Creation of new extraction and separation technologies based on fusion of supercritical fluid and liquid
| Project/Area Number |
18H01800
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
馬場 健史 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (10432444)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
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| Keywords | 超臨界流体 / 抽出 / 分離 / クロマトグラフィー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，超臨界流体クロマトグラフィー（SFC）に加えてUnified Chromatography（UC）についても分離挙動基礎データの取得およびデータベースの構築に取り組んだ．SFCにおいて幅広い性質の標準品化合物を用いて，各種カラムにおける分離挙動データを取得した．それぞれの化合物について，異なるカラム，移動相組成，カラム温度，BPR圧力におけるデータの収集を行った．また，分離条件，溶出時間，ピーク幅等のSFCにおける分離データのほかに，試験化合物のLogPや化学構造など化合物に関する情報を収載したデータベースを構築した．さらに，取得したSFC分離挙動データの解析をWest准教授らのグループと連携して行った．これまでにWest准教授らのグループが取得したSFCの分離挙動データと比較解析を行うことにより，将来的に計画しているSFCにおける大規模な分離挙動データベースおよび溶出予測モデル構築に向けたデータ取得方法について精査することができた．
また，超臨界流体抽出（SFE）における溶解度基礎データの取得およびデータベース構築についても引き続き取り組んだ．SFCの分離挙動基礎データ取得に使用した標準品化合物について，SFEにおける溶解度に関する情報を取得した．さらに，SFE-SFCフラクション装置を用いた新規溶解度測定システムの開発についても取り組んだ．それぞれの試験化合物について，異なる溶出溶媒組成および流量，操作圧力および温度においてデータの収集を行った．また， SFEにおける溶媒組成，溶媒量，圧力，温度，溶出量のほか，それぞれの試験化合物のLogPや化学構造など化合物に関する情報を格納したデータベースを構築した．
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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
予定していた標準品化合物による超臨界流体クロマトグラフィー（SFC）に加え，Unified Chromatography（UC）における分離挙動データを取得できた．さらに，分離挙動データベースの構築も進めることができ，SFCにおける分離条件，溶出時間，ピーク幅等の挙動データのほかに，それぞれの化合物のLogPや化学構造などの情報についてもデータベースに収載できている．さらに，分子記述子情報に基づくプロファイリングについても実施した．また，研究協力者のフランスオルレアン大学のWest准教授らのグループと各種カラムのSFCにおけるキャラクタリゼーションについても取り組み，その成果を論文で報告した[Gros, Q., et al, J. Chromatogra. A,1639, 461923 (2021)]．
また，超臨界流体抽出（SFE）における溶解度基礎データ取得についても，同様に進めることができた．さらに，SFE-SFCフラクション装置を用いた新規溶解度測定システムの開発についても取り組み，ハイスループットで溶解度の測定が可能なシステムの構築に成功した．また，それぞれの試験化合物について，SFEにおける溶媒組成，溶媒量，圧力，温度，溶出量のほか，LogPや化学構造など化合物に関する情報を格納したデータベースを構築できた．
上記のとおり，研究開発は当初の計画どおり進められている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も引き続き，超臨界流体クロマトグラフィー（SFC）およびUnified Chromatography（UC）における分離挙動基礎データの取得およびデータベースの構築に取り組む．また，超臨界流体抽出（SFE）における溶解度基礎データの取得およびデータベース構築にも取り組むとともに，Unified Extraction（UE）における溶解度データの取得についても試み，同様にデータベースの構築および溶出時間予測モデル，溶解度予測モデルの構築を試みる．
試験化合物については，バリエーションを広げ，幅広い化合物のSFCおよびUCにおける分離挙動およびSFEおよびUEにおける溶解度データの取得を試みる．なお，SFEおよびUEにおける溶解度データ取得においては，島津製作所と協力して，新たな装置開発についても取り組み，効率的にデータ取得が可能なシステムの構築を試みる．
さらに，研究協力者のフランスオルレアン大学のWest准教授らのグループと連携してSFCおよびUEにおける分離挙動データをもとに溶出時間予測モデルの構築を試みるとともに，カラムとの相互作用の様式を考察し，SFCおよびUCにおける分離メカニズムの解明についても取り組む．また，SFEおよびUEにおける溶解度データをもとに溶解度予測モデルの構築についても試みる．
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Report
(2 results)
Research Products
(34 results)
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[Journal Article] Characterization of stationary phases in supercritical fluid chromatography including exploration of shape selectivity2021
Author(s)
Gros, Q., Molineau, J., Noireau, A., Duval, J., Bamba, T., Lesellier, E., West, C.
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Journal Title
J. Chromatogr. A
Volume: 1639
Pages: 461923-461923
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Identification of novel serum markers for the progression of coronary atherosclerosis in WHHLMI rabbits, an animal model of familial hypercholesterolemia2019
Author(s)
Shiomi M, Takeda H, Irino Y, Kimura N, Yamada S, Kuniyoshi N, Kikumori A, Yu Y, Koike T, Yoshida M, Izumi Y, Shinohara M, Bamba T, Ishida T
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Journal Title
Atherosclerosis
Volume: 284
Pages: 18-23
DOI
NAID
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[Journal Article] Development of a practical online supercritical fluid extraction-supercritical fluid chromatography/mass spectrometry system with an integrated split-flow method2019
Author(s)
Sakai, M., Hayakawa, Y., Funada, Y., Ando, T., Fukusaki, E., Bamba, T.
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Journal Title
J. Chromatogra. A
Volume: 1592
Pages: 161-172
DOI
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[Journal Article] Widely-targeted quantitative lipidomics method by supercritical fluid chromatography triple quadrupole mass spectrometry2018
Author(s)
Takeda, H., Izumi, Y., Takahashi, M., Paxton, T., Tamura, S., Koike, T., Yu, Y., Kato, N., Nagase, K., Shiomi, M., Bamba, T.
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Journal Title
J. Lipid Res.
Volume: 59 (7)
Pages: 1283-1293
DOI
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[Journal Article] Dietary Intake of Curcumin Improves eIF2 Signaling and Reduces Lipid Levels in the White Adipose Tissue of Obese Mice2018
Author(s)
Kobori M, Takahashi Y, Takeda H, Takahashi M, Izumi Y, Akimoto Y, Sakurai M, Oike H, Nakagawa T, Itoh M, Bamba T, Kimura T.
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 8
Pages: 9081-9081
DOI
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Peer Reviewed / Open Access
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