Elucidation of accumulation mechanism of cellulose nanofibers at oil-in-water emulsion interface and its application for the production of a novel hollow nanoparticles
| Project/Area Number |
21K05175
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 35010:Polymer chemistry-related
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| Research Institution | Tomakomai National College of Technology |
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Principal Investigator |
甲野 裕之 苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (70455096)
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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)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 微生物セルロース / 複合材料 / 乳化 / エマルション / シランカップリング剤 / ナノフィブリル化セルロース / バクテリアセルロース / ピッカリング乳化 / セルロースナノファイバー / 中空粒子 / 界面集合 |
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| Outline of Research at the Start |
セルロースナノファイバーによるピッカリング乳化機構の解明と乳化現象を活用した新しい概念に基づく新規中空ナノ粒子の合成を目的とする。エマルジョン形成に伴うNFBC集合状態、ミセル粒径と安定化制御に関する新知見を取得し、中空ナノ粒子の構造設計にフィードバックすることで構造最適化を図る。製剤・樹脂との複合化による特性評価を通じ、その有用性を実証し、ナノ繊維ネットワークが作る多孔性ナノ粒子を創製する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度に実施した微生物ナノセルロース（NFBC)を用いた乳化技術を発展させ、そのメカニズムの解明と中空ナノ粒子の合成を試みた。NFBCは油水混合溶媒中で水中油滴粒子を形成し、長時間の安定性を維持した。電子顕微鏡等による観察の結果、NFBCが油滴粒子に付着した微粒子乳化（ピッカリング）乳化であることが明らかになった。さらなる安定性の保持を目的としてピッカリング粒子をジエポキシ系架橋剤を用いた架橋化を検討した。アルカリ水溶液中でピッカリング粒子を形成させ、エチレングリコールジグリシジルエーテルで架橋化したところ、粒子の安定化が達成できた。得られた粒子を回収、洗浄後、各種分析装置で構造決定を行った結果、NFBC水酸基の一部がエチレングリコールグリシジルエーテルの末端エポキシとエーテル結合を介して架橋化されていることが確認された。得られた架橋化微粒子は内部に油分子を内包しており、製剤等を含む親油性素材を内封できることも実証できた。つまり油滴含有NFBC粒子はドラッグデリバリー担体など医療用途への展開、さらには樹脂との複合化により樹脂中にナノ空間を構築できる新規ナノフィラーとしての応用が可能となった。
本研究を3年間継続することにより、NFBCが持つ高アスペクト比、超表面積効果、生体適合性等の特長を最大限に引き出すことが可能となり、従来のセルロースナノファイバーが持つ応用に加え、中空ナノ粒子としての新しい応用の可能性を見出すに至った。
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Report
(3 results)
Research Products
(45 results)
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[Presentation] 表面修飾した微生物由来セルロースナノファイバーの樹脂に対する物性改良効果2024
Author(s)
瀬野修一郎, 可児浩, 細川真明, Hamidah binti Hashim, Nur Aisyah Adlin binti E, 二之湯寛子, 辻崎晴人, 夏小超, 磯野拓也, 山本拓矢, 佐藤敏文, 折原宏, 甲野裕之, 田島健次
Organizer
産総研北海道センターシンポジウムin札幌
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[Presentation] 微生物由来セルロースナノファイバーの表面修飾が樹脂の物性改良効果に与える影響2023
Author(s)
瀬野 修一郎, 可児 浩, 細川 真明, binti Hashim Hamida, binti Emran Nur Aisyah Adlin, 勝原 哲, 二之湯 寛子, 辻崎 晴人, 夏 小超, 磯野 拓也, 山本 拓也, 佐藤 敏文, 折原 宏, 田島 健次, 甲野 裕之
Organizer
第72回高分子討論会
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