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マクロスケールでの自己組織化と外部刺激制御を融合した新規機能性超分子材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 12J00032
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 高分子化学
研究機関大阪大学

研究代表者

中畑 雅樹  大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード接着 / ゲル / オリゴヌクレオチド / 核酸塩基対 / 分子認識 / 自己組織化 / 超分子材料 / マクロスケール / フェロセン / シクロデキストリン / ホスト-ゲスト相互作用 / イオン性相互作用 / ヒドロゲル / 配列制御 / 伸縮ゲル / アクチュエータ
研究実績の概要

本年度は、当初の研究実施計画に挙げた2つの課題「(1)分子認識のマクロスケールでの可視化と外部刺激による制御」「(2)超分子導入ヒドロゲルを用いた刺激伸縮性材料の構築」のうち特に(1)について以下の研究を実施した。
近年、さまざまな外部刺激に応答してその物性を制御できる材料が注目を集めている。ここにホスト-ゲスト相互作用やイオン性相互作用、水素結合などの超分子科学的アプローチを取り入れることで、生体系を模した、あるいはそれを超えるような高度な機能性材料の構築が期待される。本年度の研究では、分子認識部位としてオリゴヌクレオチドを側鎖に修飾した高分子ヒドロゲルや核酸塩基を側鎖に修飾した高分子オルガノゲルを調製し、それらの間にはたらく接着を評価した。それぞれの相補的な分子認識部位を修飾したゲル同士が、適切な環境下で接着することを見出した。接着の強度を定量的に評価したところ、分子認識部位の導入量が多いほど接着力も増大した。また、認識を競争的に阻害する分子を接着面に添加することで接着が阻害されたことから、核酸塩基間の相補的な相互作用によってゲルが接着したことが示された。水素結合を巧みに活用することにより、水中から有機溶媒中という幅広い環境下においてマクロなスケールで「もの」と「もの」とを接着することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (18件) 図書 (1件) 備考 (2件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Macroscopic Self-assembly Based on Complementary Interaction between Nucleobase Pairs2015

    • 著者名/発表者名
      M. Nakahata, Y. Takashima, A. Hashidzume and A. Harada
    • 雑誌名

      Chemistry – A European Journal

      巻: 21 号: 7 ページ: 2770-2774

    • DOI

      10.1002/chem.201404674

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Supramolecular Polymeric materials through Cyclodextrin-Guest Interactions2014

    • 著者名/発表者名
      A. Harada, Y. Takashima, and M. Nakahata
    • 雑誌名

      Accounts of Chemical Research

      巻: 47 号: 7 ページ: 2128-2140

    • DOI

      10.1021/ar500109h

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Redox-Responsive Macroscopic Gel Assembly Based on Discrete Dual Interactions2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nakahata, Y. Takashima, and A. Harada
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 53(印刷中) 号: 14 ページ: 3617-3621

    • DOI

      10.1002/anie.201310295

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] pH- and Sugar-responsive Gel Assembly Based on Boronate-Catechol Interactions2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nakahata, S. Mori, Y. Takashima, A. Hashidzume, H. Yamaguchi and A. Harada
    • 雑誌名

      ACS Macro Letters

      巻: 3 号: 4 ページ: 337-340

    • DOI

      10.1021/mz500035w

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Preorganized Hydrogel : Self-healing Properties of Supramolecular Hydrogels Formed by Polymerization of Host-Guest-monomers containing Cyclodextrins and Hydrophobic Guest Groups2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kakuta, Y. Takashima, M. Nakahata. M. Otsubo, H. Yamaguchi, and A. Harada
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 25(印刷中)(未定) 号: 20 ページ: 2849-2853

    • DOI

      10.1002/adma.201205321

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Redox-Generated Mechanical Motion of Supramolecular Polymeric Actuator Based on Host-Guest Interactions2013

    • 著者名/発表者名
      M. Nakahata. Y. Takashima, A. Hashidzume, and A. Harada
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 52(印刷中)(未定) 号: 22 ページ: 5731-5735

    • DOI

      10.1002/anie.201300862

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Expansion-contraction of photoresponsive artificial muscle regulated by host-guest interactions2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Takashima, S. Hatanaka, M. Otsubo, M. Nakahata. T. Kakuta, A. Hashidzume, H. Yamaguchi, and A. Harada
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 3 号: 1 ページ: 1270-1270

    • DOI

      10.1038/ncomms2280

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 核酸塩基間の相互作用を利用したゲル接着システムの構築2015

    • 著者名/発表者名
      中畑雅樹、高島義徳、原田明
    • 学会等名
      第95回日本化学会春季年会
    • 発表場所
      日本大学(千葉県)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Redox-Responsive Macroscopic Gel Assembly Based on Discrete Dual Interactions2014

    • 著者名/発表者名
      Masaki Nakahata, Yoshinori Takashima, and Akira Harada
    • 学会等名
      22nd Polymer Networks Group Meeting and the 10th Gel Symposium
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 年月日
      2014-11-11 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 多様な非共有結合的相互作用を利用したゲル接着システムの構築2014

    • 著者名/発表者名
      中畑雅樹、高島義徳、原田明
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎県)
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Redox-Responsive Macroscopic Gel Assembly Based on Discrete Dual Interactions2014

    • 著者名/発表者名
      Masaki Nakahata, Yoshinori Takashima, and Akira Harada
    • 学会等名
      17th International Cyclodextrin Symposium
    • 発表場所
      Saarbrücken, Germany
    • 年月日
      2014-05-29 – 2014-05-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Redox-Responsive Supramolecular Polymeric Actuator Based on Host-Guest Interactions2014

    • 著者名/発表者名
      Masaki Nakahata, Yoshinori Takashima, Akihito Hashidzume and Akira Harada
    • 学会等名
      17th International Cyclodextrin Symposium
    • 発表場所
      Saarbrücken, Germany
    • 年月日
      2014-05-29 – 2014-05-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 二種類の独立な相互作用を酸化還元により制御したゲル集積システムの構築2014

    • 著者名/発表者名
      中畑雅樹、高島義徳、原田明
    • 学会等名
      第63回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県)
    • 年月日
      2014-05-28 – 2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ホスト-ゲスト相互作用とイオン性相互作用を利用した酸化還元応答性ゲル集積システムの構築2014

    • 著者名/発表者名
      中畑雅樹
    • 学会等名
      第94回日本化学会春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2014-03-29
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ホスト-ゲスト相互作用を利用した酸化還元応答性超分子アクチュエータの開発とその力学的評価2013

    • 著者名/発表者名
      中畑雅樹
    • 学会等名
      第3回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 年月日
      2013-10-22
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 核酸塩基対間の相補的相互作用を利用したマクロスケールでの自己組織化2013

    • 著者名/発表者名
      中畑雅樹
    • 学会等名
      第7回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2013-09-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] シクロデキストリンとフェロセンの分子認識を利用した酸化還元応答性高分子・アクチュエータの開発とその力学的評価2013

    • 著者名/発表者名
      中畑雅樹
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県)
    • 年月日
      2013-09-11
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Redox-Generated Mechanical Motion of Supramolecular Polymeric Actuator Based on Host-Guest Interactions2013

    • 著者名/発表者名
      中畑雅樹
    • 学会等名
      8th International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry (ISMSC)
    • 発表場所
      Washington, USA
    • 年月日
      2013-07-08
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Redox-responsive Artificial Molecular Muscle ; Contraction-expansion Supramolecular Materials Formed by Host-guest Polymers2013

    • 著者名/発表者名
      中畑雅樹
    • 学会等名
      第62回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      京都国際会館(京都府)
    • 年月日
      2013-05-29
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] シクロデキストリンとフェロセンとのホスト-ゲスト相互作用を利用した酸化還元応答性超分子ヒドロゲルの作製2013

    • 著者名/発表者名
      中畑雅樹
    • 学会等名
      第93回日本化学会春季年会
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県)
    • 年月日
      2013-03-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Stretchable Supramolecular Hydrogel Using Kedox-responsive Host-guest Interaction2012

    • 著者名/発表者名
      中畑雅樹
    • 学会等名
      5th International Symposium on Polymer Materials Science (ISPMS'12) & 8th Osaka University Macromolecular Symposium (OUMS'12)
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)
    • 年月日
      2012-11-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ホストポリマーとゲストポリマーからなる酸化還元応答性自己修復材料の作製2012

    • 著者名/発表者名
      中畑雅樹
    • 学会等名
      第2回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都)
    • 年月日
      2012-10-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] シクロデキストリンとフェロセンとの分子認識を利用した酸化還元応答性超分子ヒドロゲルの構築2012

    • 著者名/発表者名
      中畑雅樹
    • 学会等名
      第61回高分子討論会
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県)
    • 年月日
      2012-09-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Redox-responsive Self-healing Materials Formed from Host-guest Polymers2012

    • 著者名/発表者名
      中畑雅樹
    • 学会等名
      IUPAC World Polymer Congress
    • 発表場所
      Virginia Tech (VA, USA)
    • 年月日
      2012-06-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 酸化還元による超分子ヒドロゲルの可逆的膨潤-収縮挙動2012

    • 著者名/発表者名
      中畑雅樹
    • 学会等名
      第61回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 年月日
      2012-05-30
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] 『ゲルテクノロジーハンドブック』、エヌティーエス、第7章第2節「分子認識ゲル」2014

    • 著者名/発表者名
      原田明、高島義徳、中畑雅樹
    • 総ページ数
      908
    • 出版者
      エヌティーエス
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 大阪大学大学院理学研究科高分子科学専攻超分子科学研究室 研究業績

    • URL

      http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/harada/jp/achievement/publication.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.osaka-i.ac.jp/ja/news/ResearchRelease/2012/12/20121212_1

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [産業財産権] 自己修復性を有する高分子材料及びその製造方法2014

    • 発明者名
      原田 明
    • 権利者名
      原田 明
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-140945
    • 出願年月日
      2014-07-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 材料界面での化学的結合により接合した接合体及びその接合方法2013

    • 発明者名
      原田 明
    • 権利者名
      大阪大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2013-08-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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