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ナノ配向集積化による多糖分子構造膜の界面機能設計

Research Project

Project/Area Number07J08729
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 林産科学・木質工学
Research InstitutionKyushu University
Research Fellow 横田 慎吾  Kyushu University, 大学院・農学研究院, 特別研究員(PD)
Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed(Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost : ¥1,900,000)
Fiscal Year 2008 : ¥900,000 (Direct Cost : ¥900,000)
Fiscal Year 2007 : ¥1,000,000 (Direct Cost : ¥1,000,000)
Keywordsセルロース / 構造性多糖 / ナノ薄膜 / 自己組織化 / バイオインターフェース / 金ナノ粒子 / アミン-N-オキシド / in situ糖鎖修飾 / 自己組織化膜 / 分子鎖ベクトル制御 / 還元末端修飾 / NMMO系溶剤 / ナノ構造薄膜 / 細胞培養 / 界面相互作用
Research Abstract

これまでに、セルロース系多糖の分子鎖ベクトルを制御した多糖分子自己組織化膜(SAM)の構造構築に成功した。本年度は主に、(1)各種多糖分子SAMのバイオインターフェース機能と、(2)造膜手法を金ナノ粒子に応用した新規糖鎖系ナノマテリアルの創出、について検討した。
(1)近年、細胞工学分野において、動物細胞培養基材の表面組成・ナノ構造と細胞応答性との相関が注目されている。本研究では、構成多糖や分子配向状態等を制御した多糖膜の細胞培養特性を検討した。セルロース膜上でラット肝細胞を培養した結果、セルロースSAM(平行鎖)には良好に細胞が接着したが、再生セルロース膜(逆平行鎖)では細胞がほとんど接着しなかった。つまり、同一組成の膜においても、その分子配向状態の差異が細胞応答性に深く関与するという新知見を得た。また、メチルセルロースとヒドロキシエチルセルロースからなるSAMについては、前者では極めて良好な接着・増殖性が示され、後者では全く細胞が接着しなかった。すなわち、膜構成多糖の側鎖修飾により、膜の生体機能を容易に制御可能であった。
(2)特異な光学特性を示す金ナノ粒子(GNP)は、糖鎖等の機能分子との複合化によるバイオセンサーへの応用が期待されている。一般にGNPは、Au錯イオン溶液に還元剤を外添することで得られるが、溶媒溶解性の低いセルロースは複合化の対象になり得なかった。しかし本研究では、セルロース溶剤のN-メチルモルフォリン-N-オキシド溶液にHAuCl_4水溶液を滴下するだけでGNPが生成することを見出した。この新規合成法により、セルロースによるGNPのin situ修飾が可能となった。得られたセルロースーGNP複合体は、修飾セルロースの鎖長を制御することで、GNP表面で部分的に平行鎖結晶を構築可能であったことから、今後、セルロースのナノ構造化特性を活かした糖鎖系ナノマテリアルの機能創出に期待が持たれる。

Report

(2results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report

Research Products

(35results)

All 2009 2008 2007 Other

All Journal Article Presentation Remarks

  • [Journal Article] Retention and paper-strength characteristics of anionic polyacrylamides conjugated with carbohydrate-binding modules2009

    • Author(s)
      Yokota, S., et al.
    • Journal Title

      BioResources 4

      Pages : 234-244

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    • Author(s)
      Egusa, S., et al.
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry 19

      Pages : 1836-1842

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  • [Journal Article] Preparation and characteristics of anionic polyacrylamides containing direct dye with a high affinity for cellulose2009

    • Author(s)
      Yokota, S., et al.
    • Journal Title

      BioResources 4

      Pages : 497-508

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  • [Journal Article] Preparation of lactose-modified cellulose films by a nonaqueous enzymatic reaction and their biofunctional characteristics as a scaffold for cell culture2009

    • Author(s)
      Esaki, K., et al.
    • Journal Title

      Biomacromolecules (in press)

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      2008 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Biofunctionality of self-assembled nanolayers composed of cellulosic polymers2008

    • Author(s)
      Yokota, S., et al.
    • Journal Title

      Carbohydrate Polymers 74

      Pages : 666-672

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      2008 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Specific interaction acting at a cellulose-binding domain/cellulose interface for papermaking application2008

    • Author(s)
      Yokota, S., et al.
    • Journal Title

      BioResources 3

      Pages : 1030-1041

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      2008 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Synthesis of gold nanoparticles for in situ conjugation with structural carbohydrates2008

    • Author(s)
      Yokota, S., et al.
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition 47

      Pages : 9866-9869

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    • Author(s)
      横田慎吾
    • Journal Title

      木科学情報 15

      Pages : 27-30

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    • Author(s)
      Ueno S., et. al.
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      Carbohydrate Research 342

      Pages : 954-960

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    • Author(s)
      Yokota S., et. al.
    • Journal Title

      Advanced Materials 19

      Pages : 3368-3370

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    • Author(s)
      Yokota S., et. al.
    • Journal Title

      Carbohydrate Research 342

      Pages : 2593-2598

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  • [Journal Article] Morphological imaging of single methylcellulose chains and their thermoresponsive assembly on a highly oriented pyrolytic graphite surface2007

    • Author(s)
      Yokota S., et. al.
    • Journal Title

      Biomacromolecules 8

      Pages : 3848-3852

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      Kitaoka, T., et al.
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      Suchy, M., et al.
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      237^<th> American Chemical Society National Meeting
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      Salt Lake City, USA
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    • Author(s)
      横田慎吾, ら
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      吉池由佳, ら
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      第59回日本木材学会大会
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      松本
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      江嵜慶, ら
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      第59回日本木材学会大会
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      松本
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    • Author(s)
      Yokota, S., et al.
    • Organizer
      235^<th> American Chemical Society National Meeting
    • Place of Presentation
      New Orleans, USA
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  • [Presentation] 分子鎖ベクトルを制御した多糖ナノ薄膜のバイオインターフェース機能2008

    • Author(s)
      横田慎吾, ら
    • Organizer
      繊維学会2008年次大会
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      東京
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    • Author(s)
      横田慎吾, ら
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      繊維学会2008年次大会
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      東京
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  • [Presentation] 糖鎖修飾セルロース膜の表面モルフォロジーと細胞培養特性2008

    • Author(s)
      江嵜慶, ら
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      繊維学会2008年次大会
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      東京
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      横田慎吾, ら
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      北九州
    • Year and Date
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      Yokota S., et. al.
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      Tokyo
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      Yokota S., et. al.
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      2007 Pusan-Gyeongnam/Kyushu-Seibu Joint Symposium on High Polymers (13th) and Fibers (11th)
    • Place of Presentation
      Pusan (Korea)
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      横田 慎吾
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      横田 慎吾
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      江嵜 慶
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      横田 慎吾
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      北九州
    • Year and Date
      2007-07-07
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  • [Remarks]

    • URL
      http://bm.wood.agr.kyushu-u.ac.jp/
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  • [Remarks]

    • URL
      http://bm.wood.agr.kyushu-u.ac.jp/
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Published : 2007-04-01   Modified : 2016-04-21  

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