヒドロゲルの合成2011

    • Author(s)
      丹上智誠, 宮田隆志, 浦上忠
    • Organizer
      第60回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      大阪(大阪国際会議場)
    • Year and Date
      2011-05-27
  • [Presentation] 直接表面パターニング可能な光応答性ソフトマテリアルの創製2011

    • Author(s)
      宮田隆志, 小嶋友里, 浦上忠
    • Organizer
      第90回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      大阪(大阪国際会議場)
    • Year and Date
      2011-05-25
  • [Presentation] 架橋点として様々な分子複合体を用いた刺激応答性ナノ粒子の合成2011

    • Author(s)
      小原錫伸, 秦佑太, 宮田隆志, 浦上忠
    • Organizer
      第90回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      大阪(大阪国際会議場)
    • Year and Date
      2011-05-25
  • [Presentation] 複数タンパク質を同時認識する刺激応答性ゲルの合成2011

    • Author(s)
      諸田真由子, 宮田隆志, 浦上忠
    • Organizer
      第60回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      大阪(大阪国際会議場)
    • Year and Date
      2011-05-25

URL: 

Published: 2013-06-26  

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