ブロック共重合体の時間構造化を基盤とした動的バイオミメティクスの開拓

• 研究課題/領域番号: 15H05495
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 上木 岳士 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (00557415)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 21,840千円 (直接経費: 16,800千円、間接経費: 5,040千円); 2017年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2016年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2015年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
• キーワード: 自己組織化 / ブロック共重合体 / ゲル / 化学振動反応 / 分子機械 / 複合材料・物性

研究成果の概要

ブロック共重合体(BCPs)は互いに混ざり合わない高分子成分を共有結合で連結した物質群であり、熱力学的平衡状態でnm～umの特徴的長さを持つ秩序構造を形成する。本研究ではこれらBCPsが形成する一般的な空間秩序に時間周期性を与え、生体機能が示す動的な性質を模倣したバイオミメティクス材料を構築した。具体的には化学振動反応の1つとしてよく知られているBelousov-Zhabotinsky(BZ)反応の振動子をBCPsの化学構造に導入させることで、BZ反応基質の化学エネルギーがBCPs自身の運動エネルギーへの変換に繋がるような分子設計を試み、nm～umの空間秩序が振動する動的ソフト材料を提案した。

研究成果

• [雑誌論文] Macroscopic adhesion of thermoreversible ABC triblock copolymer-based hydrogels via boronic acid-sugar complexion (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryota Tamate, Kotomi Takahashi, Takeshi Ueki, Aya Mizutani Akimoto, Ryo Yoshida
  • 雑誌名: Macromol. Rapid Commun. 巻: 印刷中 号: 9
  • DOI: 10.1002/marc.201700835
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocurable ABA triblock copolymer-based ion gels utilizing photodimerization of coumarin (2018)
  • 著者名/発表者名: Tamate Ryota、Ueki Takeshi、Akimoto Aya Mizutani、Yoshida Ryo、Oyama Toshiyuki、Kokubo Hisashi、Watanabe Masayoshi
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 8 号: 7 ページ: 3418-3422
  • DOI: 10.1039/c7ra13181j
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Thermosensitive Phase Separation Behavior of Poly(benzyl methacrylate)/Solvate Ionic Liquid Solutions (2017)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Yumi、Kitazawa Yuzo、Hashimoto Kei、Ueki Takeshi、Kokubo Hisashi、Watanabe Masayoshi
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 33 号: 49 ページ: 14105-14114
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b03378
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of Substrate Concentrations on the Aggregation Behavior and Dynamic Oscillatory Properties of the Self-Oscillating Block Copolymers (2017)
  • 著者名/発表者名: Tamate, R; Ueki, T; Shibayama, M; Yoshida, R.
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 19 号: 31 ページ: 20627-20634
  • DOI: 10.1039/c7cp03969g
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Microscopic Structure of Solvated Poly(benzyl methacrylate) in an Imidazolium-Based Ionic Liquid: High-Energy X-ray Total Scattering and All-Atom MD Simulation Study (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujii Kenta、Ueki Takeshi、Hashimoto Kei、Kobayashi Yumi、Kitazawa Yuzo、Hirosawa Kazu、Matsugami Masaru、Ohara Koji、Watanabe Masayoshi、Shibayama Mitsuhiro
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 50 号: 12 ページ: 4780-4786
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.7b00840
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amoeba-like self-oscillating polymeric fluids with autonomous sol-gel transition (2017)
  • 著者名/発表者名: Onoda Michika、Ueki Takeshi、Tamate Ryota、Shibayama Mitsuhiro、Yoshida Ryo
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 8 号: 1 ページ: 15862-15862
  • DOI: 10.1038/ncomms15862
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Protic Ionic Liquids for the Belousov-Zhabotinsky Reaction: Aspects of the BZ Reaction in Protic Ionic Liquids and Its Use for the Autonomous Coil-Globule Oscillation of a Linear Polymer (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Ueki, Ko Matsukawa, Tsukuru Masuda, Ryo Yoshida
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 印刷中 号: 17 ページ: 4592-4599
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.7b01309
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Autonomous unimer-vesicle oscillation by totally synthetic diblock copolymers: effect of block length and polymer concentration on spatio-temporal structures (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Tamate, T. Ueki, M. Shibayama, R. Yoshida
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 印刷中 号: 26 ページ: 4559-4568
  • DOI: 10.1039/c7sm00563f
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Self-assembly of thermo-reversible hydrogels via molecular recognition toward a spatially organized co-culture system (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryota Tamate, Kotomi Takahashi, Takeshi Ueki, Aya Mizutani Akimoto, Ryo Yoshida
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: 18 号: 1 ページ: 281-287
  • DOI: 10.1021/acs.biomac.6b01672
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pressure Response of a Thermo-responsive Polymer in an Ionic Liquid (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazu Hirosawa, Kenta Fujii, Takeshi Ueki, Yuzo Kitazawa, Masayoshi Watanabe, Mitsuhiro Shibayama
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 49 号: 21 ページ: 8249-8253
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.6b01987
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanically tunable, readily processable ion gels by self-assembly of block copolymers in ionic liquids (2016)
  • 著者名/発表者名: Timothy P. Lodge, Takeshi Ueki
  • 雑誌名: Acc. Chem. Res. 巻: 49 号: 10 ページ: 2107-2114
  • DOI: 10.1021/acs.accounts.6b00308
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photo-dimerization induced dynamic viscoelastic changes in ABA triblock copolymer-based hydrogels for 3D cell culture (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryota Tamate, Takeshi Ueki, Yuzo Kitazawa, Morinobu Kuzunuki, Masayoshi Watanabe, Aya Mizutani Akimoto, Ryo Yoshida
  • 雑誌名: Chem. Mater. 巻: 28 号: 17 ページ: 6401-6408
  • DOI: 10.1021/acs.chemmater.6b02839
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SANS study on the solvated structure and molecular interactions of a thermo-responsive polymer in a room temperature ionic liquid (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazu Hirosawa, Kenta Fujii, Takeshi Ueki, Yuzo Kitazawa, Kenneth C. Littrell, Masayoshi Watanabe, Mitsuhiro Shibayama
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 18 号: 27 ページ: 17881-17889
  • DOI: 10.1039/c6cp02254e
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Evolved colloidosomes undergoing cell-like autonomous shape oscillations with buckling (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryota Tamate, Takeshi Ueki, Ryo Yoshida
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 号: 17 ページ: 5179-5183
  • DOI: 10.1002/anie.201511871
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hierarchical sol-gel transition induced by thermo-sensitive self-assembly of an ABC triblock copolymer in an ionic liquid (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuzo Kitazawa, Takeshi Ueki, Lucas McIntosh, Saki Tamura, Kazuyuki Niitsuma, Satoru Imaizumi, Timothy P. Lodge, Masayoshi Watanabe
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 49 号: 4 ページ: 1414-1423
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.5b02616
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Direct visualization of swollen microgels via scanning electron microscopy using ionic liquids (2016)
  • 著者名/発表者名: Koji Horigome, Takeshi Ueki, Daisuke Suzuki
  • 雑誌名: Polym. J. 巻: 48 号: 3 ページ: 273-279
  • DOI: 10.1038/pj.2015.103
  • 査読あり
• [雑誌論文] ABA triblock copolymer exhibiting spatio-temporal structure with autonomous viscosity oscillation (2015)
  • 著者名/発表者名: Michika Onoda, Takeshi Ueki, Mitsuhiro Shibayama, Ryo Yoshida
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 5 号: 1 ページ: 15792-15792
  • DOI: 10.1038/srep15792
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermally reversible ion gels with photohealing properties based on triblock copolymer self-assembly (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Ueki, Ryoji Usui, Yuzo Kitazawa, Timothy P. Lodge, Masayoshi Watanabe
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 48 号: 16 ページ: 5928-5933
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.5b01366
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Self-oscillating AB diblock copolymer developed by post modification strategy (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Ueki, Michika Onoda, Ryota Tamate, Mitsuhiro Shibayama
  • 雑誌名: Chaos 巻: 25 号: 6 ページ: 064605-1
  • DOI: 10.1063/1.4921687
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] ブロック共重合体の自己組織化 ー自己集合によるソフト材料と散逸構造を基盤とした動的バイオミメティクスー (2017)
  • 著者名/発表者名: 上木岳士
  • 学会等名: 第6回山口大学生命分子インターネットワークセンターコロキウム
  • 招待講演
• [学会発表] Self-oscillating block copolymers (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Ueki, Mitsuhiro Shibayama, Ryo Yoshida
  • 学会等名: 14th Pacific Polymer Conference
  • 発表場所: Kauai, Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] イオン液体とブロック共重合体を用いた自己組織化に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上木岳士
  • 学会等名: 第30回茨城地区「若手の会」
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2015-10-29
  • 招待講演
• [学会発表] 自励振動ブロック共重合体の動的構造転移 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上木岳士、玉手亮多、小野田実真、柴山充弘、渡邉正義
  • 学会等名: 第64回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2015-05-27
• [図書] 光二量化により粘弾性を変化できるABAトリブロックコポリマーを基盤とした動的ハイドロゲルの創製と三次元細胞培養への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 玉手亮多、上木岳士、北沢侑造、葛貫森信、渡邉正義、秋元文、吉田亮
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 合成樹脂工業協会、ネットワークポリマー編集委員会
• [図書] "第2編 物質・材料設計 第7章 イオン液体中への高分子の溶解性と材料化” 「イオン液体研究最前線と社会実装」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 上木岳士、渡邉正義
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] ネットワークポリマー (2016)
  • 著者名/発表者名: 北沢侑造、上木岳士、小林優美、渡邉正義
  • 総ページ数: 12
  • 出版者: 合成樹脂工業協会・ネットワークポリマー編集委員会
• [備考] NIMS研究者データベースSAMURAI
  • URL: https://samurai.nims.go.jp/profiles/ueki_takeshi