構造制御された結晶性セルロース構造体の酵素合成

• 研究課題/領域番号: 16K14075
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 芹澤 武 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (30284904)
• 研究協力者: 田中 浩士 ; 酒井 崇匡 ; 澤田 敏樹
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: セルロース / 酵素合成 / 構造体

研究成果の概要

生体分子の自己組織化は生体組織や器官を形成するうえで必要不可欠な現象である。これまでに様々な生体分子の自己組織化が研究されてきたが、結晶性オリゴ糖の自己組織化はほとんど研究されてこなかった。そこで本研究では、酵素反応により生成されるアルキル化セルロースオリゴマーに着目し、それらの自己組織化により形成される集合構造について解析した。その結果、アルキル基の長さが集合体の形態や結晶構造に大きな影響を及ぼすことを見出した。

研究成果

• [国際共同研究] 北京理工大学(中国)
• [雑誌論文] Enzyme-Catalyzed Bottom-up Synthesis of Mechanically and Physicochemically Stable Cellulose Hydrogels for Spatial Immobilization of Functional Colloidal Particles (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Hata, Toshiki Sawada, Takamasa Sakai Takeshi Serizawa
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: 19 号: 4 ページ: 1269-1275
  • DOI: 10.1021/acs.biomac.8b00092
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Solution Viscosity on the Production of Nanoribbon Network Hydrogels Composed of Enzymatically Synthesized Cellulose Oligomers under Macromolecular Crowding Conditions (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Hata, Toshiki Sawada, Takeshi Serizawa
  • 雑誌名: Polym. J. 巻: 49 号: 7 ページ: 575-581
  • DOI: 10.1038/pj.2017.22
  • NAID: 40021238371
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzymatic Synthesis and Protein Adsorption Properties of Crystalline Nanoribbons Composed of Cellulose Oligomer Derivatives with Primary Amino Groups (2017)
  • 著者名/発表者名: Takatoshi Nohara, Toshiki Sawada, Hiroshi Tanaka, Takeshi Serizawa
  • 雑誌名: J. Biomater. Sci., Polym. Ed. 巻: 28 号: 10-12 ページ: 925-938
  • DOI: 10.1080/09205063.2017.1322248
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Bottom-up Synthesis of Vinyl-Cellulose Nanosheets and their Nanocomposite Hydrogels with Enhanced Strength (2017)
  • 著者名/発表者名: Jianquan Wang, Jiabao Niu, Toshiki Sawada, Ziqiang Shao, Takeshi Serizawa
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: 18 号: 12 ページ: 4196-4205
  • DOI: 10.1021/acs.biomac.7b01224
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Self-Assembly of Cellulose Oligomers into Nanoribbon Network Structures Based on Kinetic Control of Enzymatic Oligomerization (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Serizawa, Yuka Fukaya, Toshiki Sawada
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 33 号: 46 ページ: 13415-13422
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b03653
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzymatic Synthesis of Cellulose Oligomer Hydrogels Composed of Crystalline Nanoribbon Networks under Macromolecular Crowding Conditions (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Hata, Taro Koizumi, Hiromichi Okura, Takamasa Sakai, Toshiki Sawada, Takeshi Serizawa
  • 雑誌名: ACS Macro Lett. 巻: 6 号: 2 ページ: 165-170
  • DOI: 10.1021/acsmacrolett.6b00848
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multidimensional Self-Assembled Structures of Alkylated Cellulose Oligomers Synthesized via in Vitro Enzymatic Reactions (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Yataka, Toshiki Sawada, Takeshi Serizawa
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 32 号: 39 ページ: 10120-10125
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b02679
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enzymatic Synthesis of Oligo(ethylene glycol)-Bearing Cellulose Oligomers for in Situ Formation of Hydrogels with Crystalline Nanoribbon Network Structures (2016)
  • 著者名/発表者名: Takatoshi Nohara, Toshiki Sawada, Hiroshi Tanaka, Takeshi Serizawa
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 32 号: 47 ページ: 12520-12526
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b01635
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] セルロースオリゴマーの自己組織化を利用した複合ハイドロゲルの調製と力学物性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小島知也、澤田敏樹、芹澤 武
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] アミノ基を有するセルロースオリゴマーの自己組織化とナノ構造制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 市川真祐子、野原崇稔、澤田敏樹、芹澤 武
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] セルロースオリゴマーからなる自己組織化ネットワークの構築 (2018)
  • 著者名/発表者名: 前田 亨、澤田敏樹、芹澤 武
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] 結晶性セルロースオリゴマーの自己組織化によるハイドロゲル形成とコロイド粒子の空間固定化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 秦 裕樹、澤田敏樹、酒井崇匡、芹澤 武
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] 試験管内酵素反応に基づくセルロース系ハイドロゲルの一段階調製とポスト機能化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 深谷結花、澤田敏樹、芹澤 武
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] セルロースの酵素合成系を利用したダブルネットワークハイドロゲルの調製と特性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小島知也、秦 裕樹、澤田敏樹、芹澤 武
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶応大学
  • 年月日: 2017-03-19
• [学会発表] セルロースオリゴマーの酵素合成速度の制御に基づくハイドロゲル形成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 深谷結花、澤田敏樹、芹澤 武
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶応大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 界面を利用した二次元ナノセルロース集合体の構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: 米田昌平、澤田敏樹、芹澤 武
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶応大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 結晶性ナノリボンネットワークからなるセルロースハイドロゲルの酵素合成と機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 秦 裕樹、澤田敏樹、酒井崇匡、芹澤 武
  • 学会等名: 第66回高分子年次大会
• [学会発表] Single-step Enzymatic Synthesis and Functions of Supramolecular Assemblies Composed of Cellulose Oligomers with Primary Amino Groups (2017)
  • 著者名/発表者名: Takatoshi Nohara, Yuka Fukaya, Toshiki Sawada, Hiroshi Tanaka, Takeshi Serizawa
  • 学会等名: 第66回高分子年次大会
• [学会発表] セルロース系複合ハイドロゲルの創製：酵素触媒重合と分子クラウディングの接点 (2017)
  • 著者名/発表者名: 秦 裕樹、澤田敏樹、酒井崇匡、芹澤 武
  • 学会等名: 第27回バイオ・高分子シンポジウム
• [学会発表] Single-step Enzymatic Synthesis and Functions of Cellulose-based Supramolecular Assemblies (2017)
  • 著者名/発表者名: Takatoshi Nohara, Toshiki Sawada, Hiroshi Tanaka, Takeshi Serizawa
  • 学会等名: The 15th International Conference on Advanced Materials
  • 国際学会
• [学会発表] 還元末端オクチル化セルロースオリゴマーの集合挙動と機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 家高佑輔、澤田敏樹、芹澤 武
  • 学会等名: 第68回コロイドおよび界面化学討論会
• [学会発表] セルロースオリゴマーの酵素合成とハイドロゲルのその場形成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 深谷結花、澤田敏樹、芹澤 武
  • 学会等名: 第68回コロイドおよび界面化学討論会
• [学会発表] 機能性基を導入したセルロースオリゴマーからなる分子集合体の構築と特性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野原崇稔、澤田敏樹、田中浩士、芹澤 武
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
• [学会発表] アミノ基をもつセルロースオリゴマーからなる分子集合体の構築と表面機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野原崇稔、澤田敏樹、田中浩士、芹澤 武
  • 学会等名: 第27回日本MRS年次大会
• [学会発表] 界面でのオクチル化セルロースオリゴマーの自己組織化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 米田昌平、澤田敏樹、芹澤 武
  • 学会等名: 第27回日本MRS年次大会
• [学会発表] 酵素合成されるセルロースの速度論制御に基づくハイドロゲル形成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 深谷結花、澤田敏樹、芹澤 武
  • 学会等名: 第27回日本MRS年次大会
• [学会発表] 酵素合成した二次元結晶性セルロース誘導体により安定化されるピッカリングエマルション (2016)
  • 著者名/発表者名: 米田昌平、澤田敏樹、芹澤 武
  • 学会等名: 第26回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜開港記念館
  • 年月日: 2016-12-20
• [学会発表] オリゴエチレングリコール基を導入したセルロースオリゴマーの酵素合成と自己組織化によるハイドロゲル形成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野原崇稔、澤田敏樹、田中浩士、芹澤 武
  • 学会等名: 第6回CSJ化学フェスタ
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2016-11-15
• [学会発表] Enzymatic Synthesis of Oligo(ethylene glycol)-Bearing Cellulose Oligomers for the Formation of Hydrogels with Crystalline Nanoribbon Network Structures (2016)
  • 著者名/発表者名: Takatoshi Nohara, Toshiki Sawada, Hiroshi Tanaka, Takeshi Serizawa
  • 学会等名: The 11th SPSJ International Polymer Conference
  • 発表場所: Fukuoka International Congress Center
  • 年月日: 2016-11-15
  • 国際学会
• [学会発表] Enzymatic Synthesis and Characterization of Cellulosic Hydrogels with Crystalline Nanoribbon Networks (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Hata, Toshiki Sawada, Takamasa Sakai, Takeshi Serizawa
  • 学会等名: The 11th SPSJ International Polymer Conference
  • 発表場所: Fukuoka International Congress Center
  • 年月日: 2016-11-14
  • 国際学会
• [学会発表] Enzymatic Synthesis and Characterization of All-Cellulose Nanocomposite Hydrogels (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Hata, Toshiki Sawada, Takamasa Sakai, Takeshi Serizawa
  • 学会等名: The 9th Integrated Molecular / Materials Science & Engineering
  • 発表場所: Qingdao University of Science & Technology
  • 年月日: 2016-10-14
  • 国際学会
• [学会発表] Enzymatic Synthesis of Oligo(ethylene glycol)-Bearing Cellulose Oligomers for the Formation of Hydrogels with Nanoribbon Networks (2016)
  • 著者名/発表者名: Takatoshi Nohara, Toshiki Sawada, Hiroshi Tanaka, Takeshi Serizawa
  • 学会等名: The 9th Integrated Molecular / Materials Science & Engineering
  • 発表場所: Qingdao University of Science & Technology
  • 年月日: 2016-10-14
  • 国際学会
• [学会発表] セルロース系複合ハイドロゲルの酵素合成と特性解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秦 裕樹、小島知也、澤田敏樹、酒井崇匡、芹澤 武
  • 学会等名: 第65回高分子討論会
  • 発表場所: 神奈川大学
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] オリゴエチレングリコール基をもつセルロースオリゴマーの酵素合成と自己組織化によるハイドロゲル形成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野原崇稔、澤田敏樹、田中浩士、芹澤 武
  • 学会等名: 第65回高分子討論会
  • 発表場所: 神奈川大学
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] 野原崇稔、澤田敏樹、田中浩士、芹澤 武 (2016)
  • 著者名/発表者名: オリゴエチレングリコール基を導入したナノセルロースの酵素合成と特性評価
  • 学会等名: 第26回バイオ・高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-07-28
• [学会発表] 酵素合成した二次元ナノセルロースが示すエマルション形成能の評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 米田昌平、澤田敏樹、芹澤 武
  • 学会等名: 第26回バイオ・高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-07-28
• [学会発表] 酵素合成されたセルロースナノリボンからなるハイドロゲルの特性と機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秦 裕樹、澤田敏樹、酒井崇匡、芹澤 武
  • 学会等名: 第45回医用高分子シンポジウム
  • 発表場所: 産業技術総合研究所
  • 年月日: 2016-07-25
• [学会発表] 分子クラウディング環境下での酵素反応によるセルロースハイドロゲルの一段階調製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秦 裕樹、澤田敏樹、酒井崇匡、芹澤 武
  • 学会等名: 第65回高分子年次大会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2016-05-27
• [学会発表] ハイドロゲルのフィラーとして機能するセルロースナノリボンネットワークの一段階酵素合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小島知也、澤田敏樹、芹澤 武
  • 学会等名: 第65回高分子年次大会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2016-05-26
• [学会発表] Enzymatic synthesis and Nano-Structural Control of Cellulose Derivatives with Terminal Alkyl Groups (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Yataka, Toshiki Sawada, Takeshi Serizawa
  • 学会等名: 第65回高分子年次大会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2016-05-25
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.serizawa.polymer.titech.ac.jp/
• [産業財産権] アミノ基を持つセルロースオリゴマーからなるナノリボン構造体とその製造方法 (2017)
  • 発明者名: 芹澤 武ほか6名
  • 権利者名: JXTGエネルギー、東京工業大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017
• [産業財産権] セルロースオリゴマーから成る三次元構造体の酵素合成 (2017)
  • 発明者名: 芹澤 武ほか5名
  • 権利者名: 東京工業大学、JXTGエネルギー
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017-03-01
• [産業財産権] ゼラチン共存セルロース三次元構造体 (2016)
  • 発明者名: 芹澤 武ほか5名
  • 権利者名: 東京工業大学、JXTGエネルギー
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-05-09
• [産業財産権] セルロース三次元構造体及びその製造方法 (2016)
  • 発明者名: 芹澤 武ほか6名
  • 権利者名: 東京工業大学、JXTGエネルギー
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-06-14